DE2551862A1 - Stellgliedanordnung - Google Patents

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATBNTANWALTS BÜRO D-4 DÜSSELDORF . SCHUMANN8TR. 97 O ζ I^ 1 P R

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Lucas Industries Limited

Great King Street

G-B-Birmingham 18. November 1975

Stellgliedanordnung

Me Erfindung betrifft eine Stellgliedanordnung.

Bei Stelgliedanordnungen mit Kolben und Zylinder ist es häufig erforderlich, daß bei Ausfall eines HingangsSteuersignals zu ihr der Kolben in einer Position verriegelt werden muß, die er eingenommen hat, als dieser Defekt passierte. Ss ist bekannt, dieses Ergebnis durch ein zwischengeschaltetes Steuerkolbenventil zu erreichen, das auf die gleichen Servodrucksignale anspricht, wie sie zum Betreiben des Stellglieds benutzt werden, und das die Beaufschlagung des Stellgliedkolbens mit diesen Servodrucksignalen steuert. 3?renidkräfte auf den Stellgliedkolben bewirken nicht eine Bewegung des Steuerkolbens des zwischengeschalteten Yentils, das deas Stellglied isolieren kann, um für eine hydraulischen Verriegelung desselben zu sorgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stellgliedanordnung zu schaffen, die an einer Bewegung durch eine Kraft von außen gehindert werden kann und bei der kein zwischengeschaltetes Ventil zur Steuerung der Zuleitung von Servodrucksignalen von einem Pilotventil zum Stellglied benötigt wird.

Erfindungsgemäß ist eine Stellgliedanordnung gekennzeichnet durch einen Zylinder, einen dem Zylinder gegenüber verschiebbaren Kolben und Mittel zum Beaufschlagen des Kolbens in allen relativen Gleit-

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Stellungen aeselben und quer zur Achse der Gleitbewegung mit einem Kediuindruck, der sum Drücken des Kolbens gegen einen Teil der Vand des Zylinders vorgesehen ist, derart, daß der Kolben und der Zaylinüer an einer relativen Gleitbewegung gehindert werden.

Me Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Pig. 1 ein Steuerventil, das von einer Kolben-Stel^liedanordnung gemäß der Erfindung betätigbar ist,
fig. 2 im vergrößerten Halistab ein Schnitt durch das Pilotventil nach j.-Ig. I ,

Pig. * ein Diagramm einer Stellglied-Kolbensperranordnung und Pig. 4 ein Diagramm einer Alternativausführung einer Stellglied-Kolbensperranordnung.

1 und 2 zeigen eine Hediumdurchfluß-Steuer- bzw. Segelventil mit einem Gehäuse 10, das mit einem Einlaß 11 und mit einem Auslaß 12 versehen 13t. Der liinlaß 11 steht mit dem Auslaß 12 durch eine mit Öffnungen versehene Hülse 15 in Verbindung, innerhalb derer ein ringförmiges Steuerelement I4 verschiebbar ist, um den Durchfluß durch die Hülse 15 zu ändern. Das Steuerelement I4 ist an einem Kolbenstellglied 15 durch Kreuzarme 16 angeordnet.

Das Stellglied I5 ist in jeweils entgegengesetzte Richtungen durch Servodrucksignale in Kanälen I7 und 18 bewegbar. Der Druck in den Kanälen 17, 18 wird durch ein Pilotventil 19 gesteuert. Das Ventil 19 hat zwei öffnungen 20, 21, die mit den Kanälen I7 bzw. 18 in Verbindung stehen. Ein Steuerelement 22 für das Ventil 19 ist um eine Schwenkachse 2J durch ein Hilfsstellglied in der Form eines Drehmomentenmotors 24 bewegbar. Das Steuerelement 22 hat einen Durchgang 25, von dem ein Ende 26 mit einem Kediumdruck-Zuleitungakanal 27 in Verbindung steht. Das andere Ende 2G des Durchagangs 25 ist durch den Drehmomentenmotor 24 so bewegbar, daß es in der Lage ist, mit einem gewählten der Öffnungen 20, 21 in Verbindung zu treten. Das Steuerelement 22 ist so dimensionert,

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daß dann, wenn eine der Öffnungen 20, 21 mit dem Durchgang 2 5 in Verbindung steht, die andere der öffnungen 20, 21 mit einem ITiederdruck über eine Kammer 29 und einen Auslaß JG in Verbindung steht. In einer neutralen Stellung des Steuerelements 22 zwisehen den öffnungen 20, 21, wie das in Fig. 1 gezeigt ist, sind beide Öffnungen 20, 21 effektiv geschlossen.

Mit. dem Durchflußregelventil-Kolbenstellglied 15 ist ein Linearpositionswandler 31 verbunden, der ein elektrisches Positionsrückkopplungssignal an einer Leitung J>2 liefert.

