[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an einem
Hydromotor, der zwei Anschlüsse aufweist, an denen je ein Absolutdruckgeber angeschlossen
ist.
[0002] Es sind folgende Einrichtungen zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor
bekannt:
1) Ein Druckservoventil (z.B. von der Firma MOOG), mit dem der Differenzdruck des
Hydromotors durch einen Eingangsstrom gesteuert werden kann.
2) Eine Differenzdruckregelung, die ein Durchflussservoventil (z.B. von der Firma
MOOG), eine Differenzdruckmesseinrichtung und einen elektronischen Regler aufweist,
mit welcher der Differenzdruck an den beiden Anschlüssen des Hydromotors genau nach
einem Sollwert geregelt wird (siehe Fig. 5).
[0003] Diese beiden Einrichtungen haben folgende Nachteile:
Bei Verwendung eines Druckservoventiles ist der Differenzdruck durchflussabhängig.
Ausserdem ist der Hydromotor hydraulisch unerwünscht stark "eingespannt", was zu grosser
interner Reibung führt. Diese interne Reibung verursacht schlechte Langsamlauf-Eigenschaften
und einen schlechten Wirkungsgrad. Zudem ist der Einspanndruck nicht bei jedemServoventi1
gleich gross und kann je nach Herstellungsgenauigkeit der einzelnen Servoventile stark
schwanken. Bei Verwendung einer Differenzdruckregelung ist der Differenzdruck zwar
durchflussunabhängig, die hohe hydraulische Einspannung lässt sich auch hier nicht
vermeiden und führt zu den beim Druckservoventil genannten Nachteilen, d.h. schlechtmLangsamlauf-Eigenschaften,
schlechtem Wirkungsgrad und grosser Streuung des Einspanndruckes entsprechend der
Fertigungsgenauigkeit der Servoventile.
[0004] Um den Einspanndruck im Hydromotor zu vermindern ist es bekannt, bei den erwähnten
Servoventilen die Rücklaufkante des Steuerkolbens mit sogenannter negativer Ueberdekkung
auszulegen. Die Herstellung eines solchen Servoventiles ist jedoch fabrikatorisch
schwierig, da die Rücklaufkanten um sehr kleine Beträge zurückgeschliffen werden müssen.
Es ist daher dem Hersteller nicht möglich, einen vorgeschriebenen Einspanndruck genau
einzuhalten; das bedeutet, dass Schwankungen des Einspanndruckes von ± 30 % bei der
Fertigung in Kauf genommen werden müssen. Zudem ändert sich der Einspanndruck direkt
proportional zum Pumpendruck. Der Einspanndruck kann nur für kleine Kolbenauslenkungen
klein gehalten werden. Schliesslich bewirkt der Einspanndruck einmgrösseren Oelverlust
im Servoventil.
[0005] Zur Verbesserung der genannten Einrichtungen und zur Vermeidung der erwähnten Nachteile
wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass jeder Anschluss des Hydromotors an ein separates
Steuerventil angeschlossen ist, das einen Steuerkolben mit nur einer Druckkante und
nur einer Rücklaufkante aufweist und dass jedes Steuerventil ausser den Anschlüssen
an eine Pumpe und an einen Behälter nur einen Anschluss zum Hydromotor besitzt.
[0006] Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes
an einem Hydromotor ist anhand der beigefügten Zeichnung im folgenden ausführlich
beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Einrichtung mit einem Hydromotor,
zwei Leitungen und einem Servoventil;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispieles der bekannten
Einrichtung gemäss Fig. 1;
Fig. 3 ein Diagramm der Druckverhältnisse am Hydromotor bei der bekannten Vorrichtung
gemäss Fig. 1;
Fig. 4 ein Diagramm der Druckverhältnisse am Hydromotor bei der bekannten Vorrichtung
gemäss dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 ein Schaltschema einer bekannten Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes
an einem Hydromotor;
Fig. 6 ein Schaltschema der erfindungsgemässen Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes
an einem Hydromotor;
Fig. 7 ein Diagramm der Druckverhältnisse in einem Funktionsgenerator gemäss Fig.
6;
Fig. 8 ein anderes Diagramm der Druckverhältnisse im Funktionsgenerator gemäss Fig.
6;
Fig. 9 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung;
[0007] Gemäss Fig. 1 weist die bekannte Vorrichtung einen Hydromotor 1 und ein Servoventil
2 auf. Zwei Leitungen 3 und 4 verbinden das Servoventil 2 mit dem Hydromotor 1. Zwei
Weitere Leitungen 5 und 6 verbinden das Servoventil 2 mit einer Druckmittelquelle
7 z.B. einer Druckoelpumpe und eine weitere Leitung 8 führt zu einem Druckmittelbehälter
9. Die in den Leitungen 3 und 4 herrschenden Drücke sind mit p
A und p
B bezeichnet. Das Servoventil 2 enthält zwei Steuerkolben 10 und 11, welche durch eine
Kolbenstange 12 starr miteinander verbunden sind. Die beiden Kolben 10 und 11 lassen
sich durch ein Steuerorgan 13 nach rechts und links aus der dargestellten Ausgangslage
verschieben.
[0008] Die Steuerkolben 10 und 11 weisen je eine Druckkante D und eine Rücklaufkante R auf,
welche in der gezeigten Mittelstellung exakt mit den Kanten der Anschlüsse 3' und
4' zusammenfallen. Dies wird als "Nullschnitt" der Steuerkolben 10 und 11 bezeichnet.
Wegen des unvermeidbaren Radialspieles der Steuerkolben 10 und 11 in der Steuerbüchse
S treten an den vier Steuerkanten der Anschlüsse 3' und 4' Drosseleffekte auf, die
dazu führen, dass in der Mittelstellung der Kolben 10 und 11 die Drücke
PA und p
B gleich und annähernd dem halben Pumpendruck p/2 sind. In dieser Stellung ist der
Differenzdruck ΔP = P
A - p
B = Null. Es fliesst kein Oel durch die Zuleitungen 3 und 4 und der Hydromotor 1 steht
still. Daraus folgt, dass der Einspanndruck des Hydromotors 1 annähernd gleich dem
Pumpendruck p ist. Dieser Einspanndruck wird auch als "Summendruck " oder "Kolbendruck"
Σ P
= P
A + P
B bezeichnet.
[0009] Werden die Steuerkolben 10 und 11 aus ihrer Mittelstellung nach rechts verschoben,
vergrössert sich der Drosselquerschnitt an der Druckkante D des Steuerkolbens 10 und
der Drosselquerschnitt an der Rücklaufkante R des Steuerkolbens 10 wird annähernd
Null. Gleichzeitig wird, wegen der starren Verbindung der Steuerkolben 10 und 11 durch
die Kolbenstange 12, der Drosselquerschnitt an der Rücklaufkante R des Steuerkolbens
11 um den gleichen Betrag vergrössert und der Dorsselquerschnitt an der Druckkante
D des Steuerkolbens 11 wird annähernd Null. Durch diese beiden vergrösserten Drosselquerschnitte
kann nur Oel fliessen, wenn sich der Hydromotor 1 drehen kann; wird er jedoch an einer
Drehung gehindert, wird kein Oel fliessen. Der Druck p
A wächst von annähernd p/2 auf p/2 + Δp/2 und der Druck p
B sinkt von annähernd p/2 auf p/2 - Δp/2. Dabei ist4p = p
A - p
B der Differenzdruck welcher, wie bekannt von der Auslenkung der Kolben und von der
Durchflussmenge pro Zeiteinheit abhängig ist. Der "Einspanndruck " oder "Summendruck"
Σp = p
A + p
B ist weiterhin gleich dem Pumpendruck. Der Verlauf der Drücke p
A und p
B in den Leitungen 3 und 4 für die Mittelstellung und für die Auslenkungen der Kolben
10 und 11 nach links und nach rechts ist in Fig. 3 dargestellt. Wenn sich die Steuerkolben
10 und 11 in Mittelstellung befinden, sind die Drücke p
A und p
B in den Leitungen 3 und 4, wie erwähnt, annähernd gleich gross und bei einem Pumpendruck
von 200 bar ist p
A = p
B = 100 bar. Wenn die Steuerkolben 10 und 11 nach rechts verschoben werden, wächst
p
A und sinkt p
B um die halbe Druckdifferenz Δp/2, d.h. bei 4p = 80 bar wächst p auf p
A + Δp/2 = 100 + 40 = 140 bar und sinkt p
B auf p
B - Δp/2 = 100 - 40 = 60 bar. Bei dem Servoventil mit dem erwähnten "Nullschnitt" sind
somit die Kurven für die Drücke p
A und p
B stets symmetrisch bezüglich dem halben "Einspann-" oder "Summendruck", d.h. bezüglich
dem halben Pumpendruck, d.h. bezüglich der Geraden P
A/2 + p
B/2 = 100 bar.
