DE3034294A1 - ACTUATOR - Google Patents
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Description
StellantriebActuator
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem Hubmagneten und mit einer durch dessen Wirkung und gegen die Wirkung einer Rückholfeder verschiebbaren Stellspindel.The invention relates to an actuator with a lifting magnet and with a through its action and against the Effect of a return spring displaceable adjusting spindle.
Herkömmliche Stellantriebe dieser Art besitzen den Nachteil, dass deren Stellkraft und Stellwege bescheiden sind, es sei denn, man bemesse den Hubmagneten entsprechend dem benötigten Stellweg und/oder der benötigten Stellkraft. Dabei zeigt sich, dass auf diesem Wege die wirtschaftlich und technisch verantwortbaren Grenzen rasch erreicht sind. Dies umsomehr als man bei zunehmender Grosse der Stellglieder bestrebt ist, auch die Stellzeit des Stellantriebes zu verlängern, so dass bei herkömmlichen Stellantrieben der genannten Art mit zusätzlichen Massnahmen eine Dämpfung vorzusehen ist.Conventional actuators of this type have the disadvantage that their actuating force and travel ranges are modest, unless you measure the solenoid according to the required travel and / or the required actuating force. This shows that the economically and technically justifiable limits are quickly reached in this way. This is all the more so as the aim is to increase the actuating time of the actuator as the size of the actuators increases to extend, so that with conventional actuators of the type mentioned with additional measures a Damping is to be provided.
Andererseits sind im wesentlichen Hydraulische Stellantriebe bekannt, bei denen eine ununterbrochen betriebene Hydraulikpumpe oder ein am Stellantrieb ununterbrochenOn the other hand, hydraulic actuators are known in which a continuously operated Hydraulic pump or one on the actuator continuously
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anstehendes Druckfluidum über eine Drosselstelle und ein hydraulisches Arbeitsglied (Kolben oder Balg) auf die Stellspindel wirken. Dabei wird der Durchflussquerschnitt der Drosselstelle (und damit der über diese wirkende Druckabfall) nach Massgabe des anstehenden Stellsignales z.B. elektromagnetisch verändert. Für diese, eines nicht unerheblichen technischen Aufwandes bedürfenden Stellentriebe bestehen bezüglich Stellweg und/oder Stellkraft zwar weit höhere Grenzen, doch sind diese an eine Hilfsenergiequelle gebunden, die den Betrieb der Hydraulikpumpe bzw. die Zufuhr vom Druckfluidum gewährleistet.pending pressure fluid via a throttle point and a hydraulic working element (piston or bellows) act on the adjusting spindle. The flow cross-section is the throttle point (and thus the pressure drop acting across it) according to the control signal present, e.g. changed electromagnetically. For these setting drives, which require a not inconsiderable technical effort There are far higher limits in terms of travel and / or actuating force, but these are connected to an auxiliary energy source bound, which ensures the operation of the hydraulic pump and the supply of pressure fluid.
Ein Zweck der Erfindung ist daher darin zu sehen, einen Stellantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der, abgesehen vom Stellsignal, keiner Hilfsenergxequelle bedarf und bei dem sich jedoch bedeutend höhere Stellwege und/oder Stellkräfte erreichen lassen, als bei einer direkten Einwirkung des Hubmagneten auf die Stellspindel.One purpose of the invention is therefore to be seen in creating an actuator of the type mentioned at the outset which, apart from the actuating signal, no auxiliary energy source is required and which, however, has significantly longer travel ranges and / or can achieve actuating forces than with a direct action of the solenoid on the adjusting spindle.
Dieser Zweck wird bei dem vorgeschlagenen Stellantrieb dadurch erreicht, dass dem Hubmagneten ein Unterbrecher vorgeschaltet ist, der das anstehende elektrische Stellsignal in zeitlich voneinander getrennte Stellimpulse unterteilt, wobei der Hubmagnet eine Hydraulikpumpe antreibt, die über ein hydraulisches Betätigungsglied auf die Stellspindel wirkt.This purpose is achieved in the proposed actuator in that the lifting magnet has an interrupter is connected upstream, which divides the pending electrical control signal into temporally separated control pulses, wherein the lifting magnet drives a hydraulic pump, which via a hydraulic actuator on the adjusting spindle works.
