DE1601706B2

DE1601706B2 - Stroemungsmittelservobetaetigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1601706B2
Application number: DE19671601706
Authority: DE
Inventors: Seeley Leslie Cincinnati Ohio Flake George Herman South Bend Ind Magnam (V St A )
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1966-09-30
Filing date: 1967-09-23
Publication date: 1972-01-13
Also published as: US3393606A; GB1169626A; DE1601706A1; SE326375B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsmittelservobetätigungsvorrichtungen zur Einstellung eines Abgabesteuerbauteiles entsprechend einem veränderliehen Eingangszustand, mit einem Eingangssteuerventil mit veränderlicher Fläche, welches den Strömungsmitteldruck in einer Strömungsmittelleitung steuert, die mit einer Speisequelle hohen, geregelten Strömungsmitteldruckes über eine erste Drossel und

30; mit einem Strömungsmittelbehälter niedrigen, geregelten Druckes über das Steuerventil verbunden ist, mit einer schwenkbar befestigten Hebelanordnung, die ein Servoventil betätigt, welches einen Servokolben steuert, der mit dem Abgabesteuerbauteil verbunden ist, wobei die Hebelanordnung einerseits einem ersten Drehmoment ausgesetzt ist, das durch eine verschiebbare Wandung erzeugt wird, die auf den Druckunterschied zwischen dem Strömungsmitteldruck in der Strömungsmittelleitung und dem Strömungsmittelbehälterdruck' anspricht und auf die Hebelanordnung über einen ersten Hebelarm einwirkt, und andererseits einem zweiten entgegengesetzten Drehmoment ausgesetzt ist, das durch eine auf die Stellung des Servokolbens ansprechende Rückführvorrichtung erzeugt wird, die auf die Hebelanordnung über einen zweiten Hebelarm wirkt und die die Länge wenigstens eines Hebelarmes verändert, um den Servokolben entsprechend dem Strömungsmitteldruck in der Strö-1 mungsmittelleitung einzustellen. '

1 Aus der USA.-Patentschrift 3 232 179 ist bereits eine Servosteuereinrichtung mit einem Servokolben bekannt, dessen Servoventil durch eine Hebelanordnurig gesteuert wird; letztere ist einerseits einem Eingabesteuerdrehmoment ausgesetzt, das durch eine erste bewegliche Wand erzeugt wird, die auf ein Eingangsdrucksignal anspricht und auf die Hebelanordnung über einen ersten Hebelarm wirkt, und andererseits einem entgegengesetzten Einstelldrehmoment, das von einer eine einstellbare Kraft abgebenden Vorrichtung erzeugt wird (z. B. einer Kompressionsfeder oder einem auf einen Einstelldruck ansprechenden Balgen); letztere Vorrichtung wirkt auf die Hebelanordnung über einen zweiten Hebelarm; ferner ist eine Rückkopplungsvorrichtung vorgesehen, die auf die Lage des Servokolbens anspricht, um die wirksame Länge wenigstens eines der Hebelarme zu verändern, so daß der Servokolben in einer Stellung stabilisiert wird, die als Funktion des Eingabedruck-

signals festgelegt wird. Bei einer derartigen Anordnung ist das Eingangssignal durch einen veränderlichen Strömungsmitteldruck definiert, der direkt auf die obenerwähnte erste bewegliche Wand wirkt.

Des weiteren ist aus der USA.-Patentschrift 3 171 330 eine Bewegungen übertragende Vorrichtung bekannt, bei der die Verschiebung eines Servokolbens als Funktion der Eingabesteuerhebelstellung gesteuert wird, gleichgültig wie die Druckänderung der Speisequelle hohen Druckes, die das Steuersystem speist, geschaffen ist. Hierbei ist das Servoventil, das die Druckbetätigung des Servokolbens steuert, zwischen einer Strömungsmittelspeisequelle hohen Druckes und einer Behälterkammer angeordnet und wird von einem Hebel gesteuert, der auf die Differenz zwischen einem Emgabedrehmoment, das sich in Abhängigkeit von dem veränderbaren Zustand und einem Rückkopplungsdrehmoment anspricht, das durch einen Balgen erzeugt wird, welcher auf die Differenz zwischen einem Rückkopplungsdruck und einem relativ geringen Druck in einer Behälterkammer anspricht; dieser Rückkopplungsdruck wird von einer Ventilvorrichtung gesteuert, die zwischen der Strömungsmittelspeisequelle hohen Druckes und der Behälterkammer angeordnet ist und in Abhängigkeit von der Verschiebung des Servokolbens gesteuert wird, so daß das Steuersystem unempfindlich gegenüber Änderungen im Speiseströmungsmitteldruck aus der Speisequelle ist.

