DE3006667A1

DE3006667A1 - Servoventilanordnung

Info

Publication number: DE3006667A1
Application number: DE19803006667
Authority: DE
Inventors: Dwayne R Elmberg
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1980-09-04
Also published as: SE8001128L; GB2043961A; FR2449813A1; IT8047710A0; IT1126899B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servoventilanordnung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. In der DE-OS 29 16 wurde eine Servoventilanordnung vorgeschlagen, die ein Steuerventil und ein Verstärkerventil aufweist, wobei eine von dem Verstärkerventil angesteuerte Antriebseinrichtung im Sinne einer Rückführung auf ein bewegliches Element des Steuerventils einwirkt. Die Antriebseinrichtung weist Kugeln in einer Bohrung auf, die auf einer Seite von dem Ausgangsdruck des Verstärkerventils beaufschlagt werden und die andererseits an einem auf das bewegliche Element des Steuerventils einwirkenden Rückführhebel anliegen. Da die Kugeln beidseitig an dem Rückführhebel anliegen, haben sie das Bestreben, den Rückführhebel einzuklemmen, wodurch die Reibung erhöht und die Rückführung unter umständen mit einer Hysterese behaftet wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,eine Servoventilanordnung der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß die auftretende Reibungskraft vermindert und der Hystereseeffekt weitgehendst vermieden wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Servoventilanordnung;

Fig.2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Servoventilanordnung;

Fig.3 den in der Antriebseinrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 verwendeten Kolben; und

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Fig.4 eine weitere Ausführungsform eines Kolbens für die Antriebseinrichtung, der mit einem speziell ausgebildeten Rückführhebel zusammenarbeitet .

Gemäß den Figuren 1 und 2 stellt die Servoventilanordnung 10 ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem die erfindungsgemäße Rückführanordnung Anwendung finden kann. Die Servoventilanordnung 10 umfaßt ein Steuerventil 11, eineRückführ-Antriebseinrichtung 12 und ein Verstärkerventil 13. Das Steuerventil 11 ist in Figur 2 in näheren Einzelheiten dargestellt und umfaßt ein Strahlrohr 14, das durch eine elektrische Beätigungsspule 15 angetrieben wird, wobei die Spule über Anschlüsse 16 mit Strom gespeist wird. Die Spule 15 wirkt mit Magnetpolschuhen 17 und 18 zusammen, so daß das Strahlrohr 14 einen Fluidstrahl zu den Einlaßdüsen 21 und 22 schickenkann, wodurch ein Steuerdruck für das Verstärkerventil 13 gebildet wird. Ein Rückführelement in Form eines Rückführhebels 23 ist über eine Feder 24 mit dem Strahlrohr 14 verbunden. Ein Fluid unter Druck wird dem Strahlrohr 14 über eine Versorgungsleitung 25 zugeführt und eine Leitung 26 dient dem Rückfluss des Fluides_#wie dies aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist. Eine Zentrierfeder- 20 stellt sicher, daß die Einlaßdüsen 21 und 22 gleiche Fluidbeträge zugeführt erhalten, wenn ein vorbestimmter Strom der Spule 15 zugeführt wird. Eine genauere Beschreibung des Steuerventils 11 kann der DE-OS 28 20 333 entnommen werden.

Der gemäß Figur 2 über die Anschlüsse 21 und 22 aufgenommene Steuer-Fluiddruck wird über Leitungen 31 und 32 dem Verstärkerventil 13 zugeführt. Gemäß Figur 1 wird die Leitung 32 hinter der Leitung 31 durch die Antriebseinrichtung 12 geführt. Die Leitungen 31 und 32 sind an Steuerkammern 33 und 34 des Verstärkerventils 1 3 angeschlossen.

