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Druckluftantrieb mit Schiebersteuerung für Schüttelrutschen Die Erfindung
-bezieht sich auf einen Druckluftantrieb mit Schiebersteuerung für Schüttelrutschen,
bei welchem der Schieber am Ende des in Förderrichtung erfolgenden Hubes durch einen
Kolbenansatz umgesteuert wird und die Abbremsung des Arbeitskolbens durch eine über
einen Teil des Schieberhubes sich erstreckende Voreinströmung mit anschließender
Verdichtung erfolgt.
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Bei Druckluftantrieben für Schüttelrutschen ist die Steuerung in der
Regel derart ausgebildet, daß die Abbremsung des Kolbens am Ende des Hinganges (in
der Förderrichtung) durch eine Voreinströmüng geschieht, welche durch eine infolge
Schließens des Auspuffs eintretende Verdichtung im Zylinderraum unterstützt wird.
Mit derartigen Steuerungen ist aber die zur Unterbrechung des Reibungsschlusses
zwischen Fördergut und Rutsche wünschenswerte stoßartige Verzögerung nicht erreichbar,
weil der Zylinderraum während der Zeit der Voreinströmung und Verdichtung ständig
mit der Frischluftleitung in Verbindung steht, so daß der sich in der Förderrichtung
weiterbewegende Arbeitskolben die Luft in die als Windkessel wirkende Leitung zurückdrückt.
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Die während des Verzögerungszeitabschnittes im Zylinderraum auftretendenDrücke
sind daher vielfach nicht hinreichend, um bei starker Belastung der Rutsche ein
Aufschlagen des Kolbens auf den Zylinderdeckel zu vermeiden. Man hat daher bei bekannten
Anordnungen vorgeschlagen, in die Luftzuleitung ein Rückschlagventil einzuschalten,
welches während der Voreinströmung und Verdichtung bei Erreichung eines bestimmten
Druckes die Verbindung des Zylinderraumes mit der Frischluftleitung sperrt und dadurch
eine verstärkte Verdichtung im Zylinderraum ermöglicht. Indessen stellt die Anordnung
solcher Rückschlagventile keine vollkommene Lösung dar, weil die Bauart des Motors
hierdurch verwickelt wird.
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Es ist eine andere Bauart bekanntgeworden, bei welcher ein Schieber
am Ende des in Förderrichtung erfolgenden Hubes durch einen Kolbenansatz umgesteuert
wird und bei welchem dieAbbremsung desArbeitskolbensdurch Voreinströmungmit anschließender
Verdichtung geschieht. Bei dieser Bauart wird die Arbeitsluft über den hohl ausgebildeten
und mit entsprechenden Öffnungen versehenen Schieber dem Zylinder zugeführt. Auch
wird die Auspuffluft durch diesen Schieber. selbst geschlossen. Eine starke Verdichtung
im Zylinderraum ist bei dieser bekannten Einrichtung kaum erreichbar, weil der Zylinder
auch während der sich an die Voreinströmung anschließenden Verdichtung ständig durch
eine kleine Öffnung des Schiebers mit der Frischluftzuleitung verbunden ist, zudem
besteht bei der Steuerung des Voreinströmungszeitabschnittes in bezug zur Schieberbewegung
gemäß der bekannten Anordnung
die Gefahr, daß die V oreinströmung
zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem im Zylin-
| der schon ein erheblicherGegendruckherrsc .tue |
| so daß die Wirkung der Voreinströmung@@ s |
| hältnismäßig gering ist. |
| Erfindungsgemäß werden die geschild&i4' |
| Nachteile dadurch behoben, daß der auf den' |
Schieber auftretende Kolbenansatz den Auspuff schließt und der sich nur auf den
ersten Teil des Schieberhubes erstreckende Zeitabschnitt der Voreinströmung von
dem Schieber unmittelbar nach Beginn von dessen Hub durch Verbindung der Druckluftzuführung
mit dein dem Schieber zu gelegenen Zylinderraum eingeleitet wird.
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Bei dieser Anordnung tritt während der Voreinströmung die Druckluft
gerade in einem solchen Zeitraum in den Zylinder hinein, in dem sie sich am günstigsten
auswirken kann, weil hierbei der Anstieg der Verdichtung nach einer sehr flachen
Linie verläuft, so daß die Einleitung von Frischluft von Leitungsdruck zu einem
schnellen Anstieg des Druckes bis auf etwa Leitungsspannung führt. Der Leitungsdruck
wird also auf diese Weise schon nach einem geringen Schieberweg erreicht. Darauf
steht bei völligem Abschluß des Zylinderraumes von der Frischluftleitung ein noch
verhältnismäßig langer Schieberhub für die Verdichtung zur Verfügung, so daß Enddrücke
erreicht werden können, die ein 1vIehrfaches des Leitungsdruckes betragen. Dadurch
ergibt sich eine größere Sicherheit gegen das Aufschlagen des Kolbens auf den Zylinderdeckel
auch bei plötzlicher Steigerung der Belastung der Rutsche. Ferner wird eine wünschenswerte
stoßartige Abbremsurig der Rutsche erreicht.
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Eine günstige bauliche Lösung ergibt sich, wenn die Voreinströmung
durch eine am Kolbenansatz angeordnete und mit dem Frischlufteinlaß in Verbindung
gebrachte Absetzung des Kolbenansatzes gesteuert wird, die nur während derVoreinströmung
mit dem Frischlufteinlaßkanal in Verbindung steht.
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Bei dieser Bauart findet infolge der zur Abdichtung des Schiebers
notwendigen Überdeckung vor dein Voreinströmungszeitabschnitt eine Vorverdichtung
von ganz geringer Dauer statt, welche vom Beginn der Absperrung des Auspuffs durch
den Steueransatz bis zur Freilegung des Frischluftkanals dauert. Da sich diese Vorverdichtung
auf eine ganz geringe Weglänge beschränkt und ferner zu dieserZeit der im Zylinder
eingeschlossene Luftrest noch verhältnismäßig groß ist, wird hierdurch nur eine
geringe Drucksteigerung erreicht, so daß sich an der grundsätzlichen Wirkungsweise
der Erfindung nichts ändert.
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Die Erfindung kann sowohl bei einfach wirkenden als auch bei doppelt
wirkenden MotorenmitVorteil angewandt werden. Wird der Motor doppelt wirkend ausgebildet,
so ist z«eckmäßig ein besonderer Ansatzzylinder hit kleinerem Kolben vorzusehen,
durch elchen der in der Förderrichtung erfolgende Iub der Rutsche bewirkt wird.
Bei den bekannten Antrieben dieser Art wird die auspuffende Luft dieses Ansatzzylinders
auf dem Wege über den Steuerschieber abgeleitet, wodurch eine verzögerte Umkehr
der Bewegungsrichtung des Hauptkolbens am Ende des Hinganges hervorgerufen werden
kann. Um diesen Nachteil zu verhindern und damit eine volle Ausnutzung des hohen
Verdichtungsdruckes im Hauptarbeitszylinder zu erreichen, soll in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung der Auspuff des Ansatzzylinders durch einen vom Kolben gesteuerten
Kanal zu Beginn der Umsteuerung des Schiebers erfolgen. Durch diese Anordnung wird
unter allen Umständen eine Entlastung des Kolbens des Ansatzzylinders erreicht,
bevor der Hauptarbeitskolben in seine Endstellung gelangt ist.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
eines doppelt wirkenden Zylinders 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. 1.
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Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie C-D der Fig. 2.
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Der Motor besteht aus dem Hauptzylinder i mit dem großen Arbeitskolben
2 und aus dem Ansatzzylinder 3 mit dem kleinen Kolben 4. Der Hauptkolben 2 ist mit
einem mittleren Steueransatz 5 für die Steuerung des auf der Büchse 6 geführten
Rohrschiebers 7 versehen.
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Dieser Schieber liegt in einem vorspringenden Ansatz 8 des Zylinderdeckels.
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Die Druckluft tritt durch den Stutzen 9 in die Kammer io des Zylinderdeckels
ein und strömt von hier aus durch den Kanal i i in einen die Kolbenstange umgebenden,
sich zum Zylinder öffnenden Ringraum 7' (s. Fig. 2, strichpunktierte Kolbenstellung).
Die Druckluft treibt den Kolben nach rechts, wobei die in dem Raum 12 zwischen den
beiden Kolben 2 und 4 befindliche Luft über den Entlüftungskanal 13 abgeführt wird.
Die während dieser Bewegung im Ansatzzylinder 3 von dem kleinen Kolben 4 verdrängte
Luft strömt über den Kanal 14, die Schieberschlitze 15 in die Ringkammer 16 der
festen Büchse 6 und strömt von hier aus zurück über die Schieberschlitze 15 und
den Kanal 17 ins Freie (Fig.2 und 4).
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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 in die Stellung nach Fig. i gebracht, sperrt den Frischluftzuführungskanal
i i ab und bringt ferner die Schlitze 15 des Kolbens mit dem Auspuffkanal 18 in
Verbindung, so daß der Arbeitsraum des Hauptzylinders entlastet wird.
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Gleichzeitig tritt nunmehr Frischluft aus derKammer io über Kanal
ig und dieSchlitze 2o in die Ringkammer 16 und von hier aus wieder über die Schlitze
2o in den Kanal 14 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 den Schieber 7 und sperrt
hierdurch den Arbeitsraum des Hauptzylinders von der Auspufföffnung 18 ab. Bei der
weiterenBewegung des Kolbens wird der Schieber durch den Teil 5a des Steueransatzes
nach links geschoben, wobei zunächst bis zur Freilegung des Einlaßkanals i i eine
ganz geringe Vorverdichtung stattfindet. Darauf beginnt über den Einlaßkanal i i
und die Absetzung 5a der Eintritt von Frischluft in den Zylinderraum (Voreinströmung),
wodurchderDruck schnell auf etwa Leitungsspannung ansteigt.
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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 denAnsatzzylinder erfolgt über den vom Kolben 4 gesteuerten
Kanalei; 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 stäubfreie 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 Kana123 verbunden,
der hinter die größere Stufe 7a des Steuerschiebers führt. In diese kegelige Bohrung
ist ein Drosselkegel 24 ein= gesetzt, dessen rückwärtiger Teil mit Gewinde 25 in
den Zylinderdeckel eingeschraubt ist und welcher einen Stellhebel26 besitzt. 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 hoffen Verdichtungsdruck belastet ist, während apf die
größere Ringfläche nur der Leitungsdruck wirkt, der sich aus der Kammer io über
die kegelige Bohrung 22 und den engen Kanal 2@3 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 größeren Fläche 7a
die Neigung, sich nach rechts zu bewegen. Sobald er sich aber um ein geringes Maß
nach rechts bewegt hat, ist der Raum, der durch den engen Kanal 23 und die vergleichsweise
große, die Führung des Schiebers bildende Kammer 29 gebildet wird, in seinem Raum
erheblich vergrößert worden, so daß ein entsprechender 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 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 2:z ausgeglichen
ist. Man kann so durch entsprechendeEinstellung des Drosselkegels jede gewünschte
Hublänge erzielen. .