DE1550934C - Düsen-Prallplatten-Vorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Düsen-Prallplatten-Vorrichtung zinn Umsetzen einer Eingangsbewcgung in eine entgegengesetzte Veränderung zweier Auslaßdrücke, bei der ein Düsenpaar, ferner eine Einrichtung zum Zuführen eines gesteuerten Flusses zu jeder der Düsen, eine Prallplatte, die ein Stcuerflächenpaar aufweist, wobei jede Steuerfläche in einem Abstand, aber in tier Nähe einer der Düsen ungeordnet ist und in einer Ebene liegt, die im wesentlichen rechtwinklig zur Achse eier entsprechenden Düse verläuft, wodurch ein Paar Steuerdurchgänge gebildet werden, außerdem ein Prallplattenhalter, der entgegengesetzte Bewegungen ausführen kann, um den Abstand zwischen den Steuerflächen und den Düsen und damit den Fließwiderstand der Steuerdurchgänge zu beeinflussen, vorgesehen sind.

Derartige Vorrichtungen sind speziell bei Servosteuersystenien wichtig, die in der letzten Zeit an Bedeutung ständig zugenommen haben. Als Beispiele seien nur Flugzeuge oder die heutzutage erzeugten Wurfgeschosse genannt. Auch ist eine steigende Anwendung in automatischen Steuersystemen für industrielle Maschinenanlagen in den Fällen zu beobachten, in denen große Kräfte mit kleinen Eingangssignalen gesteuert werden sollen. Dabei spielt vor allem das Erfordernis einer geringen Steuerkraft eine erhebliche Holle.

Hei ikn bekannten Konstruktionen ist in der Regel die Anwendung eines Düsenpaares vorgesehen, das rechtwinklig einen Flüssigkeitsstrom auf eine Prallplatte ausstößt, so daß die volle Kraft des Flüssigkeits.itoßes darauf auftrifft. Die Düsen sind so angeordnet, daß die hydraulischen Kräfte einander entgegenwirken, beispielsweise in. Form eines sich direkt gegenüberliegenden Düsenpaares mit einer dazwischenliegenden Prallplatte oder ein in bezug auf den Drehpunkt der Prallplatte gleichartig angeordnetes Düsenpaar, so daß die auf die Prallplatte von jeder Düse ausgeübte Kraft der anderen direkt entgegenwirkt. Die auf tue Prallplatte ausgeübten Kräfte sind somit uusgcglichcn,~\vcnn sich die Prallplatte in einer neutralen Lage befindet, d.h. den gleichen Abstand von tier Düse hat. Die Anordnung ermöglicht eine zufriedenstellende Linearität, und es sind verhältnismäßig große¹ Kräfte zur Bewegung tier Prallplatte ; erforderlich. •

Der Ei findung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Düsen-Prallplatten-Vorrichtung zum Umsetzen einer Eingangsbewegimg in eine entgegengesetzte Veränderung zweier Auslaßdrücke verfügbar zu inachen, bei tier tlie Linearität des Ausgangsdruckdifferentials bei .einer'„Veränderung der Zuführdrücke über einen großen Bereich gewährleistet ist und bei der die Kraft zur Bewegung der Prallplatte gegenüber den bekannten Einrichtungen wesentlich reduziert ist.

Die Erfindung besteht darin, daß die Düsen.:so zueinander geneigt angeordnet sind, daß die Ausslrömachsen sich in einem spitzen Winkel schneiden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung schlägt die Erfindung vor, daß die Prallplatte um eine Achse schwenkbar ist, die die Halbierungslinie des spitzen Winkels durchkreuzt, wobei die Drehachse weiter entfernt von den Düsen sich befindet als der Punkt, in dem die beiden Düsenachsen zusammenlaufen. Zweckmäßig ist dabei die Prallplatte längs der Halbierungslinie des spitzen Winkels verstellbar, um die Größe der Steuerdurchgänge zu verändern.

In ihrer Weiterbildung schlägt die Erfindung vor, daß die Düsen in bezug auf ucn Prallplattenhalter in Richtung rechtwinklig zur Halbierungslinie des spitzen Winkels verstellbar sind. ...

