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Selbsttätiger Regler mit Kraftschalter Die Erfindung bezieht sich
auf einen selbsttätigen, mittelbar wirkenden Regler mit einem den Druckmittelstrom
zum Servomotor nach Maßgabe der sich ändernden Steuergröße steuernden Kraftschalter.
Im besonderen liegt ihr die Aufgabe zugrunde; die Druckmittelsteuerung so auszubilden,
daß unabhängig von der Größe der vom Servomotor zu überwindenden Last die in den
Servornotor eintretende Druckmittelmenge und damit die Stellmotorgeschwindigkeit
gleichgehalten wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß in der Weise, daß die durch
Änderungen der Last verursachten Schwankungen der Druckdifferenz über dem Kraftschalter
zur Beeinflussung des Vordruckes vor dem Kraftschalter im Sinne einer Gleichhaltung
dieses Druckgefälles dienen. Hat man es beispielsweise mit einer Anordnung zu tun,
bei welcher von der zum Kraftschalter führenden Vordruckleitung eine Überlaufleitung
mit Drossel abzweigt, so kann man erfindungsgemäß diese Drossel in einer Richtung
mit dem Vordruck und in der entgegengesetzten Richtung mit dem Arbeitsdruck hinter
dem Kraftschalter sowie einer einstellbaren Zusatzkraft, z. B. einer Feder, beaufschlagen
lassen, mit der das gewünschte (gleichzuhaltende) Druckgefälle vorgegeben wird.
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Dieses Ausführungsbeispiel ist in Abb. z der Zeichnung wiedergegeben,
wobei alles für den Erfindungsgedanken Unwesentliche; fortgelassen. ist.
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Mit r ist eine Öl fördernde Pumpe, mit a ein Servomotor und mit 3
ein als Kraftschalter- dienender Steuerschieber bezeichnet, der, was nicht weiter
dargestellt
ist, nach Maßgabe der sich ändernden Steuergröße gesteuert wird. Der Steuerschieber
3 umfaßt die mit Steuerschlitzen versehenen mittleren Kolben 4., 5, ferner die Steuerkolben
6 und 7 sowie ein Abschlußkolbenpaar, von dem der- linke Kolben mit 24 bezeichnet
ist. 8, 9 sind die im Steuerzylinder vorgesehenen ringförmigen Entlastungskanäle
für die Kolben 6 und 7. An die Entlastungskanäle sind die zum Servomotor führenden
Wechselleitungen io und i i angeschlossen. Über die Speiseleitung 12 (Vordruckleitung)
wird dem Steuerschieber das Druckmittel von der Pumpe her zugeführt. r.1 und 29
sind die ölrückflußleitungen zur Pumpe. Von der Vordruckleitung 12 ist einmal eine
in die Ö1-rückflußleitung 14 mündende überlaufleitung i5. 3o abgezweigt. In diese
Leitung ist zwischen den Leitungsteilen 15 und 30 eine als Kolbenschieber
ausgebildete Drossel 16 geschaltet, die in Abhängigkeit von den (durch Laständerungen
am Servomotor verursachten) Schwankungen der Druckdifferenz über dem Steuerschieber
selbsttätig gesteuert wird. Zu diesem Zweck ist die Drossel in einer Richtung (von
links) mit dem Vordruck in der Vordruckleitung 12 und in der entgegengesetzten Richtung
mit dem Arbeitsdruck hinter dem Steuerschieber sowie einer einstellbaren Zusatzkraft
einer Feder 21 beaufschlagt. Auf die linke Stirnfläche des mit dem Drosselkörper
16 starr verbundenen Kolbens 23 wirkt über die zweite Abzweigleitung von der Speiseleitung
12 der Vordruck. An den hinter dem Drosselkörper 16 befindlichen Zylinderraum
17 ist eine Leitung i8 angeschlossen. Sie verbindet diesen Raum mit dem Raum
13 und (über die Überbrückungsleitung ig) auch mit dem Raum 2o im Steuerzylinder.
