DE405115C

DE405115C - Oil pressure servo motor for automatic hydraulic governor

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Publication number: DE405115C
Application number: DET24876D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-01-28
Filing date: 1921-01-28
Publication date: 1924-10-28

Description

Bei hydraulischen Reglern, das sind Regler, bei denen die Regulierbewegungen durch Vermittlung eines mit Druckflüssigkeit betriebenen Servomotors durchgeführt werden, die z. B. zur Regelung von Wasserturbinen verwendet werden, wurde früher als Druckspeicher für die Druckflüssigkeit ein Windkessel verwendet, der jedoch den Nachteil hat, daß bei größeren oder häufigeren Bewegungen des Reglers Druckluft aus dem Windkessel in die Steuerung gelangt. Regler ohne Windkessel zeigen nun den Übelstand, daß sie nur mit einer einzigen, 'der Liefermenge der Arbeitspumpe entsprechenden Arbeitsgeschwindigkeit ihres Servomotors zu arbeiten vermögen. Der Mangel dieses Durchflußreglers läßt sich auch nicht beseitigen, wenn man die Druckpumpe mit einem Sicherheitsventil ausrüstet, denn das dauernde Abblasen der Druckflüssigkeit durch ein Sicherheitsventil bedingt so große Leistungsverluste und eine so erhebliche Erwärmung des Reglers, daß sich diese Vorrichtung nicht für Dauerbetrieb eignet. Man ist daher dazu übergegangen, an Stelle einer Pumpe deren zwei, eine große und eine kleine, anzuwenden und die große Pumpe nur ausnahmsweise bei größeren Bewegungen des Reglers unter Druck zu bringen, während die kleine Pumpe das erforderliche Drucköl für die erfahrungsgemäß sehr häufigen kleinen und langsamen Bewegungen des Reglers liefert. Der Einbau zweier Pumpen hat jedoch den Nachteil, den Bau des Reglers und seines Steuerventils umständlich zu machen.With hydraulic regulators, these are regulators in which the regulating movements are mediated a servomotor operated with hydraulic fluid can be carried out, the z. B. used to control water turbines an air tank was previously used as a pressure accumulator for the hydraulic fluid, but this has the disadvantage that with larger or more frequent movements of the regulator compressed air from the air chamber gets into the control. Regulator without an air chamber now show the drawback that they only with a single 'the delivery rate of the working pump able to work at the corresponding operating speed of their servomotor. The lack of this flow regulator cannot be eliminated if the pressure pump is equipped with a safety valve, because the pressure fluid is continuously blown off by a safety valve so great a power loss and such a significant heating of the controller that this Device not suitable for continuous operation. One has therefore moved on to it, instead one pump, two of which, a large and a small one, and the large pump only exceptionally with larger movements of the controller under pressure, while the small pump provides the required pressure oil for the small ones, which experience has shown to be very frequent and slow movements of the controller. However, the installation of two pumps has the Disadvantage of making the construction of the regulator and its control valve cumbersome.

Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß die Öldruckpumpe des Öldruckservomotors mittels regelmäßig innerhalb kleiner Zeitabschnitte wiederkehrenden Schließens eines in eine Abflußleitung oder einen Abflußkanal eingeschalteten Steuerorgans unter Druck gebracht wird. Bei dieser Einrichtung werden kleine und langsame Bewegungen des Servomotors durch die periodischen Druckstöße ausgeführt, während für größere Regulierbewegungen die gesamte Fördermenge der Pumpe verfügbar ist. Hierdurch wird gegenüber dem bekannten der neue Erfolg erzielt, daß die Einrichtung des hydraulischen Servomotors durch Verwendung einer einzigen Pumpe und durch Fortfall eines Windkessels wesentlich vereinfacht wird.According to the invention, these difficulties are eliminated in that the oil pressure pump of the oil pressure servomotor by means of regularly recurring within short periods of time Closing a switched on in a drain line or a drain channel Control organ is brought under pressure. With this facility, small and slow movements of the servo motor carried out by the periodic pressure surges while the entire delivery rate of the pump is available for larger regulating movements. This is compared to the well-known New success achieved that the establishment of the hydraulic servo motor by using a single pump and significantly simplified by eliminating an air chamber will.

Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß in die Druckleitung ein Steuerorgan eingeschaltet ist, welches das Rückfließen des unter Druck gebrachten Öles bei Druckloswerden der Pumpe verhindert. Hierdurch wird der neue Erfolg erzielt, daß bei Regulierorganen, die eine aktive Kraft auf den Servomotor ausüben, eine Rückbewegung des Servomotorkolbens bei Nachlassen des Öldrucks vermieden wird.Another embodiment of the subject matter of the invention is that in the pressure line a control element is switched on, which prevents the return flow of the pressurized Prevents oil when the pump is depressurized. This is how the new success is achieved that in regulating organs that exert an active force on the servomotor, a Return movement of the servomotor piston when the oil pressure drops is avoided.

