DE2932379A1

DE2932379A1 - Vorrichtung zur synchronisation der bewegung zweier oder mehrerer bauteile

Info

Publication number: DE2932379A1
Application number: DE19792932379
Authority: DE
Inventors: Frank Denison Brownhill
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1978-08-19
Filing date: 1979-08-09
Publication date: 1980-02-28
Also published as: IT7924044A0; IT1122000B; FR2433661A1

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. Curt Wallach

Dip^;.-lng. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

"~ H- Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 ■ Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: CJ. AUgUSt 1979

Unser Zeichen: 16 669 - K/Ap

Anmelder: Rolls-Royce Limited

65 Buckingham Gate
London SWlE 6AT
England

Bezeichnung: Vorrichtung zur Synchronisierung der Bewegung zweier oder mehrerer Bauteile

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Synchronisierung der Bewegung von zwei oder mehreren Bauteilen und insbesondere zur Synchronisation der Bewegung von zwei oder mehreren hydraulischen oder pneumatischen KoI-ben-Zylinder-Stellantrieben.

Wenn mehrere hydraulische oder pneumatische Kolbenantriebe so angeordnet sind, daß sie gemeinsam arbeiten, dann besteht die Möglichkeit, daß eine oder mehrere der Kolbenantriebe außer !Dritt geraten. Dies ergibt ein Problem, wenn derartige Kolbenantriebe benutzt werden, um gemeinsam auf einen einzigen Körper einzuwirken, der beispielsweise schwenkbar gelagert ist oder längs einer Führung verschoben wird. Wenn ein solcher Körper durch Stellantriebe bewegt wird, die außer Tritt gefallen sind, dann besteht die Möglichkeit, daß der Körper sich schrägstellt und möglicherweise verklemmt. Dies stellt ein spezielles Problem in Verbindung mit Schubumkehrvorrichtungen für Plugzeuggasturbinen-Strahltriebwerke dar. Wenn derartige Schubumkehrvorrichtungen durch Kolbenantriebe betätigt werden, besteht die Gefahr, daß bei einem Außertrittfallen der Antriebe eine Verklemmung der beweglichen Teile der Schubumkehrvorrichtung auftritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Bewegung zweier oder mehrerer Bauteile synchronisiert werden kann, so daß diese Bauteile zwangsläufig in Tritt verbleiben.

Gemäß der Erfindung weist die Vorrichtung zur

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Synchronisierung der Bewegung zweier oder mehrerer Bauteile zwei oder mehrere Kolben-Zylinder-Antriebe auf, die in Reihe in einem geschlossenen hydraulischen oder pneumatischen Kreis derart liegen, daß eine Relativbewegung zwischen den Kolben und den Zylindern sämtlicher Kolben-Zylinder-Antriebe synchronisiert wird, wobei Kolben-und Zylinder-Antriebe im Betrieb mit den zu verstellenden Bauteilen verbunden sind, um die Bewegung dieser Bauteile zu synchronisieren und zu steuern.

Torzugsweise ist eine genügende Zahl von Kolben-Zylinder-Antrieben vorgesehen, um jeweils einen Kolben-Zylinder-Aufbau mit jedem der Bauteile zu verbinden.

Jeder der Zylinder ist vorzugsweise relativ zu seinem Kolben beweglich und jeder Zylinder wird im Betrieb mit jedem der beiden Bauteile verbunden.

Vorzugsweise weist das geschlossene hydraulische oder pneumatische System Leitungen auf, die die Kolben in Reihe geschaltet verbinden, und jeder Kolben verbindet hydraulisch oder pneumatisch die Leitungen mit dem Inneren der jeweiligen Zylinder, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß jede Seite dieser Kolben hydraulisch oder pneumatisch mit der jeweils entsprechenden gegenüberliegenden Seite des Kolbens der Seihe benachbarter Kolben- und Zylinder-Antriebe verbunden ist.

Jeder der Kolben kann mit einem Ventil versehen sein, das die beiden Seiten des Kolbens und damit die beiden Zylinderkammern miteinander verbindet und sich öffnet, wenn der Kolben an einem Ende des Zylinders anstößt, damit

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Hydraulik- oder Pneumatikmittel durch den Kolben von der einen Zylinderkammer nach der anderen abströmen kann.

Gesäß einen weiteren Merkmal der Erfindung sind Mehrere hydraulische oder pneumatische Kolbenantriebe vorgesehen, die gemeinsam arbeiten und eine Vorrichtung zur Synchronisierung aufweisen, wobei diese Synchronisiervorrichtung an den beweglichen Teilen der Kolbenantriebe angelenkt ist, derart, daß die Bewegung dieser Teile durch die Torrichtung synchronisiert wird.

Kachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische teilweise geschnittene Ansicht einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Synchronisiervorrichtung, angewendet bei einer Gruppe hydraulischer Stellantriebe,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie B-B gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 sind drei gleiche hydraulische Stellantriebe 10, 11 und 12 derart angeordnet, daß sie parallel zueinander arbeiten. Ba die Stellantriebe 10, 11 und 12 von gleicher Bauart sind, wird ihr Aufbau nur in Verbindung mit dem Stellantrieb 10 beschrieben.

Der Stellantrieb 10 weist einen Zylinder 13 auf, der durch Deckel 13a und 13b geschlossen ist und in dem ein Kolben

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14 verschiebbar gelagert ist. Durch öffnungen 15 bzw.16 kann das hydraulische Strömungsmittel in den Zylinder 13 eintreten bzw. aus diesem abgeführt werden. Der Stellantrieb 10 arbeitet in herkömmlicher Weise, d. h. es wird ein hydraulisches Strömungsmittel in den Zylinder 13 über die Offnungen 15 bzw. 16 eingelassen, so daß der Kolben entweder nach links oder nach rechts verschoben wird, je nach Strömungsrichtung des Hydraulikmittels. (In dieser Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke "links" und "rechts" auf die Darstellung gemäß Fig. 1.) Die Bewegung des Kolbens 14- wird nach außen über eine zylindrische Kolbenstange 17 übertragen, die konzentrisch im Kolben 14 lauft und durch eine abgedichtete Öffnung 18 des Deckels 13b hindurchtritt. Die Kolbenstange 17 kann bei 19 an irgendeinem Aufbau (nicht dargestellt) festgelegt sein, um diesem eine Bewegung aufzuprägen. Der bewegliche Teil kann dabei von dem beweglichen Teil einer Schubumkehrvorrichtung eines Gasturbinenstrahltriebwerks gebildet werden.

Die Kolbenstange 17 ist hohl und definiert einen zweiten Zylinder 20, in dem ein zweiter Kolben 21 läuft. Der zweite Kolben 21 ist an zwei koaxial angeordneten hydraulischen Strömungskanälen 22 und 23 angeschlossen. Das hydraulische Strömungsmittel 22 strömt durch den Deckel 13a und den Kolben 14 nach der Befestigungsstelle auf der linken Seite des Kolbens 21, während die Hydraulikleitung 23 durch den Deckel 19 des die Kolbenstange 17 bildenden Zylinders nach der Befestigungsstelle auf der rechten Seite des Kolbens 21 verläuft. Zwei Kanäle 24 und 25 in den Kolben 21 verbinden die Kanäle 22 und 23 mit dem Inneren des zweiten Zylinders 20. Der Kanal 22 ist mit dem zylindrischen Inneren auf der rechten Seite des zweiten Kolbens

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21 und der Kanal 23 «nit dem Zylinder inn er en auf der linken Seite des zweiten Kolbens 21 verbunden. Die Kanäle 22 und 23 fixieren die Stellung des zweiten Kolbens 21, so daß jegliche Bewegung des Kolbens 1A- innerhalb des Zylinders 13 zu einer Bewegung des zweiten Zylinders 20 relativ zu dem zweiten Kolben 21 führt.

Die hydraulischen Strömungskanäle 22 und 23 bilden einen Teil eines geschlossenen Hydrauliksystems 27, welches mit den übrigen Stellantrieben 11 und 12 verbunden ist. Der Hydraulikkanal 23 erstreckt sich vom zweiten Zylinder 20 nach dem zweiten Kolben 21a des Stellantriebs 11. Der hydraulische Strömungskanal 23 erreicht den zweiten Kolben 21a dadurch, daß er durch den Aufbau des Stellantriebs 11 in genau der gleichen Weise geführt ist wie der hydraulische Strömungskanal 22, der durch den Stellantrieb 10 hindurchläuft. Ein Hydraulikkanal 26, der dem Hydraulikkanal 23 entspricht, erstreckt sich von dem zweiten Kolben 21b des Stellantriebs 12. Der hydraulische Strömungskanal erstreckt sich von dem zweiten Kolben 21b des Stellantriebe 12, um diesen mit dem zweiten Kolben 21 des ersten Stellantriebs 10 zu verbinden, und zwar ist dies der hydraulische Strömungskanal 22* Demgemäß ist dieses hieraus resultierende geschlossene Hydrauliksystem 27 gebildet durch die zweiten Kolben und Zylinder eines (jeden Stellantriebs 10, 11 und 12 und durch die Hydraulikleitungen 22, 23 und 26, und dieses Hydrauliksystem 27 ist hydraulisch unabhängig von den Hydrauliksystemen zur Betätigung der Stellantriebe 10, 11 und 12.

Wenn im Betrieb die Stellantriebe 10, 11 und 12 betätigt werden, um eine gleichmäßige Bewegung herbeizuführen, dann

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strömt Hydraulikmittel innerhalb des geschlossenen Hydraulikkreises 27. Der Druck dieser Hydraulikflüssigkeit ist in wesentlichen Null. Der vorhandene Druck ist Jener, der erforderlich ist, um das Hydraulikmittel zu bewegen. Venn jedoch im Falle einer Fehlfunktion eine gleichseitige Bewegung der Stellantriebe 10, 11 und 12 nicht mehr gewährleistet ist, dann steigt der Druck innerhalb eines Teile des geschlossenen Hydrauliksystems 27 an. Venn beispielsweise der Kolben 14 des Stellantriebs 10 sich schneller su bewegen beginnt als die Kolben der übrigen Stellantriebe 11 und 12, dann führt dies su einem Ansteigen des Hydraulikdruckes, was von der Bewegung des Kolbens 14 und demgemäß des zweiten Zylinders 20 herrührt, und dadurch wird ein Druck auf das Hydrauli !mittel auf der Unken Seite des Kolbens 21 ausgeübt.

Dies würde zu einem Druckaufbau der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Hydraulikkanals 23 führen und infolgedessen zu einem Ansteigen des Hydraulikdruckes im «weiten Zylinder 20a des Stellantriebs 11 auf der rechten Seite des zweiten Kolbens 21a. Dieses Ansteigen des Hydraulikdruckes würde zu einer Beschleunigung der Bewegung des zweiten Zylinders 20a und demgemäß des Kolbens 14a führen· Die Beschleunigung des zweiten Zylinders 20a führt dann su eines Ansteigen des Hydraulikdruckes in dem geschlossenen System 27 auf der linken Seite des zweiten Kolbens 21a. Infolgedessen entsteht ein Druckanstieg in der Hydraulikflüssigkeit innerhalb der Leitung 26, was su einem Anstieg des Hydraulikdruckes im zweiten Zylinder 20b auf der rechten Seite des zweiten Kolbens 21b führt. Vie im lalle des Stellantriebs 11 führt dies zu einem Ansteigen der Geschwindigkeit des zweiten Zylinders 20b und demgemäß des

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Kolbens 14b und zu einem Anstieg des Hydraulikdruckes auf der linken Seite des Kolbens 21b. Per Hydraulikdruck im Hydraulikkanal 22 würde dann infolgedessen ansteigen, wodurch Hydraulikflüssigkeit nach der rechten Seite des zweiten Kolbens 21 des Stellantriebs 10 überführt wird.

Daraus ist ersichtlich, daß die Wirkung einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Kolbens 14 zu einem Ansteigen des Druckes der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des geschlossenen Hydrauliksystems 27 führt. Dies bewirkt wiederum eine Beschleunigung der übrigen Kolben 14a und 14b, bis sämtliche Kolben 14, 14a und 14b in ihrer Bewegung synchronisiert sind. Wenn infolge einer Fehlfunktion die Kolben 14, 14a und 14b außer Tritt gelangen sollten, dann erhöht sich der Druck innerhalb des geschlossenen Hydrauliksystems 27» und dies bewirkt, daß diese Kolben wieder in Takt geraten und in ihrer Bewegung synchronisiert sind.

Es ist möglich, daß nach einer gewissen Zeit infolge eines Mikroleckstromes über den zweiten Kolben 21, 21a und 21b die zweiten Zylinder 20, 20a und 20b dazu neigen, relativ zueinander versetzt zu werden» Dies äußert sich in der Begrenzung der Bewegung der Zylinder 20, 20a und 20b einiger, aber nicht aller der zweiten Kolben 21, 21a und 21b, die mit ihren Enden an den jeweiligen Zylindern 20, 20a und 20b anstoßen. Um dieses Problem zu lösen, können die zweiten Kolben 21, 21a und 21b mit einem federbelasteten Ventil 28 ausgerüstet sein, welches aus Fig. 3 ersichtlich ist. Das Ventil 28 ist mit einer Ventilstange 29 versehen, die über den Kolben 21 vorsteht. Venn der Zylinder 20 das Ende seines Bewegungsweges erreicht, dann stößt die Ventilstange 29 gegen den Deckel des zweiten Zylinders 20,

