DE589116C - Selbsttaetiger Regler, insbesondere mit elektrisch gesteuertem Impulsgeber - Google Patents

Description

Bei selbsttätigen Reglern mit Flüssigkeitshilfsgetriebe, insbesondere solchen mit elektrischer Steuerung, die bei Kraftmaschinen u. dgl. zur Anwendung kommen, besteht die Aufgabe, mit möglichst geringen Steuerkräften des Impulsgebers möglichst große Kräfte des Kraftgetriebes auszulösen. Da eine unmittelbare Betätigung des Steuerschiebers für das Kraftgetriebe verhältnismäßig große Steuerkräfte erfordert, hat man Regler mit Druckflüssigkeitsvorsteuerung ausgeführt, dabei für die Vorsteuerung einen Flüssigkeitsstrom mit geringer Flüssigkeitsmenge geschaffen und die Vorsteuerung so ausgeführt, daß der Flüssigkeitsstrom der Vorsteuerung auch während des Regelvorganges möglichst geringe Rückwirkungen auf die Vorsteuerung und den Impulsgeber ausübt.

Ferner sind Regeleinrichtungen bekannt, bei denen die zur Betätigung der Vorsteuerung und der Hauptsteuerung dienende Druckflüssigkeit von der gleichen Druckleitung abgezweigt wird. Dabei arbeitet, wie bei den mit getrennten Pumpen für die Vor- und Hauptsteuerung ausgerüsteten Regeleinrichtungen üblich, im allgemeinen die Vorsteuerung mit geringerer Flüssigkeitsmenge wie die Hauptsteuerung.

Aber auch die letztgenannten Anordnungen haben durchweg den Nachteil, daß die unvermeidlichen Druckschwankungen in der für das Kraftgetriebe benutzten Flüssigkeitsmenge sich auch auf die für die Vorsteuerung benutzte Flüssigkeitsmenge auswirken, da beide Mengen aus derselben Druckleitung entnommen werden. Diesem Übelstand wird im allgemeinen durch Drosselstellen in der Abzweigung von der gemeinsamen Druckleitung zur Vorsteuerung begegnet. Diese Drosselstellen machen aber die Regleranlage umständlich und verursachen leicht Verstopfungen. Man hat deshalb schon als Ausweg bei solchen Regelungseinrichtungen für die Vorsteuerung besondere Flüssigkeitspumpen unabhängig von der Hauptsteuerung angeordnet.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die Schwierigkeiten einer Vorsteuerung mit besonderer Flüssigkeitspumpe zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird bei einem Regler mit Vor- und Hauptsteuerung der vom Impulsgeber gesteuerten Vorsteuerung die gesamte für den Regler verfügbare Flüssigkeitsmenge zugeführt, wobei dafür gesorgt ist, daß diese möglichst unverändert bleibt.

Abb. ι zeigt als Beispiel eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung. Die Pumpe ι fördert eine möglichst gleichmäßige Flüssigkeitsmenge. Zweckmäßigerweise wird sie als Zahnradpumpe mit möglichst gleichmäßigem Antrieb, z. B. durch einen Gleichstromnebenschlußmotor, ausgebildet. Der dem Servomotor 3 zugeordnete Steuerschieber 2 erhält die Druckflüssigkeit von der Pumpe ι und steuert in bekannter Weise bei Abweichungen aus der Mittellage die Zuführung derDruckflüssigkeit zum Kraftgetriebe 3. Bewegt sich der Steuerschieber 2 nach unten,

