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Hydraulische Bremse
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremse zum Auffangen der Peitsche einer Webmaschine, mit einem Flüssigkeitsbehälter, in dem ein Zylinder mit einem Kolben angeordnet ist, der unter Verdrängung der Flüssigkeit aus dem Zylinder in diesen einschiebbar und durch Zurückdrängen der Flüssigkeit in den Zylinder infolge einer auf diese einwirkende Druckbelastung in seine Ruhelage zurückführbar ist, wobei der Kolben einen ausserhalb des Behälters befindlichen Pufferkopf zum Auffangen der Peitsche aufweist.
Es ist bereits ein hydraulischer Puffer zum Auffangen der Peitsche einer Webmaschine bekannt, bei welchem die Peitsche beim Auffangen des Schützens einen Kolben in einen Zylinder hineindrückt, wobei aus dem Zylinder Flüssigkeit verdrangt wird, was auf die Kolbenbewegung und damit auf die Peitsche bremsend wirkt. Der Zylinder befindet sich in einem Gefäss, in welchem relativ zur Umgebung ein Überdruck vorhanden ist.
Durch diesen wird der Kolben ständig nach aussen gedrückt, so dass nach jedem Peitschenschlag der Kolben mit einem mit diesem festen Pufferkopf wieder in die Auffangstellung zum Auffangen der Peitsche beim Eintreffen des zurückkommende Schützens versetzt wird. Um den Pufferkopf genügend rasch wieder in seine Auffangstellung zu versetzen, muss der Überdruck relativ hoch sein. Das hat aber den Nachteil, dass der am Picker der Peitsche anliegende Schützen in seiner Lage im Schützenkasten nicht während seines ganzen Stillstandes stehen bleibt, sondern wegen des erwähnten, relativ hohen Überdruckes vor allem im Intervall nach dem Lösen der Schützenbremse und vor dem Einsetzen des Peil- schenschlages etwas in Richtung der Webmaschinenmitte bewegt wird.
Damit wird seine Ruhestellung undefiniert und damit der Schützenflug beeinträchtigt.
Es sind auch hydraulische Peitschenpuffer bekannt, bei denen zum Zwecke des Auffangens der Peitsche beim Auftreffen des Schützens ein Kolben in einem flüssigkeitsgefüllten Zylinder bewegt wird. Bei diesen Puffern ist der Kolben mit der Peitsche formschlüssig verbunden. Um beim Peitschenschlag wegen des im Zy- linder entstehenden Unterdruckes den Energieverlust zu reduzieren, besitzen diese Puffer ein Ventil, welches das Ausströmen der Flüssigkeit aus dem Zylinder sperrt, jedoch das Einströmen der Flüssigkeit in den Zylinder frei gibt.
Diese Einrichtungen haben in bezug auf den Peitschenschlag den Nachteil, dass wegen der form- bchlühbigen Verbindung mit der Peitsche die Massenbelastung vergrössert ist, da der Puffer und die mit diesem verbundenen Teile beimPeitscheiischlag mitbewegt werden müssen. Weiter bedingt die bei diesen Einrichtungen am unteren Teil der Peitsche vorhandene Verbindung mit der letzteren, dass die Peitsche beimSchützenauffang btark federt, wodurch sich eine unsichere Endlage des Schützens ergibt.
Zudem ergibt sich wegen der Durchbiegung der Peitsche um diesen Verbindungspunkt beim Auffangen des Schutzes eine Mehrbelastung der Peitsche, wodurch deren Lebensdauer herabgesetzt wird.
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Vergleich zum AuHendruck vorzugsweise unter einem Überdruck, der so bemessen ist, dass der Kolben nach dem Peitschenschlag und vor dem erneuten Auftreffen des Schützens auf die Peitsche wieder aus
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dem Zylinder herausbewegt ist, aber den im Schützenkasten gehaltenen Schützen in seiner Lage un- verändert lässt.
Da wegen des Vorsehens des Ventils bei der Rückbewegung des Kolbens der massgebliche Querschnitt für das Zurückströmen der Flüssigkeit in den Zylinder wesentlich grösser ist als bei dem schon beschrie- benen hydraulischen Puffer, erhält man im Vergleich zu diesem bei erheblich kleinerem Druckeine raschere Zurückstellung des Pufferkopfes. Dies ist von Wichtigkeit, da das Aufrechterhalten eines kleineren Druckes ganz erheblich einfachere Mittel gestattet als bei einem grösseren Druck, wenn sich dieses Aufrechterhalten, wie dies hier der Fall ist, über eine lange Zeitdauer erstreckt.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen und den Zeichnungen näher erläutert. In den letzteren zeigt die Fig. 1 die Anordnung der Bremse in der Webmaschine ; in den Fig. 2-4 sind verschiedene Ausführungsformen der Bremse gemäss der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die hydraulische Bremse 22 und ihre Anordnung in bezug auf die Peitsche 11 an der Webmaschine, In dieser Figur ist die Peitsche 11 mit dem Peitschenschuh 12 befestigt, welcher auf der Unterlage 13 abrollt, wenn sich die Peitsche bewegt.
Zum Antrieb der Peitsche ist der Schlagriemen 14 vorgesehen, der auf dem Träger 15 aufliegt.
Auf der Weblade 16 befindet sich ein Schützen 17. Mittels des an der Peitsche 11 befestigten Pickers 18 wird der Schützen 17 über die Lade 16 geschlagen.
Wenn der Schützen 17 von rechts herkommend, wo er in der Figur von dernichtgezeigten rechtsseitigen Peitsche angetrieben wurde, auf den Picker 18 auffällt, so muss er zum Stillstand gebremst werden. Der ankommende Schützen 17 schlägt dabei auf den Picker 18 auf, Dabei wird der Picker 18 nach links geschlagen, d. h. die Peitsche 11 dreht sich bei diesem Vorgang im Gegenuhrzeigersinn um ihren Schuh 12 als Drehpunkt. Dabei drückt die Peitsche gegen den'Pufferkopf 21 der hydraulischen Bremse 22. Diese Bremse 22 ist gemäss der Erfindung so ausgeführt, dass sie die durch den Aufprall des Schützens entstehende Verschwenkung der Peitsche aufnimmt, ohne ein Zurückprallen der Peitsche zu verursachen. Zusätzlich zur hydraulischen Bremse 22 ist noch der Lederanschlag 19 vorgesehen.
Ausführungsformen für die hydraulische Bremse 22 sind in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt. In diesen Figuren sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Gemäss Fig. 2 um- fasst die hydrauliscl1e Bremse 22 einen Behälter 23. Dieser ist teilweise mit einer Flüssigkeit 24, z. B. Öl, gefüllt. Fest mit dem Behälter 23 ist ein Zylinder 25 verbunden, dessen in den Zeichnungen rechtes Ende offen ist. Ein Kolben 26 ist in axialer Richtung in das Innere des Zylinders 25 eintauchbar. Der Kolben 26 ist mittels der Führung 27 geführt. Am rechten Ende des Kolbens 26 ist der Pufferkopf 21 befestigt. Das linke Ende des Zylinders 25 ist durch die Wand 28 abgeschlossen, welche Bohrungen 30 aufweist. Diese Bohrungen 30 sind durch die Platte 31 verschliessbar.
Die Platte 31 wird durch die gegen die feste Auflage 36 anliegende Feder 32 dauemd gegen die Wand 28 gepresst. Im oberen Teil des Behälters 23 befindet sich ein Gas 33.
Dieses ist durch die Trennwand 34 von der Flüssigkeit 24 getrennt. Die Trennwand 34 ist nachgiebig ausgeführt. Das Gas 33, z. B. Luft, besitzt in bezug zum Atmosphärendruck einen Überdruck von l, 25 bis l, 5 atm. Im Behälter 23 ist eine Öffnung 35 vorhanden. Durch diese kann die Luft in den Behälter eingepumpt werden. Die Öffnung 35 ist durch die Dichtung 37 verschliessbar.
Beim Auftreffen des Schützens 17 auf den Picker 18 stösst die Peitsche 11 gegen den Pufferkopf 21 (Fig. 1). Dadurch bewegt sich der Kolben 26 nach links. Dabei muss er das innerhalb des Zylinders 25 befindliche Öl aus diesem verdrängen. Durch die innere Reibung des Öles und wegen des schmalen Raumes zwischen Zylinder 25 und Kolben 26 wird die Bewegung des Kolbens 26 stark abgebremst. Um diese Abbremsung während des Eindringens des Kolbens 26 in den Zylinder 25 noch zu verstärken, ist dem letzteren in Richtung gegen sein linkes Ende eine konische Verjüngung gegeben, d. h. der lichte Durchmesser des Zylinders 25 nimmt von seinem offenen Ende weg ab und erreicht am andern, linken Ende ungefähr den Wert des Durchmessers des Kolbens 26. Bei diesem Vorgang wird die nachgiebige Wand 34 nach oben gedrückt.
Es ist ersichtlich, dass ohne diese Wand die Flüssigkeit bis an die obere Begrenzung des Behälters 23 und auch in die Öffnung 35 desselben spritzen könnte. Ebenso könnte sich im Betrieb bei Abwesenheit der Wand 34 Luft mit dem Öl vermischen. Dies wird durch das Anbringen der Wand vermieden.
Nachdem der Schützen 17 durch die hydraulische Bremse 22 und gegebenenfalls durch den Lederanschlag 19 durch Aufhaltender Peitsche 11 vollständig zum Stillstand gekommen ist, bleibt er bis zum nächsten Peitschenschlag für ein kurzes Zeitintervall (Bruchteil einer Sekunde) in seiner.
Ruhestellung im Schützenkasten stehen. Im Schützenkasten ist er durch die Schützenbremse gehal-
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ten. Unmittelbar vor dem Antreiben der Peitsche 11 durch den Schlagriemen 14 wird die Schüt- zenbremse gelöst. Von diesem Moment weg wird der Schützen nur noch von der Rückstellfederzurück- gehalten, welche die Peitsche 11 im Gegenuhrzeigersinn zu schwenken bestrebt ist. Eine solche
Rückstellfeder wird normalerweise als Spiralfeder über der Achse 20 angebracht und erzeugt am
Band 27 eine Zugkraft.
Anderseits herrscht im Inneren der hydraulischen Bremse 22 ein durch den Luftpolster 33 er- zeugter Druck, welcher grosser ist als der äussere Atmosphärendruck ; dadurch ist der Kolben 26 einer
Kraft ausgesetzt, welche den Kolben 26 nach aussen (rechts) drückt. Diese Kraft entsteht einesteils als Folge der Flüssigkeit 24, welche zwischen der inneren Wand des Zylinders 25 und dem Kol- ben 26 einzudringen sucht. Zusätzlich entsteht diese Kraft wegen der Flüssigkeit, welche durch die
Bohrungen 30 hindurch auf die Platte 31 einen nach rechts gerichteten Druck ausübt. Der Druck im Inneren des Behälters 22 wird jedoch so gewählt, dass die durch diesen ausgeübte Kraft auf die
Peitsche kleiner ist als die Kraft der Rückstellfeder, welche die Peitsche im Gegenuhrzeigersinn zu schwenken bestrebt ist.
Bei dem nun folgenden Peitschenschlag wird mittels des Schlagriemens 14 die Peitsche 11 un- ter Drehung im Uhrzeigersinn um den Peitschenschuh 12 bewegt und hebt sich somit vom Puffer- kopf 21 ab. Damit kann sich der Kolben 26 als Folge der vorhin beschriebenen Druckverhältnisse nach rechts bewegen. Er muss seine rechte Endstellung erreicht haben, bevor der Schützen 17 wieder von rechts her auf den Picker 18 auftrifft. Der Druck im Inneren des Behälters 22, d. h. die Kom- pression des Gases 33 muss somit so stark sein, dass der Kolben 26 vor dem Wiedereintreffen des Schützens 17 vollständig in seine rechte Endstellung bewegt wird.
Ohne die Anordnung des Ventils 30, 31, 32, 36 ist es, wie die Erfahrung zeigt, kaum möglich, den Druck so gross zu wählen, dass diese Funktion erfüllt ist, und gleichzeitig den Druck so klein zu halten, dass die vorher beschriebene Ruhestellung für den Schützen 17 unmittelbar vor dem Schützenschlag sichergestellt ist. Als Folge der Anbringung des Ventils 30, 31, 32, 36 wird bei gegebenem Druck im Behälter 22 eine viel raschere Rückstellung des Kolbens 26 erreicht, als dies ohne Ventil 30, 31, 32, 36 der Fall wäre. Im Moment, wo die Peitsche 11 sich vom Pufferkopf 21 abhebt, bewirkt der Druck im Inneren des Behälters 22, dass die Platte 31 unter Zusammendrücken der Feder 32 sich etwas nach rechts bewegt und damit die Bohrungen 30 frei gibt.
Damit kann sich der Inenraum des Zylinders 25 viel rascher wieder mit Öl füllen, als dies ohne das Ventil 30, 31, 32, 36 der Fall wäre. Es ist offensichtlich, dass die Bremswirkung beim Auftreffen des Schützens durch das Ventil 30, 31, 32, 36 nicht verschlechtert wird, da dieses unmittelbar beim Beginn der Bewegung des Kolbens 26 nach links bereits vollständig geschlossen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verhältnis des freien Querschnittes zwischen der inneren Wand des Zylinders 25 und dem Kolben 26, durch welchen Öl fliessen kann, zu dem zur Verfügung stehenden Querschnitt für den Ölfluss bei geöffnetem Ventil 30, 31, 32, 36 ungefähr 1 : 20.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist wieder ein Kolben 26 vorgesehen, welcher in den Zylinder 25 eintauchbar ist. Im Gehäuse 23 ist wie zuvor eine nachgiebige Wand 34 vorgesehen, welche die Flüssigkeit 24 vom Luftkissen 33 trennt. Am Kolben 26 befindet sich wieder der Pufferkopf 21. Das Ventil ist jedoch nicht mehr im Zylinder eingebaut, sondern befindet sich im Inneren des Kolbens 26. Es wird durch ein Plättchen 40 gebildet. welches im vergrösserten Teil 41 einer Bohrung im Inneren des Kolbens 26 in axialer Richtung des letzteren beweglich ist. Seine Bewegung nach links wird durch ein Gitter 42 begrenzt.
Die axiale, freie Bewegungsmöglichkeit wird durch das Gitter so klein gehalten, dass das Plättchen sich nicht wesentlich aus seiner lotrechten Lage bewegen kann. Der Druck, dem die Flüssigkeit 24 ausgesetzt ist, wird in diesem Beispiel nicht durch ein komprimiertes Gas, sondern durch eine Feder 44 erzeugt. Diese drückt über eine Platte 45 auf die nachgiebige Wand 34 ; sie wird mittels der Halterung 46 fixiert.
Im Betrieb wird der Kolben 26 durch die auf den Pufferkopf 21 auftreffende Peitsche 11 als Folge des auftreffenden Schützens 17 nach links bewegt. Die bei diesem Vorgang eintretende Verdrangung der Flüssigkeit aus dem Inneren des Zylinders 25 ergibt wie früher die Bremswirkung. Die aus dem Inneren des Zylinders 25 entweichende Flüssigkeit 24 kann nur zwischen der Innenwand des Zylinders 25 und der Aussenwand des Kolbens 26 entweichen-Bei dieser Arbeitsphase verdeckt das Plättchen 40 die zylindrische Öffnung 47, Sobald die Peitsche sich wieder vom Pufferkopf 21 abhebt, dringt das Öl jedoch vornehmlich durch den Durchgang 48 und die zylindrische Öffnung 47 unter Verdrängung des Plättchens 40 nach links ins Innere des Zylinders 25 ein,
so dass sich der
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Kolben relativ sehr rasch wieder nach rechts in seine Ausgangsstellung bewegt.
In diesem Ausführungsbeispiel wurde die Innenwand des Zylinders 25 nicht konisch ausgeführt, sondern die Bohrung des Zylinders 25 ist über die ganze Länge von konstantem Querschnitt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt wieder den Behälter 23 mit dem Kolben 26, dem Pufferkopf 21, einer Führung 27, dem Zylinder 25, der Flüssigkeit 24, dem Gas 33 und der Dichtung 35, 37. In diesem Beispiel wird, wie in jenem nach Fig. l, der Druck durch Kompression des Gases 33 erzeugt. Von einer Trennung des Gases 33 und der Flüssigkeit 24 durch eine Membran od. dgl. ist in diesem Ausführungsbeispiel abgesehen worden. Die Figur zeigt ein in den Kolben 26 eingebautes Kugelventil. Dieses umfasst die Bohrung 50 mit der Kugel 51, welche durch die Feder 52 gegen den Rand der Öffnung 53 gepresst wird.
Die Bohrung 53 stehtüber den Durchgang 54 mit dem Rest der Flüssigkeit 24 in Verbindung, Wenn der Kolben 26 beim Auftreffen des Schützens 17 nach links gedrückt wird, so bewirkt das Verdrängen der Flüssigkeit aus dem Inneren des Zylinders 25, dass die Kugel 51 gegen die Bohrung 53 gedrückt wird, wodurch das Ventil geschlossen ist. Bei der nachfolgenden Bewegung des Kolbens 26 in seine Ausgangsstellung nach rechts wird die Kugel 51 gegen den Druck der Feder 52 von ihrer Auflage über der Bohrung 53 abgehoben, so dass das Öl leicht durch den Durchgang 54 und die Bohrung 53 wieder in das Innere des Zylinders 25 hineinfliessen kann.