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Sicherheitseinrichtung für Verbrennungsmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem in einem Zylinder gleitbaren und vom Schmieröldruck des Motors beaufschlagten, federbelasteten Kolben, der bei Unterschreiten eines vorbestimmten Schmieröldruckes die Stillsetzung des Motors bewirkt, und bei der in den Ölzuleitungen zum Zylinder von Gebern für die Kühlwassertemperatur und/oder für wei- tere Motorbetriebsgrössen betätigte Steuerschieber angeordnet sind, die bei Erreichen vorbestimmter Be- triebszustände des Motors die Ölzufuhr zum Zylinder unterbrechen und die Entleerung desselben durch eine Rücklaufleitung ins Motorgehäuse steuern.
Es ist bereits eine Sicherheitseinrichtung dieser Art bekannt, bei der ein vom Schmieröldruck des
Motors beaufschlagter Abstellzylinder vorgesehen ist, dessen Kolben den Einspritzregler des Motors über ein Gestänge betätigt, In der Ölzuleitung zum Abstellzylinder sind diesem ein von der Kühlwassertemperatur sowie ein vom Kühlwasserstand des Motors beeinflusster Steuerschieber und ein federbelastetes Schieberventil vorgeschaltet. Die Steuerschieber steuern dabei den Schmierölzufluss zum Abstellzylinder entsprechend den jeweiligen Betriebszuständen des Kühlwassers, wogegen das Schieberventil zur Steuerung des Ölrücklaufes vom Abstellzylinder in das Motorgehäuse dient.
Bei dieser bekannten Einrichtung ist es von Nachteil, dass der Abstellkolben den unvermeidlichen betriebsbedingten Schwankungen des Schmieröldruckes augenblicklich folgt, so dass es leicht zu einer unbeabsichtigten Auslösung des Abstellvorganges kommen kann. Besonders störend wirkt sich dies bei Verbrennungsmotoren grosser Leistung aus, da der neuerlich erforderliche Startvorgang umständlich ist und eine Betriebsunterbrechung des Motors in Kauf genommen werden muss. Durch die Vielzahl der verwende- ten Steuerungselemente ergeben sich darüber hinaus weitere funktionelle Unsicherheitsfaktoren, die einen störungsfreien Dauerbetrieb der bekannten Sicherheitseinrichtung in Frage stellen.
Die Erfindung beseitigt diese Mängel der bekannten Einrichtung ohne deren Vorteile zu schmälern, und besteht darin, dass in den Ölzuleitungen zum Abstellzylinder je eine Drosselstelle angeordnet ist.
Durch diese Ausbildung werden im hydraulischen Teil der Sicherheitseinrichtung Strömungs-bzw. Druckverhältnisse geschaffen, die eine einwandfreie Funktion auch im Dauerbetrieb gewährleisten.
Die erfindungsgemässe Anordnung der Drosselstelle zwischen Abstellvorrichtung und Motor bezweckt dabei die Dämpfung betriebsbedingter Schwankungen des Öldrucks, um eine unbeabsichtigte Auslösung der Sicherheitseinrichtung zu vermeiden. Sie gestattet aber auch die Parallelanordnung mehrerer. vonein- ander unabhängig wirksamer Geber für verschiedene Motorbetriebsgrössen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Abstellkolben von seiner druckbeaufschlagten Stirnseite ausgehende und an seiner Mantelfläche austretende Kanäle aufweisen, die in einer Zwischenstellung des Abstellkolbens mit der in der Mantelfläche des Zylinders mündenden Rücklaufleitung verbunden sind. Damit wird bei einem störungsbedingten Druckabfall vorteilhaft eine stark beschleunigte Druckentlastung des Abstellkolbens über die unmittelbar an den Abstellzylinder anschliessende ungedrosselte Rücklaufleitung zum Motorgehäuse bewirkt. Der entlastete Kolben kehrt dabei unter der Einwirkung seiner vorgespannten Rückstellfeder schlagartig in seine Anfangslage zurück, so dass die den Abstellvorgang auslösenden Teile, wie z. B. eine in die Nut einer Abstellwelle eingreifende Klinke, mit Sicherheit voll ausgerückt werden.
Bei Verwendung eines üblicherweise glatten Kolbens sowie bei ungedrosselter Ölzufuhr bestünde hingegen die Gefahr, dass bei einem Pendeln des Öldruckes um seinen unteren Grenzwert Schwingungen des Ab-
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stellkolbens auftreten könnten, die eine volle Auslösung der Klinke od. dgl. in Frage stellen und unter
Umständen eine Beschädigung dieser Teile zur Folge haben.
Gegenüber der bekannten Einrichtung ergibt sich auch der Vorteil eines wesentlich vereinfachten
Aufbaues, da der Abstellzylinder infolge seiner besonderen Gestaltung auch die Funktion des zusätzli- chen Schieberventils der bekannten Ausführung übernimmt. Dies kommt in erster Linie der Betriebssi- cherheit der Anlage zugute, darüber hinaus ergeben sich aber auch kürzere Verbindungsleitungen und ein grössererverfügbarer Gesamtquerschnitt für die Rückführung des Schmieröls ins Motorgehäuse bei Druck- entlastung des Abstellzylinders.
Ein besonders einfacher Aufbau einer Ausführung, bei der die Steuerkanten der Steuerschieber die
Verbindung zwischen dem Abstellzylinder und der Ölzuleitung des Motors einerseits, sowie dem Rücklauf in das Motorgehäuse anderseits steuern, wird erhalten, wenn, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, die Steuerschieber selbst die Drosselstellen bilden, über die der Abstellzylinder im normalen Betriebs- bereich des Motors druckbeaufschlagt ist, von denen bei Überschreiten einer Motorbetriebsgrösse jeweils eine am zugehörigen Steuerschieber bei ungedrosseltem Rücklauf in das Motorgehäuse unwirksam ist.
Damit ist die Drosselstelle in einfach herzustellender Weise in den Steuerschieber hinein verlegt. wobei gewährleistet ist, dass nach Überschreiten der jeweiligen Motorbetriebsgrösse das Öl ungehindert von der Verstelleinrichtung in das Motorgehäuse abfliessen kann.
Eine einfache Ausbildung, bei der der Steuerschieber zwischen seinen beiden Steuerkanten einen Überströmraum bildet, besteht nach einem weiteren Erfindungsmerkmal darin, dass der Steuerschieber einlassseitig mitzweiDurchmesserstufen ausgebildet ist, wobei die dem Überströmraum zugekehrte Stufe kleineren Durchmessers im normalen Betriebsbereich zusammen mit der Schieberlauffläche den Drosselquerschnitt bildet, die Stufe grösseren Durchmessers hingegen in an sich bekannter Weise den Ölzulauf bei Überschreiten der zulässigen Kühlwassertemperatur bzw. einer weiteren Betriebsgrösse abschliesst.
Der Steuerschieber ist hiebei also zur Gänze als Drehkörper ausgebildet, was nicht nur herstellungstechnisch Vorteile bietet, sondern auch eine Verstopfung des Drosselquerschnittes weitestgehend ausschliesst, weil dieser sich über den ganzen Umfang des Steuerschiebers erstreckt.
Schliesslich kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Steuerfläche des Steuerschiebers einlassseitig etwa die gleiche Breite wie der Einlassquerschnitt der Druckölleitung aufweisen, so dass der Steuerschieber nach Überschleifen des Einlassquerschnittes an seiner einlassseitigen Stirnfläche vom Schmieröldruck beaufschlagt wird und ständig angehobei bleibt, wodurch er den vollen Übertrittsquerschnitt zwischen Abstellzylinder und dem Rücklauf ins Motorgehäuse freigibt. Durch diese Ausbildung ergibt sich der Vorteil, dass der Steuerschieber nach dem auslösenden Impuls seitens der jeweils wirksamen Betriebsgrösse durch den Öldruck in seine obere Endlage geschoben und in dieser Stellung festgehal- ten wird.
Der Schieber kehrt bei Stillstand der Maschine von selbst in seine untere Ausgangslage zurück und ist wieder einsatzbereit, wogegen bei der genannten bekannten Ausführung beim Start der Maschine der Schieber von Hand aus in die Anfangslage verstellt werden muss.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, noch näher erläutert.
Die Sicherheitseinrichtung besteht aus dem Abstellkolben 1, der durch eine Feder 2 belastet ist und über eine Stange 3 auf die Klinke 4 einwirkt. Nach Auslösen der Klinke 4 stellt die Abstellwelle 5, die durch eine nicht dargestellte vorgespannte Feder betätigt wird, das Brennstoffgestänge auf Stopstellung.
Eine auf der Nockenwelle 6 sitzende, bei Überschreitung der höchstzulässigen Motordrehzahl ansprechende Ausklinkvorrichtung 7 wirkt über den Stift 8 auf den Steuerschieber 9 ein. An die Druckölleitung 10 des Motors ist über die Leitung 13 ausser dem Öldruckanzeiger 32 der Ringraum 11 im Schiebergehäuse 12 angeschlossen. In der gezeichneten Stellung des Steuerschiebers 9 gelangt das Drucköl, wie durch den abgewinkelten Pfeil angedeutet, über die im Durchmesser kleinere Stufe 14 des Steuerschiebers 9 in den Überströmraum 15 und von hier über die Leitung 16 in den Abstellzylinder 25 unterhalb des Abstellkolbens l. Der Abstellkolben l wird an den Anschlag 18 gedrückt. Zwischen der Stufe 14 des Steuerschiebers 9 und der Gleitfläche des Steuerschiebers ist eine Drosselstelle 17 gebildet.
Wird nun der Steuerschieber 9 durch die bei Überdrehzahl ausgelöste Klinke (gestrichelt eingezeichnet) über den Stift 8 kurzzeitig nach oben verschoben, so wird Drucköl in den Raum 19 unter dem Steuerschieber 9 geleitet, wodurch derSteuerschieber 9 entgegen der Kraft der Feder 20 angehoben wird und die Leitung 16 mit der Ablaufleitung 21 in das Motorgehäuse verbindet. Der Kolben l wird dadurch infolge der Kraft der Feder 2 in der Zeichnung nach unten verschoben, wobei diese Bewegung noch durch die Verbindung der Kanäle 22 im Kolben 1 mit der Rücklaufleitung 23 in das Motorgehäuse beschleunigt wird, da aus dem A bstellzylinder 25 mehr Öl über die Rücklaufleitung 23 abfliessen kann, als vom Motor her über
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die Drosselstelle 17 zufliesst.
Nach Abstellung des Motors kehrt der Steuerschieber 9 wieder in seine untere Endlage zurück, da das Öl aus dem Raum 19 über die Leitung 24 ausgepresst wird.
Fällt der Öldruck in der Druckölleitung 10 des Motors unter den zulässigen Mindestwert, so wird etwas Öl durch den Abstel1kolben1 aus dem Abstellzylinder 25 über die Leitung 16, den Überströmraum 15, und die Leitung 13 in den Motor zurückgedrückt, bis durch Verbindung der Kanäle 22 mit der Rücklaufleitung 23 der Abstellzylinder 25 praktisch drucklos wird und sich der Kolben beschleunigt nach unten bewegt und den Motor abstellt.
Bei Überschreiten der Temperatur des Kühlwassers im Raume 26 wird durch den Temperaturfühler 27 des Temperaturüberwachers 34 zwischen den gestrichelt eingezeichneten Leitungen 28, 29, von denen die Leitung 29 eine Rücklaufleitung in das Motorgehäuse ist, in nicht näher zu beschreibender Weise die Verbindung hergestellt, so dass der Abstellzylinder 25 unterhalb des Abstellkolbens l drucjkentlastct wird und sich der Abstellkolben in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben nach unten bewegt und den Motor abstellt.
Voraussetzung für die richtige Funktion ist dabei, dass der Drosselquerschnitt 17 so klein ist, dass über die Leitungen 28 und 29 mehr Öl abfliesst, als über den Drosselquerschnitt 17 zufliessen kann. Der Temperaturüberwacher 34 kann ähnlich wie der vorstehend beschriebene Drehzahlüberwacher aufgebaut sein, wobei einSteuerschieber (analog demSteuerschieber 9) beiNormalbetrieb den Abstellzylinder 25 über die Leitung 33 mit der Druckölleitung 10 des Motors verbindet. Die dabei erforderliche zweite Drosselstelle kann dabei wieder vom Steuerschieber selbst gebildet werden. Bei der Dimensionierung einer der Drosselstellen ist hiebei natürlich die dazu parallel geschaltete zweite Drosselstelle in Rechnung zu setzen.
Ein Handhebel 30 ist an seinem Ende mit einem Nocken 31 versehen, welcher in den Stellungen "Stop" und" Anlassen" den Abstellkolben 1 so weit nach oben drückt, dass die Klinke 4 nicht ausgerückt werden kann und dieSteuerkante 22'über der Steuerkante 23'liegt. Dadurch wird der Abstellmechanismus in den Stellungen "Stop" und "Anlassen" blockiert und beim Anlassen kann kein unerwünschter Abfluss des Drucköls stattfinden. Die Stellung "Betrieb" des Handhebels kann erst dann eingenommen werden, wenn der Mindestöldruck, auf den die Feder 2 eingestellt ist erreicht wurde.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sicherheitseinrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem in einen Zylinder gleitbaren und vom
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Zylinder von Gebern für die Kühlwassertemperatur und/oder für weitere Motorbetriebsgrössen betätigte Steuerschieber angeordnet sind, die bei Erreichen vorbestimmter Betriebszustände des Motors die ölzu- Fuhr zum Zylinder unterbrechen und die Entleerung desselben durch eine Rücklaufleitung ins Motore- hause steuern, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ölzuleitungen (13,16 bzw. 33, 28) zum Abstellzylinder (25) je eine Drosselstelle angeordnet ist.
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Safety device for internal combustion engines
The invention relates to a safety device for internal combustion engines with a spring-loaded piston that slides in a cylinder and is acted upon by the lubricating oil pressure of the engine, which causes the engine to shut down when the lubricating oil pressure falls below a certain level, and in which the oil supply lines to the cylinder have sensors for the cooling water temperature and / or actuated control slides are arranged for further engine operating variables, which interrupt the oil supply to the cylinder when the engine reaches predetermined operating states and control the emptying of the same through a return line into the engine housing.
There is already a safety device of this type known in which one of the lubricating oil pressure of the
A parking cylinder acted upon by the engine is provided, the piston of which actuates the injection regulator of the engine via a linkage.In the oil supply line to the parking cylinder, this is preceded by a control slide, which is influenced by the cooling water temperature and the engine's cooling water level, and a spring-loaded slide valve. The control slides control the flow of lubricating oil to the parking cylinder according to the respective operating conditions of the cooling water, whereas the slide valve is used to control the oil return from the parking cylinder into the motor housing.
In this known device, it is disadvantageous that the shut-off piston immediately follows the unavoidable operational fluctuations in the lubricating oil pressure, so that the shutdown process can easily be triggered unintentionally. This has a particularly disruptive effect in the case of high-performance internal combustion engines, since the newly required starting process is cumbersome and an interruption in operation of the engine has to be accepted. The large number of control elements used also gives rise to further functional uncertainty factors which call the trouble-free continuous operation of the known safety device into question.
The invention eliminates these shortcomings of the known device without diminishing its advantages, and consists in that a throttle point is arranged in each of the oil supply lines to the parking cylinder.
Through this training flow or flow in the hydraulic part of the safety device. Pressure conditions created that guarantee perfect function even in continuous operation.
The inventive arrangement of the throttle point between the shutdown device and the engine is intended to dampen operational fluctuations in the oil pressure in order to avoid unintentional triggering of the safety device. But it also allows the parallel arrangement of several. independently effective encoders for different engine operating variables.
In a further embodiment of the invention, the shut-off piston can have channels emanating from its pressurized end face and exiting on its outer surface, which in an intermediate position of the shut-off piston are connected to the return line opening into the outer surface of the cylinder. In this way, in the event of a failure-related pressure drop, a strongly accelerated pressure relief of the shut-off piston is advantageously brought about via the unthrottled return line to the motor housing immediately adjoining the shut-off cylinder. The relieved piston suddenly returns to its initial position under the action of its preloaded return spring, so that the parts that trigger the shutdown process, such as. B. a pawl engaging in the groove of a parking shaft can be fully disengaged with security.
When using a usually smooth piston and with the oil supply unthrottled, however, there would be the risk that if the oil pressure fluctuates around its lower limit, the decrease
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control piston could occur that od a full release of the pawl. The like. In question and under
Damage these parts.
Compared to the known device there is also the advantage of a significantly simplified one
Structure, since the storage cylinder, due to its special design, also takes on the function of the additional slide valve of the known design. This primarily benefits the operational safety of the system, but it also results in shorter connecting lines and a larger total cross-section available for the return of the lubricating oil into the motor housing when the pressure in the parking cylinder is relieved.
A particularly simple construction of an embodiment in which the control edges of the control slide
Control connection between the shut-off cylinder and the oil supply line of the engine on the one hand, and the return into the motor housing on the other hand, is obtained if, according to a further feature of the invention, the control slide itself form the throttle points via which the shut-off cylinder in the normal operating range of the engine is pressurized, of which one on the associated control spool is ineffective when the return flow into the motor housing is not throttled when an operating motor variable is exceeded.
The throttle point is thus moved into the control slide in a manner that is easy to manufacture. whereby it is ensured that after the respective engine operating variable is exceeded, the oil can flow unhindered from the adjusting device into the engine housing.
According to a further feature of the invention, a simple design in which the control slide forms an overflow space between its two control edges consists in that the control slide is designed with two diameter steps on the inlet side, the step of smaller diameter facing the overflow space forming the throttle cross-section in the normal operating range together with the slide surface, the larger-diameter stage, on the other hand, closes off the oil supply in a manner known per se when the permissible cooling water temperature is exceeded or another operating variable is exceeded.
The control slide is designed entirely as a rotating body, which not only offers advantages in terms of manufacturing technology, but also largely excludes clogging of the throttle cross-section, because it extends over the entire circumference of the control slide.
Finally, according to a further feature of the invention, the control surface of the control slide on the inlet side can have approximately the same width as the inlet cross-section of the pressure oil line, so that the control slide is acted upon by the lubricating oil pressure at its inlet-side end face after the inlet cross-section has been blended and remains constantly raised, whereby it has the full cross-over cross-section between the parking cylinder and the return to the motor housing. This design has the advantage that the control slide is pushed into its upper end position and held in this position by the oil pressure after the triggering impulse on the part of the respectively effective operating variable.
When the machine is at a standstill, the slide automatically returns to its lower starting position and is ready for use again, whereas in the known embodiment mentioned, the slide must be moved to the starting position by hand when the machine is started.
The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment that is shown schematically in the drawing.
The safety device consists of the parking piston 1, which is loaded by a spring 2 and acts on the pawl 4 via a rod 3. After releasing the pawl 4, the shut-off shaft 5, which is actuated by a pretensioned spring (not shown), sets the fuel linkage to the stop position.
A release device 7, which is seated on the camshaft 6 and responds when the maximum permissible engine speed is exceeded, acts on the control slide 9 via the pin 8. In addition to the oil pressure indicator 32, the annular space 11 in the valve housing 12 is connected to the pressure oil line 10 of the engine via the line 13. In the position shown of the control slide 9, the pressurized oil passes, as indicated by the angled arrow, via the smaller diameter step 14 of the control slide 9 into the overflow space 15 and from here via the line 16 into the parking cylinder 25 below the parking piston l. The parking piston l is pressed against the stop 18. A throttle point 17 is formed between the step 14 of the control slide 9 and the sliding surface of the control slide.
If the control slide 9 is now briefly shifted upwards via the pin 8 by the pawl triggered at overspeed (shown in dashed lines), pressure oil is passed into the space 19 under the control slide 9, whereby the control slide 9 is raised against the force of the spring 20 and the Line 16 connects to the drain line 21 in the motor housing. The piston l is thereby shifted downward in the drawing due to the force of the spring 2, this movement being accelerated by the connection of the channels 22 in the piston 1 with the return line 23 in the motor housing, since more oil over from the A bstellylinder 25 the return line 23 can flow off than from the engine
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the throttle point 17 flows.
After the engine has been switched off, the control slide 9 returns to its lower end position since the oil is pressed out of the space 19 via the line 24.
If the oil pressure in the pressure oil line 10 of the engine falls below the permissible minimum value, some oil is pushed back into the engine by the Abstel1kolben1 from the parking cylinder 25 via the line 16, the overflow chamber 15, and the line 13, until the channels 22 are connected to the return line 23 of the parking cylinder 25 is practically depressurized and the piston accelerates downwards and turns off the engine.
When the temperature of the cooling water in the room 26 is exceeded, the connection is established by the temperature sensor 27 of the temperature monitor 34 between the lines 28, 29 shown in dashed lines, of which the line 29 is a return line into the motor housing, in a manner not to be described in more detail, so that the parking cylinder 25 below the parking piston 1 is depressurized and the parking piston moves downwards in the same way as described above and stops the engine.
The prerequisite for the correct function is that the throttle cross-section 17 is so small that more oil flows off via the lines 28 and 29 than can flow in via the throttle cross-section 17. The temperature monitor 34 can be constructed in a similar way to the speed monitor described above, with a control slide (analogous to the control slide 9) connecting the parking cylinder 25 via the line 33 to the pressure oil line 10 of the engine during normal operation. The second throttle point required here can again be formed by the control slide itself. When dimensioning one of the throttle points, the second throttle point connected in parallel must of course be taken into account.
A hand lever 30 is provided at its end with a cam 31 which, in the "stop" and "starting" positions, presses the stop piston 1 upwards so far that the pawl 4 cannot be disengaged and the control edge 22 'over the control edge 23' lies. As a result, the shut-off mechanism is blocked in the "Stop" and "Starting" positions and no undesired drainage of the pressurized oil can take place when starting. The "Operation" position of the hand lever can only be adopted when the minimum oil pressure to which the spring 2 is set has been reached.
PATENT CLAIMS:
1. Safety device for internal combustion engines with a slidable in a cylinder and from
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Cylinders of sensors for the cooling water temperature and / or actuated control slides for other engine operating variables are arranged, which interrupt the oil supply to the cylinder when the engine reaches predetermined operating states and control the emptying of the same through a return line into the engine house, characterized in that in the Oil supply lines (13, 16 or 33, 28) to the parking cylinder (25) each have a throttle point.