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Betätiaunasvorrichtun- mit Druckmittelmotor, insbesondere für hydraulische
Hubkippvorrichtungen C, Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtun-
mit Druckmittelmotor, insbesondere für hydraulische Hubkippvorrichtungen.
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Bei derartigen Betätigungseinrichtungen ist es oft erwünscht, daß
ein Teil unter der Wirkung des Druckmittels zunächst in eine Endstellung bewegt
wird und nach Erreichen dieser Endstellung durch den Druckmittelmotor über eine
kurze Strecke hin und her bewe-t wird.
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Es ist bereits eine derartige Betätigungseinrichtung bekannt, die
lediglich mit einem pneumatischen Antriebsmedium arbeiten kann, da hier zur Durchführung
des Wippens die elastische Zusammendrückbarkeit von Druckluft ausgenutzt werden
soll. Diese bekannte Einrichtung dient zum Kippen eines Wagenkastens. und am Ende
der Kippbewegung soll der Wagenkasten gerüttelt werden, um das Abladen von Schüttgut
zu erleichtern. Die Rüttel- oder Wippwirkung wird jedoch bei dieser bekannten Vorrichtung
nicht in zuverlässiger Weise erreicht. Es ist ein pneumatischer Arbeitskolben vorgesehen,
der mit dem Wagenkasten verbunden ist. In diesem bekannten Kolben sind Ventile vorgesehen,
die Betätigungsschäfte haben., die sich gegen das Zylinderende anlegen und die Ventile
betätigen. Wenn bei dieser be-
kannten Vorrichtung die Vorwärtsbewegung des
Kolbens langsam ist, so kommt der Kolben zum Stillstand, sobald die Betätigungsschäfte
der Ventile das Zylinderende erreicht haben und beginnen, die Ventile zu öffnen.
Es werden sich hierbei nämlich die Ventile zunächst sehr wenig öffnen. Der Kolben
wird dann voraussichtlich in einer Stellung zur Ruhe kommen, in welcher die Menge
des aus den Ventilen ausströmenden Druckmediums gleich der Druckmittelmenge ist,
die dem Zylinderende zugeführt wird. Eine Wippbewegung am Ende des Kolbenhubes tritt
dann nicht ein. Falls sich dennoch die Ventile bei der bekannten Vorrichtung etwas
mehr geöffnet haben sollten, als es zur Ausbildung eines Kräfteausgleiches erforderlich
ist, so wird die Rückhubbewegung des Kolbens meistens, sobald sie begonnen hat,
wieder abgestoppt, da ein außerordentlich kurzer Rück-führungshub die Ventile vollständig
schließt. Ein Kräfteabgleich, der durch eine Querschnittsverminderung an den Ventilen
hervorgerufen wird, wird nach einem kurzen Bewegungshub erreicht. Bei einem pneumatischen
Betrieb des Druckkolbens wird eine Wippbewegung bei der bekannten Einrichtung nur
dann auftreten, wenn die Trägheit der Last ausreicht, um die Ventile erheblich über
die Stellung hinwegzubewegen, in der ein Druckabgleich stattfindet. In diesem Fall
hängt die Länge des Hubes der Hin- und Herbewegung von der kinetischen Energie der
Masse ab, die mit dem Kolben verbunden ist, und zwar in dem Moment, in welchem die
Ventilschäfte das Zylinderende berühren, und weiterhin ist die Bewegung vom Druck
und von den Federungseigenschaften des Mediums im Zylinder abhängig. Es kann also
festgestellt werden, daß diese bekannte, lediglich für pneumatische Medien geeignete
Vorrichtung keinesfalls in zuverlässiger Weise eine Wipp- oder Rüttel- oder Schüttelbewegung
am Ende des Arbeitshubes ermöglicht.
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Wenn das Druckmedium inkompressibel ist, wie es bei hydraulischen
Anlagen der Fall ist, so wird bei der bekannten Vorrichtung keine Wippbewegung auftreten,
und - wie bereits dargelegt - wird auch im Fall eines komprimierbaren
Druckmediums die Schwingung des Kolbens gedämpft, d. h., die aufeinanderfolgenden
Schwingungen werden fortschreitend kürzer.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-C, grunde, eine Betätigungseinrichtung
mit Druckmittelmotor zu schaffen, die am Ende des Betätigungshubes eine Rüttel-
oder Schüttelbewegung durchführt, wobei diese Rüttel- oder Schüttelbewegung in sicherer
Weise sowohl mit pneumatischen als auch mit hydraulischen Antriebsmedien erzielt
werden kann.
Erfindungsgemäß besteht eine in bei pneumatischen Hubkippeinrichtungen
bekannter Weise vorgesehene, am Hubende des Motorkolbens durch die Kolbenbewegung
geöffnete und während der Rückbewegung des Kolbens sich wieder schließende überströmeinrichtung
aus einem von der Druckseite des Motorkolbens zu einer Steuerkammer führenden Rückschlagventil
und einem in Hubrichtung des Kolbens verschieblichen Ventilglied, welches durch
elastische Kräfte in seiner Normalstellung gehalten wird, in der es die Steuerkammer
mit der Druckseite des Kolbens verbindet und welches durch eine Stoßstange am Ende
des Kolbenhubes in seiner Längsrichtung verschoben wird und dadurch zunächst diese
Verbindung unterbricht und dann, nach Durchlaufen eines bestimmten Weges, die Steuerkammer
mit einem Druckauslaß verbindet.
