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Einlasssteuerung für Kolbenkraftmaschinen.
Die Erfindung betrifft die Einlasssteuerung für Dampf-, Druckluft-und ähnliche Maschinen und bezweckt, den Einströmvorgang mit Hilfe von viel einfacheren Mitteln als die gewöhnlich verwendeten Schieber-oder Ventilanordnungen zur Durchführung zu bringen und zu regeln.
Es sind bereits Einlasssteuerungen bekannt, bei denen ein vom Treibmitteldruck selbsttätig geschlossenes Einströmventil unter mechanischer Beeinflussung durch den Kolben in der Nähe des Totpunktes gelockert wird.
Die Erfindung besteht darin, dass mit diesem Einströmventil ein elastisches Belastungs-
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den Kolben zusammengedrückt wird, und dass das Einströmventil, sobald es durch den Kolben gelockert worden ist, sich öffnet und so lange offen bleibt, bis die Zusammendrückung des Belastungsorgans während des darauffolgenden Hubes aufgehört hat.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung soll unter Hinweis auf die Zeichnung. in welcher das Ventil in den Fig. i bis 4 in vier verschiedenen Lagen schematisch dargestellt ist, nachstehend beschrieben werden.
Wenn der Kolben 7 sich während seiner Aufwärtsbewegung dem Totpunkt nähert, wie durch den kurzen Pfeil 8 in Fig. 2 angedeutet, wird das zwischen der Treibmittelleitung 9 und dem Zylinder 10 angeordnete Einlassventil 11 etwas von seinem Sitz abgehoben, und zwar weil das Ventil 11 mit einem Anschlag 12 versehen ist, gegen den der Kolben stösst, wenn er sich dem toten Punkt nähert. Sobald das Ventil sich nur ein wenig geöffnet hat und der Druck über und unter dem Ventil dadurch ausgeglichen worden ist, wird das Ventil, unter Einwirkung einer besonderen, automatisch hergestellten Gegenbelastung, selbsttätig die in Fig. 3 dargestellte, ganz offene Lage einnehmen ; die Wirkungsweise der Gegenbelastung wird unten näher auseinandergesetzt werden.
Während der nächsten Abwärtsbewegung des Kolbens strömt das Treibmittel, wie durch den Pfeil 13 in Fig. 4 angedeutet, in den Zylinder ein, und zwar so lange, bis die Wirkung der besonderen Gegenbelastung automatisch zum Aufhören gebracht worden ist, worauf das Ventil sich schliesst und die in den Zylinder eingeströmte Treibmittelmenge expandiert.
Die in der Zeichnung dargestellte Gegenbelastung besteht aus einer Feder 14 und einem damit zusammenwirkenden kolbenförmigen Druckstück 16. Die Feder 14 ist in der hohlen Stange 15 des Ventils angeordnet und zwischen dem Boden derselben und dem Kopf des Druckstückes 16 eingespannt ; der Schaft des Druckstückes ist durch das Ventil hindurchgeführt und ragt in den Zylinder hinein (Fig. i und 4).
Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens (Pfeil 17 in Fig. i) wird der Kolben gegen das Organ 16 stossen, es in die Höhe heben und ausserdem die Feder 14 spannen, während der Druck des Treibmittels das Ventil 11 gegen seinen Sitz herabgedrückt hält und dadurch auch bewirkt, dass der obere Angriffspunkt der Feder seine Lage nicht ändert. Zu einem gewissen Zeitpunkt stösst der Kolben 7 gegen den Anschlag 12 und hebt das Ventil 11 an. Sobald das in Fig. 2 angedeutete Öffnen des Ventils 11 begonnen hat, wird die Feder 14 durch ihre Ausdehnung den Ventilkörper in die in Fig. 3 dargestellte, ganz offene Lage bringen, in welcher derselbe gegen die Führung 18 der Ventilstange 15 anstösst und dadurch zum Stillstehen gebracht wird.
Während dieses Vorganges hat der Kolben sich in oder beinahe in dem toten Punkte befunden und das Teibmittel ist daher, abgesehen von der geringen Einst ! ömung, welche bei der Verteilung der Drücke in der Treibmittelzuleitung bzw. in dem äusserst kleinen freien Raume im Zylinder stattgefunden hat, auch in Ruhe geblieben.
Während der darauffolgenden Abwärtsbewegung des Kolbens (Pfeil 13 in Fig. 4) strömt das Treibmittel in den Zylinder ein und das Organ 16, welches mit der Feder 14 zusammen das Ventil gehoben hält, bewegt sich mit dem Kolben nach unten. Das Ventil aber bleibt offen, so lange, bis die von der mitreissenden Einwirkung des Treibmittels herrührende Neigung zum Schliessen des Ventils durch den Widerstand der Feder gegen ein Zusammendrücken ausgeglichen wird.
Das Schliessen des Ventils tritt erst dann ein, wenn der Kolben während seiner Abwärtsbewegung ungefähr die in Fig. i angedeutete Lage erreicht hat ; mit anderen Worten, die Zeit, in welcher der Anschlag 16 sich während der Aufwärtsbewegung des Kolbens von der in Fig. i bis zu der in Fig. 3 angedeuteten Lage bewegt, wird
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während der Abwärtsbewegung des Kolbens aus der in Fig. 3 und über die in Fig. 4 dargestellte Lage hinweg, offen halten wird, so dass also die Einströmungszelt des Treibmittels
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von der Wirkungsdauer bzw. von der Länge dieses Anschlages direkt abhängt. Der Anschlag 16 wird sozusagen das Quantum des Treibmittels, welches jedesmal in den Zylinder hineingeleitet wird, abmessen.
Wenn dieses Quantum abgemessen worden ist, wird der Zylinder geschlossen und das Treibmittel wird expandieren.
Wenn der abwärtsgehende Hub der Kolbens vollendet ist, dass Ausstossen des Abdampfes bzw. der Luft in irgendeiner beliebigen Weise eingeleitet oder vollendet ist und der Kolben während seiner Aufwärtsbewegung wieder die in Fig. I dargestellte Lage erreicht hat, wird die oben beschriebene Reihenfolge der Wirkungen sich automatisch wiederholen, und zwar zuerst die Kompression der Feder 14, darauf das erste Losmachen des Ventils 11, ferner der Sprung desselben bis in die ganz offene Lage, wobei gleichzeitig der Kolben in seiner höchsten Lage anlangt, und schliesslich das Abmessen eines neuen Quantums Treibmittels durch das Organ 16 während des nächstfolgenden Kolbenhubes.
Die oben beschriebene und in den Fig. i bis 4 dargestellte Steuerung der Einströmung ist von der Form der in der Zeichnung dargestellten wirksamen Organe, von ihrer konstruktiven Art und von der Art und Weise, in welcher sie zusammenwirken, unabhängig. Das Ventil selbst kann von irgendeinem dazu geeigneten Typus sein, z. B. ein Tellerventil, ein Kegelventil, ein Klappenventil, ein Ringventil o. dgl. ; es kann gegebenenfalls teilweise als ein Glockenventil, ein zylinderförmiges Ventil o. dgl. abbalanciert sein.
Wenn das Organ, welches als Gegenbelastung wirkt, und welches in der Öffnungsrichtung des Ventils federartig zusammendrückbar ist, wie in der Zeichnung angedeutet, aus zwei selbständigen Teilen, und zwar einer Feder 14 und einer Stange 16 besteht, ist es gleichgültig, welcher von diesen zwei Teilen in den Zylinder hineinragt ; beide Teile brauchen nicht zum Ventil zu gehören, sondern es kann der eine von ihnen zum Kolben gehören ; auch kann eine pneumatische Feder statt der Metallfeder verwendet werden.
Ferner braucht nicht die Kolbenfläche selbst auf die Stange 16 o. dgl. zu wirken, sondern es kann ein mit dem Kolben verbundenes Organ sein, welches diese Wirkung ausübt, und es kann das gleiche oder ein anderes Organ zum Lockern des Ventils dienen, und zwar dadurch, dass das Organ gegen das Ventil oder den Vorsprung 12 oder aber gegen ein besonderes, mit dem Ventil verbundenes Organ anstösst. Bei der in der Zeichnung dargestellten Form können das Gehäuse 19 mit der Führung 18, das Ventil usw., leicht abnehmbar sein, so dass der Mechanismus leicht herausgenommen werden kann, um z. B. den Anschlag 16 durch einen längeren oder kürzeren zu ersetzen, wenn man mit einem anderen Füllungsrad zu arbeiten wünscht.
Wenn in der obigen Beschreibung bestimmte Orts-und Richtungsangaben, wie z. B.
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sind, ist dies selbstverständlich nur als Beispiel anzusehen. Die Erfindung ist an irgendeine bestimmte Lage des Zylinders bzw. der Zylinder, der Maschine oder aber an eine bestimmte Lage der Treibmittelzuleitung 9 usw. zum Zylinder nicht gebunden. Die Erfindung kann ebenso gut bei feststehenden wie bei umlaufenden Maschinen, ebenso gut bei einfach wirkenden als bei doppelt wirkenden Zylindern, sowie auch bei solchen Maschinen, wo der Kolben den festen und der Zylinder den beweglichen Teil bildet, Verwendung finden.