DE631770C - Hydraulische Steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuervorrichtung, bei welcher Temperaturschwankungen mittels einer Nebenleitung ausgeglichen werden, welche so in das System eingeschaltet ist, daß das volumetrische Fassungsvermögen der Hauptleitung entsprechend den Ausdehnungen und Zusammenziehungen der Betriebsflüssigkeit der Nebenleitung größer oder kleiner ist.

ig Bei den bekannten Steuervorrichtungen dieser Art ist die Nebenleitung verhältnismäßig kurz und jedenfalls nur an einer bestimmten Stelle der zu regelnden hydraulischen Leitung vorgesehen. Dies führt dazu, daß ein volumetrischer Ausgleich der hydraulischen Leitung nur insoweit stattfindet, als die kurze Nebenleitung durch thermische Einflüsse eine Änderung erfährt. Dagegen sind Temperatureinflüsse auf dem übrigen Teil der hydrau-

ao lischen Leitung ohne regelnden Einfluß auf das Volumen der hydraulischen Leitung. Will man aber die ganze hydraulische Leitung erfassen, dann müssen an vielen Stellen Thermostaten vorgesehen werden, was natürlich zu einer erheblichen Verteuerung und Umständlichkeit der Anlage führt.

Dieser Mangel ist nach der Erfindung dadurch behoben, daß die Nebenleitung sich über die ganze Länge der Hauptleitung erstreckt. Dadurch ist der Vorteil erzielt, daß alle Stellen der hydraulischen Hauptleitung dem regelnden Einfluß der Nebenleitung ausgesetzt sind, was besonders von Vorteil bei Kraftfahrzeugen ist, bei denen hydraulische Leitungen vielfach wechselnden Temperatureinflüssen ausgesetzt "sind.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der neuen Einrichtung veranschaulicht.

Fig. ι zeigt schematisch die Anwendung der Einrichtung auf ein einfaches hydraulisches System.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform, gleichfalls in schematischer Darstellung.

Fig. 3 zeigt die Einzelheit einer weiteren Abänderungsform.

In Fig. 4 ist in seitlichem Schnit't oder im Grundriß ein Steuerglied, das zur Bewegung eines entfernt angeordneten Brennstoffhahnes geeignet ist, dargestellt.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Darstellung des Brennstoffhahnes, und in

Fig. 6 ist eine thermostatisch steuerbare Einrichtung, teilweise im Schnitt, veranschaulicht, die in dem gleichen System zur Anwendung gelangen kann wie die Vorrichtungen nach den Fig. 4 und 5·

Die Hauptrohrleitung I (Fig. 1) einer hydraulischen Einrichtung zur Übertragung von Energie oder Bewegung verbindet eine geschlossene Kammer 2 mit einer zweiten geschlossenen Kammer 3. Die eine Wandung

