Vorrichtung zum Steuern der Ein- bezw. Auslassventile von Kolbenkraftmaschinen mit fest angeordneten Zylindern und umlaufenden Kurbelwellen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Ein- bezw. Auslassventile von Kolbenkraftmaschinen mit fest angeordneten Zylindern und umlaufen den Kurbelwellen.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Steuervorrich- tunnen, bei welchen die Bewegungen des be treffenden Ventils von Steuerorganen, wie Nocken, Nuten oder andern Führungsflächen an der Kurbelwelle selbst bestimmt werden.
Es wurde nun gefunden, dass es besonders bei mehrzylindrigen Maschinen auf Schwie rigkeiten stösst, eine Ventilsteuervorrichtung zu schaffen, die keine Vergrösserung der Abmessungen der Maschine, insbesondere mit Rücksicht auf ihre Länge und Breite, verursacht, und die so angeordnet werden kann, dass die beweglichen Teile der Ma schine gut beaufsichtigt werden können und die Längsseiten der Maschine gut zugänglich sind, so dass der Anschluss der Maschinen zylinder an zwei längsgehende Rohrleitungen vorgenommen werden kann, von denen die eine als Einlass und die andere als Auslass für sämtliche Zylinder dient.
Die Erfindung bezweckt bei Maschinen der angegebenen Art, wie Dampfmaschinen, Dieselmotoren, Gasmotoren usw., die erwähn ten Nachteile zu beseitigen und kennzeichnet sich dadurch, dass mindestens ein gegebenen falls federbelastetes Ventil durch einen Quer balken mit zwei in der Längsrichtung des betreffenden Zylinders verlaufenden und mit den Enden des Querbalkens gekuppelten Stangen verbunden ist, und dass die Kurbel arme je ein Steuerorgan, wie einen Nocken, eine Nute oder eine andere Steuerfläche be sitzen, wobei diese Steuerorgane für das Ven til derart angeordnet sind, dass sie je eine der Stangen betätigen.
Der Querbalken und die Stangen werden vorzugsweise in der Längsmittelebene der Maschine angeordnet, können aber auch in einer Ebene angeordnet sein,- die innerhalb eines mit der Zylinder achse als Zentrum gedachten und sich bis zu 60 ab der Längsmittelebene erstreckenden Kreissektors liegt.
In der beigefügten Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfin dung dargestellt, und zwar an einem Zwei takt-Dieselmotor.
Fig. 1 ist ein Querschnitt durch den Zy linder und das Kurbelgehäuse und Fig. 2 ein Längsschnitt durch den Zy linder und das Kurbelgehäuse desselben Mo tors, wobei jedoch die Kurbelwelle, die Pleuelstange, der Kolben und die Ventil steuerung nicht geschnitten dargestellt sind; Fig. 3, 4 und 5 zeigen in grösserem Mass stabe einige Einzelheiten der in den Fig 1 und 2 dargestellten Ventilsteuerung.
Der in den Zeichnungen dargestellte Zweitaktmotor weist ein Kurbelgehäuse 1, \? auf, an dessen oberem Teil 2 ein Zylinder 3 festgeschraubt ist. Der obere Teil des Zy linders ist in üblicher Weise von einem Zy linderdeckel 4 abgedeckt. Eine Kurbelwelle 7) ist, im Kurbelgehäuse in Lagern 6 gelagert. Die Kurbelarme 7, 8 sind auf einem Kur belzapfen 9 befestigt, der durch eine Pleuel stange 11 mit einem Kolben 10 verbunden ist. Der Zylinder 3 und der Zylinderdeckel 4 sind mit Kühlmänteln 12 bezw. 13 ver sehen.
Im untern Teil des Zylinders sind Offnungen 14 für den Spülluftzutritt vor- en und im Zylinderdeckel ist ein Aus lassventil 15 angeordnet. Die Spülluft wird durch eine für sämtliche Zylinder gemein same Leitung 16 zugeführt und die Abgase werden durch eine Leitung 17 abgeleitet.
