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Vorrichtung zur Füllungsregelung von Druckluftmotoren für den Schüttelrutschenbetrieb
Die Erfindung # betrifft eine Vorrichtung zur Füllungsregelung von Druckluftmotoren
für den Schüttelrutschenbetrieb, bei welcher ein von dem Arbeitskolben an seinem
einen Hubende kraftschlüssig gegen eine ständig wirkende Kraft betätigter Hilfsschieber
einen die Betriebsluft steuernden Hauptkolbenschieber umsteuert. Auf seiner von
dem Arbeitskolben aufgezwungenen Bewegung bringt der Hilfsschieber den Hauptkolbenschieber
in die Stellung, in welcher er die Betriebsluft in den Zylinder strömen läßt, während
die unter der Wirkung einer Feder oder der ständigen Beaufschlagung mit Druckluft
sich in entgegengesetzter Richtung vollziehende Bewegung des Hilfsschiebers die
Stellung -des Hauptkolbenschiebers zur Folge hat, in welcher er die Füllung des
Zylinders beendet und die Entlüftung einleitet. Um die die Füllung des Zylinders
abschließende Bewegung des Hauptkolbenschiebers zu verzögern und damit die Füllung
zu vergrößern, hat man bereits in einem der Steuerkanäle, welche von dem Hauptschieber
zu dem Hilfsschieber führen, einen von Hand einstellbaren Drosselkörper angeordnet,
welcher die Luftbewegung in dem Steuerkanal hemmt und somit das Umsteuern des Hauptkolbenschiebers
in seine Schließstellung verzögert. Je stärker die Drosselung wirkt, um so größer
wird die Füllung und der Arbeitshub des Schüttelrutschen-Motors.
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Um ein Durchgehen des Motors zu verhüten, wird nach der Erfindung
die Drosselung selbsttätig aufgehoben, die Schließbewegung des Hauptkolbenschiebers
unverzüglich ausgelöst und damit die kleinste Füllung erreicht, wenn der Arbeitskolben
eine gefährlich hohe Geschwindigkeit annimmt. Zu diesem Zweck steht der nach der
Erfindung als
Kolbenschieber ausgebildete Drosselkörper auf seiner
einen Stirnseite unter dem ständig im Frischlufteinlaß herrschenden Druck und wird
auf seiner anderen Stirnfläche von einer Federkraft und dem unmittelbar vor dein
Arbeitskolben im Zylinder herrschenden Druck in der Weise belastet, daß er sich
bei fallendem Arbeitsdruck gegen die Federkraft bewegt und hierbei den Durchströmquerschnitt
vergrößert, so daß die Drosselung der Luftbewegung in dem Steuerkanal aufhört oder
nicht zustande kommt. Der Drosselkolbenschieber wird in dem Fall, daß der Hauptkolbenschieber
als Stufenkolben ausgebildet ist und seine größere Stirnfläche bei der Schließbewegung
entlüftet wird, in dem von dieser Seite des Hauptkolbenschiebers ausgehenden und
von dem Hilfsschieber gesteuerten Entlüftungskanal angeordnet, und zwar nveckmäßig
in dem zwischen dem Hilfsschieber und der Mündung ins Freie befindlichen Kanalabschnitt.
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Wenn der Hauptkolbenschieber in einer Gehäusebohrung von gleichbleibendem
Durchmesser angeordnet ist und seine beiden Stirnflächen bei den Steuerbewegungen
abwechselnd mit Druckluft beaufschlagt und entlüftet werden, sind zwischen dem bei
der Schließbewegung beaufschlagten Ende der Gehäusebohrung und der Bohrung für den
Hilfsschieber zwei von diesem gesteuerte Kanäle angeordnet. In dem die Druckluft
zubringenden Kanal wird der Drosselkolbenschieber nach der Erfindung angeordnet,
während der andere Kanal zum raschen Entlüften des gleichen Endes der Gehäusebohrung
dient, wenn der Hauptkolbenschieber durch Beaufschlagung an seinem anderen Ende
die entgegengesetzte Steuerbewegung ausführen soll.
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Schließlich kann der Hauptkolbenschieber auch dadurch verzögert in
seine Schließstellung umgesteuert werden, daß man die von der ständig wirkenden
Druckluft oder einer Feder bewirkte Bewegung des Hilfsschiebers auf den Arbeitskolben
zu verzögert, indem man in dem Entlüftungskanal des von der Stoßstange des Hilfsschiebers
durchsetzten Pufferraumes den Drosselschieberkolben anordnet. Auch hierbei kann
man eine rasche Schließbewegung des Hauptkolbenschiebers durch selbsttätige Aufhebung
der Drosselung erzielen, da der Hilfsschieber in seinen rasch eingenommenen Endstellungen
den Hauptkolbenschieber ohne Verzögerung umsteuert.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Hub des Drosselkolbenschiebers
auf seiner vom Frischluftdruck ständig beaufschlagten Stirnseite durch einen einstellbaren
Anschlag, z. B. eine Stellschraube, begrenzt. An der Stellschraube wird die vom
Schieber im normalen Betrieb während der ganzen Füllungsdauer eingenommene Drosselstellung
eingestellt. Je mehr die Stellschraube zurückgenommen wird. um so stärker ist die
Drosselung, um so länger wird der Weg des Arbeitskolbers, auf welchem hinter ihm
die Betriebsluft nachströmt. Ragt dagegen die Stellschraube stärker in die den Drosselschieber
aufnehmende Gehäusebohrung hinein, dann ist der Drosselquerschnitt größer, so daß
der Hauptkolbenschieber die Füllung rasch beendet. Die Vorspannung der auf die andere
Stirnfläche des Drosselschieberkolbens wirkenden Feder wird so bemessen, daß der
Drosselschieberkolben erst bei einem einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit des
Arbeitskolbens entsprechenden Druckunterschied die Bewegung beginnt, welche den
Drosselquerschnitt erweitert.
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Die Zeichnung -neigt die Einrichtung nach der Erfindung an zwei verschiedenen
Schüttelrutschenmotoren, «-elche der Einfachheit halber als einseitig wirkend angenommen
sind. Und zwar zeigen die Abb. i und z zwei Arbeitsstellungen des Hilfsschiebers
in teilweisem Längsschnitt durch den die Steuerkörper enthaltenden Zylinderdeckel,
während die Abb. 3 und 5 zwei Hilfsschieberstellungen im teilweisen Längsschnitt
durch einen ailder en Zylinderdeckel und die Abb. q. in einem Schnitt nach a-a in
Abb.3 den verstellbaren Drosselkolben zeigt. Gleichartige Teile sind in allen Abbildungen
mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der den Arbeitskolben i führende Zylinder 2 ist durch den Schieberdeckel
3 abgeschlossen; der Deckel 3 enthält eine Bohrung 4. für den Hauptsteuerkörper
5, eine Bohrung 6 für den Hilfssteuerschieber ; und eine Bohrung 8 für den Drosselschieber
9. In der Ausführung nach Abb. i und z sind die Achsen aller dieser Bohrungen parallel
zur Zylinderachse angeordnet. Die Bohrung .l für den Hauptsteuerkörper 5 ist zweistufig.
Der Steuere kolben 5 steht an seiner kleineren Stirnseite i o dauernd unter dem
vollen Druck der bei i z zugeführten Frischluft, die größere Stirnseite 1a wird
abwechselnd entlüftet und mit Frischluft beaufschlagt. Alle Entlüftungskanäle sind
mit e, ständig Frischluft führende Kanäle mit f bezeichnet. Wenn der Hilfssteuerkörper;
von dem Arbeitskolben r in den Schieberdeckel hineingeschoben ist (Stellung nach
Abb. 2), dann erhält die größere Stirnseite i z Frischluft aus i i über den Kanal
13, den Raum 15 und den Steuerkanal i 6. Wenn der Hilfssteuerschieber von dem Arbeitskolben
freigegeben ist (Abb. i ,, dann kann die auf der Stirnseite i a des Hauptsteuerkörpers
stehende Druckluft zurück über den Kanal 16, den von den Kolbenscheiben des
Hilfssteuerkörpers eingegrenzten Raum 15,
den Drosselkanal 17 (mit
Langlochquerschnitt) und an den Kanten 18 des Drosselschiebers 9 vorbei allmählich
bei 19 ins Freie entweichen. Der Dxosselschieber 9 steht durch 14 auf seiner linken.
Seite, bei 22, dauernd unter Frischluftdruck und auf seiner anderen Stirnseite,
bei 20, unter dem im Zylinderraum 2 herrschenden Druck, da ein Kanal 23 die Verbindung
zwischen der Stirnseite 20 und dem Zylinderraum 2 herstellt. Außerdem bewirkt bei
Druckgleichheit auf beiden Kolbenschieberseiten 2o und 22 eine Feder 21 die des
Schiebers an der einstellbaren Schraube 25. Wird die Schraube 25 tiefer eingeschraubt,
dann wird der zwischen den Schieberkanten 18 und dem Kanal 17 freibleibende Querschnitt
vergrößert, dadurch der Raum vor der Stirnfläche 12 des Hauptsteuerkörpers 5 rasch
entlüftet und die Füllung verkürzt. Umgekehrt wird durch Herausdrehen der Schraube
25 der Drosselquerschnitt zwischen 17 und 18 bzw. 18 und 19 verkleinert und die
Schließbewegung des Hauptsteuerkörpers 5 verzögert, woraus sich eine Füllungsvergrößerung
und eine Hubverlängerung des Motors ergibt.
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In der Ausführung nach den Abb. 3 bis 5 ist der Hauptschieber 5 in
einer Bohrung ohne Abstufung eingesetzt und wird auf seinen beiden Stirnseiten abwechselnd
mit von dem Hilfsschieber 7 gesteuerter Druckluft beaufschlagt. Hierzu sind an Alen
beiden Enden der den Hilfsschieber 7 aufnehmenden Bohrung 6 Auslat3kanäle 3o und
p angeordnet, während in der Mitte ein Frischluftkanal 13 und, in größerem Abstand
von der Mitte, die Steuerkanäle 16, 32 und 33 in die Bohrung 6 einmünden. Je nach
der Stellung des von dem Arbeitskolben i gegen den Druck einer Feder 34 bewegten
Steuerschiebers 7 wird entweder der Kanal 16 oder der Kanal 33 entlüftet,
während entsprechend durch den von den beiden Kolbenscheiben des Hilfsschiebers
7 eingegrenzten Raum 15 entweder der Kanal 32 oder der Kanal 16 mit dem Frischluftkanal
i i, 13 verbunden wird. In dem Kanal 32 ist mit seiner Achse quer zur Zylinderachse
liegend der Drosselschieber 9 (Abb. 4.) eingebaut. In die ihn-aufnehmende Gehäusebohrung
35 mündet einerends, und zwar an dem gegen die Stellschraube 25 abgestützten Stirnende,
ein von dem Frischluftkanal13 führender Zweigkanal 36, anderends der von dem Zylinderraum
2 kommende Kanal 37. An dem der Stellschraube 25 gegenüberliegenden Stirnende ist
die leicht vorgespannte Feder 21 angeordnet. Durch die Kante 18 des Drosselschiebers
9 wird der Steuerkanal 32 verengt, so daß die Bewegung des Hauptsteuerkörpers 5
in seine in Abb. 3 gezeichnete Lage, in welcher er den nach dem Zylinder führenden
Kanal 38 mit dem Auspuffringraum 39 verbindet, sich langsam vollzieht. Wenn
äber infolge Entlastung des Arbeitskolbens dieser gleich nach Hubbeginn eine grof'e
Geschwindigkeit annimmt und daher ein größeres Druckgefälle zwischen den Kanälen
11, 13, 36 einerseits und dem Kanal 37 eintritt, dann bewegt sich der Drosselschieber
9 rasch gegen die Feder 21 und vergrößert den von seiner Kante 18 freigegebenen
Querschnitt, so daß der Steuerkörper 5 seine Schließbewegung nach links rasch vollzieht
und die Füllung rechtzeitig beendet.
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Grundsätzlich kann. aber auch der Drosselkörper 9 bei beiden Ausführungsarten
der Steuerung statt in den von dem Hauptschieber führenden Kanälen in dem Entlüftungskanal
31 des Raumes 4o eingebaut und im übrigen wie bisher an seinen Stirnenden an die
Frischlift i i, 13, 36 und an das Zylinderinnere (durch einen Kanal37) angeschlossen
sein. Dann wird durch den Drosselkörper das Zurückweichen des Hilfsschiebers in
den Zylinderraum, also nach rechts, um so stärker beschleunigt, je weniger der Auslaßquerschnitt
31 durch den Drosselkörper 9 verengt ist.