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Antriebsmaschine für Förderrinnen. Bef schwingenden Förderrinnen erhält
man die wirtschaftlichsten Antriebsverhältnisse dann, wenn man der Rinne samt Fördergut
beim Hingang - im Sinne der Förderrichtung - eine möglichst gleichförmige
hohe Beschleunigung erteilt, die, ohne den Reibungsschluß zwischen Rinne und Gut
zu überschreiten, die Übertragung eines möglichst großen Arbeitsvermögens auf das
Gut vermittelt. Gegen Ende des Hinganges soll dann eine starke Verzögerung der Rinne
erfolgen, um diese auf kürzestem Wege zur Ruhe zu bringen, während der Rückgang
mit so hoher Beschleunigung beginnen soll, daß nach Möglichkeit die Rinne in ihre
Anfangslage zurückgelangt, ehe das noch in der Förderrichtung weiterschließende
Gut zur Ruhe kommt. Um bei etwa doch eingetretener
Mitnahine des
Fördergutes bei der nun erfolgenden erneuten Bewegungsumkehr eine »falsche« Förderung
anzuschließen, soll die Verzögerung der Rinne am Ende des Rückgangs mit einem gleichförmigen
Verzögerungsdruck erfolgen, der auch seinerseits wiederum nicht den Reibungsschluß
zwischen Förderrinne und Gut überschreitet.
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Damit ergibt sich das in der Abb. i der zugehörigen Zeichnung enthaltene
Diagranim, in dem die verschieden schraffierten Flächen folgendes darstellen:
A = Arbeit zur Vorwärtsbeschleunigung der Rinne samt Gut einschließlich
Überwindung der Rinnenfeibung.
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B = Arbeit zur Verzögerung der Rinne und Überwindung der gleitenden
Reibung gegen das weiterschießende Gut abzüglich Rinnenreibung.
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C := Arbeit zur Rückwärtsheschleunigung der Rinne allein
und zur Überwindung der gleitenden Reibung gegen das weiterschießende Gut einschließlich
RinnenreiLung.
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D = Arbeit zur Verzögerung der Rinne abzüglich Rinnenreibung
und gleitender Reibung gegen das weiterschießende Gut.
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Sucht man dieses Beschleunigungsgesetz durch eine unmittelbar mit
der Rinne verbundene schwungradlose Zviindermaschine zu verkörpern, so zeigt sieh
zunächst, daß die Arbeitsfläche für den Hingang nur einem Volldruckdiagramm des
Antriebszylinders entspricht, während die Arheitsfläche für den Rückgang in ihrer
Gestalt wohl grundsätzliche Übereinstimmung mit einem Expansionsdiagramm aufweist,
jedoch immer noch mit der Beschränkung, (laß der Ausgangsdruck zu niedrig ist, nämlich
nicht höher als der Beschletmigungsdruck für den Hingang. Da aber nach dem oben
gesagten dieser Beschleunigungsdruck beim Hingang mit Sicherheit den Reibungsschluß
zwischen Gut und Rinne unterschreiten muß, während für den Rückgang dieser möglichst
stark überschritten werden soll, so ist auch dieses Mißverhältnis in den verhältnismäßigen
Größen von einschneidender Bedeutung.
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Gemäß der Erfindung soll dieses für die normalen Betriebsfälle gut
brauchbare ' 'Beschleunigungsgesetz dennoch mit Hilfe einer unmittelbar an
der Rinne angreifenden schwungradlosen Kolbenmaschine in möglichst vollkommener
Weise erfüllt werden, und zwar gleichzeitig unter einer wirtschaftlicheren Ausnutzung
des Treibmittels. Zu diesem Zweck wird das Kraftübertragungsgestänge, das zwischen
Antriebskolben und Rinne eingeschaltet ist, so ausgebildet, daß dadurch nebeneinander
das Expansionsdiagramin eines doppelt wirkenden KolLens für den Hingang praktisch
in ein Rechteck- umgewandelt wird und für den Rückgang das nach der obigen Erläuterung
an sich schon richtig liegende Expansionsdiagramm eine genügende Überhöhung erfährt,
um das erforderliche Anwachsen der Beschleunigungskraft zu erzielen. Es wird dies
dadurch erreicht, daß der Arbeitskolhen und der Anschlußpunkt für die Förderrinne
derart an den Schwin,-hebel angreifen, daß während des ersten Teiles des Hinganges
die wirksamen Hebelarme beider Angriffspunkte gemeinsam größer werden, während im
zweiten Teil des Hinganges der Hebelarm des Arbeitskolbens noch weiter wächst, der
Hebelarm der Rinne aber schon wieder abnimmt; für den Rückgang spielt sich dann
diese verhältnismäßige Änderung natürlich im umgekehrten Sinne ab. Damit macht dann
der Anschlußpunkt des Arbeitskolbens an die Schwinge eine im wesentlichen einseitig
liegende, der Anschlußpunkt der Rinne an die Schwinge aber eine praktisch gleichseitig
liegende Schwingbewegung. Dabei kann man in die Schwinge noch ein Übersetzungsverhältnis
legen und so die Hübe des Kolbens und der Rutsche verschieden lang gestalten.
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Mit einem derart ausgebildeten Übertragungsgestänge ergibt sich dann
die in Abb.:2 wiedergegebene Kräfteumformung, wobei für den Hingang etwa l/.. Füllung,
für den Rückgang etwa ein 11, Füllung zugrunde gelegt ist. Die ineinander
jeweilig entsprechenden Punkte des Kolbens, der Schwinge und der Rinne sind dabei
mit gleichen Ziffern bezeichnet. Wie aus dem Schaubild ersichtlich ist, erfolgt
zunächst für den Hingang eine Umwandlung des Expansionsdiagramms ungefähr in ein
Rechteck, jedenfalls in einer praktisch durchaus genügenden Weise, während für den
Rückgang eine überhöhung eintritt, die- etwa das 21/,fache der mittleren Beschleunigungskraft
des Hinganges ausmacht. Diese mittlere Kraft wird natürlich mit Einhaltung der nötigen
Sicherheit dem ausnutzbaren Reibungsschluß zwischen Rinne und Gut angepaßt. Durch
Voreinströmung in beiden Enden der Arbeitshübe werden die so umgeformten Arbeitsflächen
zu dem erforderlichen Beschleunigungs- und Verzögerungsdiagramm der Rinne vervollständigt,
wobei ein Vergleich mit Abb. i erkennen läßt, daß hier tatsächlich eine ganz außerordentliche
Annäherung an den dort niederue legten theoretischen Fall erreicht ist.
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Ein nach diesem Leitgedanken gebauter Antriebsmotor ist in Abb.
3 schematisch dargestellt. Der in dem Zylindera gleitende Kolben
b ist durch Stange c mit dem Kreuzkopf g verbunden, der in der Führung
p gleitet. Die an dem verlängerten Kreuzkopfzapfen
r angelenkten
Stangen o greifen an die bei in am Zylindergehäuse a gelagerte Schwinge
1, n an. Die Schwinge 1, n steht andererseits durch die Stangen
k mit dem zweiten Kreuzkopf il in Verbindung, der sich auf einer Bahn t bewegt
und an dessen Bolzen s die zur Rinne führende Kuppelstange d'
angeschlossen
ist. jedenfalls ist es außerordentlich bemerkenswert, daß hier mit einer unmittelbar
an die Rinne angreifenden Kolbenmaschine mit Expansion für beide Arbeitsgänge nebeneinander
eine Vergleichmäßigung des Expansionsdiagramms für den Hingang und eine Überhöhung
desselben für den Rückgang erzielt wird, -wobei beide Eigenarten gleichmäßig im
Sinne der zu erstrebenden Wirkung liegen. Als Steuerung für die Maschine kann grundsätzlich
jede Art von Steuerungen verwendet weyden, welche erlaubt, den Kolben doppelseitig
und mit Teilfüllungen zu betreiben.
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Es ist, wie erwähnt, erforderlich, daß der Reibungsschluß zwischen
Rinne und Gut beim Hingang mit Sicherheit nicht überschritten wird, dagegen beim
Rückgang um einen möglichst großen Betrag überschritten wird. Angesichts der Unsicherheit
in der Bestirmhung dieses Reibungsschlusses ist natürlich ein möglichst starker
Unterschied in den Kräften wünschenswert, welche für das Maß der- Unter- bzw. überschreitung
des Reibungsschlusses ausschlaggebend sind. Da zur Erzeugung der größten Beschleunigungskraft
der Kolben für das Ende des Hinganges und für den Anfang des Rückganges sowieso
mit dem größten Hebelarm an dem Übertragungsgestänge zur Wirkung gelangt, so kann
ein weiteres Anwachsen der Kraft nur durch Verkleinerung des Hebelarms für die Rinne
erzielt werden. Bei der Erfindung wird (-las dadurch erreicht, daß sowohl der Förderrinne
als auch dem Kolben je ein eigenes Gleitstück entspricht, die sich nun beide
auf derselben Bahn oder auf zwei untereinander angeordneten Führungsbahnen bewegen.
Damit erhält man die Möglichkeit, den wirksamen Hebelarm für den Anschluß der Förderrinne
beliebig klein werden zu lassen, da man dies durch entsprechende Annäherung an die
Strecklage zwischen der Schwinge und den Pleuelstangen der Förderrinne erzielen
kann; es ist hier also möglich, die zum Auffangen der Förderrinne und ihrer Rückwärtsbeschleunigung
dienende Kraft ganz beliebig ansteigen zu lassen. Die Anordnung des Kolbengleitstücks
und des Rinnengleitstücks auf derselben Seite des Zylinders hat dabei noch den Vorteil,
daß diese erwähnte Größtkraft in den zugehörigen Pleuelstangen nur als Zugkraft
erscheint, so daß diese wesentlich leichter ausgebildet werden können, als wenn
sie auf Knickung für diese größte überhaupt in der Maschine vorkommende Kraft berechnet
werden müßten.
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Die so geschaffene Grundlage gestattet noch eine weitere Vervollkommnung.
Der Beschleunigungsdruck für den Hingang ist immer auch bestimmend für das Auffangen
der Rinne am Ende des Rückganges, und da hierbei natürlich keine negative Förderung
herbeigeführt werden darf, so ist der starke Unterschied in den an beiden Hubenden
auftietenden Kräften von vornherein im Hinblick auf den unsicheren Reibungsschiuß
besonders günstig. Schon hierin kommt der Unterschied für das Auffangen der Rinne
in den beiden Hubenden sinnfällig zum Ausdruck, dies kann aber noch dadurch gesteigert
werden, daß man das Ende des Hinganges lediglich durch Voreinströmung herbeiführt,
während das Ende des Rückgangs durch Verdichtung mit nachfolgender \'oreinströmung
bestimmt wird. Damit erhält man im ersten Falle ein außerordentlich schnelles Anwachsen
der Verzögerungskraft, während im zweiten Fall ein allmähliches Ansteigen auf die
unter dem Reibungsschluß liegende Verzögerungskraft stattfindet; dies hat einen
ganz besonderen Wert, wenn in der gesamten Förderanlage etwas Spiel vorhanden ist,
das sonst zu Stößen Veranlassung geben könnte, während hier mit der allmählich beginnenden
Verdichtung der Spannungswechsel in deni Übertragungsgestänge schon bei ganz geringen
Kräften eintritt.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens
in Abb. 4 und 5 in' Aufriß in den beiden Endstellungen und in Abb.
6 im Grundriß wiedergegeben. Abb. 7
zeigt das entsprechende Beschleunigungsdiagramm,
während Abb. 8 der zugehörige Steuerplan ist.
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Der im Zylinder a arbeitende Kolben b ist mit seiner Kolbenstange
an das jochartige Führungsstück q angeschlossen, das auf den Stangen p gleitet.
Um die Zapfen r dieses Joches q schwingen die Pleuelstangen o, die an der inneren
Seite der doppelt ausgebildeten Schwingel,n angreifen, die mit dern Zap-f
en m am Zylinder a gelagert ist. Mittels des Ansatzesg" wird das Steuerbrettit mitgenommen,
das mit Hilfe seiner Niocken den Schieber im Gehäusev steuert. Auf denselben Stangen
p gleitet das Joch i', an dessen Zapfen s die zur Förderrinne gehende Kupplungsstange
d- angreift; das Joch il- ist durch die Pleuelstangen k an die Außenseiten
der Leiden Schwingen 1, n angeschlossen.
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Auch in praktischer Beziehun- ergibt sich bei dieser Bauart der Vorteil,
daß durch diese Verlegung des Rinnengleitstücks auf dieselbe
Seite
des Kollgengleitstücks die Maschine kürzer, leichter und einfacher wird. Dadurch,
daß das Rinriengleitstück vor de-in Koltenstück angeordnet ist, während die
Z,
Pleuelstan-en 1, auf den Außenseiten der h
Schwingel,v, an,-reifen,
ist die Anordnung auf denselhen Stangenp und die besonders <,e ,' drängte Bauart
möglich, wobei atich der Anschlußpunkts für die Förderrinne 1:equemer zugänglich
bleibt, als dies der Fall wäre, wenn das ]Zjniieil,?,leitstüc'#- auf einer besonderen
Bahn unter dem Kol!-engleitstück angeordnet ist.
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Das in Abb. 7 enthaltene Beschleunigungsdiagramm für die Rinne
läßt daLei erkennen, ,laß hier auch hezüglich der Größe dcr auftretenden Kräfte
eine ganz fesonders gute Erfüllung der erforderlichen Gesetzmäßigkeit vorliegt.
Das Verhältnis zwischen der mittleren Beschleunigungskraft für den Hingang und der
Anfangsl-,eschleunigulig für den Rückgang beträgt etwa 1 :5, so dnß mit völliger
Sicherheit im erstel, Fall der Reibungsschluß unterschritten und im zweiten Fall
reichlich fiLerschritten werden kann. Dabei wird durch eine Voreinstr(imtiii- am
Ende des Hinganges ein möglichst unmittelhares Anwachsen auf die Größtkraft erzielt,
während durch Anwendung eiver Verdichtun- vor der Voreinströmung l#eim Rfickgang
ein ganz allmähliches Anwachsen auf diese an sich schon unter dein Reibungsschluß
liegende Verzögertingskraft gewährleistet wird. Wie dabei das Diagramin erkennen
läßt, erhält der auf diese Weise erzeugte Unterschied in den beiden Hubenden noch
dadurch eine weitere Verstärkungin, daß am Ende des Hinganges die Kurve des Beschleunigungsdiagramms
gegenüter dem des Kolbens eine Dehnung erfährt- die erwähnten drei Erscheinungen
wirken, also sich gegenseitig unterstützend, alle im gleichen Sinn der praktischen
Erzielung rles theoretisch günstigsten Beschletinigungsdiagramins.
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