Merkmale bevorzugter Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.Features of preferred embodiments can be found in the dependent claims.
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Die Erfindung ist nachstehend rein beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below purely by way of example with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Stellantrieb, undFig. 1 is a schematic section through an actuator, and
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch ein zwischen der Hydraulikpumpe und dem Betätigungsglied angeordnetes Ventilaggregat. Fig. 2 is a schematic section through a between the hydraulic pump and the actuator arranged valve unit.
Der dargestellte Stellantrieb 10 weist einen in einem Gehäuse 11 angeordneten Hubmagneten 12 auf, dessen Wicklung 13 über zwei Leiter 14, 15 ein elektrisches Stellsignal zugeführt wird. In den Leiter 14 ist ein nur schematisch angegebener Unterbrocher 16 eingeschaltet, der das anstehende Stell signal in zeitlich voneinander getrennte Stellimpulse, z.B. mit einer Frequenz von 1 - 5 Hz, unterteilt. Die Wicklung 13 ist von einem im Gehäuse 11 befestigten, 0 magnetischen Rückschlussgehäuse 17 umgeben und umgibt ihrerseits einen Tauchanker 18, der bei Erregung der Wicklung 13 gegen die Wirkung einer Federkraft in die Wicklung 13 hineingezogen wird. Dabei ist - wie bei Hubmagneten üblich - die Kraft, mit der der Tauchanker 18 angezogen wird, von der Spannung des Stellsignales abhängig.The actuator 10 shown has a lifting magnet 12 arranged in a housing 11 and its winding 13, an electrical control signal is supplied via two conductors 14, 15. In the conductor 14 is only a schematic specified interruption 16 switched on, which converts the pending actuating signal into actuating pulses that are separated from one another in time, e.g. with a frequency of 1 - 5 Hz. The winding 13 is fastened in the housing 11 by a 0 magnetic yoke housing 17 surrounds and in turn surrounds a plunger 18, which when the winding is excited 13 is drawn into the winding 13 against the action of a spring force. It is - as with lifting magnets usual - the force with which the plunger 18 is attracted depends on the voltage of the control signal.
Der Tauchanker 18 ist über einen Stössel 19 mit dem freien Ende 20 eines Pumpenbalges 21 verbunden, der mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. Das andere Ende des Pumpenbalges ist an der einen Seite eines im Gehäuse 11 fest-The plunger 18 is connected via a plunger 19 to the free end 20 of a pump bellows 21, which is connected to a Hydraulic fluid is filled. The other end of the pump bellows is fixed on one side of a housing 11
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gespannten Blockes 2 2 verankert, in dem ein in Fig. 1 nur vereinfacht, in Fig. 2 dagegen ausführlicher dargestelltes Ventilaggregat 23 eingebaut ist.tensioned block 2 2 anchored, in which one in Fig. 1 only simplified, in Fig. 2, however, shown in more detail Valve assembly 23 is installed.
An der anderen Seite des Blockes 22 ist das eine Ende eines Arbeitsbalges 24 verankert, an dessen freiem Ende der Endflansch 25 einer Stellspindel 26 befestigt ist, die verschiebbar bei 2 7 aus dem Gehäuse 11 herausgeführt ist, und an deren unteres Ende ein nicht dargestelltes Stellglied gekoppelt ist. Eine am Endflansch 2 5 und an der Innenseite des Gehäuses 11 abgestützte, zur Stellspindel 26 koaxiale Druckfeder 2 8 ist bestrebt, den Arbeitsbalg 24 zusammenzudrücken .On the other side of block 22, one end is one Working bellows 24 anchored, at the free end of which the end flange 25 of an adjusting spindle 26 is attached, which is displaceable at 2 7 is led out of the housing 11, and at the lower end of an actuator, not shown is coupled. One which is supported on the end flange 2 5 and on the inside of the housing 11 and is coaxial with the adjusting spindle 26 The compression spring 28 tries to compress the working bellows 24.
