DE1092771B - Hydraulic servo motor - Google Patents
Hydraulic servo motorInfo
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- DE1092771B DE1092771B DEA24373A DEA0024373A DE1092771B DE 1092771 B DE1092771 B DE 1092771B DE A24373 A DEA24373 A DE A24373A DE A0024373 A DEA0024373 A DE A0024373A DE 1092771 B DE1092771 B DE 1092771B
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
- F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
- F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
- F15B9/10—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor in which the controlling element and the servomotor each controls a separate member, these members influencing different fluid passages or the same passage
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Description
In der Regeltechnik liegt oft die Aufgabe vor, eine Kraftquelle durch einen Elektromagneten zu steuern, die mit großer Kraft Ventile und ähnliche Arbeitsorgane verstellt. Es ist in solchen Fällen bekannt, einen Servomotor zwischen dem Arbeitsorgan und dem elektromagnetischen Steuerorgan anzuordnen, um die benötigte elektrische Steuerleistung klein zu halten. Ein solcher Servomotor besteht üblicherweise aus einem in einem Zylinder beweglichen Arbeitskolben, der von einem Druckmittel beaufschlagt wird, bei welchem Servomotor zwei im wesentlichen gleich große Kolbenflächen vom Druckmittel beaufschlagt und die vom Kolben getrennten zwei Zylinderräume durch je einen Kanal mit erheblichem Strömungswiderstand mit der Druckmittelquelle verbunden sind und die Stellung des Kolbens im Zylinder von dem einen Steuerorgan bestimmt ist, das in der Ruhestellung des Kolbens zwei axial versetzte und durch je einen Kanal mit je einem der beiden Zylinderräume verbundene radiale Bohrungen gleichmäßig und bei einer Verschiebung jeweils je nach der Bewegungsrichtung die eine oder die andere Bohrung stärker drosselt. Bei einem bekannten Servomotor wird ein von dem Arbeitskolben umschlossener Steuerschieber mit entgegengesetzten kleinen Kolbenflächen verwendet, welcher Steuerschieber zwei axial versetzte radiale Bohrungen in dem Arbeitskolben drosselt. Der von einem Zylinder umschlossene Arbeitskolben und der von diesem Arbeitskolben umschlossene Steuerschieber ergeben aber eine ziemlich komplizierte Konstruktion, unter anderem durch die Anordnung mehrerer innerhalb des Arbeitsko.lbens liegender Kanäle und Bohrungen. Ein bedeutender Nachteil des Servomotors dieser Art ist, daß der Arbeitskolben auf das Steuerorgan oder den Steuerschieber mit einer gewissen Kraft zurückwirkt. Das heißt, wenn der Arbeitskolben eine Verschiebung in die eine oder andere Richtung erhält, nimmt die Strömung im Bereich der einen kleinen Kolbenfläche des Steuerschiebers zu und bei Strömung im Bereich der anderen kleinen Kolbenfläche des Steuerschiebers ab, wodurch der Gleichgewichtszustand aufgehoben wird, so daß die die kleinen Kolbenflächen des Steuerschiebers beaufschlagenden Kräfte nur einen Gleichgewichtszustand erreichen können, wenn die Bohrungen wieder im gleichen Maße abgedrosselt sind. Es wäre also deshalb wünschenswert, die obengenannten beaufschlagenden Kräfte zu eleminieren, um einen empfindlichen Servomotor zu schaffen, der mit kleinem Effekt gesteuert werden könnte.In control technology, the task is often to control a power source by means of an electromagnet, which adjusts valves and similar working organs with great force. It is known in such cases to arrange a servomotor between the working element and the electromagnetic control element in order to to keep the required electrical control power small. Such a servo motor usually consists of a working piston which is movable in a cylinder and which is acted upon by a pressure medium which servomotor acts on two piston surfaces of essentially the same size by the pressure medium and the two cylinder chambers separated by the piston, each with a channel with considerable flow resistance are connected to the pressure medium source and the position of the piston in the cylinder of the a control member is determined, which in the rest position of the piston two axially offset and through one channel each with one of the two cylinder chambers connected radial bores evenly and at a shift, depending on the direction of movement, one or the other hole is stronger throttles. In a known servomotor, a control slide enclosed by the working piston is used used with small opposite piston surfaces, which spool axially offset two throttles radial bores in the working piston. The working piston enclosed by a cylinder and the control slide enclosed by this working piston result in a rather complicated construction, among other things through the arrangement of several channels lying within the work area and holes. A significant disadvantage of the servo motor of this type is that the working piston on the Control member or the control slide acts back with a certain force. That is, if the The working piston receives a shift in one direction or the other, the flow in the area decreases one small piston area of the control spool and with flow in the area of the other small one Piston area of the spool, whereby the equilibrium is canceled, so that the The forces acting on the small piston areas of the control slide only create a state of equilibrium can achieve when the holes are throttled again to the same extent. So it would be because of that desirable to eliminate the above-mentioned acting forces to a sensitive servo motor to create that could be controlled with little effect.
