DE2611403A1 - Stellantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Fluidstellantriebe, welche geradlinig übei—
tragen, und bezieht sich insbesondere auf deren Rückkopplungsvorrichtung.

Durch die Erfindung wird das Problem gelöst, durch einen Stellantriebskolben, dessen Hub relativ groß ist, eine kleine Bewegung zu erzielen, wobei die Rückkopplungsvorrichtung im Innern bleibt, was zu einer kompakten und wirksamen Einrichtung führt. Die
Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Turbinentriebwerken, bei welchen es erwünscht ist, die Geometrie des Triebwerks zu

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steuern und die Steuervorrichtung derart an die Kraftstoffreglertechnik anzupassen, daß diese Vorrichtung innerhalb des Kraftstoffreglers enthalten ist und zusätzlich die Anzahl von äußeren Abdichtungen minimiert wird. U"iter typischen Bedingungen wäre es erforderlich, das Rückkopplungsgestänge außerhalb des Kraftstoffreglers zu führen und an irgendeiner Stelle in dem Kraftstoffreglergehäuse einen Zugang zu schaffen. Aufgrund der Erfindung werden die Abdichtungen, die sonst an dieser Trennstelle erforderlich wären, nicht benötigt.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Rückkopplungsanordnung für einen geradlinig arbeitenden Stellantrieb.

Weiter schafft die Erfindung im Innern des Stellantriebskolbens eine Kurvenfläche, auf der ein Kurvenflächen abtaster entlanggleitet und die geradlinige Bewegung in eine Drehbewegung umsetzt, um ein Signal zu erzeugen, welches die Stellung des Kolbens angibt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teilschnittansicht der

bevorzugten Ausführungsform der Erfindung , und

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Fig. 2 eine Teilschnittansicht auf der Linie

2-2 von Fig. 1 .

Die Erfindung wird am besten anhand von Fig. 1 verständlich, welche einen in seiner Gesamtheit mit der Bezugszahl 10 bezeichneten hydraulischen Stellantrieb zeigt, der zum Einstellen der variablen Leitschaufeln 12 eines Gasturbinentriebwerks 14 in Abhängigkeit von der Verdichterdrehzahl und der Verdichtereinlaßtemperatur dient, wobei das betreffende Signal durch einen geeigneten Kraftstoff regler ausgedrückt wird, der in seiner Gesamtheit mit der Bezugszahl 16 bezeichnet ist. Geeignete Kraftstoffregler sind die Typen JFC-12, JFC-25 und JFC-60, die von der Fa. Hamilton Standard Division der Fa. United Aircraft Corporation hergestellt werden, oder der in der US-PS 2 822 beschriebene Kraftstoff reg I er. Für die Zwecke der Erfindung ist es lediglich erforderlich zu verstehen, daß das Drehzahl- und das Temperatursignal, welche durch den Kraftstoffregler abgefühlt und berechnet werden,zum Steuern der Stellantriebsposition benutzt werden und, da die typischen dreidimensionalen Kurvenkörper die gewünschte Position anzeigen, können sie zum Liefern dieses Signals benutzt werden.

Es genügt anzugeben, daß die Position eines zweiarmigen Hebels 18 die gewünschte Stellantriebsposition anzeigt, die aus der Vei— dichterdrehzahl und der Verdichtereinlaßtemperatur des Triebwerkes errechnet worden ist, und zum Positionieren des Schieberkolbens 20 eines dopp el wirkenden Steuerschiebers 22 dient. Regulierter Servodruck wird in den Steuerschieber 22 über eine

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Leitung 24 eingeleitet, wo er in eine Ringkammer 26 geleitet wird und wo Bunde 28 und 30, die nun in der Leitung-an-Leitung-Position sind, das unter Druck stehende Fluid über Leitungen

34 und 35 zu jedem Ende des Kolbens 32 des Stellantriebs 10 leiten. Wenn der Schieber kolben 20 in der oberen Position ist, wird somit hoher Druck in die Kammer 38 geleitet, um die rechte Seite des Kolbens 32 zu beaufschlagen und diesen nach links zu treiben. Die Verbindungsstange 40 stellt die Leitschaufeln über bekannte Gestänge, Zahnräder und dgl. (nur eines ist dargestellt) in einer bestimmten Richtung ein. Bei dieser Betriebsart wird das Fluid in der Kammer 42, das auf die linke Seite des Kolbens 32 wirkt, über die Leitung 36 an dem Bund 30 vorbei zu einer Ablaßleitung 44 abgeleitet. Wenn der Steuerschieber in Abwärtsrichtung betätigt wird, wird hoher Druck in die Kammer eingeleitet und Fluid aus der Kammer 38 wird über die Leitung 34 an dem Bund 28 vorbei durch eine AblaSleitung 46 abgeleitet.

Das durch den Kraftstoffregler 16 in der oben erwähnten Weise erzeugte Steuersignal dient zum Einstellen eines durch Federn abgeglichenen Winkelhebels 50, damit dieser um einen Drehpunkt 52 gedreht und der Schieberkolben 20 in Abhängigkeit von der Polarität des Signals nach oben oder nach unten verstellt wird. Die Rückkopplung zum Zurückführen des Schieberkolbens 20 in seine Leitung-an-Leitung-Position (wie dargestellt) erfolgt gemäß der Erfindung in folgender Weise.