Das Verstärkerventil 13 weist eine zentrale Bohrung 35 auf, in

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welcher ein Kolben mit Stegen 36, 37 und 3 8 verschiebbar ist. Der Kolben ist durch Zentrierfedern 41 und 42 innerhalb der Steuerkammern 33 und 34 zentriert. Ein Stopfen 43 spannt die Feder 41 gegen den Steg 36 vor, wobei der Stopfen in geeigneter Weise beispielsweise durch ein Gewinde mit dem Gehäuse des Verstärkerventils 13 verbunden ist. In gleicher Weise ist ein Stopfen 44 auf der anderen Seite in das Gehäuse des Verstärkerventils 13 eingesetzt unddrückt eine Feder 42 gegen den Steg Rückflusskammern 51 und 52 und eine Versorgungskammer 53 mit gegenüber der Bohrung 35 vergrößertem Durchmesser sind vorgesehen, wobei die Rückflusskammern 51 und 52 an einen Rückflussanschluss 54 und die Vorsorgungskammer 53 an einen Versorgungsanschluss 55 angeschlossen sind. Zwischen den Stegen 36 und 37 wird in der Bohrung 3 5 eine Ausgangskammer 56 gebildet und ebenso wird zwischen den Stegen 37 und 38 eine weitere Ausgangskammer 57 gebildet. Die Ausgangskammern 56 und 57 liefern ein Fluid unter Druck an Ausgangsanschlüsse 61 und 62. Wenn der Kolben in der einen oder anderen Richtung aus seiner zentralen Stellung bewegt wird, so wird einer der Ausgangsanschlüsse 61 bzw. 62 mit dem Versorgungsanschluss 55 verbunden und der jeweils andere Ausgangsanschluss wird mit dem Rückfluss anschluss 54 verbunden. O-Ringe 93 und 94 sind vorgesehenem das Fluid innerhalb der Steuerkammern 33 und 34 des Verstärkerventils 13 abzudichten.

Die Rückführ-Antriebseinrichtung 12 weist einen Schlitz 71 auf, in welchen der Rückführhebel 23 eingreift. Der Rückführhebel ist L-förmig ausgebildet und bewegt sich um einen Schwenkpunkt 72 an der Verbindungstelle der beiden Hebelbeine. Der Rückführhebel 23 erstreckt sich in den Schlitz 71 und weiter in einen Schlitz 47 eines Rückführkolbens 45, der innerhalb einer Bohrung 40 angeordnet ist, welche einen Teil der Antriebseinrichtung 12 bildet. Innerhalb der Bohrung 40 befinden sich zu beiden Seiten des Rückführkolbens 45 Kugeln 73 und 74. Die Bohrung 40 geht zu beiden Seiten in Steuerkammern 76 und 77 mit erweitertem Durchmesser über. Innerhalb der Steuerkammer

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76 befindet sich ein Abstützstopfen 78 für eine Feder 83, wobei der Stopfen 78 durch eine Platte 81 in seiner Stellung gehalten wird. Die Platte 81 kann auf irgendeine geeignete Weise mit dem Gehäuse der Antriebseinrichtung 12 verbunden sein. Der Stopfen 78 übt über die Feder 83 und die Kugel 73 eine zentrierende Vorspannkraft auf den Kolben 45 aus. Ein O-Ring 84 ist vorgesehen," um das Fluid innerhalb der Steuerkammer 7 6 abzudichten.

Innerhalb der Steuerkammer 77 ist ein Abstützstopfen 85 angeordnet, der ebenfalls durch eine Platte 86 an Ort und Stelle gehalten wird, wobei die Platte 86 in irgendeiner geeigneten Weise mit dem Gehäuse der Antriebseinrichtung 12 verbunden ist. Durch die Platte 86 erstreckt sich eine Einstellschraube 87 für die Einstellung der Zentrierkraft einer Feder 88, die über eine Kugel 7 4 und den Kolben 45 auf den Rückführhebel 23 einwirkt. Ein geeigneter O-Ring 89 kann wiederum vorgesehen sein,um das Fluid innerhalb der Steuerkammer 77 abzudichten.

Die Kugeln 73 und 74 üben eine ganz bestimmte Funktion in der Antriebseinrichtung 12 aus. Ohne die Kugel 74 hat bei einer Einstellung der Schraube 87 die Feder 88 das Bestreben, sich zu drehen, wobei diese Drehung auf den Kolben 45 übertragen wird, wenn dieser einen zylindrischen Querschnitt aufweist. Bei einer Drehung des Kolbens 45 gelangt er mit dem Rückführhebel 23 in Eingriff und behindert aufgrund der Reibung die Betätigung des Rückführhebels 23. Eine Drehung der Kugel 74 durch die Feder 88 besitzt jedoch so gut wie keinen Einfluss auf den Kolben 45. Die Kugel 73 kann vorgesehen sein, wenn eine Einstellschraube für die Einstellung der Vorspannkraft der Feder 83 benutzt wird; sie kann aber auch entfallen, wenn auf der anderen Seite der Antriebseinrichtung 12 keine Einstel.-schraube benutzt wird.

Gemäß Figur 3 besitzt der Kolben 45 einen Schlitz 47/ in welchen sich der Rückführhebel 23 erstreckt. Der Rückführhebel 23 befindet sich in Kontakt mit einer - Kugel· 46, die durch irgendein

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geeignetes Verfahren wie beispielsweise durch EinpresseTi in dem Kolben 45 angeordnet wird\ Die Kugel 46 ergibt einen geringen Reibungskontakt zwischen dem Kolben 45 und dem Rückführungshebel 22. In diesem Fall wird der Reifeungskontakt durch einen Punktkontakt zwischen der Kugel.46 und dem Rückführungshebel 23 vorgegeben. Es sei darauf verwiesen., daß ein Zylinder anstelle der Kugel- 46 vorgesehen sein kann, so daß der Rückführungshebel 23 auf dem Umfang des Zylinders abrollt. Hierbei erfolgt die Berührung zwischen dem Kolben 45 und dem Rückführungshebel 22 entläng einer Linie, was ebenfalls noch zu einer geringen Reibung führt.

