DE2029711A1

DE2029711A1 - Strömungsmittelbetriebener Motor

Info

Publication number: DE2029711A1
Application number: DE19702029711
Authority: DE
Inventors: Charles Cheshire Conn Passaggio, (V.St.A.)
Original assignee: Scovill Manufacturing Co., Waterbury, Conn, (V.St.A.)
Priority date: 1969-06-16
Filing date: 1970-06-16
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3548717A; GB1282360A; FR2051071A5

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DK. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

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D-8000 MDNCHEN Sl - ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 9Π087 £.\Ji-yJ I I I

Scovill Manufacturing Co., Waterbury, Conn. / USA

Strömungsmittelbetriebener Motor

Die Erfindung betrifft einen strömungsmittelbetriebenen, selbst hin- und hergehenden Motor mit einem Gehäuse und einem Leistungselement hierin, welches abwechselnd von entgegengesetzten Seiten durch ein Strömungsmittel unter grösserem Druck als dem des Strömungsmittels auf der anderen Seite angetrieben wird, mit einer mit dem Leistungselement verbundenen und in einen Steuerraum im Gehäuse ragenden Steuerstange, mit einer auf der Seite des Steuerraumes angeordneten Federeinrichtung, welche eine zur Achse des Steuerrauras

nach innen gerichtete Kraft ausübt, und mit einem Tauchspulenelement koaxial zu der Steuerstange, welches im Steuerraum zur abwechselnden Verbindung von Antriebsströmungsmittel unter Druck von einer Versorgungsquelle durch Steuerdurchlässe zu gegenüberliegenden Seiten des Leistungselements hin- und herbeweglich ist. Sie betrifft insbesondere einen gasbetriebenen Motor.

fc Bei bekannten gasbetriebenen Motoren wird ein

Steuerventil durch den Motor bewegt, so dass die Gasdruck- oder Vakuumquelle am Ende des Hubes mit der entgegengesetzten Seite des Kolbens verbunden wird. Ein Beispiel hierfür zeigt das USA-Patent 1 731 o48 vom .8. Oktober 1929 für Holmes et al. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art war es ein Problem, dass der Motor, welcher nicht sehr stark sein kann, genügend Reibung in seiner Bewegung aufweisen kann, um ein Verlangsamen des Steuerventils im kritischen Teil des Bewegungsweges zu bewirken, während dessen das Steuerventil beide Leistungsöffnungen öffnet oder schliesst. Dieser Teil des Bewegungsweges wird Totpunkt genannt, und in die-

W sem Punkt wirkt der gleiche Druck oder das gleiche Fehlen von Druck auf beide Seiten des Kolbens oder dgl., so dass der Kolben und damit der Motor stehen bleibt. Der Motor kann nur dadurch wieder in Betrieb genommen werden, dass er von Hand über den Totpunkt bewegt wird.

In dem genannten Patent wurde der Versuch gemacht, das'Hängenbleiben im Totpunkt durch die Verwendung einer Auslösefeder zusammen mit einem Paar Umfangsnuten im Steuerventil mit Tauchspulenelement zu vermeiden. Die Auslösefeder dient dazu, das Tauchspulenelement in seiner Lage zu halten, bis genügend Druck durch die Antriebsfeder gegen das Federventilelement ausgeübt wird, um die

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Haltebewegung der Auslösefeder zu überwinden. Es wurde angenommen, dass das einmal in Bewegung gesetzte Tauchspulenelement wahrscheinlich nicht an den Totpunkten hängen bleiben würde. .

Bei der beschriebenen Anordnung konnte jedoch festgestellt werden, dass, weil die Umfangsnuten im Tauchspulenelement geneigte Wände haben, der Widerstand gegen fortgesetzte Bewegung tatsächlich während einer solchen Bewegung durch die Wirkung der Auslösefeder auf die geneigten Wände vergrössert werden kann und so ein Hängenbleiben in den Totpunkten mit dem beschriebenen Aufbau immer noch möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der genannten Vorrichtungen zu überwinden und insbesondere eine Steuereinrichtung und deren Antrieb für einen strömungsmittelbetriebenen Motor so aufzubauen, dass ein Hängenbleiben der Ventile in deren Totpunkten sicher vermieden

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Antriebsbüchse koaxial mit der Steuerstange angeordnet und mit dieser durch eine Schraubendruckfeder verbunden ist, die Antriebsbüchse ein Paar längs aus einande rl ie gender Ausnehmungen aufweist, Vielehe mit der Federeinrichtung während der Hin- und Herbewegung der Antriebsbüchse in Eingriff bringbar sind, die Ausnehmungen geneigte Wände in der Art aufweisen, dass die Bewegung der Antriebsbüchse bei sich der Federeinrichtung nähernder, dieser gegenüberliegender und in Eingriff gekommener Ausnehmung in Richtung der sich nähernden Ausnehmung unterstützbar ist, das Tauchspulelernent durch die Antriebsbüchse unter Ausnutzung eines

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toten Spiels antreibbar ist, wodurch das Tauchspulenelement nicht bewegbar ist, bis die Antriebsbüchse so weiter bewegt ist, dass die Federeinrichtung gut am Boden der unmittelbar vorher berührten Ausnehmung vorbei ist, und dass die Federeinrichtung auf einer Höhe mit der nach innen geneigten Wand der ankommenden Ausnehmung ist, wenn sich das Tauchspulenelement im Totpunkt befindet.

Nach der Erfindung wird also zwischen Tauchspulenelement und Steuerstange eine Antriebsbüchse angeordnet. Tauchspulelement und Antriebsbüchse sind so aufgebaut, dass die Bewegung des Tauchspulenelements nicht beginnt, ehe die Antriebsbüchse einen Punkt erreicht hat, wo ihre Vorwärtsbewegung bis zum Ende ihres Bewegungsxveges sichergestellt ist. Weiter wird ein totes Spiel zwischen Antriebsbüchse und Tauchspulenelement des Ventils so eingefügt, dass die Auslösefeder auf einer abwärtsgerichteten Neigung arbeitet, wenn sich das Ventil in seinem Totpunkt entweder bei der Aufwärts- oder bei der Abwärtsbewegung befindet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Motor mit einer erfindungsgemässen Steuerung,

Fig. 2 einen Querschnitt im vergrösserten Massstab längs der Linie 2 - 2 in Figur 1,

Fig. 5 einen Tel!querschnitt in vergrössertem Massstab einer erfindungsgemäsBen Steuerung, ivelcher die

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Steuerstange nach dem Beginn deren Abwärtsbewegung zeigt, und

Fig. 4 einen Teilquerschnitt, welcher die Steuerstange in ihrer untersten Lage zeigt.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein erfindungsgemässer Motor allgemein mit der Bezugsziffer Io bezeichnet. Er weist ein Gehäuse 12 mit einem Kolben oder einer Membran als Leistungselement l4 in seiner Leistungskammer auf. Der Kolben kann mit geeigneten Mitteln mit einer Pumpe 16 zu deren Antrieb verbunden sein, auf welche sich die Erfindung jedoch nicht bezieht. In der gezeigten Darstellung weist das Gehäuse einen Steuerraum 18 auf, mit welchem eine Leitung 2o von einer Vakuumquelle verbunden ist. Durchlässe 22 und 24 im Gehäuse verbinden den Steuerraum mit dem unteren bzw. oberen Abteil der Leistungskammer,

Der in Fig. 3 gezeigte Steuerraum endet an einem offenen Ende des Gehäuses, und von diesem Ende ragt ein Einsatz 26 in den Steuerraum. Der Einsatz weist eine Mehrzahl in Längsrichtung auseinanderliegender äusserer Flansche 28, 3o, 32 und 34 am Umfang auf. Die ringförmigen Räume zwischen den Flanschen sind mit den Durchlässen 22, 2o bzw. 24 ausgerichtet, und in deren Höhen sind öffnungen J56, 38 und 4o durch den Einsatz vorgesehen. Ein rohrförmiges Tauchspulenelement 42 ist gleitend in dem Einsatz angeordnet und weist derart auseinanderliegende Flansche 44 und 46 an den Enden auf, dass die Ausnehmung zwischen den Flanschen eine Verbindung der öffnung 38 mit den öffnungen 36 bzw. 4o Je nach der Lage des Tauchspulenelementes 42 ermöglicht. Eine Antriebsbuchsö 48 ist gleitend in dem Einsatz und dem

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Gehäuse angeordnet, an ihrem unteren Ende ist sie ^Leitend von dem Tauchspulenelement 42 umgeben. In Fig. 5* ist eine Schulter 5o auf der Antriebsbüchse ausgebildet, gegen welche das obere Ende des Tauchspulenelements anstösst. Am unteren Ende ist ein Anschlagring 52 in einer Ringnut in der Antriebsbüchse angeordnet, welcher von der Schulter 5o etwas mehr als die Länge des Tauchspulenelements aus später zu erklärenden Gründen entfernt ist.

Eine nach oben gerichtete innere Schulter 54 sowie eine nach unten gerichtete Schulter 56 sind einander gegenüber und voneinander entfernt in der Antriebsbüchse ausgebildet. In der Praxis kann die nach unten gerichtete Schulter 56 am unteren Ende eines im oberen Ende der Antriebsbüchse befestigten Stöpsels 58 ausgebildet sein.

In der Innenwand des Einsatzes ist in einer Höhe über dem Gehäuse ein tiefer Ringkanal 60 ausgebildet, in welchem eine Ringbandfeder 62 angeordnet ist. Auf der Antriebsbüchse sind auseinanderliegende Ausnehmungen 64 und 66 mit einem abgerundeten Steg 68 zwischen sich ausgeführt. Der Abstand der Täler der Ausnehmungen. 64 und 66 ist gleich der Länge des Bewegungsweges des Tauchspulenelements plus dem Raum S eines toten Spiels, welcher zwischen dem Anschlagring 52 und dem unteren Ende des Tauchspulenelements in Fig. 5 gezeigt ist. Der Druck der Ringbandfeder 62 ist derart, dass die Antriebsbüchse in Positionen geschoben wird, in welchen sich die Ringbandfeder in den tiefsten Stellen der entsprechenden Ausnehmungen 64 und 66 befindet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist der Kolben oder

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die Membran als Leistungselement l4 mit einer nach oben ragenden Steuerstange 7o verbunden. Diese Stange ist an ihrem oberen Ende im Durchmesser verringert, um ein Paar gegenüberliegender Gleitbüchsen 72 und 74 aufzunehmen. Eine Mutter 76 ist am oberen Gewindeende der Stange befestigt. Eine Axialfeder 78 ist zwischen den Planschen der Gleitbüchsen angeordnet.

Im Betrieb, wie er in Pig. J5 gezeigt ist, wo

der Kolben und die Steuerstange Jo sich in ihrer un- (

teren Lage befinden, liegt die Gleitbüchse 72 an der Schulter 54 an und drückt die Antriebsbüchse gegen die Kraft der Ringbandfeder nach unten. Wenn genügend Druck durch die Axialfeder 78 auf die Gleitbüchse ausgeübt wird, bewirkt die obere geneigte Fläche der Ausnehmung 64 ein Ausdehnen der Ringbandfeder 62, und die Abwärtsbewegung der Antriebsbüchse wird beginnen. In diesem kritischen Teil des Bewegungsweges, während die Ausdehnung der Ringbandfeder 62 begonnen hat, tritt keine Bewegung des Tauchspulenelements 42 aus seiner oberen Position auf, da der Raum S, welcher ein totes Spiel zwischen der Antriebsbüchse 48 und dem Tauchspulenelement 42 ergibt, sich vor der in Figur J gezeigten Lage zwischen dem "

oberen Plansch 44 und der Schulter 50 befunden hatte. Durch dieses tote Spiel wird ein fliegender Start der Antriebsbüchse 48 durch die kritischste Hemmungsperiode der Ring-bandfeder 62 vor jeder Bewegung des Tauchspulenelements ermöglicht. Wenn so die Antriebsbüchse einmal in Berührung mit dem Tauchspu-lenelement steht, wird aller Wahrscheinlichkeit nach ein Anhalten der Antriebsbüchse infolge der Hemmkraft der Ringbandfeder 62 nicht mehr auftreten und so das Tauchspulenelement nicht an einem Totpunkt hängenbleiben, an welchem seine Flansche 44 und 46 die Öffnungen 36 und 4o gleichermassen überdecken und den Motor zum Stehen bringen. Weiter sind,

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wenn die Spulendichtungen sich an einem Punkt befinden, wo sie die Ventilöffnungen überdecken, d.h. im Totpunkt des Ventils, die Abmessungen der Teile so, dass der Scheitel des Steges 68 niedriger als die Höhe der Mittellinie der Ringbandfeder liegt. Als Ergebnis drückt die Ringbandfeder, welche gegen die nach innen geneigte Fläche der Ausnehmung 66 arbeitet, das Ventil durch den Totpunkt.

Es versteht sich, dass bei Beginn des Aufwärtshubes die Lage umgekehrt ist. Die Antriebsbüchse wird sich dann so nach oben bewegt haben, dass die Ringfeder sich gut in der Neigung der Ausnehmung 66 befindet, ehe sich der Raum S bei der Aufwärtsbewegung der Antriebsbüchse schliesst. Wenn sich das Ventil in dem Totpunkt befindet, arbeitet die Ringbandfeder gegen die nach innen geneigte Fläche der Ausnehmung 64 und drückt das Ventil durch den Totpunkt. Diese Wirkung der Feder zur Vermeidung des Hängenbleibens des Ventils im Totpunkt sowohl während der Aufwärts- als auch während der Abwärtsbewegung wird durch das tote Spiel zwischen Antriebsbüchse und Tauchspulenelement ermöglicht.

Durch die Wirkung des gezeigten Aufbaus wird die Wahrscheinlichkeit des Hängenbleibens im Totpunkt, Vielehe bekannten Vorrichtungen dieser Art eigen ist, ausgeschaltet.

Zusammengefasst umfasst die Erfindung ein Steuerventil für einen strömungsmittelbetriebenen, hin- und hergehenden Motor mit einem Körperteil mit öffnungen und einem darin angeordneten Tauchspulenelement"» Das Tauchspulenelement wird durch eine Antriebsbüchse unter Ausnutzung eines toten Spiels angetrieben« Die Antriebs-

büchse wird durch eine Feder in Ausnehmungen in der Antriebsbüchse unterstützt, welche so angeordnet und bemessen sind, dass die Feder das Tauchspulenelement weiterdrückt, wenn das Ventil in seinen Totlagen ist.

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Claims

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Patentansprüche

Strömungsmittelbetriebener, selbst hin- und nergehender Motor mit einem Gehäuse und einem Leistungselement hierin, welches abwechselnd von entgegengesetzten

fc Seiten durch ein Strömungsmittel unter grösserem Druck als dem des Strömungsmittels auf der anderen Seite angetrieben wird, mit einer mit dem Leistungselement verbundenen und in einen Steuerraum im Gehäuse ragenden Steuerstange, mit einer auf der Seite des Steuerraumes angeordneten Federeinrichtung, welche eine zur Achse des Steuerraums nach innen gerichtete Kraft ausübt, und mit einem Tauchspulenelement koaxial zu der Steuerstange, welches im Steuerraum zur abwechselnden Verbindung von Antriebsströmungsmittel unter Druck von einer Versorgungsquelle durch Steuerdurchlässe zu gegenüberliegenden Seiten des Leistungselements hin- und herbeweglich ist, dadurch gekennze i chne t,

™ dass eine Antriebsbüchse (48 koaxial mit der Steuerstange (7o) angeordnet und mit dieser durch eine Schraubendruckfeder (78) verbunden ist, die Antriebsbüchse (48) ein Paar längs auseinanderliegender Ausnehmungen (64, 66) aufweist, welche mit der Federeinrichtung (62) während der Hin- und Herbewegung der Antriebsbüchse (48) in Eingriff bringbar sind, die Ausnehmungen (64, 66) geneigte Wände in der Art aufweisen, dass die Bewegung der Antriebsbüchse (48) bei sich der Federeinrichtung nähernder (72), dieser gegenüberliegender und in Eingriff gekommener Ausnehmung (64, 66) in Richtung der sich nähernden Ausnehmung (64, 66) unterstützbar ist, das Tauchspulenelement (42) duroh die Antriebsbüchse (48) unter Ausnutzung

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eines toten Spiels antreibbar ist, wodurch das Tauchspulenelement (42) nicht bewegbar ist, bis die Antriebsbüchse (48) so weiter bewegt ist, dass die Federeinrichtung (62) gut am Boden der unmittelbar vorher berührten Ausnehmung (64, 66) vorbei ist, und dass die Federeinrichtung (62) auf einer Höhe mit der nach innen geneigten Wand der ankommenden Ausnehmung (64, 66) ist, wenn sich das Tauchspulenelement (42) im Totpunkt befindet.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung eine Ringbandfeder (62) ist, welche zum Teil in einem Ringkanal (60} im Steuerraum (.18) angeordnet ist.

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