Servomotor mit federbelastetem Kolben für Regel- und Ueberströmventile, Drosselvorrichtungen und dergl. Drosselorgane für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten werden zweckmässig dadurch bewegt, dass sie mit einem federbelasteten Kolben eines Servomotors unmittelbar ver bunden werden. Dabei stellt ein Regler, bei spielsweise ein Druck- oder Drehzahlregler, den Druck einer Hilfsflüssigkeit so ein, dass in Beharrung jeder Lage der Muffe dieses Reglers, oder eines ihr entsprechenden Glie des, ein bestimmter Hilfsflüssigkeitsdruck und jedem Druck der Hilfsflüssigkeit eine bestimmte Stellung des Servomotorkolbens entspricht.
Letzteres wird dadurch erreicht, dass entweder die Hilfsflüssigkeit unmittelbar auf den Servomotorkolben einwirkt und des sen Feder spannt oder dass die Hilfsflüssig keit auf einen Vorsteuerkolben wirkt, der mit einer Feder belastet ist, die sich auf den Servomotorkolben abstützt. Der Vorsteuer kolben steuert dabei den Zu- und Abfluss der Hilfsflüssigkeit zum Servomotor.
Bei diesen Einrichtungen sind die Hub wege des Servomotorkolbens proportional den .Änderungen des Hilfsflüssigkeitsdruckes. Dies ist aber gewöhnlich nicht erwünscht, da einem kleinen Verstellwege des Drosselorgans eine grosse Änderung der an demselben sekundlich vorbeiströmenden Gas-, Dampf- oder Flüssig keitsmenge entspricht, wenn das Drosselorgan vor der Verstellung nur wenig angehoben war, während diese Änderung klein bleibt, falls das Drosselorgan vor der Verstellung bereits weit geöffnet ist.
Um eine vorge schriebene Abhängigkeit der strömenden Mittelmenge vom Muffenhub des Reglers zu erhalten, wurden bis jetzt die Drosselorgane profiliert. Dies hatte aber notwendigerweise eine Vergrösserung der Stellwege und folglich der Stellarbeiten zur Folge.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist nun, einen Servomotor mit federbelastetem Kolben für Regel- und Überströmventile, Drosselvorriehtungen und dergl. zu schaffen, der auch ohne Profilierung eines Drossel organs und folglich ohne Stellwegvergrösserung die vorgeschriebene Abhängigkeit zwischen Hilfsmitteldruck und gesteuerter Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsmenge zu erreichen erlaubt.
Dies wird gemäss vorliegender Erfindung dadurch erreicht, dass der Servomotorkolben auf derselben Kolbenseite sich gegen min destens zwei hintereinander geschaltete, je durch einen Federteller voneinander getrennte Federn stützt und dass diese Federn durch die Federteller, welche, solange der Kolben einen vorbestimmten Hub nicht überschreitet, gegen Anschläge gepresst werden, verschieden vorgespannt sind, wobei sich die Federteller mit zunehmendem Kolbenhub der Reihe nach von ihren Anschlägen abheben, derart, dass sich ein mit zunehmendem Hub stufenweise weicher werdendes Federgebilde ergibt.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstan des beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen Servo motor, der ein zweisitziges Drosselventil be tätigt und dessen Deckel als Widerlager für das auf den Servomotorkolbeii einwirkende Federgebilde dient, während Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil eines Servomotors zeigt, der mit einem Vor steuerkolben für das zum Betätigen des Servomotors dienende Kraftmittel versehen ist, wobei dieser Vorsteuerkolben als Wider lager für das auf den Servomotorkolben wir kende Federgebilde dient.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs form bewegt sich ein Drosselorgan 1 in einem Gehäuse 2 ; dieses Organ beherrscht den Übertritt des zu regelnden Mittelstromes aus einem Stutzen 11 in einen Stutzen 12. Das Drosselorgan ist mittelst einer durch zwei Stopfbüchsen 16, 18 geführten Stange 13 mit einem Kolben 3 starr verbunden. Unter diesen Kolben tritt durch eine Bohrung 14 von einem nicht gezeigten Regler gesteuerte Hilfsflüssigkeit.
Auf den Kolben 3 wirkt eine Feder 4 ein, welche oben gegen einen Feder- teller 5 drückt. - Dieser Teller 5 wird durch eine Feder 6, deren Vorspannung grösser als die der Feder 4 ist, solange auf einen An schlag 40 einer Spindel 17 gepresst, bis die durch den Hub des Kolbens 3 bewirkte Zu nahme der Spannung der Feder 4 die Wir kung der Feder 6 auf den Teller 5 über windet. Der Feder 6 dient ihrerseits ein Teller 7 als Widerlager, der durch eine Feder 8, deren Vorspannung grösser als die der Feder 6 ist, so lange auf einen Anschlag 9 der Spindel 17 gepresst wird, bis die durch den Hub des Kolbens 3 bewirkte Zunahme der Spannung der Federn 4, 6 die Wirkung der Feder 8 auf den Teller 7 überwindet.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Aus führung nach Fig. 1 ist kurz folgende Wird der Kolben 3 durch die Hilfsflüs sigkeit angehoben, so drückt er zunächst nur die Feder 4 zusammen. Wird dann nach Zurücklegung eines vorbestimmten Kolben hubes die Spannung der Feder 4 grösser als die Vorspannung der Feder 6, so wird der '.Celler 5 bei fortschreitendem Kolbenhub von seinem Anschlage 10 unter Zusammendrücken der Feder 6 abgehoben. Bei weiterem All steigen des Hilfsflüssigkeitsdruckes unter dem Kolben 3 wird auch die Feder 6 noch weiter zusammengedrückt.
Sobald die Spannung in den Federn 4 und 6 die Vorspannung der Feder 8 überschreitet, wird schliesslieh der Teller 7 von seinem Sitze 9 gehoben. Das Federgebilde 4, 6, 8 wird somit mit zuneh mender Kompression stufenweise immer wei cher, so dass beispielsweise einer Druckände rung von 0,1 at der Hilfsflüssigkeit bei grossem Anhube des Drosselorgans 1 grössere Teil hubstrecken dieses Organs entsprechen als bei kleinem Anhube. Durch Vermehrung der aufeinander abgestützten Federn kann jedes beliebige Abhängigkeitsgesetz des Drossel organhubes vom Hilfsflüssigkeitsdrucke ver wirklicht werden.
Man wird zweckmässig bei der Bemessung der Federn 4, 6, 8 auch eine allfällige Rückwirkung des strömenden Mittels auf das Drosselorgan 1 berücksichtigen.
Gewünschtenfalls kann die Bohrung 14 über eine Leitung unmittelbar mit dem Stutzen 11 verbunden werden, so dass sich dann das zu regelnde Medium selbst als zum Bewegen des Servomotorkolbens 3 dienende Hilfsflüssigkeit verwenden lässt.
Beider in Fig. 2 gezeigten Ausführungs form wirkt der von einem nicht gezeigten Regler eingestellte Hilfsflüssigkeitsdruck durch eine Bohrung 23 auf einen Vorsteuerkolben 20 ein und spannt dabei eine von oben ein stellbare Zugfeder 24. Durch eine Bohrung 25 tritt unter konstantem Druck ein Kraft mittel ein, welches an einer obern Steuer kante 50 des Vorsteuerkolbens 20 vorbei in einen Ringraum 21 und durch eine Leitung 22 unter den Servomotorkolberr 43 dringt.
Der Abfluss des Kraftmittels unter dem Kol ben 43 geschieht unter dem Drucke einer Feder 27 wiederum durch den Ringraum 21 an einer untern Steuerkante 51 des Vor- steuerkolbens 20 vorbei durch eine Bohrung 26 und eine Bohrung 55. Eine Feder 44 drückt einerseits auf den Kolben 20, ander- seitN auf einen Teller 45, welcher anfänglich durch eine stärker als die Feder 44 vorge spannte Feder 46 gegen einen starr mit dem Servomotorkolben 43 verbundenen Anschlag 60 gepresst wird.
Die Feder 46 drückt ander seits auf einen Teller 47, welcher anfänglich durch eine auf den Kolben 43 gestützte, stärker als die Feder 46 vorgespannte Feder 48 auf einen Anschlag 49 gepresst wird, der ebenfalls starr mit dem Servomotorkolben 43 verbunden ist.
Die Arbeitsweise der Ausführung nach Fig. 2 ist kurz folgende Stellt der nicht gezeigte Regler in der Bohrung 23 einen erhöhten Hilfsflüssigkeits- druck ein, so weicht der Vorsteuerkolben 20 nach unten aus, worauf Kraftmittel durch die Bohrung 25 an der obern Steuerkante 50 des Kolbens 20 vorbei unter den Kolben 43 tritt und diesen anhebt. Dadurch wird das Federgebilde 44, 46, 48 zusammengedrückt und der Vorsteuerkolben 20 wieder in seine Mittellage gedrängt.
Je nach dem Hube, den der Kolben 43 zurückzulegen hat, nimmt nur die Feder 44 oder es nehmen darin die Fe- dein 44 und 46 bezw. 44, 46 und 48 an der Federung teil, wobei wiederum mit zu nehmender Anzahl der von ihren Anschlägen abgehobenen Federn das Federgebilde stufen weise weicher wird. Einer bestimmten Hilfs- flüssigkeitsdruckänderung bei grossem Anhub des Kolbens 43 entspricht daher eine grössere Hubänderung als bei kleinem Anhub des Kolbens 43. Auch bei dieser Ausführungs form ist es, insbesondere bei Druckregelung, möglich, das zu regelnde Mittel unmittelbar als Hilfsflüssigkeit auf den Kolben 20 ein wirken zu lassen.
Der Kolben 20 kann auch als elastisches Glied ausgebildet werden.