DE608647C

DE608647C - Indirectly acting control device

Info

Publication number: DE608647C
Application number: DEG87779D
Authority: DE
Original assignee: OSKAR GROSSBRUCHHAUS DIPL ING
Current assignee: OSKAR GROSSBRUCHHAUS DIPL ING
Priority date: 1934-04-04
Filing date: 1934-04-04
Publication date: 1935-01-28

Description

G 87779G87779

Indirekt wirkende Regelungsvorrichtungen, welche nach dem Prinzip der Auslaßdrosselung eines flüssigen oder gasförmigen Druckmittels arbeiten und hierfür ein irgendwie ausgebildetes Drosselorgan benutzen, sind an sich bekannt und dienen zur Regelung irgendeines Zustandes (Druck, Temperatur, Drehzahl o.dgl.). Die bekanntesten, nach diesem Prinzip der Auslaßdrosselung arbeitenden Regler lassen sich in folgende zwei Klassen einteilen:Indirectly acting regulating devices, which operate on the principle of outlet throttling a liquid or gaseous pressure medium and for this somehow work Use trained throttle element are known per se and are used to regulate any State (pressure, temperature, speed or the like.). The most famous, after this Principle of the outlet throttling working regulators can be divided into the following two classes organize:

i. Ventilartige Bauarteni. Valve-like designs

Einzelne Reglersysteme dieser Klasse benutzen als Ventileinrichtung einen vor einer Ausströmdüse des Druckmittels bewegten Prallkörper in Gestalt einer Schale, Prallplatte ο. dgl., andere arbeiten mit einem ventil- oder schirmartigem Drosselgewicht. Die Drosselorgane dieser Regler werden von der zu regulierenden Größe mittels Hebel, Kette o. dgl. mehr oder weniger der Ausströmdüse genähert, also entgegen der Ausströmrichtung des Druckmittels bewegt, um mittels verschiedener Drosselzustände Verstellungen des Regulierorgans zu erzielen.Individual control systems of this class use a valve device in front of a Outflow nozzle of the pressure medium moving impact body in the form of a shell, impact plate ο. Like., others work with a valve or umbrella-like throttle weight. the Throttling organs of these regulators are controlled by the size to be regulated by means of levers, chains or the like. More or less approximated to the discharge nozzle, that is, against the discharge direction of the pressure medium is moved to adjust the regulating member by means of various throttle states to achieve.

Der Nachteil dieser ventilartigen Bauarten liegt darin begründet, daß die jeweiligen Drosselzustände in voller Höhe auf den die Bewegung herbeiführenden Impulsgeber (zu regulierende Größe) zurückwirken, wobei diese rückwirkende Kraft bis zum völligen Abdecken (Schließen) der Ausströmdüse des Druckmittels von einem Minimum bis zu einem Maximum ansteigt. Hierdurch wird selbstverständlich die Regelempfmdlichkeit spürbar beeinträchtigt. Dieselben haben jedoch den Vorteil einer geringen Störungsmöglichkeit durch vom Druckmittel mitgeführte Fremdkörper, sind also recht betriebssicher.The disadvantage of these valve-like designs is based on the fact that the respective Throttle states in full on the pulse generator causing the movement (to regulating variable), with this retroactive force up to the complete Covering (closing) the discharge nozzle of the pressure medium from a minimum to a maximum increases. This will Of course, the sensitivity to the rules is noticeably impaired. However, they have the advantage of a low possibility of interference due to the pressure medium carried along Foreign bodies are therefore quite safe to operate.

2. Schieberartige Bauarten2. Slider-like designs

Bei dieser Klasse der nach dem Prinzip der Auslaßdrosselung eines Druckmittels arbeitenden Regler wird das Drosselorgan nicht in bzw. entgegen der Ausströmrichtung des Druckmittels bewegt, sondern in einem Winkel zu dieser, um sozusagen ein Abschneiden des austretenden Druckmittelstrahles zu erzielen. Es sind dies also im Gegensatz zu der Ventilbauart der Klasse 1 Schieberkonstruktionen. Eins der bekanntesten Systeme verwendet einen gabelförmigen Schieber, welcher einen rohrartigen Körper umfaßt und. zwei in entgegengesetzter Richtung austretendeDruckmittelstrahlen abschneidet, wodurch eine Entlastung des Drosselorgans gegen die wechselnden Drosselzustände des Druckmittels erzielt wird.In this class, those working on the principle of outlet throttling of a pressure medium Regulator, the throttle element is not moved in or against the outflow direction of the pressure medium, but at an angle to this in order, so to speak, to cut off the exiting pressure medium jet. In contrast to the class 1 valve design, these are spool designs. One of the most well-known systems uses a fork-shaped slide which comprises a tubular body and. two in pressure medium jets emerging in the opposite direction, thereby relieving the pressure achieved the throttle member against the changing throttle conditions of the pressure medium will.

