DE2313854A1 - Verbesserungen an elektrohydraulischen servoventilen - Google Patents

Description

310-20.

20. März 1973

SOCIETE D'OPTIQUE. PRECISION, ELECTRONIQUE ET MECANIQUE - SOPELEM. Paris (Frankreich)

Verbesserungen an elektrohydraulischen Servoventilen

Die Erfindung betrifft elektrohydraulisch^ Geräte für Druck- oder Mengen-Steuerung durch elektrische Signale geringer Leistung.

Servoventile sind im wesentlichen stetig verstellbar (zwecks Veränderung von Menge oder Druck proportional zum eingegebenen elektrischen Signal) im Gegensatz zu Elektroyentilen, die ganz offengehalten oder ganz geschlossen werden. Indessen kann es für gewisse Anwendungen interessant sein, Servoventile ganz offen oder ganz geschlossen zu benutzen. In diesem Fall bieten diese Servoventile den Vor-

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teil, daß sie sehr schnell ansprechen, weil die Masse ihrer beweglichen Teile relativ zum wirkenden Antrieb sehr gering ist.

Es sind derzeit im wesentlichen zwei Arten von Servoventilen bekannt» Bei der ersten Art wird der als hydraulischer Verstärker dienende Steuerschieber unmittelbar von dem dort genügend leistungsstarken, durch elektrische Signale betätigten Wipp-Antrieb angetrieben. Bei der zweiten Art ist zwischen dem Wipp-Antrieb und dem Steuerschieber ein hydraulischer Verstärker, und zwar im allgemeinen einer, der mit Drossel-Düsen arbeitet, angeordnet, und der Steuerschieber wird dann durch einen Differenzdruck angetrieben, der durch den genannten hydraulischen Verstärker geliefert und proportional zu dem in den Wipp-Antrieb eingegebenen elektrischen Signal ist.

Dieser hydraulische Signalumformer kann zur direkten Steuerung des zu steuernden Leistungsorganes dienen; aber die möglichen Anwendungen sind beschränkt durch die im allgemeinen nur geringen Leistungen der hydraulischen Signalumformer. Bei den bekannten Signalumformern wird die Prallplatte in Richtung der Achse der Düsen bewegt, und die Steuerung der Drücke ist an die Möglichkeiten der Bewegung der Prallplatte zwischen den Düsen gebunden.·

Die Erfindung soll diesen Mangel mildern. Sie liefert ein Servoventil, bei dem die Steuerung der Durchsatzmengen und der Drücke nicht nur an die Möglichkeit der Bewegung der Prallplatte zwischen den Düsen gebunden ist. Dank einer neuartigen Richtung der Bewegung der Prallplatte relativ zu den Düsen ist die Steuerung der Durchsatzmengen und der

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Drücke durch die Formen der Prallplatte bestimmt. Im übrigen kann man den Durchmesser der Düsen und dadurch auch die gesteuerte Leistung vergrößern und dabei doch die ständige Durchsatzmenge in Ruhestellung in annehmbaren Grenzen halten.

Die erfindungsgemäßen Servoventile eignen sich besonders für Anwendungen, welche große Durchsatzmengen bei geringen Drücken (von einigen Litern pro Minute bei Drücken zwischen einigen bar und 20 bar) erfordern. Man kann auch die Anwendung höherer Drücke ins Auge fassen. Diese Servoventile können zur direkten Betätigung von Einrichtungen großen Leistungsbedarfs führen, wenn die zu steuernden Leistungen nicht allzu groß sind.

Gemäß der Erfindung enthält der Servomechanismus einen elektrischen Wipp-Antrieb von sogenannter Trocken-Bauart, eine Biegerohrfeder, welche mit der beweglichen Masse des Wipp-Antriebs verbunden ist und die Masse in die Nullstellung zurückbringt, eine Stange, welche durch die Biegerohrfeder hindurchführt, eine hydraulische Einrichtung, welche mindestens eine Düse für Verteilung von Druckflüssigkeit enthält, und eine bewegliche Prallplatte, welche am unteren Ende der Stange befestigt ist, und er ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte in der Schwingebene der Stange und daß die Düse senkrecht zu dieser Schwingebene angeordnet ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele erfiridungsgemäßer Servoventile dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein zur Steuerung der Durchsatzmenge eines Ven-

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tils dienendes Gerät mit senkrecht zu den Düsen beweglicher Prallplatte, gesehen im Schnitt der Linie A-A der Fig» 2;

Figo 2 dasselbe, gesehen im Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 1;

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Gerät zur Regelung der Drücke eines elektrohydraulischen Signalumformers, gesehen im Schnitt entlang der Linie D-D der Fig. 4; · .

Fig. 4 dasselbe, gesehen im Schnitt entlang der Linie E-E der Fig. 3°

Es werden zunächst die Fig. 1 und 2 erörtert.

Darin ist mit 10 ein Wipp-Antrieb der sogenannten Trocken-Bauart bezeichnet, der eine Biegerohrfeder 12 enthält» Diese Biegerohrfeder erfüllt gleichzeitig dreierlei Aufgaben: sie hält die bewegliche Masse 14 genau in ihrer Stellung im Luftspalt der Spulen 16 des Antriebs, sie führt diese Masse in ihre Nullstellung zurück, und sie sperrt die Flüssigkeit leckdicht von den elektrischen Bestandteilen des Antriebs ab.

Am unteren Ende der sich durch die Biegerohrfeder 12 erstreckenden Stange 18 ist eine Platte 20 angebracht. Diese Platte ist zwischen zwei fest eingestellten Düsen 22 und 24 beweglich; wenn die Wicklungen 16 des Wipp-Antriebs 10 erregt sind, bewegt sich diese Platte 10 senkrecht zur Achse der Düsen 22 und 24.