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der Kammer 2 besteht aus einer verformbaren Membran, 4, · die mittels- eines Hebels 5 in Richtung auf den Kammerinhalt zu oder von ihm weg bewegt werden-kann; der Hebels sitzt auf einer Spindel 6, die mit einem ge-,, eigneten Gewinde oder mit einer Keilflächen'ieinrichtung 7 versehen ist. Die Kammer 3 ist in ähnlicher Weise mittels einer Membran 8 abgeschlossen, an der unmittelbar ein Steuerto glied 9 befestigt ist. Dieses Steuerglied liegt in einem gewissen Abstand gegenüber einem ortsfesten Anschlag 10. Von der Hauptrohrleitung ι zweigt ein Rohrstück 11 ab, das die Leitung mit einer Ausgleichkammer 12 verbindet, die ihrerseits durch eine Membran 13 verschlossen ist. Die Wandung der Kammer 12 bildet einen Teil einer starren Einrichtung, die an ihrem oberen Ende eine weitere Kammer 14 mit der Membran 15 trägt. Die starre Einrichtung besteht aus zwei Kopfstücken 16, die durch Stangen 17 miteinander verbunden sind. Die Kopfstücke 16 stützen sich nach unten hin gegen die Membranen 13 und 15 ab; sie werden durch die Feder 18 gegen die Membranen gedrückt, die zwischen der starren Boden wand der Kammer 14 und dem unteren Kopfstück 16 angeordnet ist. An die Kammer 14 ist eine zweite Rohrleitung (Nebenleitung) 19 angeschlossen, so daß der Kammerinhalt mit einer Thermostatkapsel 20 in Verbindung steht. Wenn dies in der schematischen Darstellung auch nicht zum Ausdruck kommt, so ist die Kapsel 20 doch so angeordnet und ausgebildet, daß sie denselben Temperaturschwa'nkungen unterworfen ist wie die Hauptleitung 1. Zweckmäßig ist der Inhalt der Kapsel 20, der Nebenleitung 19 und der Kammer 14 ebenso groß wie der Volumeninhalt der Kammern 2 und 3 und der Rohrleitung ϊ oder diesem Volumeninhalt thermisch äquivalent. Es ist jedoch selbstverständlich, daß diese Volumina auch-in ein bestimmtes Verhältnis zueinander gesetzt werden können, indem beispielsweise das Volumen der Thermostateinrichtung und die wirksame Fläche ihrer Membran 15 halbiert wird; auch können die Volumenverhältnisse mit Rücksicht auf gewisse Temperaturunter-

■ schiede gewählt werden, die zwischen dem Thermostaten und der zu kompensierenden Rohrleitung 'infolge der besonderen Verhältnisse unvermeidlich vorhanden sind. Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende:

■ Die Rohrleitung .1 und die Kammer 2 und 3 bilden nichts weiter als eine hydraulische Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung oder Energie auf weitere Entfernungen. Die Einrichtung wird durch den Handgriff 5 bedient, was eine Änderung des Abstandes zwischen

So den Teilen 9 und 10 zur Folge hat. Steigt die Raumtemperatur an, so dehnt sich auch f die Flüssigkeit in dieser Einrichtung aus. Wäre keine Ausgleichvorrichtung vorgesehen, so würde sich der Abstand zwischen den ■.Teilen 9 und 10 verringern. Da sich nun aber "ψχοΚ die Flüssigkeit in den Teilen 14, 19 und igb in gleicher Weise ausdehnt, wird die Membran 15 nach außen durchgebogen, so daß das Kopfstück 16 und die Stangen 17 angehoben werden. Dies hat zur Folge, daß die genannten Teile eine Formänderung der Membran 13 zulassen oder hervorrufen, so daß die Ausdehnung der Arbeitsflüssigkeit genau ausgeglichen wird. Vorteilhaft ist die Kapsel 20 als Hilfsleitung ausgebildet, die in unmittelbarer Nähe der Leitung 1 verläuft; in diesem Falle wird auch jede örtliche Temperaturschwankung unabhängig von den sich auf die ganze Leitung auswirkenden Temperaturänderungen in der gleichen Weise wirksam ausgeglichen.

In Fig. 2 ist eine etwas andere Ausführungsform veranschaulicht, die jedoch nach demselben Grundsatz arbeitet. Die Hauptrohrleitung 1 verbindet die Zylinder 22 und 23 miteinander, in denen Kolben 24 und 25 beweglich sind. Federn 24^, 2ζΑ wirken auf die Kolben, so daß diese ständig gegen die Flüssigkeit drücken. Mit den Kolben wirken Kolbenstangen 24 B und Hebel 24 C oder Kolbenstangen 25 B und Hebel 25 C zusammen. Eine Zweigleitung verbindet die Rohrleitung 1 mit einem dritten Zylinder 26, der eine Atmungsöffnung 26 A sowie einen Kolben 27 auf weist. Dieser Kolben steht durch eine Kolbenstange 28 mit einem Kolben 29 in Verbindung, der in einem Ansatz des Zylinders 26 arbeitet. Auf den Kolben 29 wirkt im oberen Teil des Zylinders eine Feder 30; auch dieser obere Zylinder besitzt an seinem oberen Ende .ein Atmungsloch 26A. Der obere Raum des Zylinders 26 steht durch eine Nebenleitung 31 mit einer Thermostatkapsel 32 in Verbindung. Die zu der Ausführungsform nach Fig. 1 gegebene Beschreibung paßt auch auf diese Einrichtung. Der Unterschied zwischen den beiden Bauarten besteht in der Verwendung der Kolben- und Zylindereinrichtung an Stelle der verformbaren Membran. Die Feder 30 drückt den Kolben 29 no gegen die Thermostatflüssigkeit; die Stellung _dieses Kolbens bestimmt auch die Lage des Kolbens 27 und damit das wirksame volumetrische Fassungsvermögen der Haupteinrichtung i, 22, 23. Die Feder 30 oder das ihr äquivalente Belastungsmittel muß in diesen Fällen einen Druck ausüben, der größer ist als der voraussichtlich in der hydraulischen Einrichtung auftretende Druck, wobei natürlich auch die über den Atmosphärendruck hinausgehende Belastung des Kolbens 29 o. dgl. in Rechnung gezogen werden kann.

In Fig. 3 ist schematisch eine weitere Ausführungsform veranschaulicht, bei der für die Ausgleichzwecke ein Differentialkolben Anwendung findet. In diesem Falle ist die Hauptleitung ι durch eine Zweigleitung 21 mit einem unteren Zylinderraum 33 verbunden, an den sich gleichachsig ein oberer Zylinderraum 34 anschließt, der durch eine Nebenleitung 35 mit der Thermostatkapsel 36

ίο in Verbindung steht. In dem Zylinder 33 arbeitet ein Kolben 37, der an seinem oberen Ende einen ringförmigen, im Zylinder 34 arbeitenden Kolbenkopf 38 trägt. Das Verhältnis der wirksamen Flache desi Kolbens 38 zu derjenigen des Kolbens 37 hängt von dem Verhältnis des volumetrischen Fassungsvermögens des Thermostatsystems 35,36 zu demjenigen der Haupteinrichtung 1 nebst seinen zugehörigen Hilfsvorrichtungen ab.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen ein praktisches Anwendungsbeispiel der geschilderten Einrichtung, und zwar eine Vorrichtung zur Steuerung des Brennstoffhahnes, wie sie beispielsweise in Flugzeugen zur Anwendung gelangt, bei denen eine Fernsteuerung bei genauester Arbeitsweise und unabhängig von Temperatureinflüssen gefordert wird. Die Vorrichtung besteht allgemein aus einem Druckerzeuger (Fig. 4), einem mechanisch gesteuerten Hahn oder Ventil (Fig. 5) und einer thermischen Kompensationseinrichtung (Fig· 6). Die einzelnen Teile sind, wie dies in Fig. ι veranschaulicht ist, durch eine Rohrleitung ι und eine Zweigleitung 11 miteinander verbunden. Die Thermostateinrichtung nach Fig. 6 steht selbstverständlich über den Anschluß stutzen 75 mit einer Thermostatkapsel oder einer Hilfsleitung in Verbindung. Die Antriebsvorrichtung nach Fig. 4 besteht aus einer Kammer, die von zwei durch Wandungen miteinander verbundenen Gehäusehälften 41,42 gebildet wird, zwischen denen der Rand einer scheibenartig ausgebildeten verformbaren Membran 43 eingespannt ist,

♦5 die die Kammer in zwei Räume teilt. Die Membran 43 ist mittels geeigneter Halteplatten oder Flansche 44 mit einer achsial verschiebbaren sowie drehbaren Spindel 45 verbunden, die einen radialen Zapfen 46 aufweist. Dieser Zapfen 46 wirkt mit einer ortsfesten schrägen Kante oder Nockenfläche 47 zusammen, die zweckmäßig eine Raste 48 aufweist; diese Raste bildet die äußerste Endstellung für den Zapfen 46 in einer Bewegungsrichtung und begrenzt somit die Bewegungen dieses Zapfens. Die Spindel 45 ist mit einem Handhebel 49 versehen. Membran 43 und Spindel 45 werden zusammen in einer Richtung durch eine Druckfeder 50 gepreßt, die zwischen der Membran 43 und dem Gehäuseteil 42 angeordnet ist. Die Gehäusehälfte 42 weist einen Anschlußstutzen 51 auf, mit dem das Gehäuse mit der Hauptrohrleitung 1, verbunden werden kann. Die Winkelverstellung des Hebels 49 hat infolge des Zusammenwirkens des Zapfens 46 mit der Nockenfläche 47 eine axiale Verstellung der Membran 43 , zur Folge.

In Fig. 5 ist ein Brennstoffhahn . oder Ventil veranschaulicht, das in eine Hauptbrennstoffleitung eingebaut ist. Diese Leitung ..-wird durch die Stutzen 52 mit den Kupplungsorganen 53 angedeutet, die beide an einem Gehäuse 54 sitzen. Die Verbindung zwischen den beiden Anschlußstutzen 52 erfolgt durch eine in einer Querwand 55 vorgesehene öffnung 56, die einen Ventilsitz 57 aufweist. Mit diesem Ventilsitz wirkt eine Ventilscheibe 58 zusammen, die eine geeignete Dichtung, beispielsweise eine ringförmige Ledereinlage 59, aufweist. Das! Ventil 58 ist auf einer verschiebbaren Achse.6o befestigt, die in Lagern 61 und 62 ruht und an ihrem einem Ende durch eine Scheibe oder Platte 64. mit der verformbaren Membrano5 verbunden ist. Die Membran ist mit ihren Rändern zwischen dem Ventilgehäuse 54 und einem Anschlußdeckel 66 eingeklemmt. Dieser Deckel 66 weist ein Anschlußstück 67 auf, das zur Verbindung mit der Rohrleitung 1 dient. Eine Feder 68 wirkt derart auf die Membran .65, die Achse 60 und das Ventil 58, daß das Ventil in die Schließlage auf seinen Sitz überführt wird. Selbstverständlich ist der ganze Hohlraum des Systems zwischen der Membran 43 in Fig. 4 und der Membran 65 in Fig. 5 vollständig mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt. Wird der Hebel 49 geschwenkt und damit die Membran 43 bewegt, so ruft dies durch hydraulische Druckübertragung eine Bewegung der Membran 65 hervor. Auf diese Weise kann das Ventil 58 geöffnet und geschlossen werden. Bei einem durch. Unfall oder aus einem andern Grunde verursachten Bruch der Rohrleitung läßt der hydraulische Steuerdruck sofort nach, so daß sich das Ventil 58 schließt. Wenn es gewünscht wird, kann die Feder natürlich auch in der entgegengesetzten Richtung auf die Einrichtung einwirken, so daß beispielsweise beim Versagen oder beim Bruch der Rohrleitung das Ventil 58 geöffnet wird.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist die thermostatische Regelvorrichtung mit der Rohrleitung ι durch einen Anschlußstutzen 70 verbunden, der an einer Deckplatte 71 sitzt. Zwischen dieser Deckplatte und einem Gehäuse 72> ist ^ei^ne Membran 72 eingespannt. Das Gehäuse 73 trägt eine zweite Deckplatte 74, die ähnlich ausgebildet ist wie die Deckplatte 71 und einen Anschlußstutzen 75 aufweist, an den eine Hilfsrohrleitung oder eine