Der Nachteil dieser schieberartigen Ausführungen liegt jedoch darin, daß eine gleitende Bewegung des Drosselorgans auf einer oder mehreren Flächen in einem Winkel zur Ausströmrichtung erfolgt und dadurch Reibungen erzeugt werden, die oft noch durch dazwischentretende Fremdkörper wesentlichThe disadvantage of these slide-like designs, however, is that a sliding Movement of the throttle element takes place on one or more surfaces at an angle to the outflow direction and thereby friction are generated, which are often still significantly due to the intervening foreign bodies

gesteigert werden. Häufig tritt auch ein Festkleben des Drosselorgans durch das verwandte Druckmittel (z. B. öl) ein. Mehr oder weniger starke Störungen des Regelvorganges sind die Folge. Es leuchtet ferner ohne weiteres ein, daß auch bei scharfkantiger Ausführung der schieberartigen Drosselorgane eine Rückwirkung auf diese und den Regelimpuls nicht in vollem Umfange vervo mieden werden kann.can be increased. Often there is also a sticking of the throttle organ by the related Pressure medium (e.g. oil). More or less severe disturbances in the control process are the consequence. It is also obvious that even with sharp-edged Execution of the slide-like throttling devices does not fully affect this and the control pulse can be avoided.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung beruht nun darin, die vorgeschilderten Nachteile der beiden bekannten Ausführungsklassen von nach dem Prinzip der Auslaßdrosselung eines Druckmittels arbeitenden Reglern zu vermeiden, indem eine völlig andere Bewegungsart und Gestalt des Drosselkörpers verwandt wird, und zwar unter Ausnutzung der bekannten Vorteile rollender Bewegung. 7.0 Als Beispiel ist in der Fig. 1 ein Reduzierventil gezeichnet. Hierin bedeutet: 1 den Ventilkörper, 2 den Ventilkegel, 3 die Ventilspindel, 4 den Kolbenservomotor. Das zur Steuerung benutzte Druckmittel tritt zunächst durch die konstante Drosselstelle 5 ein und hat zwei Fortleitungen, die eine, NY. 6, vom und zum Servomotor 4 und die zweite, Nr. 7, zu der Ausströmöffnung 8 (Auslaßdrosselstelle), welche sich in einer Ebene 9 befindet. Auf dieser Ebene 9 wird von dem Reduzierimpuls, welcher durch die Rohrleitung 10 entnommen ist, über eine Membranen, Gestänge 12 und Hebel 13 ein zylindrischer Drosselkörper 14 abgerollt, dessen Bewegung durch Anschläge 15 begrenzt ist. Die Funktion ist dabei folgende:The main advantage of the invention is to avoid the above-mentioned disadvantages of the two known design classes of regulators operating on the principle of outlet throttling of a pressure medium by using a completely different type of movement and shape of the throttle body, taking advantage of the known advantages of rolling movement . 7.0 As an example, a reducing valve is shown in FIG. 1. Here: 1 means the valve body, 2 the valve cone, 3 the valve spindle, 4 the piston servo motor. The pressure medium used for the control first enters through the constant throttle point 5 and has two continuations, one, NY. 6, from and to the servomotor 4 and the second, no. 7, to the outflow opening 8 (outlet throttle point), which is located in a plane 9. On this level 9, a cylindrical throttle body 14, the movement of which is limited by stops 15, is unrolled by the reduction pulse, which is taken through the pipeline 10, via a membrane, linkage 12 and lever 13. The function is as follows:

Sobald der Druck hinter dem Ventil beispielsweise absinkt, wird in bekannter Weise der zylinderförmige Drosselkörper weiter auf die Drosselstelle 8 zubewegt, hierdurch eine Drucksteigerung zwischen Drosselstelle 5 und Servomotor 4 erzeugt und dadurch der gewünschte Sollzustand durch weiteres Öffnen des Ventils wieder eingeregelt. Bei einer Drucksteigerung verläuft der Regelvorgang in umgekehrter Richtung.As soon as the pressure downstream of the valve drops, for example, in a known manner the cylindrical throttle body is moved further towards the throttle point 8, thereby a Increase in pressure between throttle point 5 and servo motor 4 generated and thereby the desired Target state adjusted again by further opening the valve. When the pressure increases, the control process takes place in the opposite direction.

