CH667137A5 - Elektrohydraulischer leistungsverstaerker. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Elektrohydraulischer Leistungsverstärker, der ein Gehäuse ( 1 ) mit Kanälen (4,5,6,7,8,9) zum Zuführen, Abfluss und Auslauf der Arbeitsflüssigkeit, einen im Gehäuse ( 1 ) untergebrachten Steuerschieber (17), eine Steuerkaskade (20), die aus vier Strömungswiderständen (21, 22, 23, 24) vom Typ Düse-Prallplatte-Widerstand besteht, bei denen zwei Düsen (25, 26) gegeneinander gerichtet im Innern des Tauchkolbens des Steuerschiebers ( 17) entlang der Längsachse desselben angebracht und mit ihm starr verbunden sind, während zwei andere Düsen (27,28) mit den Stirnkammern (18,19) des Tauchkolbens des Steuerschiebers (17) hydraulisch verbunden sind, sowie einen elektromecha-nischen Umformer (31) enthält, der mit einer Prallplatte (37) verbunden ist, die die Austrittsöffnungen der Düsen (25, 26, 27,28) überdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (27, 28) der Steuerkaskade (20), die mit den Stirnkammern (18, 19) des Tauchkolbens des Steuerschiebers (17) hydraulisch verbunden sind, im Gehäuse (1) gegeneinander gerichtet starr befestigt sind, während die Prallplatte (37) der Steuerkaskade (20) auf einer Achse (39) schwenkbar angeordnet ist, die sich zwischen den Längsachsen (40,41) der gepaarten Düsen (25,26), die im Tauchkolben des Steuerschiebers ( 17) angebracht sind, und der gepaarten Düsen (27, 28) befindet, die im Gehäuse (1) befestigt sind.

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf hydraulische Automatiksysteme, genauer auf elektrohydraulische Leistungsverstärker.

Die Erfindung kann zur Regelung der durchgesetzten Druckmittelmenge in verschiedenen Systemen verwendet werden, die in den Antrieben von Werkzeugmaschinen und Robotern zur Anwendung gelangen.

Es ist ein elektrohydraulischer Leistungsverstärker bekannt (siehe z.B. den SU-Urheberschein Nr. 324413,

Klasse F15b 3/00, veröffentlicht am 23.12.71).

Dieser elektrohydraulische Leistungsverstärker enthält ein Gehäuse mit Kanälen zum Zuführen, Abfluss und Auslauf der Arbeitsflüssigkeit, einen im Gehäuse untergebrachten Steuerschieber mit an dessen Stirnseiten gebildeten Steuerkammern, an die der Ausgang einer Steuerkaskade angeschlossen ist, die zwei feste Drosseln, ein Paar von regelbaren Düse-Prallplatte-Hauptelementen, deren Prallplatte mit einem elektromechanischen Umformer verbunden ist, sowie ein Paar von regelbaren Düse-Prallplatte-Hilfselementen besitzt, deren Düsen an Membranen angebracht sind und mit der jeweiligen Stirnseite des Steuerschiebers zusammenwirken.

Dieser Verstärker ist wegen einer Vielzahl von regelbaren Düse-Prallplatte-Elementen in konstruktiver Hinsicht zu kompliziert aufgebaut. Darüber hinaus ist die Operation der Einstellung der Anfangsleitwerte (Ausgangsleitwerte) der regelbaren Düse-Prallplatte-Haupt- und Hilfselemente recht arbeitsaufwendig. Die Empfindlichkeit dieses elektrohydrau-lischen Leistungsverstärkers ist wegen der Einwirkung der Prallplatte der Steuerkaskade nur auf zwei Düsen der regelbaren Düse-Prallplatte-Elemente niedrig.

Bekannt ist ferner ein weiterer elektrohydraulischer Leistungsverstärker (siehe z.B. W.A. Khokhlow «Gidravli-cheskie usiliteli moschnosti» /Hydraulische Leistungsverstärker/, 1963, Verlag der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, Moskau, S. 60, Bild 13 III).

Der erwähnte elektrohydraulische Leistungsverstärker enthält ein Gehäuse mit Kanälen zum Zuführen, Abfluss und Auslauf der Arbeitsflüssigkeit, einen im Gehäuse untergebrachten Steuerschieber, eine Steuerkaskade, die aus vier Strömungswiderständen vom Typ Düse-Prallplatte-Wider-stand besteht, bei denen zwei Düsen gegeneinander gerichtet im Innern des Tauchkolbens des Steuerschiebers entlang der Längsachse desselben angebracht und mit ihm starr verbunden sind, während zwei andere Düsen mit den Stirnkammern des Tauchkolbens des Steuerschiebers hydraulisch verbunden sind, sowie einen elektromechanischen Umformer, der die Austrittsöffnungen der Düsen überdeckt.

Bei diesem elektrohydraulischen Leistungsverstärker ist die Prallplatte in Gestalt von auf einer gemeinsamen Achse sitzenden Scheiben ausgeführt und hin- und hergehend verschiebbar angeordnet. Die mit den Stirnkammern des Tauchkolbens des Steuerschiebers hydraulisch verbundenen Düsen sind an den Stirnseiten des Steuerschiebers gleichachsig mit ihm angebracht.

Dieser Verstärker besitzt eine gute Empfindlichkeit, ist aber kompliziert aufgebaut und hat einen niedrigen Übertragsfaktor (der praktisch gleich Eins ist) «Verschiebung der Platte - Verschiebung des Steuerschiebers».

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrohydraulischen LeistungsVerstärker zu schaffen, in dem ein Düsenpaar und die Prallplatte der Steuerkaskade so angeordnet wären, das dies erlauben würde, die Konstruktion des Leistungsverstärkers zu vereinfachen und den Übertragsfaktor «Verschiebung der Prallplatte - Verschiebung des Steuerschiebers» zu vergrössern.

Dies wird dadurch erreicht, dass im elektrohydraulischen Leistungsverstärker, der ein Gehäuse mit Kanälen zum Zuführen, Abfluss und Auslauf der Arbeitsflüssigkeit, einen im Gehäuse untergebrachten Steuerschieber, eine Steuerkaskade, die aus vier Strömungswiderständen vom Typ Düse-Prallplatte-Widerstand besteht, bei denen zwei Düsen gegeneinander gerichtet im Innern des Tauchkolbens des Steuerschiebers entlang der Längsachse desselben angebracht und mit ihm starr verbunden sind, während zwei andere mit Stirnkammern des Tauchkolbens des Steuerschiebers hydraulisch verbunden sind, sowie einen elektromechanischen Umformer enthält, der mit einer Prallplatte verbunden ist, die die Austrittsöffnungen der Düsen überdeckt, erfindungsgemäss die mit den Stirnkammern des Tauchkolbens des Steuerschiebers hydraulisch verbundenen Düsen im Gehäuse gegeneinander gerichtet starr befestigt sind, während die Prallplatte der Steuerkaskade auf einer Achse schwenkbar angeordnet ist, die sich zwischen den Längsachsen der gepaarten Düsen, die im Tauchkolben des Steuerschiebers angebracht sind, und der im Gehäuse befestigten gepaarten Düsen befindet.

Diese konstruktive Ausführung des zum Patent angemeldeten elektrohydraulischen Leistungsverstärkers gestattet, die Konstruktion desselben zu vereinfachen und den Übertragungsfaktor «Verschiebung der Prallplatte - Verschiebung des Steuerschiebers» zu vergrössern.

Im folgenden wird die Erfindung in der Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels derselben unter Bezugnahme auf eine beiliegende Zeichnung erläutert, in der das Gesamtschema des elektrohydraulischen Leistungsverstärkers (im Längsschnitt) dargestellt ist.

