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Druckluftantrieb mit Luftdämpfung
Die Erfindung betrifft einen Druckluftantrieb mit Luftdämpfung der bewegten Massen vor Erreichen der Endlagen, insbesondere für elektrische Schalter, bei dem ein in einem Zylinder geführten Kolben ab- wechselnd von beiden Seiten beaufschlagt ist und der jeweils auf der andern Seite befindliche Zylinderraum als Dämpfungsraum dient.
Bei bekannten Druckluftantrieben mit Luftdämpfung wird die kinetische Energie bewegter Teile da- durch vernichtet, dass diese auf einen Dämpfungskolben wirken, durch welchen in einem Zylinder Luft verdichtet wird, Die Verdichtung nicht vorgespannter Luft bedingt verhältnismässig grosse Zylinder. Luftdämpfungen, bei denen durch Verdichtung vorgespannter Luft kleinere Zylinder verwendet werden können, sind in der Weise ausgeführt worden, dass die für die Beaufschlagung des Antriebskolbens verwendete Druckluft während der Schaltbewegung hinter diesen gleichzeitig zur Dämpfung dienenden Kolben geleitet und verdichtet wird. Dabei ist die Füllung des Dämpfungsraumes stark von äusseren Einflüssen, wie z. B. Reibung u. a.. abhängig, welche die Geschwindigkeit des angetriebenen Systems mitbeherrschen.
Die Dämpfung kann beispielsweise bei stark verzögernder Wirkung solcher Einflüsse zu stark wirken. Man hat deshalb auch bereits vorgeschlagen, den Antrieb so auszubilden, dass die Druckluft zugleich einem Antriebsund einem Dämpfungszylinder mit darin geführten Kolben unter Druckausgleich zwischen beiden Zylindern zugeleitet und in letzterem durch die kinetische Energie der bewegten Massen verdichtet wird. Die Anordnung ist jedoch infolge der erforderlichen beiden Zylinder und Kolben verhältnismässig kompliziert und teuer.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile, mit einfachsten Mitteln bei Verwendung nur eines Kolbens eine von äusseren Einflüssen weitgehend unabhängige wirkungsvolle Luftdämpfung zu erreichen. Erfindungsgemäss wird daher vorgeschlagen, dass der Kolben mit einer hohlen, mindestens zweiQuerlöcher aufweisenden Kolbenstange verbunden ist, die einen feststehenden, mit Aussparungen versehenen Dorn gleitend umfasst, derart, dass während eines Teiles der Kolbenbewegung der jeweilige Dämpfungsraum mindestens teilweise mit Druckluft gefüllt wird.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Anordnung gemäss der Erfindung. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Druckluftantrieb in Grundstellung. Fig. 2 und 3 zeigen zwei charakteristische Bewegungsphasen der Anordnung nach Fig. 1, auf die in der Erläuterung Bezug genommen wird.
In Fig. 1 ist mit 1 der Zylinder bezeichnet, in dem sich der Kolben 2 befindet, welcher in Verbindung mit der hohlen Kolbenstange 3 steht. Letztere besitzt eine Querbohrung 4, die sich auf der dem Kolben 2 zugekehrten Seite befindet sowie eine weitere Querbohrung 5, die gegenüber der letzteren um 1800 versetzt ist und näher dem oberen Ende der Kolbenstange gelegen ist. Die Bohrungen 6 am oberen Ende der Kolbenstange dienen zur Befestigung des nicht näher dargestellten Antriebsgestänges, mit dem der Druckluftantrieb in an sich bekannter Weise z. B. mit einem Schalter verbunden ist. Der Zylinder 1 besitzt an den Stirnseiten die Zylinderdeckel 7 und 8 mit den Anschlussstutzen 9 und 10, die der Druckluftzuleitung dienen. Die Zylinderdeckel 7 bzw. 8 enthalten jeweils einen Ringkanal 11 bzw. 12, die mit den Anschlussstutzen 9 bzw. 10 in Verbindung stehen.
Ferner sind die Entlüftungsbohrungen 13 und 14 vor-
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mittels der Verschraubung 18 fest verbunden, welcher von der hohlen Kolbenstange 3 gleitend umfasst wird. Der Dorn 17 besitzt einerseits die Aussparung 19 und an seinem oberen Ende die Aussparung 20. Die erstere steht in der gezeichneten Lage dem Querloch 4 und die letztere dem Querloch 5 der Kolbenstan- ge 3 gegenüber.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 ist folgende : Ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten
Endlage wird zur Betätigung des Druckluftantriebs in den Anschlussstutzen 10 über ein nicht näher darge- stelltes Steuerventil an sich bekannter Art Druckluft eingelassen. Dadurch wird die Ventilscheibe 16, wie in Fig. 2 gezeichnet, angehoben, so dass die Druckluft über den Ringkanal 12 unter den Kolben 2 gelangen kann und diesen nach oben bewegt. Der oberhalb des Kolbens 2 befindliche Raum steht dabei über das
Querloch 5 und die Aussparung 20 des Dornes 17 mit dem Freien in Verbindung und ist zunächst drucklos, so dass dadurch ein ungedämpftes rasches Starten des Antriebes ermöglicht ist.
Der Luftverlust über die en- ge Bohrung 14 im unteren Zylinderdeckel 8 ist dabei unerheblich, da diese im Vergleich zum Zuführungs- querschnitt im Anschlussstutzen 10 einen geringen Querschnitt besitzt. Nach einem gewissen Teilhub des
Kolbens 2 gibt dieser die Aussparung 19 des Dornes 17 frei, so dass nunmehr Druckluft über das Querloch 4 in der Kolbenstange 3 in den Raum oberhalb des Kolbens 2 gelangt. Diese Phase ist in Fig. 2 wiedergege- ben, wobei der Weg der Druckluft durch die Pfeillinien angedeutet ist. Durch den nunmehr entstehenden Überdruck oberhalb des Kolbens 2 wird die Ventilscheibe 15 vor den Ringkanal 11 gepresst und versperrt den Luftaustritt über den Anschlussstutzen'9.
Da ausserdem das Querloch 5 der Kolbenstange 3 inzwischen durch den Zylinderdeckel 7 abgedeckt worden ist bzw. diesen überlaufen hat, kommt durch den Druckaufbau oberhalb des Kolbens 2 eine Kompressionsdämpfung zur Wirkung, wobei die vorgespannte Luft nur über die Bohrung 13 entweichen kann. Diese kann erfindungsgemäss als einstellbare Drosselstelle an sich bekannter Art ausgebildet werden, wodurch eine feinfühlig einstellbare Dämpfungswirkung erreicht wird.
Die weitere Zufuhr von Druckluft in den Raum oberhalb des Kolbens 2 wird in dem Augenblick unterbunden, in dem die Kolbenunterkante die obere Begrenzung der Aussparung 19 überläuft. Kurz vor Erreichen der oberen Grenzlage wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der Antriebsraum unterhalb des Kolbens 2, wie durch den Pfeil angedeutet, über die obere Aussparung 20 des Domes 17 mit dem Freien verbunden. Dies ist deshalb von besonderem Vorteil, weil dadurch einerasch folgende Bewegungsumkehr des Antriebes nach unten erleichtert wird. Ausserdem kann es dabei in besonderen Fällen vorteilhaft sein, die Druckluftzufuhr über den Anschlussstutzen 10 bereits vor Erreichen der oberen Kolbenendlage zu unterbinden, was mittels des nicht dargestellten Steuerventils in bekannter Weise geschehen kann.
Für die umgekehrte Bewegung des Druckluftantriebes, d. h. von der oberen Endlage ausgehend nach unten hin, wird der Kolben über den Anschlussstutzen 9 auf seiner Oberseite mit Druckluft beaufschlagt, was durch ein entsprechendes, nicht näher dargestelltes Steuerventil geschehen kann, das mit dem Anschlussstutzen 9 in Verbindung steht. Im übrigen erfolgt der Bewegungsablauf sinngemäss wie in vorstehend beschriebener Weise, wobei die Ventilscheiben 15,16 ihre Rollen vertauschen, indem der Ringkanal 12 verschlossen wird. Der Raum oberhalb des Kolbens 2 wird zum Antriebsraum und der Raum unterhalb zum Dämpfungsraum, wobei letzterer in gleicher Weise über das Querloch 4 der Kolbenstange 3 und die Aussparung 19 im Dorn 17 während eines bestimmten Teilhubes mit Druckluft gefüllt und anschliessend abgeschlossen wird.
Seine Entlüftung in der unteren Endlage erfolgt dabei über die Öffnung 14 des Zylinderdeckels 8.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Druckluftantrieb mit Luftdämpfung der bewegten Massen vor Erreichen der Endlagen, insbesondere für elektrische Schalter, bei dem ein in einem Zylinder geführter Kolben abwechselnd von beiden Seiten mit Druckluft beaufschlagbar ist und der jeweils auf der ändern Seite befindliche Zylinderraum als Dämpfungsraum dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben mit einer hohlen, mindestens zwei Querlöcher aufweisenden Kolbenstange verbunden ist, die einen feststehenden, mit Aussparungen versehenen Dorn gleitend umfasst, derart, dass während eines Teiles der Kolbenbewegung der jeweilige Dämpfungsraum mindestens teilweise mit Druckluft gefüllt wird.