Fig. 2 und 3 stellen dar, in welcher Art beispielsweise der zylinderförmige Drosselkörper von dem Hebel 13 gefaßt wird und einteilig oder mehrteilig ausgeführt ist, um einen einzigen oder mehrere parallel geschaltete Druckmittelauslässe zu beeinflussen. Eine Führung des Drosselkörpers 14 kann beispielsweise durch Führungsteile 16 o. dgl. erfolgen.FIGS. 2 and 3 show the type of, for example, the cylindrical throttle body is taken by the lever 13 and is made in one piece or in several parts to to influence a single or several pressure medium outlets connected in parallel. The throttle body 14 can be guided, for example, by guide parts 16 or the like. take place.

Das Wesen und die Vorteile der Erfindung sind dadurch gegeben, daß der Drosselkörper von dem zu regelnden Steuerimpuls auf einer irgendwie geformten Bahn, in welcher der oder die Auslässe des Druckmittels liegen, rollend bewegt oder abgewälzt wird und eine für diese Bewegungsart geeignete Gestalt besitzt. Jeder einzelne Punkt des Drosselkörpers, insbesondere also auch desjenigen Teiles desselben (z. B. des L'mfanges), welcher für die Drosselung selbst herangezogen wird, beschreibt hierbei eine zykloidische Bahn, wie beispielsweise aus Fig. 4 für einen Randpunkt X des zylindrischen Drosselkörpers 14 ersichtlich. Der Punkt X nähert oder entfernt sich also der Austrittsöffnung S des Druckmittels, ohne daß der Drosselkörper selbst die Bahn 9, auf welcher er aufliegt, verläßt. Wegen der Abrollung auf dieser Auflagefläche werden die bekannten Vorteile rollender Bewegung ausgenutzt und die oben geschilderten Nachteile der gleitenden Bewegung eines in einem Winkel zur Ausströmrichtung geführten schieberartigen Drosseiorgans vermieden.The essence and advantages of the invention are given in that the throttle body is moved or rolled by the control pulse to be regulated on a somehow shaped path in which the outlet or outlets of the pressure medium lie, and has a shape suitable for this type of movement. Each individual point of the throttle body, in particular that part of it (e.g. the volume), which is used for the throttling itself, describes a cycloidal path, as shown, for example, in FIG. 4 for an edge point X of the cylindrical throttle body 14 can be seen. The point X thus approaches or moves away from the outlet opening S of the pressure medium without the throttle body itself leaving the path 9 on which it rests. Because of the rolling on this support surface, the known advantages of rolling movement are exploited and the disadvantages of the sliding movement of a slide-like throttle organ guided at an angle to the outflow direction are avoided.

Auch eine Entlastung des Drosselkörpers 14 gegenüber dem aus der Öffnung 8 austretenden Druckmittel ist in verschiedener Weise möglich. Hierzu wird beispielsweise das Gewicht des Drosselkörpers gleich groß oder größer gewählt als die Hubkraft, welche das Druckmittel bei voller Drosselung der Druckmittelauslässe auf den Drosselkörper ausübt. Liegt bei dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel der Drosselkörper bei voller Drosselung vollkommen auf den Druckmittelauslässen auf, so fällt die Richtung der Hubkraft A mit der Ausströmrichtung des Druckmittels zusammen und wirkt senkrecht nach oben, also der Schwerkraft des Drosselkörpers genau entgegen. In dieser Stellung ist also eine völlige Entlastung des Drosselkörpers durch entsprechende Wahl seines Gewichtes möglich. Sobald sich jedoch der Drosselkörper aus der beschriebenen Lage heraus bewegt, so daß beispielsweise die Achse des Zylinders 14 von der Stellung α- in die Stellung b verlagert wird, so wirkt die nunmehr auf den Drosselkörper ausgeübte Kraft B nicht mehr senkrecht nach oben, sondern unter einem Winkel α. Während die Kraft A bei voller Drosselung keine seitliche Komponente besaß, ist dies bei der Kraft B der Fall. Je weiter der Drosselkörper von der Auslaßdrossel entfernt wird, je größer wird der Winkel α, je größer also auch das Verhältnis der seitlichen unausgeglichenen Kraftkomponente zu der senkrechten, dem Gewicht entgegenwirkenden und dalaer ausgeglichenen Komponente. Während jedoch die Gesamtkraft in der Stellung α ihren Maximalwert besitzt, wird dieselbe in der Stellung b usw. immer kleiner. Aus diesem Grunde erreicht auch die seitliche Komponente keine großen Werte. Die auf den Steuerimpuls, welcher an der Stange 12 angreifend gedacht ist, zurückwirkende Kraft wird also bei einer Ausfüh-Relief of the throttle body 14 with respect to the pressure medium emerging from the opening 8 is also possible in various ways. For this purpose, for example, the weight of the throttle body is selected to be equal to or greater than the lifting force which the pressure medium exerts on the throttle body when the pressure medium outlets are fully throttled. If, in the example shown in FIG. 5, the throttle body rests completely on the pressure medium outlets at full throttling, the direction of the lifting force A coincides with the outflow direction of the pressure medium and acts vertically upwards, i.e. exactly counteracts the gravity of the throttle body. In this position, it is possible to completely relieve the throttle body by selecting its weight accordingly. However, as soon as the throttle body moves out of the position described, so that, for example, the axis of the cylinder 14 is shifted from the position α- to the position b , the force B now exerted on the throttle body no longer acts vertically upwards, but below an angle α. While force A had no lateral component at full throttling, this is the case with force B. The further the throttle body is removed from the outlet throttle, the larger the angle α, the larger the ratio of the lateral unbalanced force component to the vertical, weight-counteracting and more balanced component. However, while the total force in the position α has its maximum value, it becomes smaller and smaller in the position b etc. For this reason, the lateral component does not achieve great values either. The force acting back on the control pulse, which is intended to act on the rod 12, is thus

