DE3001859A1

DE3001859A1 - Servoventil

Info

Publication number: DE3001859A1
Application number: DE19803001859
Authority: DE
Inventors: John Robert Sjolund
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-01-19
Filing date: 1980-01-19
Publication date: 1980-07-31
Also published as: GB2040510A; GB2040510B; AU5448780A; FR2447509A1; SE8000165L; JPS55100401A

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Servoventil nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. In der DE-OS 29 16 3 59 wurde bereits ein Servoventil vorgeschlagen, das aus einem Steuerventil und einem nachgeschalteten Verstärkerventil besteht. Das S^uerventil besitzt eine Art Prallplatte in Form eines auslenkbaren Strahlrohres, welches durch eine Äuslenkkraft zwischen einem Düsenpaar bewegbar ist. Das Strahlrohr ist an eine Druckkammer angeschlossen und liefert in Abhängigkeit von seiner Stellung ein Eluid unter Drucknehr oder weniger an eine der beiden Düsen. Jede Düse ist an eine entprechende Steuerkammer an jedem Ende des Kolbens des Hauptventiles angeschlossen, um diesen Kolben gemäß dem von den beiden Düsen aufgenommenen Fluid-Differ enzdruck zu bewegen. Der Kolben des Hauptventiles weist mehrere Stege zur Steuerung des Fluidflusses zwischen einem Versorgungsanschluss und zwei Ausgangsanschlüssen auf. Die Drücke an den beiden Ausgangsanschlüssen werden sodann benutzt um eine ausgleichende Rückführungskraft auf das Strahlrohr auszuüben. Ein derartiges Servoventil erfordert sowohl eine aufwendige mecha-

einen

nische Verbindung als auch einen^Druck in eine mechanische Bewegung umwandelnden Wandler, um die Rückführung von den Ausgangsanschlüssen des Hauptventils auf das Strahlrohr zu erzeugen.

Andererseits ist es im Stand der Technik bekannt, eine derartige mechanische Rückführungsverbindung zu vermeiden und eine lediglich hydraulische Rückführung von den Ausgangsanschlüssen des Hauptventils zu dem Steuerventil vorzusehen. Bei einer derartigen Einrichtung wird die Strahlrohr/Düsenanordnung der Steuerstufe durch ein Steuerventil ersetzt, wobei durch einen Steuerkolben Rückführungskammern gebildet werden, die an die Ausgangsanschlüsse des Hauptventils angeschlossen sind. Bei der Konstruktion einer solchen Anordnung erstrecken sich jedoch die Rückführungsbohrungen von den Ausgangsanschlüssen des Hauptventils zu den Rückführungskammern des Steuerventils über eine beträchtliche Entfernung in dem Ventilgehäuse. Infolgedessen wird die Herstellung des

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-4-Ventilgehäuses unnötig teuer und aufwendig.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufwand der bekannten Anordnungen zu verringern. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Das erfindungsgemäße Servoventil umfaßt ein Steuerventil mit einem ersten Eingang zum Anschluss an eine Fluid-Druckquelle, mit einem ersten Ausgang zur Erzielung eines Ausgangs-Steuerdruckes und mit einer ersten Betätigungseinrichtung, die aufgrund einer Eingangsgröße den Fluidfluss zwischen dem ersten Eingang und dem ersten Ausgang steuert. Das Servoventil umfaßt ferner ein Verstärkerventil mit einem zweiten an eine Fluid-Druckquelle angeschlossenen Eingang, mit einem zweiten Ausgang zur Erzielung eines Haupt-Fluidausgangsdruckes und mit einem zweiten Betätigungsglied, das an den ersten Ausgang angeschlossen ist, um den Fluidfluss zwischen dem zweiten Eingang und dem zweiten Ausgang zu steuern. Eine Rückführung ist in dem Steuerventil vorgesehen, ifobei der erste Fluid-Ausgangsdruck auf das erste Betätigungsglied einwirkt, um der Eingangsgröße entgegenzuwirken.

