DE3133800A1

DE3133800A1 - Einrichtung zum regeln des differenzdruckes an einem hydromotor

Info

Publication number: DE3133800A1
Application number: DE19813133800
Authority: DE
Inventors: Pierre Dr. 8055 Zürich Bohler
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1981-08-26
Publication date: 1982-06-03
Also published as: IL64179A0; EP0052405A1; NO813859L; JPS57110802A

Description

Werkzeugmaschinenfabrik Oerl i kon.-ByJirl e..AG.. Birchstraße 155, CH-8050 Zürich .^: l", . i :."...**. ·

- -f - M

•3.

Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor, der zwei AnschlUsse aufweist, an denen je ein Absolutdruckgeber angeschlossen ist.

Es sind folgende Einrichtungen zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor bekannt:

15

1) Ein Druckservoventil (z.B. von der Firma MOOG), mit dem der Differenzdruck des Hydromotors durch einen Eingangsstrom gesteuert werden kann.

2) Eine Differenzdruckregelung, die ein Durchflussservoventil (z.B. von der Firma MOOG), eine Differenzdruckmesseinrichtung und einen elektronischen Regler aufweist, mit welcher der Differenzdruck an den beiden Anschlüssen des Hydromotors genau

^<!***^> nach einem Sollwert geregelt wird (siehe Fig. 5) .

25

Diese beiden Einrichtungen haben folgende Nachteile:

Bei Verwendung eines Druckservoventiles ist der Differenzdruck durchflussabhängig. Ausserdem ist der Hydromotor hydraulisch unerwünscht stark "eingespannt", was zu grosser interner Reibung führt. Diese interne Reibung verursacht schlechte Langsamlauf-Eigenschaften und einen schlechten Wirkungsgrad. Zudem ist der Einspanndruck nicht bei jedem Servoventil gleich grosü und kann

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je nach Herstellungsgenauigkeit der einzelnen Servoventi-Ie stark schwanken. Bei Verwendung einer Differenzdruckregelung ist der Differenzdruck zwar durchf lussunabhängig, die hohe hydraulische Einspannung lässt sich auch hier nicht vermeiden und führt zu den beim Druckservoventil genannten Nachteilen, d.h. schlechte!Langsamlauf-Eigenschaften, schlechtem Wirkungsgrad und grosser Streuung des Einspanndruckes entsprechend der Fertigungsgenauigkeit der Servoventile.

Um den Einspanndruck im Hydromotor zu vermindern ist es bekannt, bei den erwähnten Servoventilen die Rücklaufkante des Steuerkolbens mit sogenannter negativer Ueberdekkung auszulegen. Die Herstellung eines solchen Servoventiles ist jedoch fabrikatorisch schwierig, da die Rücklaufkanten um sehr kleine Beträge zurückgeschliffen werden müssen. Es ist daher dem Hersteller nicht möglich, einen vorgeschriebenen Einspanndruck genau einzuhalten; das bedeutet, dass Schwankungen des Einspanndruckes von - 30 % bei der Fertigung in Kauf genommen werden müssen.

Zudem ändert sich der Einspanndruck direkt proportional zum Pumpendruck. Der Einspanndruck kann nur für kleine Kolbenauslenkungen klein gehalten werden. Schliesslich bewirkt der Einspanndruck einea grösseren Oelverlust im Servoventil.

Zur Verbesserung der genannten Einrichtungen und zur Vermeidung der erwähnten Nachteile wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass jeder Anschluss des Hydromotors an

* t *t

ein separates Steuerventil angeschlossen ist, das einen Steuerkolben mit nur einer Druckkante und nur einer
Rücklaufkante aufweist und dass jedes Steuerventil ausser den Anschlüssen an eine Pumpe und an einen Behälter nur einen Anschluss zum Hydromotor besitzt.