Mit Vorteil ist vorgesehen, daß die Düsen in an sich bekannter Weise auf einer in; einer Gehäusebohrung axial verschiebbaren Ventilspindel angeordnet sind.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf tlie Zeichnungen

ίο näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Düsen-Prallplatten-Vorrichtung in Verbindung mit einem elektrischen Motor, angeordnet in einem hydraulischen Servosleuersystem, . ■

F i g. 2 Seitenansicht einer Prallplatte, tlie um 1)0° von ihrer in Fig. 1 dargestellten Lage gedreht ist, wobei eine der Steuerflächen gezeigt ist,

F i g. .\ eine vergrößerte Ansicht, die die Beziehung tier Prallplatte zu den veränderbaren Steuerdurch-

2» gangen darstellt,

F i g. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 nach Fig. I.

In Fig. I ist eine Düsen-Prallplatten-Vorrichtung gemäß tier Erfindung in Verbindung mit einem Einstufen-Steuerseivodruckventil dargestellt. Die Einzelheiten¹ ties Servpventils sind nicht Gegenstand tier Erfindung und daher nicht näher beschrieben. ·

Über tlie Pumpe 12 wird tier Düsen-Prallplalten-

3" -Vorrichtung 42 Druckmittel zugeführt.

'Die Düsen-Prallplatten-Vorrichtung 42 umfaßt ein Gehäuse 46, this eine längliche Zylinderbohriing 50 aufweist.

Eine verstellbare Ventilspindel 58 ist mit. einer Engpassung fest in tier Bohrung 50 durch verstellbare Gewindeschrauben 60 und 62 befestigt.

Ein V-förmiger Sitz in der. Mitte der Länge tier Ventilspindel 58 wird durch die Kreuzung tier ebenen Flächen 104 und 106 gebildet, die zwischen

sich einen stumpfen Winkel einschließen. Veränderbare Steuerdüsen 108 und 110 sind in den Bohrungen 112 und 114 angeordnet,-, wobei die Achsen jeder Düse senkrecht zu der entsprechenden ebenen Fläche verläuft. Die Durchgänge 116 und 118 in den Düsen 108 und 110 sind im wesentlichen gleich, und deren Ausströinachsen 115 und 117 schneiden sich in tier Verlängerung im Punkt 119, der außerhalb des Umfangs der Ventilspindel 58 liegt, wobei von ucn Achsen ein spitzer Winkel α gebildet wird. Der Durchgang 120 in der Spindel 58 verbindet den Hohlraum 121, der seitlich von der Bohrung 50 und tier V-förmigen Einkerbung in der Spinde} 58 vorgesehen ist, mit der Ruckkehröffnung 28, so daß die Flüssigkeit, die durch die i Düsen 108 und 110 in den Hohlraum 121 fließt, zurückkehren kann.

Die Prallplatte 122 besitzt ein Paar flache Steuerflächen 124 uiul 126, die auf dein kegelförmigen Ende vorgesehen sind^ wie in den Fig. 2 und 3 zu sehen istj Der Winkel, der von den Flächen 124 und 126 gebildet wird, ist gleich dem eingeschlossenen Winkel, der durch die V-förmige Ausnehmung gebildet wird, so tlaß sich diese Flächen parallel zu den Flächen 104 und 106 sowie senkrecht zu den Ausströmachsen 115 und 117 der Durchgänge 116 und 118 erstrecken. Wenn die Prallplatte 122 und. die Ventilspindel 58 in ihrer Nullage eingerichtet sind, befinden sich die Steuerflächen 124 und 126 in gleichem Abstand von den Enden der Düsen 108

und 110, wodurch veränderbare Stcuerdurchgänge 125 und 127 gebildet werden.

Die Größe oder die Fläche eines jeden veränderbaren Steuerdurchganges 125 und 127 ist der Umfang der Durchgänge 116 oder 118, vergrößert durch den Abstand zwischen den Enden der Düsen 108 oder 110 und ihrer entsprechenden Steuerfläche 124 bzw.126.