Anhand der einzigen Figur der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden die Erfindung näher erläutert:

Das Servoventil 10 umfaßt eine Steuerstufe mit einem Steuerkolben 11 und eine Hauptstufe mit einem Hauptkolben 12. Der Steuerkolben 11 ist in einer Bohrung 13 angeordnet, die in dem Ventilgehäuse 14 des Servoventils 10 angebracht wird. Zur leichteren Herstellung erstreckt sich die Bohrung 13 über die gesamte Länge des Ventilgehäuses 14. Stege 15 und 16 des Steuerkolbens 11 sind durch eine Stange 17 eines linearen Kraftmotors 18 positionierbar. Der lineare Kraftmotor 18 ist durch geeignete nicht dargestellte Mittel innerhalb der Endkappe 20 angeordnet und eine

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Abdichtung 21 befindet sich zwischen dem Ventilgehäuse 14 und der Endkappe 20. Das andere Ende des Ventilgehäuse 14 ist durch eine Dichtung 22 abgedichtet, die zwischen dem Ventilgehäuse und einer Endkappe 23 angeordnet ist. Die Endkappen 20 und 23 sind mit dem Ventilgehäuse 14 durch irgendwelche geeigneten Mittel wie beispielsweise nicht dargestellte Bolzen verbunden.

Ein Versorgungsanschluss 26 ist mit einer Fluidquelle wie beispielsweise Hydrauliköl unter Druck verbunden und erstreckt sich durch den Ventilkörper 1 4, um einen zweiten Eingang bzw. eine Versorgungsdruckkammer 28 des Hauptventils und einen ersten Eingang bzw. eine Versorgungskammer 27 des Steuerventils zu bilden. In seiner zentrierten Stellung liegen die Stege 15 und 16 des Steuerventilkolbens 11 abdichtend über ersten Ausgängen d.h. über den Ausgangskammern 31 und 32. Die Ausgangskammer 31 ist an eine Rückführungskammer 33 und die Ausgangskammer 32 ist an eine Rückführungskammer 34 angeschlossen. Wenn somit der die lineare Kraft liefernde Motor 18 die Stege 15 und 16 nach links verschiebt, so dichtet der Steg 16 weiterhin die Ausgangskammer 32 gegenüber der Versorgungskammer 27 ab, so daß keine Hydraulikflüssigkeit zu der Ausgangskammer 32 fließen kann. Die Ausgangskammer 31 wird jedoch in Richtung auf die Versorgungskammer 27 geöffnet,und es wird nunmehr Hydraulikflüssigkeit von dem Versorgungsanschluss 26 über die Versorgungskammer 27 in die Ausgangskammer 31 zugeführt, die mit der Rückführungskammer 33 verbunden ist, um die durch den Motor 18 auf den Steuerkolben 11 ausgeübte lineare Eingangskraft auszugleichen.

Die Ausgangskammer 31 ist ferner mit einer Steuerkammer 3 5 des Hauptventils verbunden und ebenso ist die Ausgangskammer 32 an eine Steuerkammer 3 6 in dem Hauptventil angeschlossen. Wenn somit der Steg 15 einen Fluidfluss von der Versorgungskammer 27 zu der Ausgangskammer 31 gestattet, so wird dieses Fluid nicht nur der Rückführungskammer 33 sondern auch der Steuerkammer 35 zugeführt, um den Kolben 12 des Hauptventils nach rechts anzutreibea

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Die Bohrungen,die die Ausgangskammer 31 mit der Steuerkammer und der Rückführungskainmer 33 verbinden, weisen eine Drcsselöffnung 41 auf, um einem Teil des von der Versorgungskammer 27 zu der Ausgangskammer 31 fließenden Fluids den Zutritt zu einer Rückflusskammer 42 zu gestatten. In gleicher Weise sind die Bohrungen _t die die Ausgangskammer 32 mit der Rückführkammer 34 und der Steuerkammer 36 verbinden, mit einer Drosselöffnung 43 an eine Rückflusskammer 44 angeschlossen. Jede Rückflusskammer 42 und 44 ist über nicht dargestellte geeignete Kanäle an eine Rückflussleitung angeschlossen,durch die die Hydraulikflüssigkeit zu der Quelle zurückgeführt wird, an die der Versorgungsanschluss 26 angeschlossen ist.

Eine Bohrung 46 verbindet die Rückführungskammer 33 mit der Ausgangskammer 31 und wird zur leichteren Herstellung auf einer Seite des Ventilgehäuses 14 angebracht, wobei sie sich ausreichend tief erstreckt um diese beiden Kammern miteinander zu verbinden. Nach der Anbringung der Bohrung 46 wird diese durch einen Stopfen 47 abgedichtet. In gleicher Weise wird die Bohrung 48, die die Steuerkammer 3 5 mit der Rückführungskammer 33 und der Ausgangskammer 31 verbindet, durch einen Stopfen 49 abgedichtet. Stopfen 52 und 53 dichten in gleicher Weise Bohrungen auf der anderen Seite der Versorgungskammer 27 ab, wobei diese Bohrungen den Bohrungen 46 und 48 entsprechende Funktionen erfüllen. Die Ausgangskammern 31 und 32 werden durch Bohrungen 61 und 62 "gebildet, die in gleicher Weise durch entsprechende Stopfen 63 und 64 abgedichtet sind.

Der Hauptventilkolben 12 besitzt ein Paar Stege 93 und 94_f die bei der Mittelstellung des Kolbens 12 Ausgangskammem65 und 66 gegenüber der Versorgungskammer 28 abdichten. Die Ausgangskammer 65 ist an den AusgsngsanSchluss 67 und die Ausgangskammer 66 ist an den Äusgangsanschluss 68 angeschlossen.

Wenn der Druck in der Steuerkammer 35 anwächst und der Hauptventilkolben 12 sich nach rechts bewegt, so öffnet der Steg 93

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die Verbindung zwischen der Versorgungskammer 28 und der Ausgangskammer 65. Zur gleichen Zeit bleibt die Ausgangskammer 6 gegenüber der Versorgungskammer 28 abgedichtet. Es fließt somit Hydraulikflüssigkeit von dem Versorgungsanschluss 26 über die Versorgungskammer 28 und die Ausgangskammer 65 zu dem Ausgangsanschluss 67. Die Ausgangskammer 65 ist über eine Bohrung 71 und einen Kanal 7 2 an die Rückführkammer 73 angeschlossen, die durch eine Hülse 86 gebildet wird. Die Zuführung der Hydraulikflüssigkeit zu der Rückführkammer 73 dient dem Ausgleich der Kraft die durch den Druck innerhalb der Steuerkammer 35 auf den Kolben 12 ausgeübt wird. In gleicher Weise ist die Ausgangskammer 66 über eine Bohrung 74 und einen Kanal 75 an eine Rückführkammer 76 angeschlossen, die durch eine Hülse 85 gebildet wird. Auch hierdurch wird eine Gegenkraft auf den Kolben 12 gebildet, die dem Druck innerhalb der Steuerkammer entgegenwirkt. Wie aus der Zeichnung erkennbar, wird ein Teil des Rückführungskanals 72 in der Endkappe 20 gebildet und ein Teil des Rückführungskanales 75 befindet sich in der Endkappe 23. Stege 81 und 82 des Hauptventilkolbens 12 steuern den Zufluss, von Hydraulikflüssigkeit von den Ausgangskammern 65 und zu entsprechenden Rückflusskammern 42 und 44. Stege 83 und 84 dichten die Rückflusskammern 42 und 44 gegenüber den benachbarten Steuerkammern 35 und 36 ab. Drosselbohrungen 25, 96, und 98 sind vorgesehen, um ein niederfrequentes Steuerverhalten des Servoventils vorzugeben.

Wenn im Betrieb der die lineare Kraft liefernde Motor 18 den Steuerkolben 11 in eine Richtung verschiebt, so daß der Steg die Verbindung zwischen der Versorgungskammer 27 und der Ausgangskammer 31 herstellt, so wächst der Druck innerhalb der Steuerkammer 35 an und bewegt den Hauptventilkolben nach rechts. Gleichzeitig wächst der Druck innerhalb der Rückführkammer 33 an und wirkt der Kraft entgegen, die von dem Motor 18 auf den Steuerventilkolben 11 ausgeübt wird. Wenn sich der Hauptventilkolben 12 nach rechts bewegt, so gestattet der Steg 93 einen Fluidfluss von der Versorgungskammer 28 zu der Ausgangskammer 65.

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Zur gleichen Zeit gestattet der Steg 82 einen Fluidfluss von der Ausgangskammer 66 zu der Rückflusskammer 44 und somit zurück zu der Fluidquelle. Infolgedessen steigt der Druck am Ausgangsanschluss 67 an, während der Druck am Ausgangsanschluss 68 abnimmt. Der erhöhte Druck am Ausgangsanschluss 67 erhöht den Druck in der Rückführkammer 73, während der abnehmende Druck am Ausgangsanschluss 68 zu einem abnehmenden Druck in der Rückführkammer 76 führt, um ein Gegengewicht zu der angestiegenen auf den Ventilkolben 12 ausgeübten Kraft durch den Druck innerhalb der Steuerkammer 35 zu schaffen.