10

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor ist anhand der beigefügten Zeichnung im folgenden ausführlich beschrieben. Es zeigt: _v

' 15

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Einrichtung mit einem Hydromotor, zwei Leitungen und einem Servoventil;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispieles der bekannten Einrichtung

gemäss Fig. 1;
Fig. 3 ein Diagramm der Druckverhältnisse am Hydromotor

bei der bekannten Vorrichtung gemäss Fig. 1;

-""*■ Fig. 4 ein Diagramm der Druckverhältnisse am Hydromotor bei der bekannten Vorrichtung gemäss dem in Fig.

dargestellten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 ein Schaltschema einer bekannten Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor; Fig. 6 ein Schaltschema der erfindungsgemässen Einrich-3Q tung zum Regeln des Differenzdruckes an einem
Hydromotor;

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6·

Fig. 7 c>in Diagramm der Druckverhältnisse in einem

Punktionsgenerator gemäss Fig. 6; Fig. 8 ein anderes Diagramm der Druckverhältnisse im Funktionsgenerator gemäss Fig. 6;

Fig. 9 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtungy

Gemäss Fig. 1 weist die bekannte Vorrichtung einen Hydromotor 1 und ein Servoventil 2 auf. Zwei Leitungen 3 und 4 verbinden das Servoventil 2 mit dem Hydromotor 1. Zwei weitere Leitungen 5 und 6 verbinden das Servoventil 2 mit einer Druckmittelquelle 7 z.B. einer Druckoelpumpe und eine weitere Leitung 8 führt zu einem Druckmittelbehälter 9. Die in den Leitungen 3 und 4 herrschenden Drücke sind mit ρ_Λ und p_n bezeichnet. Das Servoventil 2 enthält zwei Steuerkolben 10 und 11, welche durch eine Kolbenstange 12 starr miteinander verbunden sind. Die beiden Kolben 10 und 11 lassen sich durch ein Steuerorgan 13 nach rechts und links aus der dargestellten Ausgangslage verschieben.

Die Steuerkolben 10 und 11 weisen je eine Druckkante D und eine Rücklaufkante R auf, welche in der gezeigten Mittelstellung exakt mit den Kanten der Anschlüsse 3' und 4' zusammenfallen. Dies wird als "Nullschnitt" der Steuerkolben 10 und 11 bezeichnet. Wegen des unvermeidbaren Radialspieles der Steuerkolben 10 und 11 in der Steuerbüchse S treten an den vier Steuerkanten der Anschlüsse 3¹ und 4¹ Drosseleffekte auf, die dazu führen, dass in der Mittelstellung der Kolben 10 und 11 die Drücke p_A und p_B gleich und annähernd dem halben Pumpendruck p/2 sind. In dieser Stellung ist der Differenzdruck 4p = p. - p_B = Null. Es fliesst kein OeI durch die Zu-

leitungen 3 und 4 und der Hydromotor 1 steht still. Daraus folgt, dass der Einspanndruck des Hydromotors 1 annähernd gleich dem Pumpendruck ρ ist. Dieser Einspanndruck wird auch als "Summendruck " oder "Kolbendruck" ^P = p, + P_B bezeichnet.

10

~ Werden die Steuerkolben 10 und 11 aus ihrer Mittelstellung nach rechts verschoben, vergrössert sich der Drosselquerschnitt an der Druckkante D des Steuerkolbens 10 und der Drosselquerschnitt an der Rücklaufkante R des Steuerkolbens 10 wird annähernd Null. Gleichzeitig wird, wegen der starren Verbindung der Steuerkolben 10 und 11 durch die Kolbenstange 12, der Drosselquerschnitt an der Rücklaufkante R des Steuerkolbens 11 um den gleichen Betrag vergrössert und der Dorsselquerschnitt an der Druckkante D des Steuerkolbens 11 wird annähernd Null. Durch diese beiden vergrösserten Drosselquerschnitte kann nur OeI fliessen, wenn sich der Hydromotor 1 drehen kann; wird er jedoch an einer Drehung gehindert, wird kein OeI '""■■ fliessen. Der Druck p_A wächst von annähernd p/2 auf p/2 + Δρ/2 und der Druck p_R sinkt von annähernd p/2 auf p/2 -Δρ/2. Dabei istilp = ρ - p_Q der Differenzdruck welcher, wie bekannt^ von der Auslenkung der Kolben und von der Durchflussmenge pro Zeiteinheit abhängig ist. Der "Einspanndruck " oder "Summendruck" ^p = p, + ρ ist weir

3Q terhin gleich dem Pumpendruck. Der Verlauf der Drücke p, und p_B in den Leitungen 3 und 4 für die Mittelstellung und für die Auslenkungen der Kolben 10 und 11 nach links und nach rechts ist in Fig. 3 dargestellt. Wenn sich die

