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Rüttelmotor
Die Erfindung betrifft einen druckluftbetriebenen Rüttelmotor.
Es sind druckluftbetriebene Rüttelmotoren mit einem in einem Zylinder freischwingenden Kolben bekannt, der durch im Zylinder und im Kolben vorgesehene Kanäle gesteuert wird. Bei diesen Motoren ist indessen der Einlass für das Treibmittel schon geöffnet, wenn sich der Kolben noch gegen den Zylinderdeckel bewegt, u. zw. bevor der Kompressionsdruck den Einströmdruck erreicht hat. Die Kompressionslinie des Arbeitsdiagrammes steigt also viel zu früh an ; die Folge davon ist ein schlechtes Diagramm, d. h. ein schlechter Wirkungsgrad des Motors.
Ähnliche Mängel haben weitere bekannte druclduftbetriebene Rüttelmotoren mit in einem Zylinder
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ben und Zylinderwandungen vorgesehene Schlitze oder Kanäle erfolgt.
Diese und andere Nachteile werden erfindungsgemäss bei einem druckluftbetriebenen Rüttelmotor der zuletzt bezeichneten Art dadurch behoben, dass der Kolben in an sich bekannter Weise in Bohrungen od. dgl. Einlassventile trägt und der die Einlassöffnung zum Arbeits- und Kompressionsraum verschliessende Ventilteller mit einem Differentialkolben verbunden ist, so dass die ständig unter dem Druck des Kompressionsraumes stehende kleinere Kolbenfläche den Teller in Schliessrichtung beaufschlagt, während die grössere Arbeitsfläche der Öffnung dient, derart, dass bei gleichzeitig auf die grosse Fläche des Ventiltellers in Schliessrichtung wirkender Arbeitsluft ein Öffnen des Ventiltellers erst möglich wird,
wenn der auf die andere Seite vom Arbeitsraum her auf den Ventilteller einwirkende Kompressionsdruck ein Druckverhältnis zum Druck des Arbeitsmittels erreicht, das dem Flächenverhältnis zwischen der grossen und der kleinen Arbeitsfläche des Differentialkolbens entspricht.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die Luft unabhängig von Kolbenhub und Kolbengeschwindigkeit immer in dem für den Wirkungsgrad günstigen Augenblick eintritt und somit ein hervorragender Wirkungsgrad des Motors erreicht wird.
Vorteilhaft wird in dem Eintrittskanal ein Rückschlagventil vorgesehen, durch das ein höherer Kompressionsdruck als der Betriebsdruck im Zylinder ermöglicht wird,
Weiterhin ist es zweckmässig, wenn der Kompressionsraum dauernd mit dem Druckluftnetz in Verbindung steht.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles in Zusammenarbeit mit einem Schwingbrecher näher erläutert. Es zeigen : Fig. l einen schwingenden Brecher zur Zerkleinerung von grobstückiger Kohle in senkrechtem Längsschnitt gesehen, in starker Verkleinerung, Fig. 2 eine zugehörige Oberansicht, Fig. 3 den antreibenden Schwingmotor in grösserem Massstab im Längsschnitt.
Der Förderer 10, der z. B. in einem Kohlenbergwerk in der Grundstrecke eines Gewinnungsbetriebes eingesetzt sein soll, ist seitlich durch die Profilschienen 11 begrenzt. In dieser Rinne 10wird die Förderung durch eine umlaufende Kratzerkette bewirkt, die das Ladegut in der Rinne gleitend vorwärtsbewegt. Die Kratzerkette besteht aus den seitlich geführten Ketten 12 sowie den zwischen diesen im Abstand voneinander angeordneten Kratzeisen 13. Sie wird unterhalb des Förderbodens gegenläufig zurückbewegt.
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Die Einführung der zu transportierenden Kohle erfolgt über eine Schurre 14, die das Austragsende 15 eines Strebförderers untergreifen mag. Zwischen dieser Schurre 14 und dem Förderer 10-13 ist'ein Schwingbrecher gemäss der Erfindung eingeschaltet, der grobe Stücke der Förderkohle zerkleinert und gemeinsam mit dem ungehindert durchströmenden feineren Gut an den nachgeschalteten Förderer 10-13 abgibt. Der Brecher soll nachstehend wenigstens in seinen wesentlichen Teilen näher beschrieben werden.