Im Inneren des Arbeitsbalges 24 ist am Block 22 ein Behälter 29 aufgehängt, der als Vorratsgefäss oder Sumpf 29' für die Hydraulikflüssigkeit dient. Von diesem Behälter 29 geht eine zum Ventilaggregat 2 3 führende Ansaugleitung 30 aus, sowie eine durch den Block 22 hindurch in den Raum ausserhalb des Pumpenbalges 21 führende Entlüftungsöffnung 31.Inside the working bellows 24, a container 29 is suspended from the block 22, which acts as a storage vessel or sump 29 ' serves for the hydraulic fluid. From this container 29 a suction line 30 leading to the valve assembly 2 3 goes out, as well as one through the block 22 into the room Ventilation opening 31 leading outside of pump bellows 21.
Vom Innenraum des Pumpenbalges 21 führt ein Durchlass 32 zum Ventilaggregat 2 3 und von diesem ein Durchlass 33 zu dem den Behälter 29 umgebenden Innenraum 34 des Arbeitsbalges 24. In Fig. 1 führt ausserdem eine Rücklaufleitung 35 vom Ventilaggregat 2 3 direkt in den Behälter 2 9 zurück, während in Fig. 2 diese Rücklaufleitung 35 über die Ansaugleitung 30 in den Behälter 29 zurückführt.A passage 32 leads from the interior of the pump bellows 21 to the valve assembly 23 and from this a passage 33 leads the inner space 34 of the working bellows 24 surrounding the container 29. In FIG. 1, a return line also leads 35 from the valve assembly 2 3 back directly into the container 2 9, while in Fig. 2 this return line 35 via the suction line 30 returns to the container 29.
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Zur näheren Beschreibung des Ventilaggregates 2 3 im Block 22 sei nun auf die Fig. 2 verwiesen. Man erkennt die aus dem Behälter 29 schöpfende Ansaugleitung 30, den Durchlass 32 in den Innenraum des Pumpenbalges 21, den Durchlass 33 zu dem den Behälter 29 umgebenden, ebenfalls mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllten Innenraum 34 des Arbeitsbalges 24.Reference is now made to FIG. 2 for a more detailed description of the valve assembly 2 3 in block 22. You can recognize them the suction line 30 scooping the container 29, the passage 32 into the interior of the pump bellows 21, the passage 33 to the inner space 34 of the working bellows which surrounds the container 29 and is also filled with the hydraulic fluid 24.
Zwischen der Ansaugleitung 30 und dem Durchlass 32 ist ein federbelastetes, zu letzterem hin öffnendes Ansaugventil 36 angeordnet. Vom Durchlass 32 führt eine Abzweigung 37, in der ein federbelastetes, zum Durchlass 32 hin schliessendes Rückschlagventil 38 eingebaut ist, zu dem einen Ende einer Ventilkammer 39, von deren anderem Ende der Durchlass 33 ausgeht. In der Ventilkammer 3 9 ist ein Ventilkolben 4 0 vert. iebbar gelagert, der in seiner in Fig. 2 dargestellten Endstellung die Rücklaufleitung 35 verschlossen hält, diese aber in seiner anderen Endstellung (vergleiche Fig. 1) freigibt. Im Ventilkolben 40 selbst ist ein die beiden Seiten des Ventilkolbens verbindender Durchlass 41 ausgebildet, und in diesem ein federbelastetes, zum Durchlass 33 hin öffnendes Rückschlagventil 42 eingebaut.Between the suction line 30 and the passage 32 is a spring-loaded suction valve that opens towards the latter 36 arranged. A branch 37, in which a spring-loaded one, leads from the passage 32 to the passage 32 closing check valve 38 is installed, to one end of a valve chamber 39, from the other end the passage 33 goes out. In the valve chamber 3 9, a valve piston 40 is vertically mounted, which can be driven in its in The end position shown in FIG. 2 is the return line 35 keeps closed, but this in its other end position (see Fig. 1) releases. In the valve piston 40 itself is a connecting the two sides of the valve piston Passage 41 is formed, and in this a spring-loaded check valve opening towards passage 33 42 built in.