Das den Steuerflächen 124 und 126 gegenüberliegende Ende der Prallplatte 122 erstreckt sich in den Drehmotor 44 durch eine Bohrung' im Drehmotoranker 130 und ist daran durch eine Schraube 132 befestigt, wobei die Schraube 132 eine Einstellung der Prallplatte 122 erlaubt, um gleichzeitig die Größe der veränderbaren Steuerdurchgänge 125 imd 127 zu verändern, d.h. den Abstand zwischen den Steuerflächen 124 und 126 an den Enden der Düsen 108 und UO. Die" Nullage der Düsen-Prallplatten-Vorrichlimg ist leicht und genau erzielbar, indem die Ventilspindel 58 längs eingestellt wird, bis die Größe der veränderbaren Steuerdurchgänge 125 und 127 gleich ist. [!eitle Einstellungen können erreicht werden während des Betriebes, indem die Schrauben 60 und 62 abwechselnd eingestellt werden, bis die Ventilspindel 58 iu bezug auf die Prallplatte 122 richtig angeordnet ist, oder durch eine axiale Einstellung tier Prallplatte 122 längs der Halbierungslinie 123 des spitzen Winkels auf eine gewünschte Diirclifliißdruckbeziehung, wobei die Prallplatte 122 in ihrer Lage mit Hilfe der Schraube 132 festgelegt wird. Da der Abstand zwischen den Steuerflächen 124 und 126 und den Enden der Düsen 1OK und 110 sich als Funktion ties spitzen Winkels ändert und nicht allein eine Funktion tier Bewegung entweder tier Prallplatte 122 oder tier Ventilspindel 58 ist, wird eine Genauigkeit in der Einstellung erzielt. Der Anker 130 ist in solcher Weise angeordnet, daß er und tlie Prallplatte 122 sich um eine Achse 134 drehen, el ie tlie Halbierungslinie 123 ties spitzen Winkels der Prallplatte 122 schneidet. Wenn die Prallplatte 122 und tlie Ventilspindel 58 sich in ihrer mittigen Lage befinden, wie in Fig. 1 tiargestellt ist, schneiden tlie Ausströmachsen 115 und 117 der Düsendurchgänge 116 und 118 in ihrer Verlängerung die Halbierungslinie 123 des spitzen Winkels bzw. die Prallplattenachse beim Punkt 11'), wobei der Punkt 11«) zwischen tier Drehachse 134 und dem Umfang tier Ventilspindel 58 sich befindet. Die Prallplattentorsionsfedern 135 und 137, die in F i g. 4 dargestellt sind, sind fest auf dem Anker 130 und dem Rahmen 141 des Drehmotors 44 befestigt und dienen dazu, die Prallplatte 122 in ihrer neutralen Lage zu zentrieren und üben ein Drehmoment auf den Anker 130 durch ein elektrisches Eingangssignal auf den Drehmotor 44 aus. Λ

Wenn auf den Drehmotor 44 ein elektrisches Eingangssignal gegeben wird, wird die Prallplatte 122 .nach rechts oder links verlagert, wobei sie sich um die Achse 134 dreht. Die Richtung und der Betrag der Verlagerung der Prallplatte 122 aus ihrer Nullage ist abhängig von dem Betrag und der Richtung des elektrischen Eingangssignals, das dem Drehmotor 44 erteilt wird. Es wird angenommen, daß ein "positives Eingangssignal die Prallplatte 122 nach rechts auf die Düse 110 zu verlagert und umgekehrt ein negatives Eingangssignal eine Verlagerung der Prallplatte 122 nach links in Richtung auf die Düse 108. ;

Wenn die Prallplatte 122 sich in ihrer Nullage befindet, ist der Widerstand der veränderbaren Steuerilurchgänge 125 und 127 gleich groß und damit die hydraulischen Flüssigkeitskräfte, tlie von tier auf tlie Prallplatte auftreffende Flüssigkeit erzeugt werden, wie sie von den Düsen 108 und 110 auf dieSteuerflächen 124 und 126 in gleicher Menge ausströmt. Diese Kräfte können durch ihre Kraftvektorkompo-

. nenteii dargestellt werden, wobei die größere eine axiale Kraft auf die Prallplatte 122 längs ihrer Achse 123 ausübt. Die waagerechten Flüssigkeitskraft-

K)' komponenten, die auf die Prallplatte 122 durch jede tier Düsen in entgegengesetzter Richtung einwirken, sind gleich groß, wenn sich die Prallplatte 122 in ihrer Nullage befindet. Wenn die Prallplatte* 122 von ihrer Nullage verdrängt wird, erzeugt tier Widerstand der veränderbaren Stcuerdurchgänge 125 und 127, entsprechend den.Änderungen, eine nicht im Gleichgewicht stehende Kraft, tlie. auf tlie Prallplatte 122 wirk, was eine Gegenbewegung der Prallplatte 122 bewirkt. Diese entgegengesetzten Kräfte sind jedoch mir eine Komponente der gesamten, auf die Prallplatte 122 ausgeübten Kraft und sind'verhältnismäßig, klein im Vergleich zu tier Haltekraft der Prallplattentorsionsfedern 135 und 137 und können somit als vernachlässigbar betrachtet werden, so daß sie im wesentlichen keine Wirkung auf den Betrieb oder*die Arbeitsweise tier Düsen-Prallplatten-Vorrichtiing 42 haben. ..

Ein positives elektrisches Signal, das dem Drehmotor 44 erteilt'wird, bewirkt, daß tlie Prallplatte 122 nach rechts von ihrer Nullage verlagert wird, bis tlas Abtriebstlrelimoment ties Drehmotors 44 mit dem Haltcdrchmomcnt tier Prallplattentorsionsfedcrn 135 und 137 aiisbalanziert ist. Wenn sich tlie Prallplatte nach rechts bewegt, steigt tier Widerstand-des veränderbaren Steiiertlureligangs 127 an,-und tier Widerstand des veränderbaren Steilerdurchgangs 125 verringert sich. Das bewirkt einen Druckanstieg in der Kammer 9° und eine -Druckverminderung in der Kammer 07. Das erzeugte Druckdifferential ist pro-'

4» portional dem Zuführdruck. und dem elektrischen Eingangssignal, das dem Drehmotor 44 erteilt worden ist, wt)bci tliese Proportionalität linear über dem Eingangssignalbereich bei irgendeinem gegebenen Zuführdruck innerhalb des Zuführdruckbereichs ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   - 1. Düsen-Prallplatten-Vorrichtung zum Umsetzen einer Eingangsbewegung in eine entgegengesetzte Veränderung zweier Auslaßdrücke, bei der ein Düsenpaar, ferner eine Einrichtung zum

   Zuführen eines gesteuerten Flusses zu jeder der ' Düsen, eine Prallplatte, die ein Steuerflächenpaar aufweist, wobei jede Steuerfläche in einem Abstand, aber in der Nähe einer der Düsen angeordnet ist und in einer Ebene liegt, die im Wesentliehen rechtwinklig zur Achse der entsprechenden Düse verläuft, wodurch ein Paar Steuerdurchgänge gebildet werden, außerdem ein Prallplattenhalter, der entgegengesetzte Bewegungen ausführen kann, um den Abstand zwischen den Stcuerflächen und den Düsen und damit den Fließwiderstand der Steuerdurchgänge zu beeinflussen, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (108,116) so zueinander ge-

   neigt angeordnet sind, daß die Ausströmachsen (115.117) sich in einem spitzen Winkel (119) schneiden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (122) um eine Achse (134) schwenkbar ist, die die Halbierungslinie (123) des spitzen Winkels durchkreuzt, wobei die Drehachse (134) weiter entfernt von den Düsen (108, 110) sich befindet als der Punkt (119), in dem die beiden Ausströmachsen (115, 117) zusammenlaufen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (122) längs der Halbierungslinie (123) des spitzen Winkels verstellbar ist, um die Größe der Steuerdurcligänge (125,127) zu verändern.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,,daß die Düsen (108, 110) in bezug auf den Prallplattenhaltcr (142) in Richtung rechtwinklig zur Halbierungslinie (123) des spitzen Winkels verstellbar sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (108,110) in an sich bekannter Weise auf einer in einer Gehäusebohrung (50) axial verschiebbaren Ventilspindel (58) angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen