Vorrichtung zur Steuerung von Kolbenwuchtmotoren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Kolbenwuchtmotoren mit zwei Kom- pressionsräumen und zwei davon unabhängig angeordneten Arbeitsräumen. Es sind bereits Kolbenwuchtmotoren mit einem durch Druckluft angetriebenen, in einem Zylinder freiliegenden Kolben zur Erzeugung von geradlinigen mechanischen Schwingungen für Fördereinrichtungen und dergleichen bekannt, bei denen die Steuerung des Motors durch vom Gang des Motors beeinflusste Hilfsvorrichtungen erfolgt.
Durch die deutsche Patentschrift Nr. 810 678 ist ein Kolbenwuchtmotor bekanntgeworden, bei dem der Ein- und Ausstoss 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 erfindungsgemässe Vorrichtung zur Steuerung von Kolbenwuchtmotoren weist eine den Ein- und Auslass steuernde Einrichtung auf, die von einer senkrecht zur Kolbenachse drehbar angeordneten und in beliebiger Winkelstellung gegenüber der Scheidewand der Steuereinrichtung einstellbaren, rotierenden Unwucht mittelbar oder unmittelbar durch die Beschleunigungskräfte des Kolbens derart angetrieben wird, dass jeder vollen Schwingung des Kolbens eine volle Umdrehung der Unwucht zugeordnet ist, und dass die Drehbewegung der Unwucht durch eine Anlassvorrichtung eingeleitet wird, die nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl selbsttätig abschaltet.
Die Steuereinrichtung kann im Kolben senkrecht zur Kolbenachse als Drehschieber angeordnet sein, der die Arbeitsräume wechselweise mit dem Druckluftnetz bzw. mit dem Auslass verbindet.
Auf der Drehschieberachse kann die oben erwähnte Unwucht angeordnet sein, über die der Drehschieber durch die Beschleunigungskräfte des Kolbens angetrieben wird.
Die Unwucht kann auf der Schieberachse über eine Klemmvorrichtung in beliebiger Winkelstellung gegenüber der Schneidewand des Drehschiebers einstellbar sein.
Die Unwucht kann eine tangential zur Bewegungsrichtung verlaufende Bohrung aufweisen, die zum Anlassen des Kolbenwuchtmotors mit dem Druckluftnetz in Verbindung steht.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Steuerung von Kolbenwuchtmotoren ist gegen über den bisherigen Steuerungen darin zu sehen, dass die Steuerung sich im Inneren des Kolbens befindet, wobei die Beschleunigungskräfte des oszillierenden Kolbens die Unwucht und damit den Drehschieber in Rotation versetzen, wodurch der Drucklufteinlass und Druckluftauslass gesteuert wird.
Da während des Leerlaufes des Kolbenwuchtmotors Kolben und Zylinder eine etwa sinusförmige Schwingung durchführen, jedoch bei Belastung, das heisst während des Stossens der mit der Zylindermasse gekuppelten Masse einer Fördereinrichtung oder dergleichen, nur der Kolben die etwa sinusförmige Schwingung beibehält, während die Zylindermasse und die mit dem Zylinder verbundene Masse eine nicht sinusförmige oder unterbrochene Bewegung durchführt, ist eine etwa gleichförmige Rotation der Unwucht und damit des Drehschiebers gewährleistet.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, von dem
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch den Kolbenwuchtmotor der Fig. 2 und
Fig. 2 einen Aufriss des Kolbenwuchtmotors 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 bildet damit die ringförmigen Kompres sions- 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 11 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, wird durch zwei 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 umlaufenden 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 Kom- pressionsräume 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 Drehbewegung versetzt wird. (Prinzip Segner Reaktionskraft.)
Bei der Inbetriebnahme des Kolbenwuchtmotores strömt die Druckluft duch 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 Kom- pressionsräume 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, wo 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 - Aus- strömnut 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 gegenläufigen 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 Einrichtung in Verbindung.
Der Antrieb des Drehschiebers 22 erfolgt während des Betriebes nicht mehr durch die aus der Öffnung 39 der Unwucht 27 ausströmende Druckluft. Diese Offnung 39 der Unwucht 27 wurde bereits nach dem Anlassen durch eine zentrifugal gesteuerte Einrichtung, die sich im Innern der Unwucht befindet, verschlossen, 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 Wege, der aus dem Zylinderinnern ausströmenden Druckluft wurde durch weisse Pfeile dargestellt.