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* ψ mm

Steuerkolben 10 und 11 in Mittelstellung befinden, sind die Drücke p_A und p_ in den Leitungen 3 und 4, wie erwähnt, annähernd gleich gross und bei einem Pumpendruck von 200 bar ist ρ = p_ß = 100 bar. Wenn die Steuerkolben

10 und 11 nach rechts verschoben werden, wächst p, und sinkt p_ um die halbe Druckdifferenz ^p/2, d.h. bei4ρ = 80 bar wächst ρ_Λ auf ρ + 4p/2 = 100 + 40 = 140 bar und sinkt p_B auf p_ß - Δρ/2 = 100 - 40 = 60 bar. Bei dem Servoventil mit dem erwähnten "Nullschnitt" sind somit die Kurven für die Drücke p_A und p_ stets symmetrisch bezüglieh dem halben "Einspann-" oder "Summendruck", d.h. bezüglich dem halben Pumpendruck, d.h. bezüglich der Geraden p_A/2 + p_B/2 - 100 bar.

^wie bereits weiter oben erwähnt, ist es ungünstig, dass im Hydromotor 1 stets ein Einspanndruck von ca. 200 bar herrscht. Es wurde daher bereits versucht, den Einspanndruck zu vermindern, wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich ist.

Gemäss Fig. 2 sind die Rücklaufkanten R der Kolben 10 und 11 zurückgeschliffen worden, wodurch die Drosselquer?- schnitte zwischen den Rücklaufkanten R der Kolben 10 und

11 und den Steuerkanten der Anschlüsse 3' und 4' grosser geworden sind. Dadurch kann der Druck ρ_Δ und p_n in den

Ά Jd

Leitungen 3 und 4 vermindert werden und es entsteht ein 3Q kleinerer Einspanndruck von z.B. 100 bar, da die Drosselquerschnitte zwischen den Druckkanten D der Kolben 10 und 11 und den Steuerkanten der Anschlüsse 3¹ und 4¹ gleich sind. Sonst ist das Servoventil gemäss Fig. 2 ähnlich wie das in Fig. 1 dargestellte Servoventil.

Der Verlauf der Drücke ρ, und p_ß in den Leitungen 3 und 4 für die Mittelstellung und für die Auslenkungen der Kolben 10 und 11 nach links und rechts des Servoventiles nach Fig. 2 ist in Fig. 4 dargestellt. Wenn sich die Steuerkolben 10 und 11 in Mittelstellung befinden, sind die Drücke p_A und ρ gleich gross und bei einem Pumpendruck von 200 bar ist ρ = p_ß = 50 bar. Wenn die Steuerkolben 10 und 11 nach rechts verschoben werden, wächst der Druck p_A und sinkt der Druck p„ wobei allerdings p_A stärker ansteigt als p_ß absinkt. Es gilt weiterhin ^ ρ = p_A - p„. Die Kurven der Drücke p_A und p_ß sind jedoch nicht mehr symmetrisch zum erwähnten Druck von 50 bar. Der "Einspanndruck" oder "Summendruck" ρ + ρ» ist nicht mehr konstant gleich 100 bar wie in Fig. 3 dargestellt, sondern variabel und wächst mit wachsendem ^p wie aus Fig. 4 ersichtlich. Bei einem Differenzdruck Ap = 0 ist somit der Einspanndruck ca. 100 bar bei einem Pumpendruck von 200 bar. Sobald jedoch der Differenzdruck Λ ρ von Null verschieden ist, ist auch der Einspanndruck grosser als 100 bar.

. .

Das Servoventil gemäss Fig. 2 hat ausser dem Nachteil ds variabeln Einspanndrucks noch den Nachteil, dass der kleinere Einspanndruck nur mit grossem fabrikatorischen Aufwand erreichbar ist. Bei einer Seriefertigung solcher

3Q Ventile ist zudem mit einer Toleranz von - 30 % zu rechnen. Das Servoventil gemäss Fig. 2 hat ferner noch den Nachteil, dass der Einspanndruck vom Pumpendruck abhängig ist. Wenn z.B. der Pumpendruck sich um - 20 h ändert, so ändert sich auch der Einspanndruck um diesen Betrag.

Schliesslich hat dar Servoventil gemäss Fig. 2 den Nachteil, dass die Oelverluste verhältnismässig gross sind, d.h. in dr>r Mittelstellung der Kolben 10 und 11 fliesst

verhältnismässig viel OeI aus der Pumpe 7 über die Drosselstellen des Servoventiles in den Behälter 9.

Die bekannte Einrichtung, gemäss Fig. 5, weist ein Servoventil 25 auf, das an eine Pumpe 45 und an einen Behälter 49 angeschlossen ist. Ferner ist das Servoventil 25 über Anschlüsse 18 und 19 an den Hydromotor 1 angeschlossen, der mit einer Last 100 verbunden ist. Das Servoventil besitzt zwei Kolben 10 und 11, welcheüber eine Kolbenstange 12 mit einem Steuerorgan 13 verbunden sind. An das Steuerorgan 13 ist ein Regler 24 angeschlossen, der einen Steuerstrom i an das Steuerorgan 13 abgibt um die Kolben 10 und 11 nach rechts oder links zu verschieben, wodurch die Druckdifferenz Δ.Ρ am Hydromotor 1 gesteuert werden kann. Neben den Anschlüssen 18 und 19 des Hydromotors 1 ist je ein Absolutdruckgeber 20 und 21 angeschlossen, mit denen die Drücke p, und p_ an den Anschlüssen 18 und 19 des Hydromotors 1 gemessen werden. Die beiden Absolutdruckgeber 20 und 21 sind an einen Subtrahierer 22 angeschlossen, mit dem der Differenzdruck Δ ρ = ρ, - p_ß gebildet wird. Der Ausgang des Subtrahierers 22 ist an den Minuseingang eines zweiten Subtrahieres 23 angeschlossen, mit dem die Regelabweichung e = ΔΡ ~Ap von einem am Pluseingang anstehenden Solldifferenzdruck Δ ρ gebildet wird. Der Ausgang des

Subtrahierers 23 ist ferner an den Eingang des Reglers angeschlossen, welcher die Regelabweichung e =4p ■- 4"P verarbeitet und in einen Strom i verwandelt. Dieser

	' '" 3133800

- P-
*.M.*

Strom i wird an das Steuerorgan 13 des Servoventiles 25 eingegeben. Durch das Steuerorgan 13 wird der Kolben 10, 11 des Servoventiles so lange verschoben, bis an den Anschlüssen 18 und 19 des Hydromotors 1 ein Differenzdruck ^\p entsteht, der dem Solldifferenzdruck & P entspricht. Der Regler 24 versucht stets durch Abgabe des erforderliehen Stromes i , i_ß die an ihn angelegte Regelabweichung e =Δρ - Δρ rasch abzubauen, so dass bei einer allfälligen Abweichung der Differenzdruck &p am Hydromotor 1 sich so schnell, als möglich dem eingestellten SoItwert ^p angleicht.

Gemäss Fig. 6 weist die erfindungsgemässe Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes eines Hydromotors, der an eine Last angeschlossen ist, zwei Durchfluss-Servoventile 28 und 29 auf, welche von einem ihrer beiden Ausgänge über Leitungen 30,31 an die Anschlüsse 63, 64 eines Hydromotors 27 angeschlossen sind, wobei der Hydromotor 27 seinerseits an eine Last 200 angeschlossen ist. Der andere Ausgang50, 51 der beiden Servoventile 28 und 29 wird nicht benützt und ist daher geschlossen. Die beiden Servoventile 28, 29 sind an eine Druckmittelquelle, d.h. an eine Pumpe 44 über Leitungen 40, 41, 42 und 43 und an einen Behälter 48 über Leitung 47 angeschlossen. Die Steuerung der beiden Servoventile 28 und 29, d.h. die Verschiebung ihrer Steuerkolben 36,37, 38 und aus ihrer Mittelstellung nach rechts oder nach links, erfolgt durch Ströme i,. und i_n, die von zwei elektronisehen Reglern 52 und 53 über Leitungen 206 und 207 an

yt-

zwei elektrohydraulische Steuerorgane 34 und 35 geliefert werden. Jeder der beiden elektronischen Regler 52 und 53 ist über eine Leitung 204 bzw. 205 an den Ausgang eines Subtrahierers 54 bzw. 55 angeschlossen. Je ein elektrischer Absolutdruckgeber 32 und 33, der den Druck p, bzw. P_B in den Leitungen. 30 bzw. 31 misst, ist über eine Leitung 202 bzw. 203 an den Minuseingang der genannten elektronischen Subtrahierer 54 bzw. 55 angeschlossen. Jeder Pluseingang der beiden elektronischen Subtrahierer 54 bzw. 55 ist über je eine Leitung 57 bzw. 58 mit dem Ausgang eines elektronischen Funktionsgenerators 56 bzw. 56' verbunden. Ueber eine gemeinsame Leitung 201 wird den beiden Funktionsgeneratoren 56 und 56' der Sollwert des Differenzdruckes ^P in Form eines elektrischen Signals eingegeben. Jeder Funktionsgenerator 56, 56' bildet aus diesem Sollwertsignal ^P je ein Ausgangssignal p,

und p_B gemäss Fig. 7 und Fig. 8 und zwar so, dass stets die Differenz p_As - p_ßs =4p_s ist.

°ie beiden Ausgangssignale p_A und p_ß entsprechen den Sollwerten der Absolutdrücke an den Anschlüssen 63 und

64 des Hydromotors 27. Die effektiv auftretenden Absolufcdrücke p_A und ρ bei den Anschlüssen 63 und 64 des Hydromotors werden von den genannten Absolutdruckgebern 32 urd 33 gemessen und in Form einer elektrischen Spannung p, 3Q p_B an die Subtrahierer 54 und 55 weitergeleitet. Die Subtrahierer 54 und 55 subtrahieren die Istwerte ρ_Λ und P_B von den Sollwerten p_ft und p_ß , welche die Funktions-

1 · ■ ·

-A-

generatoren liefern. Die Regelabweichung e_Ä = ρ - p_A

und e_ß = p_B - p_ß werden in je einen der Regler 52 bzw.

53 geleitet, der die Steuerströme i. und i an die

Steuerorgane 34 bzw. 35 der Servoventile 28 bzw.29 liefert.
10

Die elektronischen Regler 52 und 53 sind derart ausgelegt,

dass sie jede allfällige Regelabweichung e_a = ρ_Λ - ρ_Λ bzw. e V, = ρ_Ώ - Po am Eingang des Reglers 52, 53 sofort

B tSS O

abzubauen vermögen. Somit stimmen die am Hydromotor 27 gemessenen Absolutdrücke p. p_ß, welche als Regelgrösse bezeichnet werden, stets mit den vom Punktionsgenerator 56 und 56' erzeugten Sollwerten der Drücke p, und p_ß , welche als Führungsgrösse bezeichnet werden, überein, wobei sowohl die Regelgrössen p_Ä p_ als auch die Führungsgrössen ρ_Λ und p_n an die Subtrahierer 54 und 55

AS JjS

gelangen. Somit ist auch der effektive gemessene Differenzdruck Ap = p_A - Po am Hydromotor 27 stets gleich dem vorgeschriebenen Sollwert des Differenzdruckes Λ P ⁼ Ρλ ~ Pr · ®^er Verlauf dor Abuolutdrücko p. und p„ wird vom Funktionsgenerator 56, 56' in Abhängigkeit des Verlaufest ρ bestimmt.

°ie Wirkungsweise des Funktionsgenerators 56 und 56' ist aus Fig. 7 und 8 ersichtlich, welche zwei verschiedenen 3Q Ausführungsformen des Funktionsgenerators entsprechen. Für beide Ausführungsformen giltAp = ρ - ρ .

S AS dS

Beim ersten Ausführungsbeispiel des Funktionsgenerators gemäss Fig. 7 wird der Einspanndruck oder Summendruck

«-■ e

ή -

AU-

= Ρ_Δ ⁺ Pn ^am Hydromotor 27 im Bereich - 100 < 4 P <+ 100 bar stets ^p = 100 bar betragen_r d.h. der Einspanndruck £ ρ ist konstant.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel· des Funktionsgenerators gemäss Fig. 8 wächst der Einspanndruck ^p am Hydromotor linear mit dem Sollwert des Differenzdrucks 4p . Für

kleine Werte des Dif f erenzdruckesiSp beträgt der Einspanndruck ca. 20 bar. Die interne Reibung im Hydromotor 27 ist somit klein und sein Gleichlaufverhalten bei klet· nen Drehzahlen ist daher gut.

Die erfindungsgemas.se Einrichtung ermöglicht es, den Einspanndruck ^ ρ im Hydromotor 27 mit Hilfe eines geeigneten Funktionsgerierators frei zu wählen, was als ein wesentlicher Vorteil zu betrachten ist. Bei kleinem Einspanndruck im Hydromotor 27 ist auch die Reibung im Hydromotor klein, wodurch sein Wirkungsgrad steigt und sein Gleichlaufverhalten auch bei sehr kleinen Drehzahlen wesentlich verbessert wird, zudem wird durch die Druck-Schwankungen in der Druckoelversorgung der Einspanndruck £ ρ nicht beeinflusst.

^Von Vorteil ist, dass an die Fertigungsgenauigkeit der Servoventile keine besonderen Anforderungen zu stellen 2Q sind. Das Servoventil ist leichter herzustellen, da die Zahl der einzuhaltenden Toleranzen kleiner ist (gemäss Fig. 6) und zudem an diese Toleranzen kleinere Anforderungen als bisher gestellt werden.

Die erfindungsgemässe.Einrichtung eignet sich für eine

Drehmomentregelung, eine Geschwindigkeitsregelung und für eine Positionsregelung. Auf die Darstellung solcher Anwendungsbeispiele wird verzichtet, da dies nicht Gegenstand der Erfindung ist. Hingegen soll im folgenden noch eine erfindungsgemässe Einrichtung mit speziell ausgebildeten Servoventilen ausführlich beschrieben werden.

Gemäss Fig. 9 weist die erfindungsgemässe Einrichtung
zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor 27,
der an eine Last 200 angeschlossen ist, zwei Servoventil

28 und 29 auf, die sich in einem gemeinsamen Ventilblock VB befinden. Der Hydromotor 27 besitzt zwei Anschlüsse
63 und 64, die über Leitungen 30 und 31 mit je einem Anschluss 30' und 31' der beiden Servoventile 28 und 29

verbunden ist. Zwei weitere Anschlüsse 40 und 41 der beiden Servoventile 28 und 29 sind über eine gemeinsame Leitung 45 an eine Pumpe 44 angeschlossen. Ferner führen
zwei Anschlüsse 46 und 47 der beiden Servoventile 28 und

29 über eine gemeinsame Leitung 49 zu einem Behälter 48. ^zur Steuerung der beiden Servoventile, d.h. zur Verschiebung der beiden Steuerkolben 37 und 39 aus ihrer
gezeigten Mittelstellung nach rechts und nach links, sind je zwei weitere Anschlüsse 211 und 212 sowie 213 und 214 vorhanden, welche über Drosseln 215 und 216 und über die

2Q gemeinsame Leitung 45 an die erwähnte Pumpe 44 angeschlossen sind. Ausserdem sind die beiden Anschlüsse
2ll, 212 und 213 und 214 von jedem Servoventil 28 und 29 über Leitungen 217, 218 und 219, 220 an je ein elektro-

hydraulisches Vorsteuerorgan 221 und 222 angeschlossen. Jedes Vorsteuerorgan 221 und 222 weist einen Eisenkern 223 und 224 auf, der von je einer Spule 225 und 226 umgeben ist. Ferner besitzt jedes Vorsteuerorgan 221 und 222 je einen um eine Achse 240, 241 schwenkbaren Anker 227 und 228, die mit ihrer Prallplatte mit je zwei Düsen 229 und 230 zusammen wirken. Diese Anker 227 und 228 können derart in eine rechte bzw. linke Endstellung ver-Schwenkt werden, dass die Prallplatte entweder die Düse 229 verschliessen und die Düse 230 öffnen oder dass sie die Düse 229 öffnen und die Düse 230 schliessen. In der gezeigten Mittelstellung der Anker 227 und 228 sind beide Düsen 229 und 230 gleich stark gedrosselt. Bei der Verschwenkung der Anker 227 und 228 aus ihrer Mittelstellung in die genannte rechte oder linke Endstellung wird die eine Düse 229 bzw. 230 immer stärker gedrosselt und die andere Düse 230 bzw 229 immer stärker geöffnet. Die beiden Spulen 225 und 226 sind an den Ausgang von je einem elektronischen Regler 52 und 53 angeschlossen. Die Steuerung der beiden Servoventile 28 und 29, d.h. die Verschiebung ihrer Steuerkolben 37 und 39 aus ihrer Mittelstellung nach rechts oder nach links, erfolgt über Ströme i. i_ß, die von den beiden elektronischen Reglern 52 und 53 über die Leitungen 206 und 207 an die Süulen 225 und 226 geliefert werden. Jeder Eingang der

