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Vorrichtung zur Prüfung von Betriebsmitteln, insbesondere von Schmiermitteln, Kolben-und
Zylindermaterial an Kolbenmaschinen.
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insbesondere von Schmiermitteln, Kolben-und Zylindermaterial, an Kolbenmaschinen.
Es ist bekannt, das mit dem zu prüfenden Zylinderöl vermischte Betriebsmittel unmittelbar zum Antrieb der Prüfmaschine selbst zu verwenden und die von der Maschine erzeugte Geschwindigkeit als Prüfungsmassstab zu benutzen. Bei den Prüfmaschinen dieser Art wird den tatsächlichen Verhältnissen der Kolbenmaschine schon insofern nicht Rechnung getragen, als das zu prüfende Öl zwischen einer festen und einer sich drehenden Fläche verrieben wird. Vor allen Dingen fehlt aber bei ihnen die Verarbeitung des Schmiermittels unter den wechselnden
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zustande in Kolbenmaschinen vorhanden sind.
Um eine geeignete technische Grundlage für die Prüfungsarbeit und für wirklich vergleichbare Prüfungsergebnisse zu schaffen, da/u dient die vorliegende, den Kolbenmaschinen angepasste Vorrichtung zur Prüfung von Schmiermitteln, die auch je nach Bedarf zur Prüfung beliebiger anderer Betriebsmittel und der Betriebsverhältnisse Anwendung finden kann. Die Maschine ist so ausgeführt, dass lediglich die Reibungsarbeit der Kolben gemessen wird, unter Ausschaltung aller übrigen unüberwachbaren Reibungswiderstände, insbesondere derjenigen der Stopfbüchsen und des Steuerorgans.
Sie leistet ausser der Reibungsarbeit keine andere Arbeit und lässt trotzdem erreichen, dass bei jeder praktisch in Betracht kommenden Betriebsspannung die Messung stattfinden kann und die Messungsergebnisse unmittelbar auf die Verhältnisse des Maschinenbetriebes übertragen und gewertet werden können.
Gemäss der Erfindung wird die Prüfung in zwei oder mehr Dampfzylindern unter bestimmtem Dampfdruck und bestimmter Dampftemperatur dadurch vorgenommen, dass die Druckverhältnisse in den unter gegenseitiger Wechselwirkung des Antriebsmittels stehenden Zylindern zwecks Bestimmung der Reibungsverhältnise festgestellt werden. Durch diese Prüfanordnung wird beispielsweise bei einem Kolben mit Zylinderringen die Wirkung der durch den gespannten Dampf an die Zylinderwandungen gepressten Ringe und die Ölverteilung im Zylinder und in den angrenzenden Räumen den praktischen Verhältnissen entsprechend berücksichtigt.
Die Dampfzylinder sind unten offen und besitzen zweckmässig zwangläufig miteinander verbundene Kolben, welche abwechselnd der Einwirkung des Frischdampfes ausgesetzt werden.
Die Zuführung des Frischdampfes wird hierbei, um alle Reibungswirkungen des Steuerorgans und-gestänges usw. auszuschalten, zweckmässig elektrisch gesteuert. Durch den Auslass des Abdampfes aus Düsen, welche auswechselbar in der Abdampfleitung befestigt werden, wird ein einfach zu beurteilender Widerstand geschaffen, welcher je nach der durch die Olzuführung veränderlich gemachten Geschwindigkeit der Kolbenbewegung einen verschiedenen Gegendruck erzeugen lässt, um auf diese Weise einen Betrieb der Maschine ohne Leistung anderer Arbeit al die Reibungsarbeit zu erhalten. Der Unterschied zwischen dem Druck des zugeführten Dampfes und dem erzielten Gegendruck gibt einen Massstab für die Beurteilung der Schmierfähigkeit des zugeführten Schmieröls.
In ähnlicher Weise lassen sich auch verschiedene Kolben-und Zylinderausführungen unter gleichen sonstigen Betriebs- (auch Schmierungs-) Verhältnissen vergleichen.
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Eine Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist beispielsweise in den Zeichnungen veranschaulicht, und zwar in Fig. i in einer Ansicht mit teilweisem Schnitt und in Fig. 2 in einer Draufsicht ; Fig. 3 und 4 zeigen die Ausführung der Steuerung in Ansicht mit teilweisem Schnitt und in einem wagrechten Schnitt nach A-A der Fig. 3 in grösserem Massstab, Fig. 5 die Düsenanordnung für den Abdampf im Schnitt. Fig. 6 die Schalteranordnung für die Steuerung,
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Expansionsventils.
Auf dem Maschinengestell 7 sind zwei stehende Zylinder 2 und 3 angeordnet, deren Kolben 4 und ? durch einen Schwinghebel 6 verbunden sind, welcher im unteren Teile des Gestelles 1 drehbar gelagert ist. Die Zylinder 2 und 3 sind unten offen, während die Kolben 4 und 5 mit Ringen 7 versehen und verhältnismässig lang ausgeführt sind, um grosse Reibungsflächen und kleine Geschwindigkeiten zu erhalten. Die oberen Zylinderräume sind mit ihren Dampfzuleitungen 8. 9 und ihren Abdampfleitungen. 10, 11 an einen Ventil kasten 12, Fig. 3 und 4, angeschlossen. Der Ventilkasten besitzt vier Ventile 13, 14, 15, 16, von denen je zwei, und zwar 13, 14 und 15, 16, durch je eine Brücke 17, Fig.
I, wrbunden sind. Die Ventile 13 und 15 liegen in einer gemeinsamen Kammer 18 ohne Scheidewand, an welche die Hauptdampfzuleitung 19 angeschlossen ist. Unterhalb der Kammer 18 liegen zwei durch eine Querwand getrennte Kammern 20 und 27. in welche die Durchlässe d"r Ventile 13 und 15 führen. An diese getrennten Kammern 20 und 21 sind die Dampfzuleitungen 8 und 9 der Zylinder 2 und 3 angeschlossen, so dass bei Hebung des einen oder anderen Ventils 13, 15 Dampf nach dem einen oder anderen Zylinder strömt. Die Ventile 14 und 16 liegen in getrennten Kammern 22, 23 und verbinden bei ihrem Hub eine der Kammern 22, 23 mit der darunterliegenden gemeinsamen Kammer 24.
Die Kammern 22 und 23 stehen mit den Abdampfleitungen 10 und 11 der Zylinder 2 und 3 in Verbindung, während an die untere gemeinsame Kammer die Abdampfleitung 25 angeschlossen ist. Wird eines der Ventile 14 oder 16 gehoben, so wird einer der Zylinder mit der Abdampfleitung 25 verbunden ; bei der gleichzeitigen Hebung zweier Ventile 13, 14 oder 15, 16 durch die Vermittlung der Brücken 17 wird hiernach je ein Zylinder mit der Dampfzuleitung 19 und der andere mit der Abdampfleitung verbunden. Von der gemeinsamen Dampfkammer 18 des Ventilkastens
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zur Indikatortafel, Fig. 7.
Die Brücken li je zweier Ventile 13, 14 und 15, 16 sind unter Zwischenschaltung von
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die Eelektromagneten 31 gegenüber liegen, Fig. I. Diese Eelektromagnete sind mit einer Schalteranordnung, Fig. 6, verbunden, deren Kontakte 32, 33 wechselseitig in Quecksilber 34 tauchen und zu bestimmten Zeiten den Stromschluss für die Erregung der Elektromagnete und die Steuerung der Hubstange 29 herstellen können.
Die Kontakte 32, 33 sitzen an einer Wippe 35,
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Bogenstück 39 erhält hierdurch die gleiche Bewegung wie der Schwinghebel 6 und schlägt kurz vor Erreichung je einer Endlage mittels eines der Anschläge 38 den Gewichtshebel 36 von einer Endlage in die andere, so dass dieser in den Endlagen der Schwinghebelstellungen die elektrische Schaltwippe 35 beeinflusst.
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befindet sich in jedem Zylinder, Fig. I.
Die von den gemeinsamen Kammern 18 und 24 des Ventilkastens abgezweigten Zu-und Abdampfleitungen 26 und zuführen nach den Indikatoren 42 und 43, Fig. 7 und 8, und gleichzeitig nach Druckmessern 44, 45. Die Indikatoren 42, 43 sind mit Schreibstiften 46,47 versehen, welche einen über Trommeln 48 geführten Papierstreifen 49 berühren.
Der Betrieb der Vorrichtung wird dadurch eingeleitet, dass nach Öffnen der Hauptdampfleitung der Kontakt an einer Seite der Wippe 35 hergestellt und auf diese Weise die Öffnung eines Ventilpaares, z. B. 15, 16, mit dem Frischdampfventil 15 für den Zylinder bewirkt'wird, dessen Kolben sich in der Höchstlage oder einer anderen Arbeitslage befindet. Die Kontakte 32 und 33 des Schalters bleiben während des ganzen Kolbenhubes geschlossen, so dass der Dampfdruck
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der Abdampfdüse 40 über Leitung dz gemeinsame Ventilkammer 24, Ventil 14, getrennte Ventilkammer 22. Abdampfleitung 11 mit dem ersten, vom Frischdampf
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kann entweder durch den Ventilkasten oder auch unmittelbar in den Zylinder zweckmässig durch umschaltbare Leitungen erfolgen.
In dem jeweilig mit der Abdampfdüse 40 verbundenen Zylinder wird bei der Einwirkung des Frischdampfes auf den anderen Zylinder ein Gegendruck erzeugt, dessen Höhe von dem Durchmesser der Öffnung der Düse 40 und der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung abhängt. Der Frischdampfdruck und der Gegendruck werden durch die Indikatoren 42,43 und die Druckmesser 44, 45 gemessen und mittels der Stifte 46, 47 auf dem Papierstreifen 49 aufgezeichnet.
Die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung hängt von der Kolbenreibung ab, die entsprechend dem zugeführten Schmiermittel eine verschiedene ist. Für eine bestimmte Düsenöffnung gibt daher die auf der Messvorrichtung abgelesene Höhe des Gegendruckes in ihrem Verhältnis zum Frischdampfdruck einen Massstab für die aufgewendete Reibungsarbeit und die Güte des Schmiermittels.
Für verschiedene Betriebsverhältnisse, z. B. verschiedene Drucke, werden zur Einstellung der richtigen gegenseitigen Frischdampf-und Gegendrucke Düsen entsprechender Grösse verwendet.
Bei der Messung sind allein die Vorgänge in den Zylindern von Bedeutung. Alle übrigen änderungsfähigen Möglichkeiten der Beeinflussung sind durch besondere Mittel ausgeschlossen.
Nicht ausgeschlossen ist allein die Reibung in den Schwinghebellagern. Diese Reibung kommt nicht in Betracht, weil sie für Vergleichsversuche stets die gleiche bleibt.
Der Hubwechsel kennzeichnet sich in den Schaulinien selbsttätig durch einen entsprechenden Indikatorausschlag.
Beim Betrieb der Vorrichtung mit Expansion des Antriebsmittels wird dasselbe dem Ventilkasten unter Zwischenschaltung eines besonderen Ventils zugeführt, welches elektrisch von einem beweglichen Teil der Maschine für verschiedene Füllungen gesteuert wird. Die beispielsweise Ausführung eines solchen Ventils ist in Fig. 9 veranschaulicht. Das vor dem Ventilkasten in die Dampfzuleitung eingeschaltete Ventil 50 steht durch eine als Magnetanker ausgebildete Ventilstange 51 mit einem Elektromagnet 52 in Verbindung. Die Ventilstange 51 ist unter Zwischenschaltung einer Feder 53 durch den Eelektromagnet 52 hindurchgeführt und am Ende mit einer Gewindespindel 54 versehen, welche ein Handrad 55 aufnimmt. Durch dieses Handrad kann das Ventil unabhängig von der Steuerung gehoben werden.
Der Elektromagnet 52 ist mit den Kontakten , 33 derartig verbunden, dass seine Betätigung in den Endlagen der Kolbenstellungen erfolgt. Die Öffnung des Stromkreises für das Expansionsventil allein kann durch eine besondere
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gewünschten Füllung beeinflusst wird.
Um Wärmeverluste in den Zylindern 2 und 3 zu vermeiden, sind dieselben mit Wärmeschutzumkleidungen 56 versehen. Es kann gegebenenfalls auch eine unmittelbare Beheizung der Zylinderwände durch Bunsenbrenner 67 erfolgen. In den Zylinderwänden können ausserdem Bohrungen 58 für die Einführung von Thermometern vorgesehen werden. Mittels dieser Einrichtungen lässt sich die beschriebene Vorrichtung gleichzeitig dazu verwenden, um Einwirkungen der Wärmeleitung der Zylinderwände zu prüfen. Die Vorrichtung ist daher in weitgehendster Weise für die Prüfung und Feststellung der Betriebsverhältnisse von Betriebsmitteln an Kolbenmaschinen, insbesondere von Schmiermitteln, Kolben-und Zylindermaterial verwendbar.
Durch geeignete Vorkehrungen lässt sich die für Dampf als Betriebsmittel beschriebene Einrichtung auch für Gas und andere Betriebsmittel verwenden.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Vorrichtung zur Prüfung von Betriebsmitteln, insbesondere von Schmiermitteln, Kolben-und Zylindermaterial, an Kolbenmaschinen, gekennzeichnet durch zwei oder mehr Zylinder mit Kolben, die abwechselnd unter dem Einfluss des Antriebsmittels stehen oder mit einem Ausblaseraum mit auswechselbarer Düse in Verbindung gebracht werden, in solcher Anordnung, dass, abgesehen von den Betriebsdruckverhältnissen, nur die Reibungsverhältnisse der Kolben die Geschwindigkeit der Maschine beeinflussen und durch einfache Feststellung des Verhältnisses des erzeugten Gegendruckes zum Antriebsdruck ein Rückschluss auf die verwendeten Betriebsmittel möglich ist.