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Steuerung für Kraftmaschinen. Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage
vom 2. Juni igi i die Priorität auf Grund der Anmeldungen in Franl@reich vom 30.
September 1922 beansprucht. Es ist bekannt, zur Hervorbringung der Hin- und Herbewegung
von Arbeitskolben von Kraftmaschinen selbs:tätige Steuerschieber anzuwenden, die
ihrerseits vom Arbeitskolben gesteuert werden, um die Umstellung des Steuerschiebers
gegen Ende des Hubes des Arbeitskolbens hervorzubringen. Wenn der Arbeitskolben
keinen bestimmten Hub hat. sondern vor Erreichung des Endes seines Laufes durch
eine äußere Kraft festgehalten wird, sind solche Steuervorrichtungen nicht anwendbar.
Derartige Arbeitsbedingungen treten beispielsweise beim Betriebe von Stoßbohrern
auf. Besonders wenn der Hub in beiden Richtungen ein unbestimmter ist, wie es bei
doppelt wirkenden Klopfvorrichtungen der Fall sein kann, ist die selbsttätige Um#-Steuerung
des Verteilungsschiebers mit den bekannten Mitteln nick. zu erreichen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe in der Weise gelöst,
daß die Umstellung des- Steuerschiebers erfolgt, sobald der Arbeitskolben in der
einen oder anderen Richtung seines Laufes angehalten wird. Dies wird dadurch erreicht,
daß der auf eine kleinere Fläche des Steuerschiebers wirkende Druck des einfließenden
Treibmittels den Steuerschieber in entgegengesetzte Arbeitslage umzustellen sucht,
während der Druck des ausfließenden Treibmittels den Steuerkolben entgegen dieser
Kraft in der angenommenen Lage zu halten sucht. Wenn dieser Druck des ausfließenden
Treibmittels unter eine gewisse Grenze sinkt, so gewinnt der Druck des eintretenden
Treibmittels die Oberhand und stellt den Steuerschieber für die entgegengesetzte
Laufrichtung um.
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Vermöge dieser Einrichtung ist die Steuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung anwendbar bei Arbeitskolben mit in einer oder in beiden Richtungen veränderlichen
Umkehrpunkten, außerdem aber auch bei Arbeitskolben mit beiderseits unveränderlichen
Umkehrpunkten. Auch im letzteren Fall wird der Arbeitskolben in bekannter Weise
am Ende seines Hubes durch Abschluß der Ausströrnöffnung angehalten, und der den
Steuerschieber in der angenommenen Lage haltende Druck vermindert sich dann, bis
der Gegendruck überwiegt.
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In der Zeichnung ist die Wirkungsweise des Schiebers bei mehreren
Ausführungsformen schematisch dargestellt, und zwar für die drei Fälle des einerseits
oder beiderseits veränderlichen Umkehrpunktes oder schließlich des beiderseits unveränderlichen
Umkehrpunktes.
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i. F a 11. Abb. i und 2. Ein Kolbenschieber A besteht aus vier konzentrischen
Kolben a, b, c, d, die paarweise einander gleich sind und fest durch
ein Zwischenstück e miteinander verbunden sind. Die beiden Kol-. ben a, b verschieben
sich in einem Schieber--en. B mit fünf Öffnungen. Die Öffnungen i und 2 sind je
mit einem getrennten Behälter C, D@ in Verbindung. Die Öffnung 3 führt das Treibmittel
in das Schiebergeh.äuse B, die Öffnungen ,4 und 5 stehen mit dem freien Außenraum
in Verbindung.
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Die beiden Kolben c, d sind aus zwei zylindrischen Zapfen gebildet,
deren einer mit dem Kolben a und deren anderer mit dem Kolben b verbunden ist. Sie
verschieben sich in den zylindrischen Bohrungen f, g, die konzentrisch zum Schiebergeh,äuse
B stehen. Die Böden dieser Bohrungen stehen mit den öffnungen i und 2 durch kleine
Kanäle 6, 7 in Verbindung.
Vermöge dieser Anordnung tritt nach einer
oder zwei Verschiebungen des Schiebers A, die von außen mit der Hand mit Hilfe zweier
beliebiger Stoßstangen hervorgebracht wird, folgende Wirkung ein.
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Wenn der Schieber sich in der Stellung Abb. i befindet, so gelangt
das durch die öffnung ; eintretende Druckmittel über 2 in den Behälter D und wirkt
durch den Kanal 7 auf den Kolben d. Daraus ergibt sich eine Druckwirkung auf den
Schieber A; das vorher in den Behälter C aufgespeicherte Druckmittel entweicht durch
die Öffnungen i und T nach außen. Es übt daher einen Gegendruck auf den Kolbenschieber
aus, der auf den Koben a von größerem Querschnitt als der Kolben d einwirkt. Die
Dilferenz dieser beiden Drücke hält den Kolben b in der Stellung Abb. i, solange
Ausfluß des in C vorhandenen Druckmittels stattfindet. Wenn der Ausfluß im Begriff
ist, aufzuhören, so gewinnt der auf den Kolben d ausgeübte Druck das C'bergewicht,
und der Schieber verschiebt sich nach oben. Die Kolben r. und b überschreiten
allmählich die Öffnungen i und 2, und dem Druck, der unter d wirksam war, folgt
die Druckwirkung unter dem Kolben b, die sich aus dem Ausflufi des in D enthaltenen
Treibmit_els durch die Öffnungen 2 und 5 ergibt. Dieser Druck ist größer als derjenige,
der in diesem Augenblick von der durch die Öffnungen 3 und i in den Behälter C eindringenden
Druckflüssigkeit auf den Kolben c ausgeüb: wird, und der Schieber A verschiebt sich
bis zu dem Augenblick, wo die in D enthaltene Flüssigkeit zu fließen aufhört und
die Rückbewegung stattfindet.
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Die beschriebene Anordnung wird bei einem Zylinder E ! Abb. 2) angewandt,
in welchem ein Kolben F sich bewegt und dessen beide Enden mit den Öffnungen i -
und 2 des Schiebergeh,äuses B der Abb. i in Verbindung stehen. Vermöge dieser Anordnung
erhält der Kolben eine rasche Hin- und Herbewegung mit veränderlichen Umkehrpunkten,
die nur von mechanischem Festhalten des Kolbens F durch das Werkzeug abhängen, welches
mit der Kolbenstange G verbunden ist. Die Verschiebung des Kolbens F kann Null sein
oder eil Maximum erreichen, je nachdem die Kolbenstange G Widerstand in der Bewegung
erfährt, ohne daß aber der Schieber seine eigene Hin- und Herbewegung unterbricht.
Ferner findet der auf den Kolben F ausgeübte Druck mit voller Wirkung statt, wie
lange auch die Verschiebung dauert, da erst nachdem Anhalten des Kolbens und am
Ende des Ausfließens der Flüssigkeit die Umkehrung des Schiebers eintritt. Daraus
er@ gibt sich eine große Wirksamkeit der durch das Werkzeug ausgeübten Schläge.
Fall. Die Ausführung einer raschen Bewegung des Kolbens H (Abb. ;), dessen Kolbenstange
I ein einfach wirkendes Werk-zeug trägt, d. h. ein solches, dessen Bewegungsgrenze
auf der einen Seite bestimmt und auf der anderen Seite vermöge des mechanischen
Anhaltens des Werkzeuges veränderlich ist, erreicht man durch die Anordnung nach
Abb. 3. Das Schiebergehäuse J und der Schieber f( sind der zuerst beschriebenen
Ausführungsform ähnlich, aber die Öffnungen, die mit den Enden des Zylinders L in
Verbindung stehen, sind verdoppelt. Die Öffnungen 8 und 9 dienen ausschlielich zur
Zuleitung und die Öffnungen i o und i i ausschließlich zur Ableitung.
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Die Arbeitsweise ist dieselbe wie bei dem vorhergehenden Fall, aber
wenn der Kolben gegen seine Bewegungsgrenze, z. B. auf seiten der Öffnungen 8 und
io, kommt, schließt er selbst die Austrittsöffnung i o und schafft auf diese Weise
über sich ein elastisches Kissen, welches ihn anhält. Der Austritt der Flüssigkeit
hört auf, der Schieber .F( verschiebt sich und steuert den Kolben H zu umgekehrter
Bewegung um. Letzterer kann dann vor Erreichung seines anderen Hubendes durch Widerstand
des davon bewegten Werkzeuges zum Stillstand kommen oder bis zu seiner Bewegungsgrenze
verschoben werden, wobei er die Öffnung i i abdeckt, wie vorhin bei der anderen
Bewegungsrichtung.
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3. F a 11. Bei der Anwendung nach Abb. 4 macht der Kolben M eine langsame
Hin-und Herbewegung mit beiderseits fest bestimmten Umkehrpunkten. So kann beispielsweise
die Erfindung bei dem Dampfteil einer schwungrad'.osen Pumpe angewandt sein. Bauart
und -Wirkungsweise des Schiebers N sind die gleichen wie in den beiden vorhergehenden
Fällen. Das Schiebergehäuse O besitzt wie im 2. Fall zwei Einströmöffnungen 12,
13 und zwei Ausflußöffnungen 14, 15. Aber die Öffnungen 16, 17, durch welche die
Flüssigkeit aus dem Gehäuse austritt, liegen nicht mehr außerhalb der vom Schieber
N zurückgelegten Bahn. Mit diesen Öffnungen sind zwei kleine Kanäle 18, i 9 verbunden,
deren Querschnitt auf irgendeine Weise geändert werden kann. Beispielsweise durch
zwei Nadelventile.
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Die Wirkung ist folgende: Das durch die Öffnung 2o eingetretene Treibmittel
tritt bei 13 in der gezeichneten Stellung in den Zylinder P ein und wirkt auf den
Kolben M. Letzterer verschiebt sich nach oben, indem er die Flüssigkeit durch die
Öffnungen 14, 21 verdrängt, so daß ein Gegendruck auf den Kolben h des Schiebers
ausgeübt wird, der den Schieber in dieser gezeichneten Lage erhält. Da die Bewegung
des
Kolbens M sehr langsam ist, kann sich der Gegendruck, der über dem Kolben lz wirkt,
rasch vermindern und zu schwach werden, um den Schieber in der gezeichneten Lage
zu erhalten. In diesem Augenblick verschiebt sich der Schieber N nach oben und schließt
mehr oder weniger die Ausflußöffnung 16 ab, während die öffnungen 13, 14
vollständig frei bleiben. Dadurch wird der Abfluß nach außen gehemmt und kann nur
durch den kleinen Kanal i ä stattfinden, so daß der Druck über dem Kolben h sich
etwas vergrößert und den Schieber N festhält bis zu dem Augenblick, wo der Kolben
M die öffnung 14 deckt und der Abfluß aufhört. Nunmehr wird die auf den Kolben i
ausgeübte Wirkung überwiegend, der Schieber bewegt sich nach oben und legt die Entleerungsöffnung
15 frei. Der Druck unter dem Schieber verstärkt .sich nunmehr beträchtlich
infolge des unter dem Kolben M herrschenden Flüssigkeitsdruckes.
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Jedoch bewegt sich der Schieber nicht so weit, daß er gegen den Boden
des Schiebergehäuses O stößt, denn die öffnung 17 wird einerseits freigelegt,
und anderseits gestattet der kleine, mit den kleinen Schieberkolben in Verbindung
stehende Kanal die Bildung eines elastischen Kissens, welches verhindert, daß der
Schieber gegen den Boden trifft. Der Schieber N wird so weit verschoben, daß die
umgekehrte Bewegung des Kolbens M erfolgt.
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Passende Querschnitte der Kolben des Schiebers N geben die Sicherheit,
daß er mit sehr geringem Gegendruck gegen den Ausfluß aus dem Zylinder arbeitet,
so daß keine merkbare Veränderung in der Leistung der Pumpe eintritt. Andererseits
gibt es einen Stillstandspunkt am Ende des Laufes, durch den bei einer Pumpe die
Ventile auf ihre Sitze auffallen.
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4. Fall. Die Anordnungen nach den Abb.3 und 4 können auch bei einem
kleinen Motor mit Pleuelstange und Kurbel angewandt werden, der sich in den beiden
Umdrehungsrichtungen bewegen soll. Die Anordnung der Abb. ; ist für rasche Bewegungen
und diejenige der Abb.4 für langsame Bewegungen geeignet. In beiden Fällen kann
die Maschine wagerecht stehen (Abb. 5) oder senkrecht. Wenn sich im i. Fall die
Kurbel in der Lage Q (Abb. 5) befindet und man beim Anlassen die Umdrehungsrichtung
des Pfeiles A-V erreichen will, so genügt es mit Hilfe eines kleinen Druckstückes,
den Schieber an das Ende seiner Bewegung in der Richtung des entsprechenden, neben
dem Schieberspiegel in Abb. 5 dargestellten Pfeiles zu verschieben. Um den Rücklauf
hervorzubringen, genügt es, den Schieber in entgegengesetzter Richtung bis an das
Ende dieser Bewegung zu stoßen. Wenn dagegen die Kurbel sich in der Stellung IZ
befindet, so muß man dem Schieber die Anfangsbewegung geben, die mit den punktieren
Pfeilen am Schieberspiegel angedeutet sind. In der Folge steuert der Schieber dann
in der angegebenen Weise weiter.
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Im 2. Fall, d. h. bei einer stehenden Maschine, fällt der Schieber
infolge seiner schwachen Reibung immer nach unten, d. h. er bleibt immer in der
Stellung Abb. 3 und 4. stehen, so daß der Einlaß immer unter dem Kolben stattfindet.
Damit daher der Lauf der Maschine in dem einen oder anderen Sinne stattfinden soll,
braucht man nur den Kurbelzapfen auf die eine oder andere Seite zu drehen, um die
Bewegung umzukehren, dann tritt die für den oben beschriebenen Fall eingetretene
Wirkung ein.
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Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß man auch die Drehungsrichtung
während der Drehung ändern kann. Tatsächlich genügt es, den Schieber mit Gewalt
zu verstellen, um eine sehr plötzliche Umsteuerung zu erreichen.