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Einfach wirkender Motor, dessen Arbeitskolben im Arbeitshub mit gasförmigen
Druckmitteln als Treibmittel beaufschlagt sowie durch eine Feder oder das Eigengewicht
rückgeführt wird Die Erfindung bezieht sich auf einen einfach wirkenden Motor, dessen
Arbeitskolben im Arbeitshub mit gasförmigen Druckmitteln als Treibmittel beaufschlagt
sowie durch eine Feder oder durch das Eigengewicht rückgeführt wird.
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Bei dem Motor gemäß der Erfindung ist es möglich, die Geschwindigkeiten
des Arbeitskolbens sowohl im Vorlauf als auch im Rücklauf, und zwar unabhängig voneinander,
von einer Niedrigstgeschwindigkeit bis zur Höchstgeschwindigkeit stufenlos zu regeln
und damit die Maschine für die verschiedensten Anwendungsgebiete bei gleichzeitig
hoher Betriebssicherheit brauchbar zu machen. Hierbei erfolgt die Steuerung durch
das Treibmittel selbst und durch die Kraft einer Feder, ohne daß weitere Energiequellen,
wie z. B. elektrischer Strom, erforderlich sind.
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Die Steuerung des Motors erfolgt in der Weise, daß das Treibmittel
zu Beginn des Arbeitshubes nach Durchgang durch ein einstellbares Absperrorgan einerseits
über einen federbelasteten Hauptsteuerschieber, dessen Hub von Hand einstellbar
ist, dem Arbeitszylinder und zum anderen parallel hierzu einem federbelasteten Hilfssteuerschieber
zugeführt wird. Dieser Hilfssteuerschieber, der gegen Ende des Arbeitshubes entweder
unter dem Einfluß des Treibmittels, welches, vom Arbeitskolben gesteuert, zu ihm
gelangt, oder aber vom Arbeitskolben unmittelbar mechanisch betätigt wird, stellt
eine solche Verbindung zwischen der
Treibrnittelzuführung und dem
Hauptsteuetscliieber her, daß dieser," alsdann beiderseitig vom Treibmittel beawfschlagt,
in eine den Treibmittelzufiuß zum Arbeitszylinder versperrende sowie den Arbeitszylinder
mit der- AüßenIuft verbindende Stellung verschoben wird. Gegen Ende seines Rückhubes
steuert der Arbeitskolben einen dritten 'Steüerscliiebergegen dessen Federbelastung
mechaniscÜ äüf;'und dieser öffnet dem sowohl den Hauptsteuerschieber als auch den
Hilfssteuerschieber belastenden Druckmittel einen Weg ins Freie, so daß beide mittels
der sie belastenden Federn in die den Beginn. des Arbeitshubes bestimmende Stellung
rückgeführt werden.
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Es ist an sich bekannt, bei Schüttelrutschenmotoren mit einseitig
beaufschlagtem Arbeitskolben die Steuerung des Arbeitskolbens durch einen Hauptsteuerschieber
und einen Hilfssteuerschieber, dessen Steuerstift in den Arbeitszylinder hineinragt,
zu bewirken. Auch ist es bei diesen Motoren bekannt, durch ein drittes Steuerorgan
die Füllung des Arbeitszylinders mit dem Treibmittel so zu beeinflussen, daß bei
verschiedener Belastung der Schüttelrutsche eine gleichmäßige. Arbeits= geschwindigkeit
eingehalten und ein Durchgehen des Motors vermieden wird.
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Im Gegensatz hierzu wird bei dem Motor nach der Erfindung durch die
drei Steuerorgane die Möglichkeit geschaffen, die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens
nach beiden Richtungen, und zwar von einer Niedrigstgeschwindigkeit bis zur Höchstgeschwindigkeit,
stufenlos zu regeln, wobei -der Arbeitshub nach Bedarf schnell und der Rückhub langsam
eingestellt sein kann. Es kann aber auch umgekehrt der Arbeitshub sehr langsam und
der Rückhub sehr schnell eingestellt werden. Durch diese Variierung der Einstellmöglichkeiten
der Geschwindigkeit des Arbeitskolbens ergibt sich eine universelle Verwendbarkeit
des Motors nach der Erfindung als Antrieb von Arbeitsmäschineri verschiedenster
Art. So hat der Motor nach der vorliegenden Erfindung beispielsweise in Form eines
kleinen transportablen Arbeitsgerätes für mechanische Hebezeuge, für pneurnatischhydraulische
Spannvorrichtungen:; zur Erzeugung drehender Bewegungen mit stufenlos regelbaren
Geschwindigkeiten usw. eine vielseitige technische Anwendung gefunden.
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Das stufenlose Umsteuern der Maschine wird, wie Das unten äusgeführt,
durch die Bildung eines Druckmitfelpolsters zwischen dem Zusatz-und dem Haüptsteüerschieber
besonders unterstützt. .
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" Irr der Zeichnung. sind mehrere Ausführungsformen des Motors räch
der Erfindung. schematisch dargestellt. ' --Eig. i -"zeigt eine Ausführungsform,
bei der die Stellung-.des Hilfssteuerschiebers gegen Ende des Arbeitshubes durch
das TreibmitteI beeinflußt wir.-d; _ Fg, 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der der
Hiffssteuerschieber vom Arbeitskolben unmittelbar mechänisch" betätigt wird Fig.
3 bis .7 zeigen das Zusammenwirken der Steuerorgane nach der Aüsfülirungsform der
Fig. i bei verschiedenen Stellungen des Arbeitskolbens während seines Arbeits- und
Rückhubes.
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Nach Fig. i sfrqmt,durch ein einstellbares Absperrorgan 2 das Treibmittel,
z. B. Druckluft, aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter über die Leitungen
i, 9 in das Gehäuse 3 des Hauptsteuerschiebers 4. Der Hauptsteuerschieber 4 besteht
aus einem mit einer Einschnürung versehenen Kolben, der bei seiner Bewegung Dichtungen
6, 7, 8 überschleift und dabei den Ein- und Austritt des Treibmittels steuert. Die
Dichtung 6 verhindert den Eintritt des Treibmittels aus der Leitung 9 in den dahinterliegenden
Zylinderraum. Die Dichtung 7 ist Einlaßdichtung und die Dichtung 8 Auslaßdichtung
für das Treibmittel aus der Leitung 9.
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Das Treibmittel strömt durch die Leitung 9 und die geöffnete Einlaßdchtung
7 bei geschlossener Auslaßdichtung 8 und durch eine Leitung io in den Arbeitszylinder
14 und verschiebt während dieses Arbeitshubes den Arbeitskolben 15 bis in seine
Endstellung. " Während dieser Zeit steht die Leitung 23 vom Absperrorgan :z bis
zur Dichtung 21 des Zusatzsteuerschiebers 18 unter dem Druck des Treibmittels. Das
Treibmittel und eine Feder 22 drücken gegen den Zusatzsteuerschieber 18, der drei
Dichtungen i9, 2o und 2i. aufweist.
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Wenn der Arbeitskolben 15 während seines Arbeitshubes die Überschleifböhrung
16 des Arbeitszylinders 14 überschliffen hat, gelangt eine geringe Menge des Treibmittels
in die Leitung 17 und drückt den Zusatzsteuerschieber 18 in seine linke Tötpunktlagg.
Hierbei wird die Dichtung 2i geöffnet, und das Treibmittel strömt aus der Leitung
23 zu den Kanälen 24, 25 und- drückt gleichzeitig den Häüptsteuerschieber 4 unter
Bildung eines Druckmittelpolsters oberhalb des Hauptsteuerschiebers 4 gegen die
Einwirkung der Feder i2 in seine untere Totpunktlage und den Steuerstift 26 gegen
eine Dichtung 28. Erst wenn der Arbeitskolben i5 bei seinem Rückhub den Steuerstift
26 betätigt, wird das Druckmittelpolster wieder' entfernt und durch den Auslaß 3o
in die Atmosphäre abgeleitet.
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Bei der Bewegung des Hauptsteuerschiebers 4 in seine untere Totpunktlage
wird die Einlaßdichtung 7 für das Treibmittel; aus der Leitung 9. geschlössen und
die Auslaßdichtung 8 geöffnet. Das verbrauchte "Treibmittel vor dem Arbeitskolben
kann nun durch den Kanal ro über die geöffnete Äüslaßdichtung 8 durch Ausnehmungen"
i-i im SteuerorgangeMuse 3 ins Freie strömen, wobei der Arbeitskolben 15 durch eine
Feder oder durch sein Eigengewicht in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird.
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Gegen Ende des Rüpkhubes drückt der" Arbeitskolbew,i5_ gegen den Steuerstift
26; der bisher durch die Feder 29 und. durch das Treibmittel aus dem Kanal 25 in
seiner. rechten Totpunktlage gehä1ten wurde und nunmehr in seine "linke Totpunktlage
verschoben.wird.
Sobald die Dichtung 28 im Gehäuse des Steuerstiftes
26 frei wird, gelangt das Treibmittel 'aus den Räumen über der Dichtung 5 des Hauptsteuerschiebers
4. und den Kanälen :2q., 25 durch eine Öffnung 30 ins Freie.
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Zuvor wurde der Zusatzsteuerschieber 18 durch den Überdruck des Druckmittels
in der Leitung 23 in seine rechte Totpunktlage geschoben. In dieser Stellung des
Zusatzsteuerschiebers 18 wird der weitere Zustrom des Treibmittels durch die Dichtung
:2i gesperrt.
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Die Druckfeder i2 und/oder das Treibmittel selbst schiebt den Hauptsteuerschieber
4 nunmehr in seine obere Totpunktlage. Hierbei wird die Auslaßdichtung 8 für das
Treibmittel geschlossen und die Einlaßdichtung 7 geöffnet, worauf das Arbeitsspiel
von neuem beginnt.
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Beim Arbeitshub wird die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens 15 durch
Betätigung bzw. Einstellung des Absperrorgans 2 bestimmt, dagegen beim Rückhub durch
die Einstellschraube 13 reguliert bzw. eingestellt, da die Einstellschraube
13
unterhalb der Auslaßdichtung 8 die Geschwindigkeit des ausströmenden verbrauchten
Treibmittels mehr oder weniger drosselt.
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Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Überschleifbohrung
16 und die überschleifleitung 17 fehlen.
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Der Arbeitshub beginnt wie bei Fig .# i beschrieben. Gegen Ende des
Arbeitshubes drückt der Arbeitskolben 15 unmittelbar gegen den Zusatzsteuerschieber
18. Dabei erfolgt die Umsteuerung des Hauptsteuerschiebers q. durch das Treibmittel
wie bei Fig. i beschrieben.
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Die in Fig. i dargestellte Einstellschraube 13
ragt in Fig.
2 in den Hauptsteuerschieber .4 hinein und ist mit 13' bezeichnet. Durch ihre Einstellung
und ihren Abstand vom Widerlager kann der Hub des Hauptsteuerschiebers q. geregelt
werden.
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In Fig. 3 bis 7 sind die Stellungen der einzelnen Steuerschieber während
des Arbeits- und Rückhubes des Arbeitskolbens bei einer Ausführungsform des Motors
nach Fig. i dargestellt.
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Fig. 3 zeigt die Stellung der Steuerschieber q., 18 und 26 in der
Ruhestellung des Arbeitskolbens 15. Das Absperrorgan 2 befindet sich in Schließstellung.
Die Stellung der Steuerschieber q., 18 und 26 wird lediglich durch die Federn 12,
22 und 29 beeinflußt.
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Bei der Stellung, wie in Fig. q. dargestellt, strömt das Treibmittel
zu Beginn des Arbeitshubes durch das geöffnete Absperrorgan 2 und durch die geöffnete
Einlaßdichtung 7 des Hauptsteuerschiebers q. und den Kanal i,o in den Arbeitszylinder
1q. und beaufschlagt den Arbeitskolben 15. Gleichzeitig strömt das Treibmittel
durch die Leitung 23 und beaufschlagt den Zusatzsteuerschieber 18, so daß dieser
durch die Kraft der Feder 22 und durch das Treibmittel in seiner rechten Totpunktlage
gehalten wird.
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Wie in Fig. 5 dargestellt, überschleift bei weiterem Einströmen von
Treibmittel in den Arbeitszylinder i.1 der Arbeitskolben 15 die Überschleifböhrung
16 am Zylindergehäuse 14, so daß das Treibmittel in -die Leitung 17 gelangt und
den Zusatzst.euerschieber 18 beaufschlagt. Hierdurch wird der Hilfssteuerschieber
18 in seine linke Tötpunktlage bewegt, wobei das Treibmittel aus der Leitung 23
durch die geöffnete Dichtung :2i in die Kanäle 2q., 25 gelangt und den Steuerstift
26 beaufschlagt..
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In Fig.6 ist der Beginn des Rückhubes des Arbeitskolbens 15 dargestellt.
Der Arbeitskolben 15 hat bereits die Bohrung 16 überschliffen, so daß das in der
Leitung 17 vorhandene Treibmittel in den Arbeitszylinder 1q. entweichen kann. Der
Hilf ssteuerschieber 18 wird dabei durch das Treibmittel aus der Leitung 23 und
durch die Feder 22 in seine rechte Totpunktlage gedrückt und schließt die weitere
Zufuhr von Treibmittel in die Kanäle 2.4, 25 ab unter Bildung eines Treibmittelpolsters
in diesen Kanälen und im Raum oberhalb des Hauptsteuerschiebers q.. Der Hauptsteuerschieber
q. wird hierbei in seine untere Totpunktlage gedrückt, so daß das verbrauchte Treibmittel
vor dem Arbeitskolben 15 aus dem Zylinder 1q. über die Leitung fo und die Auslaßdichtung
8 im Gehäuse des Hauptsteuerschiebers q. ins Freie strömt.
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Hat der Arbeitskolben 15, wie in Fig. 7 dargestellt, seinen
Rückhub beendet, so berührt er mit seiner Kolbenfläche den Steuerstift 26. Der Steuerstift
26 wird hierbei in seine linke Totpunktlage gedrückt, so daß das Treibmittelpolster
in den Kanälen 24, 25 und über dem Hauptsteuerschieber .4 aus der Gehäuseöffnung
3o des Steuerstiftes 26 entweichen kann. Hierbei wird durch die Wirkung der Feder
i2 der Hauptsteuerschieber q. wieder in seine obere Totpunktlage gebracht.
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Die Geschwindigkeit des Arbeitshubes kann durch die Einstellung des
Absperrorgans 2 reguliert und eingestellt werden. Ebenso kann die Geschwindigkeit
des Rückhubes des Arbeitskolbens 15 durch die Stellschraube 13 am Gehäuse des Hauptsteuerschiebers
q. verändert werden.