Der Arbeitsdruck im Steuerzylinder herrscht also auch stets im Raum 17 hinter dem
Drosselkörper 16. Letzterer wird also von rechts mit diesem Arbeitsdruck beaufschlagt
sowie zusätzlich mit der Kraft der Einstellfeder 21, die sich mit ihrem einen Ende
am Drosselkörper und mit ihrem anderen Ende an der Zylinderwandung abstützt. Mit
der Feder wird das Druckgefälle vorgegeben, das man am Steuerschieber 3 gleichzuhalten
wünscht; mit 26 ist eine Längsbohrung in der Kolbenstange des Steuerschiebers bezeichnet,
die über eine Bohrung 25 im Kolben 2:4 und über eine Querleitung 27 im Steuerzylinder
in der gezeichneten Nullage des Steuerschiebers eine Verbindung zwischen dem Steuerzylinderraum
13 (und über die bereits erwähnte Leitung ig auch zwischen dem Zylinderraum 20)
und der Abflugleitung 29 herstellt, und zwar über den Steuerzylinderraum 28. Durch
die letztere Anordnung wird erreicht, daß in der Nullage des Steuerschiebers etwa
in die Räume 13 und 2o eintretendes Lecköl auf dem bezeichneten Wege in die Rückflugleitung
29 abfließen kann, so daß sich kein Druck in den Räumen 13 und 2o aufbauen kann,
der in der Nullage des Steuerschiebers die Funktion der Drossel stören würde.
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In der dargestellten Nullage des Steuerschiebers 3 ist die Drossel
16 von rechts nur durch die Kraft der Feder 21 beaufschlagt, von links dagegen über
. den Kolben -23 mit dem in der Speiseleitung--r2 herrschenden Vordruck. Hieraus
resultiert die gezeichnete Drosselstellung, bei welcher ein bestimmter Abflußquerschnitt
an der Leitung 30 freigegeben ist. Das von der Pumpe i geförderte Druckmittel fließt
somit in der Steuerschiebernullstellung über Leitung 15, über den zwischen Kolben
23 und Drosselkörper 16 befindlichen Zylinderraum und über die Leitung
30 in die Rückflußleitung 14. Etwa in den Raum 13 des Steuerschiebers eintretendes
Lecköl nimmt, wie erwähnt, seinen Weg über die Bohrung 26 und 25, Querleitung 27
und Zylinderraum28 in die ölrückflußleitung29. Lecköl im Zylinderraum 2o nimmt über
dicÜberbrückungsleitung ig den gleichen Weg. Bei einer Auslenkung des Steuerschiebers,
z. B. nach rechts, wird dem von der Pumpegeförderten Öl der Weg zur Wechselleitung
i i über den Zylinderraum 2o freigegeben. Der Abfluß des Öls aus der linken Seite
des Servomotors 2 erfolgt über die Leitung io, Zylinderraum 28 und Rückflußleitung
29. Ein Teil des durch die Leitung 12 fließenden Druckmittels nimmt aber seinen
Weg über die überlaufleitung 15, 30, um in die Rückflugleitung 1q. abzufließen.
Dieser Druckmittelanteil hängt ab von der Stellung des Drosselkörpers 16, d. h.
von dem im Zylinderraum 2o sich einstellenden Druck, der von der am Stellmotor zu
überwindenden Last abhängt. In demselben Maße, wie der Druck im Zylinderraum 2o
und damit im Raum 17 hinter dem Drosselkörper steigt, nimmt auch die Drosselung
des Abflugquerschnittes an der Leitung 30 zu und damit der Druck in der Vordruckleitung
12. Dies wirkt sich somit so aus, daß unabhängig von der Größe der vom Servomotor
jeweils zu überwindenden Last die Druckdifferenz über dem Steuerschieber (Vordruckleitung
12 -Zylinderraum 2o) gleichgehalten wird, die mit der Feder 2i jeweils vorgegeben
ist. Die in den Servomotor eintretende Druckmittelmenge wird also unabhängig von
der von diesem zu überwindenden Last immer gleichgehalten. Die gleichen überlegungen
gelten bei einer Auslenkung des Steuerschiebers aus seiner Nullage nach links.