[0010] Wie bereits weiter oben erwähnt, ist es ungünstig, dass im Hydromotor 1 stets ein
Einspanndruck von ca. 200 bar herrscht. Es wurde daher bereits versucht, den Einspanndruck
zu vermindern, wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich ist.
[0011] Gemäss Fig. 2 sind die Rücklaufkanten R der Kolben 10 und 11 zurückgeschliffen worden,
wodurch die Drosselquerschnitte zwischen den Rücklaufkanten R der Kolben 10 und 11
und den Steuerkanten der Anschlüsse 3' und 4' grösser geworden sind. Dadurch kann
der Druck p
A und p in den Leitungen 3 und 4 vermindert werden und es entsteht ein kleinerer Einspanndruck
von z.B. 100 bar, da die Drosselquerschnitte zwischen den Druckkanten D der Kolben
10 und 11 und den Steuerkanten der Anschlüsse 3' und 4' gleich sind. Sonst ist das
Servoventil gemäss Fig. 2 ähnlich wie das in Fig. 1 dargestellte Servoventil.
[0012] Der Verlauf der Drücke p
A und p
B in den Leitungen 3 und 4 für die Mittelstellung und für die Auslenkungen der Kolben
10 und 11 nach links und rechts des Servoventiles nach Fig. 2 ist in Fig. 4 dargestellt.
Wenn sich die Steuerkolben 10 und 11 in Mittelstellung befinden, sind die Drücke p
A und p
B gleich gross und bei einem Pumpendruck von 200 bar ist p
A = p
B = 50 bar. Wenn die Steuerkolben 10 und 11 nach rechts verschoben werden, wächst der
Druck p
A und sinkt der Druck p
B wobei allerdings p
A stärker ansteigt als p
B absinkt. Es gilt weiterhin Δ p = p
A - p
B. Die Kurven der Drücke p
A und p sind jedoch nicht mehr symmetrisch zum erwähnten Druck von 50 bar. Der "Einspanndruck"
oder "Summendruck" p
A + p
B ist nicht mehr konstant gleich 100 bar wie in Fig. 3 dargestellt, sondern variabel
und wächst mit wachsendem Δp wie aus Fig. 4 ersichtlich. Bei einem Differenzdruck
Δp = O ist somit der Einspanndruck ca. 100 bar bei einem Pumpendruck von 200 bar.
Sobald jedoch der Differenzdruck Δp von Null verschieden ist, ist auch der Einspanndruck
grösser als 100 bar.
[0013] Das Servoventil gemäss Fig. 2 hat ausser dem Nachteil des variabeln Einspanndrucks
noch den Nachteil, dass der kleinere Einspanndruck nur mit grossem fabrikatorischen
Aufwand erreichbar ist. Bei einer Seriefertigung solcher Ventile ist zudem mit einer
Toleranz von ± 30 % zu rechnen. Das Servoventil gemäss Fig. 2 hat ferner noch den
Nachteil, dass der Einspanndruck vom Pumpendruck abhängig ist. Wenn z.B. der Pumpendruck
sich um
± 20 % ändert, so ändert sich auch der Einspanndruck um diesen Betrag. Schliesslich
hat das Servoventil gemäss Fig. 2 den Nachteil, dass die Oelverluste verhältnismässig
gross sind, d.h. in der Mittelstellung der Kolben 10 und 11 fliesst verhältnismässig
viel Oel aus der Pumpe 7 über die Drosselstellen des Servoventiles in den Behälter
9.
[0014] Die bekannte Einrichtung, gemäss Fig. 5, weist ein Servoventil 25 auf, das an eine
Pumpe 45 und an einen BehältEr 49 angeschlossen ist. Ferner ist das Servoventil 25
über Anschlüsse 18 und 19 an den Hydromotor 1 angeschlossen, der mit einer Last 100
verbunden ist. Das Servoventil 25 besitzt zwei Kolben 10 und 11, welche über eine
Kolbenstange 12 mit einem Steuerorgan 13 verbunden sind. An das Steuerorgan 13 ist
ein Regler 24 angeschlossen, der einen Steuerstrom i an das Steuerorgan 13 abgibt
um die Kolben 10 und 11 nach rechts oder links zu verschieben, wodurch die Druckdifferenz
Δp am Hydromotor 1 gesteuert werden kann. Neben den Anschlüssen 18 und 19 des Hydromotors
1 ist je ein Absolutdruckgeber 20 und 21 angeschlossen, mit denen die Drücke p
A und p
B an den Anschlüssen 18 und 19 des Hydromotors 1 gemessen werden. Die beiden Absolutdruckgeber
20 und 21 sind an einen Subtrahierer 22 angeschlossen, mit dem der Differenzdruck
Δp = p - p
B gebildet wird. Der Ausgang des Subtrahierers 22 ist an den Minuseingang eines zweiten
Subtrahieres 23 angeschlossen, mit dem die Regelabweichung e = Δp
s - Δp von einem am Pluseingang anstehenden Solldifferenzdruck Δp
s gebildet wird. Der Ausgang des Subtrahierers 23 ist ferner an den Eingang des Reglers
24 angeschlossen, welcher die Regelabweichung e = Δp
s - Δp verarbeitet und in einen Strom i verwandelt. Dieser Strom i wird an das Steuerorgan
13 des Servoventiles 25 eingegeben. Durch das Steuerorgan 13 wird der Kolben 10, 11
des Servoventiles so lange verschoben, bis an den Anschlüssen 18 und 19 des Hydromotors
1 ein Differenzdruck 4p entsteht, der dem Solldifferenzdruck Δp
s entspricht. Der Regler 24 versucht stets durch Abgabe des erforderlichen Stromes
iA iB die an ihn angelegte Regelabweichung e = Δp
s - Δp rasch abzubauen, so dass bei einer allfälligen Abweichung der Differenzdruck
Δp am Hydromotor 1 sich so schnell als möglich dem eingestellten Sollwert Δp
s angleicht.
[0015] Gemäss Fig. 6 weist die erfindungsgemässe Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes
eines Hydromotors, der an eine Last angeschlossen ist, zwei Durchfluss-Servoventile
28 und 29 auf, welche von einem ihrer beiden Ausgänge über Leitungen 30,31 an die
Anschlüsse 63, 64 eines Hydromotors 27 angeschlossen sind, wobei der Hydromotor 27
seinerseits an eine Last 200 angeschlossen ist. Der andere Ausgang50, 51 der beiden
Servoventile 28 und 29 wird nicht benützt und ist daher geschlossen. Die beiden Servoventile
28, 29 sind an eine Druckmittelquelle, d.h. an eine Pumpe 44 über Leitungen 40, 41,
42 und 43 und an einen Behälter 48 über Leitung 47 angeschlossen. Die Steuerung der
beiden Servoventile 28 und 29, d.h. die Verschiebung ihrer Steuerkolben 36,37, 38
und 39 aus ihrer Mittelstellung nach rechts oder nach links, erfolgt durch Ströme
i
A und i
B, die von zwei elektronischen Reglern 52 und 53 über Leitungen 206 und 207 an zwei
elektrohydraulische Steuerorgane 34 und 35 geliefert werden. Jeder der beiden elektronischen
Regler 52 und 53 ist über eine Leitung 204 bzw. 205 an den Ausgang eines Subtrahierers
54 bzw. 55 angeschlossen. Je ein elektrischer Absolutdruckgeber 32 und 33, der den
Druck p
A bzw. p
B in den Leitungen 30 bzw. 31 misst, ist über eine Leitung 202 bzw. 203 an den Minuseingang
der genannten elektronischen Subtrahierer 54 bzw. 55 angeschlossen. Jeder Pluseingang
der beiden elektronischen Subtrahierer 54 bzw. 55 ist über je eine Leitung 57 bzw.
58 mit dem Ausgang eines elektronischen Funktionsgenerators 56 bzw. 56' verbunden.
Ueber eine gemeinsame Leitung 201 wird den beiden Funktionsgeneratoren 56 und 56'
der Sollwert des Differenzdruckes Δp
s in Form eines elektrischen Signals eingegeben. Jeder Funktionsgenerator 56, 56' bildet
aus diesem Sollwertsignal δp
s je ein Ausgangssignal P
As und p
Bs gemäss Fig. 7 und Fig. 8 und zwar so, dass stets die Differenz p
As - p
Bs =δp
s ist.
[0016] Die beiden Ausgangssignale p
As und p
Bs entsprechen den Sollwerten der Absolutdrücke an den Anschlüssen 63 und 64 des Hydromotors
27. Die effektiv auftretenden Absolutdrücke p
A und p
B bei den Anschlüssen 63 und 64 des Hydromotors werden von den genannten Absolutdruckgebern
32 und 33 gemessen und in Form einer elektrischen Spannung p p
. an die Subtrahierer 54 und 55 weitergeleitet. Die Subtrahierer 54 und 55 subtrahieren
die Istwerte p
A und p
B von den Sollwerten p
As und p
Bs, welche die Funktionsgeneratoren liefern. Die Regelabweichung e
A = p
As - p
A und e'
B =
PBs - p
B werden in je einen der Regler 52 bzw. 53 geleitet, der die Steuerströme i
A und i
B an die Steuerorgane 34 bzw. 35 der Servoventile 28 bzw.29 liefert.
[0017] Die elektronischen Regler 52 und 53 sind derart ausgelegt, dass sie jede allfällige
Regelabweichung e
A = p
As - p
A bzw. e'
B = p
Bs - p
B am Eingang des Reglers 52, 53 sofort abzubauen vermögen. Somit stimmen die am Hydromotor
27 gemessenen Absolutdrücke p
A p
B, welche als Regelgrösse bezeichnet werden, stets mit den vom Funktionsgenerator 56
und 56' erzeugten Sollwerten der Drücke p
As und p
Bs, welche als Führungsgrösse bezeichnet werden, überein, wobei sowohl die Regelgrössen
p
A p
B als auch die Füh- rungs
grössen p
As und p
Bs an die Subtrahierer 54 und 55 gelangen. Somit ist auch der effektive gemessene Differenzdruck
Δp = p
A - p
B am Hydromotor 27 stets gleich dem vorgeschriebenen Sollwert des Differenzdruckes
4 p
s = P
As - p
Bs. Der Verlauf der Absolutdrücke p
A und p
B wird vom Funktionsgenerator 56, 56' in Abhängigkeit des Verlaufes Δp
s bestimmt.
[0018] Die Wirkungsweise des Funktionsgenerators 56 und 56' ist aus Fig. 7 und 8 ersichtlich,
welche zwei verschiedenen Ausführungsformen des Funktionsgenerators entsprechen. Für
beide Ausführungsformen gilt Δp
s = PA - P
Bs. Beim ersten Ausführungsbeispiel des Funktionsgenerators gemäss Fig. 7 wird der Einspanndruck
oder Summendruck Σp =
PA + p
B am Hydromotor 27 im Bereich - 100 < 4
Ps <+ 100 bar stets Σp = 100 bar betragen, d.h. der Einspanndruck Σp ist konstant.
[0019] Beim zweiten Ausführungsbeispiel des Funktionsgenerators gemäss Fig. 8 wächst der
Einspanndruck Σp am Hydromotor linear mit dem Sollwert des Differenzdrucks Σp
s. Für kleine Werte des Differenzdruckes Δp
s beträgt der Einspanndruck ca. 20 bar. Die interne Reibung im Hydromotor 27 ist somit
klein und sein Gleichlaufverhalten bei kleinen Drehzahlen ist daher gut.
[0020] Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht es, den Einspanndruck Σp im Hydromotor
27 mit Hilfe eines geeigneten Funktionsgenerators frei zu wählen, was als ein wesentlicher
Vorteil zu betrachten ist. Bei kleinem Einspanndruck im Hydromotor 27 ist auch die
Reibung im Hydromotor klein, wodurch sein Wirkungsgrad steigt und sein Gleichlaufverhalten
auch bei sehr kleinen Drehzahlen wesentlich verbessert wird, zudem wird durch die
Druckschwankungen in der Druckoelversorgung der Einspanndruck Σp nicht beeinflusst.
[0021] Von Vorteil ist, dass an die Fertigungsgenauigkeit der Servoventile keine besonderen
Anforderungen zu stellen sind. Das Servoventil ist leichter herzustellen, da die Zahl
der einzuhaltenden Toleranzen kleiner ist (gemäss Fig. 6) und zudem an diese Toleranzen
kleinere Anforderungen als bisher gestellt werden.
[0022] Die erfindungsgemässe Einrichtung eignet sich für eine Drehmomentregelung,-eine Geschwindigkeitsregelung
und für eine Positionsregelung. Auf die Darstellung solcher Anwendungsbeispiele wird
verzichtet, da dies nicht Gegenstand der Erfindung ist. Hingegen soll im folgenden
noch eine erfindungsgemässe Einrichtung mit speziell ausgebildeten Servoventilen ausführlich
beschrieben werden.
[0023] Gemäss Fig. 9 weist die erfindungsgemässe Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes
an einem Hydromotor 27, der an eine Last 200 angeschlossen ist, zwei Servoventile
28 und 29 auf, die sich in einem gemeinsamen Ventilblock VB befinden. Der Hydromotor
27 besitzt zwei Anschlüsse 63 und 64, die über Leitungen 30 und 31 mit je einem Anschluss
30' und 31' der beiden Servoventile 28 und 29 verbunden ist. Zwei weitere Anschlüsse
40 und 41 der beiden Servoventile 28 und 29 sind über eine gemeinsame Lei- tu
ng 45 an eine Pumpe 44 angeschlossen. Ferner führen zwei Anschlüsse 46 und 47 der beiden
Servoventile 28 und
29 über eine gemeinsame Leitung 49 zu einem Behälter 48. Zur Steuerung der beiden Servoventile,
d.h. zur Verschiebung der beiden,Steuerkolben 37 und 39 aus ihrer gezeigten Mittelstellung
nach rechts und nach links, sind je zwei weitere Anschlüsse 211 und 212 sowie 213
und 214 vorhanden, welche über Drosseln 215 und 216 und über die gemeinsame Leitung
45 an die erwähnte Pumpe 44 angeschlossen sind. Ausserdem sind die beiden Anschlüsse
211, 212 und 213 und 214 von jedem Servoventil 28 und 29 über Leitungen 217, 218 und
219, 220 an je ein elektrohydraulisches Vorsteuerorgan 221 und 222 angeschlossen.
Jedes Vorsteuerorgan 221 und 222 weist einen Eisenkern 223 und 224 auf, der von je
einer Spule 225 und 226 umgeben ist. Ferner besitzt jedes Vorsteuerorgan 221 und 222
je einen um eine Achse 240, 241 schwenkbaren Anker 227 und 228, die mit ihrer Prallplatte
mit je zwei Düsen 229 und 230 zusammen wirken. Diese Anker 227 und 228 können derart
in eine rechte bzw. linke Endstellung verschwenkt werden, dass die Prallplatte entweder
die Düse 229 verschliessen und die Düse 230 öffnen oder dass sie die Düse 229 öffnen
und die Düse 230 schliessen. In der gezeigten Mittelstellung der Anker 227 und 228
sind beide Düsen 229 und 230 gleich stark gedrosselt. Bei der Verschwenkung der Anker
227 und 228 aus ihrer Mittelstellung in die genannte rechte oder linke Endstellung
wird die eine Düse 229 bzw. 230 immer stärker gedrosselt und die andere Düse 230 bzw
229 immer stärker geöffnet. Die beiden Spulen 225 und 226 sind an den Ausgang von
je einem elektronischen Regler 52 und 53 angeschlossen. Die Steuerung der beiden Servoventile
28 und 29, d.h. die Verschiebung ihrer Steuerkolben 37 und 39 aus ihrer Mittelstellung
nach rechts oder nach links, erfolgt über Ströme i
A i
B, die von den beiden elektronischen Reglern 52 und 53 über die Leitungen 206 und 207
an die Süulen 225 und 226 geliefert werden. Jeder Eingang der beiden Regler 52 und
53 ist über je eine Leitung 204 bzw. 205 an den Ausgang eines Subtrahierers 54 bzw.
55 angeschlossen. Je ein Absolutdruckgeber 32 bzw. 33. der den Druck p bzw. p
B in den Leitungen 30 bzw. 31 misst, ist über je eine Leitung 202 bzw. 203 an den Minuseingang
der genannten Subtrahierer 54 bzw. 55 angeschlossen. An jeden Pluseingang der beiden
Subtrahierer 54 bzw. 55 ist über je eine Leitung 57 bzw. 58 der Ausgang eines Funktionsgenerators
56, 56' angeschlossen. Ueber eine gemeinsame Leitung 201 wird den beiden Funktionsgeneratoren
56 und 56' der Sollwert des Differenzdruckes Δp
s in Form einer elektrischen Spannung eingegeben. Jeder Funktionsgenerator 56, 56'
bildet aus diesem Sollwertsignal Δp
s je ein Ausgangssignal in Form einer elektrischen Spannung p
As und p
Bs. Die beiden Servoventile 28 und 29 mit den Absolutdruckgebern 32, 33 sowie die beiden
elektrischen Vorsteuerorgane 221 und 222 sind in einem Gehäuse, dem sogenannten Ventilblock
VB untergebracht. Die Regler 52 und 53 sowie die Funktionsgeneratoren 56 und 56' sind
in einem anderen Gehäuse, dem sogenannten Steuerblock SB untergebracht. Der Ventilblock
VB besitzt zwei hydraulische Anschlüsse
PA und
PB an den Hydromotor 27 und je einen hydraulischen Anschluss an die Pumpe 44 und an
die Rücklaufleitung 49 zum Behälter 48. Ausserdem besitzt der Ventilblock VB vier
elektrische Anschlüsse an den Steuerblock SB, nämlich für die elektrischen Leitungen
202 und 203 von den Absolutdruckgebern 32 und 33 zu den Subtrahierern 54 und 55, sowie
für die elektrischen Leitungen 206 und 207 von den elektrischen Spulen 225 und 226
zu den beiden Reglern 52 und 53. Schliesslich ist am Steuerblock SB noch ein elektrischer
Anschluss für die Leitung 201 zur Eingabe des gewünschten Differenzdruckes δp
s vorhanden.
[0024] Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an
einem Hydromotor 27 ist wie folgt:
Es wird zuerst angenommen der Hydromotor 27 stehe still und es wirke auch keine Last
auf ihn ein. In diesem Fall herrscht in den beiden Leitungen 30 und 31 der selbe Druck,
d.h. p = pB. Da die beiden Servoventile 28 und 29 genau gleich ausgebildet sind und beide an
die selbe Druckmittelquelle, d.h. an die selbe Pumpe 44 angeschlossen sind, kann in
den Leitungen 30 und 31 nur der selbe Druck pA = pB herrschen, wenn sich die Steuerkolben 37 und 39 der beiden Servoventile 28 und 29
in der selben Stellung z.B. in der gezeigten Mittelstellung befinden. In diesem Falle
sind die Drosselquerschnitte an der Rücklaufkante R und an der Druckkante D (siehe
Fig. 1) der beiden Steuerkolben 37 und 39 gleich gross. Bei dem erwähnten "Nullschnitt"
der Steuerkolben 37 und 39 wird daher, wie anhand der Figuren 1 und 2 näher ausgeführt
wur- de, der Druck pA und p in den Leitungen 30 und 31 annähernd halb so gross sein als der Pumpendruck.
Will man nun den sogenannten Einspanndruck pA + pB, der weiter vorne erläutert wurde, verkleinern, dann genügt es, die beiden Steuerkolben
37 und 39 in entgegengesetzter Richtung um den gleichen Betrag zu verschieben, d.h.
Steuerkolben 37 in Fig. 9 nach rechts und Steuerkolben 39 nach links, dabei wird der
Drosselquerschnitt an den Rücklaufkanten R der beiden Steuerkolben 37, 39 vergrössert
und der Drosselquerschnitt an den Druckkanten D verkleinert, sodass der Druck in den
Leitungen 30, 31 mit zunehmender Verschiebung der Steuerkolben 37, 39 stetig abnimmt.
In analoger Weise kann jedoch der Einspanndruck pA + pB vergrössert werden, dann wird der Steuerkolben 37 nach links und der Sterekolben
39 nach rechts verschoben, dadurch vergrössert sich der Drosselquerschnitt an der
Druckkante D der Steuerkolben 37, 39 und verkleinert sich der Drosselquerschnitt an
der Rücklaufkante der Steuerkolben 37 und 39. Auf diese Weise kann der Druck pA und pB in den Leitungen 30 31 bis auf den Pumpendruck vergrössert werden und damit wächst
der Einspanndruck pA + pB auf den doppelten Pumpendruck.
[0025] Gemäss Fig. 8 erzeugen die beiden Funktionsgeneratoren 56 und 56' für eine Druckdifferenz
p = 0 zwei gleichgrosse Drücke p
As = p
Bs = 10 bar in Form von elektrischen Signalen, welche an die Subtrahierer 54 und 55
(Fig. 9) weitergeleitet werden. In den Subtrahierern 54 und 55 wird von diesem elektrischen
Signal ein zweites elektrisches Signal subtrahiert, das von den Absolutdruckgebern
32 und 33 über die Leitungen 202 und 203 an die Subtrahierer 54, 55 geleitet wird.
Solange diese beiden Signal verschieden sind, erhalten die Regler 52 und 53 je eine
pos. bzw. neg. elektrische Regelabweichung. Diese Regelabweichung wird im Regler 52,
53 in einen Steuerstrom i
A und i
B verwandelt. Dieser Streuerstrom gelangt zu den Vorsteuerorganen 221 und 222, durch
welche die Steuerkolben 37 und 39 soweit nach links bzw. nach rechts verschoben werden
bis in den Leitungen 30 und 31 der ge-
wünschte Druck p
A = P
B = 10 bar herrscht.
[0026] Ferner erzeugen gemäss Fig. 8 die beiden Fungtionsgeneratoren 56 und 56' für eine
Solldruckdifferenz Δp
s von z.B. 40 bar einen Solldruck p
As von 50 bar und einen Solldruck p
Bs von 10 bar, d.h. gemäss Fig. 9 wird im Funktionsgenerator 56 der Solldruck p
As = 50 bar und im Funktionsgenerator 56' der Solldruck p
Bs = 10 bar erzeugt. Somit gelangt in den einen Subtrahierer 54 ein elektrisches Signal
entsprechend p
As = 50 bar und in den anderm Subtrahierer 55 ein elektrisches Signal entsprechend p
Bs = 10 bar. In der beschriebenen Weise sorgen nun die Regler 52 und 53 im geschlossenen
Regelkreis dafür, dass die Servoventile 28 und 29 in der einen Leitung 30 einen Druck
p
A = 50 bar und in der anderen Leitung 31 einen Druck p
B = 10 bar erzeugen.
[0027] Auf diese Weise kann jede beliebige Druckdifferenz Δp in den Leitungen 30 und 31
erzeugt werden, wobei diese Drücke von der Belastung und der Drehzahl des Hydromotors
27 unabhängig sind.
1.) Einrichtung zum Regeln des Differenzdruckes an einem Hydromotor (27), der zwei
Anschlüsse (63,64) aufweist, an denen je ein Absolutdruckgeber (32,33) angeschlossen
ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass jeder Anschluss (63,64) des Hydromotors (27) an ein separates Steuerventil
(28,29) angeschlossen ist,
- das einen Steuerkolben (37,39) mit nur einer Druckkante (D) und nur einer Rücklaufkante
(R) aufweist
- und dass jedes Steuerventil (37,39) ausser den Anschlüssen (40,41,46,47) an eine
Pumpe (44) und an einen Behälter (48) nur einen Anschluss (30', 31') zum Hydromotor
(27) besitzt.
2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in jeder Anschlussleitung
(30,31) des Hydromotors (27) durch je einen separaten elektronischen Regelkreis geregelt
ist,
wobei jeder Regelkreis aus dem genannten Steuerventil (28,29) mit elektrohydraulischem
Vorsteuerorgan (221,222), einem elektronischen Regler (52,53), einem elektrischen
Absolutdruckgeber (32,33) besteht, wobei am Pluseingang eines Subtrahierers (54,55)
der Soll-Absolutdruck (PAS) und am Minuseingang des Subtrahierers (54,55) der Ist-Absolutdruck (PA) ansteht.
3.) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Subtrahierer (54,55)
der beiden Regelkreise mit seinem Pluseingang an je einen Funktionsgenerator (56,56')
angeschlossen ist und dass an jedem Eingang des Funktionsgenerators (56,56') der Solldifferenzdruck
(ΔpS) ansteht.
4.) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (28,29)
über hydraulische Leitungen (217-220) mit dem Vorsteuerorgan (221,222) verbunden ist,
das die Stellung des Steuerkolbens (37,39) im Steuerventil (28,29) steuert, dass das
Vorsteuerorgan (221,222) über elektrische Leitungen (206,207) mit den elektronischen
Reglern (52,53) verbunden ist, und dass an den elektronischen Reglern (52,53) über
einen Subtrahierer (204,205) einerseits der Absolutdruckgeber (32,33) und andererseits
ein Funktionsgenerator (56,56') angeschlossen ist, um den Ist-Absolutdruck (PA) in Abhängigkeit des Soll-Absolutdruckes (PB) zu regeln.
5.) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (28,29)
zwei Kammern an beiden Enden des Steuerkolbens (37,39) aufweist, welche über hydraulische
Leitungen (217-220) mit dem Vorsteuerorgan (221,222) verbunden sind, das zwei an die
genannten Leitungen (217-220) angeschlossene Düsen (229,230) aufweist, die durch eine
Prallplatte eines schwenkbaren Ankers (227,228) verschliessbar sind und dass der Anker
(227,228) von einer MagnetSpule (225,226) umgeben ist, die an den elektronischen Regler
(52,53) angeschlossen ist.