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wodurch das Ventil 28 geöffnet wird. Dadurch kann das Hydraulikmittel über dem zweiten Kolben 21 hinwegströmen. Infolgedessen können alle Kolben an den Enden ihres jeweiligen zweiten Zylinders 20, 20a und 20b anstoßen, sobald sie das Ende ihrer Bewegungsbahn erreicht haben, wodurch gewährleistet wird, daß die zweiten Zylinder 20, 20a und 20b Ib Takt und synchron in ihrer Bewegung verbleiben.

Sie vorliegende Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf ein Hydrauliksystem beschrieben. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung auch für pneumatische Systeme anwendbar ist. Demgemäß kann das geschlossene Hydrauliksystem 27 und/oder die Stellantriebe 10, 11 und 12 pneumatisch betätigt werden.

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Leerseite

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach Dip!.-iⁿg. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 9· AUgUSt 1979

Unser Zeichen: 16 669 K/Nu

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Synchronisierung der Bewegung von zwei —^yoder mehreren Bauteilen, dadurch gekennzeichnet , daß zwei oder mehrere Kolbenzylinder-Stellantriebe in Reihe in einem geschlossenen
hydraulischen oder pneumatischen System (27) derart
geschaltet sind, daß eine Relativbewegung zwischen den Kolben (21, 21a, 21b) und den Zylindern (20, 20a, 20b) sämtlicher Stellantriebe synchronisiert werden, und
daß die Kolben-Zylinder-Antriebe im Betrieb mit den
Bauteilen (14, 14a, 14b) derart verbunden sind, daß
die Bewegung dieser Teile (14, 14a, 14b) gesteuert und synchronisiert wird.

2. Vorrichtung zur Synchronisierung der Bewegung zweier
oder mehrerer Bauteile nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß eine genügende
Zahl von Kolben- und Zylinderantrieben vorgesehen ist, um einen Kolben-Zylinder-Antrieb mit jedem der Bauteile (14, 14a, 14b) zu verbinden.

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3. Vorrichtung zur Synchronisierung der Bewegung von zwei oder mehreren Bauteilen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Zylinder (20, 20a, 20b) relativ zu seinen jeweiligen Kolben (21, 21a, 21b) beweglich ist und daß jeder der Zylinder (20, 20a, 20b) im Betrieb jeweils mit einem der Bauteile (14, 14a, 14b) verbunden ist.

4. Vorrichtung zur Synchronisierung der Bewegung mehrerer Bauteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das geschlossene hydraulische oder pneumatische System (27) Leitungen (23, 26, 22) umfaßt, die die Kolben (21, 21a, 21b) in Hintereinanderschaltung verbinden, daß jeder Kolben (21, 21a, 21b) hydraulisch oder pneumatisch die Leitungen (23, 26, 22) mit dem Inneren des jeweiligen Zylinders (20, 20a, 20b) verbindet, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß jede Seite eines jeden Kolbens (21, 21a, 21b) hydraulisch oder pneumatisch mit den entsprechenden gegenüberliegenden Seiten der Kolben (21, 21a, 21b) der Reihen benachbarter Kolben und Zylinderaufbauten verbunden ist.

5« Vorrichtung zur Synchronisierung der Bewegung von Bauteilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Kolben (21, 21a, 21b) mit einem Ventil (28) ausgerüstet ist, das die beiden Seiten des Kolbens (21, 21a, 21b) verbindet und so angeordnet ist, daß es öffnet, wenn der Kolben (21, 21a, 21b) an einem Ende des zugeordneten Zylinders (20, 20a, 20b) anstoßt, damit

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Hydraulik- oder Eneumatikmittel durch den Kolben (21, 21a, 21b) hindurch von der einen Eolbenkammer in die andere Kolbenkammer strömen kann.

6. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 5 Bit mehreren hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinder-Antrieben, die gemeinsam arbeiten, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbenantriebe (10, 11, 12) mit einer Vorrichtung zur Synchronisierung der Bewegung ausgestattet sind, welche mit den beweglichen Teilen (14, 14a, 14b) der Stellantriebe (10, 11, 12) verbunden sind, wodurch die Bewegung der beweglichen Teile (14, 14a, 14b) der Stellantriebe (10, 11, 12) durch die Vorrichtung synchronisiert wird.

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