Alternativ kann zu dem Kolben 45 eine Stangen/Kolbenänordnung 49 gemäß Figur 4 verwendet werden. In diesem Fall können die Kugeln 73 und 74 weggelassen werden, da die Anordnung 49 bei ihrer Drehung nicht mit dem Rückführungshebel 48 in Eingriff gelangt. Der Rückführungshebel 48 ist so modifiziert, daß er ein kugelförmiges oder zylindrisches Ende aufweist, wodurch sich ein geringer Reibungskontakt- zwischen ihm und dem Stangenkoliaen 49 ergibt. Der Rückführungshebel 48 wird somit aufgrund des Rückführungsdruckes innerhalb der Steuerkammern 76 und 77 nicht eingeklemmt, obgleich der Stangenkolben 4-9 durch den Druck innerhalb dieser Steuerkammern 76 und 77 positioniert wird.

Wenn das Strahlrohr 14 sich in seiner Mittelstellung befindet, so erhalten die Anschlüsse 21 und 22 gleiche Fluiddrücke zugeführt, so daß die Drücke innerhalb der Steuerkammern 33 und 34 einander gleich sind und der Kolben des Verstärkerventils 13 sich in seiner Mittelstellung befindet. Wenn ein geeignetes Eingangssignal den Anschlüssen 16 und somit der Spule 15 zugeführt wird, und das Strahlrohr 14 so bewegt wird, daß sich der Druck an den Anschluss 21 erhöht und der Druck an dem Anschluss 22 erniedrigt, so steigt auch der Druck innerhalb der Steuerkammer 34 an und der Druck innerhalb der Steuerkammer 33 erniedrigt sich, worauf der Kolben des Verstärkerventils 13 nach links verschoben wird.. Der Steg 36 verbindet hierbei die Rückfluss-

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kainmer 51 mit der Ausgangs kammer 56, so daß Fluid von dem Anschluss 61 über die Ausgangskammer 56 zu der Rückflusskammer 51 und von dort über die Rückflussleitung 54 zurückfließt. Zur gleichen Zeit verbindet der Steg 37 die Versorgungskammer 53 mit der Ausgangskammer 57, wodurch Fluid von dem Versorgungsanschluss 55 zu der Versorgungskammer 53 und von dieser über die Ausgangskammer 57 zu dem Ausgangsanschluss 62 fließt. Hierbei steigt der Druck in der Ausgangskammer 57 an und der Druck in der Ausgangskammer 56 fällt ab.

Da die Ausgangskammer 56 mit der Steuerkammer 76 der Antriebseinrichtung 12 über eine Leitung 91 verbunden ist, erfolgt ein gleichzeitiger Druckabfall innerhalb der Steuerkammer 76. Gleichzeitig ergibt sich ein Druckanstieg in der Steuerkammer 77, da diese an die Ausgangskammer 57 angeschlossen ist. Dieses Druckdifferential über dem Kolben 45 und den Kugeln 73 und 7 4 bewegt den Kolben 45 nach links, wodurch der Rückführungshebel 23 im Uhrzeigersinn bewegt wird, und das Strahlrohr 14 in einer solchen Richtung zurückbewegt wird, daß der Druck an den Anschlüssen 21 und 22 ausgeglichen wird. Hierdurch wird der Kolben des Verstärkerventils 13 in seine Mittelstellung zurückgeholt.

Wenn andererseits das über die Anschlüsse 16 der Spule 15 zugeführte Signal das Strahlrohr 14 so verstellt, daß der Druck an dem Anschluss 22 anwächst und der Druck an dem Anschluss 21 abnimmt, so steigt der Druck innerhalb der Steuerkammer 33 des Verstärkerventils 13 an und der Druck innerhalb der Steuerkammer 3 4 nimmt ab. Der Kolben des Verstärkerventils 13 bewegt sich daher nach rechts und verbindet den Ausgangsanschluss 62 mit dem Rückführanschluss 54, so daß der Druck innerhalb der Ausgangskammer 57 abnimmt. Andererseits wird der Ausgangsanschluss 61 mit dem Versorgungsanschluss 53 verbunden, wodurch der Druck in der Ausgangskammer 56 ansteigt. Diese Betriebsweise führt zu einem erhöhten Druck innerhalb der Steuerkammer 76 und zu einem verminderten Druck innerhalb

