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Steuerung für Kolbenwuchtmotoren
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für Kolben wuchtmotoren mit zwei Kompressionsräumen und zwei da von unabhängig angeordneten Arbeitsräumen. Es sind bereits Kolbenwuchtmotore mit einem durch Druckluft angetriebenen, in einem Zylinder freifliegenden Kolben zur Erzeugung von geradlinigen mechanischen Schwingungen für Fördereinrichtungen u. dgl. bekannt geworden, bei denen die Steuerung des Motors durch vom Gang des Motors beeinflusste Hilfsvorrichtungen erfolgt.
Durch die deutsche Patentschrift Nr. 810678 ist ein Kolbenwuchtmotor bekannt geworden, bei dem der Ein- und Auslass für die Druckluft ins Zylinderinnere durch einen am Zylinder des Motors angebrachten Drehschieber gesteuert wird. Der Drehschieber, der mit einem Schaufelrad in Verbindung steht, wird durch die ausströmende Druckluft angetrieben.
Die Erfindung sieht eine Verbesserung dieser bekannten Vorrichtung dadurch vor, dass für den mittelbaren oder unmittelbaren Antrieb einer den Ein- und Auslass steuernden Einrichtung unter der Einwirkung der Beschleunigungskräfte des Kolbens eine senkrecht zur Kolbenachse drehbar gelagerte, bei jeder vollen Schwingung des Kolbens 11 eine volle Umdrehung ausführende Unwucht vorgesehen ist, wobei für die Einleitung der Drehbewegung der Unwucht eine nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl selbsttätig abschaltende Anlassvorrichtung vorgesehen ist.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung erweist es sich als zweckmässig, einen Drehschieber für die abwechselnde Verbindung der Arbeitsräume mit dem Druckluftnetz bzw. mit dem Auslass innerhalb des Kolbens senkrecht zu dessen Längsachse anzuordnen.
Zweckmässig ist die Unwucht unmittelbar auf der Achse des Drehschiebers angeordnet.
In Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Unwucht auf der Schieberachse aber eine an sich bekannte Klemmvorrichtung in beliebiger Winkelstellung gegenüber der Scheidewand des Drehschiebers einstellbar ist.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Unwucht besteht darin, dass diese eine tangential zu ihrer Drehbewegung verlaufende Bohrung aufweist, die zum Anlassen des Kolbenwuchtmotors mit dem Druckluftnetz in Verbindung steht. Hiebei empfiehlt es sich, zum Verschliessen der in der Unwucht tangential zu ihrer Drehbewegung verlaufenden Bohrung eine auf die Zentrifugalkraft ansprechende Einrichtung vorzusehen.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Steuerung von Kolbenwuchtmotoren liegt gegenüber bisherigen Steuerungen darin, dass die Beschleunigungskräfte des oszillierenden Kolbens für die Steuerung unter Verwendung der Unwucht ausgenutzt werden, wodurch sich eine wesentliche Vereinfachung des Aufbaues der Vorrichtung ergibt. Diese wird noch dadurch gesteigert, dass die Unwucht gleichzeitig einen Bestandteil der Anlassvorrichtung bilden kann, da durch den durch die Unwucht hindurchgeführten Kanal Druckluft im Sinne einer Verdrehung der Unwuchthindurchgeleitetwerden kann.
Da während des Leerlaufes des Kolbenwuchtmotors Kolbenund Zylinder eine etwa sinusförmige Schwingung ausführen, jedoch bei Belastung, also während des Stossens der mit der Zylindermasse gekuppelten Masse einer Fördereinrichtung od. dgl., nur der Kolben die etwa sinusförmige Schwingung beibehält, wogegen die Zylindermasse und die mit dem Zylinder verbundene Masse eine nicht sinusförmige oder unterbrochene Bewegung ausführt, ist eine etwa gleichförmige Rotation der Unwucht und damit des Drehschiebers gewährleistet.
Es sind zwar Vorrichtungen bekannt geworden, bei denen Steuerorgane innerhalb eines Kolbens angeordnet sind, die durch die Beschleunigungskräfte des Kolbens betätigt werden. Bei einer dieser bekannten Vorrichtungen ist innerhalb des Wuchtkolbens ein in dessen Längsrichtung verschiebbarer Steuerkolben an-
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geordnet. Auf Grund von zahlreichen in beiden Kolben vorgesehenen Strömungskanälen für die Druckluft ist diese Vorrichtung verhältnismässig kompliziert und in der Herstellung daher kostspielig.
Bei einer andern bekannten Vorrichtung ist als Steuerorgan eine Kugel vorgesehen, deren Hin- und Herbewegung jedoch Geräusche verursacht und ein Ausschlagen der Ventilsitze zur Folge hat. Ausserdem. verhindert die Kugel eine günstige Abführung der jeweils abzulassenden Druckluft. Ferner sind bei dieser Vorrichtung nur Arbeitsräume vorgesehen, so dass eine sichere Abfederung der Schwingbewegung des Kolbens in dem Fall nicht gewährleistet ist, wo der Kolben einem unter hohem Druck stehenden Druckmittel ausgesetzt ist.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, von dem
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motor zeigt.
In dem Zylinder 10 ist der Kolben 11 geradlinig beweglich angeordnet. Der Zylinder 10 ragt auf den beiden Deckelseiten 12 und 13 mit den zylindrischen Fortsätzen 14 und 15 in das Zylinderinnere und bil- det damit die ringförmigen Kompressions- bzw. Pufferräume 16 und 17. Der Kolben 11 ist an seinen beiden Stirnseiten mit den zylindrischen Bohrungen 18 und 19 versehen, in die die zylindrischen Fortsätze 14 und 15 des Zylinders 10 hineinragen, und somit die Arbeitsräume 20 und 21 bilden. Im Inneren des Kolbens 11 ist senkrecht zur Kolbenachse der Drehschieber 22 angeordnet. Der Drehschieber 22, der im Inneren mit einer Trennwand 23 versehen ist, ist durch die auf seinen Achsen 26 und 26'angeordneten Wälzlager 24 und 25 drehbar gelagert. Auf der Drehschieberachse 26 ist eine Unwucht 27 aufgeklemmt.
Der Kolben 11 ist mit zwei den Kolben umlaufenden Einströmnuten 28 und 29 sowie mit der mittig angeordneten umlau- fenden Ausströmnut 30 versehen. Beide Einströmnuten 28 und 29 sind über die Bohrungen 31 und 32 und die Arbeitsräume 20 und 21 über die Bohrungen 33 und 34 mit dem Drehschieber 22 verbunden. Durch die Bohrungen 35 und 36 werden die Kompressionsr ume 16 und 17 mit den Einströmnuten 28 und 29 des Kolbens 11 verbunden. Die Bohrungen 35 und 36 sind dabei durch Rückschlagventile 37 und 38, die nach den Kompressionsräumen 16 und 17 hin sich öffnen, verschlossen.
Die auf die Drehschieberachse 26 aufgesetzte Unwucht 27 ist mit einer Querbohrung 39 versehen. Diese Querbohrung 39 führt vom Drehschieberinneren durch die Unwucht 27 tangential nach aussen, wodurch beim Anlassen des Motors der Drehschieber 22 durch Ausströmen einer geringen Menge Druckluft in Drehung versetzt wird. (Prinzip Segner - Reaktionskraft).
Bei der Inbetriebnahme des Kolbenwuchtmotors strömt die Druckluft durch die Leitung 40 in die beiden ringförmigen Einströmnuten 28 und 29 des Kolbens 11, von da aus gelangt sie durch die Bohrungen 31 und 32 zum Drehschieber 22. Gleichzeitig werden bei dem Einlass der Druckluft ins Zylinderinnere die beiden Kompressionsräume 16 und 17 mit Druckluft gefüllt. In den Räumen 16 und 17 herrscht also ständig wenigstens ein Druck, der gleich oder höher als der Netzdruck ist. Beim Absinken des Druckes in den Räumen 16 und 17 kann ständig weitere Druckluft zur Ergänzung eventuell entwichener Druckluft einströmen.
Die Rückschlagventile 37 und 38 verhindern den Luftaustritt während der Kompression.
Vom Drehschieber 22 aus gelangt eine kleine Menge Druckluft in die Bohrung der Drehschieberachse 26, die in die Bohrung 39 der Unwucht 27 mündet. Da diese Bohrung 39 in der Unwucht 27 tangential nach aussen verläuft, versetzt die durch die ausströmende Druckluft erzeugte Reaktionskraft die Unwucht 27 und damit den Drehschieber 22 in Rotation. Der in die Fig. 2 eingezeichnete Pfeil 41 zeigt den Drehsinn des Schiebers an.
Zur gleichen Zeit, in der die Druckluft den Drehschieber 22 erreicht hat, und der Drehschieber 22 mit seiner Drehung beginnt, ist die Druckluft durch die Bohrung 34 in den Arbeitsraum 21 gelangt und treibt den Kolben 11 in Pfeilrichtung 42. Die Arbeitsluft zum Bewegen des Kolbens 11 wird nun durch den Drehschieber 22 derart gesteuert, dass sie in der ersten Betriebsphase durch die Bohrung 34 in den Arbeitsraum 21 eintritt, während gleichzeitig der Arbeitsraum 20 durch die augenblickliche Verbindung : Bohrung 33 - Schieberinneres - Bohrung in Drehschieberachse 26'-Ausströmnut 30, wovon die letztere mit der Atmosphäre bei 43 in Verbindung steht, entlüftet wird.
Während der nächsten Betriebsphase tritt Druckluft durch die Bohrung 33 in den Arbeitsraum 20 ein, dieweil gleichzeitig der Arbeitsraum 21 mit der Aussenluft in Verbindung gebracht wird. Durch die abwechselnde Luftzuführung wird der Kolben 11 in eine. oszillierende schwingende Bewegung versetzt. Diese Bewegung des Kolbens 11 ruft eine gegenläufige Schwingbewegung des Zylinders 10 hervor. Gleichzeitig mit der Verschiebung des Kolbens wird in den in seiner Bewegungsrichtung nach vorn gekehrten Kompressionsräumen 16 oder 17 die darin enthaltene Druckluft weiterhin sehr stark komprimiert. Der Stoss des Kolbens 10 wird durch dieses Luftpolster elastisch aufgefangen, und gleichzeitig wird der Kolben nach der Umsteuerung seiner Arbeitsluft durch die wieder expandierende Luft in den Kompressionsraum 16 oder 17 zurückgeschleudert.
Harte Stösse bei den gegenläu-
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figen Schwingbewegungen des Kolbens 11 und des Zylinders 10 werden auf diese Weise vermieden. Die komprimierte Luft in den Kompressionsräumen 16 und 17 überträgt die oszillierende schwingende Bewegung des Kolbens 11 auf den Zylinder 10. Der Zylinder 10 steht mit der anzutreibenden Einrichtungin Verbindung.
Der Antrieb des Drehschiebers 22 erfolgt während des Betriebes nicht mehr durch die aus der Öffnung 39 der Unwucht 27 ausströmende Druckluft. Diese Öffnung 39 der Unwucht 27 wurde bereits nach dem Anlassen durch eine zentrifugal gesteuerte Einrichtung, die sich im Innern der Unwucht befindet, verschlos- sen, so dass der Drehschieber jetzt nur durch die Beschleunigungskräfte des Kolbens angetrieben wird.
Der Weg der einströmenden Druckluft in das Zylinderinnere wurde durch schwarze Pfeile und der Weg, der aus dem Zylinderinneren ausströmenden Druckluft wurde durch weisse Pfeile dargestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuerung für Kolbenwuchtmotoren mit zwei Kompressionsräumen und zwei davon unabhängig angeordneten Arbeitsräumen, dadurch gekennzeichnet, dass für den mittelbaren oder unmittelbaren Antrieb einer den Ein-und Auslass steuernden Einrichtung unter der Einwirkung der Beschleunigungskräfte des Kolbens (11) eine senkrecht zur Kolbenachse drehbar gelagerte, bei jeder vollen Schwingung des Kolbens (11) eine volle Umdrehung ausführende Unwucht (27) vorgesehen ist, wobei für die Einleitung der Drehbewegung der Unwucht eine nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl selbsttätig abschaltende Anlassvorrichtung vorgesehen ist.