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Schwungradloser Druckluftmotor, insbesondere für den Antrieb von Hochdruckpumpen
für hydraulische Anlagen an Lastkraftwagen und deren Anhängern Schwungradlose Druckluftmotoren
werden. in neuerer Zeit vielfach für den Antrieb von Hochdruckpumpen. für hydraulische
Anlagen an Fahrzeugen, vorzugsweise Kipp-, Zug- und Druckvorrichtungen an Lastkraftwagen
und deren Anhängern benutzt. Bei bekannten Motoren: dieser Art wird die Umsteuerung
der Druckluft von der einen zur anderen Kolbenseite durch Ventile oder Schieber
bewirkt, die über auB.e@niliegende Gestänge, Hebelverbindungen oder andere Zwischenglieder
von der Kolbenstange de.s Motors her betätigt werden. Derartige Steuerungen sind
im Aufbau verwickelt und bieten, wenn ihre Steuerungsteile frei liegen, die Gefahr
der Verschmutzung.
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Bei Dampfmotoren hat man, bereits einzelne Steuerungsteile in das
Innere des Dampfmotors verlegt und insbesondere eine steilgängige Spindel benutzt,
die mit einem entsprechenden Innengewinde der Kolbenstange zusammenarbeitet und
durch ihre schwingende Bewegung beim Hinundhergehen des Kolbens die auf dem Zylinderdeckel
angeordneten ,Schieber od. dgl. steuert. Auch der Aufbau dieses bekannten Dampfmotors
ist so verwickelt, daß die Anwendung dieser Bauart für Druckluftmotoren auf Lastkraftwagen
odAgl. nicht in Betradht kommen kann..
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Es ist auch bereits ein schwungradloser Druckluftmotor vorgeschlagen
worden:, bei dem die Steuervorrichtung der Axialschieber, die ,die Beaufschlagung
des doppelt wirkenden Kolbens steuern, im Innern des Druckluftzylinders untergebracht
ist und. durch den. Koliben in seinen. Umkehrpunkten
unmittelbar
-betätigt wird. Nach- diesem Vorschlag wird: eine durch den Kolben hindurchgeführte
und in ihm abgedichtete, rohrartige Steuerstoßstange benutzt, deren: Abdichtung
nicht einfach -ist. Außerdem ist jede Umschaltung 'der Steuerstoßstange an die Geschwindigkeit
des die Umschaltung bewirkenden Kolbens gebunden. Infolgedessen tritt bei jeder
Umsteuerung, da Einilaß- und Auslaßventil verhältnismäßig lange Zeit jeweils zugleich
geöffnet-sind, ein erheblicher Druckmittel:verlwstauf.
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Die Erfindung bezieht sieh auf einen. schwungradlosen Drucklüftmotor,
insbesondere für den. Antrieb von: Hochdruckpumpen für hydraulische An, lagen an
Lastkraftwagen und deren Anhänger, mit hin und 'her @gehendem Arbeitskolbenu dessen
Bewegung durch Steuerkörper gesteuert wiird, die in dem Umkehrpunkten des Kolbens.
von durch dessen Bewegung veranlaßtem Anschlag umgesteuert werden. Zweck der Erfindung
ist, eine äußerst einfache und zuverlässig arbeitende Steuerung für einen solchen
Motor zu -schaffen, ihei der insbesondere ein schneller und sicherer Abschluß -der-
jeweils beaufschlagten Zylinderseite gegenüber .der anderen erzielt wird. Die neue
Baiuart nach,der Erfindung jist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkörper; beispielsweise
Tellerventile, ;längs verschiehbar im Arbeitskolben .angeordnet sind und .gegen
Ende des Hubes .durch Anschlag an die entsprechende Deck elwandeng umgesteuert werden,
wobei sie die beiden Kolbenseiten wechselweise mit im Arbeitskolben angeordneten
Ein- und Auslaßkanälen verbinden.
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Die nach der. Erfindung im Kolben selbst angeordneten Ventile bestehen
dabei im wesentlichen aus zwei ineinander verschiahlichen Ventilkörpern,
die, über -abgefederte Stößel od.:dgl. von ,denn Deckelwandungen des Zylinders geschaltet
werden. Der den Einlaßkanal- der Druckluft steuernde äußere Ventilkörper ist längs
verschieblich zwischen seinen: am Kolben vorgesehenen :Sitzflächen .geführt und
gegen diiese in seinen Endstellungen wechselweise anliegend, während der den Aus!laßkaeal
steuernde innenliegende Ventilkörper in seinen Endlagen Über Ranrdflanscihe wechselweise
gegen. die .Stirnflachen des anderen Ventilkörpers zum. Anliegen, kommt. Gestänge,
Hebelverbindungen oder andere außenliegende Steuerteile sowie besondere Schieberoder.
Ventilkästen 'bzw. als Schieberkästen :ausgebildete Zylinderdeckel 'kommen demnach
bei, dem Drückluftmotor nach dieser Erfindung gänzlich in Fortfall. Die Steuerung
erfolgt vielmehr durch baulich einfache, raumspurend in -der Kolbenwand untergebrachte
-Ventile, die unmittelbar von 'den Zylinderdeckeln zu betätigen sind. Dabei zeichnet
sich idie Steuerurig durch große Betriebssicherheit aus, weil das für die Kolbenscbmüerung
:ohnehin benötigte Schmiermittel -zwangsl;äufig- auch die dm Kolben angeordneten
Ventilkörper benetzt.
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Die Zu- _urnd Ableitung des Druckmittels erfolgt vorteilhaft in der
Weise, daß das Druckmittel :den Einlaßkanälen .über die Längsbohrung eines mit dem
Kolbenkörper einseitig verbundenen Tauchrohres ougeführt wird, dessen freies Ende
in:. ,der Deökelw'an,dung 4es Zylinders geführt ist, während die Ableitung der aus
dem Zylinder abströmenden Luft über die Längsbohrung einer auf der gegrenüberliegenden.
Kollbenseite angeordneten Führungsstange- erfolgt.
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Eine für,die Verwendung bei Kipp-, Druck- und Zugvorrichtungen an
Lastkraftwagen od. dg1. besonders vorteilhafte, gedrängte und gegen Straßenstaub
und Schmutz unempfindliche Bauart ergibt sich dann, wenn man den Druokluftmotor
und eine vorzugsweise mit einem Differentialkoliben ausgestattete Hochdruckpumpe
zu eineu Baueinheit zusammenfaßt. Man erspart hierdurch noch weiter an Gewicht und
erreicht bei zweckentsprechender Bemessung des .Stufenkolbens ein. gleichbleibendes
Hubvolumen ider Pumpe für beide. Arbeitsrichtungen des Kolbens und damit eine konstante
Belastung des Drucklüftmotors. Das derZufü'hrung der Druckluft Jienende Tauchrohr
wund in diesem Fall zweckmäßig in der Wand -des Pumpenzylinders oder aber auch in
einer Län,gsböhriung des Pumpenkolbens ,selbst geführt. Um in Sonderfällen, beispielsweise
bei leergefahrenem Druckluftkessel oder bei abgestelltem Anhänger die Pumpe von
Hand aus bedienen ,zu können, .ist erfindungsgemäß .das die Führungsstange des Kolbens
abdeckende Schutzrohr über Laschen ,an das Motorgehäuse angeleukt und aus .der Schutzlage
heraue durch. einfaches Umstecken von Bolzen :derart 'herau.sklappbar, daß es dann
als Einsteckende für einen Handhebel zu verwenden ist.
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Im einzelnen, sei die Erfindung an Hand. einiger Ausführungsbeispiele
beschrieben., die in der Zeichnung wie folgt veranschaulicht sind: Fig. i Zeigt
einen Druckluftmotor mit angeflanschter Hochdruckpumpe m!it Differentialkolben im,
Längsschnitt, Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. i, jedoch mit abgeänderter Luftzuführung;
Fig. 3 die ,Steuerventile in vergrößertem Maßstab, schematisch, Füg. ¢ eine Draufsicht
des Schutzrohres für die Führungsstange des Kolbens in Normallage der Teile und
Fig.5 das Schutzrdlvr entsprechend Füg. 4, jedoch herausgeklappt zwecks Betätigung
.der Pumpe von Hand.
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Bei dem in Fig. i Üargestellten Ausführungsbeiispiel ist der Kdliben
i des Druckl:uftmotors verschieblich im Zylindergehäuse 2 geführt. Seitlich wird
der Zylinder durch Deckel 3 und 4 geschlossen, von denen Ader letztere .gleichzeitig
als An:schl.ußflansch für den Zylinder 5 einer Hochdruckpumpe dient, deren,Stufenkolben6
Über die Kol;benstan"-e7 unmittelbar m-it -dem Motoekolben i gekuppelt ist. Auf
der anderen. Kolbenseite ist eine durch das Schutzrähr8 teilweise ubggedeckte Führungsstangeg
vorgesehen; die ,im Zysinderdedkel 3 lagert. Die Steuerung ides Preßluftstromes
erfolgt Über zwei konzentrisch zueinander angeordnete Ventilkörper io und ii (Fig.
3), von denen ;der erstere über diie Randflansche, 12. und 13 den Auslaßkanal 14
mit der entsprechenden Kolbenseite verbindet, während das im Kolbenkörper selbst
verschieblich gelagerte
Ventil i i über seine Stirnflächen 15 und
16 wechsel-"veise :gegen Sitzflächen 17 und 18 des Kolbens anliegt und dabei jeweils
einen der @Einlaßik'anäle ig und 2o auf die Druckluffzuleitüng 2r schältet. Ein
mit dem Kolbenkörper .gasdicht verbundenes Tauchrohr 22 ist im Zylinderdeckel 4.
verschieblich geführt und mittels der P-aclcunig 23 abgedichtet. Seine Aufgabe besteht
darin, den Einlaßkana121 während der hin und eher gehenden Bewegung des Kolbens
i ständig mit dem Anschlußstutzen 24 zu verbinden.