rung nach dem Erfindungsgedanken immer kleiner, je mehr der Drosselkörper den Druckmittelauslaß abschließt, und kann überhaupt nur relativ kleine Größen annehmen, während bei den bekannten Ausführungs- MiMiul von ventilartigen Auslaßdrosseln (mittels Prallplatte o. dgl.) diese Kraft umgekehrt immer größer wird und in voller Größe auf den Impuls zurückwirkt. Es geht diestion according to the concept of the invention, the more the throttle body closes the pressure medium outlet, and can only assume relatively small sizes, while in the known execution MiMiul of valve-like outlet throttles (by means of baffle plate o full size acts back on the impulse. It goes this

ίο ohne weiteres aus der zum Vergleich dargestellten bekannten Ausführung (Fig. 6) hervor. Bei Ausführung von Regelungseinrichtungen nach der neuen Erfindung besteht jedoch die Möglichkeit, die Entlastung des Drosselkörpers noch durch andere Mittel zu verbessern. So kann der vorerwähnten seitlichen Kraftkomponente dadurch entgegengewirkt werden, daß beispielsweise die Ebene g, auf welcher der Drosselkörper rollend bewegt oder abgewälzt wird, schräg angeordnet wird, beispielsweise in der Lage 17-17, oder daß eine in der Bewegungsrichtung des Drosselkörpers gekrümmte Bahn 18-18 gewählt wird. Hierbei wirkt das Gewicht des Drosselkörpers auch der seitlichen Kraft entgegen. Es kann daher eine sehr weitgehende Entlastung erreicht werden.ίο readily apparent from the known embodiment shown for comparison (Fig. 6). When implementing control devices according to the new invention, however, it is possible to improve the relief of the throttle body by other means. Thus, the aforementioned lateral force component can be counteracted in that, for example, the plane g on which the throttle body is moved or rolled is inclined, for example in position 17-17, or that a path 18- curved in the direction of movement of the throttle body 18 is elected. The weight of the throttle body also counteracts the lateral force. A very substantial relief can therefore be achieved.

