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Doppelseitig wirkender Antriebsmotor für Schüttelrutschen. Die Erfindung
betrifft einen vornehmlich mit Preßluft zu betreibenden, doppelseitig wirkenden
Antriebsmotor für Schüttelrutschen, welcher unter größtmöglicher Ausnutzung der
Energie des in den Arbeitszylinder eingeführten Treibmittels den verschiedenen Betriebsverhältnissen,
wie sie durch Länge, Belastung und Gefälle der Schüttelrutsche sich ergeben, mit
Leichtigkeit angepaßt werden kann. Der vorliegende Motor ist daher bestimmt, unter
Ausnutzung der Expansion des Treibmittels zu arbeiten, wie eine solche Arbeitsweise
an sich bekannt ist. Der Grad der Expansion ist dabei von dem jeweilig eingestellten
Füllungsgrad und naturgemäß von der Hublänge des Arbeitskolbens abhängig. Bei derartigen
bekannten -Motoren mußte der die Expansion begrenzende Hubwechsel immer durch besondere
Einrichtungen, wie :` ocken, Anschläge, Verstellung eines Bilfsschierers usw., genau
eingestellt werden. Da indessen eine Regelung von Hand aus sich nur sehr schwer
dem stets außerordentlich wechselnden Arbeitswiderstand der Rutsche anpassen läßt,
so ergab sich der Mißstand, daß elie größtmögliche Expansion des Treibmittels nicht
ausgenutzt werden konnte oder daß sogar bei zu starker Rutschenbelastung der Motor
nicht mehr durchzog und stehenblieb.
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ach der Erfindung werden die vor erwähnten Schwierigkeiten dadurch
beseitigt, daß der Kolben des Motors die Expansion, deren Abschluß durch den von
Hand aus eingestellten Füllungsgrad desllotors bedingt ist, vollständig, entsprechend
der jeweiligen Belastung der Rutsche, ausnutzt, indem selbsttätig der Hubwechsel
herbeigeführt wird, sobald die Expansionskraft des Treibmittels nicht mehr ausreicht,
den Kolben entgegen dem Arbeitswiderstand weiterzubewegen. Der in diesem Augenblicke
am Kolben entstehende Ruck wird dazu benutzt, vermittels eines von d.em Kolben mitgeführten
Schleppschiebers die Arbeitsluft so umzusteuern, daß sie von der Hinterseite des
Kolbens vor denselben gelangt und. diesen zurückführt. Durch diese Ausbildung und
Wirkungsweise des -Motors wird ein wirtschaftliches Arbeiten desselben erreicht
und Betriebsstörungen durch Stehenbleiben des Motors verhindert.
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Mit Reibungsschluß wirkende Schleppschieber sind zwar an sich bereits
bei Schüttelrutschenmotoren bekannt, jedoch dienen sie bei diesen bekannten Motoren
als Hauptsteuerorgan zur Umsteuerung des Frischdruckes, während bei dem vorliegenden
Motor der Schleppschieber die Aufgabe eines Hilfssteuerorgans erfüllt und dazu dient,
die Arbeitsluft von der einen Kolbenseite auf die andere zu überführen. Es ergibt
sich durch diese Einrichtung der wirtschaftliche Vorteil, daß der Arbeitskolben
auf dem Rückhub nicht mit Frischdruck, sondern mit Arbeitsluft beaufschlagt wird,
die auf den vergrößerten Kolbenquerschnitt wirkt.
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Die Regelung des Füllungsgrades, welche an sich ebenfalls bekannt
ist, kann bei dem vorliegenden Motor in verschiedener Weise ausgeführt werden, beispielsweise
kann gemäß der Erfindung die den Abschluß des Frischdruckes nach dem Zylinder herbeiführende
Umsteuerung des freifliegenden Steuerorgans unter Anwendung eines an sich bekannten
Hilfsschiebers durch regelbar gedrosselten Frischdruck erfolgen, wobei also, im
Gegensatz zu ähnlichen bekannten Motoren, das gedrosselte Treibmittel nur auf den
Steuerschieber wirkt, während dem Arbeitskolben das Treibmittel ungedrosselt zugeführt
wild.
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Zur Veränderung der Hublänge können ferner in an sich bekannter Weise
im Arbeitszylinder mehrere in Abständen angeordnete Öffnungen vorgesehen werden,
von denen immer nur eine geöffnet ist und die die Arbeitsluft zum Steuerschieber
zwecks Umsteuerung desselben zurückführen. Abweichend von bekannten Anordnungen
ist jedoch nach der Erfindung nicht ein einziger Rückführungskanal vorhanden, sondern
es sind mehrere derartige Kanäle nebeneinander ausgespart, wodurch sich eine besonders
einfache Anordnung und Bauart des diese Kanäle abschließenden Drehschiebers ergibt.
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Auf den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand dargestellt. Abb.
i ist ein senkrechter Längsschnitt durch den -Motor, Abb. 2 eine Rückansicht, Abb.
3 ebenfalls ein Längsschnitt rechtwinklig zu Abb. i, und in Abb. 4 und 5 ist eine
abgeänderte Ausführungsform im Längsschnitt und Rückansicht dargestellt.
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In dem Zylinder z arbeitet der Kolben 2, an dessen Kolbenstange 3
das Antriebsgestänge der Schüttelrutsche angreift. Die Umsteuerung des auf den Kolben
2 wirkenden Treibmittels erfolgt
durch einen freifliegenden Steuerschieber
q. Gemäß Abb. i bis 3 wird durch das durch den Stutzen 5 eintretende Treibmittel
der Steuerschi eher 4 in die gezeichnete Stellung vorgestoßen, so daß dasselre durch
einen Ringkana16 und einen Kanal 7 in den Zylinder einströmt. Gleichzeitig gelangt
dabei der Frischdruck durch einen Kanal 8 und eine Düse 9 zur Wirkung auf den Kolben
io eines Hilfssteuerschiebers, welcher einen Kanal 12 freilegt, so daß das Treibmittel
vor die Vorderseite des abgesetzten Steuerschieberkolbens ,4' gelangt. In die Ase
9 steht eine durch Handrad oder Mutter verstellbare Spindel ii hinein, durch welche
d.er Durchgangsquerschnitt der Düse verändert werden kann. Infolge der durch die
Düse 9 bewirkten Drosselung erreicht nun der auf die Vordeiseite des Steuerschiebers
wirkende Frischeruck eist nach einer gewissen Zeitspanne die erforderliche Stärke,
um den Schieber entgegen dem gegen die Hinterseite desselben wirkenden Frischdruck
umzusteuern und damit die Treibmittelzufuhr zum Arbeitszylinder wie auch den Auspuff
abzusperren. Durch Verstellung der Spindel ii hat man es somit in der Hand, durch
mehr oder minder starke Abdrosselung dies Treibmittels die Füllung des Arbeitszylinders
und damit die Hublänge des Kolbens und den Expansionsgrad zu verändern.
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Mit dem Arbeitskolben 2 ist ein vor demselben liegender Schleppschieber
13 verbunden, dessen Kolbenstange 13' mit Reibungsschluß in die hohle Kolbenstange
3 eingeführt ist. Die Reibung zwischen den beiden Kolbenstangen muß so abgepaßt
sein, daß der Kolben 2 den Schieber 13 mitnimmt und ihn in seine jeweilige
Endstellung bewegt, worauf beide Kolbenstangen ineinandergleiten, Der Reibungsschluß
wird durch geeignete Zurichtung der Kolbenstange i3', beispielsweise Zweiteilung
derselhen und federnde Einlage, erreicht. Der Schleppschieber 13 ist als
entlasteter Kolbenschieber ausgeführt, spielt in dem Schiebergebäuse 15 und kann
eine Öffnung 14 abdecken und freigeben, durch welche die Zylinderräume vor und hinter
dem Kolben 2 miteinander in Verbindung gebracht werden.
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Die Wirkungsweise des Motors gemäß Abb. i bis 3 ist folgende Bei eingezogenem
Arbeitskolben 2 wird durch das einströmende Treibmittel der Steuerschieber 4. in
die Offenstellung bewegt, so daß durch den Kanal 7 Frischdruck in den Zylinder z
eintritt und den Kolben z vortreibt. Der Schleppschieber 13 stößt dabei gegen
den Gehäusedeckel 16 und deckt den Kanal 14 ab, wobei die Schieberstange
13' sich in die hohle Kolbenstange 3 einschiebt. Die vor dem Kolben 2 befindliche
Luft entweicht duich Öffnung 17, Kanal 18, an dem Steuerschieber vorbei und durch
den Kanal ig ins Freie. Die Drosselspindel ii ist entsprechend der mutmaßlichen
Leistung des Motors eingestellt, und sobald gegen die Vordeiseite des Steuerschiebers
..1. die durch die Düse 9 geleitete Frischluft im Überdruck wirkt, fliegt der Steuerschieber
in die Geschlossenstellung zuiück und sperrt die weitere Treibmittelzufuhr nach
Kanal 7 ab und schließt gleichzeitig den Auslaßkanal 18. Die Füllung des Zylinders
ist jetzt beendet, und der Kolben wird nunmehr durch die Expansion des Treibmittels
noch weitergetrieben, bis entsprechend der gerade vorhandenen Belastung der Rutsche
der Kolben sein Hubende erreicht. Der hierbei durch das Gewicht der Rutsche entstehenee
Ruck genügt, trotz der hinter dem Kolben eingeschlossenen Arbeitsluft den Kolben
2 und den von letzterem mitgenommenen Schleppschieber 13 ein kleines Stück zurückzubewegen,
derart, daß der Schieber 13 die Öffnung 14 freigibt, so daß nunmehr die hinter dem
Kolben 2 befindliche Arbeitsluft durch die Öffnungen 2o, den Umführungskanal 21,
Kanal 14, durch den Schieber 13 hindurch und Öffnung 22 auf die Vorderseite
des Kolbens 2 gelangt, deren wirksame Fläche größer als die hintere Kolbenseite
ist, so daß durch den Überdruck der Arbeitsluft nunmehr der Kolben 2 zurückbewegt
wird, bis er gegen die Stange io' des Hilfsschiebers io trifft, diesen zurückstößt,
so daß der Kanal z2 nunmehr durch Kanal 12' mit der Außenluft verbunden ist, durch
welche die Preßluft, die kurz vorher die Umsteuerung durch Überdruck auf die große
Fläche des Steuerkolbens :4' bewirkt, nach außen entweichen kann. Es erfolgt abermalige
Umsteuerung, der Kolben wird durch das hinter ihm durch Verdichtung gebildete Luftkissen
aufgefangen und plötzlich von neuem vorgestoßen, dabei die Rutsche entgegen der
Förderrichtung anhebend.
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Der Hubwechsel findet also bei dem vorliegenden Motor nicht an einer
bestimmten Stelle statt, sondern richtet sich nach der sich fortwährend ändernden
Belastung der Rutsche und dem jeweiligen Arbeitswiderstand, so daß die Expansion
des Treibmittels praktisch voll ausgenutzt wird.
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Anstatt den Schleppschieber 13 mit Reibungsschluß gegen die Kolbenstange
des Arbeitskolbens anzuordnen, kann auch die Ausführung gemäß Abb. 4. gewählt werden,
wo vor dem Arbeitskolben noch ein Hilfskolben 23 angeordnet ist, der mit entsprechendem
Reibungsschluß gegen die Zylinderwandung ausgeführt ist. Der Hilfskolben 23 ist
mit seitlichen Durchbrechungen 23' ausgebildet und an der Innenseite seiner Nabe
mit einer Verschlußmuffe 26 versehen, die samt dem Kolben 23 auf einer auf der Kolbenstange
3 sitzenden Buchse 25 verschiebbar ist. Die Kolbenstange 3 besitzt am vorderen Ende
eine Bohrung 27, die durch Öffnung 28 mit dem Zylinderinnern verbunden
und
an der Vorderseite geschlossen ist. Wenn der Arbeitskolben 22 beim Hingang vorgetrieben
wird, stoßen beide Kolben 2 und 23 gegeneinander, so daß durch die Verschlußmuffe
26 eine Öffnung 29 nach der Bohrung 27 verschlossen wird. Wenn dagegen der Kolben
2 im Totpunkt der Rutsche sein Hubende erreicht und den kurzen Rückstoß erleidet,
bleibt der Hilfskolben 23 infolge seines Reibungsschlusses mit der Zylinderwandung
stehen, die Öffnung 29 wird freigegeben, so daß jetzt die Arbeitsluft durch die
Kolbenstangenbohrung 27 hindurch gegen die größere Vorderfläche des Kolbens -2 wirken
kann. Sobald die Kante 24 der Buchse 25 gegen die hintere Kante der Verschlußmuffe
26 stößt, wird der Hilfskolben von dem Hauptkolben wieder mitgenommen.
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Gemäß Abb.4 und 5 tritt das Treibmittel durch den Stutzen
30 in das Steuergehäuse ein, stößt den Steuerkolben 4. in die gezeichnete
Stellung (Abb. 4.) vor, so daß es Zutritt durch den Kanal 7 in den Zylinder i erhält.
Beim Vorwärtsgang des Kolbens 2 wird die vot dem Kolben befindliche Abluft durch
die Öffnung 31, den Auspuffkanal 32, Kanal 3:1 und Stutzen 35 ins Freie geführt.
In der Zylinderwandung sind in gewissen Abständen Öffnungen 36 vorgesehen, die durch
je einen Kanal 37 mit einem gemeinsamen Drehschieber 38 (4bb. 5) nach einem
Kanal 39 geöffnet und geschlossen werden können, der nach der Vorderseite des Steuerschiebers
4. führt. Der Frischdruck wirkt also nur so lange auf den Kolben 2, bis die betreffende,
durch den Drehschieber 38 eingestellte Öffnung 36 überschliffen ist, worauf der
Frischdruck zur Wirkung auf die Vorderseite des Steuerschiebers gelangt und diesen
umsteuert, wodurch die Ein- und Ausströmung der Frischluft abgesperrt wird. Beim
Hubwechsel kommen die Kolben 2 und 23 auseinander; die auf die Vorderseite des Kolbens
2 wirkende Arbeitsluft treibt letzteren wieder zurück, bis die Öffnungen 28 der
Kolbenstange 3 in die Stopfbüchse 40 eintreten und dadurch verschlossen werden.
Die hinter dem Kolben 2 befindliche Luft kann jetzt nicht mehr entweichen, wird
verdichtet in den Kanal 7 getrieben und wirft den Steuerschieber in die Offenstellung
zurück.