Die Stange 54, an welcher der zweiarmige Hebel 18 an der Stelle 56 angelenkt ist, wird in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Kolbens 32 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Stange 54 in

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geeigneter Weise mit einer Welle 58 verbunden, die in dem Gehäuse neben der stationären Büchse 60 in Gleitlagern 62 und 64 gelagert ist. Eine Drehung der Welle 58 dient somit dazu, die Stange 54 in die Zeichenebene hinein- und aus derselben herauszudrehen. Die Drehbewegung der Welle 58 wird durch den Abtasterarm 66, der in geeigneter Weise an der Welle 58 abgestützt oder einstückig mit ihr verbunden ist, aufgrund einer Rolle 68 hervorgerufen, die auf der insgesamt kegelförmigen Kurvenfläche 70 entlanggleitet, welche im Innern des Kolbens 32 gebildet ist. Es ist zu erkennen, daß die Kurvenfläche jedes geeignete Profil haben kann, um eine lineare oder eine nichtlineare Beziehung relativ zu der Bewegung des Kolbens 32 in gewünschter Weise zu schaffen.

Aus den vorstehenden Darlegungen ist zu erkennen, daß eine geradlinige Bewegung des Kolbens 32 über den Kurvenabtaster 66, die Welle 58 und die Stange 54 rückgekoppelt wird, um den Winkelhebel 50 und somit den Schieberkolben 20 so zu verstellen, bis die Nullstellung, d.h. die Leitung-an-Leitung-Position der Bunde 28 und 30 erreicht ist. Aufgrund der Erfindung befindet sich die Rückkopplungsanordnung im Innern des Kolbens, was zu einem relativ kompakten, eine geringere Größe und damit ein geringeres Gewicht aufweisenden FluidstelIantrieb im Vergleich zu bekannten Fluidstellantrieben führt. Darüberhinaus sind die bei bekannten Stellantrieben erforderlichen Abdichtungen beseitigt.

Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann über die beschriebenen besonderen Ausführungsbeispiele hinaus eine Vielzahl von Änderungs- und Abwandlungsmöglichkeiten.

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Claims (6)

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   Patentansprüche:

   1 . Stellantrieb, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Zylinder, durch einen in dem Zylinder angeordneten Kolben, durch eine Bohrung, die zentral auf dem Innendurchmesser des Kolbens gebildet ist und eine Kurvenfläche begrenzt, durch eine Rückkopplungsanordnung mit einem Abtaster, welcher betriebsmäßig mit dem Kolben verbunden und relativ verschiebbar zu der Kurvenfläche gelagert ist zur Erzeugung eines Rückkopplungssignals, welches die Verschiebung des Kolbens anzeigt, und durch eine Hydraulikeinrichtung, die auf den Kolben wirkt, um ihn geradlinig zu verschieben.
2. 2. Stellantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Kolbens ein im wesentlichen konisches Profil bildet.
3. 3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikeinrichtung einen Servosteuerschieber enthält, daß eine Gestängeanordnung, welche mit dem Servosteuerschieber betriebsmäßig verbunden ist, ein Eingangssignal liefert, welches bewirkt, daß der Kolben mit Hydraulikfluid beaufschlagt wird, wobei die Gestängeanordnung eine drehbar gelagerte Welle enthält, die sich in dem Zylinder erstreckt und mit dem Abtaster zur Ausführung einer Drehbewegung verbunden ist, und ein weiteres Glied,das mit der Welle außerhalb des Zylinders vei— bunden und betriebsmäßig mit dem Servosteuerschieber verbunden ist.

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4. 4. Hydrauliksystem mit einem Servoschieber und mit einem Stellantrieb, der einen Kolben enthält, welcher auf das Zuführen und Abführen von Fluid zu bzw. von der Reaktionsfläche des Kolbens durch den Servoschieber hin in einem Zylinder verschiebbar ist, gekennzeichnet durch eine Gestängeanordnung, welche dem Servoschieber das Eingangs- und das Rückkopplungssignal zuführt, um den Kolben zu steuern, und dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsanordnung einen Abtaster außerhalb des Kolbens enthält, der an einer auf einer Innenfläche des Kolbens gebildeten Kurvenfläche anliegt, und eine drehbar gelagerte Welle, die einen Teil hat, der sich in den Zylinder erstreckt und mit dem Abtaster verbunden ist, so daß sie gedreht wird, wenn sich der Kolben geradlinig bewegt, und daß die Gestängeanordnung die Welle und den Servoschieber miteinander verbindet, um ihn in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kolbens wieder in die Nullposition zu bringen.
5. 5. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Schwenkarm, dessen eines Ende betriebsmäßig mit dem Servoschieber verbunden ist und dessen anderes Ende dem Servoschieber das Eingangssignal liefert, und durch ein Glied, das an seinem einen Ende an der Welle und an seinem anderen Ende an dem Schwenkarm zwischen dessen Enden befestigt ist, so daß dem Servoschieber das Rückkopplungssignal geliefert wird.
6. 6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Servoschieber einen Steuerschieber mit einem Schieberkolben umfasst, der Fluid in den Zylinder ein- und aus dem Zylinder ableitet, und daß eine Feder den Schieberkolben in eine Richtung drückt und daß die Gestängeanrodnung ihn in die entgegengesetzte Richtung drückt^ 0 9 8 A 1 / 0 7 ί 0

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