DE830705B - Hydraulische Regeleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorschlage für den Bau hydraulischer Regeleinrichtungen. Es sind bereits solche Einrichtungen bekannt, bei denen ein System von Steuerkolben und -zylindern von einem ständigen Flüssigkeitsstrom durchströmt wird und durch Freigabe bzw. Verschließen einer Öffnung in der Zylinderwand über ein flüssiges Druckmittel einen Servomotor verstellt, der seinerseits auf ein Organ zur Veränderung der Regelgröße, evtl. unter Anwendung einer Rückführung, einwirkt. Es kommt dabei darauf an, das Steuerkolbensystem möglichst leicht beweglich und empfindlich auszugestalten, damit auch mit sehr kleinen von der zu regelnden Größe kommenden Verstellkräften eine genaue und zuverlässige Regelung erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit hydraulischer Regeleinrichtungen zu verbessern, ihre Eigenträgheit zu verringern und dabei mit einem möglichst geringen Aufwand aus-

ao zukommen. Ihr Hauptkennzeichen besteht darin, daß zwei in ihren Abmessungen gleiche, unabhängig voneinander bewegliche Differentialsteuerkolben mit axialer Ausströmöffnung, die von einem Flüssigkeitsstrom durchflossen sind, gleichachsig und mit einander entgegengesetzten Wirkungsrichtungen angeordnet sind, und daß im Bereich ihrer einander gegenüberliegenden axialen Ausströmöffnungen ein in Abhängigkeit von der Verstellgröße bewegtes Auslaßdrosselorgan mit gewölbten Prallflächen angeordnet ist. Ausbildungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden sind die Erfindungsvorschläge an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert.

Fig. ι zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Regeleinrichtung nach der Erfindung. 1 ist ein elektrischer Stromkreis. Der ihn durchfließende Strom i ist die zu regelnde Größe bzw. Meßgröße. In Abhängigkeit vom Strom nimmt der Anker 2 eines Elektromagneten, der unter Einwirkung einer

Gegenfeder 3 steht, und damit der Lenker 4 jeweils eine der Größe des Stromes entsprechende Lage ein. Mit dem Lenker 4 ist eine beiderseits leicht gewölbte etwa linsenförmige Prallplatte 5 verbunden. Sie dient als Auslaßdrosselorgan von einander gegenüberliegenden axialen Ausströmöffnungen 6 in zwei Differentialsteuerkolben 7. Diese beiden Differentialsteuerkolben sind in ihren Abmessungen gleich und unabhängig voneinander beweglich. Der

ίο Kolbenteil 8 hat eine etwas größere Fläche als der Kolbenteil 9. Infolgedessen bewirkt die durch die öffnung 10 in den Raum zwischen den beiden Kolbenteilen eintretende Flüssigkeit, die aus einem Vorratsgefäß 11 mit Hilfe einer Pumpenanordnung 12 entnommen wird, einen resultierenden Druck auf die Kolben in Richtung auf die Prallplatte 5. Die Kolbenteile 8 sind mit vorzugsweise schräg gerichteten Durchströmkanälen 13 in Gestalt von Bohrungen oder Einschnitten am Kolbenumfang versehen,

ao die eine Rotation der Kolben bewirken, da der diesen Kolbenteilen vorgelagerte Raum 14 über Bohrungen in den Rohransätzen 25 und die Ausströmöffnungen 6 mit einem Rückflußweg zum Vorratsgefäß 11 in Verbindung steht.

Die Kraft, mit welpher die beiden Differential- - kolbensysterne gegen die Prallplatte gedrückt werden, hängt neben dem Flüssigkeitsdruck im wesentlichen nur ab von der Differenz der Flächen der Kolbenteile 8 und 9, die sich außerordentlich klein bemessen läßt. Da die Kräfte beider Differentialkolben auf die Prallplatte gegeneinander gerichtet sind, heben sie sich jeweils in Ruhestellung des Systems in ihrer Wirkung auf die Prallplatte auf, so daß keine Rückwirkung auf den Lenker und die Verstellgröße verbleibt. Es ergibt sich eine rein hydraulische Kupplung der Steuerkolben an den Lenker mit Auslaßdrosselorgan, bei der jegliche Federn o. dgl. vermieden sind und die Funktion unabhängig von evtl. Druckänderungen der Steuerflüssigkeit, z. B. öl, ist. Die Abdeckung der Ausströmöffnungen 6 mittels der Prallplatte 5 läßt sich zweckmäßig so einrichten, daß die Ausströmöffnungen niemals vollständig verschlossen, sondern nur mehr oder weniger gedrosselt werden. Durch die in jedem Fall weiterfließende kleine Strömung wird erreicht, daß die Flüssigkeit niemals vollständig in Ruhe kommt und zumindest eine kleine Strömung sowie die Rotation der Kolben aufrechterhalten bleibt, auch wenn der Kolben mit seiner Auslaßöffnung unmittelbar oder fast unmittelbar an dem Drosselorgan anliegt.

Durch die Bewegung der Differentialkolben in ihren Zylindern 15 werden nun beim Erreichen bestimmter Stellungen öffnungen 16 in der Zylinderwandung freigegeben bzw. verschlossen, die zu den Kolbenkammern des Servomotors 17 führen. Der Servomotor steuert seinerseits in bekannter Weise eine Regeleinrichtung für die zu regelnde Größe, erforderlichenfalls in Verbindung mit einer Rückführung 19, die einen Regelwiderstand 18 einstellt.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß durch die

konstruktive Ausbildung einer hydraulischen Regel-

' ' einrichtung nach der Erfindung, insbesondere der Ausbildung des Systems der beiden Differential-Steuerkolben, eine außerordentlich sichere Wirkungsweise und ein hoch empfindliches Ansprechen auch bei kleinen Veränderungen der Regelgröße bzw. kleine Verstellkräfte erreichbar sind. Dabei ist der Aufwand für die gesamte Ausführung verj hältnismäßig gering.

Die Anwendungs- und auch die Ausführungsmöglichkeiten der Erfindungsvorschläge beschränken sich aber nicht auf hier als Beispiel gezeigte Ausführungsformen. So lassen sich insbesondere hinsichtlich der Ausbildung und der An-Ordnung des Auslaßdrosselorgans noch verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen erzielen. Fig. 2 zeigt z. B. eine Prallplatte mit der Gestalt einer Konkavlihse, während l>ei der Anordnung nach Fig. 1 die Prallplatte als Konvexlinse ausgebildet ist.

Eine weitere Verbesserung der Differentialkolbenanordnung zeigt beispielsweise Fig. 3. Hier ist erfindungsgemäß als Auslaßdrosselorgan für jede der beiden Ausströmöffnungen 6 eine in axialer Richtung beweglich gelagerte Kugel 17 vorgesehen, die in einem der Ausströmöffnung vorgebauten Käfig 18 gehalten wird. Beide Kugeln werden durch die Flüssigkeitsströme, die die beiden Differentialkolben ständig durchfließen, in jeder Lage der KoI-l>en gegen den Lenkerarm 4 gedrückt, der die von der Regelgröße kommende Verstellkraft überträgt. Jedoch ist der Druck sehr klein und beide gegeneinander gerichtete Kräfte heben sich, wie bereits oben gesagt, bezogen auf den Lenker auf. Auf diese Weise sind die beiden Kugeln mit dem Lenkerarm kraftschlüssig gekuppelt, währenddem bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Prallplatte mit ihm fest verbunden ist. Die Drosselung mittels der Kugeln kann aber noch vorteilhafter sein als die mittels einer Prallplatte, weil durch sie bei jeder möglichen Lage des Lenkerarmes eine völlig gleichartige Drosselung der Auslaßöffnungen erreicht wird, was sich durch eine entsprechende Wölbung der Prallplattenlinse praktisch bedeutend schwieriger erreichen läßt.

Man kann auch eine Ausführungsform mit nur einer einzigen Kugel als Drosselorgan für beide Differentialsteuerkolbenauslässe benutzen.

Man kann ferner zur noch sichereren Vermeidung unerwünschter Rückwirkungen zwischen dem Differentialkolbensystem und dem Servomotor noch einen zweiten Servomotor vorsehen. Dies empfiehlt sich unter Umständen insbesondere bei größeren Reglern.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Hydraulische Regeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in ihren Abmessungen gleiche, unabhängig voneinander bewegliche Differentialsteuerkolben mit axialer Ausströmöffnung, die von einem Flüssigkeitsstrom durchflossen sind, gleichachsig und mit einander entgegengesetzten Wirkungsrichtungen angeordnet sind, und daß im Bereich ihrer einander gegen-

   überliegenden axialen Ausströmöffnungen ein in Abhängigkeit von der Verstellgröße bewegtes Auslaßdrosselorgan mit vorzugsweise gewölbten Prallflächen angeordnet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialsteuerkolben mit schräg gerichteten, eine Rotation der Kolben bewirkenden Durchströmkanälen versehen sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslaßdrosselorgan eine beiderseits leicht gewölbte, etwa konvex linsenförmige, Prallplatte vorgesehen ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte die Gestalt einer Konkavlinse hat.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslaßdrosselorgan für jede der beiden Ausströmöffnungen eine in einem der Ausströmöffnung vorgebauten Käfig in axialer Richtung beweglich gelagerte Kugel vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   Q 2996 1.