Es ist auch bekannt, das Steuerorgan als Hülse auszubilden, die einen Teil der außerhalb des Zylinders herausragenden Kolbenstange umschließt und mehrere in derselben Ebene liegende Hydraulischer ServomotorIt is also known to design the control member as a sleeve that forms part of the outside of the cylinder protruding piston rod and several lying in the same plane Hydraulic servo motor
Anmelder:Applicant:
Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeräs (Schweden)Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeräs (Sweden)
ίο Vertreter: Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,
Gießen, Bismarckstr. 43ίο Representative: Dipl.-Ing. H. Missling, patent attorney,
Giessen, Bismarckstrasse. 43
Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 8. März 1955Claimed priority:
Sweden 8 March 1955
Erik Persson und Henning Schiott,Erik Persson and Henning Schiott,
Västeräs (Schweden),
sind als Erfinder genannt wordenVästeräs (Sweden),
have been named as inventors
radiale Bohrungen in der genannten Kolbenstange drosselt.throttles radial bores in said piston rod.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Servomotor, bei dem die Rückwirkung des Arbeitskolbens auf das Steuerorgan praktisch eliminiert ist, ebenso auch die Druck- und Temperaturabhängigkeit, und bei dem die »offene« und unkomplizierte Konstruktion der obengenannten außerhalb des Zylinders liegenden Hülse verwendet wird.The present invention relates to a hydraulic servo motor in which the reaction of the Working piston on the control element is practically eliminated is, as well as the pressure and temperature dependency, and where the "open" and uncomplicated Construction of the above-mentioned outside of the cylinder sleeve is used.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden axial gegeneinander versetzten Bohrungen in dem außerhalb des Zylinders liegenden Teil der Kolbenstange angebracht und durch je einen axialen Kanal in der Kolbenstange mit je einem der beiden Zylinderräume verbunden sind und daß das Steuerorgan, das den Ausflußquerschnitt der beiden Bohrungen und damit den Druck in den beiden Zylinderräumen steuert und durch eine die Kolbenstange in an sich bekannter Weise umschließende Steuerhülse gebildet wird, an seinen beiden Kanten messerförmig zugeschnitten ist.The invention is characterized in that the two axially offset bores in attached to the part of the piston rod located outside the cylinder and each through an axial Channel in the piston rod are connected to one of the two cylinder chambers and that the control element, that is the outflow cross-section of the two bores and thus the pressure in the two cylinder chambers controls and formed by a control sleeve enclosing the piston rod in a known manner is cut to the shape of a knife on both of its edges.
Gemäß der Erfindung strömt das Druckmittel längs der Kanten der Hülse aus der radialen Bohrung heraus und beaufschlagt die Hülse mit einer Axialkraft, deren Größe zwar nie ganz eliminiert, aber dadurch sehr vermindert werden kann, daß man die Kanäle schmal und messerförmig macht. Dadurch aber, daß die Hülse von zwei solchen einander entgegenwirkenden Axialkräften beaufschlagt wird, kann die resultierende Axialkraft auf die Hülse vernachlässigt wer-According to the invention, the pressure medium flows out of the radial bore along the edges of the sleeve and acts on the sleeve with an axial force, the size of which is never completely eliminated, but thereby can be greatly reduced by making the channels narrow and knife-shaped. But because of that the sleeve is acted upon by two such opposing axial forces, the resulting Axial force on the sleeve can be neglected
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den, und obwohl jede der genannten Axialkräfte druck- und temperaturabhängig ist, wird die Kraft, mit der der Servomotor auf die Hülse zurückwirkt, praktisch konstant und gleich Null.den, and although each of the mentioned axial forces is pressure and temperature dependent, the force, with which the servo motor acts back on the sleeve, practically constant and equal to zero.