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Die Abb. 2 der Zeichnung veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Es entspricht in seinem wesentlichen Aufbau dem ersteren, wobei gleiche
Teile in gleicher Weise beziffert sind. Auch hier ist wieder eine Drosselsteuerung
vorgesehen, welche die Druckdifferenz über dem Steuerschieber auch bei Laständerungen
am Stellmotor konstant hält. DicAusbildung der Drosselsteuerung ist jedoch eine
etwas andere als im ersten Ausführungsbeispiel, da sie mit einer zusätzlichen Drosselsicherheitssteuerung
für das aus dem Steuerzylinder zurückfließende Druckmittel zusammenwirkt. Diese
zusätzliche Drosselsteuerung soll ein Durchgehen des Servomotors verhindern für
den Fall, daß bei einer eingeleiteten Verstellung des Stellkolbens das angeschlossene
Stellglied selbst bereits die Tendenz hat, Iden Kolben im gleichen Sinne zu verstellen.
Mit 16 ist wieder der Drosselkörper bezeichnet, der durch mehr oder weniger öffnen
des Querschnittes an der Überlaufleitung 3o die Druckdifferenz über
dem
Steuerschieber 3 konstant hält. Die als verschiebbarer Kolben ausgebildete Drossel
ist zu diesem Zweck wieder mit ihrer einen Seite über die von der Leitung 12 abzweigende
Leitung 15 an den Vordruck und mit ihrer anderen Seite über die Leitungen 18, i9
an die Druckräume 2o, 13 im Steuerzylinder angeschlossen. In der dargestellten Nullage
des Steuerschiebers nimmt der Drosselkörper 16 die gezeichnete Lage ein. Da im Raum
17 hinter dem Drosselmotor nur die Kraft der Feder 21 wirksam ist, überwiegt der
Vordruck, und der Drosselkörper gibt einen maximalen Abflußquerschnitt an der überlaufleitung
3o frei. Bei einer Auslenkung des Steuerschiebers aus der Nullage und bei Laständerungen
des Servomotors arbeitet die Drossel 16 analog wie beim ersten Ausführungsbeispiel
: Steigt die am Servomotor zu überwindende Last, so steigt der Druck in den Steuerzylinderräumen
13, 2o und damit im Raum 17 hinter dem Drosselkörper. Dieser Druck zusammen mit
der Federkraft 21 bewirkt eine mehr oder weniger starke Verschiebung des Drosselkörpers
16 nach links. Hierdurch wird der Abflußquerschnitt an der überlaufleitung
30 mehr oder weniger stark reduziert, und zwar in der Weise, daß stets die
Druckdifferenz über dem Steuerschieber (Vordruck 12 - Druck im Steuerzylinderraum
2o, 13) gleich-. gehalten wird.
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Für den Rücklauf des öls aus dem Steuerschieber ist im Gegensatz zum
ersten Ausführungsbeispiel nur eine einzige, zur Pumpe zurückführende Leitung 14
vorgesehen. Zu diesem Zweck ist im Steuerzylinderkörper eine Überbrückungsleitung
32 vorgesehen, welche die Steuerzylinderräume 28 und 31 miteinander verbindet. Aus
dem Steuerzylinder kann somit bei einer Auslenkung des Steuerkolbens nach rechts
oder nach links das Druckmittel nur über den Raum 31 austreten, und zwar in die
Leitung 33, welche die Verbindung zur Abflußleitung 14 darstellt. Die Abflußleitung
33 wird nun durch eine besondere Drosselsteuerung beherrscht. Die ebenfalls als
Kolben ausgebildete Sicherheitsdrossel 34, die von dem Arbeitsdruck im Steuerzylinderraum
13, 2o mitgesteuert wird, dient dazu, den Abfluß des Druckmittels aus dem Steuerzylinder
zu drosseln, falls sich im Steuerzylinderraum 13, 2o aus dem eingangs erwähnten
Grunde ein Unterdruck einstellen sollte. In diesem Falle wird dieser Unterdruck
auch im Raum 17 wirksam, so daß die Feder 35, die sich mit ihrem einen Ende an einem
festen Gegenlager 36 und mit ihrem anderen Ende am rechten Ende des Drosselkörpers
34 abstützt, wirksam wird und letzteren nach links bewegt, wodurch der Abflußquerschnitt
der Leitung 33 gedrosselt wird. Solange kein Unterdruck im Raum 17 zwischen der
Drossel 16 und dem mit der Drossel 34 starr verbundenen Kolben 38 herrscht, nimmt
der Drosselkörper 34 die gezeichnete Lage ein, so daß aus dem Steuerzylinder (bei
Auslenkung aus der Nullage) austretendes C51 über die Leitung 33 und den Zylinderraum
37 in dieRückflußleitung 14 gelangen kann.