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Zylinderschieber zur Steuerung eines Druckluftmotors mit umkehrbarer Drehrichtung
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Die Büchse 13, die wie ersichtlich an dem einen Ende durch einen schalenförmigen Fortsatz verschlossen ist, wird in dem Gehäuse von einer Anzahl von radialen Stützbleche 17 getragen und ist an ihrem offe- nen Ende, nahe dem Stutzen zum Luftmotor, mit der äusseren Gehäusewand durch einen mehr oder we- niger radial verlaufenden Gehäuseteil 18 verbunden. Auf diese Weise wird ein ringförmiger Durchlass 19 gebildet, der sich vom Druckstutzen 5 zur Ausströmöffnung 2 erstreckt. Dieser Durchlass ist, abgesehen von den Öffnungen 14 und 15, durch die Büchse und deren Fortsatz von dem übrigen Teil des Gehäuses und dadurch auch vom Pumpenstutzen 3 getrennt.
In Längsrichtung dieses ringförmigen Durchlasses ist ein
Ringkolben 20 beweglich angeordnet, der mittels einer Anzahl Gleitstangen 21 mit einer pneumatischen
Membran 22 verbunden ist. Diese wird durch eine Feder 30 gegen den Druck in einer Kammer 23 be- wegt, wodurch der Ringkolben aus der dargestellten Stellung, in der die Drucköffnung 14 und die Aus- strömöffnung 15 über den Ringraum 19 verbunden sind, in eine Stellung gelangt, in der er an der Wand zwischen den Öffnungen 14 und 15 anliegt und so die Drucköffnung 14 von der Ausströmöffnung 15 trennt.
Innerhalb der Ventilbüchse ist ein büchsenartiges Ventilelement 24 beweglich angeordnet, das an seinem dem geschlossenen Ventilbüchsenende näher gelegenen Ende eine peripher verlaufende Nut 25 be- sitzt ; deren Zweck wird weiter unten erläutert. Die Schieberbüchse 24 ist mittels Stegen 26 mit einer
Kolbenstange 27 verbunden, die zu einem doppelt wirkenden hydraulischen Kolben 28 führt. Der letztere ist mit einer Vorspannfeder 29 belastet, die bestrebt ist, die Ventilbüchse in die dargestellte, völlig zu- rückgezogene Lage zu bewegen.
Die Wirkungsweise dieses Steuerventils, wenn es in der kombinierten Geschwindigkeits-Konstanthal- te- und Starteinrichtung verwendet wird, ist die folgende : Zum An assen der Maschine wird das Umschalt- ventil in die dargestellte Lage gebracht, in der es den Druck von der Hauptleitung 7 durch die Abzwei- gung 8 zum Motor 4 gelangen lässt. Das Steuerventil wird durch die Vorspannfeder 29 auf dem hydrauli- schen Kolben 28 und durch pneumatischen Druck, der in der Kammer 23 auf die Membran 22 einwirkt, in die dargestellte Lage eingestellt. In dieser Lage trennt der Ringkolben 20 den Druckstutzen 5 vom ring- förmigen Durchlass 19. Die vom Luftmotor abgegebene Luft kann durch die Ventilbüchse 13 und die offe- nen Druckdurchströmöffnungen 14 in den Durchlass 19 austreten.
Von der Kraftmaschinengeschwindigkeit abhängige Steuervorrichtungen bewegen das Ventilelement 19 des Umschaltventils in die geschlossene
Stellung und das Ventilelement 11 in die offene Stellung, sobald der Luftmotor, der mit der Kraftmaschine in der Geschwindigkeits-Konstanthalte-Vorrichtung zusammenarbeitet, die Starterabkuppelgeschwindigkeit erreicht. Die Verbindung zwischen der Abzweigung 8, der Hauptleitung 7 und dem Luftmotor 4 ist dann unterbrochen, wogegen die Ausströmöffnung 12 geöffnet ist.
Die erwähnten Steuervorrichtungen werden durch einen Druck, der vom Kraftmaschinenkompressor abgeleitet ist, betrieben. Diese Steuervorrichtungen öffnen gleichzeitig die Kammer 23, so dass die Vorspannfeder 30, die auf die Membran 22 einwirkt, über die Stangen 21 den Ringkolben in seine andere Endlage bringen kann, in der er den Druckstutzen 5 mit den Druckdurchströmöffnungen 14 verbindet und die Öffnungen 14 von jenem Teil des Ringraumes, der mit der ins Freie führenden Öffnung 2 in Verbindung steht, trennt. Die Büchse 24, die durch den Kolben 28 entsprechend der abgegebenen Geschwindigkeit der gesamten Anlage gesteuert wird, befindet sich noch immer in der dargestellten Lage für niedrige Geschwindigkeit.
Nun kann der Druck aus der Hauptleitung durch die Zweigleitung 6 und über die Druckdurchlassöffnungen 14 den Luftmotor erreichen und wird diesen gegensinnig zu der dem Startvorgang zugeordneten Drehrichtung antreiben. Dabei kann die vom Luftmotor abströmende Luft durch den Auslass 12 abströmen. Dieser Vorgang bewirkt, dass die von der Geschwindigkeits-Konstanthalte-Vorrichtung abgegebene Geschwindigkeit über die von der Kraftmaschine. beigetragene Geschwindigkeit ansteigt. Sobald die abgegebene Geschwindigkeit den gewünschten Wert erreicht hat, bewegt der Kolben 28 die Büchse 24 des Schieberventils so, dass sie einen Teil der Durchlassöffnungen 14 bedeckt, wodurch wieder der Zustrom komprimierter Luft zum Luftmotor und damit die Geschwindigkeit des letzteren vermindert wird.