2Q beiden Regler 52 und 53 ist über je eine Leitung 204 bzw. 205 an den Ausgang eines Subtrahierers 54 bzw. 55 angeschlossen. Je ein Absolutdruckgeber 32 bzw. 33. der den Druck p_A bzw. p_ß in den Leitungen 30 bzw. 31 misst, ist

ys - AT-

über je eine Leitung 202 bzw. 203 an den Minuseingang der genannten Subtrahierer 54 bzw. 55 angeschlossen. An jeden Pluseingang der beiden Subtrahierer 54 bzw. 55 ist über je eine Leitung 57 bzw. 58 der Ausgang eines Funktionsgenerators 56, 56" angeschlossen. Ueber eine gemein-

XO same Leitung 201 wird den beiden Funktionsgeneratoren 56 und 56' der Sollwert des Differenzdruckes4 P in Form einer elektrischen Spannung eingegeben. Jeder Funktionsgenerator 56, 56" bildet aus diesem Sollwertsignal^ ρ · je ein Ausgangssignal in Form einer elektrischen Spannung ρ, und p_R . Die beiden Servoventile 28 und 29 mit den Absolutdruckgebern 32, 33 sowie die beiden elektrischen Vorsteuerorgane 221 und 222 sind in einem Gehäuse, dem sogenannten Ventilblock VB untergebracht. Die Regler 52 und 53 sowie die Funktionsgeneratoren 56 und 56' sind in einem anderen Gehäuse, dem sogenannten Steuerblock SB

untergebracht. Der Ventilblock VB besitzt zwei hydraulische Anschlüsse p, und p_ß an den Hydromotor 27 und je einen hydraulischen Anschluss an die Pumpe 44 und an die /"-·■ Rücklauf leitung 49 zum Behälter 48. Ausserdem besitzt der Ventilblock VB vier elektrische Anschlüsse an den Steuerblock SB, nämlich für die elektrischen Leitungen 202 und 203 von den Absolutdruckgebern 32 und 33 zu den Subtrahierern 54 und 55, sowie für die elektrischen Leitungen 206 und 207 von den elektrischen Spulen 225 und 226 zu

OQ den beiden Reglern 52 und 53. Schliesslich ist am Steuerblock SB noch ein elektrischer Anschluss für die Leitung 201 zur Eingabe des gewünschten Dif f erenzdruckes A ρ vorhanden.

35

./ff

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor 27 ist wie folgt:

Es wird zuerst angenommen der Hydromotor 27 stehe still

und es wirke auch keine Last auf ihn ein. In diesem Fall 10

herrscht in den beiden Leitungen 30 und 31 der selbe Druck, d.h. p_ft = ρ . Da die beiden Servoventile 28 und 29 genau gleich ausgebildet sind und beide an die selbe Druckmittelquelle, d.h. an die selbe Pumpe 44 angeschlossen sind, kann in den Leitungen 30 und 31 nur der selbe Druck p_A = ρ herrschen, wenn sich die Steuerkolben 37 und 39 der beiden Servoventile 28 und 29 in der selben Stellung z.B. in der gezeigten Mittelstellung befinden. In diesem Falle sind die Drosselquerschnitte an der Rücklaufkante R und an der Druckkante D (siehe Fig. 1) der beiden Steuerkolben 37 und 39 gleich gross. Bei dem erwähnten "Nullschnitt" der Steuerkolben 37 und 39 wird daher, wie anhand der Figuren 1 und 2 näher ausgeführt wurde, der Druck p, und p_B in den Leitungen 30 und 31 annähernd halb so gross sein als der Pumpendruck. Will man 25

nun den sogenannten Einspanndruck ρ_Λ + p_n, der weiter vorne erläutert wurde, verkleinern, dann genügt es, die beiden Steuerkolben 37 und 39 in entgegengesetzter Richtung um den gleichen Betrag zu verschieben, d.h. Steuerkolben 37 in Fig. 9 nach rechts und Steuerkolben'39 nach links, dabei wird der Drosselquerschnitt an den Rücklaufkanten R der beiden Steuerkolben 37, 39 vergrössert und der Drosselquerschnitt an den Druckkanten D verkleinert,