Wenn der Motor 18 eine Kraft auf den Steuerventilkolben 11 ausübt und die Stege 15 und 16 so verschiebt, daß eine Verbindung zwischen der Versorgungskammer 27 und der Ausgangskammer 32 hergestellt wird, so wächst der Druck in der Ausgangskammer an und dieser erhöhte Druck wird der Rückführkammer 34 zugeführt, um der Kraft entgegenzuwirken, die durch den Motor 18 auf den Steuerventilkolben 11 ausgeübt wird. Dieser erhöhte Druck wird ebenfalls der Steuerkammer 36 zugeführt, um auf den Hauptventilkolben 12 eine Kraft in einer Richtung auszuüben, durch welche eine Verbindung zwischen der Versorgungskammer 28 und der Ausgangskammer 66 und zwischen der Rückflusskammer 42 und der Ausgangskammer 65 hergestellt wird. Der Druck am Ausgangsanschluss 68 wächst somit an und erhöht den Druck in der Rückführkammer 76, während der Druck am Ausgangsanschluss 67 abnimmt und den Druck innerhalb der Rückführkainmer 73 vermindert. Dieser Differentialdruck übt eine Kraft auf den Hauptventilkolben 12 aus, die die Kraft ausgleicht, die auf den Hauptventilkolben 12 durch den Druck in der Kammer 36 ausgeübt wird.

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Claims

300185:

HONEYWELL INC.

Honeywell Plaza ' '

Minneapolis, Minn., USA 1007494 Ge

Servoventil

Patentansprüche:

/I J Servoventil mit einem Steuerventil und einem Verstärkerventil, wobei ein erstes durch eine Eingangsgröße verschobenes Betätigungselement in dem Steuerventil eine erste Ausgangsgröße steuert, welche auf das VerStärkerventil einwirkt, um in diesem ein zweites Betätigungselement zu verschieben und eine zweite Ausgangsgröße zu steuern, gekennzeich net durch eine Rückführung der ersten Ausgangsgröße auf das erste Betätigungselement (11,15,16) in dem Steuerventil.
2. Servoventil nach Anspruchi, dadurch ge kenn zeichnet, daß das erste Betätigungselement einen Steuerkolben (11) und Steuerstege (15,16) aufweist, die zwischen einem Eingang (27) und ersten Ausgängen (31,32) positionierbar sind und daß die Rückführung durch Steuer-Rückführkammern (33,34) gebildet wird, die an die ersten Ausgänge (31,32) angeschlossen sind. ;
3. Servoventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Steuer-Rückführkammer (3 3) auf der einen Seite eines ersten Steuersteges (15) und eine zweite Steuer-Rückführkammer (34) auf der anderen Seite eines zweiten Steuersteges (16) angeordnet ist.
4» Servoventil nach Anspruch 3_f dadurch gekenn zeichnet, daß das zweite Betätigungselement einen Haupt-Steuerkolben (12) und Haupt-Steuerstege (81,82,83,84,93,94)

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Hz/umw

aufweist, wobei erste und zweite Steuerstege (93,94) zwischen einem Eingang (26,28) und Haupt-Ausgängen (65,67;66,58 positionierbar sind.
5. Servoventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verstärkerventil erste und zweite Haupt-Rückflusskammern (42,44) aufweist, wobei dritte und vierte Haupt-Steuerstege (81,82) einen FIuid-Durchtritt von den Haupt-Ausgängen (65,66) zu den Haupt-Rückflusskammern (42,44) steuern.
6. Servoventil nach Anspruch 5_r dadurch gekennzeichnet , daß fünfte und sechste Haupt-Steuerstege (83,84) erste und zweite Haupt-Steuerkairanern (35,36) begrenzen, die an die ersten Ausgänge (31,32) des Steuerventils angeschlossen sind.
7. Servoventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerventil erste und zweite Rückführkararaern (73,76) an gegenüberliegende Enden des Haupt-Steuerkolbens (12) aufweist, wobei die erste Rückführkaituner (76) an den zweiten Haupt-Ausgang (66) und die zweite Rückführkammer (73) an den ersten Haupt-Ausgang (65) angeschlossen ist, um eine negative Rückführung zu bilden.
8. Servoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Drosselstellen (41,43; 25,96; 97,98) den Haupt-Rückflusskammern (42,44), den Haupt-Steuerkammern (35,36) und den Haupt-Rückführkammern (73,76) vorgeschaltet sind.

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