Der Erfindungsgegenstand ist auch gegenüber den bekannten Konstruktionen wirtschaftlicher, und der Unterhalt ist wesentlich einfacher, weil es sich hier um eine »offene« Konstruktion des Steuerorgans handelt, während bei den bisher bekannten Konstruktionen das Steuerorgan in einem umschließenden Zylinder oder einem umschließenden Arbeitskolben angeordnet ist.The subject of the invention is also more economical than the known constructions, and the Maintenance is much easier because it is an "open" construction of the control organ acts, while in the previously known constructions, the control member in an enclosing Cylinder or an enclosing working piston is arranged.
Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, sie unterscheiden sich lediglich in der Art der Zuführung des Druckmittels zum Arbeitskolben.Two embodiments of the invention are described below with reference to the drawing, they differ only in the way in which the pressure medium is supplied to the working piston.
In Fig. 1 bezeichnet 2 einen Arbeitskolben, der in einem Zylinder 1 verschiebbar ist. Der Arbeitskolben 2 ist doppeltwirkend, die beiden gegenüberliegenden Kolbenflächen 6 und 7 werden in den Räumen 4 bzw. 5 von einem Druckmittel beaufschlagt. Die Räume 4 und 5 stehen mit der Druckmittelquelle 10 durch je einen eine Drosselstelle aufweisenden Kanal 8 bzw. 9 in Verbindung, sie sind weiter durch axiale Kanäle 12 und 13 und radiale Bohrungen der Kolbenstange 11 mit je einer Gruppe von öffnungen 14, 15 in der Mantelfläche der Kolbenstange 11 verbunden. Eine ringförmige Hülse 3 umschließt mit kleinem Spiel die Kolbenstange 11, sie ist über einen Bügel 17 an einer Stange 18 befestigt. An dieser sitzt eine Spule 22, die im Feld eines Magneten 23 liegt. Die Stange 18 ist an Federn 19, die bei 21 befestigt sind, aufgehängt. Die öffnungen 14, 15 in der Mantelfläche der Stange 11 sind so angeordnet, daß die ringförmige Hülse 3 gleichzeitig die öffnungen 14 und die öffnungen 15 zur Hälfte abdrosseln kann.In FIG. 1, 2 designates a working piston which is displaceable in a cylinder 1. The working piston 2 is double-acting, the two opposing piston surfaces 6 and 7 are in spaces 4 and 5, respectively acted upon by a pressure medium. The rooms 4 and 5 are with the pressure medium source 10 through each a channel 8 or 9 having a throttle point in connection; they are further through axial channels 12 and 13 and radial bores of the piston rod 11 each with a group of openings 14, 15 in the The outer surface of the piston rod 11 is connected. An annular sleeve 3 encloses the with little play Piston rod 11, it is attached to a rod 18 via a bracket 17. At this sits a coil 22, which lies in the field of a magnet 23. The rod 18 is suspended from springs 19 attached at 21. the Openings 14, 15 in the outer surface of the rod 11 are arranged so that the annular sleeve 3 at the same time the openings 14 and the openings 15 can throttle by half.
Wenn die Hülse 3 die öffnungen 14 und die öffnungen 15 gleichmäßig abdrosselt, werden die Drücke in den Räumen 4 und 5 gleich groß, weil die Drosselungen 8 und 9 gleich große Strömungswiderstände haben. Der beiden Räumen gemeinsame Druck ist etwas kleiner als der Druck der Druckmittelquelle 10, vorzugsweise ungefähr um die Hälfte kleiner. Die zwei entgegenwirkenden Kolbenflächen 6 und 7 des Arbeitskolbens sind gleich groß, und der Arbeitskolben wird deshalb in diesem Falle von keiner resultierenden Kraft beaufschlagt.When the sleeve 3, the openings 14 and the openings 15 throttles evenly, the pressures in rooms 4 and 5 are the same because the throttles 8 and 9 have the same flow resistances. The pressure is common to both spaces somewhat smaller than the pressure of the pressure medium source 10, preferably smaller by about half. the two opposing piston surfaces 6 and 7 of the working piston are the same size, and the working piston is therefore not applied by any resulting force in this case.
Wird jetzt der Spule 22 ein Strom mit einer solchen Richtung zugeführt, daß die Spule sich entgegen der Federkraft 19 bewegt, so bewegt sich die Hülse 3 vom Zylinder 1 fort. Dadurch werden die öffnungen 15 weniger und die öffnungen 14 stärker als zuvor gedrosselt, so daß der Druck im Raum 5 ab- und im Raum 4 zunimmt. Der Arbeitskolben 2 wird jetzt von einer resultierenden Kraft beaufschlagt, die proportional der Druckdifferenz in den Räumen 4 und 5 ist und in der gleichen Richtung wirkt, in der die Hülse 3 bewegt wurde. Der Arbeitskolben 2 folgt deshalb der Hülse 3 und hält erst an, wenn ein neuer Gleichgewichtszustand eintritt, d. h. wenn die OfF-nungen 14 und 15 wieder im gleichen Maße abgedrosselt sind.If the coil 22 is now supplied with a current in such a direction that the coil moves against the When the spring force 19 moves, the sleeve 3 moves away from the cylinder 1. The openings 15 less and the openings 14 throttled more than before, so that the pressure in space 5 and in the Room 4 is increasing. The working piston 2 is now acted upon by a resulting force which is proportional to the pressure difference in spaces 4 and 5 and acts in the same direction in which the sleeve 3 has been moved. The working piston 2 therefore follows the sleeve 3 and only stops when a new one Equilibrium occurs, d. H. when the openings 14 and 15 are throttled again to the same extent.
Wenn der Arbeitskolben 2 belastet wird, wird er in eine neue Gleichgewichtslage gebracht, in der die öffnungen 14 und 15 in verschiedenem Maße so abgedrosselt sind, daß das Druckmittel den Arbeitskolben 2 mit einer Kraft beaufschlagt, die gleich der Belastung und dieser entgegengerichtet ist. Diese Änderung der Gleichgewichtslage bei einer Belastung entspricht einer gewissen Elastizität des Servomotors.When the working piston 2 is loaded, it is brought into a new equilibrium position in which the openings 14 and 15 are throttled to different degrees so that the pressure medium acts on the working piston 2 with a force equal to the Load and this is opposite. This change in the equilibrium position during a load corresponds to a certain elasticity of the servo motor.
Wenn das Druckmittel aus einer öffnung 14 oder 15 heraus längs einer Kante der Hülse 3 strömt, beaufschlagt es die Hülse mit einer Axialkraft, deren Größe zwar nie ganz eliminiert, aber dadurch vermindert werden kann, daß man die Kante schmal und messerförmig macht. Dadurch, daß die Hülse 3 aber von zwei solchen einander entgegenwirkenden Axialkräften, eine an den öffnungen 14 und eine an den öffnungen 15, beaufschlagt wird, kann die resultierende Axialkraft auf die Hülse vernachlässigt werden. Trotzdem jede der genannten Axialkräfte druck- und temperaturabhängig ist, wird also die Kraft, mit der der Servomotor auf die Hülse zurückwirkt, praktisch konstant und gleich Null.When the pressure medium flows out of an opening 14 or 15 along an edge of the sleeve 3, it is acted upon it the sleeve with an axial force, the size of which is never completely eliminated, but thereby reduced can be that one makes the edge narrow and knife-shaped. The fact that the sleeve 3 but of two such opposing axial forces, one at the openings 14 and one at the openings 15, is acted upon, the resulting axial force on the sleeve can be neglected. In spite of the fact that each of the mentioned axial forces is pressure and temperature dependent, the force becomes with which the servo motor acts back on the sleeve, practically constant and equal to zero.