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Edmund Bogen und Georg Preuschoff in Kiel,

dann bewegt sich der Kolben des Kraftgetriebes 3 nach oben und umgekehrt. Die von der Pumpe ι geförderte Flüssigkeit fließt nun je nach der Stellung des Steuerschiebers 2 in den Raum oberhalb des Kolbens 3' im Kraftgetriebe 3 und drückt bei Abwärtsbewegung des Kolbens 3' die im Räume unterhalb des Kolbens 3' befindliche Flüssigkeit in den Raum 4 und von dort über Kanäle 4' im Steuerschiebern in den Raum 5, oder sie tritt unter den Kolben 3' und drückt die Flüssigkeit über diesem Kolben direkt in den Raum 5. der Steuerung, oder aber sie fließt bei der Mittelstellung- des Kolbens 2 über ein Überdruckventil 9 in den Raum 5, so daß also, was für die Erfindung wesentlich ist, durch den Raum 5 immer die ganze Fördermenge der Pumpe ι fließen muß. Daher wird auch der Druck im Raum 5 nicht durch die Stellung des Steuerschiebers 2 beeinflußt. Hierin liegt ein Hauptvorteil gegenüber den bekannten Druckflüssigkeitsreglern mit Ableitung der Vorsteuerflüssigkeit durch eine Abzweigung von der Hauptdruckleitung. Von dem Räume 5 aus fließt die gesamte Fördermenge durch einen Kanal 4" zu der Vorsteuerung 7, 8. Der Steuerschieber 7 der Vorsteuerung 7, 8 wird durch einen nicht dargestellten Impulsgeber im Sinne der eingezeichneten Pfeile verstellt. Die aus dem Räume 5 kommende Druckflüssigkeit wird von diesem Steuerschieber in bekannter Weise auf das zur Vorsteuerung gehörende Kraftgetriebe 8 gesteuert, das den Steuerschieber 2 der Hauptsteuerüng 2, 3 verstellt. Es ist so groß ausgeführt, daß ganz geringe Druckunterschiede zu seiner Bewegung genügen.

Regeleinrichtungen wie die dargestellte haben nun immer noch den Übelstand, daß sie die Ölpumpe sehr ungleichmäßig belasten und daher starke Unterschiede in der geförderten Ölmenge ergeben. Erfindungsgemäß kann hier die Steuerung für das Kraftgetriebe so ausgeführt werden, daß die Ölpumpe bei +5 allen Stellungen des Steuerschiebers ungefähr den gleichen Druck hat. Bei Mittelstellung des Steuerschiebers 2 muß zu diesem Zwecke die ölmenge an den Steuerkanten, die gegenüber den Kanälen zum Kraftgetriebe 3 negative Überdeckung erhalten, vorbei von der Pumpe 1 in die Räume 4 und 5 und zur Vorsteuerung fließen, und die Drosselung an den Steuerkanten muß -etwa denselben Öldruck erzeugen wie die mechanischen Widerstände beim Arbeiten des Kraftgetriebes 3. Das Überdruckventil 9 kommt nur dann zur Wirkung, wenn aus irgendwelchen Gründen der Pumpendruck zu hoch ansteigt.

Die Ausführungsform des Schaltgetriebes 8 der Vorsteuerung ist an sich beliebig, und es können dafür alle bekannten Ausführungsformen mit Druckflüssigkeitssteuerung verwendet werden, unter anderem auch solche mit Differential- oder federbelasteten Kolben.

Der Steuerschieber 7 hat bei der Druckflüssigkeitsvorsteuerung mit Differential- oder federbelastetem Kolben jeweils nur eine einzige Steuerkante, was gegenüber der Ausführung nach Abb. 1 bekanntlich Vorteile hat. Bei den vorbekannten Ausführungen mit Vor- und Hauptsteuerung stehen diesen Vorteilen auch Nachteile gegenüber dadurch, daß Differentialkolben oder federbelastete Kolben auf Druck- und Mengenänderungen reagieren. Im vorliegenden Fall ist also die An-Wendung solcher Differentialkolben und federbelasteten Kolben wesentlich vorteilhafter als bei den bekannten Vor- und Hauptsteuerungen.