- yf -

sodass der Druck in den Leitungen 30, 31 mit zunehmender Verschiebung der Steuerkolben 37, 39 stetig abnimmt. In
analoger Weise kann jedoch der Einspanndruck p, + p_ vergrössert werden, dann wird der Steuerkolben 37 nach links und der Sterekolben 39 nach rechts verschoben, dadurch

vergrössert sich der Drosselquerschnitt an der Druckkante D der Steuerkolben 37, 39 und verkleinert sich der Drosßelquerschnitt an der Rücklaufkante der Steuerkolben 37
und 39. Auf diese Weise kann der Druck p_A und p_R in den Leitungen 30 31 bis auf den Pumpendruck vergrössert werden und damit wächst der Einspanndruck p. + p_ß auf den
doppelten Pumpendruck·

Gemäss Fig. 8 erzeugen die beiden Punktionsgeneratoren
56 und 56' für eine Druckdifferenz ρ =0 zwei gleich-

grosse Drücke ρ_Λ = P_n = 10 bar in Form von elektrischen Signalen, welche an die Subtrahierer 54 und 55 (Fig. 9)
weitergeleitet werden. In den Subtrahierern 54 und 55
wird von diesem elektrischen Signal ein zweites elektrisches Signal subtrahiert, das von den Absolutdruckgebern 32 und 33 über die Leitungen 202 und 203 an die Subtrahierer 54, 55 geleitet wird. Solange diese beiden Signale verschieden sind, erhalten die Regler 52 und 53 je eine
pos. bzw. neg. elektrische Regelabweichung. Diese Regelabweichung wird im Regler 52, 53 in einen Steuerstrom i_A

3Q und ig verwandelt. Dieser Streuerstrom gelangt zu den
Vorsteuerorganen 221 und 222, durch welche die Steuerkolben 37 und 39 soweit nach links bzw. nach rechts ver-

— 1>8 —

schoben werden bis in den Leitungen 30 und 31 der gewünschte Druck ρ = ρ = 10 bar herrscht.

Ferner erzeugen gemäss Fig. 8 die beiden Fungtionsgeneratoren 56 und 56' für eine Solldruckdifferenz Δ ρ von z.B. 40 bar einen Solldruck ρ von 50 bar und einen iJcil. l<lriu:k ρ von TO bar, d.h. qomärsr; Fiq. 9 wird im Funktionsgenerator 56 der Solldruck p_ft = 50 bar und im Funktionsgenerator 56" der Solldruck p_o = 10 bar erzeugt.

tss

Somit gelangt in den einen Subtrahierer 54 ein elektrisches Signal entsprechend p, = 50 bar und in den anderen Subtrahierer 55 ein elektrisches Signal entsprechend p_D = 10 bar. In der beschriebenen Weise sorgen nun die

DS

Regler 52 und 53 im geschlossenen Regelkreis dafür, dass die Servoventile 28 und 29 in der einen Leitung 30 einen Druck p_a = 50 bar und in der anderen Leitung 31 einen Druck p_B = 10 bar erzeugen.

Auf diese Weise kann jede beliebige Druckdifferenz ^ ρ in den Leitungen 30 und 31 erzeugt werden, wobei diese Drücke von der Belastung und der Drehzahl des Hydromotois 27 unabhängig sind.

Claims

it J» * * M 485 Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor Patentansprüche:

1) Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor (27), der zwei Anschlüsse (63,64) aufweist, an denen je ein Absolutdruckgeber (32,33)
angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass jeder Anschluss (63,64) des Hydromotors (27) an ein separates Steuerventil (28,29) angeschlossen ist,

das einen Steuerkolben (37,39) mit nur einer
Druckkante (D) und nur einer Rücklaufkante (R)
aufweist

- und dass jedes Steuerventil (37,39) ausser den

Anschlüssen (40,41,46,47) an eine Pumpe (44) und an einen Behälter (48) nur einen Anschluss (30¹,
31') zum Hydromotor (27) besitzt.

2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in jeder Anschlussleitung (30,31) des Hydromotors (27) durch je einen separaten elektronischen Regelkreis geregelt ist,
wobei jeder Regelkreis aus dem genannten Steuerventil (28,29) mit elektrohydraulischem Vorsteuerorgan

(221,222), einem elektronischen Regler(52,53), einem elektrischen Absolutdruckgeber (32,33) besteht, wobei

5 am Pluseingang des Subtrahierers (54,55) der SoIl-Absolutdruck (P _g) ansteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass jeder Subtrahierer (54,55) der beiden Regel-10 kreise mit seinem Pluseingang an je einen Funktionsgenerator (56,56') angeschlossen ist und dass an jedem Eingang des Funktionsgenerators (56,56') der Solldifferenzdruck (4ρς) ansteht.