DE2417450A1 - Electro-hydraulic signal converter - produces viscosity differences by peltier heat of peltier element connected as heat pump between two heat exchangers - Google Patents

Electro-hydraulic signal converter - produces viscosity differences by peltier heat of peltier element connected as heat pump between two heat exchangers

Info

Publication number
DE2417450A1
DE2417450A1 DE2417450A DE2417450A DE2417450A1 DE 2417450 A1 DE2417450 A1 DE 2417450A1 DE 2417450 A DE2417450 A DE 2417450A DE 2417450 A DE2417450 A DE 2417450A DE 2417450 A1 DE2417450 A1 DE 2417450A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electro
hydraulic
heat
signal converter
peltier element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2417450A
Other languages
German (de)
Inventor
Nicolae L Dr Hamburger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE2417450A priority Critical patent/DE2417450A1/en
Publication of DE2417450A1 publication Critical patent/DE2417450A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/028—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • F15B13/0433—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being pressure control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/405—Flow control characterised by the type of flow control means or valve
    • F15B2211/40515—Flow control characterised by the type of flow control means or valve with variable throttles or orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/42—Flow control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/426—Flow control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6654—Flow rate control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Electro-hydraulic signal convertor with conversion of flow heat differences of a control flow into viscosity differences of a working fluid where the viscosity differences are produced by the Peltier heat of a Peltier element as a heat pump between two heat exchangers. A shift of the heat of one hydraulic branch into another results while holding constant the sums of the heat flows and without significant, outside heat introduction. Specifically the working fluid is passed through the heat exchanger in laminar flow. The heat exchanger consists of a parallel of flat capillaries which are thermally and hydraulically connected in parallel and have a large ratio of width to height.

Description

Elektrohydraulischer Signalumwandler mit Umwandlung von Stromwärmeunterschieden eines elektrischen Steuerstromes in Viskositätsunterschiede einer Arbeitsflüssigkeit b eitsflüssigkeit Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Signalumwandler mit Umwandlung von Stromwärmeunterschieden eines elektrischen Steuerstromes in Viskositätsunterschiede einer Arbeitsflüssigkeit.Electro-hydraulic signal converter with conversion of electricity heat differences an electrical control current in viscosity differences of a working fluid B eitsiquid The invention relates to an electro-hydraulic signal converter with conversion of current heat differences of an electrical control current into viscosity differences a working fluid.

Bislang wurden zur Umwandlung von elektrischen Signalen in hydraulische Signale folgende Methoden verwendet, die sich in drei Klassen einteilen lassen.So far, the conversion of electrical signals into hydraulic Signals uses the following methods, which can be divided into three classes.

Bei der ersten Methode wird durch das Zusammenwirken eines vom elektrischen StmF aufgebauten magnetischen Feldes mit dem eines permanent Magneten die Lage einer Prallplatte geändert. Diese Bewegung führt zur Änderung von einem oder zwei Querschnitten und den zugehörigen hydraulischen Widerständen.In the first method, the interaction of one of the electrical StmF built-up magnetic field with that of a permanent magnet the location of a Changed baffle plate. This movement leads to the modification of one or two cross-sections and the associated hydraulic resistances.

Die Variation eines einzigen hydraulischen Widerstandes wird irL- inunsymmetrischen Systemen (IIalbbrückensteuerung).und die Variation von zwei hydraulischen Widerständen in symmetrischen Systemen (Vollbrückensteuerung) verwendet. Diese Methode hat den Nachteil, daß das System eine große Schmutzempfindlichkeit besitzt, da die Entfernung zwischen der Prallplatte und der Düse einige hundertstel Millimeter beträgt und deshalb durch Verunreinigungen der Arbeitsflüssigkeit sehr leicht verstopft werden kann.The variation of a single hydraulic resistance is irL- in asymmetrical systems (half-bridge control). and the variation of two hydraulic Resistors used in symmetrical systems (full bridge control). This method has the disadvantage that the system has a great sensitivity to dirt, since the Distance between the baffle plate and the nozzle is a few hundredths of a millimeter and therefore very easily clogged by impurities in the working fluid can be.

Bei der zweiten Klasse vorbekannter Methoden ändert das Zusammenwirken von zwei magnetischen Feldern die Lage entweder eines Strahlrohres, eines Strahlverteilers oder eines Strahlauslenkers. Das elektrische Signal ist dabei in eine Differenz von zwei Staudrücken umgewandelt, Diese Mettiode ist nicht mehr so schmutzempfindlich wie die oben erwähnte, ist aber andererseits von der Konstruktion her ziemlich kompliziert. Da hier zudem für die Steuerung ein nechanisches Teil bewegt wird, treten durch die Beschleunigung desselben zusätzliche Energieverluste auf.In the second class of previously known methods, the interaction changes of two magnetic fields the position of either a beam pipe or a beam distributor or a beam deflector. The electrical signal is in a difference converted by two dynamic pressures, this Mettiode is no longer so sensitive to dirt like the one mentioned above but, on the other hand, is rather complicated in construction. Since a mechanical part is also moved here for the control, step through the acceleration of the same on additional energy losses.

Bei der dritten Klasse von Methoden, wird die durch einen elektrischen Strom in einem elektrischen Widerstand erzeugte Joulesche Wärme direkt dem hydraulischen Strom zugeführt und v-erändert dessen ViskositätsT also dessen Widerstand im hydraulimhen Sinne.In the third class of methods, which is carried out by an electrical Electricity in an electrical resistor generated Joule heat directly to the hydraulic one Current is supplied and changes its viscosity, i.e. its resistance in the hydraulic Senses.

Der hydraulische Widerstand ändert sich in gewissen Maßen umgekehrt proportional zur Größes des elektrischen Stromes aufgrund der Viskositätsabnahme bei der Erhöhung der Temperatur. Diese Klasse von Methoden hat echte Vorteile im Vergleich zu den beiden ersterwähnten Klassen, weil die Schmutz empfindlichkeit viel geringer ist. Der große Nachteil besteht jedoch darin, daß eine Temperaturreferenz benötigt wird.The hydraulic resistance changes inversely to a certain extent proportional to the size of the electric current due to the decrease in viscosity when increasing the temperature. This class of methods has real advantages in the Compared to the two first-mentioned classes because of the sensitivity to dirt is much lower. The big disadvantage, however, is that a temperature reference is needed.

Da der thermische Effekt des elektrischen Stromes von dessen Vorzeichen unabhängig ist, muß man ein variables Signal einem konstanten überlagern. Dieses konstante Referenzsignal muß größer als die Amplitude des variablen Signals sein, um keine Verzerrung auftreten zu lassen. Dies ist ein aachteil, was die elektrische Seite anbetrifft, da bei einem Eingangssignal gleich Null eine große Leistung trotzdem von dem Verstärker verlangt wird. Diese Leistung liegt im Bereich von einem bis mehrere Watt.Since the thermal effect of the electric current depends on its sign is independent, one must superimpose a variable signal on a constant one. This constant reference signal must be greater than the amplitude of the variable signal, so as not to let distortion occur. This is a disadvantage of what the electrical Page concerned, since with an input signal equal to zero, a large power anyway is required of the amplifier. This performance is in the range from one to several watts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Signalumwandler der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der schmutzunempfindlich ist, keine bewegbaren mecha-.nischen Teile enthält und keine Leistung von der Steuerelektronik in der Null-Lage verlangt.The invention is based on the object of a signal converter To create the type mentioned at the beginning, which is insensitive to dirt, not a movable one contains mechanical parts and no power from the control electronics in the Zero position required.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß die Viskositätsunterschiede durch die Peltier-Wärme eines Peltier-Elements als Wärmepumpe zwischen zwei Wärmetauschern erzeugt werden, wobei eine Verlagerung der Wärme eines hydraulischen Zweiges in einen anderen unter Konstanthaltung der Summen der Wärmeströme und ohne bedeutende äußere Wärmezufuhr erfolgt.This object is achieved according to the invention in that the viscosity differences through the Peltier heat of a Peltier element as a heat pump between two heat exchangers generated, with a shift in the heat of a hydraulic branch in another while keeping the sums of the heat flows constant and without significant ones external heat supply takes place.

Vorteilhaft ist, wenn die Arbeitsflüssigkeit in laminarer Strömung durch die Wärmetauscher hindurchgeführt wird, weshalb auch vorgeschlagen wird, die Wärmetauscher aus einem Paket thermisch und hydraulisch parallel geschalteter flacher Kapillaren herzustellen, die ein großes Verhältnis von Breite zur Höhe haben.It is advantageous if the working fluid is in a laminar flow is passed through the heat exchanger, which is why it is also proposed that Heat exchanger from a package thermally and hydraulically connected in parallel flat Make capillaries that have a large width to height ratio.

Zweckmäßig ist das Peltier-Element mitsamt den Wärmetauschern zur Erzielung einer guten Wärmeisolierung gegenüber der Umgebung in einen wärmeisolierenden Kunststoffblock eingebettet.The Peltier element together with the heat exchangers is useful for Achieving good thermal insulation from the environment in a thermally insulating Plastic block embedded.

Es kann zusätzlich auch eine Temperaturkorrektur in Reihe mit dem Peltier-Element geschaltet sein, so daß die Viskositätsänderungen proportional zur elektrischen Spannung und unabhängig von der Temperatur der Arbeitsflüssigkeit eintreten.There can also be a temperature correction in series with the Peltier element connected so that the changes in viscosity are proportional to electrical voltage and occur regardless of the temperature of the working fluid.

Bei Anwendung des elektrohydraulischen Signalumwandlers als hydraulisches Potentiometer bestehen hydraulische Verbindungen von zwei Anschlußkanälen des Peltier-Elements mit den Druckräumen eines hydraulischen Druckzylinders, dessen Kolbenstirnflächen im Verhältnis von eins zu zwei zueinander stehen.When using the electro-hydraulic signal converter as a hydraulic one Potentiometers consist of hydraulic connections between two connection channels of the Peltier element with the pressure chambers of a hydraulic pressure cylinder, its piston end faces are in a ratio of one to two.

Der elektrohydraulische Signalumwandler ist besonders gut geeignet als erste Stufe eines Proportional-oder Servoventils.The electro-hydraulic signal converter is particularly suitable as the first stage of a proportional or servo valve.

Bei einem Einsatz des elektrohydraulischen Signalumanders als Vorstufe für Proportional-und/oder Servotsentile empfiehlt es sich, zum Aufbau einer vollen Brücke und für eine elektrische Signalrückführung das Peltier-Element mit zwei konstanten hydraulischen Widerständen zu schalten.When using the electro-hydraulic signal converter as a preliminary stage for proportional and / or servo valves it is advisable to build a full Bridge and for an electrical signal return the Peltier element with two constants to switch hydraulic resistors.

Bei einem gleichen Einsatzfall ist es zweckmäßig, zum Aufbau einer vollen Brücke und für eine mechanische Signalrückführung das Peltier-Element mit zwei mechanisch variablen hydraulischen Widerständen zu schalten.For the same application, it is advisable to set up a full bridge and the Peltier element for mechanical signal feedback to switch two mechanically variable hydraulic resistors.

Ferner kann es bei einem gleichen Einsatz fall von Vorteil sein, für eine elektrische Signalrückführung das Peltier-Element mit zwei einstellbaren hydraulischen Widerständen und einem Freistrahl-Proportionalverstärker mit Impussteuerung zu schaltenO Der letztgenannte Anwendungsfall kann noch insofern variiert werden, als ein Freistrahlverstärker mit Drucksteuerung Anwendung findet.Furthermore, it can be advantageous for the same application an electrical signal feedback the Peltier element with two adjustable hydraulic To switch resistors and a free-jet proportional amplifier with pulse controlO The latter application can be varied to the extent that it is a free jet amplifier with pressure control is used.

Bei den letztgenannten Einsatzfällen ist es auch möglich, ein Peltier-Element mit einem weiteren Peltier-Element zusammenzuschalten.In the latter case, it is also possible to use a Peltier element to be interconnected with another Peltier element.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung die Erfindung und ihre wichtigsten Einsatzmöglichkeiten näher erläutert Es zeigen Figur 1 : eine Seitenansicht eines Peltier-Elements, Figur 2 : eine Seitenansicht gemäß Schnittlinie II-II in Figur 1, Figur 3 ; einen Querschnitt entlang Schnittlinie III-III in Figur 2, Figur 4 s ein Sinnbild der Erfindung, Figur 5 : der Signalumwandler als hydraulisches Potentiometer (Halbbrücke) Figur 6 : den Einsatz des Signalumwandlers in Zusammenarbeit mit einem unsymmetrischen Zylinder als Kraftregelung, Figuren 7 und 8 t den Einsatz des Signalumwandlers mit zwei anderen konstanten Widerständen zum Aufbau einer vollen Brücke. Die Brücke gemäß Figur 7 unterscheidet sich von der Brückes gemäß Figur 8 nur in der unterschiedlichen Anordnung der Widerstände, Figuren 9 und 10 den Einsatz von zwei Signalumwandlern zum Aufbau einer vollen Brücke, Figur 11: den Einsatz eines Signalumwandlers mit zwei anderen variablen Widerständen zum Aufbau einer vollen Brücke (diese Anordnung erlaubt eine direkte mechanische Rückführung zum Ausgleichder Brücke), Figur 12 : die Druckdifferenzverläufe in Abhängigkeit vom elektrischen Signal bei den verschiedenen Anordnungen, Figur 13 : eine Vorsteuerstufe mit Strom-Steuerung (Impuls-Steuerung) und Figur 14 : eine Vorsteuerstufe mit Drucksteuerung.The invention and its most important ones are described below with reference to the drawing Possible uses explained in more detail. FIG. 1 shows a side view of a Peltier element, FIG. 2: a side view according to section line II-II in FIG 1, Figure 3; a cross section along section line III-III in Figure 2, Figure 4 s a symbol of the invention, Figure 5: the signal converter as a hydraulic potentiometer (Half bridge) Figure 6: the use of the signal converter in cooperation with a asymmetrical cylinder as a force control, Figures 7 and 8 t the use of the signal converter with two other constant resistances to build a full bridge. The bridge according to FIG. 7 differs from the bridge according to FIG. 8 only in the different one Arrangement of the resistors, Figures 9 and 10 the use of two signal converters to build a full bridge, Figure 11: the use of a signal converter with two other variable resistors to build a full bridge (this arrangement allows direct mechanical feedback to balance the bridge), Figure 12 : the pressure difference curves depending on the electrical signal for the various Arrangements, Figure 13: a pilot stage with current control (pulse control) and FIG. 14: a pilot stage with pressure control.

Ein Peltier-Element hat die Eigenschaft, daß beim Durchgang eines elektrischen Stromes an der Grenze zweier Metalle je nach Stromrichtung eine Temperaturerhöhung oder -erniedrigung auftritt. Der Peltier-Effekt tritt ein, wenn an einen metallischen Leiter A zu beiden Seiten ein metallischer Leiter B angelötet und durch B A B ein g Gleichstrom geschickt wird, so erwärmt sich die eine Lötstelle, während sich die zweite abkühlt. Ein Peltier-Element wirkt somit als Wärmepumpe, welche die in einer Flüssigkeit enthaltene Wärme von einem Zweig der hydraulischen Seite entnimmt und einem anderen Zweig der gleichen Seite zuführt.A Peltier element has the property that when a electric current at the border of two metals, depending on the direction of the current, an increase in temperature or depression occurs. The Peltier effect occurs when a metallic Conductor A soldered a metallic conductor B on both sides and through B A B. g direct current is sent, one solder joint heats up, while the second cools down. A Peltier element thus acts as a heat pump, which in a Liquid contained heat is extracted from a branch of the hydraulic side and to another branch on the same page.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Erfindung zeigt das Peltier-Element 1 mit den beiden Wärmetauschern 2, die alle zusammen in einem wärmeisolierenden Kunststoffblock 3 eingebettet sind. Die elektrischen Leitungen 6a und 6b stellen die elektrische Verbindung des Elementes mit der Steuerelektronik her.The invention shown in Figures 1 to 3 shows the Peltier element 1 with the two heat exchangers 2, all together in one heat-insulating Plastic block 3 are embedded. The electric cables 6a and 6b provide the electrical connection between the element and the control electronics here.

Die Anschlußkanäle 7, 8 und 9 sind gegenüber der Umgebung mit den 0-Ringen 4 abgedichtet. Der Kunststoffblock 3 besitzt entsprechende Bohrungen 5, die zur Aufnahme von Befestigungsschrauben dienen, die den Kunststoffblock 3 an seiner Anschlußseite 20 an eine entsprechende, nicht dargestellte Anschlagfläche anpressen.The connection channels 7, 8 and 9 are opposite to the environment with the 0-rings 4 sealed. The plastic block 3 has corresponding holes 5, which serve to hold fastening screws that attach the plastic block 3 its connection side 20 to a corresponding stop surface, not shown press on.

Jeder Wärmetauscher 2 besteht aus einem Block parallel geschalteter flacher Kapillaren 21 mit kleinstem Querschnittsmaß im Bereich von einigen zehntel Millimetern.Each heat exchanger 2 consists of a block connected in parallel flat capillaries 21 with the smallest cross-sectional dimension in the range of a few tenths Millimeters.

Hierdurch ist gewährleistet, daß die Arbeitsflüssigkeit durch die Kapillaren 21 mit laminarer Strömung fließt, was die Viskositätsänderungen wesentlich beschleunigt und erleichtert.This ensures that the working fluid through the Capillaries 21 with laminar flow flows, which changes the viscosity significantly accelerated and relieved.

In dem Sinnbild der Erfindung gemäß Figur 4 sind die in den Figuren 1 bis 3 körperlich dargestellten Teile zu erkennen. Die Funktion ist folgende : Wenn kein elektrischer Strom das Peltier-Element durchfließt, sind die zwei hydraulischen Widerstände R1 und R 2 gleich. Wenn jedoch beispielsweise die elektrische Anschlußleitung 6a mit dem Plus-Pol und 6b mit dem Minus-Pol verbunden ist, wird das Peltier-Element v die Wärme vom Widerstand R1 zum Widerstand R2 transferieren. Es wächst somit der Wert von R1 in demselben Maße an, wie er gleichzeitig im Widerstand R2 abnimmt. Bei einer Umpolung kehren sich die Verhältnisse um.Es ist bereits jetzt ersichtlich, daß die Vorteile des erfindungsgemäßen Signalumwandlers einerseits darin bestehen, daß die breiteren Kanäle für die Arbeitsflüssigkeit weniger schmutzempfindlich sind und andererseits, daß im Null-Punkt keine Leistung verlangt wird.In the symbol of the invention according to FIG. 4 are those in the figures 1 to 3 physically represented parts can be seen. The function is as follows: When there is no electrical current flowing through the Peltier element, the two are hydraulic Resistors R1 and R 2 are the same. However, if, for example, the electrical connection line 6a is connected to the plus pole and 6b to the minus pole, becomes the Peltier element v transfer the heat from resistor R1 to resistor R2. So it grows Value of R1 to the same extent as it decreases at the same time in resistor R2. If the polarity is reversed, the situation is reversed. that the advantages of the signal converter according to the invention on the one hand consist in the fact that the wider channels for the working fluid are less sensitive to dirt and on the other hand that no performance is required in the zero point.

Es ist bekannt, daß die Viskosität einer Flüssigkeit von der Temperatur abhängt. Um eine gleiche Wirkung des Signalumwandbrs bei unterschiedlichen Arbeitstemperaturen zu gewährleisten, wird in Reihe mit dem Peltier-Element eine Temperaturkorrektur 10 eingebaut, so daß bei gleichen Spannungen an der elektrischen Seite eine gleiche Wirkung auf der hydraulischen erfolgt, ç da der elektrische Strom entsprechend durch das Peltier-Element geändert ist.It is known that the viscosity of a liquid depends on the temperature depends. To achieve the same effect of the signal conversion at different working temperatures To ensure a temperature correction is made in series with the Peltier element 10 built in, so that with the same voltages on the electrical side, the same Effect on the hydraulic takes place because the electric current passes through accordingly the Peltier element is changed.

In Figur 5 ist der Einsatz des Signalumwandlers als hydraulisches Potentiometer gezeigt. Wenn der hydraulische Strom durch die zwei hydraulischen Widerstände R1 und R2 vom Anschluß 7 zum Anschluß 8 fließt oder umgekehrt, ist der Druck am Anschluß 9 vom Verhältnis der zwei Widerstandswerte abhängig. Der elektrische Strom i wird mit Hilfe des Peltier-Elekmentes diese Werte ändern und dementsprechend auch deu Druck am Anschluß 9. Die Pfeile 24 zeigen den Strömungsverlauf der Arbeitsflüssigkeit.In Figure 5 is the use of the signal converter as a hydraulic Potentiometer shown. When the hydraulic flow through the two hydraulic Resistors R1 and R2 flows from terminal 7 to terminal 8 or vice versa, is the Pressure at port 9 depends on the ratio of the two resistance values. The electric one Current i will change these values with the help of the Peltier element and accordingly also deu pressure at connection 9. The arrows 24 show the flow of the working fluid.

Figur 6 zeigt einen praidischen Anwendungsfall des hydraulischen Potentiometers gemäß Figur 5.FIG. 6 shows a practical application of the hydraulic potentiometer according to Figure 5.

Auf den Kolben k wirken auf einer Seite der Druck am S Anschluß 7 (P7) und auf der anderen der variable Druck am Anschluß 9 (P9). Da die Stirnfläche des Kolbens, die mit dem Anschluß 9 verbunden ist, doppelt so groß wie die andere ist, und da R1 gleich R 2 ohne elektrisches Signal ist, wird der Druck am Anschluß 9 die Hälfte des Druckes am Anschluß 7 betragen. Die zwei Kräfte P7 und P9 am Kolben werden dann bei einem elektrischen Signal Null gleich und ihre Differenz wird Null sein.The pressure at S port 7 acts on piston k on one side (P7) and on the other the variable pressure at port 9 (P9). Because the face of the piston, which is connected to the port 9, twice as large as the other is, and since R1 is equal to R 2 with no electrical signal, the pressure at the port 9 be half the pressure at port 7. The two forces P7 and P9 on the piston then become equal to zero for an electrical signal and their difference becomes zero be.

Bei einer Erhöhung des Widerstandes R2 (Kühlung) und einer gleichzeitigen Verminderung von R1.(Erwärmung) nimmt der Druck an 9 ab, und die resultierende Kraft zieht den Kolben in den Zylinder. Eine Umkehrung der Kraftwirkung tritt bei einer Umkehrung des elektrischen Signals auf.With an increase in resistance R2 (cooling) and a simultaneous one Decreasing R1. (Heating) the pressure at 9 decreases, and so does the resulting force pulls the piston into the cylinder. A reversal of the force occurs with a Reversal of the electrical signal.

Diese unsymmetrische Steuerung hat aber den Nachteil, daß sie von der Öltemperatur stark abhängig ist.This asymmetrical control has the disadvantage that it is of is heavily dependent on the oil temperature.

Um eine stabilere Steuerung zu erhalten, kann man symmetrische Systeme verwirklichen, die weniger temperaturempfindlich sind und damit eine stabilere Steuerung erhalten. Entsprechende Anordnungen sind in den Figuren 7 bis 11 dargestellt.To get a more stable control, one can use symmetrical systems Realize that are less temperature sensitive and thus a more stable control obtain. Corresponding arrangements are shown in FIGS.

Für alle Schemata gilt das gleiche Prinzip : Bei Null-Eingang an der elektrischen Seite sind die vier Widerstände der Brücke entweder alle oder paarweise gleich.The same principle applies to all schemes: With zero input at the On the electrical side, the four resistors of the bridge are either all or in pairs same.

Als Folge davon ist die Diagonaldruckfdifferenz tp = O. Ein elektrisches Signal stört dieses Gleichgewicht durch die Änderung der Widerstände R1 und R2 und führt zu einem ß p 6 /o. Die Amplitude dieser Diagonaldruckdifferenz ist mit der des elektrischen Signals proportinal.As a result, the diagonal pressure difference tp = O. An electrical one Signal upsets this balance by changing resistors R1 and R2 and leads to a ß p 6 / o. The amplitude of this diagonal pressure difference is with the of the electrical signal proportionally.

Für den Fall, daß die Brücke zu einem Regelkreis gehört, akzeptieren alle Schemata eine elektrische Rückführung, die beispielsweise die Eingangssignale in Abhängigkeit von der geregelten Größe ändertd ß Das Schema gemäß Figur 11 hat die Besonderheit,/die Widerstände R5 und R6 auf mechanische Weise änderbar sind. Dieses Schema ist für mechanische Rückführungen vorgesehenO Die Figur 12 zeigt die Druckdifferenzverläufe der verschiedenen Schemata 7 bis 11. Es wird die Variation.In the event that the bridge is part of a control loop, accept all schemes have an electrical feedback, for example the input signals The scheme according to FIG. 11 changes as a function of the controlled variable the special feature / the resistors R5 and R6 can be changed mechanically. This scheme is intended for mechanical returns. FIG. 12 shows the Pressure difference curves of the various schemes 7 to 11. It is the variation.

von b in Abhängigkeit vom elektrischen Strom i dargestellt, wenn kein hydraulischer Strom zwischen den Anschlüssen 7, 8 oder 9 fließen kann.of b as a function of the electric current i, if none hydraulic current can flow between the ports 7, 8 or 9.

Bei der Konstruktion von Servoventilen, für welche der vorgeschlagene elektrohydraulische Signalumwandler besonders gut als Ersatz für die Torque-Motoren geeignet ist, stellt sich gleichzeitig das Problem der Größe und der Frequenz. Die Servoventile sollen möglichst klein sein und möglichst höhere Frequenzen erreichen.In the construction of servo valves for which the proposed Electro-hydraulic signal converters are particularly good as a replacement for the torque motors is suitable, the problem of size and frequency arises at the same time. the Servo valves should be as small as possible and achieve the highest possible frequencies.

Eine höhere Frequenz verlangt aber größere Steuerströme inder Vorsteuerstufe und dementsprechend größere thermische Leistungen und Peltier-Elemente. Das stünde aber im Widerspruch zu den erwünschten kleinen Abmessungen der Geräte.However, a higher frequency requires larger control currents in the pilot control stage and accordingly greater thermal power and Peltier elements. That would stand but in contradiction to the desired small dimensions of the devices.

Als Lösung hierfür bietet sich die Verwendung des vorgeschlagenen elektrohydraulischen Signalumwandlers in Zusammenarbeit mit einem Freistrahlverstärker hydraulischer Art gemäß Figuren 13 und 14.As a solution for this, there is the use of the proposed one electro-hydraulic signal converter in cooperation with a free jet amplifier hydraulic type according to Figures 13 and 14.

In Figur 13 ist eine Stromsteuerung (Impulssteuerung) eines Freistrahlproportionalverstärkers dargestellt.In Figure 13 is a current control (pulse control) of a free jet proportional amplifier shown.

Von der Ölquelle 11 sind gleichzeitig eine Hauptdüse 12 und die zwei Widerstände des Wandlers R1 und R 2 versorgt. Die Widerstände R7 und R8 sind kleine, einstellbare Widerstände, die dazu dienen, die Summen R1 + R7 und R8 + R2 für die qmmetrie gleichzumachen.Of the oil well 11 are a main nozzle 12 and the two at the same time Resistors of the converter R1 and R 2 supplied. The resistors R7 and R8 are small, adjustable resistors that are used to calculate the sums R1 + R7 and R8 + R2 for the to equalize qmmetrie.

Die Ströme, die über diese Widerstandspaare fließen, erreichen die Steuerkanäle 13. Solange kein elektrisches Signal vorhanden ist, sind die zwei Ströme gleich und die Summe ihrer Impulse null. Der Hauptstrahl 17 wird nicht aber Mittellage abgelenkt, verläuft zwischen den beiderseitigen Tankräumen 14,14 und baut in den Räumen 15 und 16 gleiche Staudrücke auf.The currents flowing through these resistor pairs reach the Control channels 13. As long as there is no electrical signal, the two currents are equal and the sum of their impulses zero. The main ray 17 is not, however, the central position distracted, runs between the tank rooms on both sides 14,14 and builds in the Clear 15 and 16 equal back pressures.

Bei einer Verminderung von R1 und Erhöhung von R2 wird dagegen der Strahl abgelenkt und im Raum 16 treten größere Drücke auf. Im allgemeinen sind die Steuerströme bei einer Impuls steuerung etwa zehnmal kleiner als der gesteuerte Strom im Hauptstrahl0 Figur 14 zeigt eine Drucksteuerung. Die Kanten 19 schneiden eine dünne Scheibe vom Hauptstrahl 17 ab, diese Flüssigkeit geht in die Räume 18 und von dort über die Widerstandspaare R1 + R7 und R2 + R8 zu den Verbindungen zum Tank 14. Solange kein elektrisches Signal anwesend ist, werden die Staudrücke in den Räumen 18 gleich und die Strahlrichtung wird nicht beeinflußt.On the other hand, if R1 is decreased and R2 increased, the Beam deflected and higher pressures occur in space 16. In general they are Control currents with a pulse control about ten times smaller than the controlled one Strom im Hauptstrahl0 Figure 14 shows a pressure control. Cut the edges 19 a thin disc from the main jet 17, this liquid goes into the spaces 18 and from there via the resistor pairs R1 + R7 and R2 + R8 to the connections to the Tank 14. As long as there is no electrical signal is, will the back pressures in the spaces 18 are the same and the direction of the jet is not influenced.

Wenn aber durch die elektrische Wirkung die Widerstände R1 und R2 nicht mehr gleich sind, werden auch die Drücke unterschiedlich so daß eine Strahlablenkung proportional zum elektrischen Signal auftritt.If, however, the resistors R1 and R2 are no longer the same, the pressures are also different so that a beam deflection occurs proportional to the electrical signal.

Claims (11)

Patentansprüche Claims = Elektrohydraulischer Signalumwalldler mit Umwandlung von Stromwärmeunterschieden eines Steuerstromes in Viskositätsunterschiede einer Arbeitsflüssigkeit dadurch gekennzeichnet, daß die Viskositätsunterschiede durch die Peltier-Wärme eines Peltier-Elements als Wärmepumpe zwischen zwei Wärmetauschern erzeugt werden, wobei eine Verlagerung der Wärme eines hydraulischen Zweiges in einen anderen unter Konstanthaltung der Summen der Wärmeströme und ohne bedeutende äußere Wärmezufuhr erfolgt.= Electro-hydraulic signal converter with conversion of electricity heat differences a control current in viscosity differences of a working fluid thereby characterized in that the viscosity differences are due to the Peltier heat of a Peltier element be generated as a heat pump between two heat exchangers, with a shift the heat of one hydraulic branch into another while keeping the Sum of the heat flows and takes place without significant external heat input. 2. Elektrohydraulischer Signamlumwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflüssigkeit in laminarer Strömung durch die Wärmetauscher (2,2) hindurchgeführt wird. 2. Electro-hydraulic signal converter according to claim 1, characterized characterized in that the working fluid is in laminar flow through the heat exchanger (2,2) is passed through. 3. Elektrohydraulischer Signalumwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (2,2) aus einem Paket thermisch und hydraulisch parallelgeschalteter flacher Kapillaren (2-l,21R1,..) bestehen, die ein großes Verhältnis von Breite zur Höhe haben. 3. Electro-hydraulic signal converter according to claim 2, characterized characterized in that the heat exchanger (2.2) from a package thermally and hydraulically flat capillaries (2-l, 21R1, ..) connected in parallel, which have a large ratio from width to height. 4. Elektrohydraulischer Signalumwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Peltier-Element (1) mitsamt den Wärmetauschern (2,2) in einem wärmeisolierenden Kunststoffblock (3) eingebettet ist. 4. Electro-hydraulic signal converter according to claim 3, characterized characterized in that the Peltier element (1) together with the heat exchangers (2.2) in a thermally insulating plastic block (3) is embedded. 5. Elektrohydraulischer Signalumwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturkorrektur (10) in Reihe mit dem Peltier-Element (1) geschaltet ist, so daß die Viskositätsänderungen proportional zur elektrischen Spannung und unabhängig von der Temperatur der Arbeitsflüssigkeit eintreten.5. Electro-hydraulic signal converter according to claim 1, characterized in that that a temperature correction (10) is connected in series with the Peltier element (1) is so that the viscosity changes proportional to the electrical voltage and occur regardless of the temperature of the working fluid. 6. Elektrohydraulischer Signalumwandler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch hydraulische Verbindungen von zwei Anschlußkanälen (7,9) des Peltier-El-lements (1) mit den Druckräumen eines hydraulischen Druckzylinders, dessen Kolbenstirnflächen im Verhältnis von 1 : 2 zueinander stehen.6. Electro-hydraulic signal converter according to claim 1, characterized by hydraulic connections of two connection channels (7,9) of the Peltier element (1) with the pressure chambers of a hydraulic pressure cylinder, its piston end faces are in a ratio of 1: 2 to each other. 7. Elektrohydraulischer Signalumwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Einsatz des elektrohydraulischen Signalumwandlers als Vorsteuerstufe für Proportional- und/oder Servoventile zum Aufbau einer vollen Brücke und für eine elektrische Signalrückführung das Peltier-Element mit zwei konstanten hydraulischen Widerständen (R3,R4) geschaltet ist.7. Electro-hydraulic signal converter according to claim 1, characterized in that that when the electro-hydraulic signal converter is used as a pilot control stage for proportional and / or servo valves to build a full bridge and for one electrical signal feedback the Peltier element with two constant hydraulic Resistors (R3, R4) is connected. 8. Elektrohydraulischer Signalumwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Einsatz des elektrohydraulischen Signalumwandlers als Vorsteuerstufe für Proportional - und/oder Servorventile zum Aufbau einer vollen Brücke und für eine mechanische Signalrückführung das Peltier- Element mit zwei mechanisch variablen hydraulischen Widerständen (R5,R6) geschaltet ist.8. Electro-hydraulic signal converter according to claim 1, characterized in that that when the electro-hydraulic signal converter is used as a pilot control stage for proportional and / or servo valves to build a full bridge and for a mechanical signal feedback the Peltier Element with two mechanically variable hydraulic resistors (R5, R6) is connected. 9. Elektrohydraulischer Signalumwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Einsatz des elektrohydraulischen Signalumwandlers als Vorsteuerstufe für Proportional - und/oder Servoventile zum Aufbau einer vollen Brücke und für eine elektrische Signalrückführung das Peltier-Element mit zwei einstellbaren hydraulischen Widerständen (R7,R8) und einem Freistrahl-Proportionalverstärker (22) mit Impulssteuerung geschaltet ist.9. Electro-hydraulic signal converter according to claim 1, characterized in that that when the electro-hydraulic signal converter is used as a pilot control stage for proportional and / or servo valves to build a full bridge and for an electrical signal feedback the Peltier element with two adjustable hydraulic Resistors (R7, R8) and a free jet proportional amplifier (22) with pulse control is switched. 10. Elektrohydraulischer Signalumwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Einsatz des elektrohydraulischen Signalumwandlers als Vorsteuerstufe für Proportional-und/oder Servoventile zum Aufbau einer vollen Brücke und einem Freistrahlverstärker (23) mit Drucksteuerung geschaltet ist.10. Electro-hydraulic signal converter according to claim 9, characterized characterized in that when the electro-hydraulic signal converter is used as a pilot stage for proportional and / or servo valves to build a full Bridge and a free jet amplifier (23) with pressure control is connected. 11. Elektrohydraulischer Signalumwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Einsatz des elektrohydraulischen Signalumwandlers als Vorsteuerstufe für Proportional- und/oder Servoventile zum Aufbau einer vollen Brücke und für eine elektrische Signalrückführung das Peltier-Element (1) mit einem weiteren Peltier-Element (1) geschaltet ist.11. Electro-hydraulic signal converter according to claim 1, characterized characterized in that when the electro-hydraulic signal converter is used as a pilot stage for proportional and / or servo valves to build a full Bridge and for an electrical signal return the Peltier element (1) with one another Peltier element (1) is connected.
DE2417450A 1974-04-10 1974-04-10 Electro-hydraulic signal converter - produces viscosity differences by peltier heat of peltier element connected as heat pump between two heat exchangers Pending DE2417450A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2417450A DE2417450A1 (en) 1974-04-10 1974-04-10 Electro-hydraulic signal converter - produces viscosity differences by peltier heat of peltier element connected as heat pump between two heat exchangers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2417450A DE2417450A1 (en) 1974-04-10 1974-04-10 Electro-hydraulic signal converter - produces viscosity differences by peltier heat of peltier element connected as heat pump between two heat exchangers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2417450A1 true DE2417450A1 (en) 1975-10-23

Family

ID=5912654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2417450A Pending DE2417450A1 (en) 1974-04-10 1974-04-10 Electro-hydraulic signal converter - produces viscosity differences by peltier heat of peltier element connected as heat pump between two heat exchangers

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2417450A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3738630A1 (en) * 1987-11-13 1989-07-20 Rexroth Mannesmann Gmbh SERVO VALVE WITH PIEZOELEMENT AS A CONTROL MOTOR
US5314118A (en) * 1991-02-14 1994-05-24 Mannesmann Rexroth Gmbh Piezoelectric controllable nozzle resistance for hydraulic apparatus
US6333586B1 (en) * 1998-06-12 2001-12-25 Robert Bosch Gmbh Valve for controlling fluids
WO2014072079A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Tilmann Rogge Thermo-rheological valve, flow regulatior, and dosing device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3738630A1 (en) * 1987-11-13 1989-07-20 Rexroth Mannesmann Gmbh SERVO VALVE WITH PIEZOELEMENT AS A CONTROL MOTOR
US5314118A (en) * 1991-02-14 1994-05-24 Mannesmann Rexroth Gmbh Piezoelectric controllable nozzle resistance for hydraulic apparatus
US6333586B1 (en) * 1998-06-12 2001-12-25 Robert Bosch Gmbh Valve for controlling fluids
WO2014072079A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Tilmann Rogge Thermo-rheological valve, flow regulatior, and dosing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2011713A1 (en) ADJUSTMENT DEVICE FOR A HYDRAULIC PISTON WITH PULSE LENGTH MODULATED CONTROL SIGNALS
DE60209995T2 (en) Temperature compensating flux ring
DE2758933C3 (en) Linear transistor power amplifier
EP0471884B1 (en) Electrohydraulic servovalve
DE3401594A1 (en) MEASURING CONVERTER FOR MEASURING A CURRENT
EP0450288B1 (en) Electrical linear motor
DE1806198A1 (en) Variable fluid resistance
DE1576092A1 (en) Hydropneumatic device for generating a steady output signal from a fluctuating pressure input signal
DE2417450A1 (en) Electro-hydraulic signal converter - produces viscosity differences by peltier heat of peltier element connected as heat pump between two heat exchangers
DE2303286C2 (en) Hydraulic control device
DE3039910A1 (en) PRESSURE-ACTUATED ACTUATOR
DE3205860C2 (en)
DE4343356C2 (en) Fluid amplifier type electrohydraulic control valve
DE3048876C2 (en) Fluid outlet device for directing fluid flow
DE1525690A1 (en) Summing device for work equipment signals
DE2305825B2 (en) DEVICE FOR ADJUSTING THE SWIVELING POSITION OF A HYDROSTATIC PUMP
DE4417153C1 (en) Position regulation circuit for hydraulic setting element in automobile
DE3310863A1 (en) HYDRAULIC DIRECTIONAL VALVE FOR CONTROLLING A DOUBLE ACTING ENGINE
DE2202042A1 (en) Control circuit and device equipped with it
EP0221324B1 (en) Signal transducer
DE2259535B2 (en) Hydrostatic mechanical seal
DE1255816B (en) Electro-hydraulic control device
DE1280400B (en) Inductive adjusting device
DE4319660A1 (en) Servo-valves for the control of volume flows
DE1031832B (en) Magnetic amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
OHN Withdrawal