Abb. 2 stellt ein solches Schaltgetriebe mit Differentialkolben dar. Dabei erhält der Raum 10 unter dem Kolben 8' die Flüssigkeit aus dem Raum 5 der Hauptsteuerung und läßt sie durch eine Bohrung 11 im Kolben 8' in den Raum 12 über dem Kolben 8 eintreten. Der Abfluß der Flüssigkeit aus dem Raum 12 wird von dem Vorsteuerschieber 7 gesteuert, und die Flüssigkeit gelangt an ihm vorbei ins Freie.

Abb. 3 stellt ein Flüssigkeitsgetriebe mit federbelastetem Kolben dar. Der Druck über dem Kolben 8" ist hier allein durch die Stellung des Vorsteuerschiebers 7 bedingt. Unter dem Kolben 8" sitzt eine Druckfeder. Der angedeutete Auslaß aus dem Räume unter dem Kolben 8" dient als Abfluß für etwaiges Lecköl.

Zunächst wurde zur Vereinfachung der Darstellung angenommen, daß der Steuerschieber 7 gemäß Abb. 1 in dem Steuerschie- 10c ber 2 eingebaut ist. Da jedoch bei der Regeleinrichtung nach der Erfindung beide Steuerungen mit der gleichen Flüssigkeitsmenge arbeiten sollen, ist es zweckmäßig, auch die Steuerquerschnitte für beide Steuerungen etwa gleich groß zu halten. Zweckmäßigerweise wird daher die Vorsteuerung in der Weise abgeändert, daß der bewegliche Vorsteuerschieber, wie in Abb. 4 dargestellt, den Steuerschieber 2 außen umfaßt.

Das Kraftgetriebe 3 für die Hauptsteuerung kann ebenfalls ganz beliebige Ausbildung erfahren, sofern nur die Voraussetzung erfüllt ist, daß die dem Raum 5 zugeführte ölmenge bei Bewegungen des Kraft- u_S getriebes 3 sich nicht ändert, die Vorsteuerung also unter allen Umständen die gleiche ölmenge erhält. Wird aber nun das Kraftgetriebe 3 mit Differentialkolben oder mit auf einer Seite federbelastetem einfachwirkendem Kolben ausgestattet, so ist diese Bedingung nicht ohne weiteres erfüllt, und es ist in die-

sem Falle dem Raum "5 Druckflüssigkeit aus einem Hilfszylinder zuzu- oder umgekehrt aus dem Räume 5 in einen Hilfszylinder abzuführen. Die Abb. 5 stellt eine entsprechende Anordnung dar. Dabei steht der Raum 13 unter dem größeren Kolbenteil des Kolbens 3" in unmittelbarer Verbindung mit der Flüssigkeitspumpe 1 (s. Abb. 1), während der Raum 14 über dem größeren Kolbenteil die Druckflüssigkeit mittelbar über den Steuerschieber "2 erhält und entweder mit dem Räume 13 oder dem Räume 5 verbunden wird. Die dem Räume 5 und damit der Vorsteuerung zufließende Flüssigkeitsmenge würde" bei Abwärtsbewegungen des Kraftkolbens 3" des Kraftgetriebes -geringer, bei Aufwärtsbewegungen größer werden, da sich das Gesamtvolumen der Räume 13 und 14 im Gegensatz zu den Verhältnissen bei einem doppeltwirkenden Servomotor dauernd ändert. Um dies zu verhindern, kann in geeigneter Weise ein Hilfszylinder 15 angebracht und mit dem Raum 5 so verbunden werden, daß sowohl bei der Auf- als auch der Abwärtsbewegung des Kolbens 3" dem Räume 5 stets die gleiche Flüssigkeitsmenge zufließt. In gleicher Weise wird bei einfachwirkenden Kraftgetrieben mit Federbelastung oder Gewichtsbelastung bei Bewegung des Hilfskraftgetriebes im Sinne der Spannung der ' Belastungsfeder die gesamte von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge dem Kraftgetriebe zugeführt, und es wäre für die Vorsteuerung keinerlei Flüssigkeit verfügbar. Bei Bewegung des Kraftgetriebes im entgegengesetzten Sinne würde die Flüssigkeitsmenge aus dem Kraftgetriebe sowie die von der Pumpe -durch das Überdruckventil geförderte Flüssigkeitsmenge zu der Vorsteuerung geführt werden. Die Vorsteuerung würde also ganz außerordentliche Flüssigkeitsmengenschwankungen erleiden und deshalb sehr schlecht arbeiten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch verhindert, daß vom Hauptkraftgetriebe ein. Hilfskolben sich in einem entsprechend bemessenen Hilfszjdinder b.ewegt. Dieser Hilfszylinder wird mit der Zuführung der Flüssigkeit zur Vorsteuerung verbunden. Bewegt sich das Hauptkraftgetriebe im Sinne der Spannung der Feder, so erhält die Vorsteuerung keinerlei Flüssigkeit aus der Pumpe oder aus dem eigentlichen Druckraum des Hauptkraftgetriebes, sondern aus diesem besonders angeordneten Hilfsdruckfaum, der vom Kraftgetriebe beeinflußt wird. Dieser Hilfsdruckraum wird so groß bemessen, daß bei Bewegung des Kraftgetriebes der Vorsteuerung die gleiche Flüssigkeitsmenge zugeführt wird wie bei Stillstand des Hauptkraftgetriebes, d. h. in diesem Fall muß der Hilfszylinder den gleichen Querschnitt wie der Hauptzylinder oder bei anderem Querschnitt einen -entsprechend größeren Hub haben.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht beschränkt auf selbsttätige Regler mit elektrischer Steuerung für Kraftmaschinen u..dgl., sondern kann mit Vorteil auch für andere Zwecke Verwendung finden. Sie ist überall dort vorteilhaft, wo es sich darum handelt, durch ganz geringe zur Verfügung stehende Steuerkräfte größere Verstellkräfte auszulösen.

Claims (5)

1. Patentansprüche: i. Selbsttätiger Regler, insbesondere mit elektrisch gesteuertem Impulsgeber, also geringen Steuerkräften für Kraftmaschinen u. dgl. mit einer Vor- und einer Hauptsteuerung, bei dem die vom Impulsgeber beeinflußte Vorsteuerung ein Flüssigkeitsgetriebe zur Verstellung der auf das HauptMssigkeitshilfsgetriebe arbeitenden Hauptsteuerung betätigt und die Steuerflüssigkeit von einer für die Vor- und Hauptsteuerung gemeinsamen Pumpe geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerung (7, 8) von der Pumpe (1) dauernd eine möglichst gleichmäßige Flüssigkeitsmenge über die Hauptsteuerung (2, 3) und gegebenenfalls ein Überdruckventil (9) zugeführt wird.
2. 2. Selbsttätiger Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten des Hauptsteuerschiebers (2) mit negativer Überdeckung gegenüber den Steuerkanälen zum Hauptflüssigkeitshilfsgetriebe (3) ausgeführt sind.
3. 3. Selbsttätiger Regler nach Anspruch 1 oder ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- und Hauptsteuerung gleiche Steuerquerschnitte haben.
4. 4. Selbsttätiger Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerschieber (7) den Hauptsteuerschieber (2) außen umfaßt (Abb. 4).
5. 5. Selbsttätiger Regler nach Anspruch 1 oder ι und 2 mit einem Flüssigkeitshilfsgetriebe mit Federbelastung oder Differentialwirkung für die Hauptsteuerung, gekennzeichnet durch einen Hilfszylinder (15), in den ein mit dem Kolben (3") des Hauptflüssigkeitshilfsgetriebes verbundener Verdrängerkolben eintritt, der Flüssigkeit aus dem Hilfszylinder (15) zur Vorsteuerung drückt oder von dieser in den Hilfszylinder absaugt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen