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Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelanordnung zur Versorgung der Verbrennungskammer einer
Maschine zur impulsartigen Metallverformung mit einem brennbaren Luft-Gas-Gemisch, mit einer
Druckluftquelle, die über einen Druckregler und ein Rückschlagventil mit der Luftseite eines die
Verbrennungskammer abschliessenden Kolbens sowie über ein elektromechanisches Ventil und ein
Rückschlagventil mit einem Einlassventil der Verbrennungskammer verbunden ist, mit einer Gasquelle, die über ein Druckluft gesteuertes Ventil und ein Rückschlagventil mit dem Einlassventil verbunden ist, mit einem
Belüftungsventil der Verbrennungskammer, welches über ein elektromechanisches Ventil mit der Druckluftquelle bzw.
mit der Atmosphäre verbindbar ist und mit Messgeräten für den Druck des Gases und der Druckluft, die mittels elektromechanischer Ventile mit einem Sicherheitsventil der Verbrennungskammer verbindbar sind.
Bekanntgewordene Maschinen mit Regelanordnungen dieser Art werden in der Metallbearbeitung verwendet und beispielsweise zum Trennen von Gusssträngen, zum Brikettieren von Metallpulver oder zum
Gesenkschmieden herangezogen.
Nachteilig bei den bekannten Anordnungen ist jedoch, dass nach jedem Arbeitszyklus die
Verbrennungsprodukte nur unvollständig aus der Verbrennungskammer entfernt werden, wodurch der
Wirkungsgrad der Maschine beträchtlich herabgesetzt wird. Noch dazu ist es in vielen Fällen erforderlich, die
Schlagenergie der Maschine von Schlag zu Schlag zu ändern, beispielsweise bei einer Temperaturänderung des zu bearbeitenden Rohlings oder beim Gesenkschmieden. Eine Änderung der Schlagenergie in einem weiten Bereich lässt sich durch eine Änderung des Anfangsdruckes des brennbaren Gas-Luft-Gemisches erreichen, doch ändert sich hiebei auch die Menge der zurückbleibenden Verbrennungsprodukte, wodurch ein stabiler, reproduzierbarer
Betrieb nicht gewährleistet ist. Als weiterer Nachteil wird die ungenügende Kühlung der Verbrennungskammer empfunden.
Insbesondere. der die Verbrennungskammer abschliessende Kolben und die am Gehäuse der Kammer angeordneten Ventile weisen wegen der auftretenden hohen Temperaturen nur kurze Standzeiten auf.
Wenn der bei der Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches auftretende Druck sehr hoch wird, kann es vorkommen, dass der Kolben, der auf seiner Luftseite mit geringerem Druck beaufschlagt ist, vorzeitig die
Arbeitskammer öffnet, was zu einer starken Herabsetzung der Schlagenergie führt. Bei geringem
Verbrennungsdruck ist es wieder möglich, dass der Kolben überhaupt nicht öffnet, so dass kein Schlag ausgeführt und die Verbrennungsenergie ausschliesslich in Form von schädlicher Wärme an die Kammerwandung abgegeben wird. Um diese Erscheinungen zu vermeiden, muss je nach dem Druck in der Verbrennungskammer auch der
Druck an der Luftseite des Abschliesskolbens besonders eingestellt werden, wodurch die Bedienung der Maschine komplizierter wird.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Regelanordnung zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile aus der
Welt schafft.
Dieses Ziel lässt sich mit einer Anordnung der eingangs erwähnten Art erreichen, bei welcher erfindungsgemäss die Verbrennungskammer mit der Luftseite des sie abschliessenden Kolbens über das
Einlassventil verbindbar ist.
Bei der Erfindung werden die Verbrennungsprodukte aus der Arbeitskammer geblasen, so dass für jedem
Arbeitstakt die gleichen Anfangsbedingungen vorliegen. Die Füllung der Kammer mit dem Gas-Luft-Gemisch und somit der Wirkungsgrad wird verbessert. Dank der Kühlung beim Durchblasen der Verbrennungskammer werden auch die Standzeiten verlängert.
Es ist zweckmässig, wenn das Einlassventil mit der Luftseite des Kolbens über ein erstes Rückschlagventil sowie parallel dazu über ein zu dem ersten Ventil entgegengesetzt wirkendes, in Reihe mit einem elektromechanischen Ventil liegendes zweites Rückschlagventil verbunden ist. Diese Massnahme schliesst Fehler bei der Steuerung der Maschine aus, da ein automatischer Druckausgleich erfolgt und keine Handsteuerung erforderlich ist.
Die Erfindung samt ihren weiteren Merkmalen und Vorteilen ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, welche in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Es zeigen Fig. 1 die erfindungsgemässe Regelanordnung schematisch und Fig. 2 in gleicher Weise eine Ausführungsvariante der 'Erfindung.
Die Regelanordnung zur Versorgung der Verbrennungskammer enthält gemäss Fig. 1 eine
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Inneren eines Gehäuses --8-- untergebracht ist und zum Abschliessen einer Verbrennungskammer--20-dient. Die Druckluftquelle ist weiters über die Leitung über ein elektromechanisches Ventil--9--,
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angeschlossen, das am Gehäuse --8-- der Verbrennungskammer angeordnet : ist. Eine Niederdruckgasleitung --13-- ist über ein Ventil--14--und einen Filter--15--an eine (nicht eingezeichnete) Gasquelle angeschlossen.
Die Gasleitung --13-- führt über ein Druckluftventil ein Rückschlagventil--17--
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sowie über eine Rohrleitung --11-- zu dem Einlassventil--12--. Das Druckluftventil--16--wird von einen elektromechanischen Ventil--18--gesteuert, das an die Hochdruckluftleitung--l--angeschlossen ist.
Über ein an dem Gehäuse --8-- der Verbrennungskammer angeordnetes Belüftungsventil --19-- ist die Verbrennungskammer--20--an ein elektromechanisches Ventil--21--angeschlossen. Mit Hilfe dieses Ventils kann die Verbrennungskammer --20-- entweder an die Hochdruckluftleitung--l--oder mit der Atmosphäre verbunden werden. Bei einer Störung unterbricht das Belüftungsventil --19-- das Füllen der Verbrennungskammer --20-- mit brennbarem Gemisch, indem es das Gas-Luft-Gemisch aus der Verbrennungskammer ausströmen lässt. Wenn zwischen den Arbeitszyklen Luft bzw. Gas aus der
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--1-0- bzw.Kontaktmanometer-22--, zur Messung des Heizgasdrucks sowie ein Messgerät, z. B. ein Kontaktmanometer - -23--, zur Messung des Druckes des Gas-Luft-Gemisches.
Das Manometer --22-- ist über ein Druckluftventil --24-- und eine Rohrleitung --25-- an ein am Gehäuse-8-der Verbrennungskammer angeordnetes Sicherheitsventil --26-- angeschlossen. Parallel zum Elektrokontaktmanometer--22--ist über
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Kontrollmanometer--27--geschaltet,Rohrleitung--25--an das Sicherheitsventil --26-- angeschlossen. Auch dem Kontaktmanometer--23-ist ein mittels eines Hahnes--32--absperrbares Kontrollmanometer--31--zur fallweisen Eichung des Kontaktmanometers--23--parallelgeschaltet. Das Druckluftventil--30--wird von einem elektromechanischen Ventil--33--gesteuert, das an die Hochdruckluftleitung --1-- angeschlossen ist.
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--7-- steht mit--20-- mit der Luftseite des Kolbens--7--verbindet. Sämtliche elektromechanischen Ventile werden mit Hilfe eines nicht näher gezeigten automatischen Steuersystems gesteuert.
Die erfindungsgemässe Regelanordnung arbeitet wie folgt : über das Ventil --2-- (Fig.1) und über den Filter --3-- wird Druckluft der Hochdruckluftleitung--l--zugeführt, welche mit den geschlossenen elektromechanischen Ventilen--9, 29,18, 33, 21-und dem Druckregler--4--in Verbindung steht. über den auf einen bestimmten Druck eingestellten Druckregler--4--, gelangt die Druckluft in die Verbrennunsskammer--20--sowie über das Rückschlagventil --5-- zu der Luftseite des Abschliesskolbens - -7--. Das brennbare Gas wird über das Ventil--14--und den Filter --15-- dem Druckluftventil - zugeführt. Mittels des automatischen Steuersystems werden die Elektroventile-21, 18 und 33-gleichzeitig eingeschaltet.
Dabei strömt die Druckluft aus der Leitung--l--über das Ventil--21--dem Belüftungsventil --19-- zu, und gleichzeitig wird die Verbindung der Verbrennungskammer --20-- mit der Atmosphäre unterbrochen.
Die Druckluft wird über das Ventil--18--zum Druckluftventil--16--geführt, welches sich öffnet und das Gas über das Rückschlagventil --17-- und das Einlassventil --12-- in die Verbrennungskammer --20-- strömen lässt. Über die Rückschlagventile--35 und 36--gelangt kein Gas an die Luftseite des
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Sobald ein bestimmter Druck in der Verbrennungskammer erreicht ist, schliesst das Kontaktmanometer --22-- über das automatische Steuersystem die elektromechanischen Ventile-18 und 29-und öffnet die Ventile--33 und 9--.
Das Elektroventil --21--, welches das Belüftungsventil --19-- steuert, bleibt eingeschaltet, die Ventile--16 und 24-- schliessen und das Gas entweicht aus dem Manometer --22-- über das Ventil --24-- in die Atmosphäre. Durch Schliessen des Ventils --16-- wird die Gaszufuhr in die Verbrennungskammer --20-- unterbrochen.
Über das geöffnete Ventil --9-- wird die Druckluft über das Rückschlagventil --10-- und das
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über das Rückschlagventil --36-- zur Luftseite des Kolbens--7--, d. h. der Druck auf der Luftseite des Kolbens --7-- und der Druck in der Verbrennungskammer --20-- werden ausgeglichen und bleiben bis zur Beendigung der Füllung einander gleich. über das durch das Ventil --33-- eingeschaltete Druckluftventil --30-- und über das Sicherheitsventil --26-- wird das Gas-Luft-Gemisch dem Kontaktmanometer--23--zur Druckmessung zugeführt.
Sobald der Solldruck in der Verbrennungskammer --20-- erreicht ist, schliesst das Kontaktmanometer
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--23-- über das automatische Steuersystem die Ventile -33 und 9--. Die Druckluftzufuhr zur Verbrennungskammer--20--wird unterbrochen, und das Ventil --30-- schliesst und verbindet das Manometer--23--mit der Atmosphäre.
Danach wird das brennbare Gas-Luft-Gemisch in der Verbrennungskammer gezündet. Das Einlassventil --12-- und das Belüftungsventil --19-- sind dabei geschlossen ; das Sicherheitsventil --26-- schliesst sich automatisch unter Wirkung des ansteigenden Drucks der Verbrennungsprodukte, so dass die Leitung--25--, die Ventile-24, 30-und die Manometer--22, 27,23, 31-vor dem hohen Druck und der hohen Temperatur der Verbrennungsgase geschützt werden. Zu einem bestimmten Zeitpunkt öffnet sodann der Kolben - 7-die Verbrennungskammer und die Verbrennungsprodukte werden dem nicht gezeigten Arbeitskolben der Maschine zur Ausführung eines Arbeithubes zugeführt.
Eine gewisse Zeit nach dem Arbeitszyklus wird das Ventil --21-- geöffnet, so dass die Verbrennungskammer --20-- über das Belüftungsventil-19-mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt wird. Gleichzeitig wird das Ventil --34-- eingeschaltet, welches über das Rückschlagventil --35-- die
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wird das Ventil -34- geschlossen und die Anordnung ist für den nächsten Arbeitszyklus wieder bereit. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung ist die Verbrennungskammer --20-- über das Sicherheitsventil --26-- und die Rohrleitung --25-- mit einem Druckgeber--37--verbunden, welcher an das automatische Steuerungssystem bei Erreichen eines bestimmten Gadrucks bzw. eines bestimmten Drucks des brennbaren Gemisches ein Signal abgibt.
Der Druckgeber --37-- weist zwei Deckel--38, 39--auf, zwischen welchen zwei Isolierringe--40, 41--angeordnet sind. Jeder Isolierring trägt einen Federkontaktsatz --42 bzw. 43--, dessen Anschlüsse hermetisch nach aussen geführt sind. An jedem Körper--40, 41-- liegt eine Membran--44, 45--an, die in der Mitte mit einem flachen Kontakt--46, 47--versehen ist. Zwischen den Membranen--44 und 45- ist ein Zentralteil --48-- des Druckgebers --37-- angeordnet, der einen mit der Rohrleitung --25- verbundenen, zu einer Mittelbohrung führenden Radialkanal--49--aufweist. Der Membran --44-- ist vom Deckel --38-- her die Druckluft von der Hochdruckleitung-l-über einen Druckregler --50-- zugeführt.
Der Luftdruck nach dem Regler --50-- wird mit Hilfe eines Manometers --51-- gemessen. In gleicher Weise wird der Membran--45--vom Deckel--39--her die Druckluft von der Hochdruckleitung--l--über einen Druckregler --52-- zugeführt und der Druck wird mit Hilfe eines Manometers--53--gemessen.
Die beschriebene Ausführungsform der Erfindung arbeitet folgendermassen : Mit dem Druckregler--50-stellt man einen an dem Manometer--51--kontrollierbaren auf die Membran--44--einwirkenden Luftdruck ein, der dem Gasdruck beim Auffüllen der Verbrennungskammer--20--gleich ist. Mit dem Druckregler --52-- wird der an dem Manometer--53--ablesbare auf die Membran--45--einwirkende Luftdruck eingestellt, der dem Fülldruck des brennbaren Gemisches beim Füllen der Verbrennungskammer --20-- mit Druckluft gleich ist. Durch den Luftdruck sind die Membranen--44 und 45--gegen den
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und--9--, über welches der Verbrennungskammer --20-- mit Druckluft gefüllt wird, geschlossen.
Beim Füllen der Verbrennungskammer--20--mit Luft gelangt das Gas-Luft-Gemisch über das Sicherheitsventil --26-- und die Rohrleitung --25-- in den Kanal--49--und von dort zu den Membranen -44 und 45--. Sobald der an dem Regler--52--eingestellte Druck erreicht ist, wird die
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wird das Ventil --9--, über welches die Verbrennungskammer --20-- mit Luft gefüllt wird, abgeschaltet und die Zündung des brennbaren Gemisches in der Verbrennungskammer herbeigeführt. Die Wirkungsweise der Anordnung entspricht sonst der an Hand der Fig. 1 erläuterten Ausführungsform. Die Anwendung des Druckgebers--37--nach Fig. 2 ist besonders bei der Metallbearbeitung mit einer schnellen Schlagfolge zweckmässig.
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