DE935951C - Druckregeleinrichtung fuer druckmittelbetriebene Servomotoren - Google Patents

Description

• Druckregeleinrichtung für druckmittelbetriebene Servomotoren Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Anlagen, bei welchen ein Strömungsmittel mit einem Betriebsdruck einem hydraulischen Arbeitsgerät zugeführt wird, z. B. einem umsteuerbaren hydraulischen Servomotor, welcher in einem automatischen Steuersystem für Flugzeuge angeordnet ist. Inbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Druckregeleinrichtung, welche das Druckmittel aus einer Quelle einem derartigen Arbeitsgerät zuführt und ein Druckregelventil besitzt, welches einen veränderlichen Drosselquerschnitt zwischen seinem Einlaß und seinem Auslaß aufweist. Der Auslaß kann mit dem Arbeitsgerät verbunden werden und dient für dieses als Druckmittelquelle, so daß, wenn das Ventil den Drosselquerschnitt öffnet, der auf das Arbeitsgerät einwirkende Auslaßdruck ansteigt, während der auf das Arbeitsgerät einwirkende Auslaßdruck abfällt, wenn das Ventil den Drosselquerschnitt schließt.
• Wenn derartige Ventile als Druckregeleinrichtungen dienen sollen, läßt man auf ihr bewegliches Element in Abhängigkeit von dem Druck an dem Ventilausgang eine Kraft einwirken, welche das Ventil zu schließen sucht. Außerdem ist eine z. B. durch eine Feder bewirkte Vorspannung des Ventils vorgesehen, welche sich dieser .Schließkraft widersetzt und entweder ständig auf das Ventilelement einwirkt oder wirksam wird, wenn das Ventil über eine bestimmte Lage hinaus in der Schließrichtung bewegt wird. Eine Druckregeleinrichtung mit einem in dieser Weise ausgebildeten Ventil wird in der vorliegenden Beschreibung als »Druckre@geleinrichtung :der gekennzeichneten Art« bezeichnet.
• Die Erfindung bezweckt eine derartige Ausbildung einer Druckregeleinrichtung der gekennzeichneten Art und der zugehörigen Geräte. und Verbindungen, daß, wenn das Arbeitsgerät in Tätigkeit-gesetzt wird, der Betriebsdruck des ihm zugeführten Druckmittels anfänglich niedrig ist und langsam auf einen Wert ansteigt, welcher im wesentlichen unabhängig ist von der Geschwindigkeit, mit welcher das Druckmittel zum Arbeitsgerät strömt.
• Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck eine Druckregeleinrichtung der gekennzeichneten Art mit einer Einrichtung versehen, die auf das Ventil eine zusätzliche Kraft in einer Richtungausübt, welche das Ventil zu öffnen und daher den Auslaßdruck zu steigern sucht, wobei diese zusätzlich auf das Ventil einwirkende Kraft von dem Auslaßdruck des Ventils abhängt.
• Vorzugsweise entspricht diese zusätzliche Kraft einem Druck, welcher in einer Kammer entwickelt wird, die von dem Auslaß des Ventils über eine Drosselstelle gespeist wird, durch welche die den Änderungen des Auslaßdruckes entsprechenden Änderungen der zusätzlichen Kraft langsam zur Ausbildung kommen. In dieser Kammer bewegt sich ein Kolben in Abhängigkeit von den Änderungen des Auslaßdruckes und überträgt die zusätzliche Kraft mittels einer Feder auf das bewegliche Element des Ventils.
• Damit wird erreicht, daß das Regelventil zwei entgegengesetzten Kräften unterworfen wird, welche von dem Auslaßdruck abhängen: der Schließkraft,- die auf den Auslaßdruck schnell anspricht und mittels eines Differentialkolbenventils erzeugt werden kann, bei welchem der Raum zwischen den beiden durch eine Stange verbundenen Kolben in- der bekannten Weise dem Auslaßdruck unterliegt, und der Öffnungskraft, welche auf den Auslaßdruck langsam anspricht.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung.
• Die Zeichnung zeigt das Schema einer bevorzugten Druckregeleinrichtung, in welcher die verschiedenen Ventile als Kolbenventile ausgebildet sind.
