DE390550C

DE390550C - Rueckwirkungsfreie Ventilsteuerung fuer mit Druckoel betriebene Regler

Info

Publication number: DE390550C
Application number: DEA39520D
Authority: DE
Inventors: Paul Thieme
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1923-03-01
Filing date: 1923-03-01
Publication date: 1924-02-20

Description

Es ist bekannt, selbsttätige Regler dadurch zu steuern, daß ein aus einer Düse ausströmender Strahl von Drucköl durch einen vor dieser Düse angeordneten ,Verschlußkörper gedrosselt wind. Bei einem derartigen bekannten Regler ist vor der Ausströmungsdüse ein besonders geformter Körper, die sogenannte Vorsteuernadel, angeordnet, auf welche der austretende Ölstrahl aufprallt.

Durch Verschiebung der Vorsteuernadel in Richtung ihrer Achse wird die Drosselung des ölstrahles geregelt. Ferner ist bei einer weiteren Ausführungsform dieses bekannten Grundgedankens einer Düse vor der Ausfluß-Öffnung ebenfalls ein Verschlußkörper, ein sogenannter Prallkörper, angeordnet, welcher mittels einer Membran beweglich gelagert ist und der Düse genähert oder von ihr entfernt werden kann, wodurch ebenfalls die Drosselung des Ölstrahles geregelt wird. Beide Anordnungen haben den grundsätzlichen Nachteil, daß der ölstrahl einen Druck auf den Verschlußkörper der Düse in Richtung seiner Verstellbarkeit ausübt, und daß daher zur

as Verstellung dieses Verschlußkörpers beträchtliche Kräfte erforderlich sind. In dem Patent 319230 sind diese Kräfte durch Anordnung von Gegendruckflächen in der Lagerung des Verchlußkörpers sowie durch besondere P'ormgebung desselben, welche eine allmähliche Ablenkung des ölstrahles bewirken soll, nach Möglichkeit reduziert, ohne jedoch völlig aufgehoben zu sein.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine derartige Anordnug von Düse und Verschlußkörper, daß der von dem ausströmenden öl auf den Verschlußkörper ausgeübte Druck in anderer Richtung erfolgt als die Verstellkraft wirkt, und zwar im wesentlichen in einer zur Verstellkraft senkrechten Richtung. Hierdurch wird erzielt, daß der Druck des Ölstrahles keine Verstellung des Verschlußkörpers herbeiführt, so daß keine Rückwirkungen auf das den Verschlußkörper verstellende Organ ausgeübt werden.

Eine Ausführungsform ist schematisch dargestellt in Abb. 1. Darin bedeutet α einen keilförmigen Körper, welcher in seiner Längsrichtung beweglich angeordnet ist und einerseits von der regelnden Kraft, dargestellt durch die Magnetspule s, anderseits von einer Gegenkraft, dargestellt durch die Feder q, beeinflußt wird, c ist eine unbeweglich gelagerte Düse, aus welcher das öl gegen den Körper α ausströmt. Verschiebt sich der Körper α in seiner Längsrichtung, so ändert sich der Abstand zwischen der Düse und dem Körper α und damit der Widerstand, welchen der aus c ausströmende ölstrahl erfährt. Der Ölstrahl übt dabei einen Druck auf den Körper α aus, welcher von den beiden Führungen b aufgenommen wird. Die zur Überwin-

*) Von dem Patentsucher ist als Erfinder angegeben worden:

Paul Thieme in Charlottenburg.

dung der dadurch entstehenden Reibung notwendige Arbeit kann durch bekannte praktische Maßnahmen außerordentlich klein gemacht werden. Eine nennenswerte Komponente des Öldruckes in der Bewegungsrichtung des Körpers α tritt dagegen nicht auf, so daß eine Rückwirkung des Öldruckes auf ilen Körper α und damit auf das diesen verstellenden Organ nicht ausgeübt wird. ίο Um auch den Druck in den Führungen b gänzlich aufzuheben, wird auf der anderen Seite des Verschlußkörpers nach der Erfindung eine zweite gleich große Düse C₁ angeordnet, welche mit Drucköl aus demselben ölbehälter gespeist wird.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in den Abb. 2 und 3 dargestellt. Hierbei ist der in seiner Längsrichtung verschiebbare Körper ο durch einen unrunden, um die ao Achse b drehbaren, im wesentlichen zylindrischen Körper α ersetzt, welcher vor der öldüse c angeordnet ist. An Stelle der Parallelverschiebung des Körpers α nach Abb. 1 tritt nunmehr eine Verdrehung desselben, wobei »5 wiederum die den Ausflußraum des Öles verändernden Flächen eine Bewegung machen, welche im wesentlichen senkrecht zu der des ölstrahles gerichtet ist. Der ölsträhl übt daher auch hier nur einen Druck auf die Lager der Achse b aus, so daß das den Verschlußkörper α verstellende Organ lediglich das Drehmoment auszuüben hat, welches die Reibung in den Wellenlagern überwinden muß. Dieses läßt sich noch leichter als bei den parallel verschobenen Verschlußkörpern nach der Abb. 1 mit bekannten praktischen Mitteln auf einen sehr geringen Betrag herabdrücken. Als Querschnittsbegrenzung für den unrunden Körper nach Abb. 2 kann eine Archimedische Spirale Verwendung finden. Es kann jedoch auch ein genau zylindrischer Körper benutzt werden, welcher" exzentrisch gelagert wird.

Um auch bei Anwendung eines drehbaren Verschlußkörpers jeden Druck auf die Wellenlagerung aufzuheben, werden hierbei wiederum erfindungsgemäß zwei einander diametral gegenüberstehende Düsen c und C₁ verwendet, wie in Abb. 3 angedeutet. An Stelle eines im wesentlichen zylinderförmigen Körpers kann auch eine Scheibe ; treten, wie in Abb. 4 dargestellt ist. Diese Scheibe hat eine keilförmige Gestalt und ist um eine senkrecht zu ihrer Hauptausdehnung liegende Achse drehbar. Sie verhält sich im wesentlichen wie der Zylinder a, nur mit dem Unterschied, daß der Druck des aus der Düse c ausströmenden Öles in achsialer Richtung auf die Achse b erfolgt und daher durch ein Widerlager aufgenommen werden muß, welches in der Abbildung durch die Spitzenlagerung mittels der einstellbaren Schraube e dargestellt ist. Auch hier kann der Druck auf die Achse b durch zwei auf entgegengesetzten Seiten der Scheibe einander gegenüberstehenden Düsen aufgehoben werden, wie in Abb. 5 angedeutet. In Abb. 4 ist außerdem noch angedeutet, in welcher Weise die Verstellung der Scheibe d durch das elektromagnetische Relais s beispielsweise ausgeführt werden kann.

Selbsttätige Regler bedürfen im allgemeinen einer sogenannten Rückführung, welche dem Zweck dient, für verschiedene Stellungen des Reglerorgans einen Gleichgewichtszustand zu ermöglichen. Eine solche läßt sich mit dem Erfindungsgegenstand in sehr zweckmäßiger Weise vereinigen. Die Rückführung erfolgt einfach dadurch, daß von dem durch die Regelung verstellten Organ aus die Düse c gegen die Scheibe d \nerstellt wird. Eine Ausführung ist in Abb. 5 angedeutet, wo die Verstellung dadurch bewirkt wird, daß die Düse c in Richtung des Umfanges der Scheibe if, also in der Bewegungsrichtung dieser Scheibe selbst, bewegt wird. Zu diesem Zweck sind die Düsen an den Enden von gekrümmten Rohren r angebracht, welche um eine zweckmäßig mit der Scheibe d zusammenfallende Achse gedreht werden können, wobei die ölzufuhr in bekannter Weise durch eine Stopfbuchse erfolgt. Sind zwei Düsen vorhanden, so ist es zweckmäßig, die beiden Düsen mechanisch miteinander zu kuppeln.

Diese Anordnung der Rückführung hat den Vorteil, daß der Ölsträhl keinerlei Rückwirkung in Richtung der Düsenbewegung ausübt und daher auch keine Verstellung der Düsen herbeiführen kann, wenn die Rückstellkraft zu wirken aufhört.

Eine andere Ausführungsform der Rückführung zeigt Abb. 6, wo an Stelle der Bewegung der Düsen in Richtung des Scheibenumfanges eine Bewegung derselben in Richtung des ölstrahles erfolgt. Das Zuführungsrohr zur Düse ist hier als Schraubspindel ausgebildet, auf welcher eine durch Führungslager an achsialer Verschiebung gehinderte Schraubenmutter angeordnet ist, die durch einen auf ihr angebrachten Zahnkranz oder Schnurlauf in Drehung versetzt werden kann. Hier übt zwar der Ölstrahl einen Druck in Richtung der Düsenbewegung aus, aber durch-die Ausbildung des Düsenkörpers als Schraubenspindel vermag dieser Druck auch bei sinkender Rückstellkraft keine Düsenbewegung hervorzurufen.

Die Vereinigung der im vorliegenden schematisch dargestellten Regelungseinrichtungen für den Ausfluß des Ölstrahles mit der Rückführung und einem Ölservomotor zu einem Anwendungsbeispiel der Erfindung zeigt

Abb. 7· In derselben bedeutet ο einen Druckzylinder, welchem an beiden Enden aus einer gemeinsamen Zuleitung h Drucköl zugeführt

' wird. In dem Druckzylinder gleitet der Diff erentialkolben f, dessen wirksame Fläche auf der Oberseite größer gewählt ist als auf der Unterseite. Das über den Kolben geleitete Drucköl wird durch eine Drosseleinrichtung p gedrosselt und hinter dieser Drosseleinrichtung durch die Leitung e über das Düsensystem c ins Freie geführt. Dadurch entsteht über dem Kolben/ ein geringerer Druck als unterhalb desselben. Die Höhe dieses Drukkes hängt ab von der Stellung der Drosseleinrichtung p und von dem Ausflußwiderstand des Düsensystems c. Das Düsensystem c ist als U-förmiges Rohr ausgebildet, dessen beide Schenkel Ansätze haben, die zur drehbaren Lagerung des Düsensystems in dem Lager- :

körper g dienen. Der Lagerkörper ist hohl ausgebildet und vermittelt die Druckölzufuhr zu den Düsen. Zwischen den Düsen bewegt sich die Steuerscheibe d, welche achsengleich mit dem Düsensystem auf dem Lagerkörper g durch Vermittlung eines besonderen Trägers gelagert ist. Der Träger dient zugleich zur ; Befestigung des Magneten k, welcher zusam- ^: men mit der Steuerscheibe d einen Ferraris- ; motor bildet. Durch diesen Ferrarismotor ; wind die Stellung der Steuerscheibe d von der ' zu regelnden elektrischen Größe abhängig ge- j macht und dadurch der Druck oberhalb des ' Diffenentialkolbens / in Abhängigkeit von dieser Größe veränderlich. Das Düsensystem :

trägt auf seiner Welle ein Zahnrad 2, welches in Eingriff mit einer vom Kolben / bewegten Zahnstange m steht. Zahnrad s und Zahnstange m bilden die Rückführung des Düsensystems, indem sie für jede Stellung des KoI-bens / eine bestimmte Stellung des Düsensystemsc herbeiführen. Der Kolben/ bewegt mit der an seinem unteren Ende angesetzten Kolbenstange einen Regler», durch welchen die zu regelnde elektrische Größe nach Wunsch beeinflußt werden kann.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Rückwirkungsfreie Ventilsteuerung für mit Drucköl betriebene Regler, z. B. für elektrische Größen, bei denen die Regelung durch Drosselung eines aus einer Düse ausströmenden ölstrahles erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelorgan ein vor der Düse bewegter Verschlußkörper verwendet wird, dessen wirksame Flächen sich im wesentlichen senkrecht zum ölstrahl bewegen.
2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper ein in seiner Längsrichtung verstellbarer Keil ist.
3. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschktßkörper ein exzentrisch drehbar gelagerter Zylinder ist.
4. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des drehbaren Verschlußkörpers von einer Archimedischen Spirale begrenzt wird.
5. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verschlußkörper eine drehbare Scheibe von keilförmigem Querschnitt dient.
6 Ausführungsform nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an gegenüberliegenden Stellen des Verschlußkörpers angeordnete Düsen Verwendung finden, zum Zweck, den Druck des Ölstrahles auf die Lagerungen des Verschlußkörpers aufzuheben.
7.· Ventilsteuerung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Rückführung die Düsen in Richtung der Bewegung des Verschlußkörpers verstellbar angeordnet sind.
8. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen in der Richtung des Ölstrahles verstellbar angeordnet und derart ausgebildet sind, daß sie durch den Druck des Ölstrahles nicht verstellt werden können.
9. Ausführungsform der Ventilsteuerung nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsensystem die Gestalt eines U-förmigen Rohres hat, an dessen Schenkel nahe am Ende zwei gleichachsig angeordnete Röhre aufgesetzt sind, die sowohl zur ölzuführung als auch zur drehbaren Lagerung des Düsensystems und zur Aufnahme eines Antriebsorganes für die Rückführung dienen, sowie ferner durch einen hohlen Lagerbock, dessen Hohlräume für die Zuführung des Druck-Öles zum Düsensystem Verwendung finden.
10. Ausführungsform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Verschlußkörper zugleich Rotor eines Ferrarismotors ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.