Thermostatkapsel angeschlossen ist. Der Dekkel 74 mit der verformbaren Membran 76 bildet eine Regelkammer, die unter dem Einfluß der Temperaturverhältnisse des Thermostaten steht. Mit der Membran 72 steht ein Kreuzstück "]·] in Verbindung, das seinerseits durch starre Stangen 78 mit einem zweiten Kreuzstück 79 verbunden ist. Dieses wirkt wiederum mit der Membran 76 zusammen. Zwischen Ansätzen des Gehäuses 73 und dem Kreuzstück T] sind die Stangen 78 umgebende Druckfedern 80 angeordnet. Diese Federn bewirken, daß die Membran 76 stets auf der Thermostatflüssigkeit lastet; anderseits ermöglichen sie durch Zusammenpressung oder Ausdehnung, daß das Kreuzstück 77 den Bewegungen der Membran 76 folgen kann. Auf diese Weise wird die Membran 72 durch die Membran 76 gesteuert, und infolgedessen wird ao auch das wirksame volumetrische Fassungsvermögen der durch den Stutzen 70 angeschlossenen hydraulischen Einrichtung in der gleichen Weise gesteuert. Die gesamte Druckwirkung der Federn 80 darf nicht kleiner sein als der höchste Arbeitsdruck, der auf die Membran 72 ausgeübt wird. In gewissen Fällen kann es zweckmäßig sein, eine weitere Feder 81 unterhalb der Membran 72 anzuordnen, die den Federn 80 entgegenwirkt. Die Feder 81 ist eine" schwache Druckfeder, die den Zweck hat, die Membran 72 gegen das Kreuzstück TJ z^u drücken, und zwar vor allem bei von Flüssigkeit entleerter Einrichtung. In dem geschilderten Ausführungsbeispiel, aber auch in jedem andern Fall der Anwendung der neuen Erfindung können Stellglieder vorgesehen sein, die eine Regelung der Anfangsstellung von Hand ermöglichen. So können beispielsweise Muttern 82 vorgesehen sein, mit denen die Stellung des Kreuzstückes 79 gegenüber den Stangen 78 regelbar ist. Auf diese Weise kann auch die gegenseitige Stellung der Membranen 76 und 72 geregelt werden. Durch derartige Hilfsmittel kann das wirksame Volumen der hydraulischen Arbeitseinrichtung genau bestimmt werden. Wenn also beispielsweise das System zu stark gefüllt wäre, würde die Membran 72 etwas angehoben oder umgekehrt. Es ist selbstverständlich, daß derartige Hilfsmaßnahmen angewendet werden können, ohne daß von dem Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird, die selbstverständlich auf die verschiedensten Systeme anwendbar ist. Bei einem hydraulischen Zweirohrsystem kann beispielsweise eine einzige Hilfsleitung vorgesehen sein, die in unmittelbarer Nähe beider Leitungen anzuordnen wäre. Wenn in der Beschreibung von einer hydraulischen Arbeitsleitung gesprochen wird, so ist damit die Er- findung natürlich nicht auf irgendeine besondere Leitungsart oder Anzahl dieser Leitungen beschränkt. Zweckmäßig wird die oben beschriebene Thermostateinrichtung mit grundsätzlich derselben Flüssigkeit gefüllt wie die Arbeitseinrichtung, oder es kann eine Flüssigkeit Anwendung finden, deren physikalische Eigenschaften entweder die gleichen sind wie diejenigen der Arbeitsflüssigkeit oder den Eigenschaften dieser Arbeitsflüssig-. keit angepaßt werden kann. So kann beispielsweise eine Flüssigkeit mit geringerem Ausdehnungskoeffizienten Verwendung finden unter der Voraussetzung, daß das wirksame Volumen vergrößert wird.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Hydraulische Steuervorrichtung, bei welcher Temperaturschwankungen mittels einer Nebenleitung ausgeglichen werden, welche so in das System eingeschaltet ist, daß das volumetrische Fassungsvermögen der Hauptleitung entsprechend den Ausdehnungen und Zusammenziehungen der Betriebsflüssigkeit der Nebenleitung größer oder kleiner ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenleitung sich über die ganze Länge der Hauptleitung erstreckt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, da- go durch gekennzeichnet, daß die Nebenleitung aus einem mit der Hauptleitung unmittelbar zusammenhängenden Rohr besteht oder die Hauptleitung umgibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen