DE1002202B - Druckmittelstellmotor - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung der Erfindung nach dem Patent 922 211. Nach der Haupterfindung ist der als doppelt wirkender Kolben ausgebildete Arbeitskolben eines Druckmittelstellmotors ohne Verwendung von Federn durch kraftschlüssige Anlage am Anschlag eines gleichgerichteten Hilfskolben« abweichender Kolbenfläche auch in die Mittellage sicher einstellbar dadurch, daß der Hilfskolben als Schleppkolben ausgebildet ist, so daß er bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel eine Verschiebekraft im Augenblick der Mitnahme durch den Arbeitskolben erzeugt. Wegen des funktionsmäßig erforderlichen Größenverhältnisses der wirksamen Kolbenflächen können dort die Kolbenstangenkräfte in den beiden Endstellungen des Arbeitskolbens nicht gleich groß sein. Denn die Differenz dieser Kräfte bzw. der beaufschlagten Flächen ergibt die Stellkraft der Kolbenstange in der Mittellage des Arbeitskolbens.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Druckmittelstellmotor so auszubilden, daß die an der Kolbenstange des Arbeitskolbens wirkenden Verstellkräfte in beiden Endlagen des Arbeitskolbens gleich groß sein können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Druckmittelstellmotoren, deren als doppelt wirkender Kolben ausgebildeter Arbeitskolben ohne Verwendung von Federn durch kraftschlüssige Anlage am Anschlag eines gleichgerichteten Hilfskolben abweichender Kolbenfläche auch in die Mittellage sicher einstellbar ist, wobei der Hilfskolben als Schleppkolben ausgebildet ist, so daß er bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel eine Verschiebekraft im Augenblick der Mitnahme durch den Arbeitskolben erzeugt, zwei ringförmige Schleppkolben in symmetrischer Anordnung vorgesehen sind, die mit ihrem Außenumfang in der Zylinderbohrung und mit ihrer Innenbohrung auf dem als Tauchkolben ausgebildeten Arbeitskolben dichtend gleiten und die in der Mittellage sich seitlich gegen je einen je in der Mitte angeordneten Anschlag an der Zylinderbohrung und am Arbeitskolben anlegen.

Der Zylinder wird von einem Arbeitskolben in Verbindung mit zwei ringförmigen Schleppkolben in drei Zylinderkammern aufgeteilt. Die beiden äußeren Kammern sind je mit einer gesteuerten Druckmittelleitung über ein Regelorgan an eine Druckmittelquelle angeschlossen. Die mittlere Zylinderkammer ist ständig mit der freien Atmosphäre verbunden.

Wenn beide Außenkammern mit Druckmittel beaufschlagt sind, werden die beiden ringförmigen Schleppkolben nach der Mitte des Zylinders geschoben, wo sie sich gegen Anschläge legen und den Arbeitskolben zwischen sich über einen am Arbeitskolben vorhandenen Ansatz festhalten. Der Arbeitskolben unterliegt bei Druckmittelbeaufschlagung beider Außenkammern

Zusatz zum Patent 922 211

Anmelder:

Westinghouse Bremsen-Gesellschaft m. b. H.,
Hannover, Goetheplatz 7

Karl Kauffmann, Hannover,
ist als Erfinder genannt worden

keiner direkten Kraftwirkung durch Druckmittel, da er zwei gleich große wirksame Kolbenflächen hat. Wenn nur eine der Außenkammern mit Druckmittel beaufschlagt ist, wird der Arbeitskolben durch die Wirkung des Druckmittels auf seine eine Kolbenseite in eine Endlage geschoben, wobei er den Schleppkolben der nicht beaufschlagten Außenkammer durch seinen Ansatz mitnimmt.

Die an der Kolbenstange des Arbeitskolbens wirkenden Verstellkräfte sind in beiden Endlagen des Arbeitskolbens nur von der Größe der jeweils beaufschlagten Kolbenfläche des Arbeitskolbens abhängig. Sie können in beiden Endlagen gleich groß sein. Die Größe der Verstellkraft in der Mittellage des Arbeitskolbens wird bestimmt von der Größe der wirksamen Flächen der ringförmigen Schleppkolben, die beliebig dimensioniert werden können.

Es ist ein Druckmittelstellmotor bekannt, der ähnlichen Zwecken wie der Erfindungsgegenstand dient.

Der bekannte Druckmittelstellmotor benötigt für drei bestimmte Stellungen des Arbeitskolbens drei gesteuerte Leitungen. Demgegenüber sind beim Erfindungsgegenstand nur zwei Steuerwege erforderlich. Hierin liegt ein wesentlicher Vorteil.

Der neue Dreistellungszylinder enthält weiterhin eine Rückmeldeeinrichtung, die besonders bei Verwendung von Druckluft in den beiden gesteuerten Leitungen vom Dreistellungszylinder her so beeinflußt wird, daß dem Bedienenden angezeigt wird, ob der Arbeitskolben die der am Regelorgan vorgenommenen Schaltbewegung entsprechende Endlage eingenommen hat. Zu diesem Zweck sind die beiden Außenkammern des Dreistellungszylinders durch einen engen Kanal miteinander verbunden. Die Strömungsverbindung

609 769/153

durch diesen Kanal wird-unterbrochen, wenn der Arbeitskolben sich in einer seiner Endlagen befindet.

Wenn durch Entlüftung einer Zylinderkammer der Arbeitskolben sich aus der Mitte nach außen bewegt, strömt eine geringe Menge .Nebenluft durch diesen Kanal: und wird durch die entlüftende Leitung über da,s Regelorgan zusätzlich ins Freie geführt. Die Ausströmung endet, sobald der Arbeitskolben seine Endlage-erreicht hat. Wenn nach dem durch die Schaltnet ist und dessen mit Dichtungselementen 20 bzw. 21 versehene Öffnungen auf den Endflächen des Kolbens 5 liegen, verbindet die beiden Außenkammern 8 und 10 des Dreistellungszylinders. Wenn der Kolben eine seiner Endlagen einnimmt, ist der Kanal 19 entweder durch Anliegen der Dichtung 20 am Zylinderboden 17 oder durch Anliegen der Dichtung 21 am Zylinderboden 18 verschlossen. Solange eine Endlage des Kolbens 5 nicht erreicht ist, strömt aus der mit Druckluft

eine hörbare oder sichtbare Anzeige geben.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. In den Fig. 1, 2 und 3 sind verschiedene Ausführungs-

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform eines Dreistellungszylinders mit einer weiter ausgebildeten Rückmeldeeinrichtung gezeigt. Diese arbeitet mit zwei im

net, das zur Kammer 10 hin schließt, während das federbelastete Rückschlagventil 29 im Kanal 27 zur

bewegung ausgelösten:kurzen Entlüftungsstoß weitere io beaufschlagten Außernkammer durch den Kanal 19 Druckluft durch die ^entlüftende Leitung ausströmt, Luft in die andere entlüftete Außenkammer und von erkennt der Bedienende, daß der Arbeitskolben seine dort über die angeschlossene Steuerleitung zum Endlager nicht eingenommen hat. Zur Vermittlung Regelorgan, wo sie ein Signal geben kann,
dieses _ Signals können - verschiedene Einrichtungen In Fig. 2 ist ein Dreistellungszylinder dargestellt,

dienen, die pneumatisch, elektrisch oder mechanisch *5 dessen Rückmeldeeinrichtung mit einem die Kammern 8 und 10 verbindenden Kanal 23 arbeitet, der am oder im Zylindergehäuse 4 angeordnet ist. Die mit Dichtungselementen 24 und 25 versehenen öffnungen des Kanals 23 liegen auf den Zylinderböden 17 und

formen für die Rückmeldeeinrichtung wiedergegeben. 20 18 und werden von dem Arbeitskolben 5 dicht ver-Das Zylindergehäuse 4 wird durch den Arbeitskol- schlossen, wenn dieser eine seiner Endlagen einnimmt, ben 5 in Verbindung mit den beiden ringförmigen
Schleppkolben 6 und 7 in die drei Kammern 8, 10 und
12 unterteilt. Die Aufenkammer 8 ist über den Stutzen 9 mit einer Druckluftleitung und die Außenkam- 35 Arbeitskolben 5 liegenden Ausgleichskanälen 26 und mer 10 über Stutzen 1Ϊ mit einer zweiten Druckluft- 27 zwischen den Außenkammern 8 und 10. Im Kanal leitung verbunden. Dife Mittelkammer 12 hat über die 26 ist ein federbelastetes Rückschlagventil 28 angeordöffnung 13 ständig mit der Außenluft Verbindung.
Eine Kolbenstange 22 des Arbeitskolbens 5 durchdringt den Zylinderbaden 18 und dient beispielsweise 30 Kammer 10 hin öffnet,
zur Verstellung eines- Schaltgliedes eines Wechsel- Die in der Kammer 8 gelegene öffnung des Kanals

getriebes. 26 ist mit einem Dichtungselement 30 versehen, das

Wenn die Kammern¹ 8 und 10 mit Druckluft beauf- sich in der linken Endlage des Arbeitskolbens 5 gegen schlagt sind, so daß in beiden etwa der gleiche Über- den Zylinderboden 18 legt und den Kanal 26 verdruck herrscht, stehen die Druckmittelkräfte am Ar- 35 schließt. Die in der Kammer 10 gelegene öffnung des beitskolben 5 im Gleichgewicht. Der geringe durch die Kanals 26 ist auch in der rechten Endlage des KoI-Anordnung der Kolbenstange 22 bedingte Unterschied bens 5 geöffnet, so daß das Rückschlagventil 28 auch der Größen der beaufschlagten Flächen des Kolbens 5 dann unter dem in der Kammer 10 herrschenden sei in diesem Zusammenhang vernachlässigt. Druck steht. Eine Rückmeldung über den Kanal 26

• Die beiden Schleppkolben 6 und 7 werden jedoch 40 kann auch erfolgen, wenn der Arbeitskolben 5 seine bis zu den Anschlägen 14 bzw. 15 des Gehäuses 4 ge- rechte Endlage nicht verläßt, obwohl in der Kammer schoben und nehmen dabei den Arbeitskolben 5 über 10 ein entsprechend großer Überdruck gegenüber der seinen Ansatz 16 in seine in der Zeichnung dargestellte Kammer 8 besteht. Dieser Fall kann praktische Be-Mittellage mit. deutung dann erlangen, wenn der Umschaltung des

Bei Entlüftung einer Außenkammer, z. B. der Kam- 45 Arbeitskolbens anormal große Widerstände entgegenmer 8, erfährt der Kolben 5 infolge der Druckdifferenz stehen. Die das Rückschlagventil 28 belastende Feder zwischen den Kammern 10 und 8 eine seitliche Kraft, kann auch so bemessen werden, daß das Ventil nicht im Beispiel nach links. Der unter dem gleichen Druck öffnet, solange das Druckgefälle von der Kammer 10 stehende Schleppkolben 7 kann eine Bewegung nicht zur Kammer 8 kleiner ist, als es für die durch den ausführen, da er gegen den Anschlag 15 liegt. Der 50 Dreistellungszylinder zu bewältigende normale VerKolben 5 bewegt sich nach links, wenn der Druck in stellarbeit nötig ist.

der Kammer 8 so weit gesunken ist, daß der in der Kammer 10 auf die Fläche des Arbeitskolbens 5 wirkende Druck eine nach links gerichtete Kraft ergibt, die größer ist als die nach rechts gerichtete Kraft infolge des Druckes in der Kammer 8, der die Flächen des Kolbens 5 und des Schleppkolbens 6 belastet. Der Arbeitskolben 5 erreicht dann seine linke Endlage. Bei vollständiger Entlüftung der Kammer 8 entfallen diese Gegenkräfte, und die vom Arbeitskolben 5 erzeugte nach links gerichtete Verstellkraft ist gleich der Fläche des Kolbens 5, multipliziert mit dem über den Stutzen 11 eingesteuerten Druck. Bei Entlüftung der Kammer 10 spielen sich die entsprechenden Vorgänge ab, und der Arbeitskolben 5 nimmt schließlich seine rechte Endlage ein.

Der Zylinder enthält auch eine Rückmeldeeinrichtung. Ein im Vergleich zum Querschnitt der beiden bei 9 und 11 angeschlossenen Druckluftleitungen enger Kanal 19, der innerhalb des Kolbens 5 angeord-

Der Kanal 27 mit dem Rückschlagventil 29 und dem Dichtungselement 31 wirkt in der anderen Richtung sinngemäß.

Ausgleichskanäle mit der Wirkungsweise der Kanäle 26 und 27 der Fig. 3 können auch im oder am Zylindergehäuse 4 angeordnet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Druckmittelstellmotor, dessen als doppelt wirkender Kolben ausgebildeter Arbeitskolben ohne Verwendung von Federn durch kraftschlüssige Anlage am Anschlag eines gleichgerichteten Hilfskolbens abweichender Kolbenfläche auch in die Mittellage sicher einstellbar ist, wobei der Hilfskolben als Schleppkolben ausgebildet ist, so daß er bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel

eine Verschiebekraft im Augenblick der Mitnahme durch den Arbeitskolben erzeugt, nach Patent 922 211, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ringförmige Schleppkolben (6, 7) in symmetrischer Anordnung vorgesehen sind, die mit ihrem Außenumfang in der Zylinderbohrung und mit ihrer Innenbohrung auf dem als Tauchkolben ausgebildeten Arbeitskolben (5) dichtend gleiten und die in der Mittellage sich seitlich gegen je einen je in der Mitte angeordneten Anschlag an der Zylinderbohrung und am Arbeitskolben anlegen.

2. Druckmittelstellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die beiden Kolbenseiten des Arbeitskolbens (5) anschließenden Zylinderräume durch einen drosselnden Kanal (19, 23, 26, 27) miteinander verbunden sind, der in den Endlagen des Arbeitskolbens (5) durch diesen verschlossen wird.

3. Druckmittelstellmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnfläche des Arbeitskolbens (5) und der ihr benachbarte Zylinderboden (17 bzw. 18), an denen der drosselnde Kanal (19, 23, 26, 27) mündet, als Abschlußventil ausgebildet sind.

4. Druckmittelstellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenseiten (8,10) durch zwei Kanäle (26, 27) verbunden sind, in denen je ein Rückschlagventil (28, 29) liegt, die nach entgegengesetzten Seiten wirksam sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 301 531.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©60» 769/153 1.57