Das Ventil 15 wird durch an den Kurbel armen 7 und 8 vorgesehene Steuerorgane ge steuert, welche aus Nocken 20, 21, die an den an den Kurbelarmen befestigten Gegen gewichten 18, 1.9 ausgebildet sind, bestehen und sich über den kreisförmigen Teil 22 der Gegengewichte erheben. wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Diese Nocken betätigen eine Vorrichtung zum Steuern des Ventils 15, wel che zweiarmige Hebel 24 und 25 besitzt, die je auf am obern Teile 2 des Kurbelgehäuses befestigten Zapfen 23 gelagert sind und an einem Ende Rollen 26 tragen, die auf den Führungsnocken der Gegengewichte rollen.
Die entgegengesetzten Enden der Hebel 24, 25 sind gelenkig mit Zugstangen<B>27,</B> 28 ver bunden, deren obere Enden mit den Enden eines Querbalkens 29 gelenkig verbunden sind. Die Zugstangen sind zweckmässig mit an ihren Enden vorgesehenen Vorrichtungen zur Einstellung ihrer Länge versehen. Diese Vorrichtungen können zum Beispiel aus an den obern Enden der Zugstangen ange schraubten illuttern 30, 31 bestehen, von wel chen die Mutter 30 zum Beispiel mit einer kugelförmigen Fläche gegen eine ebenfalls kugelförmige Fläche einer Scheibe 32 an liegt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Die Scheibe 32 stützt sich auf eine Feder 33, welche zwischen der erwähnten Scheibe und einem Teller 34 vorgesehen ist. Eine Feder 35, die in einer Kappe 36 angeordnet ist, stützt sich mit ihrem untern Ende gegen einen Teil des Zylinders 3, und die beiden Federn sind bestrebt, den Querbalken 29 nach oben zu drücken und dadurch das Ven til 15 zu schliessen. Durch die beschriebene Befestigung der Zugstangen 27, 28 am Quer balken 29 wird eine gewisse Beweglichkeit und Nachstellbarkeit der Verbindung zwi schen diesen Teilen erreicht, welche unter anderem ermöglicht, dass die Ventilsteuerung nicht vollkommen aussetzt, wenn eine der Zugstangen 27, 28 aus irgend einem Grunde stecken bleibt oder bricht.
Das Ventil 15 kann natürlich in beliebiger Weise mit dem Querbalken 29 verbunden sein. In den Fig. 4 und 5 ist eine Befestigungsmöglichkeit der Ventilspindel dargestellt, durch welche eine gewisse Beweglichkeit zwischen dem Quer balken und der Ventilspindel erhalten wird, so dass die letztere keinen vom Querbalken 29 herrührenden Biegungsbeanspruchungen ausgesetzt wird. Zu diesem Zwecke sind am obern Ende der Ventilspindel zwei Blöcke 37 befestigt. welche teilweise kugelförmig aus gebildet sind und in Lagern 38, 39 ruhen, die in eine Aussparung in der illitte des Querbalkens 29 eingepasst und daran durch Schrauben 40 festgehalten sind.
Diese An ordnung hat ausser einer gewissen Beweglich- keit zur Folge, dass der Zylinderdeckel mit dem Ventil leicht ausgetauscht werden kann. Das Ventil 15 kann natürlich auch von einer zwischen dem Zylinderdeckel und zum Bei spiel einem an der Ventilspindel vorge sehenen Teller eingespannten Feder gegen seinen Sitz gedrückt werden, wobei die Fe dern 35 in Wegfall kommen.
Während des grössten Teils einer Um drehung der Kurbelwelle befinden sich die Rollen 26 ausser Eingriff mit den Gegen gewichten 18, 19. Die Federn 35 und der Gasdruck im Zylinder drücken dabei das Ventil 15 gegen seinen Sitz und halten den Querbalken 29 und die Zugstangen 27, 28 in gehobener Stellung. Die Rollen 26 befinden sich dann in. solcher Entfernung von der Kurbelwellenmitte, dass ein gewisses Spiel zwischen den Rollen und den zylindrischen Teilen der Gegengewichte vorhanden ist, wenn sich die letzteren unter den Rollen 26 hinwegbewegen.