Der Ventilkolben 40 weist an seinem Umfang eine Einschnürung 4 3 auf, und sein der Abzweigung 37 bzw. dem Rückschlagventil 38 näherer Endabschnitt 44 hat etwas Spiel in der Ventilkammer 39. Durch dieses Spiel wird, wie sich noch zeigen wird, bei einem Druckgefälle zum DurchlassThe valve piston 40 has a constriction 4 3 on its circumference, and its branch 37 or the check valve 38 closer end section 44 has some play in the valve chamber 39. This play is how will still show, with a pressure gradient to the passage
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hin etwas Hydraulikflüssigkeit lecken, die dann bei jeder Stellung des Ventilkolbens 4 0 über die Einschnürung 4 3 durch eine Leckleitung 45 und über die Ansaugleitung 30 zurück in den Behälter 29 fliesst. Dadurch ist es dem Ventilkolben 40 möglich, bei einem vom Durchlass 33 her wirkenden Ueberdruck nach Massgabe der Leckmenge mehr oder weniger schnell in seine andere Endlage verschoben zu werden, und damit die Rücklaufleitung 35 mit Verzögerung freizugeben. Es sei angenommen, es stehe an den Leitungen 14, 15 kein Stellsignal an oder nur ein solches, das die Ansprechschwelle des Hubmagneten 12 nicht erreicht. Der Tauchanker 18 führt keine Hubbewegungen aus. Die Druckfeder 28 kann sich soweit als möglich entspannen und den Arbeitsbalg 24 soweit als möglich zusammendrücken.leak some hydraulic fluid, which then with each Position of the valve piston 4 0 via the constriction 4 3 through a leakage line 45 and via the suction line 30 flows back into the container 29. As a result, it is possible for the valve piston 40, in the case of one, from the passage 33 acting overpressure is shifted more or less quickly to its other end position according to the amount of leakage to become, and thus to release the return line 35 with a delay. Assume it is on the lines 14, 15 no control signal or only one, that does not reach the response threshold of the solenoid 12. The plunger 18 does not perform any lifting movements. the The compression spring 28 can relax as much as possible and compress the working bellows 24 as much as possible.
Der im Innenraum 34 in der Hydraulikflüssigkeit sich einstellende Ueberdruck drückt auf den Ventilkolben 40 (das Rückschlagventil 42 ist geschlossen) und dieser verschiebt sich dank dem Spiel zwischen dem Endabschnitt 44 und der Ventilkammer in Fig. 2 nach oben, die Rücklaufleitung wird frei, und aus dem Innenraum 34 verdrängte Flüssigkeit fliesst in den Behälter 29 zurück.The one in the interior space 34 in the hydraulic fluid Overpressure presses on the valve piston 40 (the check valve 42 is closed) and this moves it thanks to the play between the end section 44 and the valve chamber in Fig. 2 upwards, the return line becomes free and the liquid displaced from the interior 34 flows back into the container 29.
Sobald an den Leitern 14, 15 ein Signal ansteht, das die Ansprechschwelle des Hubmagneten- 12 übersteigt, beginnt dieser im Takt der durch den Unterbrecher 16 erzeugten Stellimpulse Arbeits- und Rückhübe auszuführen. Bei jedem Arbeitshub wird der Pumpenbalg 21 zusammengedrückt, es wird daraus Hydraulikflüssigkeit durch den Durchlass 32 verdrängt, das Rückschlagventil 38 öffnet, der Ventil-As soon as there is a signal on the conductors 14, 15 that exceeds the response threshold of the lifting magnet 12, it begins this to perform work and return strokes in time with the actuating pulses generated by the interrupter 16. With everyone Working stroke, the pump bellows 21 is compressed, and hydraulic fluid is generated therefrom through the passage 32 displaced, the check valve 38 opens, the valve
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kolben 40 wird in die in Fig. 2 dargestellte Lage verschoben, das Rückschlagventil 42 öffnet ebenfalls und dem Innenraum 34 wird die Hydraulikflüssigkeit mit einem Druck zugeführt, der von der Stärke des Stellimpulses abhängig ist.piston 40 is moved into the position shown in Fig. 2, the check valve 42 also opens and the The hydraulic fluid is supplied to the interior space 34 at a pressure which depends on the strength of the actuating pulse is.
Bei jedem Rückhub des Tauchankers 18 dagegen schliessen die Rückschlagventile 38 und 42 sofort, während der Ventilkolben 40 sich nur nach Massgabe der am Endabschnitt 44 vorbeifliessenden Leckmenge verschiebt. Ebenfalls sofort öffnet sich das Ansaugventil 36, wodurch der Pumpenbalg 21 Hydraulikflüssigkeit aus dem Behälter 29 nachsaugt. Die Arbeits- und Rückhübe des Tauchkolbens dauern solange an, bis so viel Flüssigkeit in den Arbeitsbalg 24 gedrückt wurde, d.h. dieser sich so weit ausgedehnt und damit die Stellspindel 26 soweit verschoben hat, bis der von der Druckfeder 28 ausgehende Gegendruck nicht mehr von der Magnetkraft des Tauchankers 18 überwunden werden kann.On the other hand, close with each return stroke of the plunger 18 the check valves 38 and 42 immediately, while the valve piston 40 only moves in accordance with the direction at the end section 44 the by-flowing leakage shifts. The suction valve 36 also opens immediately, whereby the pump bellows 21 Sucks in hydraulic fluid from the container 29. The working and return strokes of the plunger last as long as until so much liquid has been pressed into the working bellows 24, i.e. this expands so far and thus the Adjusting spindle 26 has shifted until the counter pressure emanating from the compression spring 28 is no longer from the Magnetic force of the plunger 18 can be overcome.
Wird das Stellsignal stärker, beginnt der Tauchanker 18 wieder Arbeits- und Rückhübe auszuführen, bis der Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Pumpenbalges 21 und dem Innenraum 34 wieder hergestellt ist. Wird dagegen das Stellsignal schwächer, beginnt der Druck im Innenraum 34 zu überwiegen, der Ventilkolben 40 wird, wie bereits beschrieben, allmählich in seine andere Stellung gedrückt, bis die Rücklaufleitung 35 frei ist, wodurch aus dem Innenraum 34 Flüssigkeit in den Behälter 29 zurückverdrängt wird, bis wieder der Druckausgleich herbeigeführt ist.If the control signal becomes stronger, the plunger 18 begins to perform work and return strokes again until the pressure is equalized between the interior of the pump bellows 21 and the interior 34 is restored. On the other hand, it will Control signal weaker, the pressure in the interior 34 begins to predominate, the valve piston 40, as already described, gradually pushed into its other position until the return line 35 is free, thereby leaving the interior 34 liquid is displaced back into the container 29 until the pressure equalization is brought about again.
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Durch entsprechende Wahl des wirksamen Querschnittes des Pumpenbalges 21 und des Arbeitsbalges 24 kann die Stellkraft erheblich verstärkt werden. Der maximale Stellweg hängt nicht von der Hublänge des Tauchankers 18 ab sondern von der Ausbildung des Arbeitsbalges 24 und der Druckfeder 28. Die Stellzeit wird verlängert, was besonders bei grösseren Stellgliedern erwünscht ist.By appropriate choice of the effective cross section of the pump bellows 21 and the working bellows 24, the actuating force be significantly strengthened. The maximum travel does not depend on the stroke length of the plunger 18 but of the design of the working bellows 24 and the compression spring 28. The actuating time is extended, which is especially true for larger ones Actuators is desirable.
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Claims (1)
10 l. \ Actuator with a lifting magnet and with an adjusting spindle displaceable by its action and against the action of a return spring, characterized in that the lifting magnet (12) is preceded by an interrupter (16) which divides the pending electrical control signal into time-separated control pulses , wherein the lifting magnet (12) drives a hydraulic pump (21) which acts on the adjusting spindle (26) via a hydraulic actuator (24).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: KLUNKER, H., DIPL.-ING. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 80 |
|
8131 | Rejection |