In Fig. 7 ist ein weiteres Beispiel einer Anwendung des Erfindungsgedankens dargestellt, und zwar einer Ausführung, bei welcher der Drosselkörper 14 in seiner Mittellagie zwischen zwei Druckmittelauslässen 19 und 20 oder zwei parallelen Gruppen von solchen aufliegt, so daß in denselben, je nach seiner Bewegung aus der Mittelstellung heraus, eine entgegengesetzte Drosselwirkung zwischen den Drosselstellen 19 und 21 oder 20 und 22 sowie den zugehörigen Seiten.des Servomotorkolbens 23 erzielt wird. Hierbei wird in bekannter Weise durch den beiderseits beeinflußten Servomotorkolben 23 die erforderliche Veränderung des Steuerorgans, beispielsweise des Ventils 24, herbeigeführt. In welcher Weise die auf den Drosselkörper 14 von Seiten des Druckmittels aus wirkenden Kräfte sich verändern, geht aus Fig. 8 hervor. In der Mittelstellung α heben sich die Kräfte ^i und A¹ auf, sowohl in ihren senkrechten wie in ihren waagerechten Komponenten, während bei einer Ablenkung aus der Mittelstellung heraus, beispielsweise in die Lage b, die Kräfte B und B¹ eine seitliche Komponente ergeben, ähnlich wie bei Fig. 5 beschrieben. Auch hier besteht jedoch die Möglichkeit, diesen seitlichen Komponenten, für die im übrigen sinngemäß das gleiche wie oben gilt, dadurch zu begegnen, daß der Drosselkörper statt auf einer waagerechten Ebene 9 beiderseits der Mittelstellung auf zwei in einem· Winkel zueinander geneigten Ebenen 17-17 oder auf einer nach beiden Bewegungsrichtungen des Drosselkörpers gekrümmten Bahn 18-18 rollend bewegt oder abgewälzt wird. Es kann also auch in diesem Falle für eine wei testgehende Entlastung gesorgt werden, derart, daß auf den Impuls rückwirkende, die Empfindlichkeit des Reglers beeinträchtigende Kräfte vermieden werden.In Fig. 7, another example of an application of the inventive concept is shown, namely an embodiment in which the throttle body 14 rests in its central position between two pressure medium outlets 19 and 20 or two parallel groups of such, so that in the same, depending on its movement from the middle position, an opposite throttling effect between the throttle points 19 and 21 or 20 and 22 and the associated Seiten.des servomotor piston 23 is achieved. In this case, the necessary change in the control element, for example the valve 24, is brought about in a known manner by the servo motor piston 23, which is influenced on both sides. The way in which the forces acting on the throttle body 14 from the side of the pressure medium change is shown in FIG. 8. In the middle position α , the forces 1 and A ¹ cancel each other out, both in their vertical and in their horizontal components, while in the event of a deflection out of the middle position, for example into position b, the forces B and B ^{1 result in} a lateral component , similar to that described for FIG. Here, too, there is the possibility of counteracting these lateral components, for which the same applies analogously as above, by placing the throttle body on two planes 17-17 inclined at an angle to one another instead of on a horizontal plane 9 on both sides of the central position or is moved or rolled on a path 18-18 which is curved in both directions of movement of the throttle body. In this case, too, it is possible to provide for a test-going relief, in such a way that forces acting back on the pulse and impairing the sensitivity of the controller are avoided.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind selbstverständlich nicht erschöpfend, insbesondere kann naturgemäß der Drosselkörper, ebenso wie bei anderen Systemen, mittels der erzielten Drosselungen des Druckmittels statt direkt auf den Servomotor auch auf einen dem Servomotor vorgeschalteten Steuerkolben o. dgl. einwirken, gleich, ob es sich um die Ausführung nach Fig. 1 bis 5 oder Fig. 7 und 8 handelt, ebenso wie die erzielten D rössel Wirkungen auch in anderer Weise als zur Betätigung eines Servomotors oder eines Steuerkolbens ausnutzbar sind.The exemplary embodiments shown are of course not exhaustive, in particular can of course the throttle body, as with other systems, by means of the throttling of the pressure medium achieved instead of directly on the servomotor act on a control piston or the like connected upstream of the servomotor, regardless of whether it is the embodiment according to FIGS. 1 to 5 or FIGS. 7 and 8, as well as those achieved D rössel also acts in other ways than to operate a servo motor or a control piston can be used.

Claims

Patent claims:

1. Working according to the principle of the outlet throttling of a pressure medium, indirectly acting control device with throttle body, characterized in, that the throttle body of the control pulse to be regulated on a somehow shaped path in which the or the outlets of the pressure medium are lying, moving or rolling, and one has a suitable shape for this type of movement.

2. Regulatory device according to claim i, characterized in that the The throttle body is designed in one piece or in several parts and has a single or multiple pressure medium outlets connected in parallel influenced.

3. Control device according to claim ι or 2, characterized in that that the weight of the throttle body is selected to be equal to or greater than the lifting force, which the pressure medium at full throttling of the pressure medium outlets exerts on the throttle body.

4. Control device according to claim i, 2 or 3, characterized in that that the throttle body instead of on a horizontal on an inclined plane or on one in the direction of movement the throttle body is moved rolling or rolled curved path.

5. Control device according to claim r, 2 or 3, characterized in that that the throttle body in its middle position between two pressure means outlet or two parallel groups of such rests, so that in the same each

after its movement out of the middle position, an opposite DBOssel effect is achieved.

6. Control device according to claim 5, characterized in that the Throttle body instead of on a horizontal plane on both sides of the central position on two inclined at an angle to each other Planes or moved or rolled on a curved path in both directions of movement of the throttle body will.

For this purpose ι sheet of drawings