Ziel vorliegender Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Betätigung des Servokolbens verhindert, solange der veränderbare Zustand ungeändert bleibt, gleichgültig, welches die Änderungen des geregelten hohen Druckes aus der Speisequelle sind, die das von dem veränderlichen Zustand betätigte Eingangssteuerventil speist.

Gemäß der Erfindung wird hierzu vorgeschlagen, daß die Rückführvorrichtung eine zweite bewegliche Wand aufweist, die auf den Druckunterschied zwischen einem Zwischenströmungsmitteldruck proportional dem hohen, geregelten Strömungsmitteldruck aus der Speisequelle und dem Strömungsmittelbehälterdruck anspricht, und im Falle von Druckänderungen in dem hohen, geregelten Strömungsmitteldruck das entgegengesetzte zweite Drehmoment proportional dem ersten Drehmoment verändert und eine Betätigung des Servoventils und des Servokolbens in Abhängigkeit von den genannten Druckänderungen verhindert.

Damit wird eine Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung geschaffen, die in der Lage ist, einen Servokolben als Funktion eines veränderlichen Eingangszustandes einzustellen, der ein Eingangssteuerventil betätigen kann, welches zwischen einer Strömungsmittelspeisequelle geregelten hohen Druckes und einem Niederdruckbehälter je nach den Strömungsmitteldruckänderungen der Speisequelle angeordnet ist.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht der Strömungsmittelservobetätigungsvorrichtung nach vorliegender Erfindung,

F i g. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 nach Fig. 1,

F i g. 3 eine schematische Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Strömungsmittelservobetätigungsvorrichtung nach vorliegender Erfindung,

F i a. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Strömungsmittelservobetätigungsvorrichtung nach vorliegender Erfindung und F i g. 5 eine andere abgeänderte Ausführungsform. In F i g. 1 ist mit 20 ein Eingangsfühler bezeichnet,; der auf eine veränderliche, abgefühlte Temperatur anspricht, jedoch auch auf andere veränderliche Größen, wie z. B. Druck, Kraft u. dgl., über entsprechende Abänderungen, wie sie dem Durchschnittsfachmann geläufig sind, ansprechen kann.

Mit 22 ist eine durch Strömungsmitteldruck betätigte Servovorrichtung bezeichnet, die in Abhängigkeit von einem Strömungsmitteldruck P_m, welcher von dem Fühler 20 gesteuert wird, einen Servokolben einstellen kann, der Anzeigevorrichtungen, z. B. ein Brennstoffventil in einer Brennstoffsteuervorrichtung (nicht dargestellt), steuert.

Der Fühler 20 weist eine übliche temperaturempfindliche Sonde 24 auf, die einer Speisequelle T gewünschter veränderlicher Temperatur ausgesetzt ist und die sich in Abhängigkeit von der relativen Änderung mit der abgefühlten Temperatur T ausdehnt oder zusammenzieht. Ein Stößel 26, der mit der Sonde 24 verbunden ist und in Abhängigkeit von der Ausdehnung oder Zusammenziehung verschiebbar ist, ist drehbar über einen Stift 28 mit einem Hebel 30 verbunden, der seinerseits schwenkbar mit einem starren Träger 32 verbunden ist. Ein mit Konturen versehenes Eingangssteuerventil 34, das am freien Ende des Hebels 28 aufgenommen wird, ist relativ zu einer Mündung 36 in einer die Strömung in einer Strömungsmittelleitung 38 steuernden Weise angeordnet; die Leitung 38 führt von einer Strömungsmittelspeisequelle 40, die einen verhältnismäßig hohen, geregelten Druck P_R besitzt, zu einer Abflußquelle P₀ verhältnismäßig niedrigen Druckes und weist eine starre Drossel 42 stromaufwärts in bezug auf die Mündung 36 auf. Die'Stellung des Ventils 34 relativ zur Mündung 36 definiert eine entsprechende Strömungsmitteldurchflußfläche der Mündung 36 in Abhängigkeit von der Kontur, die dem Ventil 34 gegeben ist, und erzeugt somit einen entsprechenden Strömungsmitteldruck P_m in der Strömungsmittelleitung 38 zwischen der Drossel 42 und der Mündung 36, wobei der Druck P_m sich als Funkr tion der abgefühlten Temperatur T ändert.

