DE289086C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft eine Kolbenschiebersteuerung einer durch ein Druckmittel betriebenen Kraftmaschine mit hin und her gehendem Kolben und durch den Arbeitskolben als Vorsteuerschieber umgesteuertem Hauptschieber. Gegenüber den bekannten Maschinen dieser Art, bei welchen der Kolben als Vorsteuerschieber die Umsteuerung allein und unmittelbar durch den Umsteuerschieber bewirkt, kennzeichnet sich die vorliegende Steuerung dadurch, daß die Dauer des Einlasses des Druckmittels durch einen weiteren Kolbenschieber (Expansionsschieber) geregelt wird, welcher unabhängig von dem den Anfang des Einlasses bestimmenden Hauptschieber mittels ■ Verdichtung eines eingeschlossenen Druckmittelrestes durch den Arbeitskolben gesteuert wird. Der Hauptvorteil, der durch die Anwendung dieses zweiten Kolbenschiebers oder Expansionsschiebers und seiner Steuerung durch einen eingeschlossenen Druckmittelrest unabhängig von der Steuerung des Umsteuerschiebers seitens des Kolbens erreicht wird, ist der, daß es möglich ist, den Hub des Arbeitskolbens einzustellen, was für bestimmte Anwendungsfälle, beispielsweise bei Hämmern oder Rammen, aber auch bei Pumpen besondere Vorteile -bietet.

Ein weiteres Kennzeichen ist, daß der Auslaß des Druckmittelrestes durch eine Regelvorrichtung veränderlich ist, um durch Drosselung des Druckmittelrestes den zweiten Kolbenschieber bzw. Expansionsschieber rasch oder verzögert oder gar nicht in seine Absperrstellung gelangen zu lassen, wodurch in einfacher, sicherer und genauer Weise sowohl die Schlagstärke als auch die Pausen zwischen den Schlägen bei der Anwendung der Maschine an einer Ramme oder einem Hammer regelbar sind.

Ein weiteres Kennzeichen bildet die Ausbildung der Steuerung und der Maschine als Gleichstrommaschine, was bekanntlich für eine Kolbenkraftmaschine Vorteile ergibt.

Ein weiteres, an sich bekanntes Kennzeichen besteht ferner darin, daß als Gegendruck auf den zweiten Kolbenschieber 8 gegen den veränderlichen Steuerdruck des Druckmittelrestes ein unveränderlicher Flüssigkeitsdruck benutzt wird, um den zweiten Schieber gegen den regelbaren Druck in die Öffnungslage zu bringen, so daß also die Schlagstärke bzw.. die Pause unmittelbar in Abhängigkeit von der Einstellung der Regelvorrichtung geregelt werden können.

In den Zeichnungen ist die Maschine mit der neuen Steuerung an dem Ausführungsbeispiel einer Pfeilerramme dargestellt und erläutert, dennoch ist die gleiche Maschine auch mit Vorteil als Antriebsmaschine für eine Pumpe anwendbar. . ■

In den Zeichnungen zeigt

Fig. i eine teilweise abgebrochene Ansicht einer' Pfeilerramme mit der Maschine,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt in der Stellung des Arbeitskolbens bei Beginn seines Abwärtshubes, wobei das Druckmittel durch den Hilfsschieber hindurch gegen das obere Kolbenende zugelassen wird.

Fig. 3 ist ein der Fig. 2 entsprechender Schnitt, der den Kolben nahe seinem unteren

ίο Hubende zeigt.

Fig. 4 ist ein den Fig. 2 und 3 entsprechender Schnitt in einer solchen Stellung der Teile, bei welcher der Arbeitskolben am Ende seines Abwärtshubes angelangt ist und den Aus-Strömungsschlitz freigelegt hat.

Fig. 5 ist ein Teilschnitt durch Zylinder und Schiebergehäuse in der Ebene um 90 ° gegen Fig. 1 gedreht, während

Fig. 6 eine Einzeldarstellung der Regelungsvorrichtung für den Auslaß des Druckmittelrestes in Form eines Handdrosselventils zeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ι eine Ramme, welche dazu benutzt wird, Pfeiler mittels der Antriebseinheit 2 einzutreiben. Die letztere besteht in diesem Falle aus einem Zylinder 3 und einem in diesem hin und her gehenden Kolben 4 mit Kolbenstange 5, die durch den unteren Zylinderdeckel hindurchtritt. Die Ramme 1 wird in geeigneter Weise, beispielsweise mittels an den Stangen η^α gleitenden Querhauptes 6^a geführt, wobei die Stangen η^α den Führungsblock 8^a für die Ramme tragen. Um nun den Auspuff ohne die Anwendung von Ventilen zu steuern, beträgt die Länge des Kolbens annähernd die Hälfte der Länge des Zylinders 3, und dieser ist mit Auspuffschlitzen 6 und 6' versehen, welche an geeigneter Stelle in der Mitte des Zylinders angeordnet sind, um mit Ausschnitten 22 und 35 des Kolbens in der später beschriebenen Weise zusammenzuarbeiten. Der Einlaß des Druckmittels in den Zylinder wird durch den Hauptschieber 7 sowie einen Expansionsschieber 8 gesteuert, welche beide die Form entlasteter Kolbenschieber haben, und von denen der erstere in einer Schieberkammer 9 und letzterer in einer Schieberkammer 10 spielt. Das Druckmittel, welches Dampf, Druckluft oder ein sonstiges geeignetes Druckmittel sein kann, tritt in das Expansionsschiebergehäuse durch eine Zuleitung 11 in einem ringförmigen Ausschnitt 12 in der Wandung des Schiebergehäuses. Der Expansionsschieber 8 ist mit einer Kolbenscheibe 13 versehen, welche normal durch den Druck des Druckmittels in dem Raum 31 in der in Fig. 2 gezeichneten Stellung gehalten wird, so daß also das frische Druckmittel aus der Ringaussparung 12, wie durch die Pfeile dargestellt, durch einen Schlitz 14 und Kanal 15 in eine ringförmige Aussparung 16 des Hauptschiebergehäuses gelangen kann. In der Stellung der Fig. 2 steht der Umsteuerschieber 7, welcher drei Kolbenscheiben 17, 18 und 38 besitzt, in der äußersten LinkssteJlung, so daß die Kolben 17 und 18 einen unmittelbaren Durchtritt des Druckmittels in einen Kanal 19 ergeben, welcher von einem Schlitz 20 im Schiebergehäuse 9 ausgeht. Der Kanal 19 endigt unten in eine Ringaussparung 21 am oberen Ende des Arbeitszylinders 3, läßt also frisches Druckmittel in den Spalt über den Kolben 4 treten, so daß dieser nach abwärts getrieben wird. Zwischen seinen Enden und in der Nähe seiner mittleren Querebene ist. dieser Zylinder mit Auspuff schlitzen 6 und 6' versehen. Der über die Auspuffschlitze 6 gleitende Kolben 4 schließt eine bestimmte Menge des Druckmittels, die dann Atmosphärendruck hat, im unteren Zylinderende ein. Beim Niedergang des Kolbens wird das unter ihm befindliche Druckmittel durch eine Ringaussparung 25 am Boden des Zylinders 3 in einen Kanal 26 gedrückt, welcher in eine Ringaussparung 27 im Schiebergehäuse 9 mündet, so daß der Druckmittelrest, der aus dem unteren Zylinderende verdrängt wird, durch das Schiebergehäuse 9 zwischen den Kolbenscheiben 18 und 38 in einen Kanal 28 gelangt, der in den Raum rechts von der Kolbenscheibe 13 des Expansionsschiebers mündet. Der Auslaß für diesen Teil des Expansionsschiebergehäuses befindet sich bei 29, und wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist derselbe mit einem Regelungsventil mit Sitz 29' und einer Handventilspindel 30 versehen. Infolgedessen kann die Geschwindigkeit, mit welcher der unter dem Kolben 4 eingeschlossene Druckmittelrest nach außen austritt, durch das Ventil eingestellt werden. Wenn daher das Ventil 30 teilweise geschlossen ist, so wird der unter dem Kolben 4 eingeschlossene Druckmittelrest komprimiert werden und einen geringen Druck, beispielsweise von 0,07 kg pro Quadratzentimeter auf die Seitenfläche des Schieberkolbens 13 ausüben, so daß der Expansionsschieber 8 aus der in Fig. 2 gezeichneten Lage in die Absperrstellung der Fig. 3 geht.

Der Hauptschieber 7 wird, wie noch später auseinandergesetzt wird, nach rechts bewegt, ehe das von der Unterseite des Kolbens 4 verdrängte Druckmittel vollständig durch das Auslaßventil 30 ausgetreten ist, wobei in dieser Phase der Expansionsschieber 8 noch in der in Fig. 4 gezeichneten Lage steht. In dieser Stellung der Teile läßt ein Nebenkanal 28" das unter dem Kolben eingeschlossene Druckmittel aus dem Schiebergehäuse 9 in das Schiebergehäuse 10 und auf diese Weise in den Kanal 29 übertreten. Wenn sämtliches unter dem Kolben abgeschlossene Druckmittel durch das Ventil 30 an die Außenluft gelangt

ist, kehrt der Expansionsschieber 8 in die Stellung der Fig. 2 zurück, und zwar infolge des Druckes, welcher von frischem Druckmittel in der Kammer 31 gegen die Kolbenstange des Expansionsschiebers 8 ausgeübt wird, indem dieses Druckmittel mit einem höheren Druck als 0,07 kg in die Kammer 31 durch einen Überströmungskanal 32 eintritt.
Wenn der Ausschnitt 22 im Kolben 4 den Schlitz 6 bei seinem Niedergang freigibt, so wird der Hauptschieber 7 aus der Stellung der Fig. 2 in die Stellung der Fig. 4 verschoben, und zwar durch das ausströmende Druckmittel, das aus dem oberen Teil des Zylinders 3 durch den Auspuffschlitz 6 in die Leitung 23 gelangt, die mit der linken Seite des Schiebergehäuses 9 verbunden ist und das ausströmende Druckmittel an eine Stelle links von dem Schieberkolben 17 gelangen läßt. Es ist zu bemerken, daß der Kolben 17 in der in Fig. 2 und 3 dargestellten Lage eine Steuerkante 33 überdeckt, um den Schlitz 34 des Schiebergehäuses 9, der in einen Kanal 24 führt, abzuschließen. Sobald hingegen der Druck auf den Kolben 17 genügend groß wird, so wird der Hauptschieber aus der Stellung der Fig. 2 in die der Fig. 4 verschoben, so daß das ausströmende Druckmittel nunmehr in den Auspuffkanal 24 gelangen kann. Sobald der Druck im Gehäuse 10 gegen die rechte Seite des Kolbens 13 so weit gesunken ist, daß der Druck in der Kammer 31 gegen das Ende der Schieberstange genügt, den Expansionsschieber 8 nach rechts zu schieben, so gelangt das Druckmittel aus der Einströmungsleitung 11 durch das Expansionsschiebergehäuse und Leitung 15 in das Schiebergehäuse 9 und von da in den Kanal 26, welcher es unter den Kolben 4 führt, d. h. also, obgleich der Hauptschieber in dem Augenblick des Freilegens der Auspuffschlitze verschoben wird, so wird das Druckmittel noch nicht eher wieder zugelassen, bis der Kolben 4 bei seinem Abwärtsgang zur Ruhe gekommen ist,· gleichgültig, ob dies ein plötzlicher Stillstand ist, wie im Falle eines der Ramme einen starren Widerstand bietenden Pfeilers, oder aber ein allmählicher Stillstand, wie im Falle eines dem Schlag der Ramme nachgebenden Pfeilers.

Der Kolben 4 wird dann unter dem Druck des frisch eintretenden Druckmittels gehoben, und insoweit, als die Kolbenscheibe 17 das obere Ende des Kanales 19 abschließt, wird eine gewisse Menge von Druckmittel eingeschlossen. Dieses eingeschlossene Druckmittel wird komprimiert und unterstützt das frisch zutretende Druckmittel bei dem darauf folgenden Abwärtshub und bildet in bekannter Weise ein elastisches Kissen, welches ganz oder teilweise den Aufwärtshub des Kolbens abdämpft und dann den aufgespeicherten Druck zur Unterstützung des frischen Druckmittels für den nächsten Abwärtshub des Kolbens nutzbar macht.

Während des Aufwärtshubes des Kolbens ist der obere Teil des Zylinders am Schlitz 20 (Fig. 4) vollständig abgeschlossen. Der Expansionsschieber 8 steht während dieses Aufwärtshubes nur unter dem Einfluß des konstanten Druckes des Druckmittels, welches durch den Überströmkanal 32 auf die Schieberstange wirkt, so daß der Expansionsschieber in der vollen Öffnungslage bleibt.

Wenn der Kolben 4 sich weiter nach oben bewegt, so gelangt ein Ausschnitt 35 des KoI-bens in Deckung mit dem Auspuffschlitz 6', so daß Druckmittel von der Unterseite des Kolbens ausströmen kann, ehe dieser das Ende seines Aufwärtshubes erreicht. Dies hat den Vorteil, daß ein Steckenbleiben des Grund-Schiebers keine Zerstörung der Maschine herbeiführen kann, indem nur das Druckmittel durch die Auspuffschlitze nach außen bläst, wodurch aller Druck aus dem Arbeitszylinder entweicht. Der Auspuffschlitz 6' ist durch eine Leitung 36 mit einem Schlitz 37 am rechten Ende des Schiebergehäuses 9 verbunden. Wie ersichtlich, ist, wenn die Kolbenscheibe 38 des Grundschiebers mit einem Ringflansch 39 der Wandung des Gehäuses 9 zusammentrifft, das ausströmende Druckmittel vom Auspuffschlitz, der in das Auspuffrohr 41 führt, abgeschlossen. Sobald indessen sich ein genügender Druck auf den Schieber 7, der nur sehr gering zu sein braucht, ansammelt, so wird der Schieber 7 aus der Stellung in Fig. 4 in die Stellung der Fig. 2 verschoben, und das ausströmende Druckmittel kann in das Auspuffrohr 41 treten, während gleichzeitig die Kolbenscheibe 18 den Eintritt des Druckmittels in den Kanal 26, der an das Bodenende des Zylinders 3 führt, abschließt. Gleichzeitig wird ferner frisches Druckmittel in das obere Ende des Zylinders durch den Kanal 19 zugelassen, sobald der Expansionsschieber 8 in seine Ursprungslage in Fig. 2 zurückgekehrt ist. Hieraus ist ersichtlich, daß der Aufwärtshub ganz selbsttätig vor sich geht, während der Abwärtshub selbsttätig umgesteuert wird, durch selbsttätige Absperrung gesteuert und durch Handventil 30 von Hand geregelt wird.

Für den Betrieb der Maschine kann das Handventil 30 von vornherein eingestellt werden, oder es kann auch während der Arbeit eingestellt werden,-um die Auslaßöffnung zu regeln und damit die Schlagstärke mittels der Ausströmung des unter dem Kolben 4 eingeschlossenen Druckmittelrestes zu ändern, sowie auch den Augenblick der Absperrung des Druckmittels und damit den Augenblick der Einströmung des Druckmittels in die untere Hälfte des Zylinders 3, sowie auch die Ex-

pansion des Druckmittels. Wenn das Ventil 30 so weit gedrosselt wird, daß es nahezu ganz geschlossen ist, so wird der Druck unter dem Kolben 4, sobald dieser den Auspuff schlitz 6 passiert hat, sehr rasch steigen, und der in diesem unteren Teile des Zylinders 3 eingeschlossene Druckmittelrest wird den Expansionsschieber 8 sehr rasch in die volle Absperrungsstellung bewegen. Der Kolben 4 wird infolgedessen nur noch durch die Expansion des Druckmittels nach unten gehen und infolgedessen einen sanfteren Schlag ausüben, als Wenn die Absperrung in einem späteren Zeitpunkt oder überhaupt nicht erfolgt. Der so erzeugte Rückdruck ist mehr nur ein nomineller und übersteigt nicht den Betrag von 0,35 kg pro Quadratzentimeter. Wenn das Regelungsventil 30 ganz offen gestellt wird, so wird der Druck des Druckmittels unter dem KoI-

ao ben 4 nicht genügen, den Expansionsschieber in die Schließlage zu bewegen, infolgedessen wird auch Vollfüllung stattfinden.

Angenommen, daß die Pfeiler in einen Boden eingetrieben werden, der zunächst weich ist, dann härter wird, bis man schließlich auf Gestein kommt, so wird das Regelungsventil zunächst nahezu geschlossen gehalten, mit dem Ergebnis, daß unter verhältnismäßig sehr früher Absperrung die Ramme sanfte Schläge in großen Pausen, also nur wenige pro Minute macht. Wenn der härtere Grund erreicht wird, so wird das Regelungsventil mehr geöffnet, mit dem Ergebnis, daß die Absperrung später erfolgt und der Schlag kräftiger wird.

Sobald man auf Gestein stößt, wird die Ramme ohne besondere Einstellung raschere Schläge ausführen, weil der niedergehende Kolben zum Stillstand kommt, sobald der Pfeiler getroffen wird mit dem Ergebnis, daß der Expansionsschieber 8 rascher zurückkehrt und schnellere Schläge herbeiführt. Der Maschinenführer kann dann das Handventil noch weiter öffnen, worauf ein stärkerer Schlag bei größerer Füllung erfolgt.

Claims (4)

Patent-An Sprüche:

1. Kolbenschiebersteuerung einer durch ein Druckmittel betriebenen Kraftmaschine mit hin und her gehendem Kolben und durch den Arbeitskolben als Vorsteuerschieber umgesteuertem Hauptschieber, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Einlasses des Druckmittels durch einen Expansionskolbenschieber (8) geregelt wird, welcher unabhängig von dem den Anfang des Einlasses bestimmenden Hauptschieber (7) mittels Verdichtung eines eingeschlossenen Druckmittelrestes durch den Arbeitskolben (4) gesteuert wird.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des Druckmittelrestes durch, eine Regelungsvorrichtung (30) veränderlich ist, um durch Drosselung dieses Druckmittelrestes den den Einlaß des Druckmittels steuernden zweiten Kolbenschieber (8) rasch oder verzögert oder gar nicht in seine Absperrstellung (Fig. 3) gehen zu lassen und damit sowohl die Schlagstärke als auch die Dauer der Pausen zwischen den Schlägen zu beeinflussen.

3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder behufs Arbeitens als Gleichstrommaschine an seinen Enden die Einlaßschlitze (21 und 25) und nahe seiner Mitte zwei Auslaßschlitze (6 und 6') hat, die bei jedem Doppelhub (Auf- und Abwärtshub) mittels Kolbenausschnitte (22 bzw. 35) wechselweise die Verbindung mit der Kammer des Umsteuerschiebers (7) herstellen bzw. absperren.

4. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck auf den zweiten Kolbenschieber (8) gegen den veränderlichen Steuerdruck des Druckmittelrestes ein unveränderlicher Flüssigkeitsdruck ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.