Der erfindungsgemässe elektrohydraulische Leistungsverstärker enthält ein Gehäuse 1, das aus zwei untereinander verbundenen Teilen 2 und 3 besteht. Im Teil 2 des Gehäuses 1 sind jeweilige Kanäle 4,5 und 6,7 zum Zuführen und Abfluss der Arbeitsflüssigkeit sowie Kanäle 8 und 9 zum Auslauf derselben ausgeführt. In der zylindrischen Ausbohrung des Teils 2 des Gehäuses 1 ist eine Buchse 10 mit Ausdrehungen 11,12,13 und 14 sowie Fenstern 15 und 16 untergebracht. Hierbei sind die Hohlräume der Ausdrehungen 12

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und 13 mit den entsprechenden Kanälen 4 und 5 zum Zuführen der Arbeitsflüssigkeit, die Hohlräume der Ausdrehungen 11 und 14 aber mit den entsprechenden Kanälen 6 und 7 zum Abfluss der Arbeitsflüssigkeit verbunden, die Fenster 15 und 16 stehen mit den entsprechenden Kanälen 8 und 9 zum Auslauf der Arbeitsflüssigkeit in Verbindung. In der zentralen Axialausbohrung der Buchse 10 ist ein Steuerschieber 17 untergebracht, und zwar derart, dass er Stirnkammern 18 und 19 bildet.

Der erfindungsgemässe elektrohydraulische Leistungsverstärker enthält ferner eine Steuerkaskade 20, die aus vier Strömungswiderständen 21,22,23 und 24 vom Typ Düse-Prallplatte-Widerstand besteht. Zwei Düsen 25 und 26 der Kaskade 20 sind gegeneinander gerichtet im Innern des Tauchkolbens des Steuerschiebers 17 entlang der Längsachse desselben angebracht und mit ihm starr verbunden. Zwei andere Düsen 27 und 28 sind im Teil 3 des Gehäuses 1 gegeneinander gerichtet starr befestigt und stehen über hydraulische Kanäle 29 und 30 mit den Stirnkammern 18 und 19 des Tauchkolbens des Steuerschiebers 17 in Verbindung.

Des weiteren enthält der elektrohydraulische Leistungsverstärker einen elektromechanischen Umformer 31, der im Teil 3 des Gehäuses 1 angeordnet ist und aus festen Eisenkörpern 32 und 33, Steuerwicklungen 34 und 35 sowie einem beweglichen Anker 36 besteht, der mit der Prallplatte 37 der Steuerkaskade 20 verbunden ist, die die Austrittsöffnungen der Düsen 25,26,27 und 28 überdeckt.

Die Prallplatte 37 befindet sich in einem Rohr 38, das in seinem mittleren Teil mit dem Anker 36 starr verbunden ist. Hierbei ist die Prallplatte 37 im Rohr 38 solcherweise angebracht, dass an den Stirnseiten des Rohres ein bestimmter Spalt besteht, während sie im mittleren Teil des Rohres 38 mit diesem starr verbunden ist. Also ist die Prallplatte 37 auf einer Achse 39 schwenkbar angeordnet, die sich zwischen Längsachsen 40 und 41 der gepaarten Düsen 25 und 26, die im Tauchkolben des Steuerschiebers 17 angebracht sind, und der gepaarten Düsen 27 und 28 befindet, die im Teil 3 des Gehäuses 1 befestigt sind. Die Abdichtung der Steuerwicklungen 34 und 35 gegen Eindringen der Arbeitsflüssigkeit wird vom Rohr 38 gewährleistet.

Die Stirnseiten der Prallplatte 37 liegen in Hohlräumen 42 und 43, die mit den jeweiligen Kanälen 4 und 5 zum Zuführen der Betriebsflüssigkeit und Kanälen 6 und 7 zum Abfluss derselben verbunden sind (diese Verbindung ist in der Zeichnung bedingt nicht gezeigt).

Das Funktionsprinzip des erfindungsgemässen Leistungsverstärkers besteht in folgendem.

Bei in den Kanälen 4 und 5 vorhandenem Druck und fehlendem elektrischem Steuersignal in den Steuerwicklungen 34 und 35 des elektromechanischen Umformers 31 nimmt die Prallplatte 37 mittlere Stellung ein, indem sie mit den jeweiligen Düsen 25, 26, 27 und 28 veränderliche Strömungswiderstände 21,22,23 und 24 gleicher Leitfähigkeit bildet. Die in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung kommende Arbeitsflüssigkeit füllt den Hohlraum 42 und gelangt über die Bohrungen in den Düsen 25 und 26 in die Stirnkammern 18 und 19 und weiter über die Kanäle 29 und 30 zu den

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Düsen 27 und 28, worauf sie in den mit den Kanälen 6 und 7 verbundene Hohlraum 43 ausfliesst.

