DE2436403A1 - THROTTLE VALVE - Google Patents

Description

COHAUSZ & FLORACKCOHAUSZ & FLORACK

PATENTANWALTS P ÜKO D-4 DÜSSELDORF . SCHUMANNSTB. 97PATENT ADVOCATE P ÜKO D-4 DÜSSELDORF. SCHUMANNSTB. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER ■ Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZPATENT LAWYERS:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ Dipl.-Ing. W. FLORACK Dipl.-Ing. R. KNAUF Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER ■ Dipl.-Ing. HB COHAUSZ

243640243640

Lucas Aerospace LimitedLucas Aerospace Limited

well Streetwell street

GB-Birmingham . zu. Juli 1974GB-Birmingham. to. July 1974

Drosselventil Die Erfindung betrifft ein Drosselventil. Throttle valve The invention relates to a throttle valve.

In den Brennstoffregelsystemen von Gasturbinen sind Vorschläge gemacht worden, mit einem Digitalcomputer als die Hauptquelle für Regelsyignale zu arbeiten, um den Brennstoffstrom zur Turbine zu bestimmen. Die Kombination eines Digitalcomputers mit einem Brennstoffsystem bringt einige Probleme mit sich, weil es schwierig ist, mit herkömmlichen Anordnungen die erforderliche hohe Auflösung zu erhalten, In the fuel control systems for gas turbines proposals have been made to work gelsyignale with a digital computer as the main source of Re to determine the fuel flow to the turbine. The combination of a digital computer with a fuel system poses some problems because it is difficult to obtain the required high resolution with conventional arrangements,

Wenn beispielsweise ein Schrittmotor verwendet wird, um ein Drosselventil anzutreiben, machen die in. Konflikt geratenden Voraussetzungen eines schnellen Ansprechens und einer hohen Auflösung die ""ahl des Getriebeverhältnisses zwischen dem Schrittmotor und dem Ventil für dessen Antrieb extrem schwierig. Me Frequenz, mit der Gchrittmotoren ansprechen können, ist begrenzt, so daß zum Erhalten eines schnellen Ansprechens ein Übersetzungsverhältnis eingesetzt werden muß, das einen nicht akzeptablen hohen Brennstoffstromschritt mit jedem einzelnen Schaltschritt des Motors ergibt.For example, if a stepper motor is used to control a throttle valve to drive, make the conflicting requirements a quick response and a high resolution the gear ratio between the stepper motor and the valve for its drive extremely difficult. Me frequency with the stepper motors can respond is limited, so a gear ratio is used to obtain a quick response which results in an unacceptably high fuel flow step with every single switching step of the engine.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Drosselventil mit einem Antrieb zu schaffen, das zur Kombination mit einem Digitalsteuercomputer geeignet ist, wobei das vorstehend angesprochene Problem beseitigt wird.The invention is therefore based on the object of a throttle valve with a drive that can be combined with a digital control computer is suitable, the problem addressed above is eliminated.

_{28 275} ORIGINAL INSPECTED _{28 275} ORIGINAL INSPECTED

Wa/Ti _ 2 -Wa / Ti _ 2 -

4098 86/0 52 64098 86/0 52 6

-i--i-

Ein drosselventil gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen nit üiiiiun^en versehenen TCörper, ein Burchflußregelglied, das im Köroer so bovs^'bar ist, daß der Durchfluß durch diesen geregelt wird, einen Mxfcsrentialcetriebemechanisnus mit einem mit dem Durchflußre- ^elglied gekoppelten Ausgangsglied und einem ersten und einem zweiten Ein^angsglied, die mit dem Ausgangsglied treibend gekuppelt sind, und zwei elektrische Schrittmotoren, die treibend mit den betreffenden IL'ingangsgliedern verbunden sind, wobei die Treibverbindungen zwischen den Schrittmotoren und dem Ausgangsglied derart sind, daß eine einzige bchrittversetzung- eines Schrittmotors eine kleinere Winkelversetzung eides Durchflußregelglieds gegenüber der Winkelversetz*ung desselben bewirkt, die durch eine einzige Schrittversetzung des anderen Schrittmotors bewirkt wird,A throttle valve according to the invention is characterized by a nit üiiiiun ^ en TC body, a flow control element that is in the body so bovs ^ 'bar that the flow through this is regulated, a differential gear mechanism with a flow rate ^ element coupled output member and a first and a second A ^ angs member, which are drivingly coupled to the output member, and two electric stepper motors that are driving with the concerned IL 'input members are connected, the drive connections between the stepper motors and the output member are such that a single step offset- a stepper motor has a smaller angular offset Both flow regulating member compared to the angular offset of the same caused by a single step shift of the other stepper motor,

Hit dieser Anordnung kann eine Feinauflösung dadurch erhalten werden, daß die Motoren so angetrieben werden, daß jeder Motor eine entgegengesetzte Durchflußregelversetzung bewirkt. Ferner kann eine hohe Ansprechgeschwindigkeit erreicht werden, indem die Motoren mit maximalen Frequenzen betrieben werden, so daß beide Motoren das Regelglied in die gleiche Richtung versetzen.With this arrangement, fine resolution can be obtained by that the motors are driven so that each motor causes an opposite flow control offset. It can also have a high response speed can be achieved by operating the motors at maximum frequencies so that both motors control the control element in offset the same direction.

Ferner erbringt die vorstehend beschriebene Anordnung auch ein zusätzliches, sehr günstiges Merkmal, nämlich das der erhöhten Sicherheit» da es unwahrscheinlich ist, daß beide Motoren oder ihre Antrieb»»ehaltungen gleichzeitig ausfallen, und im Falle einer Fehlregelung, ungeachtet einer schlechten Regelung, kann immer noch eine Eegelung durch die Position des Durchflußregelglieds des Ventils vorgenommen werden, ohne daß die Teile doppelt vorgesehen sein müssen.Furthermore, the arrangement described above also provides an additional, A very favorable feature, namely that of increased safety, since it is unlikely that both engines or their drive systems will hold fail at the same time, and in the event of a faulty regulation, regardless a bad regulation, a regulation can still be made by the position of the flow control element of the valve, without the parts having to be provided twice.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unterBezusgnahme auf die Zeichnung näher erläutert. An embodiment of the invention is given below with reference to a Embodiment explained in more detail with reference to the drawing.

Das dargestellte Drosselventil hat einen Körper 10 mit einer Einlaßöffnung 11 und einer Auslaßöffnung 12, die die Form eines Musters an Bohrungen hat, die progressiv bedeckt oder freigelegt werden, währendThe illustrated throttle valve has a body 10 with an inlet port 11 and an outlet opening 12 which is in the form of a pattern of bores which are progressively covered or exposed during

409886/0526 " ³ "409886/0526 " ³ "

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

243640243640

ein Durchflußregelglied I3, das drehbar im Körper 10 gelagert ist, gedreht wird.a flow control member I3 rotatably supported in the body 10 is rotated will.

Um das Durchflußregelglied 13 zu drehen, sind zwei elektrische Schrittmtoren 14, 15 vorgesehen, die mit dem Glied 13 durch einen Differentialgetriebemechanismus 16 verbunden sind. Dieser Hechanismus besteht aus einem Ausgangskegelrad I7 am Glied I3, einem ersten Eingangsglied in der Form eines identischen Kegelrads 18, das vom Motor I4 angetrieben wird, und einem zweiten Eingangsglied in der Porm eines trägers 19» der Kegelräder 20 trägt, die mit den Zahnrädern 18 und I7 kämmen. Der Träger Yj hat eine Außenverzahnung 21, die mit einem Ritzel 22 kämmt, das vom zweiten Schrittmotor 15 angetrieben wird.In order to rotate the flow control member 13, two electric stepper motors 14, 15 are provided which are connected to the member 13 through a differential gear mechanism 16. This mechanism consists of an output bevel gear I7 on member I3, a first input member in the form of an identical bevel gear 18, which is driven by motor I4, and a second input member in the form of a carrier 19 »carries the bevel gears 20, which with the gears 18 and I7 comb. The carrier Yj has an external toothing 21 which meshes with a pinion 22 which is driven by the second stepping motor 15.

Die Anordnung dieses Differentialgetriebemechanismus ist derart, daß das Geschwindigkeitsverhältnis des Antriebs vom Zahnrad 18 zum Zahnrad -1 beträgt, während das Geshwindigkeitsverhältnis des Antriebs vom Träger 19 zum Zahnrad I7 2 beträgt. Die Motoren 14» 15 wtreiben das Zahnrad 18 und das Eitzel 22 über Untersetzungsgetriebe 2J, bzw. 24 an, derart, daß diese 2:1-Differenz in den Geschwindigkeitsverhältnissen teilweise, aber nicht ganz ausgeglichen wird, so daß eine einzige bchrittversetztung eines Motors eine etwas größere Drehung des Glieds 15 als eine einzige Schrittversetzung des anderen Motors bewirkt.The arrangement of this differential gear mechanism is such that the speed ratio of the drive from the gear 18 to the gear is -1, while the speed ratio of the drive from the carrier 19 to the gear I7 is 2. The motors 14 »15 w drive the gearwheel 18 and the pinion 22 via reduction gears 2J and 24, respectively, in such a way that this 2: 1 difference in the speed ratios is partially, but not completely, compensated, so that a single step shift of a motor causes a slightly larger rotation of the member 15 than a single step displacement of the other motor.

Die Motoren 14» 15 haben ihre eigenen unabhängigen uteuerschaltungen 25, 26, die in herkömmlicher Weise getrennte Eingangsanschlüsse zur Bestimmung der Drehrichtung und der Drehzahl des zugehörigen Motors aufweisen. Beide Hegelschaltungen werden wiederum durch einen Steuercomputer 27 gesteuert, der ein Eingangssignal (unter anderem) von einem Positionsabgreifwandler 28 erhält, der vom Glied 13 angetrieben wird.The motors 14 »15 have their own independent control circuits 25, 26, the conventionally separate input connections for determining the direction of rotation and the speed of the associated motor. Both Hegel circuits are in turn controlled by a control computer 27 controlled by an input signal (among others) from a Position pickup transducer 28, which is driven by member 13.