Von besonderem Vorteil ist ferner für die Erfindung die Anwendung eines Federdruckspeichers, der periodisch aufgefüllt wird und der für die kleinen, langsamen Bewegungen des Reglers das erforderliche Drucköl liefert.The use of a spring pressure accumulator is also of particular advantage for the invention, which is topped up periodically and which supplies the pressure oil required for the small, slow movements of the regulator.

Um die Ölmenge des ÖldruckservomotorsTo the amount of oil in the oil pressure servomotor

dem jeweiligen Bedarf des Öldruckservomotors anzupassen, ist die Arbeitszeit der Pumpe von dem Öldruck oder der Stellung des Hauptsteuerschiehers dadurch in Abhängigkeit gebracht, daß ein Steuerorgan in einer Abflußleitung oder einem Abflußkanal eingeschaltet ist und von dem Druckspeicherkolben und dem Hauptsteuerschieber verstellt wird.The working time of the pump is to be adapted to the respective requirements of the oil pressure servomotor depending on the oil pressure or the position of the main control spool brought that a control member is turned on in a drain line or a drainage channel and is adjusted by the accumulator piston and the main control slide.

ίο Eine Vereinfachung der Einrichtung wird dadurch getroffen, daß die Pumpe durch einen periodisch wirkenden Schieber, der entweder durch den Druckspeicherkolben oder durch den Hauptsteuerschieber verstellt wird, sowohl gedrosselt als auch auf den Druckraum umgeschaltet wird. Durch diese Maßnahme wird ein Rückfließen des unter Druck gebrachten nies auch ohne ein besonderes Rückschlagventil bereits durch den Umsteuerschieber ao verhindert.ίο A simplification of the establishment will be hit by the fact that the pump is controlled by a periodically acting slide that either is adjusted by the accumulator piston or by the main control spool, both is throttled and switched to the pressure chamber. This measure will a backflow of the pressurized sneeze even without a special check valve already prevented by the reversing spool ao.

Abb. ι zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung. Die von der Pumpe 1 geforderte Flüssigkeit fließt in der gezeichneten Stellung durch die Kanäle 2 und 3 und durch das Schiebergehäuse 4, durch den Drehschieber 5 und durch die Bohrungen 6 und 7 des Steuerventils 8 an den Kanten 9 und 10 des Steuerschiebers 11 vorbei ms Freie. Der Drehschieber 5 befindet sich in ständiger Drehbewegung und sperrt bei jeder Umdrehung einmal den Durchfluß der Druckflüssigkeit ab, also beispielsweise zweimal in der Sekunde und jedesmal für die Dauer von ¹Ji₀ Sekunde. Sobald der 'Durehfluß durch das Schiebergehäuse gesperrt ist, fließt die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit durch die Leitung 12, durch das Rückschlagventil 13 in den Speicherraum 14 des Federdruckspeichers und hebt den von der Feder 15 belasteten Speicherkolben 16. Die unter dem Druck des Kolbens 16 stehende Speicherflüssigkeit kann nicht durch das Rückschlagventil 13 zurückfließen und wird durch die Leitung 17 dem Steuerventil 8 und 'dem nicht gezeichneten Servomotor zugeführt und ist für kleine und langsame Regulierbewegungen ausreichend. Bei größeren Regulierbewegungen, d. h. bei größeren Ausschlägen des Steuerschiebers 11 wird die periodisch geförderte Speicherflüssig- ■ keit erschöpft. Erfindungsgemäß wird nun hei größeren Verschiebungen des Steuerschiebers 11 der freie Durehfluß der Flüssigkeit aus dem Schiebergehäuse 4 versperrt, und zwar in dem dargestellten Falle durch das Steuerventil 8 dadurch, daß bei Senken des .Steuerschiebers 11 die Kante 9 die Bohrung 6 oder bei Heben des Steuerschiebers die Kante 10 die Bohrung 7 schließt. Dann wird die von der Pumpe 1 geförderte Flüssigkeit nicht intermittierend, sondern dauernd dem Druckspeicher zugeführt. Es ist hierbei nicht wesentlich, ob die Druckflüssigkeit zunächst, wie gezeichnet, durch das Schiebergehäuse 4 und danach durch das Steuerventil fließt oder umgekehrt erst durch das Steuerventil 8 und dann durch das Schiebergehäuse 4.Fig. Ι shows an example embodiment of the invention. The liquid required by the pump 1 flows in the position shown through the channels 2 and 3 and through the valve housing 4, through the rotary valve 5 and through the bores 6 and 7 of the control valve 8 on the edges 9 and 10 of the control valve 11 past ms free . The rotary valve 5 is in constant rotary motion and locks at each revolution once the flow of pressure fluid from, thus, for example, twice in the second and each time for the duration of ¹ Ji ₀ seconds. As soon as the flow through the valve housing is blocked, the liquid delivered by the pump flows through the line 12, through the check valve 13 into the storage space 14 of the spring pressure accumulator and lifts the storage piston 16 loaded by the spring 15 Stagnant storage fluid cannot flow back through the check valve 13 and is fed through the line 17 to the control valve 8 and to the servomotor (not shown) and is sufficient for small and slow regulating movements. With larger regulating movements, ie with larger deflections of the control slide 11, the periodically delivered storage liquid is exhausted. According to the invention, the free flow of the liquid from the valve housing 4 is now blocked during larger displacements of the control slide 11, in the case shown by the control valve 8 in that when the control slide 11 is lowered, the edge 9 opens the bore 6 or when the control slide is raised the edge 10 closes the bore 7. Then the liquid conveyed by the pump 1 is not fed intermittently but continuously to the pressure accumulator. It is not essential here whether the pressure fluid flows first, as shown, through the slide housing 4 and then through the control valve, or vice versa, first through the control valve 8 and then through the slide housing 4.

AbT). 2 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung, bei welcher der freie Abfluß der Flüssigkeit aus dem Schiebergehäuse 4' bei größeren Regulierbewegungen und größerem Bedarf an Druckflüssigkeit dadurch versperrt wird, daß der Druckspeicherkolben 16' bei Entleerung des Druckspeichers den Kolben 18 nach unten schiebt und dadurch den Abfluß 19 versperrt, so daß also die Pumpe nach Entleerung des Druckspeichers dauernd durch den Druckspeicher dem Steuerventil Druckflüssigkeit zuführt.AbT). Fig. 2 shows another embodiment of the invention in which the free flow of the Liquid from the valve housing 4 'with larger regulating movements and larger The need for hydraulic fluid is blocked in that the pressure accumulator piston 16 'at Emptying the pressure accumulator pushes the piston 18 downwards and thereby the drain 19 blocked, so that the pump after emptying the accumulator continuously through the Pressure accumulator supplies hydraulic fluid to the control valve.

Die vorbeschriebene Anordnung kann auch in der Weise erweitert werden, daß die Druck- ! pumpe statt eines Auslasses mit periodischer Drosselung deren zwei oder mehrere erhält, die bei großem Ölbedarf der Reihe nach geschlossen werden.The above-described arrangement can also be expanded in such a way that the pressure ! pump instead of one outlet with periodic throttling which receives two or more, which are closed one after the other when there is a large oil requirement.

Die Einrichtung des hydraulischen Reglers läßt sich auch so treffen, daß die Zeitdauer, für welche die Pumpe periodisch unter Druck gebracht wird, stetig veränderlich ist und von der Stellung des Hauptsteuerschiebers oder des Druckspeicherkolbens abhängt.The hydraulic regulator can also be set up in such a way that the time for which the pump is periodically brought under pressure, is constantly changing and depends on the position of the main control spool or the pressure accumulator piston.

Abb. 3 zeigt eine entsprechende Einrichtung, bei der in der Ablaufleitung der Pumpe nur eine Absperrstelle vorhanden ist, deren Drehschieber 5' sich ebenso wie in der vorher beschriebenen Anordnung in ständiger Drehbewegung befindet und bei jeder Umdrehung einmal den Ablauf der Pumpe absperrt. Die Dauer der Absperrzeit, also der Druckperiode, wird bei dieser Anordnung stetig verändert mit der Stellung des Druckspeicherkolbens 16", mit dem der Drehschieber 5' verbunden ist. Bei der höchsten Stellung des Speicherkolbens bleibt der Abfluß 'dauernd geöffnet, während er bei der tiefsten Stellung dauernd geschlossen ist und in den mittleren Stellungen bei jeder Umdrehung einmal länger oder kürzer, je nach dem Füllungsgrad des Druckspeichers, gesperrt wird.Fig. 3 shows a corresponding device in which in the drain line of the pump there is only one shut-off point, the rotary valve 5 'of which is just as in the one before described arrangement is in constant rotary motion and with each revolution Shuts off the drain of the pump once. The duration of the shut-off time, i.e. the pressure period, is continuously changed in this arrangement with the position of the pressure accumulator piston 16 ", with which the rotary valve 5 'is connected. At the highest position of the accumulator piston the drain remains open all the time, while at the lowest position it is permanently closed and in the middle positions once longer or shorter with each revolution, depending on the filling level of the pressure accumulator, is blocked.

Abb. 4 gibt eine Anordnung, bei der im Gegensatz zu Abb. 3 der Drehschieber 5" vom Steuerschieber 11' verstellt wird. In der gezeichneten Stellung strömt die Druckflüssigkeit der Druckpumpe durch die Leitung 3', durch die Bohrung 6', an den Kanten 9' und 10' vorbei durch die Bohrung 7' ins Freie. Bei Mittelstellung des ,Steuerschiebers 11' schließt der sich drehende Schieber 5'' bei jeder Umdrehung einmal die Bohrung 6' ab, so daß periodisch Druckflüssigkeit durch die Leitung 12' uncL-durch das Rückschlagventil 13' in den Druckspeicher 14' gefördert wird. Bei \^rerschiebungen des Steuerschie-Fig. 4 shows an arrangement in which, in contrast to Fig. 3, the rotary slide 5 "is adjusted by the control slide 11 '. In the position shown, the pressure fluid of the pressure pump flows through the line 3', through the bore 6 ', at the edges 9 'and 10' past through the bore 7 'into the open. When the control slide 11' is in the middle position, the rotating slide 5 '' closes the bore 6 'once with each revolution, so that periodic pressure fluid flows through the line 12' and is conveyed through the check valve 13 'into the pressure accumulator 14'. in \ ^r of Steuerschie- erschiebungen

hers 11' aus der Mittellage nach unten wird die Bohrung 6' bei jeder Umdrehung längere Zeit und bei größeren Verschiebungen ständig abgeschlossen. Bei Verschiebungen des Steuer-Schiebers u' nach oben erfolgt die Absperrung des Abschlusses an der Bohrung 7'. Durch die stetig veränderliche Dauer der Druckp-'riode wird die Ölförderung besser dem Ölhedarf angepaßt als durch die in Abb. 1 und 2 dargestellten Anordnungen, bei denen die Dauer der Druckperiode nicht stetig veränderlich ist.Hers 11 'from the central position downwards, the bore 6' is closed for a longer period of time with each revolution and with greater displacements. When the control slide u 'is displaced upwards, the closure is blocked at the bore 7'. Due to the constantly changing duration of the pressure period, the oil production is better adapted to the oil demand than with the arrangements shown in Figs. 1 and 2, in which the duration of the pressure period is not continuously variable.

Anstatt durch einen rotierenden Steuerschieber kann das Unterdruckbringen der Pumpe auch durch einen entsprechend eingerichteten, hin und her gehenden Schieber bewirkt werden. Im Sinne der oben beschriebenen Einrichtungen kann dabei eine Verstellung der Dauer der Druckperiode der Druckpumpe durch Verdrehung des Schiebers oder der Schieherhülse erreicht werden. Es kann ferner dieselbe Wirkung erzielt werden, wenn statt des Drehschiebers das Schiebergehäuse rotiert.Instead of using a rotating control slide, the Pump also effected by a correspondingly arranged, reciprocating slide will. In the sense of the facilities described above, an adjustment the duration of the pressure period of the pressure pump can be achieved by turning the slide or the slide sleeve. It the same effect can also be achieved if, instead of the rotary valve, the valve housing rotates.

Die vorbeschriebenen Absperrorgane sind mit einem Drehschieber dargestellt, dessen drosselnde Kanten durch einen ebenen Schnitt schräg zur Achs..- des Drehschiebers gebildet sind. Zur Variation der Druckperiode bei Verschiebung des Drehschiebers kann jedoch die drosselnde Kante jede beliebige Form annehmen. The shut-off devices described above are shown with a rotary valve, whose Throttling edges formed by a flat cut at an angle to the axis ..- of the rotary valve are. However, to vary the pressure period when moving the rotary valve the throttling edge take any shape.

Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen haben den Nachteil, daß bei ihnen ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches die Anordnung umständlich macht. Es lassen sich jedoch erfindungsgemäß die Regler auch so einrichten, daß der Abfluß der Druckflüssigkeit nicht periodisch abgedrosselt wird, sondem vom Abfluß auf den Druckspeicher umgeschaltet wird, wodurch ein Rückschlagventil unnötig wird.The devices described above have the disadvantage that they have a check valve is arranged, which makes the arrangement cumbersome. However, according to the invention, the regulators can also be designed in this way set up that the outflow of the hydraulic fluid is not periodically throttled, but rather is switched from the drain to the pressure accumulator, creating a check valve becomes unnecessary.

Abb. 5 zeigt eine solche Ausführungsform. Die dauernd umlaufende Pumpe r fördert Flüssigkeit durch die Leitung 2' in die Bohrung 3' des Schiebergehäuses 4''. In der gezeichneten Stellung fließt die Druckflüssigkeit von der Bohrung 3' durch den Raum 24, durch die Bohrung 25, durch die Leitung 26 zum Druckspeicherraum 14'". Der Drehschieber 27 j befindet sich in ständiger Drehbewegung und schaltet in der dargestellten Höhenlage bei jeder Umdrehung einmal die durch die Bohrung 3' geförderte Flüssigkeit auf den Raum 24 und somit auf den Druckspeicher 14'" und einmal auf den Auslaß 28. Die so dem Druckspeicher periodisch zugeführte Druckflüssig-Fig. 5 shows such an embodiment. The continuously rotating pump r delivers Liquid through the line 2 'into the bore 3' of the valve housing 4 ". In the drawn Position, the pressure fluid flows from the bore 3 'through the space 24 through the bore 25, through the line 26 to the pressure storage space 14 '". The rotary valve 27 j is in constant rotation and switches on at the altitude shown the liquid conveyed through the bore 3 ′ to the space 24 once every revolution and thus on the pressure accumulator 14 '"and once on the outlet 28. The so the pressure accumulator periodically supplied hydraulic fluid

keit reicht für kleine und langsame Regulierbewegungen des Reglers aus. Der Drehschieber 27 ist nun im Sinne der Abb. 3 mit dem 60 Druckspeicherkolben .16"' verbunden. Bei größerem Bedarf an Druckflüssigkeit sinkt der Kolben 16'"und damit der Drehschieber 27. Dadurch bleibt die Bohrung 3' längere Zeit oder in der tiefsten Stellung des Speicher- 65 kolben« 16''' dauernd mit dem Raum 24 in Verbindung. Bei geringerem ölbedarf und größerer Füllung fies Druckspeichers hebt sich der Druckspeicherkolben 16"' und der Drehschieber 27, und die Bohrung 3' ist längere y₀ Zeit oder ständig mit dem Ablauf 28 in Verbindung. The speed is sufficient for small and slow regulating movements of the controller. The rotary valve 27 is now connected to the pressure accumulator piston 16 "'in the sense of FIG. 3. When there is a greater need for hydraulic fluid, the piston 16'" sinks and with it the rotary valve 27. This means that the bore 3 'remains for a longer time or at the deepest level Position of the accumulator piston «16 '''permanently in connection with the space 24. At lower oil consumption and greater mean filling the pressure accumulator, the accumulator piston 16 'lifts' and the rotary valve 27 and the bore 3' is longer y ₀ time or continuously with the passage 28 in communication.

Durch diese Maßnahme wird die dem Druckspeicher zugeführte Flüssigkeitsmenge dem Bedarf des Reglers angepaßt, und die Einrichtung wirkt ebenso wie die in Abb. 3 dargestellte. This measure reduces the amount of liquid supplied to the pressure accumulator adapted to the needs of the controller, and the device works in the same way as that shown in fig.

Der beschriebene hydraulische Servomotor läßt sich außer für Wasserturbinenregler auch für andere hydraulische Apparate mit Vorteil verwenden.The hydraulic servomotor described can also be used in addition to water turbine governors Use with advantage for other hydraulic equipment.

Claims

Patent Claims:

1. Üldruckservomotor for automatic hydraulic regulator, characterized in that the oil pressure pump of the oil pressure servomotor is brought under pressure by means of regularly recurring closing within small periods of time in a drain line or g ₀ a drain channel switched on control member.

2. Üldruckservomotor according to claim 1, characterized in that in the pressure line (12) a control member (13) is switched on, which the backflow of the Prevents pressurized oil when the pump is depressurized.

3. Oil pressure servo motor according to claim 1, characterized in that a spring _{lo0 pressure} accumulator (14) is periodically filled, which supplies the required pressure oil for the small and slow movements of the controller.

4. Oil pressure servo motor according to claim 1, _lo j characterized in that the working time of the pump (1) depends on the oil pressure or the position of the main control slide

(11) is made dependent.

5. Oil pressure servo motor according to claim 1, n _0, characterized in that the pump is both throttled and switched to the pressure chamber by a periodically acting slide (27).

1 sheet of drawings.