Die Kanäle 8 und 9 können identisch ausgeführt werden, und ihre Strömungswiderstände werden deshalb nicht nur gleich groß, sondern erhalten auch die gleiche Druck- und Temperaturabhängigkeit. Ähnliches gilt für die öffnungen 14 und 15 mit den drosselnden Kanten an der Hülse 3. Diese Symmetrie bewirkt, daß eine von einer Temperatur- oder Druckänderung bei der Druckmittelquelle 10 verursachte Änderung des Druckes im Raum 4 immer von einer gleichen Druckänderung im Raum 5 kompensiert wird. Die resultierende Kraft auf den Arbeitskolben 2 und die Lage des Arbeitskolbens im Verhältnis zur Hülse 3 wird so von Druck und Temperatur unabhängig.The channels 8 and 9 can be made identical, and their flow resistances are therefore not only of the same size, but also of the same pressure and temperature dependency. Something like that applies to the openings 14 and 15 with the throttling edges on the sleeve 3. This symmetry causes a temperature or pressure change in the pressure medium source 10 caused Change in pressure in space 4 is always compensated for by the same pressure change in space 5. The resulting force on the working piston 2 and the position of the working piston in relation to the sleeve 3 becomes independent of pressure and temperature.
In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die sich von der in Fig. 1 gezeigten nur in der Anordnung der gedrosselten Kanäle 8 und 9 unterscheidet. Der Arbeitskolben 2 ist in Fig. 2 mit einer Aussparung zwischen den Kolbenflächen 6 und 7 versehen, so daß hier ein Raum 20 gebildet wird, der direkt mit der Druckmittelquelle 10 verbunden ist. Die gedrosselten Kanäle sind im Arbeitskolben selbst angeordnet und verbinden die Räume 4 und 5 mit dem Raum 20. Diese Ausführungsform hat gewisse arbeitstechnische Vorteile vor der in Fig. 1 gezeigten, aber was die Wirkungsweise betrifft, sind die beiden Ausführungsformen gleich.FIG. 2 shows another embodiment of the invention which differs from that shown in FIG differs only in the arrangement of the throttled channels 8 and 9. The working piston 2 is shown in FIG provided a recess between the piston surfaces 6 and 7, so that a space 20 is formed here, the is directly connected to the pressure medium source 10. The throttled channels are arranged in the working piston itself and connect rooms 4 and 5 to room 20. This embodiment has certain operational features Advantages over that shown in FIG. 1, but as regards the mode of operation, are the two embodiments same.
Die öffnungen 14 und 15 sind symmetrisch zur Achse der Stange 11 angeordnet, so daß keine resultierende Radialkraft die Hülse beaufschlagt, die eine Reibung zwischen der Hülse 3 und der Stange 11 verursachen kann. Um eine solche Reibung ganz zu eliminieren, kann man symmetrisch zur Innenfläche der Hülse 3 angeordnete öffnungen anordnen und, wie bekannt, diese öffnungen durch gedrosselte Kanäle mit einem der Räume 4 oder 5 oder besser mit dem Raum 20 in Fig. 2 verbinden.The openings 14 and 15 are arranged symmetrically to the axis of the rod 11, so that no resulting Radial force acts on the sleeve, which cause friction between the sleeve 3 and the rod 11 can. In order to completely eliminate such friction, one can be symmetrical to the inner surface of the Arrange sleeve 3 arranged openings and, as is known, these openings through throttled channels with one of the rooms 4 or 5 or better with the room 20 in FIG.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1092771X | 1955-03-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1092771B true DE1092771B (en) | 1960-11-10 |
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ID=20419978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEA24373A Pending DE1092771B (en) | 1955-03-08 | 1956-02-25 | Hydraulic servo motor |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE1092771B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE2347061A1 (en) * | 1972-09-29 | 1974-05-02 | Sperry Rand Ltd | ELECTROHYDRAULIC ACTUATOR |
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-
1956
- 1956-02-25 DE DEA24373A patent/DE1092771B/en active Pending
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