Je mehr sich nun die Turbinengeschwindigkeit der normalen Laufgeschwindigkeit nähert, desto mehr werden die Durchlassöffnungen durch den ringförmigen Kolbenschieber 24 bedeckt, bis, sobald die Turbine genau die gewünschte Geschwindigkeit erreicht hat, der Schieber 24 die Druckdurchlassöffnungen völlig verschliesst, gleichzeitig aber auch die Ausströmöffnungen 15 noch völlig verdeckt.
In diesem Zustand wird der Luftmotor völlig im Stillstand gehalten ; es kann nämlich einerseits keine Luft, die durch die Abzweigleitung 6 zuströmt, zu ihm gelangen, und anderseits kann er sich auch nicht infolge von Reaktionen, die vom Differentialgetriebe hervorgerufen werden, in Gegenrichtung. drehen, weil keine Ausströmöffnung für Luft, die er in diesem Falle von der Öffnung 12 zur Verbindung 3 fördern würde, frei ist.
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Wenn nun die Kraftmaschinengeschwindigkeit weiter ansteigt, bewegt der Kolben 28 den Schieber 24 weiter in der vorher erwähnten Richtung, wodurch die Ausströmöffnungen 15 allmählich freigegeben wer- den. Hiedurch können nun Reaktionskräfte des Differentialgetriebes den Luftmotor in jener Richtung, die eine Verringerung der abgegebenen Geschwindigkeit hervorruft, antreiben. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Luftmotor unter diesen Verhältnissen dreht, wird durch die Grösse des vom Schieber 24 freigege- benen Teiles der Öffnung 15 bestimmt, d. h. durch den überschüssigen Betrag der abgegebenen Geschwin- digkeit.
Die Vertiefung 25 im Ventilschieber 24 gestattet, dass sich die Geschwindigkeit des Luftmotors über jene Geschwindigkeit hinaus steigert, die durch die völlige Freigabe der Öffnungen 15 erreicht werden kann. Sobald nämlich der Schieber 24 in die Stellung für extrem hohe Geschwindigkeiten gelangt ist, bildet die Vertiefung 25 eine enge Öffnung, die am Rand des Ringkolben 20 vorbeiführt und Luft aus der
Abzweigung 6 der Hauptleitung in den Ringraum 19 strömen lässt, wodurch eine Saugwirkung nach Art einer Strahlpumpe hervorgerufen wird, die den Druck, gegen den der Luftmotor die Luft in den Stutzen 3 abgibt, verringert, unter jenen Minimaldruck, der dort durch blosses Öffnen der Öffnungen 15 erreichbar wäre. Auf diese Weise kann mit Hilfe der Vertiefung 25 sogar eine noch höhere Turbinengeschwindigkeit kompensiert werden.
Wenn beabsichtigt ist, das Getriebe im Grundzustand zu betreiben, ohne die Kraftmaschine laufen zu lassen, z. B. zum Erproben der elektrischen Anlage, werden dieselben Ventilstellungen wie beim An- lassvorgang benützt, d. h. die Ventile werden so eingestellt, wie es die Zeichnung zeigt, jedoch wird das Differentialgetriebe mechanisch gesperrt und die Kraftmaschine vom Getriebe in irgendeiner geeigneten Weise getrennt. Die anfänglichen Vorgänge am Luftmotor und am Steuerventil sind in diesem Fall genauso wie beim Anlassvorgang, aber da die Maschine und ihr Kompressor still stehen, wird keine Änderung des Startventils 9 und des Ringkolbens 20 bei der Abkuppelgeschwindigkeit ausgelöst.
Sobald die Luftmotorgeschwindigkeit ausreicht, die gewünschte abgegebene Geschwindigkeit zu erzeugen, wird jedoch der Schieber 24 vom Kolben 28 zum allmählichen Schliessen der Drucköffnungen 14 betätigt. Auf diese Weise regelt er die vom Luftmotor 4 in den Auslass 2 abströmende Luftmenge in der Weise, dass die abgegebene Geschwindigkeit im wesentlichen konstant bleibt.
Die Ventile 10 und 11 können in ähnlicher Weise in der dargestellten Lage durch eine Feder gehalten werden, während Kolben, die in ähnlicher Weise wie beschrieben gesteuert werden, bestrebt sind, die Stellung der Ventile 10 und 11, umzukehren. Die Ventile 10 und 11 können durch eine Einrichtung gesteuert werden, die der Einrichtung 22,23, 30 ähnlich ist. Diese Einrichtung kann zusammen mit letzterer gesteuert werden und ist bestrebt, das Ventil in der dargestellten Lage zu halten, u. zw. durch den Druck aus der Leitung 7, bis ihr Zylinder, entsprechend dem Zylinder 23, in der beschriebenen Weise entlüftet wird, sobald die Antriebsmaschine die genannte Geschwindigkeit erreicht hat.
Der Kolben 28 wird durch eine Servoflüssigkeit betätigt, die durch das eineoder andere Ende desZylinders von einem Steuerventil kontrolliert zugeführt wird. Dieses Steuerventil wird von einem Regler betätigt, der auf die von der Geschwindigkeitskonstanthaltevorrichtung abgegebene Geschwindigkeit anspricht, so dass er den Schieber 24 gegen das geschlossene Ende der Hülse 13 bewegt, wenn diese Geschwindigkeit unterhalb der geforderten konstanten Geschwindigkeit ist, und sich in entgegengesetzter Richtung bewegt, wenn die abgegebene Geschwindigkeit oberhalb des geforderten Wertes liegt.
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