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.
Device for controlling piston balancing motors
The invention relates to a device for controlling piston balancing motors with two compression chambers and two independent working chambers. There are already piston balancing motors with a piston driven by compressed air, exposed in a cylinder, for generating straight mechanical vibrations for conveying devices and the like, in which the motor is controlled by auxiliary devices influenced by the speed of the motor.
A piston balancing motor has become known through the German patent specification No. 810 678, in which the inlet and outlet for the compressed air into the cylinder interior is controlled by a rotary slide valve attached to the cylinder of the motor. The rotary valve, which is connected to a paddle wheel, is driven by the compressed air flowing out.
The device according to the invention for controlling piston balancing motors has a device controlling the inlet and outlet, which is driven directly or indirectly by the acceleration forces of the piston by a rotating unbalance which is arranged perpendicular to the piston axis and can be set in any angular position relative to the septum of the control device that each full oscillation of the piston is assigned a full rotation of the unbalance, and that the rotational movement of the unbalance is initiated by a starting device which switches off automatically after reaching a certain speed.
The control device can be arranged in the piston perpendicular to the piston axis as a rotary slide valve which alternately connects the working spaces with the compressed air network or with the outlet.
The above-mentioned unbalance via which the rotary valve is driven by the acceleration forces of the piston can be arranged on the rotary slide axis.
The imbalance can be adjusted on the slide axis via a clamping device in any angular position relative to the cutting wall of the rotary slide.
The imbalance can have a bore running tangentially to the direction of movement, which is connected to the compressed air network for starting the piston balancing motor.
The advantage of the device according to the invention for controlling piston balancing motors compared to previous controls is that the control is located inside the piston, the acceleration forces of the oscillating piston causing the imbalance and thus the rotary valve to rotate, thereby causing the compressed air inlet and outlet is controlled.
Since the piston and cylinder oscillate approximately sinusoidally when the piston balancer motor is idling, but under load, i.e. during the impact of the mass of a conveyor or the like coupled to the cylinder mass, only the piston retains the approximately sinusoidal oscillation, while the cylinder mass and the cylinder mass If the mass connected to the cylinder performs a non-sinusoidal or interrupted movement, an approximately uniform rotation of the unbalance and thus of the rotary valve is guaranteed.
In the drawing, the object of the invention is shown in an embodiment of which
Fig. 1 is an axial section through the piston balancing motor of FIGS. 2 and
Figure 2 shows an elevation of the piston balancer.
In the cylinder 10, the piston 11 is arranged to be movable in a straight line. The cylinder 10 protrudes on the two cover sides 12 and 13 with the cylindrical extensions 14 and 15 into the cylinder interior and thus forms the annular compression or buffer spaces 16 and 17. The piston 11 is at its two end faces with the cylindrical bores 18 and 19 provided, into which the cylindrical extensions 14 and 15 of the cylinder 11 protrude, and thus form the working spaces 20 and 21. In the interior of the piston 11, the rotary slide 22 is arranged perpendicular to the piston axis.
The rotary valve 22, which is provided on the inside with a partition 23, is rotatably supported by two roller bearings 24 and 25. An unbalance 27 is clamped onto the rotary slide shaft 26.
The piston 11 is provided with two inflow grooves 28 and 29 surrounding the piston and with the centrally arranged circumferential outflow groove 30.
Both inflow grooves 28 and 29 are connected to the rotary valve 22 via the bores 31 and 32 and the working spaces 20 and 21 via the bores 33 and 34. The compression spaces 16 and 17 are connected to the inflow grooves 28 and 29 of the piston 11 through the bores 35 and 36.
The bores 35 and 36 are closed by check valves 37 and 38, which open towards the compression chambers 16 and 17.
The imbalance 27 placed on the rotary slide shaft 26 is provided with a transverse bore 39.
This transverse bore 39 leads from the inside of the rotary slide valve through the unbalance 27 tangentially to the outside, whereby when the engine is started, the rotary slide valve 22 is set in rotary motion by the outflow of a small amount of compressed air. (Principle of the Segner reaction force.)
When the piston balancing motor is started up, the compressed air flows through the line 40 into the two annular inflow grooves 28 and 29 of the piston 11, from where it passes through the bores 31 and 32 to the rotary valve 22. At the same time, when the compressed air enters the cylinder interior, the two Compression spaces 16 and 17 are filled with compressed air.
In the spaces 16 and 17 there is always at least one pressure that is equal to or higher than the network pressure. When the pressure in the spaces 16 and 17 drops, further compressed air can constantly flow in to supplement any compressed air that may have escaped. The check valves 37 and 38 prevent air from escaping during compression.
From the rotary valve 22, a small amount of compressed air reaches the bore of the rotary valve shaft 26, which opens into the bore 39 of the unbalance 27. Since this bore 39 runs tangentially outward in the unbalance 27, the reaction force generated by the outflowing compressed air sets the unbalance 27 and thus the rotary slide 22 in rotation. The arrow 41 drawn in FIG. 2 indicates the direction of rotation of the slide.
At the same time as the compressed air has reached the rotary valve 22 and the rotary valve 22 begins to rotate, the compressed air has passed through the bore 34 into the working space 21 and drives the piston 11 in the direction of arrow 42. The working air to move the piston 11 is now controlled by the rotary valve 22 in such a way that it enters the working chamber 21 in the first operating phase through the bore 34, while at the same time the working chamber 20 through the current connection: bore 33 - interior of the slide - outflow groove 30, of which the latter with the Atmosphere at 43 communicates, is vented. During the next operating phase, compressed air enters the working space 20 through the bore 33, while at the same time the working space 21 is brought into connection with the outside air.
The alternating supply of air sets the piston 11 in an oscillating swinging movement. This movement of the piston 11 causes the cylinder 10 to oscillate in the opposite direction. Simultaneously with the displacement of the piston, the compressed air contained therein continues to be very strongly compressed in the compression chambers 16 or 17 facing forward in its direction of movement.
The impact of the piston 10 is elastically absorbed by this air cushion, and at the same time the piston is thrown back into the compression chamber 16 or 17 by the re-expanding air after its working air has been reversed.
Hard impacts during the opposing oscillating movements of the piston 11 and the cylinder 10 are avoided in this way. The compressed air in the compression chambers 16 and 17 transmits the oscillating swinging movement of the piston 11 to the cylinder 10. The cylinder 10 is connected to the device to be driven.
The rotary slide 22 is no longer driven during operation by the compressed air flowing out of the opening 39 of the unbalance 27. This opening 39 of the unbalance 27 was already closed after starting by a centrifugally controlled device located inside the unbalance, so that the rotary slide is now only driven by the acceleration forces of the piston.
The path of the compressed air flowing into the inside of the cylinder was shown by black arrows and the path of the compressed air flowing out of the inside of the cylinder was shown by white arrows.