Der Schwingbrecher besteht seinerseits aus einer schwingenden Rutsche 16, die in Längsrichtung des Förderers 10-13 geneigt ist und einen spitzen Winkel mit ihrer durch den Pfeil 17 in Fig. 1 kenntlich gemachten Schwingrichtung bildet. Mit der Rutsche 16 wirkt das feste Widerlager 18 zusammen. Dieses ist an seiner derRutschel6 zugekehrten Unterseite mitBrechleistenl9 besetzt, die inLängsrichtung des Förde- rers 10-13 verlaufen. Die Brechleisten 19 bilden mit der Schwingrutsche 16 einen in Längsrichtung des Streckenfördererd0-13 sich keilförmig verengenden Kanal. Die Rutsche 16 ist ihrerseits mit Brechzähnen 20 besetzt, die in Fig. 1 eingetragen sind, in Fig. 2 aber zur Wahrung der Übersichtlichkeit fortgelassen sind.
Die Rutsche 16 ruht auf querverlaufenden Schienen 21, die von den Rahmenblechen 22 des Brechers getragen werden. Der Rahmen ist ausser von den das Widerlager 18 bildenden Schienen noch von einer Traverse 23 durchsetzt. Im übrigen stützt sich der Rahmen 22,18, 23 mit Fortsätzen 24 auf den Seitenprofilen 11 des Förderers10 ab. Er kann als Ganzes entlang dem Förderer 10-13 verschoben werden. Der Brecher kann in seiner jeweiligen Betriebsstellung mit der Förderrinne 10 verbunden werden. Notwendig ist eine solche Verbindung aber nicht unbedingt.
Der Antrieb der Schwingrutsche 16 erfolgt durch den pneumatischen Schwingmotor 25, der fest mit der Rutsche 16 verbunden ist. Ausserdem ist der Motor 25 elastisch nachgiebig an der Traverse 23 des Bre- cherrahmens abgestützt.
Das von dem Förderer 15 zugeführte Gut gelangt in der Pfeilrichtung 26 in den Brecher. Es wird dort zwischen den Seitenwänden 22 aufgefangen, durch die Rutsche 16 umgelenkt und in der Pfeilrichtung 17 weiterbewegt. Es wird durch die Schwingbewegungen der Rutsche 16 unter den Brechleisten 19 des festen Widerlagers 18 hindurchgezwängt. Dabei erfolgt die gewollte Zerkleinerung. Ist das Material bis in hinreichend kleine Stücke zertrümmert, so verlassen diese den Brecher und fallen in den Förderer 10-13, durch welchen sie fortgeschafft werden.
Wie schon erwähnt wurde, erfolgt der Schwingantrieb der Rutsche 16 durch den pneumatischen Schwingmotor 25, dessen wesentliche Teile in der Schnittzeichnung nach Fig. 3 deutlich erkennbar sind.
Der Zylinder 27 des Rüttelmotors ist von den beiden Aussenmänteln 28 und 29 umgeben, die gleich- zeitig die Räume 30 und 31 begrenzen. Die Schrauben 32 dienen zur Befestigung der Zylinderdeckel 33 und 34 sowie der Mantelteile 28 und 29 an dem Zylinder 27. Durch die gleichen Schrauben 32 ist aber der Rüttelmotor auch an der Stirnwand 35 der Rutsche 16 festgeklemmt. Der hintere Zylinderdeckel 33 trägt seinerseits eine Zylinderbüchse 36, die rückseitig in den hohlen Arbeitskolben 37 eingreift. Die Zylinderbüchse 36 ist ebenfalls hohl. Ihr Inneres steht mit dem Ausströmkanal 38 in Verbindung. Der Ver- schlussstopfen 39 am Ende der Zylinderbüchse 36 ist lediglich aus giesstechnischen Gründen vorgesehen.
An dem vorderen Zylinderdeckel 34 ist der Blinddeckel 40 angeklemmt. Dieser Blinddeckel 40 dient der Spannschraube 41 sowie der Führungshülse 42 als Widerlager. Die Führungshülse 42 umschliesst das
Federgehäuse 43. Wegen der ständigen Bewegung des Rilttelmotors und damit der Führungshülse 42 ist zwi- schen dem Federgehäuse 43 und dieser Hülse 42 eine Messingbuchse 44 eingeschaltet. Das Federgehäuse 43 ist in die feste Wand 23 eingelassen, die einen Teil des stillstehenden Brecherrahmens bildet.
Der Arbeitskolben besteht aus den drei Hauptteilen 37, 45 und 46. Diese Teile sind durch Schrau- ben 47 miteinander verbunden. In dem Teil 45 ist die Steuerung untergebracht.
Weitere Einzelheiten des Rilttelmotors sollen bei der Besprechung der Wirkungsweise näher erläutert werden.
Durch die Eintrittsöffnung 48 gelangt Druckluft in den Ringraum 30, der zwischen dem Zylinder 27 und dem Mantelteil 28 liegt. Der Ringraum 30 ist durch den Bund 49 am Zylinder 27 von dem andem Ringraum 31 getrennt. Während der Ringraum 30 von der Frischluft durchzogen wird, dient der Ringraum 31 als Abluftkanal.
Von dem Raum 30 aus gelangt die Druckluft durch über dem Umfang verteilte Einlasskanäle 50 bei Überdeckung mit den Kolbeneinlasskanälen 51 in den Ringraum 52 des Arbeitskolbens 37. Die Druckluft hebt das durch Federn 53 belastete Ringventil 54 von seinem Sitz ab. Die Druckluft gelangt damit in den
Raum 55. Ein Tellerventil 56 trennt zunächst diesen Raum 55 von dem eigentlichen Zylinderraum 57. Das
Tellerventil 56 ist mit einem Stufenkolben 58 verbunden. Sobald der zurückschwingende Kolben 37 die im Zylinderraum 57 verbliebene Luft genügend hoch komprimiert hat, d. h., sobald der Druck Indem Zy- linderraum 57 etwa gleich dem der zugeführten Druckluft ist, wird dieser in den Räumen 55 und 57 auf
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die grössere Stirnfläche des Stufenkolbens 58 wirksam. Er hebt das Tellerventil 56 von seinem Sitz ab.
Während dieser Zeit ist die andere Seite des Stufenkolbens 58 mit dem jeweiligen Druck in den Räumen 59, 60 und 61 belastet. Die wirksame Fläche zum Verschieben des Stufenkolbens ist die Differenzringfläche 62. Der Stufenkolben 58 bewegt sich mit dem Tellerventil 56 in Pfeilrichtung 63, bis sich dieses Ventil 56 an die Stirnseite des Kolbeneinsatzstückes 45 anlegt. Die Druckluft strömt dann in den Zylinderraum 57 ein. Als Entlüftung für den Stufenkolben 58 ist eine Bohrung 64 vorgesehen, die mit der atmosphärischen Luft in Verbindung steht.
Die in den Zylinderraum 57 einströmende Druckluft bewegt den Arbeitskolben 37 in Pfeilrichtung 63.
Die Kolbeneintrittskanäle 51 verlieren dabei die Verbindung mit den Zylindereintrittskanälen 50. Die Druckluftzufuhr in den Zylinderraum 57 hört damit auf. Nach Überfahren der Ausströmkanäle 65 mit der hinteren Kante des Kolbens 3 strömt die Luft aus dem Zylinderraum 57 ab. Infolge der Bewegung des Arbeitskolbens 37 in der Pfeilrichtung 63 wird die Luft im Ringraum 61 komprimiert. Sie sucht den Kolben 37 zurückzutreiben, also entgegen der Pfeilrichtung 63 zurückzubewegen. Während der Kompression in dem Ringraum 61 gelangt ein Teil der komprimierten Luft in die Bohrung 60, die mit dem Steuerraum 59 verbunden ist. Diese Luft schiebt den Steuerkolben 58 mit dem Tellerventil 56 entgegen der Pfeilrichtung 63 zurück, bis das Tellerventil 56 wieder die Verbindung des Zylinderraumes 57 mit dem Raum 55 versperrt. Der Steuerraum 59 ist durch einen Stopfen 66 verschlossen.
Das Ringventil 54 wurde inzwischen durch die Federn 53 wieder gegen die Durchströmöffnungen im Kolbeneinsatz 45 gedrückt.
Dieses Ventil 54 muss ja im Augenblick der Bewegung des Arbeitskolbens 37 in der Pfeilrichtung 63 geschlossen sein, um für die in dem Zylinderraum 57 expandierende Arbeitsluft eine wirksame Kolbenfläche zu erhalten. Der Kolben bewegt sich in Pfeilrichtung 63 bis die Auspuffschlitze 65 freigelegt werden und die Arbeitsluft aus dem Zylinderraum 57 abströmt. Der in Pfeilrichtung 63 schwingende Kolben 37 bewirkt gleichzeitig eine Kompression im Pufferraum und damit eine Abbremsung und Umkehr der Kolbenbewegung. Die Lufteintrittskanäle 50 und 51 decken wieder einander. Der Bewegungsvorgang wiederholt sich von neuem.
Zum Anlassen des Rüttelmotors ist am hinteren Zylinderdeckel 33 der als Fortsatz die Zylinderbüchse 36 trägt, über die sich der Arbeitskolben 37 schiebt, ein Druckluftanschluss 67 vorgesehen, der ständig mit der Druckluftleitung in Verbindung steht. Beim Anlassen desMotors strömt durch diesen Einlass Druckluft in den Raum 61. Dadurch wird der Arbeitskolben 36 in Richtung gegen den vorderen Zylinderdeckel 34 geschoben, bis der Steuerkolben 58 den kegelstumpfartigen Fortsatz 68 des Zylinderdeckels 34 berührt.
Durch das Anstossen des Steuerkolbens 58 an den Fortsatz 68 wird der Steuerkolben 58 in der Pfeilrich- tung 63 verschoben. Dabei öffnet sich das Tellerventil 56 um einen geringen Betrag. Es wird'dann durch Öffnung eines nicht gezeichneten Hauptventils die Druckluft durch den Einlass-Stutzen 48 und die Kanäle 50 und 51 in den Zylinderraum 57 eingelassen. Dieser Druck öffnet sofort das Tellerventil 56 vollständig und der Kolben 37 bewegt sich unter der Einwirkung der ihn linksseitig voll beaufschlagenden Druckluft in der Pfeilrichtung 63.
Sobald der, Kolben 37 die Schlitze 65 freilegt, strömt die Druckluft zum grössten Teil durch die Leitung 69 ab in den Raum 70 (Fig. l) unterhalb der Rutsche 16. Dieser Raum 70 dient gleichzeitig als Auspufftopf, aus welchem die Luft stark gedämpft ins Freie austritt. Ein Teil. der stark unterkühlten Abluft gelangt auch noch durch den Raum 71 auf der Rückseite des Zylinderdeckels 34 ins Freie. Diese Luft bewirkt eine Kühlung des an sich stark erhitzten Zylinderdeckels 34 : Neben der erwünschten. Kühlung bewirkt die mit Öldämpfen vermischte Abluft noch eine Schmierung der verschiedensten Gleitstellen. Das ist vor allen Dingen an den Abstützungsstellen der Schwingrutsche auf den Traversen 21 sowie an der Gleitführung der Buchse 43, in dem Gehäuse 42.
Der Rüttelmotor 25 ist unter Zwischenschaltung der beiden Pufferfedern 72 und 73 mit der feststehenden Wand 23 verbunden. Zum Spannen dieser Pufferfedern 72, 73 ist die Spannschraube 41 vorgesehen, die mit einem Vierkant 74 in den Blinddeckel 40 verdrehungssicher eingesetzt ist. Die Spannschraube 41 trägt eine Hülse 75, die zum Schutz des Gewindes sowie zur Sicherung der Mutter 76 dient. Ein Stift 77 sichert die Hülse 75 in ihrer Betriebslage. Der Blinddeckel40 ist seinerseits durch Schraube 78 mit dem vorderen Zylinderdeckel 34 verbunden.
Da das eine Ende des Schwingmotors 25 an der ruhenden Traverse 23 ortsfest abgestützt ist, können sich die erzeugten Schwingungen nur am andern Ende an der Wand 35 auswirken. Diese Wand 35 bildet aber einen Teil der Schwingrutsche 16, so dass der Motor 25 in der gewollten Weise schwingende Bewegungen der Rutsche 16 gegenüber den festen Widerlagern 18 und 19 bewirkt, die die Zerkleinerung des Aufgabegutes zufolge haben, wie eingangs ausführlicher dargestellt wurde.