• Aus einer (nicht dargestellten) Quelle wird über einen Einlaßkanal i die Druckflüssigkeit zugeführt. Mit 2 ist ein Druckregel-Kolbenventil bezeichnet, welches über einen Kanal 3, ein Absperrventil q. und einen Auslaßkanal 5 mit dem (nicht dargestellten) Arbeitsgerät verbunden werden kann. Das Absperrventil ist mit einem Kolbenventil 6 gekuppelt, welches den Auslaßkana4 5 über den Kanal 7 und das Kolbenventil 8 mit dem Rücklaufkanal9 verbindet, -wenn das Ventil 4 geschlossen ist. Die Kolben der Ventile 2 und 8 haben verschiedene OQuerschnittsflächen und sind auf einer gemeinsamen Achse angebracht, so daß der Druck in dem Kanal 3 eine resultierende Kraft erzeugt, welche das Druckregelventil2 zu schließen sucht.
• Eine Leitung ro führt von dem Auslaßkanal 5 über eine veränderliche Drosselspule i i zu einer Kammer 12, in welcher sich ein Kolben 13 gegen eine Kraft verschieben kann, die von einer zwischen dem Kolben 13 und der Kolbenfläche des Ventils 8 eingesetzten Schraubenfeder 1q, ausgeübt wird. Die Bewegung des Kolbens 13 ist in der Richtung, in welcher die Feder 1q: zusammengedrückt wird, durch Anschläge 15 und in der anderen Richtung durch eine einstellbare Schraube 16 begrenzt.
• Dem Bestreben der Kolbenventile :2 und 8, infolge des Druckes in dem Kanal 3 den Einlaßkanal i zu schließen, wirkt die Feder 1q. entgegen, welche, wenn in der Kammer 12 keine Druckflüssigkeit vorhanden ist, entspannt ist, wobei der Kolben 13 an der Schraube 16 anliegt. Die Druckregeleinrichtung wird durch Betätigung des Absperrveriti.l:s q., welches von einer als Ganzes mit 17 bezeichneten Kupplung mit veränderlichem Drehmoment gesteuert wird, ein- und ausgeschaltet.
• Im Betrieb, wenn die Einrichtung durch Öffnen des Ventils q. eingeschaltet wird, strömt die Flüssigkeit durch den Einlaßkanal i über .das Regelventil 2, welches sich unter der Wirkung der von keinerlei Flüssigkei,tsdruckkräften gehemmten Kraft der Feder 1q: öffnet, in den Kanal 3, über das geöffnete Absperrventil q. in den Auslaßkanal 5. Die Anwesenheit der Druckflüssigkeit in der Kammer zwischen den Kolbenventilen :2 und 8 erzeugt auf Grund der größeren Fläche des Kolbens 8 eine Kraft, welche das Ventil e zu schließen sucht. Dieser Kraft wirkt die Feder 1q. entgegen, die auf die andere Seite des Kolbens 8 drückt und sich gegen den an der Schraube 16 anliegenden Kolben 13 abstützt. Der Druck in den Kanälen 3 und 5 steigt also auf einen Wert an, welcher durch den Druckabfall in dem Regelventil e bestimmt wird.
• Mit diesem Druck wird Flüssigkeit über die Leitung io in die Kammer 12 geführt, wobei jedoch infolge der Wirkung der Drosselstelle i i der Druck in der Kammer 12 langsam ansteigt. Die Anstiegsgeschwindigkeit kann durch entsprechende Einstellung der Drosselstelle i i festgelegt werden. In dem Maße, wie der Druck in der Kammer i2 ansteigt, wird der Kolben 13 in Richtung auf die Kolbenventile -2, 8 gedrängt, wobei er die Feder 1q. zusammendrückt, welche die Kraft auf den Kolben 8 überträgt. Wenn diese Kraft bei Zusamrnendrückung der Feder i¢ infolge des ansteigenden Druckes in der Kammer 12 zunimmt, wird sich das Kolbenventil 2 weiter öffnen. Der Druck in idien, Kanälen 3 und 5 steigt dann infolge des verminderten Druckabfalles in dem Druekregelventil 2, und der weitere Anstieg überträgt sich allmählich in die Kammer 12, so daß sich das Kolbenventil e noch weiter öffnet.
• Das System erreicht seine stabile Lage, wenn die Kraft, welche das Ventil 2 infolge des auf die größere Kolbenfläche 8 einswirkenden Druckes der Druckflüssigkeit zu schließen sucht, durch die zusätzliche, entgegengesetzt gerichtete Kraft, welche von der Zusammendrückung der Feder 14 herrührt, ausgeglichen wird. Diese Kraft ist .durch die Anschläge 15, welche die Bewegung des Kolbens 13 begrenzen, auf einen Höchstwert beschränkt.