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In vorteilhafter Weise ist die überströmeinrichtung derart ausgebildet,
daß nach Öffnung des überströmweo,es dieser voll geöffnet bleibt, bis der Motorkolben
eine bestimmte Strecke in rückwärtiger Richtung durchlaufen hat. Eine Dämpfung der
oszillierenden Bewegung findet also nicht mehr statt, und ein Betrieb ist sowohl
mit pneumatischen als auch mit hydraulischem Antriebsmedium möglich.
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In vorteilhafter Weise kann das Ventilglied als Kolbenschieber ausgebildet
sein und dadurch in seiner Normalstellung gehalten werden, daß sein der Stoßstange
abgekehrtes Ende ständig mit der Druckseite des Motorkolbens verbunden ist.
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Das Rückschlagventil und der Kolbenschieber können im Motorkolben
angeordnet sein, wobei die Stoßstange eine Verlängerung des Kolbenschiebers bildet.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles
beschrieben. In der Zeichnun- ist F i g. 1 ein Axialschnitt durch den Motorkolben
im Verein mit dem äußeren Endteil des Zylinders und Fig.2 ein dazu unter rechtem
Winkel geführter Axialschnitt zur Veranschaulichung des Motorkolbens mit dem unteren
Teil des Zylinders.
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In den Zeichnungen bezeichnet 1 den Motorkolben. der am Ende
einer Betätigungsstange 2 befestigt und in der Längsrichtung eines Zylinders
3 in diesem beweglich ist, während ein Kanal 5 in einem Bodencriied
6 des Zylinders zum Einlassen von Druckmittel in den unteren Teil 4 des Zylinders
dient. An der gegenüberliegenden Seite des Motorkolbens ist der Zvlinder mittels
eines Deckels 7 verschlossen, und dieser Zylinderraum steht mit dem Sumpf,
der Niederdruckseite der Pumpe, einem Behälter oder einem sonstigen Niederdruckanschluß
über eine Öffnung 8
in Verbindung. Die Kolbenstange 2 ist mit einem Teil verbunden,
das unter der Wirkung des Druckmittels zunächst in eine Endstellung bewegt und nach
Erreichen dieser Endstellung über eine kurze Strecke hin- und herbewegt werden soll,
und ein solches Teil kann beispielsweise der Einfüllkasten einer Betonmischmaschine
sein, wobei unter der hin- und hergehenden Bewegung ein Schütteln des Einfüllkastens
herbeigeführt wird, das ein promptes Entleeren desselben gewährleistet.
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Bei der bisher beschriebenen Anordnung ergibt sich, daß beim Zuführen
von Flüssigkeit unter Druck durch den Anschluß 5 in den Zylinder der Motorkolben
1 aus dem unteren Teil 6 fort und gegen den Deckel 7 bewegt
wird, und zwar allgemein untei Überwindung des Einflusses des Gewichts dei Stange
2 und der von dieser Stange getragenen Last. Zur Erhöhung des Widerstandes gegen
diese Bewegung des Motorkolbens im letzten Abschnitt seiner Annäherung an den Deckel
kann eine Pufferfeder 9 vorgesehen sein. Durch die Bewegung des Motorkolbens
betätigbar ist eine überströmeinrichtung zum Freigeben des Druckmittels aus der
Kam-mer 4 in dem Augenblick, in dem der Motorkolben einen vorherbestimmten
Punkt in der Nähe des Dekkels 7 erreicht, vorgesehen, so daß der Motorkolben
dann unter der Wirkung des auf die Stange 2 wirkenden Gewichts und gegebenenfalls
der Pufferfeder 9 nach rückwärts bewegt wird. Diese überströmeinrichtung
ist derart angeordnet, daß sie die normalen Druckbedingungen wieder herstellt, sobald
der Motorkolben sich um eine vorherbestimmte, verhältnismäßig kurze Strecke zurückbewegt
hat. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht sie aus einem Kolbenschieber
10 mit einem Bund, der in der Bohrung 11 des Motorkolbens
1 in der Längsrichtung beweglich angeordnet ist. Der Bund beherrscht einen
Schlitz 12, der von der Bohrung 11 in eine Steuerkammer 13 führt,
die mit der Hinterseite des Belastungskolbens 14 eines einseitig belasteten Rückschlagventils
15 verbunden ist. Dieses Rückschlagventil beherrscht einen Strömungsweg
16, 17, 18
(F i g. 2), der von der Zylinderkammer 4 zur Niederdruckseite
auf der anderen Seite des Motorkolbens 1 führt, und eine leichte Belastungsfeder
19
hält das Rückschlagventil 15 normalerweise in seiner geschlossenen
Stellung. Der Kolbenschieber 10 ist mit einer Stoßstange 20 ausgerüstet,
die von der Rückseite des Motorkolbens 1 gegen den Deckel 7
vorspringt.
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Es sei angenommen, daß der Anschluß 5 mit der Lieferseite der
Pumpe über eine nicht dargestellte Meßöffnung verbunden sei. Der Motorkolben
1 wird dann vom Boden 6 fort mit einer Geschwindigkeit bewegt, die
von dem Lieferdruck der Pumpe sowie dem Querschnitt der Meßöffnung abhängt, und
der Druck in der Kammer 4 wirkt auf den Kolbenschieber 10 und hält diesen
in der dargestellten Stellung. Eine Weiterbewegung des Kolbenschiebers unter der
Wirkung des Druckes in der Kammer 4 wird durch eine Anschlagfläche 21 an der Kolbenstange
2 verhindert, an der das Ende der Stoßstange 20 anliegt. In dem Maß, in dem der
Motorkolben sich dem Decke17 nähert, drückt er die Pufferfeder9 (wenn eine solche
vorgesehen ist) zusammen, und wenn er sich nur mehr eine kurze Strecke von dem Decke17
entfernt befindet, schlägt die Stoßstange 20 am Dekkel an und verhindert somit eine
Teilnahme des Kolbenschiebers 10 an der weiteren Bewegung des Motorkolbens
1.
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Die daraus folgende Relativbewegung zwischen dem Motorkolben
1 und dem Kolbenschieber 10 hat ein fast augenblickliches Schließen
des Verbindungsweges 12 zwischen dem Inneren des Zylinders 4 und der Steuerkammer
13 an der Hinterseite des Belastungskolbens 14 des Rückschlagventils
15 zur Folge, und nachdem die gesamte Länge des Bundes des Kolbenschiebers
10 an dem Schlitz 12 vorbeigetreten ist, wird dieser durch den freien Querschnitt
zwischen der Bohrung 11 und der Stoßstange 20 mit der Niederdruckseite hinter
dem Motorkolben 1 in Verbindung gesetzt.
Während bis zu diesem
Zeitpunkt das Rückschlagventil 15 unter der Wirkung des Zylinderdruckes auf
die Fläche an der Hinterseite des Belastungskolbens 14, die größer ist als die Fläche
des Ventilsitzes im Kanal 16, fest gegen seinen Sitz angedrückt ist, wird
nun der Druck auf die Rückseite des Belastungskolbens 14 beseitigt, so daß der immer
noch verliäl',nis-iiäßi- hohe Druck im Kanal 16 das Rückschlagventil
15 von seinem Sitz abhebt und den Durchtritt von Druckflüssigkeit aus der
Zylinderkammer 4 durch die Kanäle 17 und 18 gestattet. Dies ermöglicht
eine Bewegung des Motorkolbens 1 unter der Belastung der Kolbenstange 2 im
Verein mit der Kraft der Pufferfeder 9 in der seiner bisherigen Bewegung
entgegengesetzten Richtung. Während dieser Rückwärtsbewegung des Motorkolbens
1 bleibt das Ende der Stoßstange 20 unter der Wirkung des Druckes im Zylinder
4 am Ende des Kolbenschiebers 10 mit dem Deckel 7 in Berührung, bis
die Relativstellung des Kolbenschiebers 10 in bezug auf den Motorkolben
1 entsprechend F i g. 1 wiederhergestellt wird, und dann läßt der
Schlitz 12 wiederum Flüssigkeit unter dem Restdruck im Zylinder 4 zur Hinterseite
des Beiastungskolbens 14 des Rückschlagventils ein, deren Fläche größer ist. Der
Druck dieser Flüssigkeit zuzüglich der Kraft einer leichten Belastungsfeder
19 schließt das Rückschlagwentil 15
augenblicklich und versperrt damit
den Strömungsweg durch die Kanäle 16, 17, 18, so daß der Druck im Zylinder
4 abermals ansteigt und den Motorkolben nochmals in seiner ursprünglichen Richtung
bewegt. Diese hin- und hergehende Bewegung sorgt für die gewünschte Schüttelwirkung
und hält so lange an, wie dem Zylinder 4 über den Kanal 5 Druckmittel zugeführt
wird.
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Die Geschwindigkeit, mit der diese Schüttelwirkung erfolgt, hängt
von der Geschwindigkeit der Druckmittelzufuhr während der Vorwärtsbewegung des Motorkolbens
und von den elastischen Kräften und der während des Abschnittes des Betriebsspiels,
in dem die Rückbewegung stattfindet, wirksamen äußeren Reibung ab. Es kann erwartet
werden, daß jede Bewegungsumkehr plötzlich erfolgt und eine zusätzliche Erschütterung
verursacht, die der durch die Tätigkeit des Kolbenschiebers erzeugten zyklischen
Bewegung überlagert ist. Die Amplitude der zyklischeu Hin- und Herbewegung hängt
von der Länge des Kolbenschiebers 10 ab und kann daher beim Entwurf der Vorrichtung
entsprechend den Bedürfnissen bestimmt werden.