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Elektrohydraulischer Verstellantrieb mit Schiebersteuerung 1?s sind
elektrohydraulische Verstellantriebe bekannt, die im wesentlichen aus einem Elektromotor;
einer von diesem angetriebenen Pumpe, einem vom Drucköl dieser Pumpe heaufschlagten
Stellkolben sowie einem die Pumpe und den Stellkolben und gegebenenfalls auch den
Motor aufnehmenden Ölbehälter bestehen,_wobei Motor, Pumpe, Stellkolben und Ölbehälter
zu einem Gerät baulich vereinigt sind. I?lektrohydraulische Verstellantriebe dieser
Art werden zum Verstellen von Bremsen, Ventilen, Schiebern, Kupplungen, Türen u.
dgl. verwendet. liei einer besonderen Bauart dieser elektrohydraulischen Verstellantriehe
sind die Saugseite und die l>ruckseite der Pumpe durch eine Umlaufleitung miteinander
verbunden. In dieser Umlaufleitung befindet sich ein Drosselorgan, z. B. ein Schieber,
durch dessen Verstellung der CSlstrom mehr oder weniger gedrosselt wird, um auf
diese Weise die Hub- und Senkzeiten des Stellkolbens oder eine Dämpfung des Kolbens
im letzten Teil seines Rückhubs zu beeinflussen.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrohydraulischen Verstellantrieb,
bei dem in der grundsätzlich bekannten Weise zwischen Saug- und Druckseite der Pumpe
eine ein Drosselorgan aufweisende Verbindungsleitung vorgesehen ist. Die Erfindung
besteht im wesentlichen darin, daß das Drosselorgan derart unter dem EinfluB einer
Weg-oder Geschwindigkeitssteuerung bzw. -regelung steht, daß bei Änderungen der
Steuer- oder Regelgröße
eine Änderung des Durchflußquersclinitts
der Verbindungsleitung, damit eine Änderung des Öldrucks unter dem Stellkolben und
so eine Veränderung der Kolbenstellung eintritt.
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Ein solcher elektrohydraulischer Verstellantrieb kann in universeller
Weise für die verschiedenartigsten Steuerungs- und Regelungsaufgaben eingesetzt
werden, ohne daß es einer größeren baulichen Ver-;inderung des Verstellgeräts hierzu
bedarf.
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Für den elektrischen Antriebsmotor des Verstellantriebs ist man nicht
auf Gleichstrom angewiesen, im Gegensatz zu einer früher vorgeschlagenen elektrohydraulischen
oder elektromechanischen Wegsteuerung, bei der zur Einsteuerung einer bestimmten
Kolbenstellung die Motordrehzahl des Verstellantriel.>s durch Veränderung der Erregung
oder durch Veränderung der Ankerspannung eingesteuert wird. Diese Unabhängigkeit
vom Gleichstrom ermöglicht den Anschluß des Verstellantriebs an alle Netze und erlaubt
vor allem auch die vorteilhafte gekapselte Bauweise, bei der der Motor völlig unter
Ö1 in den Ölbehälter eingebaut ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele.
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Bei den Ausführungen der Fig. i und 3 bestellt der elektrohydraulische
Verstellantrieb in bekannter Weise aus dem Ölbehälter io, dem Druckzylinder i i,
dem in diesen eingebauten Motor 12, der vom Motor 12 angetriebenen Kreiselpumpe
13, dem vom Drucköl dieser Pumpe 13 beaufschlagten Stellkolben 14 mit Kolbenstange
15 und Rückstellfeder 16. Zwischen Behälter io und Druckzylinder ii befindet sich
ein Ringraum 17, der durch die Öffnungen 18 finit dein Raum oberhalb des Stellkolbens
14 und über die Öffnungen i9 mit der Saugseite der Pumpe 13 verbunden ist. 20 ist
das Stelljoch des Kolbens 14..
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Bei der Ausführung der Fig. 6 bildet abweichend von der Bauart nach
Fig. i und 3 der Druckzylinder i i selbst den Ölbehälter. Die Pumpe 13 ist in den
Stellkolben 14 eingebaut und durch eine ausziehbare Vierkantwelle mit dem Läufer
des Motors -12 verbunden.
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Die Arbeitsweise ist bei allen drei Ausführungen praktisch die gleiche.
