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Ein- oder mehrzylindriger Druckluftschütte@lrutschenmotor Bei Druckluftschüttelrutschenmotoren
mit Schiebersteuerung ist es bekannt, kurz vor dem Ende des Kolbenganges in der
Förderrichtung die Zylinder von der Außenluft abzuschließen, worauf eine Verdichtung
der Restluft und der voreingeströmten Druckluft stattfindet und die Rückbewegung
der Kolben durch die Ausdehnung der verdichteten Luft eingeleitet wird. Die Schüttelrutschenantriebe
dieser Art unterscheiden sich voneinander meistens nur durch die Steuereinrichtung
zur Ausübung dieser Arbeitsgänge. Beim größten Teil dieser Steuerungen sind mehrere
einzeln räumlich voneinander getrennte Steuerglieder und Motorteile an der Steuerungsarbeit
beteiligt. Die Steuerung dieser mit Verdichtung arbeitenden Motoren zerfällt allgemein
in drei Abschnitte; es muß zuerst der Zylinder beim Hingang des Kolbens kurz vor
dem Hubende von der Außenluft abgeschlossen werden., dann die Voreinströmung stattfinden
und schließlich die Umsteuerung für die Frischluftfüllung erfolgen. Bei dem vorliegenden
ein- oder mehrzylindrigen Druckluftschüttelrutschenmotor ist ebenfalls beim Kolbenhingang
in der Förderrichtung kurz vor dem Hubende nach dem Zylinderabschluß eine nach erfolgter
Voreinströmung stattfindende Hochverdichtung unter Absperrung der Verdichtungsräume
gegen die Frischluftleitung, ein durch Ausdehnung der verdichteten Luft eingeleiteter
Kolbenrückgang und ein teils zwangsläufig durch den Arbeitskolben und teils kraftschlüssig
durch Druckluft bewegter mehrstufiger Steuerschieber vorgesehen,- dessen dem Zylinderraum
zugekehrte Kopffläche auch als Steuerstufe dient und der beim Kolbenrückgang erst
nach Entspannung der Hochverdichtung bis auf etwa -Leitungsspannung den Einlaß für
die Füllung öffnet. Die Erfindung besteht darin, daß der Steuerschieber außer seiner
Kopffläche mehrere feste, im Durchmesser verschieden große Steuerstufen und auf
einem Ansatz am hinteren Ende eine teils lose und teils unter Spannung einer
Feder
auf dem Ansatz längs verschiebliche, als Regelkolben dienende weitere Steuerstufe
besitzt, während des Hubes in Förderrichtung und im Anschluß an seine zwangsläufige
Bewegung nach Beginn der Voreinströmung undnach Erreichen etwa der Frischluftspannung
im Arbeitszylinder durch Beaufschlagen seiner größten Steuerstufe kraftschlüssig
unter Lösung vom Arbeitskolben in seine äußere, diesem abgewandte Endlage unter
Absperrung des Zylinders von der Frischluftzufuhr geführt wird und dabei durch die
längs verschieblich-e, ebenfalls in diese Endstellung gebrachte Steuerstufe ein
weiterer, zwischen dieser und der gegenüberliegenden gleich großen festen Steuerstufe
mündender Frischluftkanal freigegeben wird, durch dessen Druckluftbeaufschlagung
auf die feste Steuerstufe der Steuerschieber beim Rückhub des Arbeitskolbens unter
Öffnen des Einlaßkanals in den Arbeitszylinder in entgegengesetzter Richtung bis
zur Anlage der Feder im Regelkolben unter gleichzeitigem Heranführen der größten
Steuerstufe in unmittelbare Nähe des Frischluftkanals gebracht wird, der durch diese
Steuerstufe entsprechend dem Absinken des Druckes im Arbeitszylinder unter die Frischluftspannung
unter Spannen der Feder gedrosselt wird. Die kraft der Druckausgleichfeder in dem
Regelkolben ist durch eine verstellbare Mutter regelbar.
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Der mit dem Regelkolben ausgerüstete Steuerschieber führt eine Viertaktbewegung
aus, von welcher auf seinen Hin- und Rückgang je zwei Takte entfallen und dessen
zwangsläufige Bewegung durch den Arbeitskolben sich nur auf den ersten Takt des
Hinganges erstreckt. Die Druckausgleichfeder im Regelkolben nimmt während der Füll-
und Drosselzeit den Spannungsunterschied zwischen dem gleichmäßigen Frischluftdruck
von der einen Seite des Steuerschiebers und dem veränderlichen Druck von der Zylinderseite
aus auf. Durch die Betätigung der gesamten Steuerung und Luftregelung durch einen
einzigen Steuerschieber wird eine wesentliche Vereinfachung der Bauart des Motors,
eine verbesserte Wirkungsweise und eine zuverlässige leichte Bedienung ermöglicht.
Die im richtigen Zeitpunkt, also in dem Augenblick einer bestimmten Druckhöhe im
Arbeitszylinder beginnende Füllung gewährleistet eine volle Ausnutzung der Verdichtung,
wobei die schnelle und vollständige Öffnung der Einlaßkanäle den Widerstand der
anzuhebenden Rutsche unter voller Auswertung der Kräfte überwindet. Besonders vorteilhaft
wirkt die zwischen dem dritten und vierten Takt der Bewegung des Steuerschiebers
stattfindende Drosselung des Frischluftkanals entsprechend einem Druckabfall im
Zylinder. Ein solcher Druckabfall beim Anheben der Rutsche tritt häufig ein bei
kurzen oder wenig beladenen oder in der Förderrichtung ansteigenden Rutschen. Hierdurch
wird die Luftzufuhr bei jedem Anhebehub vollständig selbsttätig auf den notwendigen
Bedarf begrenzt, also eine wesentliche Druckluftersparnis erzielt.
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Bei einem der bekannten Druckluftschüttelrutschenmotoren ist der in
der einen Richtung zwangsläufig durch den Arbeitskolben und in der anderen Richtung
kraftschlüssig durch Druckluft bewegte Stufensteuerkörper als Schieber ausgebildet
und seine Wandung mit Durchbrechungen und iNTuten versehen. Zur Erzeugung eines
Gegendruckes im Motorzylinder wird durch den Steuerschieber der Frischlufteinlaß
nach einer kurzen Eröffnung gegen Ende des Weges des Arbeitskolbens wieder geschlossen
und erst nach der Bewegungsumkehr des Arbeitskolbens wieder geöffnet. Die Luftzuführung
erfolgt durch das Innere des Schiebers und durch seine Wandungsdurchläss.°. Der
Schieber muß, wie vorgesehen, an seinem dem Zylinder zugekehrten Ende mit einer
Hilfsöffnung versehen sein, damit bei seiner Stellung in der linken Endlage und
bei. der Lage des Arbeitskolbens am Zylinderdeckel der Motor überhaupt anlaufen
kann. Durch diese Hilfsöffnung ist ein absolut dichter Abschluß des Zylinders nicht
möglich, so daß die im Zylinderraum stattfindende Luftverdichtung beeinträchtigt
wird, weil ein Teil der Luft aus dem Zylinder durch die Hilfsöffnung in den Steuerschieber
und daraus in die Leitung zurückströmt. Die durch den Gegendruck stattfindende Drucksteigerung
im Zylinder und deren Wirkung auf die Kopffläche des Steuerschiebers hält diesen
in seiner linken Endlage fest, bis beim Rückgang des Arbeitskolbens der Druck im
Zylinder so weit sinkt, daß der im Innern des durch seinen kolbenförmig eingesetzten
Boden verlängerbaren Schiebers wirkende Luftdruck oder der auf den festen Boden
des unverlängerbaren Schiebers wirkende Federdruck den auf seine Kopffläche wirkenden
Druck übersteigt. Nun schiebt sich der Steuerschieber um das Stück seiner -"erlängerbarkeit
oder bei einer Feder um das durch einen Stift bemessene Stück so weit vor, daß er
die Frischlufteinströmung öffnet. Überschreitet der Arbeitskolben bei seiner weiteren
Be«-egung nach rechts einen den Zylinderraum mit dein Steuerraum verbindenden Kanal,
so tritt die im Zylinderraum stehende Druckluft hinter den Steuerkolben und schiebt
diesen in seine rechte Endlage, wodurch der Zylinderraum mit dem Auspuff in Verbindung
kommt und der Gegenzylinder durch die Ringnut am Steuerschieber sich mit dem
Frischlufteinlaß
verbindet. Eine Regelung der Luftzufuhr entsprechend dem Druckabfall im Zylinder
wie beim vorliegenden Kutschenmotor erfolgt durch den bekannten Steuerschieber nicht,
weil keine Mittel zu einer entsprechenden Bewegung des Steuerschiebers nach links
vorhanden sind. Auch die Voreinströmung erfolgt bei dem bekannten Rutschenmotör
in einem festgelegten Umfang, der durch die Größe der Manteldurchlässe und durch
die Öffnungszeit, die wiederum von der Geschwindigkeit des Kolbens abhängt, bestimmt
wird und nicht veränderlich ist. Es kann dabei das Öffnen und Schließen der Einlässe
so schnell erfolgen, .daß die Voreinsfrömung ungenügend und der Anfangsdruck für
die Hochverdichtung - zu gering wird.
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Bei einem anderen bekannten Druckluftschüttelrutschenmotor besteht
die Steuereinrichtung aus einem Hauptventil und einem losen Steuerstift, der das
Hauptventil durchdringt, einerseits in den Zylinder hineinragt und andererseits
in einem durch eine Feder abgestützten Deckel geführt wird. Die zwischen diesem
lose aufliegenden Steuerdeckel und dem am Steuergehäuse befestigten Deckel eingebaute
Feder dient als Stoßdämpfer für den Anschlag des Hauptschiebers auf. den Steuerdeckel.
Die linke, größere Stirnfläche des Steuerstiftes steht ständig unter dem Frischluftdruck.
Die die Bewegung des Hauptventils freigebende Verschiebung des Steuerstiftes erfolgt
auf seinem gesamten Hinweg durch den Druck des Arbeitskolbens, wobei der Steuerstift
gegen den Kolben gedrückt wird. Die Umsteuerung des Hauptventils erfolgt durch Frischluft
bzw. durch die verdichtete Druckluft im Zylinder. Der Abschluß des Zylinders gegen
die Außenluft erfolgt dadurch, .daß der Arbeitskolben die Einmündung des Auspuffkanals
in dem Zylinder überläuft. Eine geregelte Voreinströmung findet nicht statt, da
das Hauptventil sofort in seine linke Endstellung geschoben wird und die Einströmung
freigibt. Auch eine Hochverdichtung vor dem Arbeitskolben und ihre volle Ausnutzung
wird durch diesen Schieber nicht gewährleistet, weil die verdichtete Luft sofort
den Hauptschieber umsteuert und den Einströmkanal freigibt, die Luft sich daher
sofort auf die Leitungsdruckhöhe entspannt. Eine Regelung .der Luftzufuhr im Sinne
der vorliegenden Erfindung mittels eines Regelkolbens mit einer sich dem Druckabfall
im Zylinder entsprechend spannenden Feder ist mit der bekannten Steuerung unmöglich.
Durch die bei letzterer vorgesehene kegelige oder stufenförmige Ausbildung des Steuerstiftes
an seinem in den Zylinder hineinragenden Ende kann zwar der Einströmkanal verengt
werden, aber nur zwangsläufig und nicht entsprechend dem Druckverlauf im Zylinder.
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Eine ferner bekannte Steuerung für Kutschenmotoren sieht zunächst
einen Hauptschieber vor; dann ist die hohle Kolbenstange als zusätzliches Steuerorgan
ausgebildet, ein drittes Hilfsmittel in einem weiteren Steuerschieber, ein viertes
Hilfsmittel in einem Umsteuerhebel und ein fünftes Glied in einem Rückschlagventil
vorhanden. Der enge Lufteinlaßkanal ist ständig offen, wodurch die Verdichtungswirkung
eingeschränkt ist. Dann erfolgt die Luftzuführung auf die Hochdruckseite durch mehrere
Kanäle, die vom Kolben auf seinem Wege gegen die Förderrichtung nacheinander freigelegt
werden. Es -wird also, beginnend in der linken Totlage, durch ständig steigende
Luftzuführung die Beschleunigung des Kolbens auf seinem Wege gegen die Förderrichtung
vergrößert. Die Umsteuerung des Schiebers nach rechts wird durch die verdichtete
Luft aus dem Zylinderraum oder bei ungenügender Verdichtung durch den vom Kolben
bewegten Anschlag bewirkt. In der rechten Endlage des Schiebers ist die Frischluftzuführungsleitung
über einen Raum und einen drosselbaren Kanal mit einer an dem Schieber angeordneten
Eindrehung verbunden, von welcher ein Kanal zu einem hinter dem Schieber befindlichen
Raum führt. Sobald die auf diesem Wege gedrosselte in diesen Raum eintretende Luft
einen solchen Druck erlangt, daß der auf diese größere Steuerstufenfläche wirkende
Druck den :auf der entgegengesetzten, kleineren Stufenfläche wirkenden Druck übersteigt,
wird der Schieber in die linke Endlage umgesteuert. Diese Umsteuerung nach links
ist deshalb nicht abhängig von der Stellung des Kolbens, sondern der Kolbenhub gegen
die Förderrichtung dauert bis zu dieser Umsteuerung und wird durch die von Hand
bewirkte Drosselung des Luftweges zu dem Raum geregelt. Bei starker oder vollständiger
Drosselung des Luftweges zu diesem. Raum erfolgt die Umsteuerung nach links, sobald
der Arbeitskolben auf seinem Rückgang einen mit einem Rückschlagv entil versehenen
Kanal überläuft. Wie der Arbeitskolben auf seinem Wege gegen die Förderrichtung
nacheinander mehrere Luftzuführungskanäle im linken Zylinderraum freilegt und sich
dadurch die Luftzuführung steigert, so wird auch beim Förderhub, also bei der umgekehrten
Kolbenbewegung, eine entsprechende Anzahl von Frischlufteinlaßöffnungen freigelegt,
welche sich im rechten Zylinderraum in dem Mantel eines im Zylinderdeckel befestigten
und von der hohlen Kolbenstange überlaufenen Rohres befinden. Durch die dem Kolbenweg
entsprechend
wachsende Anzahl von Frischlufteinlaßöffnungen steigert
sich in beiden Richtungen die Druckluftzufuhr. Für die Frischlufteinlässe auf der
während des Förderhubes wirksamen rechten Zylinderseite oder auf beiden Zylinderseiten
ist eine zunehmende Größe des OOuerschnittes im Verlauf des Kolbenweges und außerdem
eine von Hand regelbare Weite der Lufteinlässe vorgesehen. Diese Regelung der Luftzufuhr
unterscheidet sich von derjenigen gemäß der Erfindung dadurch, daß bei ersterer
nur die bei jedem Kolbenhub stattfindende Steigerung der Luftzufuhr von Hand regelbar
ist, also zwangsläufig entsprechend der jeweils eingestellten Weite der Einlaßquerschnitte
erfolgt, während bei letzterer die Regelung der Luftzufuhr selbsttätig entsprechend
dem Druckverlauf im Zylinder beim Anheben der Rutsche erfolgt.
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Ein bekannter doppelt wirkender Schüttelrutschenmotor ist für eine
Verstellbarkeit des Hubes eingerichtet, die vorher nur bei einseitig wirkenden Motoren
möglich war. Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß die in der Längsrichtung der
Zylinderwandung vorgesehenen und von dein Kolben überlaufenen Bohrungen, die durch
wahlweises Öffnen oder Schließen den Kolbenhub verändern, in einen Sammelkanal münden,
der während der Kolbenbewegung in der Förderrichtung mittels eines luftgesteuerten
Hilfsschiebers abgesperrt ist. Vor der Beendigung des Förderhubes stößt ein in der
hohlen Kolbenstange durch eine Feder elastisch beweglich gelagerter Stift gegen
den in dem Zylinderraum vorstehenden Zapfen des Hauptsteuerschiebers, wodurch dieser
nach rechts in seine Endstellung gebracht wird. Die Druckluft im Zylinder drückt
auf die Kopffläche dieses Zapfens und hält dadurch den Schieber in seiner rechten
Endlage. Der Kolben wird nun so lange nach links getrieben, bis er die gewählte
und durch eine Ventilschraube geöffnete Bohrung überläuft. In diesem Augenblick
wird durch die Beaufschlagung seiner entgegengesetzten Steuerstufen der Steuerschieber
in seine linke Endstellung verschoben. Weit der Steuerschieber während der Kolbenbewegung
in der Förderrichtung nach rechts in seiner linken Endlage nicht festgehalten und
der Raum vor dem Steuerschieber mit dem Auspuff verbunden ist, kann während dieser
Kolbenbewegung ein Flattern des Steuerschiebers eintreten, das Unregelmäßigkeiten
in der Druckluftzuleitung und einen unruhigen Motorgang hervorruft. Die vorgesehene
Feder in der hohlen Kolbenstange dient lediglich als Puffer für den gegen den Steuerschieber
anschlagenden Kolbenstift. Diese Feder hat keine Einwirkung auf die Länge der Steuerschieberbewegungen
und auch nicht auf die Luftregelung.
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Ein anderer bekannter Schüttelrutschenmotor wird durch einen - Kolbenansatz
gesteuert, der durch das Auftreffen auf einen Schieber in dem die Kolbenstange umschließenden
Steuergehäuse den Auspuff abschließt und mittels seiner ringförmigen Nut die Voreinströmung
erfolgen läßt. Die Voreinströmung vermittelt hier also nicht der Schieber unmittelbar,
sondern der Kolbenansatz, so daß auch hier zwei Teile zur Steuerung notwendig sind.
Dieser durch die Linksbewegung des Arbeitskolbens bewegte Schieber wird zunächst
in seiner linken Endstellung festgehalten, weil er auf seiner dem Zylinder zugekehrten
kleinen Stirnfläche mit dein hohen Verdichtungsdruck belastet ist, während auf die
größere Ringfläche an seinem linken Ende nur der Leitungsdruck wirkt, der sich über
eine drosselbare Bohrung und einen engen Kanal auf diese Fläche überträgt. Sobald
bei der Rechtsbewegung des Arbeitskolbens eine entsprechende Drucksenkung im Zylinder
eintritt, beginnt bei dem Schieber infolge der Belastung seiner größeren hinteren
Fläche die Rechtsbewegung in die Schließstellung. Der Zylinderabschluß ist hier
nur unvollkommen. Der Kolbenansatz muß mit einem gewissen Spiel in das Steuergehäuse
hineingehen, kann also nicht vollständig abdichten. Tritt ein Verschleiß der Kolbenstangenführung
ein, so senkt sich auch der Kolbenansatz. Das Spiel muß mit Rücksicht auf diese
Tatsache vorhanden sein, wodurch jedoch der Abschluß unwirksam wird, so daß die
im Zylinder befindliche Druckluft durch den Kolben in die Leitung zurückgedrückt
wird.
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Es ist an sich bekannt, zur Drosselung des Lufteinlasses bei einem
Unterdruck im Arbeitszylinder einen unter der Wirkung einer Feder oder der Druckluft
stehenden Regelkolben in den Lufteinlaßkanal einzubauen. Dabei bewegt sich der Hauptsteuerschieber
in einem am hinteren Deckel des Arbeitszylinders angebrachten Steuergehäuse, während
für den Regelkolben zur Drosselung des Lufteinlasses ein besonderes Steuergehäuse
am anderen Ende des Arbeitszylinders an seiner Seitenwand angebracht ist. Der mit
einer ringförmigen Aussparung v ersehene zylindrische Regelkolben ist an seiner
unteren Stirnseite durch einen Kanal mit dein Zylinderraum vor dem Arbeitskolben
und an seiner oberen Stirnseite durch einen Kanal mit der Lufteinlaßleitung verbunden.
Mittels einer Feder oder mittels der Druckluft wird ein ständiger Druck gegen die
untere Stirnseite des Regelkolbens erzeugt, so daß er bei gleichem Druck vor beiden
Stirnseiten seine
den Lufteinlaß unbehindernde Stellung einnimmt.
Der Druckunterschied vor beiden Stirnseiten des Regelkolbens wird je nach der Belastung
der Schüttelrutsche größer oder kleiner. Der entstandene Überdruck wirkt mehr oder
weniger auf den durch die Feder gehaltenen Regelkolben, dessen Aussparung den Lufteinlaß
mehr oder weniger verschließt und so die Eintrittsmenge der Druckluft in den Arbeitszylinder
regelt. Die bei dieser Ausführung notwendige Trennung des Regelkolbens von dem Hauptsteuerschieber
und die Unterbringung dieser beiden Glieder in je einem an den entgegengesetzten
Enden des Arbeitszylinders vorgesehenen Steuergehäuse erfordert eine Vergrößerung
der Anzahl und der Länge der Luftleitungswege, wodurch die Bauart dieses Motors
sehr verwickelt wird.
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Diese bekannten Bauarten bilden keine vollkommenen Lösungen der vom
Bergbau hinsichtlich einfacher, zweckmäßiger und übersichtlicher Ausführung gestellten
Anforderungen an die Schüttelrutschenmotoren, weil sie mehrere empfindliche und
zu Fehlerquellen neigende Teile aufweisen. Außerdem haben einige dieser bekannten
Bauarten den Nachteil, daß nach erfolgter Ausdehnung der verdichteten Luft, also
nach Einleitung der Rückbewegung des Kolbens, die Frischluftfüllung zwangsläufig
dann erfolgt, wenn der Arbeitskolben den vorher überlaufenen Kanal freigibt oder
der Kolbenansatz das Steuergehäuse verläßt. Dieser Zeitpunkt ist nicht immer der
gegebene. Es kann vorkommen, daß infolge irgendwelcher Undichtigkeiten die Spannung
nicht so groß ist, daß der Kolben auf seinem Rückweg den Kanal freigibt und die
Füllung beginnen kann, wodurch der Motor aussetzt. In einem anderen Falle, z. B,.
bei kleiner Belastung der Rutsche und starkem Gegenmator, ist der Rückstoß durch
die verdichtete Luft zu stark, die Frischluftfüllung beginnt vorzeitig, und die
Verdichtung wird nicht voll ausgenutzt. Gegenüber dem bekannten Schüttelrutschenmotar
mit dem Regelkolben zur Drosselung des Lufteinlasses entsprechend dem Druckabfall
im Zylinder besitzt der vorliegende Schüttelrutschenmotor den wesentlichen Vorteil,
daß der Regelkolben mit dem zur Steuerung des Motors dienenden Schieber verbunden
ist, also mit diesem eine Einheit bildet und mit diesem auch in einem einheitlichen
Steuergehäuse untergebracht ist. Dadurch wird nicht nur die Anzahl .der Kanäle,
sondern auch deren Länge verringert und damit der Bau des Motors erheblich vereinfacht.
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Die weiteren vorteilhaften Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist der Druckluftschüttelrutschenmotor
in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen: Abb. i .den Längsschnitt
eines einzylindrigen Motors mit Ansatzzylinder und mit der Stellung des Steuerschiebers
in der linken Endlage, Abb.2 einen Längsschnitt des Steuergehäuses in größerem Maßstabe
mit dem Steuerschieber in der Mittellage, Ab#b.3 den Längsschnitt eines dreizylindrigen
Motors mit dem Steuerschieber in der rechten Endlage.
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Die nachstehende Beschreibung bezieht sich im wesentlichen auf einen
dreizylindrigen Motor gemäß Abb. 3. Bei einem einzylindrigen Motor ist die Steuerung
sinngemäß dieselbe; nur die Kanäle zu den Seitenzylindern fallen fort.
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Der Schüttelrutschenmotor besteht aus dem Zylinderblock mit .den drei
nebeneinanderliegenden Zylindern i, 2 und 3, den Kolben 4, 5 und 6, den Kolbenstangen
7, 8 und 9, die durch das Querhaupt io starr miteinander verbunden sind. Der Steuerschieber
i i besitzt nach dem Arbeitszylinder hin die als Steuerstufe wirkende Kopffläche
12, ferner die festen Steuerstufen 13, 14, 15 und den beweglichen Regelkolben 16,
der auf dem Ansatz 17 des Schiebers verschiebbar ist. Auf diesem Ansatz 17 ist innerhalb
des büchsenförmigen Regelkolbens 16 zwischen der sich gegen einen Ansatz abstützenden
längs verschieblichen Scheibe 18a und der Mutter ig die Druckausgleichfeder 18 eingespannt.
Aus dem Schiebergehäuse jo führen die Auslaßkanäle 21 und 22 ins Freie. Die Kanäle
23, 24, 25 führen zu den drei Zylindern auf die Seite gegen die Förderrichtung,
und die Kanäle 26 und 27 führen zu den beiden Seitenzylindern :2 und 3 auf die Kolbenseiten
in der Förderrichtung. Die Hähne 28 dienen zum Absperren der Kanäle 26 und 27 bei
einseitiger Wirkungsweise des Motors. Die Frischluft tritt durch den Kanal 29@ ein.
Der Kanal 30 führt Frischluft zum Eintritt zwischen die Steuerstufe 15 und
den Regelkolben 16. Der Motor kann einseitig oder doppelt wirkend sein. Die doppelt
wirkende Arbeitsweise, ausgehend vom Hub in der Förderrichtung, ist folgende: Die
Arbeitskolben 4, 5 und 6 stehen bei Beginn des Förderhubes in der rechten Endlage
in den Zylindern. Der Steuerschieber i i steht alsdann ebenfalls, wie in Abb. 3
dargestellt, in der rechten Endlage und wird in dieser Stellung von der Frischluft
in der Kammer 3 i durch den. Druck auf die größere Steuerstufe 14 festgehalten.
Die durch den Frischluftkanal 29 eintretende Luft strömt
aus der
Schieberkämmer 31 durch die Kanäle 26 und 27 hinter die Kolben 5 und 6 und treibt
diese nach links, wobei sie den mittleren Kolben mitnehmen. Die vor dem Kolben befindliche
Luft tritt durch die Kanäle 23, 2¢, 25 und durch den Auslaßkanal 2i
ins Freie.
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Kurz vor dem Hubende trifft der mittlere Kolben ¢ auf die Kopffläche
12 des Steuerschiebers i i und bewegt diesen in der gleichen Richtung. Dieser Weg
ist in drei Abschnitte einteilbar. Während .des ersten Zeitabschnittes schließt
die Steuerstufe 13 den Auslaßkanal 21 ab und bewirkt dadurch den Zylinderabschluß.
Der weitere Weg des Steuerschiebers im zweiten Zeitabschnitt ist ein Totgang bis
zur Freilegung des Frischluftkanals 29, während dessen eine Verdichtung der Restluft
in den Zylindern durch die weitergehenden Kolben stattfindet. Anschließend daran
wird während des dritten Zeitabschnittes der Frischluftkana129 durch die Steuerstufe
1¢ freigelegt. Gleichzeitig öffnet die Steuerstufe 15 den Auslaßkanal 22, so daß
die Luft aus den Zylindern hinter den Arbeitskolben ins Freie gelangen kann. Die
Frischluft strömt nun durch den Kanal 29 über die Kammer 32 und durch die Kanäle
23, 2¢, 25 vor die Arbeitskolben. Es erfolgt also im dritten Zeitabschnitt die Voreinströmung.
Bis hierher erfolgte die Bewegung des Steuerschiebers i i in den erwähnten drei
Abschnitten zwangsläufig durch den Arbeitskolben mit dessen Geschwindigkeit (i.
Takt). Die Voreinströmung dauert nur so lange, bis die Spannung in den Zylindern
und auch in der Kammer 32 etwa Leitungsdruck erreicht hat, worauf der Überdruck
auf die linke, größere Steuerstufe i¢ gegenüber der rechten, kleineren Steuerstufe
13 den Steuerschieber mit großer Geschwindigkeit nach links schleudert, und zwar
in die Endstellung nach Abb. i. Der sich dabei von dem Arbeitskolben trennende Steuerschieber
i i eilte dem Kolben vor und verschloß die Einlaßkanäle 23, 2¢, 25 mittels der Steuerstufe
13. Durch diesen zweiten Takt bewirkte .der Steuerschieber den Abschluß des Zylinders
nach erfolgter Voreinströmung. Dieser beschleunigte Abschluß ist wesentlich. Die
unter der Massenwirkung . der Rutsche oder unter der Wirkung eines Gegenzylinders
weiter nach links gehenden Arbeitskolben: haben noch einen genügend langen Weg zur
Hochverdichtung der voreingeströmten und plötzlich abgeschlossenen Luft im Zylinder.
Die hochverdichtete Luft leitet nun die Rückbewegung der Arbeitskolben ein. Die
Abb. i zeigt die Stellung des Kolbens und des Steuerschiebers im Augenblick der
Bewegungsumkehr. Der Steuerschieber i i befindet sich in der linken Endstellung
und stützt sich mit seinem beweglichen Regelkolben 16 gegen den Deckel 33 des Steuergehäuses
2o ab. Die Frischluft drückt auf die größere Steuerstufe 1.1 nach links: vor dem
Arbeitskolben herrscht die hohe Verdichtung und drückt auf die Kopffläche 12. Durch
den Einlaßkanal 30 tritt Frischluft zwischen die Steuerstufe 15 und den Regelkolben
16. Der Druck auf den Steuerschieber von rechts ist größer als der Druck der Frischluft
von links auf die Steuerstufe 15, so daß der Steuerschieber i i sich nicht bewegen
kann, weil die Kopffläche 1 2 mit dem hohen Druck im Zylinder beaufschlagt ist.
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Wird nun von der hochverdichteten Luft die Rückbewegung des Arbeitskolbens
eingeleitet, so bleibt der Schieber zunächst in seiner linken Endstellung, und zwar
solange, bis eine Entspannung der vor dem nunmehr nach rechts gegen die Förderrichtung
gehenden Kolben befindlichen Luft erfolgt. Fällt der Druck im Zylinder infolge Ausdehnung
der Luft auf etwa Leitungsspannung, so wird auch der Druck auf die Kopffläche 12
geringer. Da die Flächen der von links beaufschlagten Steuerstufen 15 und 13 größer
sind als die beiden entgegengesetzt beaufschlagten Flächen 12 und 1¢, so drückt
die Frischluft aus dem Einlaßkanal 30 unter Zurücklassung des Regelkolbens
16 in der linken Endstellung den Steuerschieber ii nach rechts in die Mittelstellung
(3. Takt), wobei er über die Kammer 32 den Frischluftkanal 29 mit den Einlaßkanälen
23, 2.1, 25 verbindet, womit die Füllung des Zylinders gegen die Förderrichtung
beginnt.
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Der Füllungsbeginn erfolgt also im richtigen Zeitpunkt, d. 1i. in
dem Augenblick einer bestimmten Druckhöhe im Arbeitszylinder, z. B. der Leitungsdruckhöhe,
und damit unter voller Ausnutzung der Verdichtung. Der Arbeitskolben geht nun mit
vollem Druck beaufschlagt gegen die Förderrichtung, wobei der Frischluftkanal 29
und die Einströmkanäle 23, 2.1, 25 ganz geöffnet sind. Wie aus Abb.2 ersichtlich
ist, steht die Steuerstufe 1¢ dicht vor dem Frischluftkanal 29. Der Regelkolben
16 wird von der Frischluft aus dem Einlaßkanal 30 zwischen den Stufen 15
und 16 gegen den Gehäusedeckel 33 gedrückt. Die auf dem Steuerschieberansatz
17 eingespannte Druckausgleichfeder 18 stützt sich jetzt in dem Regelkolben 16 einerseits
mit der Scheibe 18a gegen dessen Boden und andererseits gegen die Mutter i9 ab.