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der Steuerkaminer 77 der Antriebseinrichtung 12, wodurch der
Kolben 45 und die Kugeln 73 und 74 nach rechts bewegt werden und der Rückführhebel 23 aufgrund der Feder 20 eine Bewegung im Gegenuhrzeigersinn ausführen kann. Hierdurch wird dem
Strahlrohr 14 eine Rückkehr in seine Mittelstellung gestattet, und der Kolben des Verstärkerventils 13 ist bestrebt seine
Mittelstellung einzunehmen,um das Druckdifferential zwischen den Ausgangsleitungen 61 und 62 aufrecht zu erhalten.

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L e e r s e r t e

Claims

5 HONEYWELL INC. *" " '^Λ

Honeywell Plaza 1007 856 Ge

Minneapolis, Minn. USA Hz/umw

Servoventilanordnung Zusatz zu P 29 16 359.5

Patentansprüche:

Servoventilanordnung mit wenigstens einem ein bewegliches Element aufweisenden Ventil, wobei das bewegliche Element aufgrund eines Eingangssignales positionierbar ist und das Ventil in Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Elementes einen Ausgangsdruck liefert, und mit einer über einen Rückführhebel auf das bewegliche Element einwirkenden Antriebseinrichtung nach P 29 16 3 59.5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (12) nur einseitig jeweils unter Wirkung einer Vorspannkraft (20,24) an dem Rückführhebel (23) anliegt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Steuerventil (11) zur Bildung eines Steuerdruckes in Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Elementes und ein Verstärkerventil (13) zur Bildung des Ausgangsdruckes aufgrund des Steuerdruckes angeordnet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Antriebseinrichtung (12) einen in einer Bohrung verschiebbaren Kolben (45) aufweist, der durch den Ausgangsdruck in die eine oder andere Richtung verschiebbar ist, wobei er von einer Seite an dem Rückführhebel (23) angreift, so daß der Rückführhebel (23) in der einen Richtung durch die Verschiebung des Kolbens (45)

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und in der anderen Richtung durch die Vorspannkraft (20,24) bewegt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Berührungsflächen von Rückführhebel (23) und Kolben (45) teilweise sphärisch bzw. teilweise zylindrisch ausgebildet sind, um den Reibungskontakt zwischen beiden zu vermindern.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element aus einem Strahlrohr (14) zur Abgabe eines Fluidstromes an erste und zweite Anschlüsse (21,22) besteht, wobei diese Anschlüsse unterschiedliche Fluiddrücke in Abhängigkeit von der Stellung des durch ein elektrisches Signal positionierten Strahlrohres empfangen.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verstärkerventil (13) einen Kolben in einer Bohrung (35) aufweist, daß der Kolben einen ersten und einen zweiten Steg (3 6,3 8) und dazwischen einen mittleren Steg (37) besitzt, wobei die ersten und zweiten Stege erste und zweite Steuerkammerη (33,34) begrenzen, die an die ersten und zweiten Anschlüsse (21 ,22) angeschlossen sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ausgangsdruck an ersten und zweiten Ausgangskammern (56,57) abnehmbar ist, die durch den mittleren Steg und den ersten bzw. zweiten Steg begrenzt werden und die an Kammern beidseits des Kolbens

(45) der Antriebseinrichtung (12) angeschlossen sind.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge kennzeichnet , daß die Bohrung (35) des Verstärkerventils (13) erste und zweite Teile (51,52), sowie

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einen mittleren Teil (53) mit jeweils erweitertem Durchmesser aufweist, welche Teile (51,52,53) durch den ersten, zweiten und mittleren Steg (36,38,37) begrenzt werden und wobei der erste und zweite Teil an eine R".ckf lussleitung (51) und der mittlere Teil an eine Versorgungsleitung (55) angeschlossen sind.
9. Anordnung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, d a durch gekennzeichnet, daß jeweils eine Zentrierfeder (83,88) zu beiden Seiten des Kolbens (45) der Antriebseinrichtung angeordnet ist, wobei wenigstens eine der beiden Federn einstellbar ist, und daß wenigstens teilweise sphärische Elemente (73,74) zwischen der einstellbaren Feder und dem Kolben angeordnet sind.
10. Anordnung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, d adurch gekennzeichnet, daß der Kolben (45)ein Langloch (47) aufweist, in das der Rückführhebel

(23) eingreift.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben zwei über eine Kolbenstange verbundene Teile (49) aufweist und daß der Rückführhebel (48) die Kolbenstange mit einem gabelförmigen Ende übergreift.

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