DE2449412A1

DE2449412A1 - ELECTRICALLY CONTROLLED HYDRAULIC PUMP WITH FUSE AGAINST TOO HIGH FLOW AND AGAINST OVERPRESSURE

Info

Publication number: DE2449412A1
Application number: DE19742449412
Authority: DE
Inventors: John Clayton Richards
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1974-10-17
Publication date: 1975-04-30
Also published as: CA1013236A; IT1022946B; FR2248429B1; BE821254A; JPS5078903A; FR2248429A1

Description

Dr. rer. not. Horst SchulerDr. rer. not. Horst Schuler PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

6 Frunkfurt/Main 1, 16. Oktober 1974 Niddastraße 52 WK/Kö 6 Frunkfurt / Main 1, October 16, 1974 Niddastraße 52 WK / Kö

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2895-13DV-59222895-13DV-5922

GENERAL ELECTRIC COMPANYGENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Schenectady, N. Y. / USA1 River Road
Schenectady, NY / USA

Elektrisch gesteuerte hydraulische Pumpe mit Sicherung gegen zu hohen Durchfluß und gegen ÜberdruckElectrically controlled hydraulic pump with protection against excessive flow and against overpressure

Die Erfindung betrifft allgemein hydraulische Pumpen, insbesondere eine elektrisch gesteuerte hydraulische Pumpe mit Strömungsbegrenzung und Druckbegrenzung. , ·The invention relates generally to hydraulic pumps, and more particularly an electrically controlled hydraulic pump with flow limitation and pressure limitation. , ·

Hydraulische Steuerungen und Stellglieder werden in der Industrie häufig angewendet und haben sich im Laufe der Jahre als sehr wirksam erwiesen. Beispielsweise werden hydraulische Stellglieder in modernen Gasturbinentriebwerken ver-Hydraulic controls and actuators are used in industry widely used and have proven very effective over the years. For example, hydraulic Actuators in modern gas turbine engines

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wendet. um don Auslaßquerschnitt einer Auslaßdüse mit variablem Querschnitt zu steuern. In solchen Anwendungsfällen müssen die hydraulischen Stellglieder in der Lage sein, sehr große Kräfte zu überwinden, welche durch den Druck auf die Klappen der Auslaß- oder Abgasdüse ausgeübt werden. Die Stellglieder müssen außerdem eine schnelle Ansprechzeit besitzen und müssen in hohem Maße zuverlässig sein. Das hydraulische Antriebssystem, welches die hydraulischen Stellglieder .steuert muß daher in der La_v ^rje sein, diese erwünschten Eigenschaften zu orgeben.turns. to control the outlet cross section of an outlet nozzle with a variable cross section. In such applications, the hydraulic actuators must be able to overcome very large forces which are exerted by the pressure on the flaps of the outlet or exhaust nozzle. The actuators must also have a fast response time and must be highly reliable. The hydraulic drive system which .steuert the hydraulic actuators must therefore each be La _v ^r, to orgeben these desirable properties.

Bei hydraulischen Hochleistungssystemen, wie sie beispielsweise für das Abgassystem eines Gasturbinentriebwerkes benötigt werden, wurde bereits seit längerer Zeit erkannt, daß die direkte Strömungssteuerung der hydraulischen Pumpe das wirksamste Verfahren zur Erzeugung der notwendigen hydraulischen Leistung darstellt. Vienn man jedoch ein Strömungssteuerungssystera mit Stellgliedern verwendet, die Anschläge besitzen, dann wird beim Eingriff mit diesen Anschlägen bei fortbestehender Anforderung eines Pumpstromes die Möglichkeit bestehen, daß der Auslaßdruck der Pumpe auf einen Wert ansteigt, der zu Zerstörungen führen kann. Jedes direkte Steuersystem für eine Strömung muß daher Möglichkeiten zur Sicherung gegen zu hohen Druck aufweisen. Bekannte Verfahren zur Schaffung dieser Sicherung gegen zu hohen Druck beinhalteten die Verwendung eines Ablaßventils, um den abgegebenen Strom zum Einlaß der Pumpe auf einem Umleitungsweg zurückzuführen, wenn der maximale Druck erreicht wird. Unter diesen Bedingungen kann jedoch die Pumpen-Eingangsleistung und damit die Wärmeerzeugung auf dem maximalen Wert verbleiben und hierdurch wird ein sehr großer Kühler für die hydraulische Flüssigkeit und eine sehr große Wärmesenke erforderlich. Dieser bekannte Lösungsweg erweist sich daher als unerwünscht bei Anwendungen für Gasturbinentriebwerke, bei denen das zusätzliche Gewicht durch den großen Kühler und die große Wärmesenke die mögliche Nutz-With high-performance hydraulic systems such as are required for the exhaust system of a gas turbine engine has been recognized for a long time, that the direct flow control of the hydraulic pump represents the most effective method for generating the necessary hydraulic power. However, one should use a flow control system used with actuators that have stops, then engaging with those stops if a pump current continues to be required, there is the possibility that the outlet pressure of the pump will increase a value increases that can lead to destruction. Any direct control system for a flow must therefore have possibilities to protect against excessive pressure. Known method for creating this protection against too high pressure involved the use of a relief valve to divert the discharged flow to the inlet of the pump returned when the maximum pressure is reached will. Under these conditions, however, the pump input power and thus the heat generation remain at the maximum value and this makes a very large cooler required for the hydraulic fluid and a very large heat sink. This well-known approach proves therefore found to be undesirable in gas turbine engine applications where the added weight of the large cooler and the large heat sink the possible useful

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last für ein Luftfahrzeug verringert, das von einem solchen Triebwerk angetrieben wird.reduced load on an aircraft powered by such an engine.

Die gleichen durch Gewichtsbetrachtungen gegebenen Beschränkungen haben auch noch weitere Anforderungen für die hydraulischen Stellgliedsysteme ergeben. Das System muß kompakt sein und ein geringes Gewicht besitzen und muß leicht an dem Außengehäuse des Triebwerkes befestigt werden können. Diese Anforderungen haben zur Notwendigkeit- einer elektrischen Steuerung der hydraulischen Pumpe infolge der Tatsache geführt, daß die elektrische Ausführung von Funktionen für die Steuerlogik und die Berechnung in einer Einheit mit sehr geringem Gewicht und geringem Raumbedarf erreicht werden kann Die Notwendigkeit für die elektrische Ausführung der Funktionen für die Steuerlogik und die Berechnung wurde noch weiterhin gesteigert infolge der komplizierteren Anforderungen an die Steuerung, wie sie durch die fortgeschritteneren modernen Gasturbinentriebwerke geschaffen werden.The same weight constraints have additional requirements for the hydraulic actuator systems result. The system must be compact and light in weight and must be easy to attach to the outer casing of the engine. These requirements have to be an electrical control of the hydraulic pump performed due to the fact that the electrical execution of functions for the control logic and the calculation in one unit with very low weight and Small footprint can be achieved The need for the electrical execution of the functions for the control logic and the calculation were further increased due to the more complicated requirements on the controls as provided by the more advanced modern gas turbine engines.

Vorbekannte Lösungswege für das Problem der elektrischen Steuerung des Pumpenstroms enthielten eine Erfassung der Lage einer Steuerscheibenplatte (cam plate) durch Meßfühler mit einem elektrischen i'/andler und eine Verwendung dieses Signals für die elektrische Steuerung zur Erzeugung eines Signals zur Änderung der Strömung der Pumpe. In anderen Systemen ist eine Strömungssteuerung durch eine getrennte elektro-hydroiaecuanische Steuereinheit vorgesehen, die eine mechanische Eingangsgröße auf die Steuerscheibenplatte der Pumpe liefert. Jedes dieser Systeme brachte jedoch die Notwendigkeit der Verwendung zusätzlicher Bauteile für die erforderlichen weiteren Servoschleifen und für die Steuerung zwischen der elektrischen Steuerung und der hydraulischen Pumpe mit sich und hierdurch wurde die Kompliziertheit und das Gewicht des hydraulischen Steuersystems vergrößert.Previously known approaches to solving the problem of electrical control of the pump flow included detection of the Location of a cam plate through a sensor with an electrical converter and a use this signal for the electrical control to generate a signal to change the flow of the pump. In other Systems, a flow control is provided by a separate electro-hydroiaecuan control unit, which supplies a mechanical input variable to the control disk plate of the pump. However, each of these systems brought the need to use additional components for the additional servo loops required and for the Control between the electrical control and the hydraulic pump with itself and this became the complexity and increases the weight of the hydraulic control system.

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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisches Steuersystem mit einer hydraulischen Pumpe zu schaffen, deren Ausgangswerte unmittelbar elektrisch gesteuert werden können. ¥eiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine solche, elektrisch gesteuerte Pumpe zu schaffen, die eine unmittelbare Strömungssteuerung der hydraulischen Pumpe verwendet, um die notwendige hydraulische Leistung zu erhalten. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche hydraulische Pumpe mit Überdruckregelung zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide a to create hydraulic control system with a hydraulic pump, the output values of which are directly electrical can be controlled. Furthermore, it is an object of the invention to provide such an electrically controlled pump create an immediate flow control of the hydraulic pump used to provide the necessary hydraulic To maintain performance. It is another object of the present invention to provide such a hydraulic pump to create with overpressure control.

Zusammengefaßt werden diese und ähnliche Aufgaben gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß ein hydraulisches Steuersystem vorgesehen wird, das ein Pumpelement mit einem axialen Kolben und eine Kurvenplatte mit variablem Winkel zur Regelung des Kolbenhubs enthält. Die Strömungssteuerung'dieser Pumpe wird mittels eines integralen elektrohydraulischen Servoventils bewirkt, daß eine mechanische Strömungsrückkopplung und einen Konstantdruckregler enthält, welcher die durch die Steuerung angeforderte Strömungsmenge aufhebt (override), wenn der maximale Auslaßdruck erreicht wird. Die Strömungssteuerung proportional zum Einlaßstrom wird mit Hilfe eines einstufigen elektrohydraulischen Servoventils mit Strahlrohr ausgeführt.These and similar tasks are summarized according to of the present invention by providing a hydraulic control system that includes a pumping element with an axial piston and a cam plate with variable angle for regulating the piston stroke. the Flow control of this pump is by means of an integral electro-hydraulic servo valve causes a mechanical flow feedback and a constant pressure regulator which overrides the flow rate requested by the controller when the maximum Outlet pressure is reached. The flow control proportional to the inlet flow is carried out with the aid of a single-stage electro-hydraulic servo valve with a jet pipe.

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsfortn in Zusammenhang mit der Abbildung, die eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuersystems enthält.A better understanding of the invention can be obtained from the following description of a preferred embodiment in connection with the figure, which is a schematic representation of the hydraulic control system according to the invention contains.

Es wird nachstehend auf die Abbildungen Bezug genommen. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem (Regelsystem) enthält eine geeignete Quelle für hydraulische Flüssigkeit-, beispielsweise einen ülvorratstank 10, eine hydraulische Pumpe 12 und eine Vielzahl von hydraulischen Stellgliedern Ik, von denen nur ein Stellglied abgebildet ist. Das Steuer-Reference is made to the figures below. The control system (regulating system) according to the invention contains a suitable source for hydraulic fluid, for example an oil storage tank 10, a hydraulic pump 12 and a plurality of hydraulic actuators Ik, of which only one actuator is shown. The steering-

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system enthält auch noch eine elektrische Steuerung, die im vorliegenden Fall die Form einer Temperatursteuerung für das Nachbrennergebläse besitzt. In dem vorliegenden System wird das hydraulische Stellglied lk zur Lageeinstellung einer der Steuerklappen 18 für den Auslaßquerschnitt benutzt, von denen eine Vielzahl vorhanden ist und die den effektiven Auslaßquerschnitt 20 eines Gasturbinentriebwerkes steuern, von dem ein Teil bei 22 gezeigt ist. Die hydraulischen Stellglieder lk steuern die Lageeinstellung der Ivlappen l8 für die Abgasdüse mit Hilfe eines geeigneten mechanischen Verbindungsgestänges, das schßmatisch bei 2k dargestellt ist.system also contains an electrical control, which in the present case has the form of a temperature control for the afterburner fan. In the present system, the hydraulic actuator lk is used to adjust the position of one of the exhaust area control flaps 18, a plurality of which control the effective exhaust area 20 of a gas turbine engine, a portion of which is shown at 22. The hydraulic actuators lk control the position adjustment of the flaps l8 for the exhaust nozzle with the aid of a suitable mechanical connecting linkage, which is shown schematically at 2k .

Wie für den Fachmann auf dem Gebiet der Gasturbinen be-.kannt. müssen die hydraulischen Stellglieder lk in der Lage sein, eine starke-Kraft auszuüben, um die Druckkräfte zu überwinden, welche auf die Klappen 18 der Abgasdüse während des Betriebes des Triebwerkes ausgeübt werden. Weiterhin müssen die hydraulischen Stellglieder lk in beiden , Richtungen entweder zum Öffnen oder zum Schließen des Auslaiiquerschnittes 20 schnell ansprechen, können. Um diese erwünschten Funktionen zu erreichen, enthält das hydraulische System die verbesserte hydraulische Pumpe 12, welche auf die Eingangssignale, die von der Temperatursteuerung l6 für das Naclibrennergebläse erzeugt werden, mit einer Zulieferung von hydraulischer Flüssigkeit zum Stellglied Ik anspricht. Bei den meisten Anwendungsarten des Systems wird dabei mehr als ein Stellglied lk verwendet* In der Abbildung ist nur ein einziges Stellglied lA und eine einzige hydraulische Pumpe 12 dargestellt. Es ist jedoch für den Fachmann leicht ersichtlich, daß die hydraulische Pumpe zur Einstellung der Lage einer Anzahl von Stellgliedern lk mit Hilfe eines geeigneten Verteilerkopfes benutzt werden kann» Weiterhin kann es in bestimmten Anwendungsfällen erwünscht sein, "eine Vielzahl von As known to those skilled in the gas turbine field. the hydraulic actuators lk must be able to exert a strong force in order to overcome the pressure forces which are exerted on the flaps 18 of the exhaust nozzle during operation of the engine. Furthermore, the hydraulic actuators lk must be able to respond quickly in both directions, either for opening or for closing the outlet cross-section 20. To achieve these desired functions, the hydraulic system includes the improved hydraulic pump 12 which is responsive to the input signals generated by the temperature controller 16 for the air burner fan with a supply of hydraulic fluid to the actuator Ik . In most types of application of the system, more than one actuator lk is used. In the figure, only a single actuator lA and a single hydraulic pump 12 are shown. However, it is easy for the skilled in the art can be seen that the hydraulic pump lk for adjusting the position of a number of actuators with a suitable distribution head can be used "Furthermore, it may be desirable in certain applications," a variety of

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Stollgliedern l'l und mehr als eine hydraulische Pumpe JIi vorzusehen. Die nachstehende Beschreibung bezieht sich daher nur auf einen möglichen Anwendungsfall des Systems •und soll keine Beschränkung beinhalten.Stud links l'l and more than one hydraulic pump JIi to be provided. The following description therefore only relates to one possible application of the system • and is not intended to imply any restriction.

Jedes der hydraulischen Stellglieder lk enthält ein zylindrisches Gehäuse 26, das einen hydraulischen Kolben LIo aufnimmt und mit diesem zusammen die Kopfkammer 30 (head chamber) und die Kolbenstangenkammer 32 (rod chamber) definiert. Der Kolben 28 enthält eine Kolbenstange "}h. die sich durch das Gehäuse 26 erstreckt und in bekannter Weise mit. dem mechanischen Übertragungsgestänge 2'i verbunden ist. Das Stellglied lh ist mit Hilfe eines llaltebiigels 36 an einem beliebigen Teil der Struktur befestigt. Weiterhin ist gemäß der Abbildung die Kopfkammer 30 strömungsniäßig über eine Leitung 3Ö mit der hydraulischen Puiirpe 12 gekoppelt und die Kolbenstangenkainmer yi ist in ähnlicher Weise durch eine Leitung ''iO mit der hydraulischen Pumpe gekoppelt.Each of the hydraulic actuators lk contains a cylindrical housing 26 which receives a hydraulic piston LIo and together with this defines the head chamber 30 (head chamber) and the piston rod chamber 32 (rod chamber). The piston 28 includes a "} h piston rod. Which is extending through the housing 26 and in a known manner. The mechanical transmission linkage 2'i connected. The actuator is lh fastened by means of a llaltebiigels 36 to any part of the structure. Furthermore, According to the figure, the head chamber 30 is fluidly coupled to the hydraulic pump 12 via a line 30, and the piston rod chamber yi is similarly coupled to the hydraulic pump by a line ″ iO.

Unter Bezugnahme auf die Abbildung erfolgt nachstehend eine Erörterung der Einzelheiten der hydraulischen Pumpe 12. Die Pumpe 12 enthält ein rotierbares Pumpenelement 42, das aus einem zylindrischen ßlock hh besteht, der drehbar im Innern einer ^zylindrisehen Öffnung hG angeordnet ist. Der drehbare Block hh enthält eine Vielzahl von zylindrischen Kammern hu, die sich über die axiale Länge des EJlocks hh erstrecken und innerhalb des Umfanges des Blockes mit gleichem Abstand angeordnet sind. Jede der Kammern hQ nimmt einen Gleitkolben 50 auf, der mit Hilfe eines sphärischen Kugelgelenkes 5h in Kontakt mit einer variablen Kurvenplatte oder Steuerplatte 52 ist. Das Kugelgelenk 5h gleitet dabei auf der variablen Steuerplatte 52. Jedes der Kugelgelenke 5h enthält eine sphärische Lagerhülse 56, die so eingerichtet ist, daß sie in eine Lagerplatte 58 hineinpaßt, welche in Kontakt mit derselben an der variablenReferring to the figure, the details of the hydraulic pump 12 are discussed below. The pump 12 includes a rotatable pump element 42 comprised of a cylindrical block hh rotatably disposed within a cylindrical opening hG . The rotatable block hh contains a plurality of cylindrical chambers hu which extend over the axial length of the EJlocks hh and are equally spaced within the circumference of the block. Each of the chambers hQ receives a sliding piston 50 which is in contact with a variable cam plate or control plate 52 with the aid of a spherical ball joint 5h. The ball joint 5h slides on the variable control plate 52. Each of the ball joints 5h includes a spherical bearing sleeve 56 which is adapted to fit into a bearing plate 58 which is in contact with the same on the variable

Steuerplatte 52 anliegt. Die tatsächliche Anzahl der Kammern 48 ist abhängig von den für eine bestimmte Konstruktion-gestellten Forderungen und von den Abmessungen der Pumpe 12.Control plate 52 is applied. The actual number of chambers 48 depends on the requirements for a particular construction and on the dimensions of the Pump 12.

Jeder Gleitkolben 50 arbeitet mit der jeweiligen Gleitkammer 48 zusammen und bildet mit derselben eine hydraulische Pumpenkammer, von denen die Kammer 60 und die Kammer 62 in der Abbildung wiedergegeben sind. Dieliydraulischen Pumpenkammern 60 und 62 sind strömungsmäßig an nierenförmige Öffnungen 64 und 66 gekoppelt, die in einer Gehäuseendplatte an. einem Ende der zylindrischen Kammer 46 gebildet sind. Weiterhin sind die Öffnungen 64 und 66 noch mit Hilfe von Kanälen 68 bzw. 70 an Leitungen 38 bzw. 40 gekoppelt.Each sliding piston 50 works with the respective sliding chamber 48 together and forms with the same a hydraulic pump chamber, of which the chamber 60 and the chamber 62 are shown in the illustration. Dieliydraulic Pump chambers 60 and 62 are fluidly coupled to kidney-shaped openings 64 and 66 which are in a Housing end plate. one end of the cylindrical chamber 46 are formed. Furthermore, there are openings 64 and 66 still with the aid of channels 68 and 70 on lines 38 or 40 coupled.

Das Pumpelement 42 wird mit Hilfe einer Antriebs-welle 72 angetrieben, welche durch die Mitte des rotierenden Blocks 44 verläuft und mit Hilfe einer Antriebskerbverzahnung diesem Block 44 eine Drehbewegung vermittelt. Die Antriebswelle 72 ist durch Lager 76 gelagert und der Antriebswelle 72 wird über ein Zahnrad 78 mit Hilfe einer nicht gezeigten Kraftquelle Antriebsleistung zugeführt; die letztere kann ein Getriebe sein, welches durch das Gasturbinentriebwerk angetrieben wird.The pumping element 42 is driven with the aid of a drive shaft 72 driven, which runs through the center of the rotating block 44 and with the aid of drive splines this block 44 gives a rotary movement. The drive shaft 72 is supported by bearings 76 and the drive shaft 72 is via a gear 78 with the aid of a not shown Power source driving power supplied; the latter can be a transmission driven by the gas turbine engine is driven.

Die hydraulische-Pumpe 12 wird aus einer geeigneten Vorratsquelle über ein ZuIeitungsrohr 80 mit hydraulischer Flüssigkeit versorgt, welche in diesem Falle die Form eines ülvorratsbelialters 10 besitzt. Die Flüssigkeit wird zunächst dem hydraulischen Element 82 zur Druckanhebung (boost element) zugeführt, das die Form einer einfachen Flügelradpumpe besitzen kann und die Flüssigkeit auf einen geeigneten Druck bringt, beispielsweise auf etwa 0,56 atü (80 US-Pfund pro Quadjratzoll) . Die unter Druck stehendeThe hydraulic pump 12 is from a suitable supply source Via a feed pipe 80 with hydraulic Liquid is supplied, which in this case has the form of an oil reservoir 10. The liquid will first fed to the hydraulic element 82 for increasing pressure (boost element), which has the form of a simple Can have an impeller pump and brings the liquid to a suitable pressure, for example to about 0.56 atmospheres (80 pounds per square inch). The one under pressure

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Flüssigkeit wird dann über ein Filterelement ük einem der beiden inneren Kanäle 86 und 88 zugeführt, die zur Versorgung einer Servopumpe 90 bzw. eines Doppelweg-Wahlventils 92 dienen.Liquid is then fed via a filter element ük to one of the two inner channels 86 and 88, which serve to supply a servo pump 90 or a two-way selector valve 92.

Die Servopuiape 90 bringt eine geringe Menge der hydraulischen Flüssigkeit auf einen hohen Druck mit einem Wert von etwa l40 atü (2.000 US-Pfund pro Quadratzoll). Diese in hohem Maße verdichtete Servoflüssigkeit wird dann einem integralen el ektrohydr aulis chen Servoventil 9^t zugeführt, dessen Zweck noch nachstehend erörtert wird.The Servopuiape 90 brings a small amount of hydraulic Liquid to a high pressure of about 140 atmospheres (2,000 pounds per square inch). These highly compressed servo fluid then becomes one integral el ektrohydr aulis chen servo valve 9 ^ t supplied, the purpose of which is discussed below.

Das elektrohydraulische Servoventil 9k kann verschiedene Formen annehmen und besteht im vorliegenden Anwendungsfall aus einem Düsenrohr (Strahlrohr) 96, welches die Flüssigkeit einer von beiden Einlaßöffnungen 98 oder loO zuführt. Das Strahlrohr 96 ist mit Hilfe einer kleinen Torsionsschale gehxeltert, welche das Rohr 96 umschließt und ein geringfügiges Schwenken desselben gestattet. Die Einlaßöffnungen 98 und 100 sind strömungsmäßig mit Hilfe von Kanälen IO6 bzw. IO8 mit Steuerkolben 102 bzw. 104 gekoppelt. Die Steuerkolben 102 und 104 wirken auf entgegengesetzte Enden der variablen Steuerscheibenplatte 52 ein, um dieselbe bei Vorhandensein und entsprechend einem Eingangssignal in eine bestimmte Lage einzustellen, wobei das Signal von der Temperatursteuerung l6 für das Nachbrennergebläse erzeugt wird. Das Eingangssignal wird der hydraulischen Pumpe als ein elektrischer Strom mit Hilfe von Leitungen 110 und 112 zugeführt, welche der Spule Il4 einen Impuls zuführen, die der Strahldüse 96 zugeordnet ist. Die Spule Il4 wirkt ihrerseits auf einen Elektromagnet-Stab oder eine Armatur II6, um auf denselben ein Drehmoment auszuüben und dadurch die Lage der Düse des Strahlrohres in einer solchen Weise einzustellen, daß sie den Öffnungen 98 und 100 Servoflüssigkeit zuführt.The electrohydraulic servo valve 9k can take various forms and, in the present application, consists of a nozzle pipe (jet pipe) 96 which supplies the liquid to one of the two inlet openings 98 or 100. The jet pipe 96 is knitted with the aid of a small torsion shell, which surrounds the pipe 96 and allows it to be pivoted slightly. The inlet openings 98 and 100 are fluidly coupled to control pistons 102 and 104 by means of channels IO6 and IO8, respectively. The control pistons 102 and 104 act on opposite ends of the variable control disk plate 52 in order to set the same in the presence and in accordance with an input signal in a certain position, the signal being generated by the temperature controller 16 for the afterburner fan. The input signal is supplied to the hydraulic pump as an electric current with the aid of lines 110 and 112, which supply a pulse to the coil II4 which is assigned to the jet nozzle 96. The coil II4 in turn acts on an electromagnet rod or armature II6 to exert a torque on the same and thereby adjust the position of the nozzle of the jet pipe in such a way that it supplies servo fluid to the openings 98 and 100.

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wie bereits zuvor erwähnt, enthält die hydraulische Pumice 12 auch noch eine mechanische Kückkopplungsschleife für die Strömung; im vorliegenden Fall besteht diese aus einer kleinen Blattfeder 1^8, die in irgendeiner gecignc ton ./eise an der variablen Stcucrplattc 5?. befestigt ist, beispielsweise mit Hilfe eines kleinen Lagers 150, das integral oder einstückig i-iit der Steuerplatte 52 ausgebildet ist und eine Nut besitzt, die ein vergrößertes kugelförmiges freies iincle der Blattfeder l40 aufnimmt. Die Blattfeder wird so gegenüber dem Strahlrohr 96 geschwenkt, dafj ein Drehmoment proportional zum Winkel der Steuerplatte 5'.1 auf das Strahlrohr 96 ausgeübt wird, um dem Drehmoment des Drehmomentmotors entgegen zu wirken, der durch die Spule 1'JA und die Armatur 1x6 gebildet ist. Der Strom zum Drehmomentmotor bewirkt daher eine Drehung der Steuerplatte 52 in eine Lage, bei der die Kraft der Blattfeder l48 für die liückkopplung gleich groß ist wie die Kraft des Drehmomentmotors. Daher ist der Winkel der Steuerplatte und damit die Auslaß-Strörrmng eier pumpe proportional dem Eingangsstrom, welcher auf den Leitungen 110 und 112 zugeführt wi r d.As mentioned before, the hydraulic pumice 12 also contains a mechanical feedback loop for the flow; In the present case this consists of a small leaf spring 1 ^ 8, which is attached in some gecignc ton ./eise to the variable Stcucrplattc 5 ?. is fastened, for example with the aid of a small bearing 150 which is integrally or in one piece formed with the control plate 52 and has a groove which receives an enlarged spherical free iincle of the leaf spring 140. The leaf spring is pivoted with respect to the jet pipe 96 in such a way that a torque proportional to the angle of the control plate 5'.1 is exerted on the jet pipe 96 in order to counteract the torque of the torque motor, which is formed by the coil 1'JA and the armature 1x6 is. The current to the torque motor therefore causes the control plate 52 to rotate into a position in which the force of the leaf spring 148 for the feedback is the same as the force of the torque motor. Therefore, the angle of the control plate and thus the outlet flow of the pump is proportional to the input flow which is supplied on lines 110 and 112.

Während des normalen Betriebs des hydraulischen Stellgliedsystems befindet sich das Strahlrohr 96 in einer Null-Lage, in der den öffnungen 9^ und 100 gleiche Mengen der Servoflüssigkeit zugeführt werden und damit gleiche Mengen der Servoflüssigkeit den Steuerkolben 102 und 104 zugeführt werden. Y/enn durch die Temperatursteuerung l6 für das Nachbrennergebläse eine Änderung des Querschnittes der Abgasdüse 20 angefordert wird, dann wird an die Spule Il4 ein elektrisches Signal angelegt und es wird hierdurch bewirkt, daß das Strahlrohr 96 eine größere Menge von Servoflüssigkeit an eine der Öffnungen 9S oder 100 liefert.During normal operation of the hydraulic actuator system, the jet pipe 96 is in a zero position in which equal amounts of the servo fluid are supplied to the openings 9 ^ and 100 and thus equal amounts of the servo fluid are supplied to the control pistons 102 and 104. If the temperature control 16 for the afterburner fan requests a change in the cross section of the exhaust nozzle 20, an electrical signal is applied to the coil 114 and this causes the jet pipe 96 to deliver a larger amount of servo fluid to one of the openings 9S or 100 returns.

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Es sei angenommen, daß die größere r'lüssigkeitsinenge an die Öffnung 100 geliefert wird. Der auf den Steuerkolben 104 wirkende Druck wird dann größer sein als der Druck auf den Kolben 102, und der Kolben 104 wird sich nach links bewegen und dadurch bewirken, daß die variable Steuerplatte 52 die in der Abbildung wiedergegebene Lage einnimmt. In dieser Lage wird dann die Drehmoment-Rückkopplung genau gleich dein Drehmoment des ürehmomentmotors sein und das Strahlrohr wird sich in der Null-Lage befinden.It is assumed that the greater liquid decreases the opening 100 is supplied. The pressure acting on the control piston 104 will then be greater than the pressure on piston 102, and piston 104 will move to the left, thereby causing the variable control plate 52 assumes the position shown in the illustration. In this position the torque feedback will be exactly the same as the torque of the torque motor and the jet pipe will be in the zero position.

Wenn die Steuerplatte 52 in dies.er Weise in ihrer Lage eingestellt wird, dannjvrerden die Gleitkolben 50 nach rechts gedrückt (wie in der Abbildung gezeigt), wenn sie sich dem unteren Quadranten der Drehbewegung nähern. Kit der Annäherung an den oberen Quadranten der Drehbewegung, können die Kolben 50 nach links gleiten. Auf diese Weise ändert sich das Volumen der hydraulischen Pumpkammern mit der Drehung des Blocks 44, wobei in den Lagen gemäß der Abbildung das Volumen der Kammer 60 auf seinem Maximum ist und das Volumen der Kammer 62 auf dem Minimum ist.When the control plate 52 is in its position in this manner is adjusted, then the sliding piston 50 to the right (as shown in the illustration) as they approach the lower quadrant of the rotary motion. Kit of approach at the upper quadrant of rotation, the pistons 50 can slide to the left. That way changes the volume of the hydraulic pumping chambers increases with the rotation of the block 44, being in the positions shown in the figure the volume of the chamber 60 is at its maximum and the volume of the chamber 62 is at the minimum.

Die Arbeitsweise des Pumpelementes 42 wird nachstehend aus der Sicht eines Beobachters beschrieben, welcher die Drehbewegung von einem Bezugspunkt am Ende der i/elle 72 entsprechend dem Zahnrad 7^ beobachtet und in Richtung des rotierenden Blocks 44 blickt. Bei der Drehung des Blocks im Uhrzeigersinn bezüglich dieses Betrachtungspunktes wird sich das Volumen der hydraulischen Pumpenkammer 60 bei der Drehung der Kammer 60 von der Stellung 12 Uhr nach 6 Uhr vermindern, während sich das Volumen der Pumpkammer bei der Drehung der Kammer 62 von der Stellung 6 Uhr nach 12 Uhr erhöht. Es sei angenommen, daß sich die nierenförmige Öffnung 64 in dem Segment zwischen 6 Uhr und 12 Uhr befindet und daß sich die nierenförmige Öffnung 66 in dem Segment von 12 Uhr nach 6 Uhr befindet. Die hydraulische Flüssig-The operation of the pumping element 42 is described below the view of an observer described, which corresponds to the rotational movement from a reference point at the end of the i / elle 72 the gear 7 ^ observed and in the direction of the rotating block 44 looks. When rotating the block clockwise with respect to this viewpoint the volume of the hydraulic pump chamber 60 increases as the chamber 60 rotates from the 12 o'clock position to 6 o'clock decrease as the volume of the pumping chamber decreases as the chamber 62 rotates from the 6 o'clock position to 12 o'clock elevated. Assume that the kidney-shaped opening 64 is in the segment between 6:00 and 12:00 and that the kidney-shaped opening 66 is in the segment from 12 p.m. to 6 a.m. The hydraulic fluid

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BAD ORXaINALBATH ORXaINAL

lceit wird dann der Öffnung 66 aus dem abnehmenden Volumen der Kammer 60 zugeführt und andererseits wird die hydraulische Flüssigkeit der Öffnung 6k aus dem ansteigenden Volumen der Kammer 62 während jeder Umdrehung des Blocks kk zugeführt.Iceit is then fed to the opening 66 from the decreasing volume of the chamber 60 and, on the other hand, the hydraulic fluid is fed to the opening 6k from the increasing volume of the chamber 62 during each revolution of the block kk .

Wenn sich daher variable Steuerplatte 52 in der in der Abbildung gezeigten Lage befindet, dann wird die hydraulische Flüssigkeit mit Hilfe des Pumpelementes k2 und der Öffnung 6k zur Öffnung 66 gepumpt. Der Druck im Innern der Öffnung 66 steigt daher an und der Druck in der öffnung 6k nimmt ab und .daher steigt der Druck in der Kolbenstangenkammer des Stellgliedes lk bezogen auf die Kopfkammer 30 an. Infolge des Druckanstiegs in der Kolbenstangenkammer 32 wird sich der Kolben 28 des Stellgliedes nach links bewegen (wiederum gemäß der Darstellung in der Abbildung) und dadurch den Querschnitt der Abgasdüse 20 des Gasturbinentriebwerkes verändern.Therefore, when the variable control plate 52 is in the position shown in the figure, the hydraulic fluid is pumped to the opening 66 with the aid of the pumping element k2 and the opening 6k. The pressure in the interior of the opening 66 therefore increases and the pressure in the opening 6k decreases and therefore the pressure in the piston rod chamber of the actuator lk in relation to the head chamber 30 increases . As a result of the pressure increase in the piston rod chamber 32, the piston 28 of the actuator will move to the left (again as shown in the figure) and thereby change the cross section of the exhaust nozzle 20 of the gas turbine engine.

Als ein Teil des Rückkopplungssystems ist die Temperatursteuerung l6 für das Nachbrennergebläse mit einem Rückkopplungssignal für den Querschnitt ausgestattet mit Hilfe einer Leitung II8, die mit einem Meßfühler 120 an einem der Stellglieder l4 verbunden ist. Der Meßfühler 120 kann verschiedenartigste Formen annehmen; es kann beispielsweise ein Stellungswandler sein, welcher dem Kolben 28 des Stellgliedes zugeordnet ist. Mit Hilfe dieses Yiandlers wird der Temperatursteuerung l6 für das Nachbrennergebläse ein Signal aufgeprägt, das den tatsächlichen Querschnitt der Abgasdüse anzeigt. Dieses Rückkopplungssignal wird mit einem Sollwei-tsignal für den Querschnitt verglichen, das von der Temperatursteuerung l6 für das Nachbrennergebläse erzeugt wird, und die Steuerung l6 prägt dann anschließendAs part of the feedback system is the temperature controller 16 for the afterburner fan with a feedback signal equipped for the cross section with the help of a line II8, which is connected to a sensor 120 on a the actuators l4 is connected. The probe 120 can take a wide variety of forms; it can for example be a position transducer which is assigned to the piston 28 of the actuator. With the help of this Yiandler will the temperature control l6 for the afterburner fan A signal is applied that shows the actual cross-section of the exhaust nozzle. This feedback signal is with compared to a nominal width signal for the cross-section that is generated by the temperature control l6 for the afterburner fan, and the control l6 then stamps

dem Servoventil 9^ mit Hilfe der Leitungen 110 und 112 ein neues Eingangssignal auf.the servo valve 9 ^ with the help of lines 110 and 112 receives a new input signal.

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Es sei angenommen, daß der Ist-Querschnitt mit einem Soll-Querschnitt übereinstimmt. Das Eingangssignal zum Servoventil 9^ würde dann das Servoventil in eine Null-Stellung bringen und dadurch gleiche Mengen von Servoflüssigkeit zu den Einlaßöffnungen 9Ö und 100 leiten. Zu diesem Zeitpunkt wurden sich dann die Steuerkolben 102 und 104 in ihren Nullstellungen bewegen, wodurch dann die variable Steuerplatte 52 senkrecht zu der Antriebswelle 72 steht. Als Folge dieses Vorganges wären dann alle Gleitkolben 50 in der gleichen axialen Lage und wurden daher gleiche Volumen für die Pumpkammern 60 und 62 und alle übrigen nicht sichtbaren Pumpkammern ergeben. Wenn das Pumpelement 42 auf diese V/eise arbeitet, dann arbeitet die hydraulische Pumpe 12 lediglich in der Art einer konventionellen Pumpe mit Konstantdruck. Dies heißt, es wird keine hydraulische Flüssigkeit von der Kopfkammer 30 zur Kolbenstsngenkammer 32 oder umgekehrt gepumpt und die hydraulische Pumpe bewirkt lediglich das Pumpen einer ausreichenden Flüssigkeitsmenge zur Aufrechterhaltung konstanter Dx-ucke im. Innern der Kammern 30 und 32-. Mit anderen V/orten wird die Flüssigkeit über den Kanal 80 dein Zwei_weg-Wahlventil 92 zugeführt und fließt durch die Niederdruckseite des Ventils 92. Hierdurch wird der Druck entweder im Kanal 68 oder im Kanal 70, und zwar jeweils in der Niederdruckseite, auf einem konstanten Minimalwert gehalten, beispielsweise auf etwa 0,56 atü (80 US-Pfund pro Quadratzoll). Die an dem hydraulischen Druckanhebungselement 82 ausströmende Flüssigkeit, die zur Aufrechterhaltung dieses Mindestdruckwertes nicht benötigt wird, fließt einfach durch ein Rückstromventil 122 zurück zum hydraulischen Druckanhebungselement 82 und wird erneut in den Kreislauf eingeführt. Da die Strömungswerte und Druckwerte am Druckanhebungs element 82 niedrig sind, wird der V/ärmeverlust hierdurch auf ein Minimum gebracht und normalerweiseIt is assumed that the actual cross-section corresponds to a desired cross-section. The input signal to the Servo valve 9 ^ would then move the servo valve to a zero position bring and thereby direct equal amounts of servo fluid to the inlet ports 90 and 100. At this point in time, the control pistons 102 and move 104 to their zero positions, which then the variable control plate 52 is perpendicular to the drive shaft 72. As a result of this process would be all sliding pistons 50 were in the same axial position and were therefore result in the same volume for the pump chambers 60 and 62 and all other pump chambers that are not visible. When the pumping element 42 operates in this manner, the hydraulic pump 12 operates only in the manner a conventional constant pressure pump. This means that there will be no hydraulic fluid from the head chamber 30 to the piston rod chamber 32 or vice versa and the hydraulic pump merely acts to pump a sufficient amount of fluid to maintain a constant one Dx-ucke im. Inside the chambers 30 and 32-. With others The liquid is supplied to the two-way selector valve 92 via the channel 80 and flows through the Low pressure side of valve 92. This increases the pressure either in channel 68 or in channel 70, in each case in the low-pressure side, at a constant minimum value maintained, for example, at about 0.56 atmospheres (80 pounds per square inch). The one on the hydraulic pressure raising element 82 Outflowing liquid that is not required to maintain this minimum pressure value flows simply through a backflow valve 122 back to the hydraulic pressure raising element 82 and is again in the circuit introduced. Since the flow values and pressure values at The pressure increase element 82 is low, the V / heat loss thereby kept to a minimum and normally

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arbeitet das System in dieser Betriebsart.the system works in this operating mode.

Es sei angenommen, daß dem Stellglied l4 keine körperlichen Anschläge zugeordnet sind und daß keine Druckgrenzen besteben. Dann würde sich der Kolben 23 des Stellgliedes so langejnach links bewegen, wie die variable Steuerplatte die Lage gemäß der Abbildung besitzt. Für praktische Anwendungen müssen jedoch für Stellglieder 14 körperliche Anschläge und üruckgrenzen vorgesehen werden. Daher ist die hydraulische Pumpe Vi. mit einem Konstantdruck-Regler 124 ausgestattet, welcher die Anforderung der,Strömung durch die Steuerung aufhebt, wenn ein maximaler Auslaßdruck für die Pumpe erreicht wird.It is assumed that the actuator 14 is not assigned any physical stops and that there are no pressure limits. Then the piston 23 of the actuator would move to the left as long as the variable control plate is in the position shown in the figure. For practical applications, however, physical stops and back limits must be provided for actuators 14. Therefore, the hydraulic pump Vi. equipped with a constant pressure regulator 124 which cancels the requirement of flow by the controller when a maximum outlet pressure for the pump is reached.

Der Druckregler 124 enthält einen Kolben 126, der mit Hilfe einer Feder 130 so vorgespannt ist, daß er eine Öffnung oder einen Kanal 120 verschließt. Der Druckregler 124 kann weiterhin einen um den Kolben 126 herum führenden Umleitungskanal 132 besitzen, in dem eine Engstelle 134 angeordnet ist, um den Kolben 126 mit einer Funktion für zeitliche Voreilung (lead time function) auszustatten und hierdurch den Regler 124 zu stabilisieren.The pressure regulator 124 includes a piston 126, which with the help a spring 130 is biased so that it has an opening or a channel 120 closes. The pressure regulator 124 can furthermore have a bypass channel leading around the piston 126 132 own, in which a constriction 134 is arranged is to provide the piston 126 with a function for lead time function and thereby the regulator 124 to stabilize.