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Fig. i zeigt den sich in Richtung des Pfeiles 25 bewegenden Kolben
i in einer Stellung, in der -er sich etwa in .der Mitte .des Zylinders 2 ;befindet.
Beide Ventilkörper io und r r sind nach links hin bis zum Anschlag gegen' ihre Sitzflächen;
17 :bzw. 16 verschoben. Die von dem Anschl.uß 24 kommende Druckluft kann daher über
die Längsbohrung 26 des Tauchrohres 22 und die Kanäle 21 und 20 sowie die BohrWi.g
27 in die Zylinderkammer 2-8 einströmen. Der Ventilschluß- wird dabei durch den
auf die Ventilflächen wirkeniden Druck begünstigt. Das auf der gegenüberliegenden
Seite des Köl'bens befindliche Luftvolumen 2g ikann über die- Bohrung 3o, den: Kanal
34 die Querbohrung 32 und die Ringnut 33 nach dem Auslaflkanal. 1. und von da aus
ins Freie abströmen. Der Kolben i verschiebt sich demzufolge in Richtung .des Pfeiles
2-5. Kurz bevor er seine Totlage erreicht, läuft der StÖßel 3d., der über eine Druckfeder
35 mit einem zweiten Stößel 36 verbunden und in einer B.öh,run:g 37 des Ventilkörpers
io begrenzt verschieblich geführt ist, gegen die Wandung des Zylinderdeckels 3 an.
Da die Druckfeder 35 in ihrer Charakteristik so a@bgestimmt ist, daß sie vor dem
völligen. Zusammendrücken den .auf der anderen Ventilseite lastenden Druck ohne
weiteres überwinden kann, wird der Randflansch 13,des innenliegenden Auslaß@"ientils
io von seiner Sitzfläche 16 abgehoben. Die vorgespannte Feder schleudert anschließend,
nachdem der Randflansch i2 auf seiner Sitzfläche 15 zum Anliegen gekommen ist, den
Ventilkörper i i des Einlaßventils entgegen, der Richtung des Pfeiles 25, d. h.
in der Zeichnung nach rechts, bis seine Stirnfläche 16 gegen die Sitzfläche i8 anschlägt.
Der Steuervorgang ist damit beendet. Die Einlaß;luft strömt jetzt über den Kanal.
ig und die Bohrung 30 nach @de.r Zylinderkammer 29, während das auf der gegenüfberliegenden
Seite des Kolbens i befindliche Luftvolumen über die Bohrung 2:7, den Kanal 31,
die Querbohrungen, 32 und die Ringmut 33 mach dem Auspuff 14 abgeleitet wird. Der
Kolben verschiebt sich somit entgegen der Richtung des Pfeiles 25.
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Die Wirkungsweise der mit dem Motor gekuppel.ten .Druckpumpe, deren
Stufenkolben die wirksamen Durchmesser D @bzw. d besitzt, wird als bekannt vorausgesetzt.
Diese Durchmesser wenden zweckmäßig derart gewählt, .daß bei Links- und Rechtsgang
des Pumpenkolbens jeweils die gleiche Ölmenge nach der Druckleitung 38 -gefördert
wird.
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Das in Fig.2 dargestellte: Ausführungsbeispiel weicht von dem vorbeschriebenen
lediglich darin ab, daß das Tauchrohr 3g !hier mit dem Zylinderkopf 4:o .der Preßpumpe
verbunden und,« in einer Längsbohrung 41 des Pum:pe:nkolibens geführt ist. Dementsprechend
steht hier auch der Einlaßkanal 21 mit der .als Hoihlwelle 42 ausgebildeten Kolbenstange
des Aggregates in Verbindung.
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Die Fig. 4. und 5 zeigen schließlich Einzelheiten, aus denen ersichtlich
ist, in welcher Weise das Schutzrohr 8 mit wenigen Handgriffen in ein Einsteckende
für Handbetrieb der Preßpumpe umgewandelt werden. ,kann. Zu diesem Zweck ist das
Schutzrohr mit einem Scharnierlappen: d.3 versehen, der in der Normalljage über
den Drehzapfen 44 und einen, Steckbolzen 45 sowie ein: Laschenpaar .a.6 .an einen
weiteren Steckbolzen 47 des Motorgehäuses 48 angeschlossen, ist. ,Soll die Preßpumpe
von Hand aus betätigt werden, dann werden: die .Steckbol-zen 45 Ünd 47 herausgezogen
-und das Schutzrohr 8 in die aus Fig. 5 ersichtliche Lage gekl.app.t, in der sich
,der Scharnierlappen: 43 in einen Schlitz. 4,9 (Fig. i und 2) der- Führungsstan;ge
9 hineinlegt. Nach dem Einstecken des nunmehr freien. Bolzens 45 in die Querbohrung
So der Fiilhrun.gsstange 9 isst das Schutzrohr 8 übler die Stangen- 9 und 7 sowie
dein Kolben, i m-it dem Pumpenpl;unger 6 verbunden. Es kann .nun als Einsteckende
für einen: Handhebel 51 benutzt werden.