Wird der Motor 12 eingescl1altet, so drückt die von ihm angetriebene I'uinpe 13
das Öl unter den Stellkolben 14, der damit nach oben gedrückt wird und über die
Stange 15 und das Joch 2o das nicht gezeigte Arbeits- oder Schaltgerät verstellt.
Bei dieser Verstellbewegung wird die Feder 16 derart gespannt, daß sie nach dem
Abschalten des Motors 12 den Kolben 14 in seine Ausgangslage zurückdrücken kann.
Das unterhalb des Kolbens 14 befindliche Öl strömt dabei durch die Pumpe 13 hindurch
zur unteren Saugseite zurück.
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Bei allen drei Ausführungen des elektroliydraulischeu Verstellantriebs
ist nun zusätzlich eine Leitung 21 vorgesehen, die die Druckseite rnit der Saugseite
der Pumpe 13 verbindet. In dieser Leitung 21 befindet sich ein Drosselorgan 22,
das von einem Schieber od. dgl. gebildet wird und das gemäß der Erfindung unter
dem Einfluß einer Weg- oder Geschwindigkeitssteuerung bzw. -regelung steht. Ist
das Drosselorgan 22 geschlossen, so ist die Umlaufmenge gleich Null und der Stellkolben
14 ist dem vollen Förderdruck der Pumpe 13 ausgesetzt. Wird das Drosselorgan 22
geöffnet, so vermindert sich mit der Öffnungszunahme der Öl-
druck unter dem
Stellkolben 14. Der Stellkolben 14 bleibt entweder in seiner Ausgangsstellung oder
er geht in eine' Zwischenstellung, je nachdem, in welcher Stellung sich der verminderte
Öldruck mit der Belastung des Stellkolbens 14 durch die Rückstellfeder 16 und den
Widerstand des zu verstellenden Geräts die Waage hält.
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Das Drosselorgan 22 besteht nach der Erfindung aus zwei, vorzugsweise
druckentlasteten, konzentrisch ineinandergeführten Drehschiebern 23 und 24. An Stelle
der Drehschieber können auch Schiebeschieber verwendet werden. Das Drosselorgan
22 kann gegebenenfalls auch als Ringschieber ausgebildet sein. In diesem Falle würde
es beispielsweise bei den Ausführungen der Fig. i und 3 genügen, unter Wegfall der
besonderen Verbindungsleitung 21 auf der Druckseite der Pumpe 13 im Zylinder i i
einen Ringkanal oder ringförmig verteilte Steueröffnungen vorzusehen, der bzw. die
von außen durch 'den Ringschieber mehr oder weniger abdeckbar wäre bzw. wären. Bei
Öffnung dieses Ringschiebers würde wie im Falle der Ausführungen der Fig. i und
3 ein Teil der Betriebsflüssigkeit in 'den drucklosen Zwischenraum 17 abströmen.
Weiter kann bei Verwendung eines Eisenöls als Betriebsflüssigkeit als Drosselorgan
eine Magnetspule verwendet werden, die die Verbindungsleitung an einer Stelle umschließt
und durch mehr oder weniger starke Erregung das umlaufende Eisenöl durch Magnetisierung
ganz oder teilweise drosselt.
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Die Einwirkung der Weg- oder Geschwindigkeitssteuerung bzw. -regelung
auf das Drosselorgan 22 kann in verschiedener Weise vor sich gehen, z. B. durch
direkte mechanische Einwirkung oder durch elektrische oder hydraulische Fernübertragung.
Bei den Ausführungsbeispielen ist eine elektrische Fernverstellung vorgesehen.