Laufen die Rollen 26 bei weiterer Drehung der Kurbelwelle auf die Nocken 20, 21 auf, so werden die beiden Zug stangen 27, 28 von den Hebeln 24, 25 nach unten gezogen, so dass der Querbalken 29 nach unten bewegt wird und das Ventil 15 gegen die Wirkung der Federn 35 öffnet. Die Bauart des Querbalkens hat dann zur Folge; dass etwaige Ungleichmässigkeiten zwischen den Nocken 20, 21 der beiden Gegengewichte ausgeglichen werden.
Ein anderer Vorteil der dargestellten Ventilsteuerung besteht darin, dass die Stangen 27, 28 nur Zug beanspruchungen ausgesetzt werden; da. das Ventil 15 nur während solcher Zeitperioden der Kolbenbewegung betätigt wird, in denen der Druck im Zylinder niedrig ist, werden die von den Stangen und der gesamten Ven- tilsteuervorrichtung aufgenommenen Kräfte verhältnismässig klein, weshalb diese Teile kleine Abmessungen erhalten können.
Bei Zweitaktmotoren, bei welchen der Brennstoff in den Zylinder durch eine Pumpe eingeführt wird, welche vom Verdichtungs druck im- Zylinder getrieben wird, ist die Verwendung einer erfindungsgemässen Steuer vorrichtung besonders vorteilhaft, weil dann die übliche Steuerwelle überhaupt überflüssig wird.
Die Erfindung ist nicht auf Zweitakt- Dieselmotoren beschränkt, sondern kann auch bei Verpuffungsmotoren und andern Brenn kraftmaschinen, wie Gasmotoren usw., ver wendet werden; der Erfindungsgedanke kann auch bei Kolbendampfmaschinen Ver wendung finden. Eine grosse Anzahl von baulichen Änderungen können natürlich vor genommen werden. Statt Zugstangen können Druckstangen verwendet werden, wie solche bei Kraftwagenmotoren mit obenliegenden Ventilen oder Seitenventilen zur Anwendung kommen.
Die Stangen können in sämtlichen Fällen mit Hebeln von ähnlicher Art wie die Hebel 24 bezw. 25 verbunden sein, es können aber auch einarmige Hebel verwendet werden und die Hebel können sogar wegge lassen werden und die Zug- oder Druckstan gen für die Ventile unmittelbar von den Steuerorganen betätigt werden. Die mit dem Zylinder ungefähr parallelen Zug- oder Druckstangen können auch in einer Ebene angeordnet sein, die von der Längsmittel- ebene der Maschine abweicht, zum Beispiel in einer innerhalb eines mit der Zylinderachse als Zentrum gedachten und sich bis zu 60 ab der Längsmittelebene erstreckenden Kreis sektors liegenden Ebene.
Es kann also vor kommen, dass der Querbalken und die Stan gen zwecks Raumersparnis, und um andern Teilen der Maschine nicht hinderlich zu sein, in einer durch die Ventilspindelachse gehen den Ebene angeordnet werden müssen, wel che einen gewissen Winkel gegenüber der Längsmittelebene der Maschine bildet. Um die Bewegungen der Stangen zu begrenzen und zu verhindern, dass die Stangen und He bel, z. B. bei einem Ventilfederbruch oder andern Fehlern, eine unzweckmässige oder gefährliche Lage einnehmen, können zum Beispiel federnde Anschläge 41 am Motor vorgesehen sein, welche allzu grosse Bewe gungen der Hebel 24, 25 verhindern.
Die an den Kurbelarmen vorgesehenen Steuerorgane können auch als Nuten in den Kurbelarmen oder als daran befestigte Schei- gen oder als an den Kurbelarmen vorgesehene Ringe oder dergleichen ausgeführt sein, mit -elchen Bolzen, Rollen oder andere Organe zur Übertragung der gewünschten Bewegung auf das Ventil oder die Ventile zusammen wirken können. An Stelle von Ventilen können natürlich auch Schieber oder der gleichen durch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung besteuert werden.
In der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ist dem Auslassventil des Zylinders eine Steuervorrichtung gemäss der Erfindung zugeordnet. Offenbar kann ein in entsprechender Weise angeordnetes Einlass- ventil ebenfalls in entsprechender Weise ge steuert werden. Bei Maschinen, welche so wohl Ein- als auch Auslassv entile besitzen, können natürlich sämtliche Ventile durch Vorrichtungen gemäss der Erfindung be steuert werden.
Device for controlling the input or Exhaust valves of piston engines with fixed cylinders and rotating crankshafts. The present invention relates to a device for controlling the Einbezw. Exhaust valves of piston engines with fixed cylinders and revolve around the crankshafts.
The invention relates in particular to such control devices in which the movements of the valve concerned are determined by control elements such as cams, grooves or other guide surfaces on the crankshaft itself.
It has now been found that it is difficult, especially in multi-cylinder machines, to create a valve control device which does not increase the dimensions of the machine, especially with regard to its length and width, and which can be arranged so that the movable ones Parts of the machine can be well supervised and the long sides of the machine are easily accessible, so that the machine cylinder can be connected to two longitudinal pipes, one of which serves as an inlet and the other as an outlet for all cylinders.
The invention aims at machines of the specified type, such as steam engines, diesel engines, gas engines, etc., to eliminate the disadvantages mentioned and is characterized in that at least one spring-loaded valve, if any, by a cross bar with two extending in the longitudinal direction of the cylinder in question and connected to the ends of the crossbar coupled rods, and that the crank arms each sit a control member, such as a cam, a groove or other control surface, these control members for the Ven valve are arranged such that they each operate one of the rods .
The crossbeam and the rods are preferably arranged in the longitudinal center plane of the machine, but can also be arranged in a plane - which lies within a circular sector that is imagined with the cylinder axis as the center and extends up to 60 from the longitudinal center plane.
In the accompanying drawing an example embodiment of the inven tion is shown, on a two-stroke diesel engine.
Fig. 1 is a cross section through the Zy cylinder and the crankcase and Fig. 2 is a longitudinal section through the cylinder and the crankcase of the same Mo sector, but the crankshaft, the connecting rod, the piston and the valve control are not shown in section; Fig. 3, 4 and 5 show some details of the valve control shown in FIGS. 1 and 2 on a larger scale.
The two-stroke engine shown in the drawings has a crankcase 1, \? on, on the upper part 2 of which a cylinder 3 is screwed. The upper part of the cylinder cylinder is covered by a cylinder cover 4 Zy in the usual way. A crankshaft 7) is supported in bearings 6 in the crankcase. The crank arms 7, 8 are mounted on a cure belzapfen 9, the rod 11 is connected to a piston 10 by a connecting rod. The cylinder 3 and the cylinder cover 4 are respectively with cooling jackets 12. 13 see.
In the lower part of the cylinder there are openings 14 for the access of the scavenging air and an outlet valve 15 is arranged in the cylinder cover. The scavenging air is supplied through a line 16 common to all cylinders and the exhaust gases are discharged through a line 17.
The valve 15 is provided by the crank arms 7 and 8 controls GE, which consist of cams 20, 21, which are formed on the counterweights attached to the crank arms 18, 1.9, and rise above the circular part 22 of the counterweights . as shown in FIG. These cams operate a device for controlling the valve 15, wel che two-armed levers 24 and 25, which are each mounted on the upper part 2 of the crankcase pin 23 and at one end have rollers 26 which roll on the guide cams of the counterweights.
The opposite ends of the levers 24, 25 are articulated with tie rods <B> 27, </B> 28, the upper ends of which are articulated to the ends of a crossbeam 29. The tie rods are expediently provided with devices provided at their ends for adjusting their length. These devices can, for example, consist of illuttern 30, 31 screwed to the upper ends of the tie rods, of which the nut 30 rests, for example, with a spherical surface against a likewise spherical surface of a washer 32, as shown in FIG is.
The disk 32 is supported on a spring 33 which is provided between the mentioned disk and a plate 34. A spring 35, which is arranged in a cap 36, is supported with its lower end against part of the cylinder 3, and the two springs strive to push the crossbar 29 upwards and thereby the valve 15 to close. By attaching the tie rods 27, 28 to the crossbar 29 described, a certain mobility and adjustability of the connection between these parts is achieved, which among other things enables the valve control not to fail completely if one of the tie rods 27, 28 for any reason gets stuck or breaks.
The valve 15 can of course be connected to the crossbar 29 in any desired manner. 4 and 5, a fastening possibility of the valve spindle is shown, by means of which a certain mobility between the cross bar and the valve spindle is obtained so that the latter is not exposed to any bending stresses from the cross bar 29. For this purpose, two blocks 37 are attached to the upper end of the valve spindle. which are partially spherical and rest in bearings 38, 39 which are fitted into a recess in the middle of the crossbeam 29 and are held thereon by screws 40.
In addition to a certain mobility, this arrangement means that the cylinder cover with the valve can easily be replaced. The valve 15 can of course also be pressed against its seat by a spring clamped against its seat between the cylinder cover and, for example, a plate provided on the valve spindle, with the Fe countries 35 being eliminated.
During most of the rotation of the crankshaft, the rollers 26 are out of engagement with the counterweights 18, 19. The springs 35 and the gas pressure in the cylinder press the valve 15 against its seat and hold the crossbeam 29 and the tie rods 27, 28 in a raised position. The rollers 26 are then at such a distance from the center of the crankshaft that there is a certain play between the rollers and the cylindrical parts of the counterweights when the latter move under the rollers 26.
Run the rollers 26 with further rotation of the crankshaft on the cams 20, 21, the two train rods 27, 28 are pulled down by the levers 24, 25 so that the crossbar 29 is moved down and the valve 15 against the action of the springs 35 opens. The design of the crossbeam then results in; that any irregularities between the cams 20, 21 of the two counterweights are compensated for.
Another advantage of the valve control shown is that the rods 27, 28 are only exposed to tensile loads; there. the valve 15 is only actuated during periods of time of the piston movement in which the pressure in the cylinder is low, the forces absorbed by the rods and the entire valve control device are relatively small, which is why these parts can be made small.
In two-stroke engines, in which the fuel is introduced into the cylinder by a pump which is driven by the compression pressure in the cylinder, the use of a control device according to the invention is particularly advantageous because the usual control shaft then becomes superfluous.
The invention is not limited to two-stroke diesel engines, but can also be used in deflagration engines and other internal combustion engines, such as gas engines, etc., ver; the concept of the invention can also be used in piston steam engines. A large number of structural changes can of course be made. Instead of tie rods, push rods can be used, such as those used in motor vehicle engines with overhead valves or side valves.
The rods can bezw in all cases with levers of a similar type as the lever 24. 25 be connected, but one-armed levers can also be used and the levers can even be omitted and the pull or push rods for the valves are actuated directly by the control organs. The pull or push rods that are approximately parallel to the cylinder can also be arranged in a plane that deviates from the longitudinal center plane of the machine, for example in a circle that is imagined with the cylinder axis as the center and extends up to 60 from the longitudinal center plane sector lying level.
So it can happen that the crossbar and the Stan conditions in order to save space, and in order not to be a hindrance to other parts of the machine, must be arranged in a plane going through the valve spindle axis, which forms a certain angle with the longitudinal center plane of the machine . To limit the movements of the rods and to prevent the rods and levers, e.g. B. in the event of a valve spring break or other errors, assume an inappropriate or dangerous position, for example resilient stops 41 can be provided on the motor, which prevent excessive movements of the levers 24, 25.
The control elements provided on the crank arms can also be designed as grooves in the crank arms or as disks attached to them or as rings or the like provided on the crank arms, with bolts, rollers or other elements for transmitting the desired movement to the valve or the valves can work together. Instead of valves, slide valves or the like can of course also be taxed by a device according to the invention.
In the embodiment shown in the drawings, a control device according to the invention is assigned to the outlet valve of the cylinder. Obviously, an inlet valve arranged in a corresponding manner can likewise be controlled in a corresponding manner. In machines which have both inlet and outlet valves, all valves can of course be controlled by devices according to the invention.