DE3133800A1 - Einrichtung zum regeln des differenzdruckes an einem hydromotor - Google Patents
Einrichtung zum regeln des differenzdruckes an einem hydromotorInfo
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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
35
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.
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
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;
Hydromotor;
35
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 ρΛ und pn 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 pA
und pB gleich und annähernd dem halben Pumpendruck p/2
sind. In dieser Stellung ist der Differenzdruck 4p = p. - pB = 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, + PB 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 pA wächst von annähernd p/2 auf
p/2 + Δρ/2 und der Druck pR sinkt von annähernd p/2 auf
p/2 -Δρ/2. Dabei istilp = ρ - pQ 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 pB 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
35
* ψ mm
Steuerkolben 10 und 11 in Mittelstellung befinden, sind
die Drücke pA und p_ in den Leitungen 3 und 4, wie erwähnt,
annähernd gleich gross und bei einem Pumpendruck von 200 bar ist ρ = pß = 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 ρΛ auf ρ + 4p/2 = 100 + 40 = 140 bar und
sinkt pB auf pß - Δρ/2 = 100 - 40 = 60 bar. Bei dem Servoventil mit dem erwähnten "Nullschnitt" sind somit die
Kurven für die Drücke pA und p_ stets symmetrisch bezüglieh
dem halben "Einspann-" oder "Summendruck", d.h. bezüglich dem halben Pumpendruck, d.h. bezüglich der Geraden
pA/2 + pB/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 ρΔ und pn 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 pß 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 pA und ρ gleich gross und bei einem Pumpendruck
von 200 bar ist ρ = pß = 50 bar. Wenn die Steuerkolben
10 und 11 nach rechts verschoben werden, wächst der Druck pA und sinkt der Druck p„ wobei allerdings pA
stärker ansteigt als pß absinkt. Es gilt weiterhin
^ ρ = pA - p„. Die Kurven der Drücke pA und pß 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, - pß 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 , iß 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 in, 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.
PB 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 pB gemäss Fig. 7 und Fig. 8 und zwar so, dass stets
die Differenz pAs - pßs =4ps ist.
°ie beiden Ausgangssignale pA und pß entsprechen den
Sollwerten der Absolutdrücke an den Anschlüssen 63 und
64 des Hydromotors 27. Die effektiv auftretenden Absolufcdrücke
pA 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 pB an die Subtrahierer 54 und 55 weitergeleitet. Die
Subtrahierer 54 und 55 subtrahieren die Istwerte ρΛ und
PB von den Sollwerten pft und pß , welche die Funktions-
1 · ■ ·
-A-
generatoren liefern. Die Regelabweichung eÄ = ρ - pA
und eß = pB - pß 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
10
Die elektronischen Regler 52 und 53 sind derart ausgelegt,
dass sie jede allfällige Regelabweichung ea = ρΛ - ρΛ
bzw. e V, = ρΏ - Po am Eingang des Reglers 52, 53 sofort
B tSS O
abzubauen vermögen. Somit stimmen die am Hydromotor 27 gemessenen Absolutdrücke p. pß, welche als Regelgrösse
bezeichnet werden, stets mit den vom Punktionsgenerator 56 und 56' erzeugten Sollwerten der Drücke p, und pß ,
welche als Führungsgrösse bezeichnet werden, überein, wobei sowohl die Regelgrössen pÄ p_ als auch die Führungsgrössen
ρΛ und pn an die Subtrahierer 54 und 55
AS JjS
gelangen. Somit ist auch der effektive gemessene Differenzdruck Ap = pA - 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-
= ΡΔ + Pn am Hydromotor 27 im Bereich - 100
< 4 P <+ 100 bar stets ^p = 100 bar betragenr 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
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
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
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
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-
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. iß, 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 pA bzw. pß 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 pR . 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 pß 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. pft = 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 pA = 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 pB in den Leitungen 30 und 31 annähernd
halb so gross sein als der Pumpendruck. Will man 25
nun den sogenannten Einspanndruck ρΛ + pn, 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
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 pA und pR in den Leitungen 30 31 bis auf den Pumpendruck vergrössert werden und damit wächst der Einspanndruck p. + pß auf den
doppelten Pumpendruck·
und 39. Auf diese Weise kann der Druck pA und pR in den Leitungen 30 31 bis auf den Pumpendruck vergrössert werden und damit wächst der Einspanndruck p. + pß auf den
doppelten Pumpendruck·
Gemäss Fig. 8 erzeugen die beiden Punktionsgeneratoren
56 und 56' für eine Druckdifferenz ρ =0 zwei gleich-
56 und 56' für eine Druckdifferenz ρ =0 zwei gleich-
grosse Drücke ρΛ = Pn = 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 iA
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 iA
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-
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 pft = 50 bar und im
Funktionsgenerator 56" der Solldruck po = 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
pD = 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 pa = 50 bar und in der anderen Leitung 31 einen
Druck pB = 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 (3)
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,
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
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.
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
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.
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FR2661458B1 (fr) * | 1990-04-27 | 1992-07-03 | Bendix Europ Services Tech | Circuit de commande d'un verin hydraulique a double effet et distributeur a tiroir pour un tel circuit. |
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- 1981-11-13 NO NO813859A patent/NO813859L/no unknown
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Legal Events
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---|---|---|---|
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8131 | Rejection |