DE974986C - Elektrohydraulischer Messwertverstaerker - Google Patents

Description

• Elektrohydraulischer Meßwertverstärker Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrohydraulischen Meßwertverstärker mit einer Schiebervorsteuerung, die allseitig unter einem gegenüber dem Druck in der Hauptsteuerleitung herabgesetzten Druck steht.
• Eine bekannte Vorsteuerung, die mit gegenüber dem in der Hauptsteuerleitung herrschenden herabgesetzten Druck arbeitet, enthält als Vorsteuerglied eine Nadel, die eine Abströmöffnung in der Stirnfläche eines als Kolben in einem Zylinder ausgebildeten Hauptsteuerorgans mehr oder weniger verschließt. Die Stirnfläche begrenzt einen zylindrischen Druckraum, der über eine Drosselstelle mit dem Druck des hydraulischen Mittels in einer Abflußleitung in Verbindung steht. In dieser Abfluß-Leitung eines hydraulischen Servomotors wird der Druck künstlich ständig auf einem gewissen Niveau gehalten. Das durch die Abströmöffnung dringende hydraulische Mittel gelangt über eine axiale Bohrung im Hauptsteuerorgan und weitere Düsen zu einem drucklosen Abfluß. Auf die andere Seite des Hauptsteuerorgans wirkt ein gesonderter Druckkolben mit gegenüber dem Hauptsteuerorgan kleinerer Kolbenfläche, der ohne Drosselung mit dem in der Abflußleitung des Servomotors herrschenden Druck beaufschlagt ist. Diese Vorsteuerung wurde mit einem Schwenk-Tauchspulenmeßwerk über eine federgefesselte Hebelübersetzung verbunden.
• Ein älteres Patent schützt eine hydraulische Schiebersteuerung mit Vorsteuerung. Das hydraulische Mittel gelangt dabei aus einem Hochdrucknetz nach Druckdrosselung auf einen wesentlich kleineren Vorsteuerdruck zu den Druckräumen an den Stirnseiten eines Folgekolbens. Durch Kanäle im Folgekolben fließt das hydraulische Mittel ständig über Öffnungen in einer axialen Bohrung des Folgekolbens ab, die von zwei Vorsteuerkolben auf einer gemeinsamen Kolbenstange verschlossen werden. Bei Auslenkung der Kolbenstange verschließen die Vorsteuerkolben eine der Öffnungen und geben die andere Öffnung frei. In dem zu der geschlossenen Öffnung gehörenden Druckraum staut sich dadurch das hydraulische Mittel und baut einen Druck auf, der den Folgekolben proportional der Steuerungsänderung der Vorsteuerkolben folgen läßt. In gleichem Maße, in dem in diesem einen Druckraum ein Druck entsteht, bricht der Druck im anderen Druckraum zusammen. -Der elektrohydraulische Meßwertverstärker gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Tauchspulenmeßwerkes mit Zusatzwicklung zur Erzielung beliebiger Meß- und Regelkennlinien, dessen Tauchspule unmittelbar gleichachsig mit dem Verstellorgan der Vor-Steuerung verbunden ist.
• Die Zusatzwicklungen eines Tauchspulenmeßwerkes sind bereits Gegenstand eines älteren Patents. Konstante Gleichströme, die in den Zusatzwicklungen fließen, erzeugen im Zusammenwirken mit dem konstanten magnetischen Luftspaltfeld des Tauchspulenmeßwerkes Federkräfte, die die Tauchspule in einer Nullstellung zu halten suchen. Die Stärke der Federkräfte in Abhängigkeit von der Auslenkung der Tauchspule läßt sich durch die Gestalt der Zusatzwicklungen und durch den Strom in diesen auf einfache Weise den gegebenen Bedürfnissen anpassen.
• Die Kombination eines solchen Tauchspulenmeßwerkes mit Zusatzwicklungen mit einer hydraulischen Schiebervorsteuerung, die mit einem geringeren als dem in der Hauptsteuerleitung herrschenden Druck arbeitet, ergibt bei unmittelbar gleichachsiger Verbindung der Tauchspule und des Verstellorgans der Vorsteuerung einen Meßwertverstärker mit fortschrittlichen Eigenschaften.
• Ein solcher elektrohydraulischer Meßwertverstärker zeichnet sich durch eine besonders kleine Zeitkonstante aus, wobei er trotzdem eine hohe Verstellkraft bei kleiner räumlicher Abmessung aufweist: Die kleine Zeitkonstante ergibt sich insbesondere dadurch, daß der aktive bewegliche Meßwerkteil auf die praktisch trägheitslose Tauchspule sowie das mit dieser unmittelbar gleichachsig verbundene Verstellorgan der Vorsteuerung, dessen Abmessungen durch Wahl der Druckverhältnisse klein gehalten -werden können, beschränkt ist. Die kleine Zeitkonstante ergibt sich weiter dadurch, daß infolge des niedrigen Druckes auf beiden Seiten des Verstellorgans in der Nullstellung bereits kleine Kräfte der Tauchspule zur Betätigung des Verstellorgans ausreichen. Die kleine Zeitkonstante ist dabei weitgehend unabhängig von der Höhe des Hauptsteuerdruckes, so daß auch hohe Verstellkräfte erzielbar sind. Die unmittelbare gleichachsige Verbindung der Tauchspule mit dem Verstellorgan der Vorsteuerung garantiert eine gute Führung der Tauchspule. Ein Verkanten der Tauchspule wird damit weitgehend vermieden. Die gleichachsige Führung der Tauchspule läßt einen kleinen und in allen Stellungen gleichen Luftspalt zu, womit ein hoher Ausnutzungsgrad und eindeutige Regelverhältnisse erreicht werden. Mit dem Wegfall einer Hebelübertragung zwischen Tauchspule und Verstellorgan entfallen auch die Reibungsverluste der Hebellager und die mit der Hebelübertragung verbundenen. Losen. Man erhält auf diese Weise eine höhere Empfindlichkeit und höhere Regelgenauigkeit.
• Nach weiteren Merkmalen der Erfindung können Taüchspulenmeßwerk und hydraulische Steuerung so angeordnet-sein, daß die Geschwindigkeit des Stellkolbens proportional dem Meßwerkausschlag ist. Das von der Vorsteuerung bei vermindertem Druck gesteuerte hydraulische Mittel beaufschlagt einen Stehkolben, der geschwindigkeitsproportional den Bewegungen des Verstellorgans der Vorsteuerung folgt.
• Eine andere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens erzielt eine wegproportionale Abhängigkeit zwischen Tauchspule und einem Stehkolben dadurch, daß der Stellkolben mit einer Steuerhülse mechanisch verbunden ist, die die vom Verstellorgan mehr oder weniger abgeschlossenen Auslaßöffnungen der Vorsteuerung enthält. Jede vom Stellkolben unter dem Druck des hydraulischen Mittels ausgeführte Bewegung wird über diese mechanische Verbindung mit der -Steuerhülse an die Vorsteuerung zurückgemeldet, so daß sich der Stellkolben als reiner Folgekolben unter Zwischenschaltung der hydraulischen Verstärkung durch. den Hauptsteuerdruck des hydraulischen Mittels nur im Maße der Bewegung von Tauchspule und Verstellorgan der Vorsteuerung bewegen kann.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE; i. Elektrohydraulischer Meßwertverstärker mit einer Schiebervorsteuerung, die allseitig unter einem gegenüber dem Druck in der Hauptsteuerleitung herabgesetzten Druck steht, gekennzeichnet durch Verwendung eines Tauchspulenmeßwerkes mit Zusatzwicklung zur Erzielung beliebiger Meß- und Regelkennlinien, dessen Tauchspule unmittelbar gleichachsig mit dem Verstellorgan der Vorsteuerung verbun-. den ist. a. Meßwertverstärker nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung von Tauchspulenmeßwerk und hydraulischer Steuerung, daß die Geschwindigkeit des Stellkolbens proportional dem Meßwerkausschlag ist. 3. Meßwertverstärker nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung von Tauchspulenmeßwerk und hydraulischer Stellerung, daß der Weg des Stellkolbens proportional dem Meßwerkausschlag ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 399 162, 749 542; Dr.-Ing. W. Oppelt, Grundgesetze der Regelung, 1947, S. 27; Engel und Oldenbourg, Mittelbare Regler und Regelanlagen, 1944, S. 8o und 82; Druckschrift der Fa. Luftfahrtgerätewerk Hakenfelde GmbH. Berlin-Spandau A 52003 »Das Regel-und Verstärkerprinzip der Siemens - LWG Kurssteuerung, S. 17 und i9; Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Herausgeber Control-Commission for Germany, Bd. i, Brennkraftmaschinen, S.358, Anmeldung L 11196o I a/46 d; Bd.
2. 2, Elektrotechnik, S. 435, Anmeldung L 116924 VIII b / 21 c.
3. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 802 298, 849 730, 927 726, 937243.