DE2409066A1

DE2409066A1 - Elektrohydraulische oder elektropneumatische stelleinrichtung

Info

Publication number: DE2409066A1
Application number: DE2409066A
Authority: DE
Inventors: Ronald Bernard Walters
Original assignee: Sperry Rand Ltd
Current assignee: Unisys Group Services Ltd
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1974-02-26
Publication date: 1974-09-05
Also published as: JPS5024694A; FR2219323B1; US3902402A; FR2219323A1; GB1465674A; IT1003590B; JPS5911041B2

Description

.-Ing.WiLPRiD RAEOK 240906?

PATENTANWALT
7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 ■ TELEFON (0711) 244003

- S 389 -

SPERRY RAND LIMITED, Remington House, 65 Holborn Viaduct, LONDON ECl, England

Elektrohydraulische oder elektropneumatische Stelleinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch betätigte mit einem Strömungsmittel arbeitende Stelleinrichtungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Stelleinrichtung, die entweder für hydraulische oder auch pneumatische Anwendungen geeignet ist, anzugeben, die einen einfachen und zuverlässigen Aufbau besitzt.

Eine Stelleinrichtung nach der Erfindung enthält einen Kolben mit einer Kolbenstange, eine Systemdruckstrecke, über die der Systemdruck der Differentialfläche zwischen Kolben und Kolbenstange angelegt wird, ferner eine Strecke oder Anschluß-

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ORIGINAL INSPECTED

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leitung zur Druckbeaufschlagung der anderen Kolbenseite, wobei diese Leitung mit der Systemdrucksfcrecke über einen festen Öffnungsquerschnitt und mit dem Auslaß über einen veränderlichen Querschnitt in Verbindung steht, der durch eine Schwingscheibe gesteuert wird, die das Ende eines Auslaßrohres verschließen kann. Die Schwingscheibe ist an ihrer gegenüberliegenden Seite mit einem Druckausgleichsrohr des gleichen Durchmessers wie das Auslaßrohr versehen und arbeitet in einer Bohrung des Kolbens· Der Druck innerhalb dieser Bohrung wird dem Austrittsdruck angeglichen, vorzugsweise mittels einer Bohrung in der Schwingscheibe, und die Schwingscheibe wird durch den federzentrierten Anker eines Hubmagneten oder eines Kraftmotors gesteuert. Vorzugsweise besitzt das Auslaßrohr an seinem Außendurchmesser eine scharfe Kante, während das Druckausgleichsrohr den gleichen Außendurchmesser wie diese Kante aufweist.

Im Betrieb sind die Zentrierfedern so ausgelegt bzw. eingerichtet, daß in Abwesenheit von elektrischem Strom die Schwingscheibe sich vom Ende des Auslaßrohrs entfernt befindet, wo lurch der veränderliche Öffnungsquerschnitt vollständig geöffnet ist. Sobald ein geeigneter Strom durch den Hubmagneten oder durch den Kraftmotor fließt, wird die Schwungscheibe in Richtung auf das Auslaßrohr gezogen, wodurch sich der veränderliche Öffnungsquerschnitt schließt und der Druck im Kolben ansteigt, bis die auf beide Seiten des Kolbens wirkenden hydraulischen bzw. pneumatischen Kräfte im Gleichgewicht sind. Bei einem Stromanstieg über diesen Zustand bewegt sich der Kolben nach außen, während eine Stromverringerung seine Rückzugsbewegung hervorruft.

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Das Stellglied wird normalerweise in einer elektrischen Rückkopplungsschaltung eingesetzt, mit der man den dem Stellglied zugeführten Strom in Abhängigkeit von der Stellung der Kolbenstange steuert.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf Kombinationen eines Stellgliedes der oben beschriebenen Art mit einer derartigen elektrischen Rückkopplungsschaltung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch ein hydraulisches

Stellglied nach der Erfindung und Fig. 2 ein schematisches Schaltbild für das Stellglied und die zugeordnete elektrische Rückkopplungsschaltung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt das Stellglied einen Gehäusekörper 1 mit'einer Bohrung 2 für den Kolben 3. Der Kolben ist an einer Kolbenstange 4 angeformt, deren äußeres Ende 5 mit Anschlußmitteln für das zu betätigende oder zu verstellende Gerät versehen ist.

Ein Systemdruckeinlaß 6 steht mit einem Verteilerkanal 7 in Verbindung, über den der Systemdruck der Ringfläche zwischen Kolben und Kolbenstange zugeführt wird. Der Querschnitt der Kolbenstange ist halb so groß wie derjenige des Kolbens, so daß der Systemdruck auf die halbe Kolbenquerschnittsfläche wirkt.

Der Druckeinlaß 6 steht außerdem über eine Öffnung 8 mit fest eingestelltem Querschnitt mit einer Kammer 9 in Verbindung,

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die am anderen Ende des Kolbens vorgesehen ist. Aus dieser Kammer kann der Druck über eine Öffnung mit veränderlichem Querschnitt zwischen einer Schwingscheibe 10 und der geschärften Kante eines Auslaßrohres 11 in Richtung Vorratsbehälter entweichen.

Die gegenüberliegende Seite der Schwingscheibe 10 trägt ein Ausgleichsrohr 12, das in einer Bohrung 13 der Kolbenstange wirkt und über eine Bohrung 14 in der Schwingscheibe auf dem Druckwert des Vorratsbehälters gehalten ist. Die Schwingscheibe 10 ist mittels einer Stange oder eines Seils 15 an den Anker 17 eines Hubmagneten angeschlossen und ist außerdem durch eine Feder 18 belastet, die sie in die geöffnete Stellung drückt, während eine weitere Feder 19 d=n Anker in die entgegengesetzte Richtung vorspannt.

Der Hubmagnet ist durch einen Deckel 20 umschlossen. Der den Anker umgebende Raum 21 ist im Betrieb mit unter dem Druck des Vorratsbehälters stehenden Strömungsmedium gefüllt und steht über eine Auslaßöffnung 22 mit dem Vorratsbehälter in Verbindung.

Entsprechend Fig. 2 ist das Stellglied über das Kolbenstangenende 5 an das zu betätigende Gerät angeschlossen und steht außerdem mit einem elektrischen Abgriff 23 in Verbindung, der z.B. induktiver oder kapazitiver Art ist oder nach Art eines Potentiometers aufgebaut ist. Das Signal aus dem Abgriff wird mit einem Bedarfsignal aus einer Signalquelle 25 an dem Verbindungspunkt 26 summiert, worauf das resultierende Fehlersignal der Magnetwicklung des Stellgliedes zugeführt wird. Vorzugsweise ist ein Verstärker 24 vorgesehen, der eine bleibende Vorspannung aufrechterhält, um irgend welche Restfehler zu beseitigen.

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Der Ausgang aus dem Abgriff 23 gibt die Stellung des Stellgliedes wieder, während das dem Hubmagneten zugeführte Verstärkte Signal das Stellglied veranlaßt, sich in solcher Richtung zu bewegen, daß der Stellungsfehler zwischen der von der Signalquelle 25 gegebenen Bedarfsstellung und der Augenblicksstellung des Stellgliedes beseitigt wird.

Gemäß Fig» 1 sind die Zentrierfedern 18 und 19 zunächst so eingestellt, daß die Schwingscheibe 10 von dem Auslaßrohr 11 entfernt steht, solange der Hubmagnet nicht mit STrom beaufschlagt ist. Wenn ungefähr die Hälfte des maximalen Betatigungsstromes durch den Hubmagneten fließt, wird die Schwingscheibe soweit angezogen, daß der Druck in der Kammer 9 dem halben Wert des Systemdrucks entspricht und unter diesen Verhältnissen stehen dann die Kräfte auf beiden Seiten des Kolbens 3 im Gleichgewicht.

Nimmt man jetzt an, daß die Ausfahr-Hubbewegung des Stellgliedes geringer ist bzw. nicht die Stellung erreicht, die durch das Bedarfsignal aus der Signalquelle 25 gegeben ist, so wird das resultierende Fehlersignal, das im Verstärker 24 verstärkt wird, den Strom im Hubmagneten vergrößern, wodurch die Schwingscheibe 10 weiter in Richtung des Auslaßrohres 11 gezogen wird. Auf diese Weise erhöht sich der Druck auf der Innenseite des Kolbens und wird eine weitere Ausfahrbewegung bewirkt.' Ist ein Stellungsfehler in entgegengesetzter Richtungvorhanden, so verringert das Rückkopplungssignal den Strom im Hubmagneten, wodurch sich die Schwingscheibe 10 weiter vom Ende des Auslaßrohres 11 entfernen kann, um den Druck in der Kammer 9 abzusenken, so daß der Kolben durch den in dem Verteilerkanal 7 wirkendehDruck einwärts bewegt wird.

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Ein elektro-pneumatisches Stellglied mit einer Rückkopplungsschaltung nach der Erfindung ist im wesentlichen gleich aufgebaut und arbeitet in der gleichen Weise, Für die öffnungen der Blenden und Düsen sind jedoch unterschiedliche Ventile erforderlich, und im allgemeinen wird eine zusätzliche Dämpfung in der Rückkopplungsschaltung notwendig.

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Claims

PATENTANWALT 7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 - TELEFON (0711) 244003

SPERRY RAND LIMITED - S 389 -

London / England

Patentansprüche

Stellglied, bestehend aus einem Kolben mit einer Kolbenstange, einer an den Druck eines Hydraulik- oder Pneumatiksystems angeschlossenen Verteilerkanal zur Beaufschlagung der Ringfläche zwischen Kolben und Kolbenstange, und etier Kammer zur Beaufschlagung der anderen Kolbenseite, die über eine Öffnung mit feststehendem Querschnitt mit dem Systemdruck im Verteilerkanal in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß (22) über eine im Querschnitt veränderliche Öffnung (9) vorgesehen ist, die durch eine ein Ende eines Auslaßrohres (11) verschließende Schwingscheibe (10) gesteuert wird, deren entgegengesetzte Stirnseite ein Druckausgleichsrohr (12) des gleichen Durchmessers wie das Aus laß" rohr (11) trägt und in einer Kolbenbohrung untergebracht ist, in welcher der Druck dem Auslaßdruck angeglichen wird, während die Schwingscheibe (10) durch einen federzentrierten Anker eines Hubmagneten (16) oder eines Kraftmotors gesteuert wird.

2· Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr (11) an der der Schwingscheibe gegenüberliegenden Stirnseite scharfkantig, insbesondere an seinem Außendurchmesser scharfkantig ausgeführt ist, und daß das Druckausgleichsrohr (12) den gleichen Außendurchmesser aufweist und innerhalb einer Bohrung einer Kolbenstange aufgenommen ist.

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3. Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Kombination mit einer elektrischen Rückkopplungsschaltung (23, 26, 24), bei der der Strom des Kubmagneten (16) in Abhängigkeit von der Stellung der Kolbenstange (4) und eines äußeren Bedarfsignales gesteuert wird.

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