Die gesteuerte Servovorrichtung 22, die durch Strömungsmitteldruck betätigt wird, weist eine bewegliche Wand 44 auf, die im Inneren über einen Durch-. flußkanal 46 auf den Druck P_m in der Strömungsmittelleitung 38 zwischen der Drossel 42 und der Mündung 36 entlüftet wird. Das eine Ende der Wand44 ist mit einem starren Auflager 48 befestigt, und das entgegengesetzte, verschiebbare Ende weist einen Stößel 50 auf, der sich gegen einen Arm 52 eines Hebels 54 legt. Der Hebel 54 ist schwenkbar um eine Achse auf einem starren Wiederlager 56 befestigt und bewegbar; die Achse ist dabei im rechten Winkel zu der Ebene nach F i g. 1 angeordnet. Ein Servoventil 58, das mit dem freien Ende eines zweiten Hebelarmes 60 des Hebels 54 befestigt und mit diesem verschiebbar ist, arbeitet mit einer Mündung 62 am Abgabeende eines Durchflußkanals 64 zusammen, der von einer Kammer 66 ausgeht, welche ein Strömungsmittel mit geregeltem Druck P_R aus der Quelle 40 über einen Durchflußkanal 68 aufnimmt. Ein Kolben 70, der gleitend in der Kammer 66 aufgenommen wird, teilt diese Kammer in Kammern 72 und 74 mit veränderlichem Volumen, die über eine Strömungsmitteldrossel 76 in Verbindung stehen, welche starr im KoI-

ben 70 angeordnet ist. Der Kolben 70 weist ein fest vorgegebenes wirksames Flächenverhältnis auf Grund der wirksamen Fläche, die der Kammer 72 ausgesetzt ist, und der verhältnismäßig kleineren wirksamen Fläche, die der Kammer 74 ausgesetzt ist, auf, das durch die Stößel 78 und 80 festgesetzt wird, die von entgegengesetzten Flächen des Kolbens 70 ausgehen und sich durch die entsprechenden Enden der Kammer 66 erstrecken. Ein veränderlicher Druckabfall (P _R — P_x) wird an der Drossel 76 in Abhängigkeit von der Stellung des Servoventil 58 erhalten, das die Abflußgeschwindigkeit aus der Kammer 72 steuert. Der Kolben 70 nimmt eine stationäre Stellung in Abhängigkeit von einem vorbestimmten, fest vorge-

gebenen Druckverhältnis -5^ ein, das durch eine NuIl-' "x ■

stellung des Servoventils 58 festgesetzt wird. Nimmt man an, daß der Kolben 70 nicht erforderlich ist, um einen Federmechanismus oder einen ähnlichen, eine äußere Kraft erzeugenden Mechanismus zu überwin-

' ' P
den, ist das Verhältnis -^- etwa gleich dem wirksamen

"x

Flächenverhältnis des Kolbens 70. Bei normalem Betrieb ergibt sich, daß der Kolben 70 in der einen oder der anderen Richtung in Abhängigkeit von der Relativverschiebung des Servoventils 58 aus der Nullstellung betätigt wird und daß er eine festvorgegebene Stellung einnimmt, wenn der erwünschte Druck P_x in der Nullstellung des Ventils 58 erzeugt wird.

Eine zweite bewegliche Wand 82, die im Inneren auf den geregelten Druck P_R über den Durchflußkanal 84, der von dem Durchflußkanal 68 ausgeht, entlüftet wird, ist am einen Ende mit einem starren Auflager 86 befestigt. Das entgegengesetzte, verschiebbare Ende 88 der Wand 82 nimmt ein Tischbauteil 90 auf, das starr damit befestigt ist und das mit einem Schneidkantenspurteil 92 versehen ist. Die Wand 82 wird von einem Strömungsmittel verhältnismäßig niedrigen Abflußdruckes P₀ umgeben und erzeugt eine Kraft, die' das Tischbauteil 90 nach oben zu drücken versucht, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und zwar in Abhängigkeit von dem Druckunterschied (P_R — P₀), der auf die wirksame Fläche des verschiebbaren Endes 88 einwirkt-

Wie noch deutlicher in F i g. 2 gezeigt ist, weist der Hebel 54 parallele, im Abstand angeordnete Schneidkantenspurteile 94 und 95 auf, die sich parallel zum Spurteil 92 erstrecken. Im Abstand angeordnete Rollenbauteile 96, 97 und 99 weisen jeweils eine in Umfangsrichtung verlaufende V-förmige Aussparung 98 an diesen Rollen auf, und die Rollen sind zwischen dem Tisch 90 und dem Hebel 52 angeordnet, wobei die entsprechenden Spurteile 92, 94 und 95 antriebsmäßig im Eingriff mit den Aussparungen 98 der Rollbauteile 96,97 und 99 stehen. Die Rollenbauteile 96,97 und 99 sind drehbar auf zugeordneten entsprechenden Antireiblagern 100 befestigt, die von einem Stift 102 aufgenommen werden, welcher mit im Abstand angeordneten Enden 103, 103' eines gegabelten Verbindungsgliedes 104 befestigt ist, dessen entgegengesetztes Ende drehbar mit dem Stößel 80 über einen Stift 106 befestigt ist.

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 folgende: Zuerst wird angenommen, daß der Hebel 30 und das daran angebrachte Ventil 34 eine gegebene Lage in Abhängigkeit von der Sonde 24 auf Grund einer stabilen Temperatur T einnehmen. Die Fläche der Mündung 36, die durch die Kontur des Ventils 34 für eine gegebene Stellung des letzteren festgelegt wird, ermöglicht, daß Strömungsmittel aus der Leitung 38 bis zum Abflußdruck P₀ entweicht, wodurch ein entsprechender Druck P_m stromabwärts von der starren Drossel 42 aufgebaut wird, wobei der Druck P_m in das Innere der Wand 44 entlüftet wird. Das Strömungsmittel mit geregeltem Druck P_r wird in der Wand 82 entlüftet.

Einerseits kann der Drehmomentabgleich am Hebel 54 etwa wie folgt definiert werden:

A₄₄ h [P_n - P₀) = A₈₂I₂ (P_r - P₀), (1)

wobei A₄₄ eine Konstante ist, die die wirksame Fläche der Wand 44 darstellt, Z₁ der wirksame Hebelarm des Hebels 54 ist, über welchen die Wand 44, die dem Druckunterschied (P_m — P₀) ausgesetzt wird, wirkt, Zl₈₂ eine Konstante ist, die die wirksame Fläche der Wand 82 darstellt, und I₂ der wirksame Hebelarm des Hebels 54 ist, über welchen die Wand 82 wirkt, die dem Druckunterschied (P_r — P₀) ausgesetzt ist, während das Hilfsdrehmoment, das von dem Servoventil erzeugt wird, vernachlässigt werden soll.

Andererseits ist der Strömungsmitteldurchfluß Q durch die gesamte Leitung 38 dauernd gleich dem Strömungsmitteldurchfluß durch die Drossel 42, durch die Mündung 36 und sowohl durch die Drossel 42 als die Mündung 36, so daß dieser Strömungsmitteldurchfluß in an sich bekannter Weise wie folgt definiert werden kann:

Q = C₄₂Zt₄₂ VP_R - P_n, = C₃₆Zl₃₆ 1/P_1n-P₀ (2)

Q₆Zf₃₆ · C₄₂Zi₄₂ yp_r-p₀

HC₃₆A₂₆)² + (C₄₂Zl₄₂)²

wobei C₄₂ und C₃₆ das Produkt des Strömungsmitteldurchflußkoeffizienten der Abgabe und die Quadratwurzel der Schwerkraft des Strömungsmitteldurchflusses durch die Drossel 42 und die Mündung 36 darstellen, Zl₄₂ und Zl₃₆ die wirksamen Strömungsmittelflächen der Drossel 42 und der Mündung 36 angeben und (P_r - PJ, (P_n - P₀) und (P_r - P₀) die Druckunterschiede an der Drossel 42, den Mündungen 36 und der gesamten Drossel 42 und Mündung 36 als einzige Mündung betrachtet darstellen.

Vergleicht man die Gleichungen (1) und (2), indem die Proportionalität der Ausdrücke (P_n, — P₀) und (P_r — P₀) gezeigt werden, so ergibt sich

1 +

(C₄₂Zl₄₂)

T=T⁵- bleibt ein konstanter Wert, wenn man annimmt,

daß die Drossel 42 und die Mündung 36 der gleichen Temperatur des Strömungsmitteldurchganges ausgesetzt werden. Es können verschiedene Anordnungen verwendet werden, um zu gewährleisten, daß die Drossel und die Mündung auf der gleichen Temperatur gehalten werden, was beinhalten kann, daß die Drossel 42 und die Mündung 36 in der entfernten Lage von dem den Zustand abfühlenden Teil 20 angeordnet wird, in welchem die Temperaturumgebung die Drossel 42 und die Mündung 36 wie auch das sich

dazwischen bewegende Strömungsmedium auf dem gleichen Temperaturwert erhalten würde, den Strömungsmitteldurchfluß durch die Leitung zur Verringerung eines Temperaturunterschiedes zwischen der Drossel 42 und der Mündung 36 auf ein Minimum halten würde oder die Leitung 38 zwischen der Drossel 42 und der Mündung 36 isolieren würde.

Aus der obigen Gleichung (3) ergibt sich, daß die einzige unabhängige Veränderliche der Wert A₃₆ ist, der die Ausgangsbewegung des Kolbens 70 (wie durch die Länge I₂ definiert) ausschließlich eine Funktion von A₃₆ macht. Die Größe (P_R — P₀) erscheint nicht in Gleichung (3), was anzeigt, daß der Abgabeweg des Kolbens 70 unabhängig von dem Druckunterschied (P_R — P₀) ist, und damit durch Änderungen im Speiseströmungsmitteldruck P_R unbeeinflußt bleibt.

Der Strömungsmitteldruck P_n, nimmt in Abhängigkeit von der relativen Änderung der abgefühlten Temperatur T und der entsprechenden Fläche der Mündung 36, die durch die Lage des Eingabeventils 34 festgesetzt wird, zu oder ab. Die Änderung im Druck P_m, der über die Wand 44 wirkt, erzeugt ein Drehmomentungleichgewicht am Hebel 54, das wiederum das Servoventil 58 relativ zur Mündung 62 betätigt und dadurch den Druck aus P^-und das Druck-

verhältnis .-—■ am Kolben 70 verändert. Der Kolben 70

verschiebt sich in Abhängigkeit von der Änderung des Druckes P_x und bewegt die Rolle 98 aus ihrer Lage, die ihrerseits die wirksame Länge I₂ des Hebelarmes 52 verändert und dadurch in Abhängigkeit von der relativen Bewegungsrichtung des Kolbens 70 das Drehmoment vergrößert oder verkleinert, das von der mit dem Druck P_R beaufschlagten Wand 82 stammt, die über die Rolle 98 entgegen dem Hebel 52 über den Hebelarm I₂ wirkt. Bei Erreichen eines Drehmomentgleichgewichtes am Hebel 52 wird das Servoventil 58 auf Null gestellt und der Druck P_x stabili-

siert, wodurch das gewünschte Druckverhältnis ~^

r_x

aufgebaut wird, das den Kolben 70 stabilisiert.

In F i g. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei der Aufbau ähnlich der nach F i g. 1 ist und soweit wie möglich gleiche Bezugszeichen wie in F i g. 1 verwendet werden. Eine erste Abänderung dieser Ausführungsform besteht darin, daß ein mit Konturen versehenes Ventilbauteil 108 vorgesehen ist, das mit der Drossel 42 in der Weise zusammenwirkt, daß die wirksame Strömungsfiäche verändert wird. Das Ventil 108 kann durch eine Vorrichtung, die eine zweite Bedingung ähnlich der auf Temperatur ansprechenden Sonde 24 und die auf eine zweite veränderliche Temperaturquelle durch T₁ anspricht, betätigt werden, oder es kann eine beliebige andere entsprechende Betätigungsvorrichtung vor- 55· gesehen werden, die auf eine veränderliche Eingangsbedingung, z. B. Druck, Kraft od. dgl., anspricht.

Eine weitere Abänderung dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß der Tischbauteil 90 durch einen Hebel 110 belastet wird, dessen eines Ende mit dem Tischbauteil 90 und dessen entgegengesetztes Ende schwenkbar mit einem starren Auflager 112 über einen Stift 114 befestigt ist. Die Achse B-B, um welche der Hebel 110 sich dreht, steht senkrecht zur Achse A-A. Das bewegliche Ende der Wand 82 legt sich gegen den Hebel 110 entgegengesetzt zu einer Wand 116, die nach innen zur Leitung 38 einen Druck P_1n zwischen der Drossel 42 und der Mündung 36 über den Durchflußkanal 84 ergibt. Die Wand 116 ist am einen Ende mit einem starren Auflager 120 befestigt. Aus Gründen, die nachstehend ersichtlich werden, sind die Wände 82 und 116 mit entsprechenden wirksamen Flächen versehen, so daß die entgegengesetzten Drehmomente, die durch diese beiden Wände am Hebel 110 erzeugt werden, wenn sie gleichen Druckunterschieden ausgesetzt werden, gleich sind. Da die wirksamen Hebelarme der Wände 82 und 116 in bezug auf die Achse 114 gleich sind, sind die entsprechenden wirksamen Flächen der Wände 82 und 116, die den entsprechenden Drücken P_r und P_m ausgesetzt sind, gleich.

- Die in Verbindung mit F i g. 3 beschriebene Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Nimmt man an, daß die Ventile 34 und 108 gegebene Stellungen in Abhängigkeit von stabilen Temperaturen T und T₁ einnehmen, werden die wirksamen Durchflußflächen der Drossel 42 und der Mündung 36 entsprechend festgelegt, und es wird ein entsprechender Druck P_m in der Leitung 38 erzeugt.

Der Drehmomentabgleich am Hebel 52 kann wie folgt festgelegt werden:

= [/2 A₈₂ ■£ (P_R - P₀) - A₁₁₆ |- (P_n, - P₀) J ,

wobei A₁₁₆ die wirksame Fläche der Wand 116 darstellt, die dem Druckunterschied (P_m — P₀) ausgesetzt ist, I₄. und Il die wirksamen Hebelarme des Hebels 110, über welche die Wände 82 und 160 wirksam sind, und Z₅ die wirksame Länge des Hebels 110 wiedergeben.
Wie oben ausgeführt, gilt

Aar L — Attf. L .

Setzt man das Verhältnis, das sich aus den obigen Gleichungen (2) ergibt, welche den Strömungsmitteldurchfluß durch die Leitung 38 festlegen, für den Ausdruck

P... - Pn

P,- P_n

in der Gleichung (4), so ergibt sich aus den Gleichungen (4) und (5):

Ά.-U /Λ, ^²

*36

aus der sich entnehmen läßt, daß die einzigen Veränderlichen A^₂ und A₃₆ sind, so daß der Weg des Kolbens 70, nämlich I₂, proportional dem Quadrat von /4₄₂, der Fläche der Drossel 42, und umgekehrt proportional dem Quadrat von A₃₆, der Fläche der Mündung 36, ist. Wie im Falle der F i g. 1 ist der Weg des Kolbens 70 unabhängig von dem geregelten Druck P_R des Strömungsmittels und wird durch Veränderungen nicht beeinflußt.

Ähnlich wie nach F i g. 1 bewirkt eine Änderung der Temperatur T eine Veränderung von P_1n, der

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entgegen der Wand 44 wirksam wird, und bewirkt, daß das Servoventil 58 aus seiner Nullstellung gebracht wird, wodurch der Kolben 70 und die damit befestigte Rolle 98 sich in Abhängigkeit von der Änderung des Druckes P_x verschieben.

Die Rolle 98 folgt dem Spurteil 92, der parallel der Drehachse B-B des Hebels 110 ist, und folgt dem Spurteil 94, der senkrecht zu der Drehachse A-A des Hebels 54 verläuft. Die Bewegung der Rolle 98 hat keinen Einfluß auf die Drehmomentabgabe des Hebels 110, die konstant bleibt, eine solche Bewegung der Rolle 98 ändert jedoch den wirksamen Hebelarm Z₂ des Hebels 52, über welchen die Rolle 98 entgegengesetzt der Drehmomentabgabe der Wand 44 wirkt, wobei die Wand 44 über den Hebelarm Z₁ des Hebels 54 wirksam ist. Wenn der Hebelarm I₂ vergrößert oder verkleinert wird, und zwar in Abhängigkeit von der Relativverschiebung der Rolle 98, wird ein Drehmomentabgleich am Hebel 54 erreicht, wodurch das Servoventil 58 stabilisiert wird, indem der notwendige

Druck P_x und damit das Druckverhältnis -^- auf-

gebaut wird, das den Kolben 70 stabilisiert.

In bezug auf F i g. 4 und die abgeänderte Ausführungsform gemäß der Erfindung ist festzustellen, daß die Anordnung ähnlich der nach F i g. 1 ist und soweit wie möglich gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Die Ausführungsform nach F i g. 4 weist eine zweite Rollenbauteilanordnung 122 ähnlich den Rollenbauteilen 96,97 und 99 auf, und die Anordnung ist durch mit Strich (') versehene gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Rollenbauteilanordnung 122 ist zwischen den Hebel 54 und die Wand 82 gesetzt, mit deren Hilfe ein abgefühlter zweiter veränderlicher Zustand, der ein Eingangssignal darstellt, in den Steuerkolben 70 eingeführt werden kann. Die Lage des Kolbens 70 wird dann eine Funktion der abgefühlten Temperatur T, wie auch eine Funktion des zweiten veränderlichen Zustandes, der eine Temperatur, ein Druck, eine Steuerhebelstellung oder ein entsprechender anderer veränderlicher Zustand sein kann.

Die Rollenanordnung 122 weist im Abstand voneinander angeordnete Rollen 96', 97' und 99' auf, deren jede auf einem zugeordneten Antireiblager 100' befestigt ist, das von einem Stift 102 aufgenommen wird, welcher seinerseits mit im Abstand voneinander angeordneten Enden 124 und 126 eines gegabelten Gelenkes 128 befestigt ist. Das Gelenk 128 wird durch übliche Betätigungsmittel (nicht dargestellt) betätigt, die auf den abgefühlten zweiten veränderlichen Zustand ansprechen. Die Rollenbauteile 96' und 99' sind jeweils mit einer zugeordneten V-förmigen Aussparung 98' versehen, welche mit den Schneidkantenspurteilen 94 und 95 des Hebels 54 in Eingriff kommen. Die Aussparung 98' des Rollenbauteiles 97' wird durch den Schneidkantenspurteil 92 des Tischbauteiles 90 beaufschlagt. Ein zweiter Satz von im Abstand voneinander angeordneten Schneidkantenspurteilen 94', 95' ähnlich den Teilen 94, 95, von denen nur einer dargestellt ist, w,elche auf dem Hebel 54 ausgebildet sind, wirken mit Aussparungen 28 der Rollenbauteile 96 und 99 zusammen, die zwischen Hebel 54 und Tischbauteil 130 angeordnet sind, das starr mit dem beweglichen Ende der Wand 44 befestigt sind. Das Tischbauteil 130 ist mit einem Schneidkantenspurteil 132 versehen, das mit der Aussparung 98 des Rollcnbauteiles 97 in Eingriff kommt. Die Auslegung der Rollen 96 und 99 ist symmetrisch, so daß die Rollen einfach ersetzt werden können: die Rolle 96 ist in Abhängigkeit von dem zweiten veränderlichen Zustand und die Rolle 99 in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 70 eingestellt.

Die in F i g. 4 gezeigte Vorrichtung arbeitet im großen und ganzen wie die Ausführungsform nach Fig. 1. Nimmt man feste Stellungen der Rollenbauteile 96,97,99 und 96', 97' und 99' in Abhängigkeit

ίο von gegebenen Werten der abgefühlten Temperatur T und dem abgefühlten zweiten veränderlichen Zustand an, so kann der Drehmomentabgleich am Hebel 54 durch dieselbe Gleichung wie Gleichung (3) definiert werden. Daraus ergibt sich, daß der Weg des Kolbens 70, nämlich Z₅, der sich somit als lineare Funktion des veränderlichen Hebelarmes Z₄ verändert, welcher von dem abgefühlten zweiten Zustand abhängig ist, sich als Funktion der veränderlichen Fläche der Mündung 36 verändert, welche nur von der abgefühlten Temperatur abhängt. Der Abgabeweg des Kolbens 70 ist unabhängig von dem Druckunterschied (P^ — P₀) und wird somit durch Änderungen im Speiseströmungsmitteldruck nicht beeinflußt.

Die Anordnung nach F i g. 5 ist ähnlich der nach Fig. 1 und weist gleiche Bezugszeichen auf. Wie im Falle der F i g. 4 ist eine zweite Rollenanordnung 122 vorgesehen, die in Abhängigkeit von dem abgefühlten zweiten Betriebszustand betätigt wird. Die Wand 82 wird in den Durchflußkanal 84 zwischen einer Drossel 134 fest vorgegebener Fläche und einer Mündung 136 veränderlicher Fläche im Seriendurchfluß verbunden. Ein auf einen gegebenen Zustand ansprechender Teil ähnlich dem Fühler 20 nach F i g. 1 weist ein Ventil 138 auf, das mit der Mündung 136 zusammenwirkt, damit die Fläche in Abhängigkeit von einem abgefühlten dritten veränderlichen Zustand, z. B. der Temperatur T₁ oder einem entsprechenden veränderlichen Zustand, verändert wird. Die Einstellung des Kolbens 70 wird somit eine Funktion der Temperatür T auf Grund der Steuerfunktion, die von dem Ventil 34 ausgeübt wird, einer Funktion der Temperatur T₁ auf Grund des Ventils 138 und einer Funktion des abgefühlten zweiten Zustandes auf Grund der Rollenanordnung 122.

Die Rollenanordnung 122 wird zwischen den Hebel 54 und das Tischbauteil 140 gesetzt, wobei die Schneidkantenspurteile 94', 95' des Hebels 54 und 132 des Tischbauteiles 140 in den entsprechenden Aussparungen 98' der Rollenbauteile 96', 97' und 99' aufsitzen.

Die Rollenbauteile 96, 97 und 99 sind zwischen die Hebel 54 und 92 des Tischbauteiles 90 gesetzt, die auf den entsprechenden Aussparungen 98 der Rollenbauteile 96, 97 und 99 aufsitzen.
Der Hebel 54 wird durch ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn belastet, das das Ventil 58 zu schließen versucht; dieses Drehmoment ändert sich in Abhängigkeit von der Kraft, die aus dem Druckunterschied (P_n, — P₀) an der Wand 44 wie auch dem wirksamen Hebelarm des Hebels 54, der durch die Stellung der Rollenbauteile 96', 97' und 99' relativ zu der Drehachse des Hebels 54 festgelegt ist, abgeleitet wird. Dem Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn wirkt ein Drehmoment im Uhrzeigersinn entgegen, das von der Kraft abgeleitet wird, die durch den Druckunterschied (P'„ — P₀) erzeugt wird, welcher an der Wand 82 wie auch dem wirksamen Hebelarm wirkt, der durch die Stellung der Rollenbauteile 96, 97 und 99 relativ zur Drehachse des Hebels 54 festgelegt wird. Der

abgeglichene Zustand des Hebels 54 wird wie folgt definiert:

Λ« '5 (P_m - Po) = A₈₂ U (P'_m - Po), (7)

wobei {P'_m — P₀) der Druckunterschied an der Wand 82, gesteuert durch das Ventil 136-138 ist. Wie in Fig. 1 ist der Strömungsmitteldurchfluß Q' durch die Leitung 84 durch die folgenden Beziehungen ähnlich der Gleichung (2) gegeben:

Q' = C₁₃₄A

₁₃₄A₁₃₄

^m (8)° = CA' ]/P_R - P₀ ,

wobei C₁₃₄ und C₁₃₆, A₁₃₄, A₁₃₆, A' und C konstante

Faktoren ähnlich denen nach der Gleichung (2) darstellen. Aus der Gleichung (8) ergibt sich, daß (P'_m - P₀) proportional (P_R — P₀) ist, so daß unter Berücksichtigung der Gleichung (7) I₄. proportional Z₅ mit einem Proportionalitätsfaktor ist, der unabhängig von dem Druckunterschied (P_R — P₀) ist und als konstant anzusehen ist, wenn angenommen wird, daß die Drossel 134 und die Mündung 136 wie auch die Drossel 42 und die Mündung 36 auf der gleichen Temperatur in der in Verbindung mit Fig. 1 erwähnten Weise gehalten werden. Infolgedessen wird, wie im Falle der Fig. 1,2 und 4, der Weg des Kolbens 70 nach F i g. 5 durch Änderungen im Speisedruck P_R nicht beeinflußt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strömungsmittelservobetätigungsvorrichtung zur Einstellung eines Abgabesteuerbauteiles entsprechend einem veränderlichen Eingangszustand, mit einem Eingangssteuerventil mit veränderlicher Fläche, welches den Strömungsmitteldruck in einer Strömungsmittelleitung steuert, die mit einer Speisequelle hohen, geregelten Strömungsmitteldruckes über eine erste Drossel und mit einem Strömungsmittelbehälter niedrigen, geregelten Druckes über das Steuerventil verbunden ist, mit einer schwenkbar befestigten Hebelanordnung, die ein Servoventil betätigt, welches einen Servokolben steuert, der mit dem Abgabesteuerbauteil verbunden ist, wobei die Hebelanordnung einerseits einem ersten Drehmoment ausgesetzt ist, das durch eine verschiebbare Wandung erzeugt wird, die auf den Druckunterschied zwischen dem Strömungsmitteldruck in der Strömungsmittelleitung und dem Strömungsmittelbehälterdruck anspricht und auf die Hebelanordnung über einen ersten Hebelarm einwirkt, und andererseits einem zweiten entgegengesetzten Drehmoment ausgesetzt ist, das durch eine auf die Stellung des Servokolbens ansprechende Rückführvorrichtung erzeugt wird, die auf die Hebelanordnung über einen zweiten Hebelarm wirkt, und die die Länge wenigstens eines Hebelarmes verändert, um den Servokolben entsprechend dem Strömungsmitteldruck in der Strömungsmittelleitung einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführvorrichtung (82,116) eine zweite bewegliche Wand (82) aufweist, die auf den Druckunterschied zwischen einem Zwischenströmungsmitteldruck proportional dem hohen, geregelten Strömungsmitteldruck (P_r) aus der Speisequelle (40) und dem Strömungsmittelbehälterdruck anspricht, und im Falle von Druckänderungen in dem hohen, geregelten Strömungsmitteldruck das entgegengesetzte zweite Drehmoment proportional dem ersten Drehmoment verändert, und eine Betätigung des Servoventils und des Servokolbens in Abhängigkeit von den genannten Druckänderungen verhindert.

2. Strömungsmittelservobetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1,' dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (122), die auf einen zweiten veränderlichen Eingangszustand anspricht, die Länge (I₂, I₄) des zweiten Hebelarmes entsprechend dem zweiten veränderlichen Zustand ändert.

3. Strömungsmittelservobetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Eingangssteuerventil (108), das auf einen dritten veränderlichen Eyngangszustand anspricht, so ausgebildet ist, daß es die wirksame Strömungsmitteldurchflußfiäche der Drossel (42) entsprechend dem dritten veränderlichen Zustand verändert.

4. Strömungsmittelservobetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführvorrichtung eine zweite Hebelanordnung (110) aufweist, die das zweite Drehmoment auf die erste Hebelanordnung (54) überträgt, sowie eine dritte bewegliche Wand (116), die auf die Differenz zwischen dem Strömungsmitteldruck (P_m) in der Strömungsmittelleitung und dem niedrigen Strömungsmittelbehälterdruck anspricht, damit an der zweiten Hebelanordnung ein drittes Drehmoment erzeugt wird, das dem Drehmoment entgegengesetzt ist, welches an der zweiten Hebelanordnung durch die zweite bewegliche, antriebsmäßig damit im Eingriff stehende Wand (82) erzeugt wird.

5. Strömungsmittelservobetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenströmungsmitteldruck in einem Strömungsmitteldurchflußkanal (84) erzeugt wird, der einerseits mit der Speisequelle (40) hohen geregelten Druckes (P_r) über eine zweite Drossel (134) und andererseits mit dem Strömungsmittelbehälter über ein drittes Steuerventil (136, 138), das.auf einen vierten veränderlichen Eingangszustand anspricht, verbunden ist.