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Die Erfindung betrifft ein pneumatisch betriebenes Stellglied mit einem
Stellgliedgehäuse, einem im Gehäuse längs einer Achse hin- und herlaufenden Kolben,
der ein Paar einander gegenüberliegend zugewandten primären Mbeitsflächen enthält,
mit einer unter Überdruck gehaltenen Hochdruck-Luftquelle, mit einem Paar von
Luftregelventilen, die zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen verschiebbar
sind, einem Mittel zum selektiven Öffnen eines der Luftregelventile zum Liefern von
Überdruckluft aus der Luftquelle nach einer der primären Arbeitsflächen, wodurch der
Kolben sich in Bewegung setzt, und einem pneumatischen Mittel zum Verlangsamen des
Kolbens in der Nähe der Enden seiner Reziprokbewegung.
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Dieses Betätigungsglied findet seine Anwendung insbesondere beim
Öffnen und Schließen des Gasaustausches, d.h. der Eihlaß- oder Auslaßventile eines
sonst herkömmlichen Verbrennungsmotors. Durch ihre Schnellbetriebseigenschaft
können die Ventile zwischen ganz geöffneten und ganz geschlossenen Stellungen fast
unmittelbar hin und her bewegt werden, im Gegensatz zum allmählichen Bewegen, wie
es die Eigenschaft nockenbetätigter Ventile ist.
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Der Betätigungsgliedmechanismus kann zahlreiche andere Anwendungen
finden, wie z.B. in Verdichter-Ventilsystemen und in Ventilsystemen in anderen
hydraulischen oder pneumatischen Vorrichtungen, oder als Schneflbetriebs-Regelventil
für Strömungsstellglieder oder mechanische Betätigungsglieder, in denen Schnellbetrieb
erforderlich ist, um Produkte in einer Fabrikationsprogrammumgebung zu verschieben.
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Verbrennungsmotorventile sind fast universal vom Durchflußtyp, die unter
Federdruck in eine ventilgeschlossene Stellung eingeführt und gegen diesen Federdruck
von einem Nocken auf einer rotierenden Nockenwefle geöffnet werden, wobei die
Nockenwelle mit der Kurbelwelle des Motors synchronisiert ist, um das Öffnen und
Schließen zu festen bevorzugten Zeitpunkten im Motorzyklus zu erzielen. Diese feste
Zeitgabe ist ein Kompromiß zwischen der am besten geeigneten Zeitsteuerung für hohe
Motorgeschwindigkeit und der am besten geeigneten Zeitsteuerung zum Verlangsamen
der Geschwindigkeiten oder für Motorleerlaufgeschwindigkeit.
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Im Stand der Technik wurden zahlreiche Vorteile erkannt, die durch den
Ersatz derartiger nockenbetriebener Ventileinrichtungen gegen anderen Typen von
Ventilöffnungsmechanismen erreichbar sind, die für ihr Öffnen und Schließen sowohl
abhängig von der Motorgeschwindigkeit als auch von der
Motorkurbelwellenwinkelposition oder anderen Motorparametern regelbar sind.
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In der gleichzeitig eingereichten Anmeldung EP-A-0 281192 (Stand der
Technik entsprechend Art. 54.3 EPC) wird ein Stellglied beschrieben, das
Dauermagnetsperrung in den geöffneten und geschlossenen Stellungen aufweist.
Elektromagnetische Rückstoßkraft läßt sich anwenden, um das Ventil aus der einen Stellung in die
andere zu bringen. Verschiedene Dämpfungs- und Energierückgewinnungspläne sind
ebenfalls aufgenommen.
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In der gleichzeitig eingereichten Anmeldung EP-A-0 328 195 (Stand der
Technik nach Art. 54.3 EPC) wird eine etwas ähnliche Ventilbetriebseinrichtung
beschrieben, die einen Auslösemechanismus statt eines Rückstoßplans ausnutzt, wie in
der zuvor angegebenen gleichzeitig eingereichten Anmeldung. Die beschriebene
Vorrichtung in dieser Anmeldung ist ein kombiniertes pneumatisch und elektrisch
betriebenes Ventil mit Hochdruckluftversorgung und mit einem Regelventilsystem zum
Anwenden der Luft sowohl zum Dämpfen als auch als eine Bewegungskraft. Die
magnetische Bewegungskraft wird von der Magnetsperrung gegenüber der freigegebenen
Kraft geliefert, und zieht einen Anker der Vorrichtung an, solange das Magnetfeld der
ersten Sperrung in seinem reduzierten Zustand steht. Da der Anker die
gegenüberliegende Sperrung schließt, vergrößert sich die magnetische Anziehung und übersteigt
die der ersten Sperrung ungeachtet, ob sie im reduzierten Zustand steht oder nicht.
Diese gleichzeitig eingereichte Anmeldung gibt auch eine Beschreibung verschiedener
Betriebsarten einschließlich des verzögerten Einlaßventilschließens und einer Betriebsart
mit einem Sechstaktzyklus.
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In der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung EP-A-0 328 193 (Stand
der Technik nach Art. 54.3 EPC) ist eine ventilbetätigte Vorrichtung beschrieben, die
im allgemeinen betriebsmäßig gleich der vorliegenden Erfindung ist. Ein Merkmal
dieser Patentanmeldung ist, daß Regelventile und Sperrplatten vom primären
Arbeitskolben getrennt sind, um sowohl geringere Sperrkräfte als auch reduzierte Masse zu
liefern, wodurch schnellere Betriebsgeschwindigkeiten erhalten werden. Diese hohe
Betriebsgeschwindigkeit ergibt eine Vorrichtung mit einer etwas weniger effizienten
Energie.
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Diese Anmeldung und die gleichzeitig eingereichte Anmeldung EP-A-0
347 977 vom selben Datum befassen sich u.a. mit Verbesserungen in der
Betriebsfreundlichkeit der bereits erwähnten Vorrichtungen.
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Weitere damit zusammenhängende Anmeldungen sind EP-A-0 328 194
(Stand der Technik nach Art. 54.3 EPC), wobei Energie aus einer Ventilbewegung zum
Treiben der folgenden gespeichert wird, und EP-A-0 328 192 (Stand der Technik nach
Art. 54.3 EPC), in der eine Feder (oder ein pneumatisches Äquivalent) sowohl als
Dämpfungseinrichtung wie auch als Energiespeichereinrichtung arbeitet, die zum
Liefern eines Teils der Beschleunigungskraft bereitsteht, um den folgenden Umschlag
von einer Stellung in die andere zu fördern. Die ganzen Beschreibungen aller oben
erwähnten gleichzeitig eingereichten Anmeldungen werden spezifisch als Bestandteil zur
Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen.
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In der vorliegenden Anmeldung ist wie in EP-A-0 328 193 der Leistungs-
oder Arbeitskolben, der das Motorventil zwischen geöffneten und geschlossenen
Stellungen bewegt, von den Sperrbauteilen und bestimmten Regelventilsystemstrukturen
getrennt ist, so daß die zu verschiebende Masse stoffiich reduziert ist, wodurch
Schnellbetrieb möglich wird Sperr- und Auslösekräfte werden ebenfalls reduziert. Diese
Ventilsystembauteile, die vom Hauptkolben getrennt wurden, brauchen nicht die ganze
Länge des Kolbenhubes zurückzulegen, um zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades
zu führen.
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Es sei bemerkt, daß ein hydraulisch betriebenes Stellglied, in dem ein
Arbeitskolben, der ein Motorventil zwischen geöffneten und geschlossene Stellungen
befördert, von einer einzigen Regelbüchse getrennt ist, an sich aus der amerikanischen
Patentschrift US-A-3 844 528 bekannt ist.
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Ein pneumatisch betriebenes Stellglied der eingangs erwähnten Art ist aus
DE-C-421 002 bekannt. In diesem bekannten Betätigungsglied ist das pneumatische
Mittel zum Verlangsamen des Kolbens nicht einstellbar und Dämpfüngsluft wird nicht
abgeführt oder wiedergewonnen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pneumatisch betriebenes
Stellglied zu schaffen, das sich durch einen besseren Wirkungsgrad auszeichnet, das
verbesserte Dämpfungseigenschaften hat und Änderungen im Luftdruck und in anderen
Betriebsparametern zuläßt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im wesenffichen dadurch gelöst, daß
das pneumatische Mittel eine Einweg-Druckfreigabe-Ventilsystemeinrichtung zum
Ablassen von Luft aus dem pneumatischen Mittel nach der unter Überdruck gesetzten
Luftquelle enthält.
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Bei der Verschiebung des Kolbens von der einen Stellung in die andere
verdichtet der Kolben Luft, die eine entgegengesetzte Kraft auf den Kolben zum
Verlangsamen der Kolbenbewegung ausübt, wenn sich der Kolben eine der
Extremstellungen nähert. Wenn der Kolben langsamer geht, baut sich der Druck auf, und wenn
der Druck die Quellendruck erreicht, gibt die Einweg-Druckfreigabe-Ventilsystem
einrichtung eine Teil der komprimierten Luft zurück zur Hochdruck-Luftquelle frei.
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Sowohl dieses als auch andere bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in
den Ansprüchen definiert und werden nachstehend anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 eine Ansicht im Schnitt durch das pneumatisch betriebene Stellglied
nach der Erfindung mit dem Leistungskolben, der in der ganz linken Stellung gesperrt
ist, was normal ist, wenn das entsprechende Motorventil geschlossen ist,
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Fig. 2 bis 9 Querschnitte gleich der Fig. 1, aber sie veranschaulichen
Bewegungen und Wirkung von Bauteilen, wenn der Kolben sich nach rechts in seine
extreme rechte Stellung oder in seine Stellung bei geöffnetem Ventil bewegt, und
Fig. 10 und 11 Ansichten gleich der in Fig. 1, aber mit
Veranschaulichungen bestimmter Abwandlungen des Stellglieds.
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Entsprechende Bezugsziffern bezeichnen entsprechende Teile in allen
Ansichten der Zeichnung.
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Die Ausführungsbeispiele veranschaulichen ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Form, wobei derartige Ausführungsbeispiele nicht als
Einschrkkkungen des Rahmens der Beschreibung oder des Rahmens der Erfindung auf
irgendeine Weise anzusehen sind.
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Das Stellglied ist sequentiell in Fig. 1 bis 9 zum Veranschaulichen
verschiedener Bauteilstellen und Wirkungen beim Verschieben eines Durchflußventils oder
eines anderen Bauteils (nicht dargestellt) von einer geschlossenen in eine offene Stellung
dargestellt. Die Bewegung in der entgegengesetzten Richtung ist aus der Symmetrie der
Bauteile klar ersichtlich. Das Betätigungsglied enthält eine Welle oder Spindel 11, die
ein Teil eines Durchflußventils eines Verbrennungsmotors sein oder damit in
Verbindung stehen kann. Das Betätigungsglied enthält ebenfalls einen Reziprokkolben 13
und ein Paar hin- und herlaufender oder gleitender Regelventilelemente 15 und 17, die
in das Gehäuse 19 aufgenommen sind. Die Regelventilelemente 15 und 17 sind in einer
Stellung durch die Dauermagnete 21 und 23 gesperrt und können aus ihren jeweiligen
gesperrten Stellungen durch Erregen der Spulen 25 und 27 freigemacht werden. Die
Regelventilelemente oder Pendelventile 15 und 17 arbeiten sowohl mit dem Kolben 13
als auch mit dem Gehäuse 19 zusammen, um im Betrieb verschiedene
Durchlaßfunktionen zu erreichen. Das Gehäuse 19 enthält ein Hochdruckeinlaßtor 39, ein
Niederdruckauslaßtor 41 und ein Zwischendrucktor 43. Der Niederdruck kann ungefähr der
atmosphärische Druck sein, während der Zwischendruck ungefähr 10 psi über dem
atmosphärischen Druck und der Hochdruck in der Größenordnung von 100 psi beträgt.
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In Fig. 1 ist ein Anfangszustand mit dem Kolben 13 in der äußerst linken
Position und mit dem gesperrten geschlossenen Zustand des Luftregelventils 15
dargestellt. In diesem Zustand wird die Ringauflager-Endfläche 29 in einen Ringschlitz
im Gehäuse 19 eingeführt und an einem O-Ring 31 abgedichtet. Dies bildet eine
Abdichtung für den Druck im Hohlraum 33 und verhindert das Ausüben einer
Bewegungskraft auf den Hauptkolben 13. In dieser Stellung wird der Hauptkolben 13 durch
den Druck im Hohlraum oder in der Kammer 35 nach links (gesperrt) gebracht, der
größer ist als der Druck in der Kammer oder im Hohlraum 37. In der dargestellten
Stellung steht die Ringöffnung 45 in ihrer offenen Endstellung, nachdem rasch
komprimierte Luft aus dem Hohlraum 37 am Ende eines vorangehenden Kolbenhubes nach
links freigegeben ist.
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Wenn der Spule 25 Strom durchfiießt, wird das Feld des Dauermagneten
21 zum Teil neutralisiert, und Quellenluftdruck auf die Fläche 49 drückt das Pendel-
oder Regelventil 15 gegen den Druck der gewellten Unterlegscheibe 16 nach links.
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In Fig. 2 hat sich das Pendelventil um beispielwsweise 1,27 mm (0,05
Zoll) nach links verlagert, während der Kolben 13 sich noch nicht nach rechts bewegt
hat. Das Luftventil 15 hat sich durch einen an die Spule 25 gelegten Impuls geöffnet,
wodurch die Haltekraft auf den Eisenanker oder die Eisenplatte 47 vom Dauermagneten
vorübergehend neutralisiert ist. Wenn die Haltekraft vorübergehend neutralisiert ist,
sorgt der Luftdruck im Hohlraum 33, der auf die auf Luftdruck ansprechende
Ringfläche 49 des Ventils 15 ausgeübt wird, für das Öffnen des Ventils. Es sei bemerkt, daß
im Gegensatz zur bereits erwähnten Patentanmeldung EP-A-0 328 193 die Verbindung
zwischen dem Hohlraum 51 und dem Niederdruckauslaßtor 41 durch die Verschiebung
des Ventils 15 nicht unterbrochen wurde. Diese Verbindung bleibt jederzeit durch eine
Reihe von Öffnungen, wie z.B. 54 im Regelventil 15 erhalten. Es sei ebenfalls
bemerkt, daß vor der Freigabe des den Schlitz enthaltenden O-Rings 31 durch das
Ventil der Rand des Luftventils 15 den Kolben 13 bei 53 überlappt und damit die
Ringöffnung 45 nach Fig. 1 geschlossen hat, wodurch eine geschlossene Kammer
entstanden ist, die schnelle Überdruckbildung und Maximalgeschwindigkeit des Kolbens
13 gewährleistet.
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In Fig. 3 ist das Öffnen des Luftventils 15 bis zu etwa 2,54 mm (0,10
Zoll) (213 seiner Strecke) und das Verschieben des Kolbens 13 um etwa 0,63 mm
(0,025 Zoll) nach rechts dargestellt.
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In Fig. 3 wurde die Hochdruckluft dem Hohlraum 37 und der Fläche 38
des Kolbens 13 zugeleitet, wodurch der Kolben nach rechts befördert wurde. Diese
Hochdruckluftspeisung durch den Hohlraum 37 nach der Kolbenfläche 38 wird in Fig. 4
durch den Rand des Kolbens 13 abgeschnitten, der das Ringauflager 55 des Gehäuses 19
passiert. Der Kolben wird weiter beschleunigt, jedoch infolge der Expansionsenergie der
Hochdruckluft im Hohlraum 37. Der rechte Rand des Kolbens 13 ist im Begriff, die
Verbindung bei 57 zwischen dem Tor 43 und der Kammer 35 abzuschließen. Die Platte
47 nähert sich das äußerste linke Ende ihrer Strecke und komprimiert Luft im Spalt 61.
Das Luftregelventil 15 hat auch die gewellte Unterlegscheibe 16 zusammengedrückt.
Hierdurch entsteht ein Dämpfungs- oder Verlangsamungsversuch zum Verringern der
Endnäherungsgeschwindigkeit und reduziert daher einen Zusammenprall der
Luftventilteile mit der statischen Struktur. Die Kompression der gewellten Unterlegscheibe 16
speichert weiter noch potentielle Energie zur Krtausübung für die Rückkehr des
Regelventils 15 in die geschlossene Stellung. Die Ringfläche 62, die als Teil eines
rechten Kreiszylinders dargestellt ist, kann untergeschnitten (konkav) oder verjüngt sein
(eine konische Fläche), um die Luftströmung in der Nähe eines oder beider Enden der
Strecke der Platte 47 zu beschränken, um nach Bedarf das Dämpfen ohne
Beeinträchtigung der Bewegung zwischen den Enden zu fördern.
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Der Kolben 13 wird in Fig. 4 weiter beschleunigt und das Luftventil 15
hat fast seine größte Verschiebung in die offene Stellung erreicht. Das Ventil neigt
kurze Zeit zum Behalten dieser Stellung durch den ununterbrochenen Luftdruck auf die
Ringfläche 49 aus der Hochdruckquelle 39. Zwischen dem ringförmigen Luftventil und
dem Kolben gibt es ein Anzapfen von Luft in die Kammer 63, das den
Druckunterschied
am Luftventil 15 verringert, wodurch die magnetische Anziehung der Platte 47
vom Dauermagneten 21 zusammen mit der Wiederherstellungskraft aus der gewellten
Unterlegscheibe 16 es schnell möglich macht, das Luftventil 15 in die geschlossene
Stellung zurückzubringen. Die gewellte Unterlegscheibe oder Feder 16 dient als
Federdruckmittel zum Herbeiführen einer Dämpfung der Luftregelventilbewegung,
sobald das Luftregelventil eine offene Stellung erreicht, liefert eine
Wiederherstellungskraft zur Förderung der schnellen Rückkehr des Luftregelventils in eine geschlossene
Stellung. Diese Luftanzapfung ist volständig und die Bewegung ist aus Fig. 6
ersichtlich. Beim Übergang von Fig. 4 nach Fig. 5 hat der Hauptkolben 13 die Verbindung
zwischen der Kammer 35 und dem Mitteldrucktor 43 gerade abgeschlossen und eine
Weiterbewegung des Hauptkolbens nach rechts drückt die in die Kammer 35
eingefangene Luft zusammen, so daß der Kolben verlangsamt wird und zu dem Zeitpunkt
stoppt, wenn er seine äußerst rechte Stellung erreicht hat.
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In Fig. 5 steht das Luftventil 15 noch in seiner äußerst linken Stellung.
Das Luftventil ist derart ausgelegt, daß es etwa zu gleicher Zeit mit dem Hauptkolben in
seiner äußerst rechten Stellung ankommt. Ebenfalls in Fig. 5 fängt der Kolben damit an,
die Luft im Hohlraum 35 zusammenzudrücken, wodurch seine Bewegung abgebremst
wird.
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In Fig. 6 kehrt das Luftventil 15 in seine geschlossene Stellung zurück.
Die Anziehungskraft des Magneten 21 auf die Platte 47 und die Kraftausübung der
gewellten Unterlegscheibe 16 bringen die Platte zum Rückbewegen nach der
magnetischen Sperrung. Weiterbewegen des Kolbens in Fig. 6 nach rechts macht den zum Teil
ringförmigen Schlitz 67 frei, der nach einem Zwischendrucktor 43 führt, so daß die
Hochdruckiuft in der Kammer 36 auf Zwischendruck abgeblasen wird. In Fig. 6 und 7
können die fortgesetzte Kolbenbewegung und der entsprechende Druckaufbau im
Hohlraum 35 den Druck im Hohlraum 35 über den Quellendruck im Hohlraum 33
ansteigen lassen. Wenn das geschieht, offnet sich das Reed-Ventil 101 zum Rückführen
dieser Hochdruckluft in die Quelle über den Hohlraum 33. Die Reed-Ventile 101 und
103 dienen zum Rückgewinnen eines Teils der kinetischen Energie des Kolbens 13 beim
Dämpfen der Kolbenbewegung durch Zurückführen der Hochdruckluft in die Quelle 33
statt lediglich eine Komprimierung von Luft in der Kolbenbewegungsdämpfungskammer
35 und anschließendes Abblasen dieser Luft in die Atmosphäre oder in die
Zwischendruckquelle.
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In Fig. 7 hat der Druck in der Kammer 35 seinen vom Reed-Ventil 101
eingestellten Höchstwert erreicht, und die Ringöffnung hat gerade angefangen, sich bei
69 zwischen den anstoßenden Ecken des Kolbens 13 und dem Luftventil 17 zu bilden.
Diese Ringöffnung gibt die Hochdruckluft aus der Kammer 35 frei, gerade wenn der
Kolben seine rechte Ruhestellung näherkommt, um mögliches Zurückprallen des
Kolbens nach links zu verhindern.
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Es ist aus der Symmetrie des Stellgliedes klar, däß das Verhalten der
Luftregelventile 15 und 17 bei dieser Luftfreigabe oder bei diesem Abblasen, wie bei
vielen anderen Eigenschaften, wie z.B. das Öffnen der Reed-Ventile 101 und 103, im
wesenflichen dasselbe ist nahe bei jedem der entgegengesetzten Extremwerte des
Kolbenweges. In jedem Fall arbeiten das Luftregelventil, der Kolben und ein fester
Anteil des Gehäuses zum Freigeben der Dämpfungsluft aus dem Kolben zum letzt
möglichen Augenblick und nach jedem höheren Druck als dem in die Kammer 33
wiedereingefangenen Druck zusammen, während diese selben Bauteile beim Beginn
eines Hubes zur Lieferung von Luft zum Antreiben des Kolbens für einen viel längeren
Anteil des Hubes zusammenarbeiten.
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Das Dämpfen der Kolbenbewegung nahe bei seinem äußerst rechten Ende
ist durch das Regeln des Zwischendruckpegels am Tor 43 einstellbar, um die Dichte der
ursprünglich in die Kammer 35 eingefangenen Luft wirksam zu regeln. Ist dieser
Zwischendruck zu hoch, prallt der Kolben durch den hohen Druck der komprimierten
Luft in der Kammer 35 zurück. Wenn dieser Druck zu niedrig ist, kommt der Kolben
zu schnell in seiner Endstellung an und kann durch mechanisches Ablenken oder durch
mechanisches Federn zurückprallen. Mit dem geeigneten Druck kommt der Kolben
langsam in seiner rechten Stellung zur Ruhe. Eine weitere Dämpfung der
Kolbenbewegung läßt sich in den letzten wenigen Tausendstel eines Zoll der Strecke durch einen
kleinen hydraulischen Dämpfer durchführen, der einen mit flüssigem Medium gefüllten
Hohlraum 73 und einen kleinen Kolben 75 enthält, der am Hauptkolben befestigt ist und
mit ihm mitbewegt. Nahe bei jedem Ende der Hauptkolbenstrecke tritt der kleine
Kolben 75 in einen untiefen ringförmigen begrenzten Bereich 77, verdrängt hier die
Flüssigkeit und bringt den Hauptkolben zum Stillstand. Flüssigkeit wie Öl kann aus dem
Dämpfungshohlraum 73 durch den Einlaß 85 geliefert werden.
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In Fig. 8 steht das Luftventil 15 etwa halbwegs seiner Rückkehr in der
geschlossenen Stellung. Endgültige Dämpfung ist fast vollständig, wenn der Druck in
der Kammer 35 durch die Ringöffnung bei 69 und durch die Öffnung 81 und den Kanal
83 nach dem Niederdrucktor 41 entweicht, so däß der Druck in der Kammer 35 nahezu
auf atmosphärischen Druck reduziert wird. Es sei bemerkt, daß die Ventile 15 und 17
eine Anzah1 von Aperturen, wie z.B. 54 und 81, in ihren jeweiligen Steganteilen
enthalten, wodurch zwischen Kammern wie 35 und 38 eine freie Luftströmung möglich
ist. In Fig. 8 erreicht der Kolben 13 eine ganz niedrige Geschwindigkeit, ist die
Dämpfung fast vollständig, und die endgültige Dämpfung durch den kleinen
Flüssigkeitskolben 75 ist unterwegs.
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Der Hauptkolben 13 hat seine äußerst rechte Endstellung in Fig. 9 erreicht
und das Luftventil 15 ist geschlossen. Die Zufuhr von Hochdruckluft aus der Quelle 39
in die Kammer 37 und nach der Fläche 38 des Kolbens 13 ist seitdem bereits lange
durch den Kolbenrand 105 unterbrochen, der den Gehäuserand 55 passiert ist. Der
Kolben 13 wird in der Stellung festgehalten oder gesperrt, die vom Zwischendruck in
der Kammer 37 aus der Quelle 43 auf die Kolbenfläche 38 dargestellt wird.
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In Fig. 1, die einem Zustand mit geschlossenem Ventil entspricht, gibt es
einen kleinen Spalt zwischen der Kolbenfläche 38 und dem Ventilgehäuse, während in
Fig. 9 bei geöffnetem Ventil kein derartiger Spalt sichtbar ist. Dieser Spalt bietet eine
etwas größere potentielle Strecke des Kolbens 13 als notwendig, um das Motorventil zu
schließen, wodurch vollständiges Schließen trotz unterschiedlicher temperaturbedingter
Ausdehnungen und ähnlicher Probleme gewährleistet ist, die sonst das nicht vollständige
Schließen des Motorventils verursachen. Es sei in der aufeinanderfolgenden
Beschreibung anhand der Fig. 1 bis 9 ebenfalls bemerkt, däß durch die Länge der ringförmigen
Ventilsystemfläche 107 des Kolbens 13 zwischen den Rändern 105 und 109 die Kammer
63 nie in Verbindung steht mit der Hochdruckquellenkammer 33. Die Kammer 63 wird
stets auf dem Auslaßdruck des Tores 41 im Gegensatz zur gleichen Kammer in der
vorgenannten Patentanmeldung EP-A-0 328 193 gehalten.
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In jeder der Zeichnungsfiguren ist eine verschiedenartig regelbare
Ventilsystemeinrichtung zum Regeln des Drucks auf den Kolben 13 mit einer
einstellbaren Stellschraube 109 mit einer konischen Endfläche 111 dargestellt, die in
änderbarem Abstand von einem gleich geformten Sitz 113 zum Liefern von Luft nach der
unter Überdruck gesetzten Quelle zu den Luftregelventilen liegt, um Änderungen in den
externen Kraften gegen die Kolbenbewegung auszugleichen. Die Stellschraube 109 ist
einstellbar, um die Beschränkung zwischen der Kammer 33 und dem Kanal 115 nach
dem Regelventil 15 abzuändern. Der entsprechende Kanal 117 nach dem Regelventil 17
weist eine feste Beschränkung auf. Die Beschränkung neigt zum Selbstjustieren in dem
Sinne, daß, wenn der Kolbenbewegung gegengewirkt wird, der Druck zum Antreiben
des Kolbens ansteigt, und damit zum Korrigieren der höheren Gegenwirkung neigt.
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Fig. 10 und 11 sind gleich der Fig. 1, aber jede veranschaulicht einen
Plan, in dem das pneumatische Dämpfungsmittel differentiell einstellbar ist, um die
Kolbenverlangsamung zu ändern, wenn der Kolben eine äußerste Endstellung erreicht,
in bezug auf die Kolbenverlangsamung, wenn sich der Kolben das andere äußerste Ende
nähert. Das pneumatische Dämpfungsmittel enthält ein volumenvariables einstellbares
Element in Fig. 10, und in Fig. 11 ein einstellbares Element zum Regeln des
Entweichens der Luft aus dem pneumatischen Dämpfungsmittel.
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In Fig. 10 schließen ein Paar einstellbarer Stellschrauben 119 und 121
entsprechende Löcher nach der Kammer 36 bzw. 35 ab. Eine Axialbewegung einer
dieser Schrauben ändert das Volumen der Kolbenbewegungsdämpfungskammer. Wenn
der Kolben sich nahe beim Ende seiner Strecke befindet, wird dieses kleine Volumen
ein wesentlicher Teil des Gesamtvolumens der Dämpfungskammer, und eine Änderung
dieses Volumens wirkt sich wesentlich auf den Kammerdruck und daher auf die
Dämpfungskraft aus. Beispielsweise wenn die Stellschraube zurückgewgen wird und
damit das Volumen der Kammer 35 vergrößert, wird das Aufgehen des Reed-Ventils
101 (bei Spitzen- oder Quellendruck) verzögert, bis der Kolben sich der äußerst rechten
Stellung mehr genähert hat. Eine Feinabstimmung der Dämpfungsbewegung in einer
Endstellung der Kolbenstrecke in bezug auf die Dämpfung in der anderen Endstellung
ist daher möglich. Eine derartige Feinabstimmung kann auch durch Luftanzapfung aus
der Dämpfungskammer wie in Fig. 11 statt einer Änderung des Volumens dieser
Kammer nach Fig. 10 erhalten werden. In Fig. 11 regelt ein Paar von Nadelventilen
123 und 125 das Lufflecken aus den Dämpfungskammern, wobei die Zeit gesteuert
wird, zu der Spitzendruck auftritt.
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Nur wenig wurde gesagt über die Verbrennungsmotorumgebung, in dem
diese Erfindung große Anwendung findet. Diese Umgebung kann in hohem Ausmaß
dieselbe sein wie in der Beschreibung der vorgenannten gleichzeitig eingereichten
Anmeldungen und in der erwähnten Literatur, auf die für Einzelheiten der Merkmale
verwiesen wird, wie z.B. elektronische Steuerungen und Luftdruckquellen. In dieser
bevorzugten Umgebung wird die Masse des arbeitenden Kolbens und seines
zugeordneten
gekoppelten Motorventils im Vergleich zu den Vorrichtungen nach dem Stand der
Technik weitgehend reduziert. Wenn das Motorventil und der Kolben sich um etwa 11,4
mm (0,45 Zoll) zwischen ganz geöffneten und ganz geschlossenen Stellungen bewegen,
bewegen sich die Regelventile nur um etwa 4,44 mm (0,175 Zoll), und erfordern dazu
weniger Energie. Die Luftdurchgänge nach der Erfindung sind allgemein große
ringförmige Öffnungen mit geringen oder keinen Drosselverlusten.