• Wie ersichtlich, wird also, wenn das Absperrventil 4 bei Einschaltung des Systems geöffnet wird, der Druckanstieg in dem Auslaßkanai 5 langsam erfolgen, und derAuslaßdruck wird seinen vollen Wert erst erreichen, wenn das Regenventil :2 infolge des Druckanstieges in der Kammer 12 voll geöffnet wurde.
• Wenn das System abgeschaltet werden soll, wird die Kupplung 17 betätigt, um das Absperrventil 4 zu schließen und das Auslaßventil 6 zu öffnen, so daß der Auslaßkanal 5 mit dem Kanal 7 verbunden wird. Bei einer Verminderung des Druckes in dem Auslaßkanal 5 wird auf Grund der Wirkung der Drosselstelle i i der Druck in der Kammer 12 langsam abnehmen, so daß sich das Kolbenventil 8, wenn der Druck der Feder 14 abnimmt, öffnet, um den Kanal 7 mit dem Rücklaufkanal9 zu verbinden, durch welchen die Flüssigkeit das System, welches in seinen Anfangszustand zurückgekehrt ist, verläßt.
• Die Erfindung bietet besondere Vorteile bei Anwendung in einer hydraulischen Anlage, durch welche Druckflüssigkeit dem Servomotor einer automatischen hydraulischen Steuerung zur Regelung der Flugrichtung oder Lage eines Flugzeuges zugeführt wird, da sie bewirkt, daß unmittelbar nach dem Einschalten der automatischen Steuerung den Servomotoren nur Flüssigkeit geringen Druckes zugeführt wird, so daß nur verhältnismäßig schwache Steuerwirkungen ausgeübt werden. Dadurch erhält der Pilot genügend Zeit, um das Arbeiten der automatischen Steuerung bei Belastung während einer Zeitspanne zu beobachten, in der er noch die automatische Steuerung durch Handsteuerung korrigieren kann. Ferner kann bei Anwendung der Erfindung die automatische Steuerung die Regelung weich und allmählich übernehmen, wenn anfänglich eine geringe Abweichung zwischen der Lage des Flugzeuges und der Lage vorhanden sein sollte, welche für das Flugzeug an den Regelgeräten der automatischen Steueranlage eingestellt ist.
• DieErfindung ist auch bei anderenhydraulischen Anlagen, z. B. in Steuervorrichtungen für Servo-Fahrzeugkupplungen oder -bremsen, anwendbar.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Druckregeleinrichtung für druckmittelbetriebene Servomotoren, insbesondere einer hydraulischen automatischen Flugzeugsteuerung, mit einem Druckregelventil, zwischen dessen Einlaß und Auslaß ein veränderlicher Drosselquerschnitt vorgesehen ist, und auf dessen bewegliches Ventilelement eine in Abhängigkeit von dem Auslaßdruck im Schließsinn wirkende Kraft und außerdem eine dieser Schließkraft entgegenwirkende Kraft ausgeübt wird, gekennzeichnet durch Einrichtungen (13, 14), welche eine zusätzliche, auf das Ventil (2) im Öffnungssinne einwirkende Kraft hervorbringen, die von dem Auslaßdruck abhängig ist.
2. 2. Druckregeleinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kraft durch den Zustrom von Druckmittel erzeugt wird, das dem Auslaß (5) über eine Drosselstelle (ii) entnommen wird, durch welche die den Änderungen des Auslaßdruckes entsprechenden Änderungen der zusätzlichen Kraft verzögert werden.
3. 3. Druckregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Auslaß (5) über eine Drosselstelle (ii) entnommene Druckmittel einer Kammer (i2) zugeführt wird, in welcher sich ein Kolben (13) bewegt, um die zusätzliche Kraft auzuüben.
4. 4. Druckregeleinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine elastische Verbindung (14) zwischen dem in der Kammer (i2) befindlichen Kolben (13) und dem beweglichen Element des Ventils.
5. 5. Druckregeleinrichtung nach Anspruch i oder folgenden, gekennzeichnet durch ein Absperrventil (4), um den Auslaß vom Einlaß abzuschalten, und durch eine Einrichtung, um gleichzeitig den Auslaß (5) mit dem Rücklauf (9) zu verbinden.
6. 6. Druckregeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen veränderlichen Anschlag (16), welcher die Stellung des Kolbens (13) festlegt, wenn das Regelventil geschlossen ist.
7. 7. Druckregeleinrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 6, gekennzeichnet durch Anschläge (15), welche die Bewegung des Kolbens (13) in der Kammer (12) begrenzen, um die zusätzliche Kraft auf einen vorbestimmten Höchstwert zu beschränken.