DE430544C

DE430544C - Pilot control for hydraulic servomotors

Info

Publication number: DE430544C
Application number: DEN22448D
Authority: DE
Original assignee: Neufeldt & Kuhnke Fa
Current assignee: Neufeldt & Kuhnke Fa
Publication date: 1926-06-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für Servomotoren, insbesondere zur Regelung von Kraftmaschinen. Sie besteht darin, daß zwei Steuerkolben angeordnet werden, deren Stellung abhängig ist von der Spannung auf sie einwirkender Federn und dem Druck eines Flüssigkeitsstromes, der von dem die zu regelnde Betriebsgröße messenden Instrument gesteuert wird. Der eine dieser ίο Kolben wirkt unmittelbar mit dem Meßinstrument zusammen zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes, dessen Druck die Stellung des zweiten Kolbens bestimmt. Dieser dient als Verteilerkolben für den Flüssigkeitsstrom, der unmittelbar oder mittelbar zur Betätigung des Servomotors verwendet wird.The invention relates to a control for servomotors, in particular for Control of prime movers. It consists in the fact that two control pistons are arranged whose position depends on the tension of the springs and the pressure of a liquid flow that is measured by the operating variable to be controlled Instrument is controlled. One of these ίο pistons works directly with the measuring instrument together to control the flow of liquid, the pressure of which determines the position of the second piston. This serves as a distributor piston for the flow of liquid, which is directly or indirectly used for actuation of the servomotor is used.

Durch die Anordnung gemäß der Erfindung werden folgende Vorteile erreicht: Zunächst einmal ist es möglich, den mit dem Meß-" instrument zusammenwirkenden Kolben und den Verteilerkolben für den Servomotor getrennt anzuordnen. Man kann also das Meßinstrument z. B. im Schaltraum unterbringen und den Verteilerkolben unmittelbar am Servomotor im Maschinenraum. Beide Kolben brauchen nur durch eine einzige Leitung verbunden zu sein. Außerdem ist es möglich, die Empfindlichkeit der Steuerung fast beliebig zu erhöhen. Man kann nämlich durch verschiedene Steifheit der Federn oder verschiedene Größe der gegen die Federn wirkenden Kolbenflächen jede gewünschte Übersetzung zwischen den Weglängen der beiden Kolben erzielen. Dadurch kann man also durch ganz geringe Ausschläge des steuernden Meßinstrumentes beliebig große Ausschläge des Verteilerkolbens für den Servomotor erreichen. The arrangement according to the invention provides the following advantages: First of all on the one hand it is possible to use the piston and to arrange the distributor piston for the servomotor separately. So you can use the measuring instrument z. B. in the control room and place the distributor piston directly on the servomotor in the machine room. Both pistons only need to be connected by a single line. It is also possible to increase the sensitivity of the control almost arbitrarily. You can get through different stiffness of the springs or different sizes of those acting against the springs Piston surfaces achieve any desired ratio between the path lengths of the two pistons. So you can do that through very small deflections of the controlling measuring instrument, deflections of any size of the distributor piston for the servomotor.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

In der Abb. 1 sind 1 und 1' zwei Ventilgehäuse, in denen die beiden Schwebekolben 2 und 3 gelagert sind. Oberhalb der Schwebekolben liegen Räume 4 und 5, die von der Vorsteuerdruckflüssigkeit erfüllt werden und durch ein Rohr 6 miteinander in Verbindung stehen. Die Vorsteuerflüssigkeit wird durch den Kanal 7 stetig zugeführt. Der Kolben 2 wird durch den Flüssigkeitsdruck auf seine Fläche 8 und durch den Gegendruck ι einer Feder 9 und der Kolben 3 durch den j Flüssigkeitsdruck auf seine Fläche 10 und den j Gegendruck einer Feder 11 im Gleichgewicht gehalten. Zum Austritt der Vorsteuerflüssigkeit dient eine Bohrung 12 mit einer öffnung 13 im Kolben 3. Die Öffnung 13 kann durch eine bewegliche Hülse 14 ganz oder teilweise geschlossen werden. Die Hülse 14 ist an dem steuernden Organ, z.B. dem Anker 15, eines Strom- oder Spannungsmessers aufgehängt und zweckmäßig von der Rückwirkung der Vorsteuerflüssigkeit entlastet. Der Schwebekolben 3 dient als Verteilungsschieber für den Servomotor, dessen Wirkungsweise als bekannt vorausgesetzt werden kann und deshalb nicht näher erläutert ist. Dem oberen der Ringkanäle 16 wird die zur Betätigung des Servomotors dienende Flüssigkeit durch ein Rohr 17 unter Druck zugeführt, aus dem unteren Ringkanal 16 fließt sie ab.In Fig. 1, 1 and 1 'are two valve housings in which the two floating pistons 2 and 3 are mounted. Above the floating piston are spaces 4 and 5, which are filled by the pilot pressure fluid and are connected to one another through a pipe 6. The pilot fluid is continuously supplied through channel 7. The piston 2 is kept in equilibrium by the liquid pressure on its surface 8 and by the counter pressure of a spring 9 and the piston 3 by the liquid pressure on its surface 10 and the counter pressure of a spring 11. A bore 12 with an opening 13 in the piston 3 serves for the exit of the pilot control fluid. The opening 13 can be completely or partially closed by a movable sleeve 14. The sleeve 14 is suspended from the controlling element, for example the armature 15, an ammeter or voltmeter, and is expediently relieved of the reaction of the pilot control fluid. The floating piston 3 serves as a distribution slide for the servomotor, the mode of operation of which can be assumed to be known and is therefore not explained in more detail. The liquid used to actuate the servomotor is fed to the upper of the annular channels 16 through a pipe 17 under pressure, and it flows out of the lower annular channel 16 .

Die Beeinflussung des Steuerkolbens 3 wird durch das Steuerorgan bzw. die Hülse 14 in folgender Weise erreicht: In der Mittelstellung, bei welcher der Steuerschieber 3 den Servomotor in Ruhe hält, wird der stetig durch die öffnung 7 zufließende Flüssigkeitsstrom an der Austrittsöffnung 13 durch die Hülse 14 gerade so stark gedrosselt, daß der dadurch in dem Raum 4 und 5 erzeugte Flüssigkeitsdruck den Gegendruck der Fedem 9 und 11 aufhebt. Wird nun durch eine Aufwärtsbewegung der Hülse 14 die Öffnung 13 vergrößert, dann sinkt der Flüssigkeitsdruck in den Räumen 4 und 5. Die Federn 9 und 11 drücken die beiden Kolben 2 und 3 nach oben, bis durch die zunehmende Drosselung der öffnung 13 durch die Hülse 14 ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht wird. Senkt sich umgekehrt die Hülse 14, so wächst der Flüssigkeitsdruck in den Räumen 4 und 5. Die Kolben werden nach unten gedruckt, bis durch abnehmende Drosselung der öffnung 13 ein anderer Gleichgewichtszustand erreicht ist. Abgesehen von kleinen Relativbewegungen folgt also der Kolben 2 im wesentlichen den Bewegungen der Hülse 14. Da die Räume 4 und S durch das Rohr 6 miteinander in Verbindung stehen, wird der Kolben 3 den Bewegungen des Kolbens 2 und somit ebenfalls den Bewegungen der Hülse 14 folgen. SolangeThe control piston 3 is influenced by the control element or the sleeve 14 in FIG reached in the following way: In the middle position, in which the control slide 3 the If the servomotor is at rest, the flow of liquid flowing in through the opening 7 becomes constant at the outlet opening 13 through the sleeve 14 just throttled so much that the as a result, liquid pressure in space 4 and 5 generated the counter-pressure of the springs 9 and 11 cancels. Now by an upward movement of the sleeve 14, the opening 13 increases, then the fluid pressure in spaces 4 and 5 drops. The springs 9 and 11 push the two pistons 2 and 3 upwards until the increasing restriction the opening 13 through the sleeve 14 a new state of equilibrium is reached. Conversely, if the sleeve 14 lowers, the fluid pressure in the spaces 4 and 5 increases. The pistons are pressed downwards until the opening 13 is reduced by throttling another state of equilibrium has been reached. Except for small relative movements the piston 2 essentially follows the movements of the sleeve 14. Since the spaces 4 and S are in communication with each other through the tube 6, the piston 3 is subject to the movements of the piston 2 and thus also follow the movements of the sleeve 14. So long

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Frit\ Hof mann in Münehen-Thalkirchen,Dipl.-Ing. Frit \ Hofmann in Münehen-Thalkirchen,

das Rohr 6 nicht so lang wird, daß ein wesentlicher Druckfall in ihm auftritt, sind also die Bewegungen des Kolbens 3 durch das Rohr 6 mit denen des Kolbens 2 gekuppelt.
S Man kann nun durch verschiedene Steifheit der Federn oder verschiedene Größe der gegen die Federn wirkenden Kolbenflächen außerdem noch jede gewünschte Übersetzung zwischen den Weglängen der beiden Kolben erzielen, so daß die Anordnung nicht nur eine beliebig weite räumliche Trennung der beiden Steuerschieber, sondern auch eine beliebige Vergrößerung der Empfindlichkeit der Steuerung ermöglicht. Wenn man nämlich z. B.the pipe 6 is not so long that a substantial drop in pressure occurs in it, so the movements of the piston 3 through the pipe 6 are coupled with those of the piston 2.
S You can now also achieve any desired translation between the path lengths of the two pistons by different stiffness of the springs or different sizes of the piston surfaces acting against the springs, so that the arrangement not only an arbitrarily wide spatial separation of the two control slides, but also any desired Enlargement of the sensitivity of the control allows. If you z. B.

gleiche Kolbenflächen S und 10 voraussetzt und die Feder 9 zehnmal so steif macht wie die Federn, dann wird bei einer Druckerhöhung innerhalb der Räume 4 und 5 die Gleichgewichtslage des Kolbens 2 bereits nachAssumes the same piston areas S and 10 and makes the spring 9 ten times as stiff as the springs, then when the pressure increases within spaces 4 and 5, the Equilibrium position of the piston 2 already after

ao dem zehnten Teil desjenigen Weges erreicht, den der Kolben 10 zur Erlangung seiner Gleichgewichtslage zurücklegen muß. Mit außerordentlich kleinen Bewegungen der Hülse 14 kann man dann also große Ausschläge des Verteilungsschiebers für den Servomotor erreichen. ao reached the tenth part of the way that the piston 10 to obtain its Must cover equilibrium position. With extremely small movements of the case 14 you can then achieve large deflections of the distribution slide for the servomotor.

Vielfach wird das Bedürfnis, die beiden Kolben 2 und 3 getrennt anzuordnen, aber nicht vorhanden sein. In diesem Falle kann man die Vorrichtung noch wesentlich vereinfachen, wenn man eine der in den Abb. 2 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen wählt. Bei diesen Ausführungsformen ist der Kolben 2 innerhalb des Kolbens 1 angeordnet.In many cases, however, there is a need to arrange the two pistons 2 and 3 separately not be present. In this case the device can still be simplified considerably, if you choose one of the embodiments described in Figs. at In these embodiments, the piston 2 is arranged inside the piston 1.

In der Abb. 2 ist die unter Druck stehende Fläche 8 des Kolbens 2 nach unten verlegt, und ihr gegenüber ist die unter Druck stehende Fläche des Kolbens 3 angeordnet. Beide Flächen sind also Begrenzungsflächen desselben Raumes, so daß nunmehr nur noch einem einzigen Raum der Vorsteuerölstrom zugeführt zu werden braucht. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Vorrichtung unverändert geblieben.In Fig. 2, the pressurized surface 8 of the piston 2 is moved downwards, and opposite to the pressurized surface of the piston 3 is arranged. Both surfaces are therefore boundary surfaces the same room, so that now only a single room of the pilot oil flow needs to be fed. Otherwise, the mode of operation of the device is unchanged remained.

In der Abb. 3 sind beide Federn an einer Stelle vereinigt, und zwar derartig, daß sich der Steuerkolben 3 über die Federn 11 und 9 gegen einen feststehenden Teil' abstützt, während der Kolben 2 durch die Feder 9 gegen den feststehenden Teil und durch die Feder 11 gegen den Steuerschieber 3 abgestützt wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Kolbenfläche 8 sehr klein gemacht werden kann, da die Verstellkräfte für den Kolben 2 im wesentlichen bereits von dem Kolben 3 durch die Feder 11 auf den Kolben 2 übertragen werden.In Fig. 3 both springs are combined at one point, in such a way that the control piston 3 is supported by the springs 11 and 9 against a stationary part, while the piston 2 by the spring 9 against the fixed part and by the Spring 11 is supported against the control slide 3. This arrangement has the advantage that the piston area 8 can be made very small, since the adjustment forces for the Piston 2 has essentially already moved from piston 3 through spring 11 onto piston 2 be transmitted.

Restlos ausgenutzt ist dieser Vorteil der Ausführungsform nach Abb. 3 in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Abb. 4. In diesem ist nämlich die Druckfläche des kleinen Kolbens 2 gänzlich fortgelassen. Der Kolben 2 erhält seinen Bewegungsantrieb nur noch von dem Kolben 3. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Reibungsverluste durch Bewegung des Kolbens 2 wesentlich vermindert werden, da diesem die Form einer dünnen Stange gegeben werden kann, die gerade nur so kräftig bemessen sein muß, daß sie die Bohrung 12 aufnehmen kann.This advantage of the embodiment according to FIG. 3 is fully utilized in the embodiment according to Fig. 4. In this, namely, the pressure surface of the small piston 2 is completely omitted. The piston 2 receives its motion drive only from the piston 3. This embodiment has the advantage that the friction losses caused by the movement of the piston 2 are substantially reduced be, since this can be given the shape of a thin rod, which just needs to be so strong that it can accommodate the bore 12.

Claims

Patent Claims:

1.Pilot control for hydraulic, servo motors, in particular for engine governors, characterized in that the pilot control system consists of two control pistons (2, 3), the position of which depends on the tension acting on them Springs (9, 11) and the pressure of a liquid flow from the the instrument measuring the operating variable to be regulated is controlled.

2. pilot control according to claim 1, characterized in that by different Stiffness of the springs (9, 11) acting on the control pistons (2, 3), or by different sizes of the pressure surfaces (8, 10) of the control piston the stroke of the one piston (2) controlled directly by the measuring instrument opposite that of the second as a distribution slide Piston (3) designed for the servo motor is reduced in size several times in order to increase the sensitivity of the control.

3. pilot control according to claim 2, characterized in that the two Control pistons (2, 3) are arranged to slide inside or on top of one another, the two under the pressure of the liquid flow 10c, standing spaces to a common Space (4 ') can be combined (Fig. 2 and 3).

4 pilot control according to claim 3, characterized in that one of the two control piston (2) with the interposition of a spring (11) with the the other control piston (3) is coupled (Fig. 3 and 4).

5. pilot control according to claim 4, characterized in that only one Piston has a surface (10) (Fig. 4) on which the pressure of the liquid flow acts (Fig. 4).

For this purpose ι sheet of drawings.