Der Steuerschieber befindet sich in dieser Stellung im Gleichgewichtszustand. Von
rechts wirken der Druck im Zylinder auf die Kopffläche 12 und der Frischluftüberdruck
auf die größere Steuerstufe r¢. Von links nach rechts,
also entgegengesetzt,
wirkt der Frischluftdruck aus dem Einlaßkanal 3o auf die Stufe 15. Den Unterschied
zwischen den größeren Flächen 15 und 13 einerseits und 12 und 14 andererseits nimmt
die Spannung der Feder 18 auf. Dieser Gleichgewichtszustand des Steuerschiebers,
und damit seine Mittelstellung, bei welcher volle Füllung erfolgt, bleibt so lange
bestehen, wie die volle Beaufschlagung des Kolbens durch die Vollbelastung des Motors
bedingt ist und im Arbeitszylinder etwa Leitungsspannung herrscht. Ist aber der
Motor nicht voll belastet, sei es infolge kürzerer Rutsche oder geringer Beladung,
so nimmt die Kolbengeschwindigkeit yu, und in dem Zylinder tritt ein Druckabfall
ein. Da hierdurch auch der Druck auf die Kopffläche 12 kleiner wird, bewirkt der
gegenseitige gleichmäßige Frischluftdruck von links auf die Steuerstufe 15 eine
geringe Bewegung des Steuerschiebers i i nach rechts, wobei die Steuerstufe 14 den
Frischluftkanal 29 und damit auch die Füllung um ein gewisses Maß drosselt. Die
Füllung des Zylinders vermindert sich also entsprechend der Zunahme des Druckabfalls.
Die Druckausgleichfeder 18 hat sich bei der Drosselbewegung der Steuerstufe 14 weiter
gespannt, so daß wieder ein Gleichgewichtszustand beim Steuerschieber i i vorhanden
ist.
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Die von rechts und links wirkenden Steuerstufenflächen und die Federspannung
sind also so abgestimmt, daß ein Druckabfall im Zylinder unter die Leitungsspannung
eine entsprechende Verschiebung des Schiebers aus seiner Mittellage nach rechts
und damit eine Drosselung, d. h. Regelung der Luftzufuhr entsprechend der tatsächlichen
Belastung des Motors - zur Folge hat. Diese Regelung bewirkt ein gleichmäßiges Arbeiten
des Motors, sie verhindert ein Durchgehen des Kolbens bei geringer Belastung und
bildet eine Luftersparnis.
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Mittels der auf dem Steuerschieberansatz 17 sitzenden Mutter i y ist
die Spannung der Feder i8 verstellbar. Hierdurch läßt sich die Bewegung des Steuerschiebers
ii nach rechts gegenüber dem durch den Frischluftdruck in der linken Endstellung
gehaltenen Regelkolben 16 und damit auch der Gleichgewichtszustand in der Mittellage
des Steuerschiebers regeln.
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Wenn der gegen die Förderrichtung gehende Arbeitskolben den Kanal
34 überlaufen hat, gelangt aus dem Zylinderraum die Luft durch den Kanal 34 hinter
den Regelkolben 1.6, dessen Kopffläche größer ist als die entgegengesetzt wirkenden
Steuerstufenflächen, und treibt diesen und damit den Steuerschieber ii in die in
Abb.3 dargestellte rechte Endlage (4. Takt), wodurch die Umsteuerung erfolgt. Die
Kanäle 23, 24, 25 sind jetzt mit dem Auslaß 21 verbunden, so daß die Luft aus dem
Zylinderraum vor dem Arbeitskolben ins Freie gelangen kann. Gleichzeitig sind die
Kanäle 26 und 27 mit dem Frischluftkanal 29 verbunden, so daß der nächste Hub in
der Förderrichtung beginnen kann.
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Um beim Anlassen des Motors durch die etwa dicht gegen den linken
Zylinderdeckel anliegenden Arbeitskolben den. Beginn der Rechtsbewegung des Steuerschiebers
ii und damit das Öffnen der Einlaßkanäle 23, 24, 25 durch die Steuerstufe 13 nicht
zu behindern, ragt die Kopffläche 12 des Steuerschiebers i i in dessen linker Endlage
mit ihrer Kopffläche in die Deckelwand des Zylinders hinein (Abb. i).