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Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt ein Zweiwegeventil dar, das durch die Leitung 281 gespeist wird und mittels eines schwachen Stromes eine Durchsatzmenge steuern soll, die durch die Kammer 282 und die stromabwärts davon befindliche Leitung abfließt« Die Gesamtheit der beweglichen Massen des Wipp-Antriebs 10 und der Platte 20 ist im dynamischen Gleichgewicht um die scheinbare Biegeachse der Biegerohrfeder 12.

Die Form der Platte 20 ist derjenigen der Öffnungen der Düsen 22 und 2h angepaßt. Bei dem in Figo. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbexspxel sperrt die Platte 20 in ihrer Gleichgewichtsstellung (s. Fig. 2) die Öffnungen der Düsen ab. Die Kammern 221 und 241 sind durch eine Bohrung 26, die im Gehäuse 28 des Ventils angeordnet ist, miteinander verbunden; dadurch sind auch die Düsen 22 und 2h miteinander verbunden. Die Platte 20 bewegt sich so, daß sie die Mündungen der Düsen mehr oder weniger öffnet.

Man kann ähnliche Ausführungsformen benutzen, um die Steuerung eines Ausgangsdruckes in elektrohydraulischen Signalumformern mit einer oder mehreren festen Düsen zu bewirken. Der in Fig. 3 und h dargestellte hydraulische Signalumformer enthält zwei feste Düsen 29 und 30, die aus einer Zufuhrbohrung 31 über unveränderliche Drosselbohrungen und über Leitungen, die in die Bohrungen 291 und 301 münden, mit Druckflüssigkeit gespeist werden.

Zwischen den Öffnungen 302 und 292 ist eine Prallplatte 3h angeordnet, die an ihren Seiten Ausnehmungen 3^1 und 3^2 aufweist.

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Diese Prallplatte hängt an einer Stange 35> die von einem biegsamen Rohr 36 getragen wird und mit einem Anker 37 verbunden ist, der von einem elektromagnetischen Wipp-Antrieb betätigt wird. In Ruhestellung, wenn kein elektrisches Signal den Wipp-Antrieb erregt, ist die Prallplatte 3k infolge der Wirkung der Rohrfeder 36 genau vor den Öffnungen 292 und 302 zentriert. ¥enn ein elektrisches Signal den Wipp-Antrieb erregt, wird der Anker 37 bewegt, und er bestimmt die Verschiebung der Prallplatte 3k senkrecht zur Achse der Mündungen 292 und 302 in Richtung der Pfeile f oder fg. Wenn z» Bo die Prallplatte 3k sich in Richtung des Pfeiles f bewegt, steigt die Austrittsmenge der Düse 30, und der Druck U₁ in der Kammer 303 ist größer als der Druck U in der Kammer 292«

Bei der in Fig_o 3 und Fig. k dargestellten Ausführungsform dient die Prallplatte 3k dazu, zwei Düsen 29 und 30 abzusperren. Dabei werden die. durch die Bewegungen der Prallplatte zu erreichenden Spalte durch die seitlichen Ausnehmungen 3kl und 3^2 bewirkt. Die Prallplatte kann auch dazu benutzt werden, nur eine der Düsen abzusperren.

Bei Servoventilen für hohe Drücke muß man dann Einrichtungen zum Ausgleich der Drücke vorsehen. *""

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die gezeichneten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auch alle Abwandlungen umfaßt.

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Claims (3)

7313854 Patentansprüche

1. Elektrohydraulisches Servogerät, bestehend aus einem elektrischen Wipp-Antrieb der Trocken-Bauart, einer Biegerohrfeder, die mit der beweglichen Masse des Wipp-Antriebs verbunden ist und diese Masse in die Nullstellung zurückbringt, ferner einer Stange, die durch die Rohrfeder hindurchgeht, einer hydraulischen Einrichtung, welche mindestens eine Düse für Verteilung von Druckflüssigkeit enthält, und einer beweglichen Prallplatte, welche am unteren Ende der Stange befestigt ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Platte (20; 3k) in der Schwingebene der Stange (l8; 35) angeordnet und daß die Düse (22, 24; 29, 30) senkrecht zu dieser Schwingebene ist.

2. Elektrohydraulisches Servogerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Einrichtung ein Mengenregel-Organ ist, das zwei koaxiale, fest eingestellte Düsen (22, 2k) enthält, die mit Druckflüssigkeit gespeist werden und mit einer Ausgangsleitung verbunden sind und daß der zur Betätigungsstange senkrechte Querschnitt durch die Prallplatte symmetrisch ist.

3. Elektrohydraulisches Servogerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Einrichtung ein hydraulischer Signalumformer mit zwei zueinander koaxialen Düsen (29, 30) ist, welche mit Druckflüssigkeit gespeist werden und jede mit einem Ausgang verschiedenen Drucks verbunden sind, und daß die Prallplatte (3*0 verdünnte Endkanten aufweist, welche zu symmetrisch zur Be-

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tätigungsstange (i8) und unsymmetrisch zur Schwingebene dieser Stange sind. ,

4« Elektrohydraulisches Servoventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtheit der beweglichen Massen des Drehmomentmotors und der Prallplatte in dynamischem Gleichgewicht um die scheinbare Biegeachse der Biegerohrfeder (12; 36) ist,

5ο Elektrohydraulisches Servoventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für hohe Drücke, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bauteile zum Druckausgleich aufweist.

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