Der Kolben 126 besitzt zwei ungleiche Druckflächen I36 und I3Ö, auf welche die hydraulische Flüssigkeit einwirkt. Die Flächen 136 und I38 sind so bemessen, daß im Zusammenwirken mit der Feder I30"der Kolben 126 den Kanal 128 bis zu einem bestimmten , durch die Konstruktion vorgegebenen Druckwert sperrt. Dann ist der auf die Fläche I36 ausgeübte Druck ausreichend zur Überwindung der kombinierten Kräfte der Feder I30 und des Druckes auf die Fläche I38 und zu einer Bewegung des Kolbens 126 zum Boden der Kammer l"4ö, in der sich der Kolben 126 befindet. Auf diese V/eise kann die Flüssigkeit durch den Kanal I28 und den Kanal 142 zum Steuerkolben 102 strömen.The piston 126 has two unequal pressure surfaces I36 and I3Ö, on which the hydraulic fluid acts. the Areas 136 and I38 are dimensioned so that in cooperation with the spring I30 "of the piston 126 the channel 128 up to one locks certain pressure value specified by the construction. Then is the pressure exerted on the face I36 sufficient to overcome the combined forces of the spring I30 and the pressure on the surface I38 and to one Movement of the piston 126 to the bottom of the chamber l "4ö, in the the piston 126 is located. In this way, the liquid can through the channel I28 and the channel 142 to the Control piston 102 flow.

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Der Druckregler 124 ergibt eine Möglichkeit zur Aufhebung des von dem Servoventil 9^ιΐ für das Strahlrohr erzeugten Signals, wenn der Druck der hydraulischen Flüssigkeit im Innern der KoIbenstangenkammer 32 des Stellgliedes während eines vorübergehenden Betriebszustandes einmal einen bestimmten Wert erreicht. Es sei angenommen, daß sich die Steuerplatte 52 in der Stellung entsprechend der Abbildung befindet und der Kolben 28 des Stellgliedes den Punkt in seinem Bewegungsweg oder Hubweg erreicht hat, der in der AbbiJLdung wiedergegeben ist, und in'Kontakt mit einem nicht gezeigten körperlichen Anschlag gekommen ist, der sich am Stellglied Ik befindet. Normalerweise würde nun der Druck in der Kolbenstangenkammer 32 weiterhin ansteigen, da das Pumpelement 42 weiterhin Flüssigkeit von der Öffnung 64 zur Öffnung 66 pumpt. Wenn jedoch einmal dieser Zustand erreicht ist, dann wird der Druck in dem Kanal 70 ausreichend groß, um einmal den doppelt wirkenden Kolben 92 in die in der Abbildung gezeigte Stellung zu.verschieben und die auf den Kolben I26 wirkenden Federkräfte zu überwinden. Mit dem Erreichen des durch die Konstruktion festgelegten Maximaldrucks wird sich der Kolben 126 zum Boden der Kammer l40 bewegen und dadurch eine Strömung vom Kanal 70 zum Steuerkolben 102 in einer solchen Weise zulassen, daß die Steuerplatte 52 ihre Nullstellung einnehmen wird. Die Pumpe 12 wird dann konstante Druckwerte in den Kammern 30 und aufrechterhalten, wie dies vorstehend beschrieben ist.The pressure regulator 124 provides a possibility of canceling the signal generated by the servo valve 9 ^ι ΐ for the jet pipe when the pressure of the hydraulic fluid inside the piston rod chamber 32 of the actuator reaches a certain value during a temporary operating state. It is assumed that the control plate 52 is in the position shown in the figure and the piston 28 of the actuator has reached the point in its path of movement or stroke which is shown in the figure and has come into contact with a physical stop, not shown is located on the actuator Ik . Normally, the pressure in the piston rod chamber 32 would now continue to rise, since the pumping element 42 continues to pump liquid from the opening 64 to the opening 66. However, once this state has been reached, the pressure in the channel 70 becomes sufficiently great to move the double-acting piston 92 into the position shown in the figure and to overcome the spring forces acting on the piston I26. Upon reaching the maximum pressure determined by the design, the piston 126 will move to the bottom of the chamber 140, thereby allowing flow from the channel 70 to the control piston 102 in such a way that the control plate 52 will assume its zero position. The pump 12 will then maintain constant pressures in the chambers 30 and 14 as described above.

Die Flüssigkeitsabgabe der hydraulischen Pumpe 12 wird sich in dieser Weise so lange fortsetzen, bis die Temperatursteuerung l6 für das Nachbrennergeblase eii/verschiedenes Eingangssignal an das Servoventil ^k abgibt, das bewirkt, daß die variable Steuerplatte 52 eine neue Stellung einnimmt, welche die Kolben 28 der Stellglieder l4 in der zuvor beschriebenen Weise von ihren Anschlägen wegbewegt.The liquid delivery of the hydraulic pump 12 will continue in this way until the temperature control 16 for the afterburner blower eii / delivers a different input signal to the servo valve ^ k , which causes the variable control plate 52 to assume a new position, which the piston 28 the actuators l4 moved away from their stops in the manner described above.

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An sich könnte ein ähnlicher Druckregler in Verbindung mit der Kopfkammer 30 ^ur*d der lColbenstangenkammer 32 eines Stellgliedes Ik verwendet werden. In vielen Anwendungsfällen werden jedoch die Druckwerte für eine dieser beiden Kammern so beschaffen sein, daß ein einfaches Ablaßventil, wie es schematisch bei lA6 gezeigt ist, verwendet werden kann, um die Auslaßströmung des Pumpelementes k2 im Nebenfluß abzuleiten, wenn der durch die Konstruktion festgelegte Maximaldruck in dieser Kammer mit Niederdruck erreicht wird. In der Ausführungsform gemäß der Abbildung öffnet sich das Ablaßventil lA6 jedesmal dann, wenn der Druck in der Kopfkammer 30 einen gewissen V/ert erreicht, beispielsweise etwa 70 atü (1.000 US-Pfund pro Quadratzoll) und die Strömung läuft anschließendAs such, a similar pressure regulator in conjunction with the head chamber 30 could ^ur * d the lColbenstangenkammer 32 of an actuator Ik be used. In many applications, however, the pressure values for one of these two chambers will be such that a simple relief valve, as shown schematically at 1A6, can be used to divert the outlet flow of the pumping element k2 in the tributary when the maximum pressure determined by the design is achieved in this chamber with low pressure. In the embodiment shown in the figure, every time the pressure in the head chamber 30 reaches a certain V / ert, for example about 70 atmospheres (1,000 US pounds per square inch), the vent valve 1A6 opens and the flow continues thereafter

lediglich im Kreislauf durch das Puiapelement 42 in die Kanäle 68 und 70. Da die Druckwerte bei diesem Betriebszustand relativ gering sind, ist die Pumpeingangsleistung und damit der Warneverlust minimal.only in the circuit through the Puiap element 42 in the channels 68 and 70. Since the pressure values are relatively low in this operating condition, the pump input power is and thus the warning loss is minimal.

