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Doppelsteuerung für ein- oder zweiseitig wirkende Schüttelrutschenmotoren.
Die Erfindung besteht darin, daß bei Schüttelrutschenmotoren mindestens zwei parallel
angeordnete Einzelsteuerungen (Schieber oder Ventile beliebiger Art) auf einer Kolbenseite
angeordnet sind, die zugleich oder möglichst gleichzeitig das zum Vorwärtsgange"
des Arbeitskolbens (Hauptkolben) nötige Druckmittel (Druckluft) hinter denselben
gelangen lassen. Hierdurch wird erreicht, daß die Steuerventile, wie an ähnlichen
Maschinen, kleiner hergestellt werden können, wodurch weniger Massen bewegt werden.
' Außerdem kann man je nach Belastung oder Länge der Rutsche die Ventile während
des Kolbenhinganges und Anhebens der mit dem Arbeitskolben verbundenen Rutsche nacheinander
umsteuern lassen, wodurch Luftersparnis eintritt.
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An sich sind Steuerungen mit mehreren parallel angeordneten Ventilen
bekannt; diese sind aber bisher an Schütteliutschenmotoren noch nicht angewandt
worden, auch waren bisher an anderen Maschinen stets mehrere Ventile auf beiden
Kolbenseiten vorhanden.
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Es genügt für einen Schüttelrutschenmotor auf einer Kolbenseite eine
Steuerung mit mehreren Ventilen oder mehreren Steuerungen, insbesondere bei einseitig
wirkenden Motoren, da die eine Kolbenseite plötzlich eine große Menge Druckluft
bei der Bewegungsumkehr und die andere Seite gar keine oder bei doppelt wirkenden
Motoren auf der entsprechenden Seite nur sehr wenig Druckluft verlangt. Bei' dem
Rutschenbetrieb ist bei guter Förderleistung erforderlich, daß einerseits der Arbeitskolben
des Antriebsmotors mit einem kräftigen ' Stoß angetrieben wird und nach der anderen
Seite eine möglichst stoßfreie Umkehr des Hauptkolbens eintritt. Ersteres ist nur
möglich, wenn sämtliche Ventile plötzlich und möglichst gleichzeitig für den Drucklufteintritt
geöffnet werden und letzteres, wenn entweder gar keine oder nur sehr wenig oder
nur sehr wenig anfangend Druckluft auf die andere Seite geleitet wird.
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Die allmähliche Umkehr des Arbeitskolbens kann z. B. dadurch verbessert
werden, wenn nach einem bestimmten Kolbensieg schon ein Ventil z. B. mittels Druckluft
umgesteuert wird, mithin der entsprechende Luftzuführungskanal zum Zylinder abgeschlossen
wird und nur noch Druckluft von dem andern Ventil hinter den Arbeitskolben strömt.
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Da im vorliegenden Fälle der Antriebsmotor, für den diese Steuerung
besonders geeignet ist, kein umlaufender ist, so bewegt sich durch die Drosselung
und durch die damit bedingt vergrößerte Expansion (Druckabfall) der Arbeitsangekuppelten
Rutsche langsamer, kolbenmitder, wie vor, weiter, bis auch die Umsteuerung des zweiten
Ventiles erfolgt ist. Der Arbeitskolben wird durch das -Beharrungsvermögen der bewegten
Rutsche noch weiter geschoben, wobei die in dem Zylinder befindliche Druckluft weiter
expansiert, bis die Ausströmung erfolgt und eine allmähliche Umkehr des Arbeitskolbens
und der Rutsche eintritt, was bei einseitig wirkenden Motoren lediglich durch das
Gewicht der angehobenen Rutsche und bei doppelt wirkenden Motoren nach unter Zuhilfenahme
von-Druckluft geschieht. Die Expansion ist naturgemäß
von der Höhe
der Belastung der Rutsche abhängig, die bei einer Überbelastung fast gar nicht mehr
in die Erscheinung tritt, obwohl die Steuerungen noch, wie vor, richtig arbeiten.
Die Rutsche kriecht dann nur noch hin und her, wodurch die Förderleistung sehr gering
ist und schließlich ganz. aufhört. In solchem Falle muß dann eine größere Motorentype
eingebaut werden.
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Nach der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele mit freiliegenden
Steuerventilen dargestellt.
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Fig. i bis 3 zeigen'eine Ausführungsform an einem einseitig wirkenden
Motor.
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15g. :4 bis 6 eine Ausführungsform an einem doppelt wirkenden Motor,
Fig.7 und 8 eine Ausführungsform mit zwei verschiedenen Ventilen und einer Einrichtung
zum Umstellen des doppelseitig wirkenden Motors auf einseitig wirkende Arbeitsweise
wobei der Hilfskolben ständig mit Druckluft belastet ist.
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Es ist i die Einströmung für die Druckluft, 2 und 3 sind die Steuerventile,
4. und 5 die Zuführungskanäle mit den Auslaßöffnungen 6 und 7. Es sind 8 und g die
in den Zylinderraum io führenden Druckluftzuführungskanäle; ii ist der Arbeitskolben,
12, lag und 12b sind die Auspufflöcher am Zylinder, 13 ist der Regelungskanal mit
den Mündungen 13, und 13b, 14 ist ist der Entlüftungskanal mit den Mündungen
14" und 10, 15 ist der Steuerkanal mit den ?Mündungen 15,z, i5b und 15,; 16 und
17 sind Auspufflöcher an den Steuerungen, 18 ist der Entlüftungskanal vor dem Kolben
ii. Es ist ig der Luftzuführungskanal vor dem Hilfskolben 2o, und 21 ist der Steuerkanal
zum Hilfskolben mit den Mündungen 21, und gib 22 sind die Kolbenstangen und 23 der
Auspuff für die gebrauchte Druckluft des I4ilfskolbens und der Steuerluft aus dem
Kanal 21. Es sind 24 ünd 25 zwei Schrauben zum Drosseln, Öffnen oder Schließen des
Luftzuführungskanals ig.
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Bei dem einseitig wirkenden Motor strömt nach Fig. i von E aus durch
den Kanal i und zugleich durch die Kanäle 4., 6, 8 und 5, 7, g Druckluft in den
Zylinderraum io hinter den Arbeitskolben ii und treibt denselben vor, bis der Kanal
13., freigegeben wird. Es strömt dann durch den Kanal 13 Steuerluft auf die große
Ringfläche des Veritiles 2, wodurch dasselbe unigesteuert wird und dadurch die Kanäle
6 und 8 verschließt. Es tritt nun keine Druckluft mehr von 8 aus in den Zylinderraum
io (Fig. 2). Es strömt aber weiter Druckluft von geringer 'Menge von dem Kanal g
bis hinter den Arbeitskolben il, bis z. B. 15" geöffnet wird und von hier aus durch
den Kanal i5 Steuerluft auf die große Ringfläche des Ventiles 3 strömt, wodurch
dasselbe umsteuert und die Kanäle 7 und g geschlossen werden.
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Die in dem Raum io befindliche Druckluft, welche durch das Abschließen
des Kanales 8 schon anfing zu expandieren, tut das jetzt im vergrößerten Maße, bis
der Auspuff 12 von dem Arbeitskolben ii freigegeben wird - und hier die gebrauchte
Druckluft ausströmt (Fig.3). Der Arbeitskolben ii bewegt sich durch die angesammelte
Energie noch ein Stück weiter, um allmählich durch das Gewicht der angehobenen Rutsche
frei umzukehren. Während dieses Rückganges strömt die atmosphärische Luft bei 14a
(oder 14b) und 17 so lange aus, bis der Arbeitskolben den Kanal 14" (oder 14b) abgeschlossen
hat. Es wird dann die in dem Zylinderraum To befindliche atmosphärische Luft zusammengepreßt,
diese drückt durch die Kanäle 8 und g auf die Ventile 2 und 3, "wodurch beide zugleich
oder fast zugleich wieder umgesteuert werden und das Spiel, wie vor, wieder beginnt.
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Je nachdem der Hub des Arbeitskolben: geändert werden soll, wird entweder
der Kanal 15,z oder 15b oder 15, geöffnet, um das Ventil 3 umzusteuern. Je nachdem
die Luftzuführung reguliert werden soll, wird der Kanal 13, oder 13", geöffnet.
Es können auch zufällig z. B. der Kanal 15, und der Kanal 13b in eine Linie fallen.
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ach Fig. 4 bis 6 ist die Arbeitsweise dieses doppelt wirkenden Motors
auf der großen Kolbenfläche des Arbeitskolbens il dieselbe wie bei dem einseitig
wirkenden Motor. Es ist z. B. ein Hilfskolben 2o vorgesehen, der. sich in einem
besonderen Zylinder bewegt. Durch die Umsteuerung des Ventiles 2 wird in diesem
Fall ein Kanal ig geöffnet, durch den Druckluft auf den Hilfskolben 2o fließt, um
den Arbeitskolben wieder zurückzutreiben. Letzteres tritt aber erst ein, wenn der
Arbeitskolben wieder z. B. den Auspuff i2 freigegeben hat. Es wird also auf dem
Wege von 13" bis 12, den der Arbeitskolben ii noch zu machen hat, die auf den Kolben
2o geführte Druckluft zum Teil wieder in die Rohrleitung zurückgedrückt, und zwar
so lange, bis die gebrauchte Druckluft in dem Zylinderraum io ausgepufft ist. Alsdann
bewegt sich erst der Kolben il mit dem Hilfskolben 2o wieder zurück. Nachdem der
Kanal 21, oder 2rd geöffnet ist, strömt durch 21 Steuerluft auf die kleine Ringfläche
der beiden Steuerventile und werden diese mit Hilfe der zusammengepreßten atmosphärischen
Luft, welche durch die Kanäle 8 und g auf die Ventile drückt, umgesteuert. Hierdurch
werden die Kanäle 6 und 7 für die Zuleitung der Druckluft wieder geöffnet, und die
gebrauchte Druckluft des Kolbens 2o strömt durch 16 bei dem Auspuff 23 aus.
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Für bestimmte Zwecke genügt auch die Zuführung von Steuerluft durch
den Kanal 2.1 auf die kleine Ringfläche eines Ventiles, da die von diesem Ventil
in den Zylinderraum io eintretende Druckluft z. B. durch den Kanal 9 auf
das
andere Ventil drückt und dasselbe mit umsteuert. Außerdem drückt schon die verdichtete
atmosphärische Luft zur Umsteuerung auf beide Ventile. An den angedeuteten Kolbenstangen
22 wird die Rutsche geeignet befestigt.
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Es sind in hig. 4 bis 6 drei verschiedene Stellungen des Arbeitskolbens
mit den entsprechenden Stellungen der Steuerungen angegeben.
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hig. 7 und 8 zeigen, in zwei verschiedenen Stellungen des Arbeitskolbens
und der Steuerung eine Ausführungsform von zwei verschiedenen freiliegenden Ventilen.
Außerdem steht die durch den Kanal ig geleitete Druckluft stets auf dem Kolben 2o,
so daß dieselbe nicht gesteuert wird. Die Umsteuerung der Ventile nach der' einen
Seite geschieht lediglich durch Luftverdichtung durch den Kanal 8, wodurch
beide Ventile zugleich gehoben werden. Außerdem ist durch die Schraube e24 und 25
eine Ausführungsform angegeben, wie an ähnlichen Motoren die Umstellung z. B. von
einseitiger auf doppelt wirkende . Arbeitsweise möglich ist. Dies geschieht z. B.
dadurch, daß die Schraube 24 den Kanal ig abschließt und die Schraube 25 entfernt
wird.
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Es können statt der beschriebenen zwei freien Steuerungen. auch zwangläufige
Steuerungen oder auch freie und zwangläufige angewandt werden. Außerdem kann man,
um die Arbeitsweise des Motors noch zu verfeinern, statt zweier Ventile noch mehr
anordnen und sogenannte Hilfssteuerungen einschalten. Statt bei doppelt wirkenden
Motoren mindestens eine der beiden Steuerungen mit einem Zuführungskanal auf, die
Vorderseite des Arbeitskolbens (oder Hilfskolbens) für die Druckluftzufuhr zu versehen
kann hier auch eine besondere Steuerung mit einem Ventil angeordnet werden.