¥ie in Fig. 3 gezeigt ist, spricht aeine Steuerschaltung 33 auf das Signal an der Leitung 32 und auch auf ein Signal von einer Ventilpositionswahl vorrichtung 34 ^an, um die Größe einer Steuerung für den Drehmomentenmotor 24 zu ändern, .'ine vorspannende Torsionsfeder drückt das Pilotventilsteuerelement 22 in Richtung nach links (gemäß der Darstellung in Pig. 3) 8^eS^en &^en Effekt einer Erhöhung im Steuersignal zum Drehmomentenmotor 24.

Die Schaltung 33 ist so angeordnet, daß sie einen Standstrom für den Drehnomentenmotor 24 liefert, derart, daß bei normalem Betrieb und bei Fehlen einer Differenz zwischen dem Signal von der Wählvorrichtung und vom Rückkopp lungs signal an der Leitung J)2 das Pilotventilsteuerelement 22 in Position zwischen den öffnungen 20, 21 gemäß der Darstellung in Pig. 1 gehalten wird, wobei das Pilotventil-Steuerelement 22 im Effekt durch Änderungen im Standstrom positioniert wird. VJenn dieser Standstrom nicht vorhanden ist, wird das Steuerelement 22 durch die Spannfeder gegen einen Anschlag 35 (Fig. 3) gedrückt, und in dieser Position steht es mit einer dritten öffnung J>G in Verbindung, um den Mediumdruck in dem Kanal 27 einer Leitung 57 zuzuleiten.

Die Leitung 37 öffnet zu einem Ende eines Steuerkolbenventils 38» .das gegen den Druck in der Leitung 37 durch eine Feder 39 gespannt ist. Das Ventil 38 bestimmt die Zuleitung von Mediumdruck von einer Quelle, bei der es sich zweckmäßig um den Druckzufuhrkanal 11 handelt, zu einer weiteren Leitung 40. Die Leitung 40 steht mit einem Kanal 4I ini Ventilgehäuse 10 in Verbindung, und dieser Kanal 4I öffnet bei 42" in

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die Bohrung, in der der Kolben des Stellglieds 15 gleitet. Diametral gegenüber dieser Öffnung 42 des Kanals 41 befindet sich eine weitere Öffnung 43» eile mit dem ITiederdruckauslaß 30 in Verbindung steht.

Im Betrieb ist der Effekt des Positionsrückkopplungssignals an der Leitung 32 derart, daß die öffnung 42 vom Kolbenstellglied 15 in allen Betriebspositionen desselben überlappt wird. Ein Ausfall des Standstroms zum Drehmoinentehmotor 24 bewirkt eine Zuleitung eines Mediumdrucks zur öffnung 42. Die unausgeglichene radiale Kraft auf deas Kolbenstilglied 15 verhindert dessen axiale Bewegung.

Die in Fi-g. 4 gezeigte Alternativausführung weist ein mediumdruckbetätigtes Steuerventil 50 in einer Ausführung auf, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit Pig. 1 beschrieben worden ist. Das Ventil 50 ist so betätigbar, daß der Fluß von einer Brennstoffzuleitung 5I zu einem Gasturbinentriebwerk 52 geregelt wird. Das Ventil 50 ist wie zuvor durch Servodrucksignale in den Kanälen 53» 54 betätigbar, und diese Signale werden im vorliegenden Beispiel von den Drücken in der Leitung 5I und in einer Rückleitung 55 durch ein drehmomentenmotorbetätigtes Pilotventil 56 abgeleitet.

Das Pilotventil 56 spricht auf die Größe eines elektrischen Signals an einer Leitung 57 von einer Steuerschaltung 58 an. Die Steuerschaltung 58 spricht auf ein oder mehr Rückkopplungssignale an einer Leitung 59 vom Pilotventil 56 an. Diese Rückkopplungssignale können eine Anzeige der Betriebsposition des Pilotventils 56 und/oder der Tatsache liefern, daß die Größe und der Sinn des Steuersignals an der Leitung 57 vom Ven til 56 richtig empfangen werden. Die Steuerschaltung 58 spricht auch auf ein Signal an einer Leitung 60 von einer Triebwerksleistungs-Wahlsteuerung 61 , auf ein Ventilpositionsrückkopplungssignal an einer Leitung 62 von einem Wandler innerhalb des Ventile 50 und auf Signale an betreffenden von mehreren Leitungen 65 an, wobei die Signale an den Leitungen 63 Betriebezustände des Triebwerks 52 anzeigen.