Viele vorbekannte Systeme benutzen Ablaßventile wie das Ventil 1Λ6, und zwar sowohl in der Kopfkammer 30 als auch in der Kolbenstangenkammer 32. Bei Hochieistungssystemen, wie sie jedoch für die Betätigung der Klappen für die Abgasdüse in einem Gasturbinentriebwerk benötigt werden, wo die Drucke auf der Hochdruckseite Werte in der Größenordnung von etwa 315 atü (4.500 US-Pfund pro Quadratzoll) erreichen, sind die Pumpeingangsleistung und die Uärmeerzeugtuig relativ groß, wenn man die Pumpe in der Art eines Systems mit Uezirkulation laufen läßt, wenn die Stellglieder die Düse in einer extremen Einstellung halten. Es wurde daher das vorstehend beschriebene System für die Druckbegrenzung vorgesehen, um diese inhärenten Nachteile der bekannten Systeme njit Hezirkulation zu überwinden.Many prior art systems utilize vent valves such as valve 16 in both head chamber 30 and in the piston rod chamber 32. In high-performance systems, however, as they are required for the actuation of the flaps for the exhaust nozzle in a gas turbine engine, where the prints on the letterpress side values in the order of magnitude of about 315 atü (4,500 pounds per square inch), are the pump input power and the heat generated relatively large if the pump is run in the manner of a system with circulation when the actuators hold the nozzle in an extreme setting. It was therefore the system described above for the pressure limitation provided to overcome these inherent disadvantages of the prior art non-circulation systems.

^609818/0308 BADORK₃₁NAL ^609818/0308 BADORK ₃₁ NAL

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Wxe vorstehend beschrieben, vjuräc ein verbessertes hydraulisches Steuersystem geschaffen, bei dem die Ausgangsleistung der hydraulischen Pumpe 12 unmittelbar als Funktion eines elektrischen Eingangssignals gesteuert wird. Diese Steuerung wird in einer solchen l/eise erreicht, dajj eine direkte Ströraungssteuerung der hydraulischen Pumpe möglich ist, welche die leistungsfähigste Methode zur Erzeugung der notwendigen hydraulischen Leistung deirstellt. Weiterhin wurde das erfindungsgemäße System in einer solchen Weise aufgebaut, daß eine zerstörerische Belastung des Stellgliedes Ik während bestimmter vorübergehender Betriebszustände des Steuersystems ausgeschlossen wird. Das erfindungsgemäße System führt die \^rorgenannte Funktion aus ohne Notwendigkeit einer Jtiezirkulation der Strömung durch die Pumpelemente 42 wählend des normalen Betriebes der hydraulischen Pumpe und während vorübergehender Betriebszustände an den Endlagen des Systems mit hoher Belastung. Vorstehend wurde das erfindungsgemäße System in seiner Anwendung auf ein Stellgliedsystem für die Düse eines Gasturbinentriebwerkes beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch leicht ersichtlich, daß das System auch auf andere Stellgliederfordernisse für hohe Leistung angewendet werden kann, ohne den weiteren Umfang der orfindungsgemäßen Konzeption zu verlassen. As described above, an improved hydraulic control system has been provided in which the output of the hydraulic pump 12 is directly controlled as a function of an electrical input signal. This control is achieved in such a way that direct flow control of the hydraulic pump is possible, which is the most efficient method for generating the necessary hydraulic power. Furthermore, the system according to the invention was constructed in such a way that a destructive load on the actuator Ik during certain temporary operating states of the control system is excluded. The inventive system performs the \ ^r orgenannte function without the need for Jtiezirkulation of flow through the pumping elements 42 choosing the normal operation of the hydraulic pump and during transient operating conditions at the end positions of the system with a high load. The system according to the invention has been described above in its application to an actuator system for the nozzle of a gas turbine engine. However, it is readily apparent to those skilled in the art that the system can also be applied to other actuator requirements for high performance without departing from the broader scope of the inventive concept.

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Claims

'for 1.) Hydraulic control system of the single source type for hydraulic fluid, at least one hydraulic actuator with a piston chamber and one Piston rod, wherein a head chamber and a piston rod chamber are formed, and with a hydraulic one Pump for supplying hydraulic fluid from the source to the actuator, this pump has at least one control piston for changing the output power of the pump ', characterized by:

Means (16) for generating an electrical input signal as an indication of the desired output variable for the pump (12),

an electro-hydraulic servo valve (94) with a jet pipe (96) for conducting hydraulic fluid to the control piston (102, 104) for setting the position the same, the servo valve (94) with jet pipe (96) responding directly to the electrical input signal appeals,

Devices (118,120) for track guidance and feedback the output position of the pump on the servo valve (94) with jet pipe (96), and Means (124) for canceling the effect of the servo valve (94) with jet pipe (96) in the presence of a controlled pressure value in the piston chamber (3D) of the actuator (l4), this device (124) being set up for resetting the control piston (102,104).

2. Hydraulic control system according to claim 1, characterized z. eich, net, that the liydraulic Pump a pumping element (42) for "pumping liquid between the head chamber (30) and the piston

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Rod chamber (32) in the presence of movement of the control piston (28).

3 · Hydraulic control system according to claim 2, da characterized in that the Pump element has a rotating block (44) with a plurality of oil guide chambers (48), in each of which A sliding piston (50) is arranged in these sliding chambers (48) is and forms with the same a pump chamber (60,62 etc.) and a variable control plate (52) with a first end of each of the sliding pistons. (50) in contact and so adjustable in their position is that upon rotation of the block (44) the volume of the pump chambers (4o) can be varied.

4. Hydraulic control system according to claim 3i da - marked by that the Control piston (102, 104, etc.) in contact with the variable control plate (52) is used to adjust the position of the same.

5 · Hydraulic control system according to claim 4, characterized in that the variable control plate (52) has a zero position corresponding to a lack of output power from the Pump element (42).

6. Hydraulic control system according to claim 5> characterized in that the device (124) is set up for setting the control plate (52) in its zero position.

7. Hydraulic control system according to claim 6, characterized in that there is a Servoversorgungspui.ipe (90) contains what liquid from the source to the servo valve (94) for the jet pipe (96).

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. i. 2U9412

f I

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8. Hydraulic control system according to claim 6, characterized by means (92, 126) for maintaining a constant pressure in the head chamber (3O) ₅ when the control plate (52) is in its zero position.

9. Actuator system for the nozzle of a gas turbine engine , marked by:

a plurality of nozzle flaps (18) which form an outlet (20) with a variable cross section for the engine (22), at least 'one hydraulic actuator (1 * 1) with a piston chamber (26) for the actuator and a piston rod (3') ±) in the same; a head chamber (30) and a piston rod chamber (32), a device (? A) for connecting the actuator (lA) with at least one of the flaps (l8) for moving the flap when the piston rod (3'Ό,

a hydraulic pump (12) for supplying hydraulic fluid to the actuator (l'l). being the pump (12) at least one control piston (102, 10'i etc.) for changing the output power of the pump.

Means (16) for generating an electrical input signal as a function of a desired tone Output variable for the pump,

an electro-hydraulic jet pipe servo valve (9't) for conveying the hydraulic fluid to the control piston (102, 10'i) for adjusting the position of the same, this servo valve (9 ^) for the jet pipe (96) can be controlled directly by the electrical input signal,

Devices (ll8,12 0) for feedback of the initial position of the pump to the jet pipe servo valve (*) ^ι ι) , and

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Devices (I30) for canceling the effect of the jet pipe servo valve in the presence of a controlled pressure value in the piston chamber (^) O), whereby the control piston (102,10'i) can be reset into its position by this device (I30).

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