Bei gleichen Leitwerten der Strömungswiderstände 21,22, 23 und 24 stellt sich in den Stirnkammern 18 und 19 gleicher Druck ein. Der Steuerschieber 17 ist unbeweglich und überdeckt die Ausdrehungen 11,12,13 und 14, ohne die Fenster 15 und 16 und demnach die Kanäle 8 und 9 zum Auslauf der Arbeitsflüssigkeit mit den Kanälen 4 und 5 zum Zuführen der Arbeitsflüssigkeit und den Kanälen 6 und 7 zum Abfluss derselben zu verbinden.

Bei Zuführung des elektrischen Steuersignals zu den Steuerwicklungen 34 und 35 des elektromechanischen Umformers 31 wird der Anker 36 zusammen mit der Prallplatte 37 (proportional der Höhe des zugeführten Signals und gemäss der Richtung dieses Signals) um die Achse 39 geschwenkt, wobei die Prallplatte dieses Signals) um die Achse 39 geschwenkt, wobei die Prallplatte 37 ihre Lage und somit den Überdeckungsgrad der Düsen 25,26,27 und 28 ändert. Die Strömungswiderstände 21,22,23 und 24 verändern sich solcherweise, dass in den Kanälen 29 und 30 und somit in den Stirnkammern 18 und 19 eine Druckdifferenz (Druckgefälle) entsteht. Unter der Einwirkung des entstandenen Druckgefälles fängt der Steuerschieber 17 sich zu bewegen an, wobei er das Fenster 15 bzw. 16 der Buchse 10 mit einem der Kanäle 4 bzw. 5 zum Zuführen der Arbeitsflüssigkeit, das Fenster 16 bzw. 15 aber mit einem der jeweiligen Kanäle 6 bzw. 7 zum Abfluss derselben verbindet.

Bei Bewegung des Steuerschiebers 17 und stationären Lage der Prallplatte 37 wird infolge der Veränderung der Leitwerte der Strömungswiderstände 21 und 22 die Wiederherstellung der Gleichheit der entlang der Längsachse des Steuerschiebers 17 wirkenden Kräfte gewährleistet, d.h., es wird die Gleichheit der Drücke in den Stirnkammern 18 und 19 wiederhergestellt.

Die Arbeitsflüssigkeitsdurchflussmenge in den Kanälen 8 und 9 zum Auslauf der Arbeitsflüssigkeit ist der Verschie-bungsgrösse des Steuerschiebers 17 relativ zur Ausgangsstellung proportional.

In dem zu patentierenden elektrohydraulischen Leistungsverstärker wirkt die Prallplatte 37 auf die Veränderung der Leitwerte aller vier Strömungswiderstände 21,22,23 und 24 ein, während die Rückwirkung infolge der Verschiebung des Steuerschiebers 17 nurzweiStrömungswiderstände21 und 22 betrifft, so dass dadurch ein erhöhter Übertragungsfaktor «Verschiebung der Prallplatte 37 - Verschiebung des Steuerschiebers 17» zustande kommt. Dies ermöglicht es, im elektrohydraulischen Leistungsverstärker gemäss der Erfindung einen elektromechanischen Umformer mit hoher dynamischer Charakteristik zu verwenden.

Der zu patentierende elektrohydraulische Leistungsverstärker besitzt eine hohe Empfindlichkeit, zeichnet sich durch einfache Anordnung seiner Einzelteile und Baugruppen, einfache Einstellung von Anfangsleitwerten (Ausgangsleitwerten) der Düse-Prallplatte-Strömungswiderstände aus. Darüber hinaus besitzt der erfindungsgemässe Leistungsverstärker geringe Abmessungen und eine hohe dynamische Charakteristik.

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1 Blatt Zeichnungen