- · Ansprüche - · Claims

409886/0526
BAD ORIGINAL 409886/0526
BATH ORIGINAL

Claims (6)

J eheJ ehe ^JL- Iv cn ei!! , ζ ξ lc e η η 2 e i c Ii η e t durch einen mit '-r \· ersehen Körper, ein Durchilußregeiglied, das: in Körper so r i? t, ^Γ·?ί der Durchi'lu/i durch diesen geregelt vird, einen l)if- -'il^el^ieljf.^echpni.-TaUo uit eine:.» :,;i I: den iDurchriiißrejelglieü ge~ '■ro-vtlbeii ;αΐί, ^n^sglied und eine<;i erstem und einem zweiten lüiit-angs- ;ilcu, 6.ic- mit de.'.: ;„u?garigs£litu treicend gekuppelt sino-, und r,i;ei t-le".-_k-Lra.,rcI-ie „,c-iriifciotoren, die treibende mit den betreff enden Ξϊη-0iinj_aglieäern verbunden fcind, wobei die Treibverbindungen swischen den Lchrittruüloren und dem Ausgan^sglied derart sind, dar; eine einzige Jch^ittversetzung einet Schrittmotors eine kleinere v/inlcelversetzung des Inirchflu.^regelglieds gegenüber der v.'inkelversetzung desselben bewirkt, uie durch eine einzige Lchrittversetzung des anderen Schrittmotors bevirkt wird.^ JL- Iv cn ei !! , ζ ξ lc e η η 2 eic Ii η et through a body marked with '-r \ ·, a passage rule that: in body so ri? t, ^Γ ·? ί the Durchi'lu / i regulated by this vird, a l) if- -'il ^ el ^ ieljf. ^ echpni.-TaUo uit a :. » :,; i I: the iDurchriiißrejelglieü ge ~ '■ ro-vtlbeii; αΐί, ^ n ^ s link and a <; i first and a second lüiit-angs-; ilcu, 6.ic- with de.'.:;" u? garigs £ litu treicend coupled sino-, and r, i; ei t-le ".- _k -Lra., rcI-ie", c-iriifciotoren, the driving connected with the relevant Ξϊη-0iinj_aglieäern, where the Driving connections between the fluid regulators and the output member are such; a single offset of one stepper motor causes a smaller offset of the flow control member compared to its angular offset, which is caused by a single offset of the other stepper motor . 2. Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da/3 das Getriebeverhältnis des ersten Eingangsglieds zum Ausgangsglied sich von dem Getriebeverhältnis des aweiten liingangsglieds sun ...lua gange glied unterscheidet.2. Throttle valve according to claim 1, characterized in that da / 3 is the gear ratio of the first input element to the output element from the gear ratio of the outer link sun ... lua gang member is different. i,. Jjrorjselventil np.ch Anspruch 2, gekennzeichnetdurch eine erste und eine zweite Getriebeanordnung, die jeweils Treüverbiriäungen zwischen den Schrittmotoren und dem ersten bzw. dein zweiten IDJqgangs-,-•lied bilden, wobei das Verhältnis des Getriebes zwischen dem ersten Hingangsglied und dem Ausgangsglied zum Getriebe zwischen dem zweiten Singangsglied und dem Ausgangsglied sich vom Verhältnis der ersten Getriebeanordnung zuüsr zweiten Getriebeanordnung unterscheidet. i ,. Jjrorjselventil np.ch claim 2, characterized by a first and a second gear arrangement, each of which forms loyalty links between the stepper motors and the first and the second IDJqgangs -, - • song, the ratio of the gear between the first hanging member and the output member to the gearbox between the second singing element and the output element differs from the ratio of the first gear arrangement to the second gear arrangement. ξ. Drosselventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß deie erste und die zweite Getriebeanordnung Untersetzungsgetriebe sind. ξ. Throttle valve according to Claim 5, characterized in that the first and the second gear arrangement are reduction gears. 5· Drosselventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4> &g e k e η η zeichnet durch eine erste und eine zweite Regelschaltung für den betreffenden Schrittmotor.5 · Throttle valve according to one of Claims 1 to 4> & g e k e η η draws by a first and a second control circuit for the stepping motor in question. 2ö_£Ü BAD ORIGINAL2ö_ £ Ü BAD ORIGINAL Wa/Ti - 2 -Wa / Ti - 2 - 409886/0526409886/0526 6. Drosselventil nach Anspruch 5» g e k e η η a e i c b η e t d. u r c h einen auf die Winkelposition des Durchflußregelglieds ansprechender: wandler zur Lieferung eines Itückkopplungssignals, wobei die Regelscnaltungen auf das liückkopplungssignal ansprechen.6. Throttle valve according to claim 5 »g e k e η η a e i c b η e t d. u r c h a transducer responsive to the angular position of the flow control member for supplying a feedback signal, the control circuits respond to the feedback signal. 40-9886/052640-9886 / 0526 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL LeerseiteBlank page