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Mit Druckluft angetriebener schiebergesteuerter Schüttelrutschenmotor
Die Erfindung betrifft einen mit Druckluft angetriebenen schiebergesteuerten Schüttelrutschenmotor,
der sich durch Vereinigung folgender beiden an sich bekannten Merkmale kennzeichnet
a) Eine zur Hubverstellung dienende Drosselvorrichtung ist in einem kurzen Kanal
angeordnet, welcher von der Frischluftzul.eitung oder vorzugsweise einer zwischengeschalteten
Frischlufteinlaßkamm@er zu der die Umsteuerung am Ende des Hinganges bewirkenden,
im Verhältnis zum Querschnitt des Kanals großen Steuerfläche des Steuerschiebers
führt, wobei der Raum vor der entgegengesetzten Schieherfläche bis zur Beendigung
der von der Steuerfläche ausgelösten Steuerbewegung über einen Kanal mit der Frischlufteinlaßkammer
bzw. mit der Frischluftleitung verbunden ist.
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b) Die Frischlufteinlaßkammer bzw. Frischluftleitung, ist gegen den
Zylinderraum während des in diesem am Ende des Hinganges stattfindenden Verdichtungszeitabschnittes
abgesperrt.
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Die bekannten Schüttelrutschenmotoren mit dem unter a) angeführten
Merkmal. haben den Nachteil, daß eine ordnungsmäßige Hubverstellung nur bei gleichmäßiger
Belastung erreicht werden kann, wähnend bei den im Grubenbetrieb unvermeidlichen
Belastungsschwankungen eine selbsttätige Anderung der Hublänge in unerwünschter
Weise eintritt. Die Ursache dieses Nachteiles besteht nach Erkenntnis der Erfindung
darin, daß der am Ende des Hinganges im Arbeitszylinder auftretende Verdichtungsdruck
sich auf die Zuleitung und damit auch auf die steuernde Fläche des Schiebers überträgt.
Dadurch ergibt sich eine schnellere Umsteuerung des Schiebers, als sie bei Einstellung
der Drosselvorrichtung zunächst beabsichtigt ist. Hierbei ist naturgemäß diese Beeinflussung
des Steuervorganges von der Stärke des Verdichtungsstoßes abhängig. Vergrößert sich
z. B-die Belastung der Rutsche, so ergibt sich ein stärkerer Verdichtungsstoß -und
dadurch eine schnellere Umsteuerung des Schiebers, was zu einer Verkürzung des Hubes
führt. Bei Verringerung der Belastung tritt die @entgegengesetzte Wirkung (ein,
indem bei Verringerung des Verdichtungsstoßes die Umsteuerung verzögert und der
Hub länger wird. Diese selbsttätige Veränderung der Hublänge bei Belastungsschwankungen
verfolgt aber gerade in ungünstigem Sinne, indem bei vergrößerter Belastung seine
Verlängerung des Hubes und bei Verringerung der Belastung seine Verkürzung des Hubres
für den Fördervorgang zweckmäßig ist.
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Dieser Nachteil tritt nicht ein, -wenn man zusätzlich noch das vorstehend
unter b) genannte Merkmal anwendet, d. h. die Frischlufteinlaßkamm@er b`zw. Frischluftleitung
gegen den Zylinderraum während des in diesem am Ende des Hinganges stattfindenden
Verdichtungszeitabschnittes absperrt.
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Die Absperrung der Frischluftleitung vom Zylinderraum wähnend des
Verdichtungszeitabschnittes
ist bei Schüttelrutschenmotoren an
sich bekannt; doch wird nur durch die Vereinigung dieser Maßnahme mit den übrigen
Merkmalen der Erfindung die Wir,'
| kung erreicht, daß Belastungsschwankun |
| sich nicht in ungünstiger Weise auf die H |
länge auswirken können.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich,
wenn der mit der Drosselvorrichtung versehene Kanal- die große Fläche eines konzentrisch
die Kolbenstange umschließenden stufenförmigen Rohrschiebers belastet, dessen andere
Fläche mit dem im Arbeitszylinder herrschenden Druck beaufschlagt ist, wobei die
Absperrung der Frischluftleitung von dem Zylinder während des Verdichtungszeitabschnittes
durch einen den Schieber am Ende des Hinganges des Kolbens steuernden Kolbenansatz
erfolgt.
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` Die Erfindung bringt weiterhin den Vorteil einer selbsttätigen günstigen
Anpassung der Hublänge an die Belastungsverhältnisse mit sich. Bei Verringerung
der Belastung der Rutsche tritt nämlich ein schnellerer Gang von Rutsche und Kolben
ein, der sich in einem stärkeren Druckabfall im Zylinder während des Füllzeitabschnittes
äußert. Da sich dieser Druckabfall auch auf die kleine Ringfläche des Schiebers
überträgt, wird so der Gegendruck geringer, und die Umsteuerung durch den auf die
große Ringfläche wirkenden Druck kann schneller eintreten, so daß der Hub in der
wünschenswerten Weise verkürzt wird. Unterstützend für diese schnellere Umsteuerung
wirkt auch der Umstand, daß bei verringerter Belastung die Verdichtung im Zylinder
am Ende des in der Förderrichtung erfolgenden Hubes (Hingang) geringer bleibt, so
daß auch der zu Anfang des Rückhubes vorhandene Gegendruck auf die kleine Ringfläche
des Schiebers kleiner ist.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
eines doppelt wirkenden Motors dargestellt.
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Fig. i ist ein Längsschnitt.
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Fig.2 ist ebenfalls ein Längsschnitt bei anderer Schieber- und Kolbenstellung.
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Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie A-B der Fig. i.
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Fig. a ist ein Schnitt nach Linie C-D der Fig. 2.
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Fig. 5 zeigt einen Teil des Zylinderdeckels in Längsschnitt und Vorderansicht
in vergrößertem Maßstabe.
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Der Motor besteht aus (lem Hauptzylinder i mit dem großen Arbeitskolben
2 und aus dem Ansatzzylinder 3 mit dem kleinen Kolben .l. Der Hauptkolben 2 ist
mit einem mittleren, auf der Kolbenstange fest ang°ordneten Steueransatz 5 für die
Steuerung des auf der Büchse 6 geführten Rohrschiebers 7 versehen. Dieser Schieber
liegt in einem vorspringenden Ansatz 8 des Zylinderdeckels.
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Die Druckluft tritt durch den Stutzen 9 in kdie Kamm@er«io des Zylinderdeckels
ein und ,xcömt von hier aus durch den Kanal i i in 'iinen die Kolbenstange umgebenden,
sich zum Zylirder öffnenden Ringraum (s. Fig. 2 strichpunktierte Kolbenstellung).
Die Druckluft treibt den Kolben nach rechts, wobei die in dem Raum 12 zwischen den
beiden Kolben 2 und ¢ befindliche atmosphärische Luft über den Entlüftungskanal
13 abgeführt wird.
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Die während dieser Bewegung im Ansatzzylinder 3 von dem kleinen Kolben
¢ verdrängte Luft strömt über den Kanal 14, die Schieberschlitze 15 in die Ringkammer
16 der festen Büchse 6 und strömt von hier aus über die Schieberschlitze 15 und
den Kanal 17 ins Freie (Fig. 2 und q.).
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Nachdem der Kolben den gewünschten Hub in der Richtung nach rechts
(entgegen der Förderrichtung) zurückgelegt hat, erfolgt die Umsteuerung des Schiebers,
die weiter unten beschrieben wird. Der Schieber wird aus der Stellung Fig. 2 irr
die Stellung nach Fig. i gebracht und sperrt den Frischluftzuführungskanal i i ab
und bringt ferner die Schlitze 15 des Schiebers mit dem Auspuffkana118 in Verbindung,
so daß der Arbeitsraum des Hauptzylinders entlastet wird.
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Gleichzeitig tritt nunmehr Frischluft aus der Kammer i o über Kanal
i 9 und die Schlitze 2o in die Ringkammer 16 und von hier aus wieder über die Schlitze
2o in den Kanal 1:I und beaufschlagt den kleinen Kolben q., wodurch die Rutsche
in der Förderrichtung (nach links) bewegt wird. Während dieser Bewegung behält der
Schieber die Stellung nach Fig. i bei.
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Am Ende des Hinganges (vgl. die ausgezogenen Linien nach Fig. i) stößt
der Steueransatz 5 des Kolbens mit seiner Absetzung 5a an deh Schieber 7 und sperrt
hierdurch den Arbeitsraum des Hauptzylinders von der Auspufföffnung 18 ab. Bei der
weiteren Bewegung des Kolbens wird der Schieber durch den Teil 5a des Steueransatzes
nach links geschoben, und es wird die Luft in denn sich verkleinernden Raum des
Hauptzylinders einer Vorverdichtung unterworfen. Sobald die Absetzung 5a mit dem
Einlaßkanal i i zur Deckung gelangt, tritt Frischluft in den Zylinder t dem sich
nach links bewegenden Kolben 2 entgegen, wodurch der Druck schnell auf Leitungsdruck
steigt. Bei der weiteren Bewegung des Schiebers wird die Frischluftzufuhr durch
den hinteren Teil des Steueransatzes 5 wieder abgesperrt, und es tritt bei der weiteren
Linksbewegung des Kolbens eine starke Verdichtung ein, die zur
plötzlichen
Verzögerung des Kolbens und der Rutsche führt. Die Linksbewegung ist beendet, sobald
Schieber und Kolben die Stellung nach Fig.2 (ausgezogene Linien) erreicht haben.
Die Einleitung der Rückwärtsbewegung des Kolbens (nach rechts) erfolgt nun lediglich
durch Ausdehnung der im Hauptarbeitszylinder befindlichen Luftmenge. Sobald der
Steueransatz 5 bei Beginn der Rechtsbewegung des Kolbens 2 mit seinem abgesetzten
Teil 5a den Kanal i i freigelegt hat, beginnt die Füllung des Zylinders mit Frischluft,
und die Rechtsbewegung nimmt ihren Fortgang.
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Der- Auspuff für den Ansatzzylinder erfolgt über den vom Kolben q.
gesteuerten Kanal 21, welcher in den Entlüftungskanal 13 einmündet. Die Mündung
des Kanals 21 ist so gelegt, daß die Entlastung des kleinen Zylinderraumes kurz
vor Beendigung der Linksbewegung des Kolbens zu Beginn der Umsteuerung des Schiebers
7 erfolgt, so daß bei Einleiten der Umkehrung des Hauptkolbens 2 der Zylinderraum
3 völlig drucklos ist. Der Entlüftungskanal 13 mündet, wie Fig. i und 2 zeigen,
in der Nähe des Auspuffkanals 18 ins Freie, so daß beim Linkshub des Kolbens 2 staubfreie
Luft aus der Nähe des Auspuffs in den Raum zwischen den beiden Kolben angesaugt
wird. » Diese Anordnung des Entlüftungskanals ist an sich bekannt.
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Die Umsteuerung des Schiebers aus der Stellung nach Fig.2 in die Stellung
nach Fig. i geschieht wie folgt: Wie aus Fig. i und 2 ersichtlich, ist die Frischluftkammer
io durch eine kegelige Bohrung 22 mit einem verhältnismäßig engen Kanal
23 verbunden, der hinter die größere Stufe 7a des Steuerschiebers führt.
In diese kegelige Bohrung ist sein Drosselkegel 24 eingesetzt, dessen rückwärtiger
Teil mit Gewinde 25 in den Zylinderdeckel eingeschraubt ist. Dieser Drosselkegel
besitzt einen Hebel 26, dessen freies Ende eine Schraube 27 trägt, die in kreisbogenförmig
angeordneten Rasten 28 in verschiedenen Stellungen festgestellt werden kann. Auf
diese Weise ist @es möglich, den Drosselkegel mehr oder weniger in die Bohrung 22
hineinzuschraubien und dadurch den zwischen dem Kegel und der Bohrring verbleibenden
Ringquerschnitt mehr oder weniger stark zu drosseln. Bei Beginn der Rechtsbewegung
des Kolbens 2 (Fig. 2) wird der Schieber 7 zunächst in seiner linken Endstellung
festgehalten, weil er auf seiner dem Zylinder zugekehrten kleinen Stirnfläche mit
dem hohen Verdichtungsdruck belastet ist, während auf die größere Ringfläche nur
der Leitungsdruck wirkt, der sich aus der Kammer io über die kegelige Bohrung 22
und den engen Kanal 23 auf diese Fläche überträgt. Sobald. bei der Rechtsbewegung
des Kolbens 2 eine entsprechende Drucksenkung im Zylinder eingetreten ist, erhält
der Schieber infolge der Belastung der grö-..ßeren Fläche 7a das Bestreben, sich
nach rechts. zu bewegen.' Sobald er sich aber um ein geringes Maß nach rechts bewegt
hat, ist der Raum, der durch den engen und kurzen Kanal 23 und die vergleichsweise
große, die Führung des Schiebers bildende Kammer 29 gebildet wird, in seinem Raum
erheblich vergrößert worden, so daß einentsprechender Druckabfall eintritt, der
sich erst allmählich über die enge Drosselstelle 22 wieder ausgleichen kann. Durch
diesen Druckabfall wird der Schieber, der sich also um ein geringes Maß aus seiner
linken Endstellung bewegt hat, noch eine gewisse Zeit lang festgehalten. Die Überdeckung
des Schiebers bezüglich des Erischlufteinlasses i i und der Entlüftungskanäle 15,
16, 17 soll zweckmäßig so groß gewählt werden, daß die geringe Bewegung des Schiebers
aus seiner linken Endstellung die ordnungsmäßige Arbeitsweise der Steuerung nicht
beeinträchtigt. Die völlige Umsteuerung des Schiebers in seine rechte Endstellung
findet erst statt, wenn der Druckabfall in dem Kanälchen 23 und der Kammer 29 über
die Drosselstelle 22 ausgeglichen ist. Man kann so durch ent= sprechende Einstellung
des Drosselkegels jede gewünschte Hublänge erzielen.