Irgendeines oder alle der Signale an den Leitungen 59» 60, 62 und 63 kann bzw. können als Eingangssignale angesehen werden, auf das bzw. die

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das Pilotventil 56 anspricht. Die Steuerschaltung 58 ist so konstruiert, daß sie auf den Abfall unter einen Sollwert irgendeines dieser Pilotventileingangssignale anspricht, um ein Signal an einer Leitung 64 zu einem Ventil 65 zu erzeugen. Das Yentil 65 spricht auf das Signal an der Leitung 64 an, um den Brennstoffdruck in der Leitung 5"· zu einer Leitung 66 zu leiten, die der Leitung 40 in Fig. 1 entspricht. Die Zuleitung dieses Drucks zur Leitung 64 führt zur Ausübung einer unausgeglichenen Kraft in radialer Richtung auf das Koalbenstellglied des Steuerventils 50, um eine axiale Bewegung desselben zu verhindern, wie das im Zusammenhang mit !ig. 1 beschrieben worden ist.

Ansprüche

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Claims (10)

Ansprüche

1. KJtellgliedanordnung, gekennzeichnet durch einen Zylinder, einen dem Zylinder gegenüber verschiebbaren Kolben und Mittel zum Beaufschlagen des Kolbens in allen relativen Gleitstellungen desselben und quer zur Achse der Gleitbewgegung mit einem Mediumdruck, der
zum Drücken des Kolbens gegen einen Teil der Wand des Zylinders vorgesehen ist, derart, daß der Kolben und der Zylinder an einer relativen Gleitbewegung gehindert werden.

2. Btellglieclanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Gleitbewegung auf ein Servodrucksignal anspricht, und daß ein Pilotventil vorgesehen ist, das auf ein elektrisches Eingangssignal zum Ableiten des Servo&ucksignals von einem Setriebsdruck anspricht, und Kittel auf eine Änderung über einen Sollwert hinaus des ^ingangssignals zur Steuerung- des querwirkenden Hediuiadrucks ansprechen.

J. Gtellgliedanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Steuerkanal, denen
selektiv Gervodrucksignale von dem Pilotventil zum Drücken des Kolbeneleaents in jeweils entgegengesetzte Sichtungen zuleitbar sind.

4. Stelljli edanordnung nach einem der Ansprüche 1 Ms 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Pilotventil in entgegengesetzte Sichtunegen aus einer neutralen Position heraus zum Zuleiten eines Servo druck signals zu dein ersten bzw. zweiten Steuerkanal bewegbar ist.

5. 3tellgleida.nordnung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, da3 das Pilotventil erste bzw. zweite Öffnungen aufweist, die mit dem ersten bzw. zwei tan Steuerkanal in Verbindung stehen, ferner eine dritte Öffnung und Vorspannmittel zum Drücken des Pilotventils zum Zuleiten eines Servodrucks zu der dritten Öffnung, wobei die Stellgliedanordnung Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Signals zum Drücken des Pilotventils geegen die Vorspannmittel zur neutralen
Position hin aufweist, wobei diese Mittel zum Ausüben eines quergerichteten Mediumdrucks auf den Servodruck an der dritten Öffnung ansprechen.

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6. Stellgliedanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil auf mehrere Eingangssignal anspricht und daß Mittel zur Erzeugung eines Rückkopplungssignals in Abhängigkeit von der Position des Stellglieds und eine Steuerschaltung vorgesehen sind, die auf das Rückkopplungssignal und auf ein elektrisches Steuersignal anspricht, das von einer Sollposition des Stellglieds abhängig ist, derart, daß ein Betriebssignal zum Pilotventil zugeleitet wird, wobei das Rückkopplungssignal, das elektrische Steuersignal und das Betriebssignal die Pilotventileingangssignale bilden, wobei die radiealen Druck ausübenden Mittel auf eine Änderung irgendeines der genannten Singangssignale über einen Sollwert hinaus ansprechen.

7· Stellgliedanordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Mediumdurchflußregelventil, das von dem Kolbenelement positioniert wird, wobei die Steuerschaltung außerdem auf weitere elektrische Steuersignale anspricht, die von den Betriebsbedingungen einer Vorrichtung abhängig sind, die von dem Mediumdruchflußregelventil geregelt wird, wobei die weiteren elektrischen Signale ebenfalls die Pilotventileingangssignale bilden.

8. Stellgliedanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltung auf die Änderung in irgendeinem der Eingangssignale zur Erzeugung eines weiteren Betriebssignals anspricht, wobei ein Hilfsventil zum Beaufschlagen des Kolbenelements mit dem quergerichteten Mediumdruck vorgesehen ist.

9. Stellgliedanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch einen Drehmomentenmotor, der auf ein elektrisches Signal anspricht, zur Positionierung des Pilotventils.

10. Verfahren zum" Unterbinden einer relativen axialen Bewegung zwischen einem Kolben und einem Zylinder, dadurchgekennzeiehn β t , daß ein Mediumdruck auf den Kolben quer zur Achse der relativen Gleitbewegung zum Einwirken gebracht wird, derart, daß der Kolben und der Zylinder in einen erhöhten reibenden Angriff miteinander gedruckt werden.

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