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Bei der Ausführung der Fig. i erfolgt die Verstellung der beiden Schieber
23 und 24 durch, die beiden Drehmagnete 25 und 26, wobei der Magnet 25 über das
Zahnradgetriebe 27 auf den Innenschieber 23 und der Magnet 26 über das Zahnradgetriebe
28 auf den Außenschieber 24 einwirken. Die beiden Drehmagnete 25 und 26 stehen dabei
unter dem Einfluß zweier Steuer- oder Regelgrößen. So kann z. B. zur Steuerung von
Färbereianlagen der eine Magnet von einer Betriebsgröße, z. B. der Temperatur der
Färbelösung, und der zweite von einer Programmsteuerung beeinflußt werden. Entspricht
die Temperatur dem Programm, so decken sich die Öffnungen der beiden Schieber 23
und 24. Die Verbindungsleitung 21 ist voll geöffnet. Der Stellkolben 14 bleibt in
seiner Ausgangsstellung, und das mit ihm beispielsweise gekuppelte Dampfventil bleibt
in seiner Schließstellung. Tritt jetzt eine Temperatursenkung ein, die nicht mit
der Programmsteuerung übereinstimmt, so wird der vom Temperaturfühler
über
den Magneten 25 beeinflußte Innenschieber 23 verdreht. Dadurch wird der Umlaufquerschnitt
der Leitung 21 gedrosselt, der Druck unter dem Stellkolben 14 steigt an, der Kolben
bewegt sich nach oben und öffnet das mit ihm gekuppelte Dampfventil. Hat die Temperatur
ihren Sollwert wieder erreicht, so wird der Innenschieber 23 in seine Ausgangslage
zurückgedreht, der Oldruck unter dem Stellkolben fällt wieder und der Kolben 14
geht infolgedessen unter der Wirkung der Riickstellfeder 16 in seine Ausgangslage
zurück. Der Steuervorgang ist praktisch der gleiche, wenn die auf den Außenschieber
24 über den Drehmagneten 26 einwirkende Programmsteuerung eine Änderung der Temperatur
vorschreibt.
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Wie Fig. 2 zeigt, können die Drehmagnete 25, 26 neben der Hauptwicklung
29 noch eine Zusatzwicklung 3o aufweisen, über die ein weiterer Steuer- oder Regelimpuls
in <las System eingeführt werden kann. Weiter läßt Fig. 2 erkennen, daß der Anker
31 des Magneten mit einer Rückstellfeder 32 versehen ist. Diese Feder 32 wird beim
Ansprechen des Magneten derart gespannt, (laß sie leim Ausschalten des Magneten
den Anker 3, sowie den mit diesem gekuppelten Drehschieber in seine Ausgangslage
zurückdrückt.
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Bei der @\usführung der Fig. 3 ist an Stelle der leiden Drehmagnete
ein kleiner Gleichstrommotor 33 vorgesehen. Der Motor 33 arbeitet auf beide Drehschieber
23 und 2.1, und zwar über das Zahnradgetriebe 34 auf den Innenschieber 23 in der
einen Drehrichtung und über das Zahnradgetriebe 35 auf dein Außenschieber 24 in
der anderen Drehrichtung. Die Verstellung erfolgt dabei entgegen der Wirkung der
kückstellfeder 36. Die Steuer- oder Regelimpulse können in diesem Falle beispielsweise
mittels eines Spannungsteilers eingeführt werden, der iin .\nlcer- oder im Erregerkreis
des Motors 33 liegt.
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:1n Stelle des Gleichstrommotors 33 ist nach Fig ¢ ein Drehstronrmotor
37 vorgesehen. Die Welle des Motors 37 ist direkt mit dein Innenschieber 23 verbunden,
während das Gehäuse des Motors 37 unmittelbar mit dem Außenschieber 24 gekuppelt
ist. Die Rückstellfeder 38 ist hier zwischen Motorgehäuse und -welle geschaltet.
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Fig. 5 der Zeichnung zeigt die Verwendung eines einfachen Druckmagneten
39. Der Anker wirkt auf dein Innenschieber 23 und das Gehäuse auf den Außenschieber
24. Die Rückstellfeder 40 liegt auch hier zwischen Gehäuse und Anker.
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Bei der Ausführung der Fig. 6 erfolgt die Verstellung des Innenschiebers
23 des Drosselorgans 2-2 mittels einer aus der Gebermaschine 41 und dein Impfängermotor
42 bestehenden elektrischen Welle. Jedem durch den Steuerhebel 43 vorgegebenen Winkelweg
entspricht ein entsprechender Stellweg des Innenschiebers 23 und damit ein bestimmter
Weg des Stellkolbens 14. Zur Rückführung des Steuervorgangs ist der Außenschieber
24 über das Zahnradgetriebe 44 und den Zahnstangentrieb 45 mit (lern Joch des Stehkolbens
gekuppelt. Mit dieser Riickfiilrrung bildet der elektrohydraulische Verstellantrieb
ein für viele Regelaufgaben universell geeignetes Regelgerät.
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Zur Dämpfung etwaiger Pendelungen kann über das Zahnradgetriehe eine
konstant erregte Tachorneterrnaschine 46 angetrieben werden, deren Spannung gleich
dem Differentialquotienten der Bewegung des Stellkolbens 14, also der Geschwindigkeit,
ist.