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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrohydraulische
Stellventile, insbesondere jedoch auf ein Stellventil mit einer
Stellgrößenkompensation,
um ein für
bestimmte Anwendungen, für
die das Ventil verwendet werden könnte, gewünschtes Betriebsverhalten bereitzustellen.
Beispielsweise könnte
die Kompensation z. B. die Durchflußcharakteristik linearisieren,
wobei die Totzone, die sich aus einer wesentlichen Überdeckungsbedingung
ergibt, und andere nicht lineare Durchflußeigenschaften, die einem spezifischen
Typ von Ventil eigen sind, im wesentlichen beseitigt werden.
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Elektrohydraulische
Stellventile sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in
vielen Anwendungsbereichen genutzt. Wie es dem Fachmann bekannt
ist, wandelt ein derartiges Stellventil elektrische Steuersignale
in hydraulische Ausgangssignale um, zur Ansteuerung eines Hydraulikmotors für verschiedene
Anwendungsfälle.
In derartigen Vorrichtungen ist gewöhnlich eine im Hinblick auf
die Eingangssteuersignale im wesentlichen lineare Durchflußcharakteristik
wünschenswert.
Ebenso sind minimale Undichtigkeiten wünschenswert, wenn das Ventil
in seiner Nullstellung ist. Bei einem solchen Betriebsverhalten
des Ventils verursacht ein sehr kleiner Betrag eines angelegten
Eingangssignals eine Bewegung des Ventils, wodurch die Durchflußöffnungen
geöffnet
werden und die Flüssigkeit
durch diese fließen
kann. Die Totzone wird typischerweise durch rechteckige Durchflußöffnungen
mit genau eingepaßten
Stegen, die diese Öffnungen öffnen und
verschließen,
beseitigt. Auf diese Weise wird ein von Kante zu Kante überdeckender
Sitz von Stegen an einem Spindelventil bezüglich der rechteckigen Durchflußöffnungen
geschaffen, der für
die Beseitigung der unerwünschten
Totzone sorgt, wenn die Spindel durch ihren Nullbereich fährt. Dieser
Kantem-Kante-Überdeckungssitz
ist jedoch auch gleichbedeutend mit einer hohen Spindelundichtigkeit
im Ruhezustand. Zur Überwindung
dieser Spindelundichtigkeit muß man
die Spindel verlängern,
so daß eine
hinreichende Überdeckung
zwischen der Spindel und den Kanten der rechteckigen Durchflußöffnungen
vorhanden ist. Wenn dieses vorkommt, wird die Undichtigkeit auf
im wesentlichen Null reduziert. Unter diesen Bedingungen wird jedoch
die unerwünschte
Totzone erzeugt.
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Darüber hinaus
ist die Herstellung von rechteckigen Öffnungen und Bereitstellung
von Kante zu Kante reichender Spindelüberdeckung äußerst teuer, da maschinelle
Bearbeitungen wie Funkenerosion sowie Feinschleifen und Läppen benötigt werden,
um die Spindel und die Kanten der Durchflußöffnungen präzise zusammenzupassen.
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In
einem Versuch, die Kosten für
die Herstellung derartiger elektrohydraulischer Stellventile zu reduzieren,
wurden von Zeit zu Zeit Durchflußöffnungen mit anderer als rechteckiger
Form verwendet. Eine dieser nicht rechteckigen Durchflußöffnungen ist
eine runde Durchflußöffnung.
Derartige runde Durchflußöffnungen
sind relativ einfach herzustellen und benötigen keine teuren maschinellen
Bearbeitungen. Derartige Durchflußöffnungen mit einer hinreichenden Überdeckung
zur Minimierung der Undichtigkeit bei der Nullstellung liefern jedoch
eine stark nichtlineare Durchflußverstärkungskurve für den Zusammenhang
zwischen Stellgröße und Durchfluß der Art,
wie sie in 1 dargestellt ist. In 1 ist
der Durchfluß auf
der Ordinate mit der Spindelposition auf der Abszisse aufgetragen
(die Spindelposition entspricht dem Eingangssignal). Wie zu sehen
ist, existiert hier eine beträchtliche
Totzone (effektiv ein Nullfluß)
um den Mittelpunkt bzw. die Nullstellung der Spindel. Selbst wenn
Durchfluß auftritt, so
ist er relativ klein verglichen mit der Spindelposition, da eine
runde Durchflußöffnung am
Anfang der Öffnung
nur einen kleinen Durchfluß zuläßt.
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Als
Ergebnis waren elektrohydraulische Stellventile mit runden Öffnungen
als Durchflußöffnungen
im Stand der Technik keine akzeptablen preiswerten Alternativen
zu den rechteckigen Durchflußöffnungen
mit hinreichender Überdeckung
zum Kompensieren von Undichtigkeiten.
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Aus
dem Stand der Technik ist ein Regelkreis zum Ausgleichen der durch
die ausreichende Überdeckung
erzeugten Totzone bekannt, der zu einer Abänderung des Eingangssignals
verwendet wird, die Spindel schnell aus der Totzone zu verschieben und
dadurch stärker
eine lineare Durchflußverstärkung anzunähern. Eine
derartige Vorrichtung wird in dem
US-Patent
3,821,625 gezeigt. Wie darin offenbart wird, besitzt ein
Operationsverstärker
einen Verstärkungsfaktor
nahe unendlich, so daß ein
differentiell kleines Eingangssignal den Verstärker aussteuert, um eine feste
maximale Ausgangsspannung zu produzieren. Dieses Signal wird mit
dem Eingangssteuersignal gekoppelt, um das Ventil hinreichend zu verschieben
und die Spindelüberdeckung
zu beseitigen, welche die Totzone verursacht. Obwohl ein derartiger
Ausgleich eine Beseitigung des in
1 gezeigten
Totzonen-Bereiches unterstützt,
beseitigt er keine anderen nicht linearen Merkmale der Kurve des Zusammenhangs
zwischen Durchfluß und
Spindelposition, wie solche durch runde Durchflußöffnungen erzeugten.
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Das
US-Patent 4,513,782 offenbart
eine elektrohydraulische Stellventilvorrichtung welche ausgelegt
ist, einen gewünschten
linearen Durchfluß als
Reaktion auf alle möglichen
daran angelegten elektrischen Signale bereitzustellen. Um dieses
zu erreichen, wird das Ventil direkt nach der Herstellung ausprobiert
und Abweichungen von der Linearität festgehalten. Anschließend wird
ein EPROM programmiert, um die angelegten elektrischen Signale zur
Beseitigung der Fehler dieses spezifischen Ventils zu ändern und
ein Ventil mit einer linearen Reaktion bereitzustellen. Das EPROM
wird ein fester Bestandteil des Ventils.
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Aus
der
DE 38 19 122 A1 ist
eine Vorrichtung zur Regelung der Position von Stellventilen bekannt, bei
der die Hysterese des Systems festgestellt, daraus ein Korrekturwert
gebildet und dieser dem Vergleich von Führungsgröße und Regelgröße zugestellt wird.
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Eine
aus der
DE 34 32 494
A1 bekannte Regelungs- und/oder Steueranordnung zur Regelung bzw.
Steuerung des Durchsatzes von Gas- oder Flüssigkeitsströmen in Rohrleitungen
enthält
ein in eine Rohrleitung einfügbares
Stellglied, einen Aktuator zur Steuerung des Stellgliedes, einen
in die Rohrleitung einfügbaren
Sensor, der eine vom Durchsatz eines Gas- oder Flüssigkeitsstromes
in der Rohrleitung abhängige
Regel- bzw. Steuergröße liefert
und eine Steuervorrichtung, an die die von dem Sensor abgegebene
Regel- bzw. Steuergröße als Eingangssignal angelegt
ist und die ein Ansteuersignal für
den Aktuator erzeugt. Das Stellglied, der Aktuator, der Sensor und
die Steuervorrichtung sind zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die
als solche in die Rohrleitung einfügbar ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Stellsystem mit einem
auf elektrische Signale reagierenden Motor zur Positionierung eines
Ventilelementes zwecks Steuerung des Durchflusses von Flüssigkeit
gemäß Patentanspruch
1.
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Das
elektrohydraulische Stellventil weist Mittel zur Erzeugung eines
elektrischen Signals auf, welches mit einem Stellsignal überlagert
wird, um eine bestimmte Durchflußcharakteristik zu erzeugen.
Die Durchflußcharakteristik wird
für das
Ventil durch die einzelne Anwendung unter seinen Betriebsbedingungen
bestimmt.
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Beschreibung der Figuren
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1 ist
eine Kurve, die den Durchfluß in Abhängigkeit
von der Spindelposition eines Ventils mit runden Öffnungen
nach dem Stand der Technik zeigt, als auch eine veranschaulichende
Skizze davon;
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2 ist
eine Kurve, die das elektrische Rückkopplungssignal zeigt, welches
zur Kompensation der Durchflußcharakteristik
gemäß 1 benötigt wird;
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3 ist
eine linearisierte Kurve nach der Anwendung des Ausgleichssignals
der 2;
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4 ist
ein elektrisches Signal, welches zur Verwendung bei spezifischen
Anwendungen erzeugt werden könnte
und welches eine linearisierte Kurve annähert;
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5 ist
die Durchflußkurve,
die sich aus der Anwendung des in 4 dargestellten
elektrischen Signals ergibt;
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6 ist
eine veranschaulichende schematische Darstellung eines Ventils,
welches runde Durchflußöffnungen
verwendet;
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7 ist
ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines Systems, welches eine
runde Durchflußöffnung mit
Kompensation der Durchflußcharakteristik
verwendet;
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8 ist
ein Blockdiagramm und veranschaulicht ein alternatives System, welches
runde Durchflußöffnungen
verwendet und eine Kompensation der Durchflußcharakteristik hat; und
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9 ist
eine Kurve, die den Ausgang des in 8 gezeigten
angepaßten
Sensors zeigt.
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Wie
aus der weiteren Beschreibung der Erfindung hervorgeht, kann die
Erfindung zum Anpassen der Motorreaktion verwendet werden, um jede gewünschte Ausgangsgröße entweder
eines EHSV (elektrohydraulischen Stellventils) oder eines an diesem
angeschlossenen Geräts
zu erzeugen. Eine solche Anpassung wird durch Bereitstellen eines
elektrischen Signales für
den Motor bewerkstelligt, welches dann weiter in dem Steuerungsabschnitt
des Eingangsschaltkreises modifiziert wird, um dadurch das Eingangssignal
für die
gewünschte
Ausgangsgröße anzupassen.
Für Ventile
mit elektrischen Rückkopplungssignalen
für die
Spindelposition, wie z. B. bei direkt angetriebenen Ventilen, kann
alternativ ein Signal durch einen an den Motor oder an die Spindel
angeschlossenen Sensor bereitgestellt werden, die mit dem Motor
verbunden ist, welcher wiederum die gewünschte Funktion liefert. Dieses
Signal wird dann zu der Führungsgröße in der
Reglereinrichtung des direkt angetriebenen Ventils addiert, um ein
Eingangssignal für
den gewünschten
Effektes an den Motor zu liefern.
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Der
Fachmann wird verstehen, daß die
Anpassung des elektrischen Eingangssignals nur durch die Anwendungen
begrenzt ist, für
die das EHSV eingesetzt wird. Es wäre unmöglich, alle diese Möglichkeiten
zu beschreiben. Deswegen wird aus Gründen der Klarheit der Darstellung
und Einfachheit der Beschreibung und als eine spezifische Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein EHSV beschrieben, welches Rundlochöffnungen
mit großer
Spindelüberdeckung
verwendet. Ein derartiges Gerät,
welches eine Spindel 10 und Rundlochöffnungen 12 und 14 enthält, ist
mit den Stegen 16 und 18, welche für eine wesentliche Überdeckung
der runden Öffnungen 12 und 14 sorgen,
sehr schematisch in 1 dargestellt. Wie durch den
Pfeil 20 dargestellt ist, beginnt die runde Öffnung 12 sich
zu öffnen
und ermöglicht
einen Durchfluß,
wenn sich die Spindel nach rechts bewegt. Wenn die Spindel schnell
in beide Richtungen in ihre Endstellungen hin- und herfährt, kommt
es zu Durchfluß durch
jede der beiden Öffnungen 12 und 14.
Als Ergebnis der Anordnung der Öffnungen
und der wesentlichen Überdeckung
ergibt sich die in 1 gezeigte Kurve des Flusses
im Verhältnis
zur Spindelposition. Aufgrund der Überdeckung der runden Öffnungen 12 und 14 durch
die Spindeln 16 und 18 ist ein vorbestimmter Versatz
der Spindel 10 notwendig, bevor Durchfluß möglich ist. Dies
ergibt sich aus dem Überdeckungs-Totzonenbereich.
Wenn Durchfluß durch
die Rundlochöffnung freigegeben
wird, ist er verhältnismäßig gering,
während
die Öffnung
zunächst
freigegeben wird und steigt dann schnell auf vollen Durchfluß an, wie
es durch die oberen Abschnitte der Kurve, z. B. bei 22 und
dem unteren Abschnitt bei 24 gezeigt wird. Wie es dem Fachmann
bekannt ist, ist das ideale Verhältnis
von Durchfluß und
Spindelposition in vielen Ventilen eine lineare Kurve, wie sie in 3 gezeigt
ist. Das bedeutet, daß,
während
die Spindel sich in jeder Richtung bewegt, der Durchfluß unverzüglich einsetzt
und dann linear ansteigt, wie es durch die Kurve 26 gezeigt
wird.
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In 6 ist
ein EHSV mit Rundlochöffnungen
schematisch dargestellt, das zur Veranschaulichung der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann. Wie darin gezeigt ist, begrenzt
ein Gehäuse 26 eine
Bohrung 28, in welcher eine Spindel 30 mit einem
Paar Stegen 32 und 34 angeordnet ist, welche zur
Regelung des Durchflusses von Flüssigkeit
unter Druck, wie z. B. Hydraulikflüssigkeit, durch die Durchflußöffnungen 36 und 38,
welche als runde Durchflußöffnungen
gezeigt sind, dienen. Der Motor 40 wird durch elektrische
Signale erregt, die an diesen mittels der elektrischen Eingänge 42 und 44 angelegt werden.
Ein Motor 40 treibt die Spindel 30 an, wie durch
die Verbindung 46 zwischen dem Motor 40 und der
Spindel 30 angedeutet wird. Flüssigkeit, wie z. B. Hydraulikflüssigkeit
unter Druck, wird von einer Quelle 48 durch geeignete Durchgänge wie
gezeigt zu gegenüberliegenden
Enden der Spindel 30 geleitet. Wenn der Motor die Spindel 30 verschiebt,
fließt Flüssigkeit
entweder durch die Öffnung 36 oder 38, abhängig von
der Richtung der Verschiebung der Spindel 30. Die Flüssigkeit
fließt
durch die Ausgänge C1
und C2 zu einem daran angeschlossenen Stellglied 50, welches
wiederum eine (nicht gezeigte) Last bewegt, wie es dem Fachmann
wohl bekannt ist. Es ist ebenso bekannt, daß, wenn Flüssigkeit von C1 in die Kammer 52 des
Stellgliedes 50 fließt,
Flüssigkeit von
der Kammer 54 durch C2 zum System zurückfließt, wie es bei 56 gezeigt
ist.
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Das
an die Eingänge
des Motors 40 angelegte elektrische Signal kann von einem
Führungsgrößengenerator 56 stammen,
in welchen Eingangssignale, welche von jeder gewünschten Quelle sein können, durch
die Anschlußklemmen 58 und 60 eingespeist
werden können.
Die Ausgangsgröße des Führungsgrößengenerators
wird an eine Regeleinrichtung 62 angelegt, die die Führungsgröße bearbeitet, um
die gewünschte
Anpassung des elektrischen Signals zu schaffen, das an den Motor 40 angelegt
werden soll, um das EHSV zu veranlassen, das für die jeweilige besondere Anwendung
gewünschte
Ausgangssignal bereitzustellen. Alternativ oder, wo ein direkt angetriebenes
Ventil verwendet wird, zusätzlich
kann ein Sensor 64, wie z. B. ein lineares Potentiometer,
ein elektrisches Positionsausgangssignal liefern, welches wiederum
in die Regeleinrichtung 62 für die oben beschriebenen Zwecke
eingespeist wird. Die Regeleinrichtung enthält geeignete Anpassungsschaltkreise,
wie sie benötigt
werden könnten.
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Unter
Bezugnahme auf insbesondere die 1, 2 und 3 wird
klar, daß die
in 6 gezeigte Struktur ohne die Steuerungs- und Anpassungsschaltkreise
die in 1 gezeigte Kurve des Flusses im Verhältnis zur
Spindelposition liefern würde,
während
eine wie in 3 gezeigte Kurve des Flusses
im Verhältnis
zur Spindelposition gewünscht ist.
Die vorliegende Erfindung stellt die gewünschte Anpassung in der Regeleinrichtung 62 zur
Verfügung,
um ein elektrisches Signal der in 2 dargestellten
Art zu liefern, auf die hiermit Bezug genommen wird. Wie darin gezeigt,
ist die angepaßte
Führungsgröße, welche
an die Anschlußklemmen 42 und 44 des
Motors 40 angelegt wird, auf der Abszisse und die Spindelposition
auf der Ordinate aufgetragen. Wie darin gezeigt, wird ein sehr hohes
Stellsignal in der Spindelnullstellung angelegt. Das hohe Stellsignal
dient zur Überwindung
des Überdeckungs-Totzonenbereiches.
Das bedeutet, daß,
wenn das hohe Stellnullsignal angelegt wird, eine schnelle Bewegung
der Spindel 30 stattfindet, um den Totzonenbereich ohne
Durchfluß im
wesentlichen zu beseitigen. Dieses ist durch den Nullbereich 66 in 2 dargestellt.
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Im
Anschluß an
diesen Versatz der Spindel 30 bewirkt jedes beliebige an
den Anschlußklemmen 58 und 60 des
Führungsgrößengenerators 56 anliegende
Eingangssignal einen Durchfluß,
der jedoch, wie in 1 gezeigt, sehr klein ist. Deshalb
ist ein mit 68 und 70 bezeichneter mittlerer Stellbereich
der Kurve vorgesehen, um diesen normalerweise von der Vorrichtung
nach der 6 zu erwartenden niedrigen Durchfluß zu kompensieren.
Später,
wenn der Durchfluß wie
bei 22 und 24 gezeigt ansteigt, wird der Stellfaktor
ebener, wie bei 72 und 74 in 6 gezeigt.
So wird es im Grunde genommen der Spindel 30 gestattet,
sich so zu bewegen, wie sie es gewöhnlicherweise als Reaktion
auf ein an die Anschlußklemmen 42 und 44 angelegtes
Signal ohne Anpassung tun würde.
Anwendung der in 2 dargestellten angepaßten Führungsgröße auf den
Motor 40 der in 6 gezeigten Anordnung bewirkt,
daß die
gewöhnlich
zu erwartende Spindelposition in der Weise abweicht, daß, wenn
die in 2 gezeigte angepaßte Führungsgröße ideal ist, die sich eine
lineare Durchflußcharakteristik,
wie bei 26 in 3 gezeigt, ergibt.
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Der
Fachmann wird erkennen, daß es
in vielen Beispielen vom Kostengesichtspunkt aus unpraktisch ist,
einen Anpassungsschaltkreis vorzusehen, der geeignet ist, die ideale
angepaßte
Führungsgröße für den Motor 40 zu
erzeugen. Eine Annäherung an
eine derartig angepaßte
Führungsgröße ist jedoch praktisch
und preisgünstig
erhältlich.
Eine derartige angepaßte
elektrische Führungsgröße wird
in 4 gezeigt. Wie darin gezeigt, ist die angepaßte Führungsgröße auf der
Abszisse und die Spindelposition auf der Ordinate aufgetragen. Die
in 4 gezeigte angepaßte Führungsgröße enthält den bei 78 gezeigten
sehr hohen Stellbereich, welcher verwendet wird, um den wie in 1 gezeigten Überdeckungs-Totzonenbereich zu überwinden.
Ein mittlerer Stellbereich ist bei 80 und 82 auf
der angepaßten Führungsgrößenkurve
gezeigt, während
ein Bereich mit kleinem Stellfaktor bei 84 und 86 gezeigt
ist. Die dazwischenliegenden Stellbereiche 80 und 82 dienen
zur Positionierung der Spindel, damit der Durchfluß aus den
runden Öffnungen
schneller veranlaßt wird,
als es anderweitig der Fall sein würde, während die niedrigen Stellbereiche 84 und 86 lediglich
den normalen Durchfluß gestatten,
welcher bei einer derartigen Spindelposition auftreten würde, bei
der die runden Auslaßöffnungen
im wesentlichen offen sind.
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Die
sich ergebende Kurve des Flusses im Verhältnis zur Spindelposition,
wenn die wie in 4 gezeigte angepaßte elektrische
Führungsgröße an die
Anschlußklemmen 42 und 44 des
Motors 40 angelegt wird, ist in 5 gezeigt.
Wie darin gezeigt, wird, obwohl die Kurve nicht wie gewünscht exakt
linear ist, eine gute Annäherung
an eine derartige Linearität
geschaffen. In dem ursprünglichen Überdeckungs-Totzonenbereich
um Null, wie er bei 88 dargestellt ist, herrscht ein im
wesentlichen linearer Durchfluß,
der den Durchfluß annähert, welcher durch
eine rechtwinklige Öffnung
mit einem sehr dichten, durch Feinschleifen eingepaßten Spindelventil
auftritt. In den dazwischenliegenden, bei 90 und 92 gezeigten
Durchflußbereichen
wurde der in der 1 zu sehende beträchtlich
niedrige Durchfluß wesentlich
durch die Verstärkung
in der wie bei 80 und 82 gezeigten angepaßten Führungsgröße verändert, um
den Durchfluß im
wesentlichen zu linearisieren. Die Endabschnitte der Kurve bei 94 und 96 nähern wieder
die Linearität
an, welche sich aus den niedrigen Verstärkungsbereichen 84 und 86 der
in Figur gezeigten angepaßten
Führungsgröße ergibt.
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7 zeigt
einen Schaltkreis, welcher verwendet werden könnte, um die in 4 gezeigte
angenäherte
angepaßte
Führungsgröße zu erzeugen. Wie 7 zeigt,
wird das gewünschte
Eingangssignal an die Anschlußklemmen 58 und 60 eines
Trennverstärkers 100 angelegt.
Der Ausgang des Trennverstärkers
wird dann an eine Anzahl von Verstärkern 102, 104 und 106 angelegt.
Wie durch den gestrichelten Verstärker 108 und die gestrichelten
Verbindungsleitungen zu diesem dargestellt ist, kann eine beliebige
Anzahl von Verstärkern
verwendet werden, um die gewünschte
Annäherung
an die ideale angepaßte
Eingangsführungsgröße für die betreffende besondere
Anwendung zu erzeugen. Aus Gründen der
Klarheit und Einfachheit der Beschreibung und Darstellung wurden
jedoch nur drei Verstärker
dargestellt. In diesem besonderen Beispiel wird ein Verstärker 102 mit
einem hohen Verstärkungsfaktor
bereitgestellt, um den wie bei 78 in 4 gezeigten
hohen Verstärkungsbereich
des Signals zu erzeugen. Das bedeutet, daß ein verhältnismäßig kleines Eingangssignal
des Trennverstärkers 100 durch
den Verstärker 102 mit
einem beträchtlichen
Verstärkungsfaktor
verstärkt
wird, um die Spindel 30 zu veranlassen, sich sofort aus
ihrem Überdeckungs-Totzonenbereich zu
bewegen um die Flüssigkeit
bei Einsatz von jedem beliebigen Signal sofort zum Fließen zu bringen.
Da eine verhältnismäßig hohe
Stellbewegung der Spindel nur zur Überwindung des Überdeckungstotzonenbereiches
benötigt
wird, ist ein Begrenzer 108 an den Ausgang des Verstärkers 102 mit einem
hohen Verstärkungsfaktor
angeschlossen. Wenn die Ausgangsgröße des Verstärkers 102 mit
einem hohen Verstärkungsfaktor
einen vorbestimmten Punkt erreicht, bleibt das über den Anschluß 110 an die
Additionsstelle 112 angelegte Ausgangssignal fest, unabhängig von
jeder Zunahme der Führungsgröße des Trennverstärkers 100.
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Der
Verstärker 106 mit
einem Zwischenverstärkungsfaktor
wird verwendet, um die dazwischenliegenden Verstärkungsbereiche 80 und 82 der
wie in 4 gezeigten angepaßten Führungsgröße bereitzustellen. Auf diese
Weise wird bei Einsatz eines ansteigenden Signals des Trennverstärkers 100 die hoch
verstärkte
Ausgangsgröße nach
einem verhältnismäßig kleinen
zusätzlichen
Anwachsen begrenzt, während
durch den Verstärker
mit dem Zwischenverstärkungsfaktor
das Signal weiter ansteigt, aber ebenfalls durch den Begrenzer 114 begrenzt
wird. Einmal begrenzt, bleibt das vom Begrenzer 114 über den
Anschluß 116 an
die Additionsverbindung 112 angelegte Ausgangssignal konstant.
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Der
Verstärker 104 mit
dem niedrigen Verstärkungsfaktor
wird verwendet, um die niedrigen Stellbereiche 84 und 86 der
in 4 gezeigten angepaßten Führungsgröße bereitzustellen. Aus diesem Grund
fährt der
Verstärker
mit dem niedrigen Verstärkungsfaktor
fort zu verstärken
entsprechend dem mit diesem verbundenen Verstärkungsfaktor, ungeachtet des
fortgesetzten Ansteigens der Führungsgröße von dem
Trennverstärker 100,
und das Ausgangssignal wird über
den Anschluß 118 ohne
Begrenzung an die Additionsverbindung 112 angelegt. In ähnlicher Form
können
in den zusätzlichen
Verstärkern,
wie in dem bei 108 gezeigten, Begrenzer verwendet werden,
brauchen es aber nicht, und deren Ausgangssignal würde ebenfalls
an die Additionsverbindung 112 angelegt.
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Die
verschiedenen durch die Verstärker
eingespeisten Signale werden an der Additionsverbindung 112 aufaddiert
und ein zusätzlicher
Begrenzer 120 kann verwendet werden, wenn dies gewünscht ist,
um eine Sättigung
des Motors 40 der in 6 gezeigten
Vorrichtung zu verhindern. Der Ausgang des Begrenzers 120 wird
an eine zusätzliche
Additionsverbindung 122 angelegt. Der andere Eingang an
die Additionsverbindung 122 über die Leitung 124 ist
die interne Positionsrückkopplung
der Vorrichtung. Eine derartige Rückkopplung wird durch die Verwendung eines
Sensors 126 bereitgestellt, welcher, wie es durch die gestrichelte
Linie 128 gezeigt ist, beliebig an jeden beweglichen Abschnitt
des EHSV 130 gekoppelt werden kann. Der Sensor kann beispielsweise
ein lineares Potentiometer sein, das mit der Spindel 30 gekoppelt
ist, um ihre Position zu erfassen. Der Ausgang des Positionssensors
wird über
die Leitung 132 an einen Filter/Trennverstärker 134 angelegt
und anschließend
an einen Normierungsverstärker 136,
dessen Ausgang dann an die Additionsverbindung 122 angelegt
wird. Die angepaßte
Führungsgröße und das
Positionssignal werden miteinander verglichen, um ein Fehlersignal
zu entwickeln, das mittels der Leitung 138 an den Verstärker 140 angelegt
wird. Der Ausgang des Verstärkers
wird dann mittels der Leitung 142 mit dem Motor des EHSV 130 gekoppelt.
Man erkennt, daß,
wenn die Spindel 30 in dem Überdeckungs-Totzonenbereich
ist und ein Signal an die Anschlußklemmen 58 und 60 angelegt wird,
dieses durch den Verstärker 102 mit
dem hohen Verstärkungsfaktor
verstärkt
wird und ein hohes Verstärkungssignal,
wie bei 78 in 4 gezeigt, an den Motor angelegt
wird, da der Sensorausgang anzeigt, daß die Spindel in ihrer Nullstellung
ist. Auf diese Weise verschiebt sich die Spindel 30 sofort
in eine Position, um einen Durchfluß wie im Abschnitt 88 der in 5 gezeigten
Kurve zu gestatten.
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Wie
oben beschrieben, kann es in einigen Beispielen gewünscht sein,
eine Eingangsführungsgröße bereitzustellen,
welche wiederum verstärkt und
an den Motor des EHSV angelegt werden kann, um die gewünschte Ausgangsgröße zu liefern.
Dies kann durch die Verwendung eines angepaßten Sensors erreicht werden,
wie z. B. ein angepaßtes
Potentiometer, welches das gewünschte
elektrische Ausgangssignal abhängig
von der Position der Spindel in dem EHSV liefert. Dieses Signal
kann dann verstärkt und
an den Motor angelegt werden, um die Spindel zu veranlassen, sich
in die gewünschte
Position zu bewegen, um den linearisierten Ausgangsfluß als Reaktion
auf die Spindelposition, wie oben beschrieben, zu schaffen. Ein
derartiger Schaltkreis ist schematisch in 8 gezeigt,
auf welche hiermit Bezug genommen wird.
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Wie
in 8 gezeigt, wird die normale Führungsgröße durch den Trennverstärker 100 mit
dessen an die Additionsverbindung 150 angelegten Ausgangsgröße eingespeist.
Der andere Eingang in die Additionsverbindung 150 geht
von einem angepaßten
Sensor 152 aus, welcher beispielsweise, wie durch die gestrichelte
Linie 155 dargestellt, an die Spindel 30 des EHSV
angeschlossen ist. Der angepaßte
Sensor kann die Form eines angepaßten Potentiometers aufweisen,
welches die gewünschte
angepaßte
Führungsgröße an den
Motor liefert, um den gewünschten
Ausgangsfluß daraus bereitzustellen. Dieses
Signal von dem angepaßten
Sensor 152 wird durch den Anschluß 154 an einen Trennverstärker 156 und
einen Normierungsverstärker 158 angelegt. Die
Ausgangsgröße des Normierungsverstärkers wird
durch die Verbindung 160 an die Additionsverbindung 150 angelegt.
Die Ausgangsgröße der Additionsverbindung
wird dann ein Signal sein, welches angepaßt ist, um gewünschte Betriebsverhalten
des EHSV 130 zu erzeugen. Das Signal kann durch die Begrenzungsvorrichtung 162 begrenzt,
dann bei 140 verstärkt
und in den Motor 130 eingespeist werden.
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Das
gewünschte
Signal in der Leitung 154 wäre von der in 9 gezeigten
Art. Wie darin dargestellt, ist die Spindel- und Sensorposition
auf der Abszisse und das Sensorausgangssignal auf der Ordinate gezeigt.
Das Sensorausgangssignal wird, wenn es richtig verstärkt und
normiert ist, der Durchflußkurve
der 1 sehr ähnlich
sein. Wenn es an die Regeleinrichtung angelegt und in dieser bearbeitet
wird, um das Eingangssignal für
den Motor zu bilden, wird die sich ergebende Kurve der Spindelposition
im Verhältnis
zur Durchflußkurve
wie in 1 gezeigt sein.
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Es
ist also ein elektrohydraulisches Stellventil offenbart worden,
welches mit einem geeigneten Schaltkreis verbunden ist, um eine
angepaßte
Führungsgröße zum Erzielen
der gewünschten
Durchflußcharakteristik,
wie es für
eine beliebige Anwendung benötigt
wird, zu liefern.