CH214690A - Einrichtung zum Anlassen von Freikolbenmaschinen. - Google Patents

Einrichtung zum Anlassen von Freikolbenmaschinen.

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CH214690A
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Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • F02B71/02Starting

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Compressor (AREA)

Description


  Einrichtung zum Anlassen von     Freikolbenmaschinen.       Die Erfindung betrifft eine     Einrichtung     zum Anlassen von     Freikolbenmaschinen    mit  mindestens einem Pufferzylinder für die  Rückführung der Freikolben nach dem     innern     Totpunkt.  



       Freikolbenmaschinen    können     bekanntlich     nicht unbelastet anfahren, weil die vom       Brennluaftzylinder        entwickelte    Energie be  reits vom ersten Hub an abgenommen werden  muss.

   Für     Freikolbenmaschinen    ist daher  schon vorgeschlagen worden, die     Anlassluft    in  die Pufferzylinder einzuführen und gleich  zeitig die     Kompressorzylinder    durch eine  Schaltung von     Druckhalteventilen,    die den  Druckventilen der     Kompressorzylinder    nach  geschaltet sind, so lange zusätzlich zu be  lasten, bis ein bestimmter minimaler     Förder-          druck.    erreicht ist.

   Wo es sich um Maschinen  mit verhältnismässig niedrigem Förderdruck  und relativ grosser Fördermenge handelt, ist  dieser Vorschlag wenig wirksam und führt  in konstruktiver Hinsicht zu     umfangreichen     zusätzlichen Steuerorganen, die für den nor-    malen Betrieb der Kompressoren nicht ver  wendet werden.  



  Die Erfindung vermeidet diese Nachteile  und besteht darin, dass der Pufferzylinder  nicht nur ein     Einlassorgan    für die Zufuhr von       Anlassdruckluft    aufweist und zum     Ingang-          setzen    der Freikolben dient, sondern ausser  dem mit     einem        Lufteinlass    versehen ist und  mindestens im Anschluss an das     Ingangsetzen          zeitweise    als Kompressor arbeitet, der gegen  einen     einstellbaren    Druck fördert.

   Vorteil  hafterweise     sind    Mittel vorgesehen, die das       Geschlossenhalten    des     Anlassluft-Einlassorga-          nes    nach Einlass einer     Anlassdruckluftladung     in den Pufferzylinder bewirken, und zweck  mässig ist ferner am Pufferzylinder minde  stens ein durch einen regelbaren Gegendruck  belastetes     Auslassorgan    vorhanden.

   Hierdurch  wird gegenüber bekannten     Anordnungen,    bei  denen das,     Anlassluft-Einlassorgan    nach Ein  lass der     Anlassdruckluftladung    aus einem mit  dem Pufferraum durch dieses     Einlassorgan          verbundenen    Vorraum zunächst offen bleibt,  der     Vorteil    einer rasch wirkenden Stabili-           sierung    der Freikolben, nach dem Anlassen  und im Leerlauf, unter Vermeidung einer  ungewöhnlichen Drucksteigerung im Puffer  zylinder, erzielt.

   Es kann ein dem Puffer  zylinder vorgeschalteter, zum Aufnehmen  einer     Anlassluftladung        bestimmter    Vorraum  vorgesehen sein, der einerseits mit einer ab  sperrbaren Druckluftzufuhr, anderseits mit  tels des     Anlassluft-Einlassorganes    mit dem  Pufferzylinder     verbunden    ist.

   Insbesondere  kann das     Anlassluft-Einlassorgan    als Ventil  ausgebildet sein, das mittels eines Kolbens  betätigt wird, dessen eine Seite zum     Ge-          schlossenhalten    des Ventils in ständig offener  Verbindung mit dem     Anlassluftvorraum    steht,  während die andere Seite zum Öffnen des  Ventils mittels eines Steuerorganes mit dem  Vorraum verbunden wird.  



  Aus der Zeichnung sind zwei Ausfüh  rungsbeispiele der Erfindung schematisch  dargestellt.  



       Fig.    1 stellt einen Längsschnitt durch das  äussere Ende des     Brennkraftzylinders    eines       Freikolbenkompressors    dar;       Fig.2    zeigt einen     Freikolbenkompressor     im Schnitt mit einer Vorrichtung zum Re  geln des     Nachspeisedruckes    des Pufferzylin  ders;       Fig.    3 veranschaulicht den Druckverlauf  im Pufferzylinder in Abhängigkeit des Frei  kolbenhubes beim Pufferbetrieb;       Fig.    4 zeigt den Zusammenhang zwischen       Nachspeisedruck    für den Pufferzylinder und  der Belastung des     Freikolbenkompressors.     



  In     Fig.    1 arbeiten im     Kompressorzylinder     2 und im     Luftpufferzylinder    2' die mit dem       Brennkraftkolben    3 zu einem Freikolben  verbundenen     Kompressorkolben    4 und Puffer  kolben 5. Der     Brennkraftzylinder,    der ein  fach wirkend oder doppelt wirkend oder mit  gegenläufigen Kolben versehen sein kann,  ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.  Der Ausdehnungshub im     Brennkraftzylinder     erfolgt bei der Bewegung des Freikolbens 3  in der Richtung des Pfeils 6 und der Ver  dichtungshub in entgegengesetzter Richtung.  Der     Kompressorzylinder    2 hat ein Saugventil  7 und ein Druckventil B.

   Der Pufferzylinder    \3' ist mit dem     Anlassluft-Einlassorgan    9, dem       Lufteinlass    10 und dem     Auslassorgan    12 ver  sehen. Ausserdem ist dem Pufferzylinder 2'  ein Vorraum 13 vorgeschaltet, der zum Auf  nehmen einer     Anlassluftladung    dient     und          einerseits    mit einer durch das Ventil 14 ab  sperrbaren Druckluftzufuhr aus dem     Anlass-          luftbehälter    15, anderseits mittels des     Ein-          lassorganes    9 mit dem Pufferzylinder 2'  verbunden ist.  



  Das     Anlassluft-Einlassorgan    9 ist als Ven  til ausgebildet und mit     iUitteln,    dem Kolben  16, der     Druckfeder    17 versehen, die das     Ge-          schlossenhalten    des     Anlassluft-Einlassorganes     9 nach Einlass einer     Anlassdruckluftladung    in  den Pufferzylinder 2' aus dem Vorraum 13  bewirken.

   Die eine dem Ventil 9 zugewandte       Seite    18 des Kolbens 16 ist zur Sperrung des  Ventils 9 mittels der Öffnungen 19 in ständig  offener Verbindung mit dem Raum 13, wäh  rend die andere dem Raum 21 zugewandte  Seite 22 des Kolbens 16 zum Öffnen des Ven  tils 9 mittels des Steuerorganes 23 mit dem  Vorraum 13 verbunden wird, im übrigen  aber an den     Auslass    24 angeschlossen und  durch den Druck der Umgebung belastet ist.  



  Das Steuerorgan 23 ist als pneumatisches  Relais ausgebildet, indem es mit einem durch  die Druckfeder 25 belasteten Kolben 26 ver  bunden ist, der je nach der     Stellung    des Um  schaltorganes 27 entweder durch den Druck  im     Anlassluftbebälter    15 belastet oder mit  der in die     Umgebung    ausmündenden Leitung  28 verbunden wird.  



  Das     Lufteinlassventil    10 dient im nor  malen     Pufferbetrieb    zum Nachspeisen des  Pufferzylinders 2' aus dem Behälter 29 für  den Ausgleich der Luftverluste durch     Un-          dichtheiten.    An Stelle des Ventils 10 können  auch Schlitze 31     vorgesehen    sein, die im  innern     Totpunkt    des     Brennkraftkolbens    3 von  dem Kolben 5 des Pufferzylinders 2' abge  deckt werden. Zwischen dem Behälter 29 und  dem     Einlassventil    10 ist ein weiteres Ventil  32 eingeschaltet, das durch eine Druckfeder  33 belastet und mit einem Kolben 34 verbun  den ist.

   Der Arbeitsraum des Kolbens 34 ist  durch die Leitung 35 mit dem Raum 21 ver-      Bunden, so dass der erstere ebenfalls durch  das Steuerorgan 23 entweder mit dem Raum  13 oder mit dem     Auslass    24 verbunden wird.  



  Am Pufferzylinder 2' ist ferner minde  stens ein durch die Druckfeder 36     einstellbar     belastetes     Druckhalteventil    37 vorgesehen,  das zum     Konstanthalten    des das     Auslassorgan     12 belastenden Gegendruckes dient. Die Be  lastung der Feder 36 wird mittels der  Schraubenspindel 38 eingestellt.

   Das Druck  halteventil 37 ist mittels der Verbindungs  leitung 40 in der Weise mit dem Druckraum  41 hinter dem Druckventil 8 des     Kompreseors     verbunden, dass das     Druckhalteventil    37       22     nicht nur durch die einstellbar konstante  Kraft der Feder 36, sondern ausserdem durch  den Förderdruck des     Kompressorzylinders    2  im schliessenden Sinne belastet wird.

   An den  Raum 42 zwischen dem     Auslassorgan    12 und  dem     Druckhalteventil    37 ist die zum     Anlass-          luftbehä.lter    15 führende, eine Verbindung  bildende Leitung 43 angeschlossen, um die  im Pufferzylinder geleistete Arbeit zum Er  zeugen von     Anlassluft    verwenden zu können.  Die Leitung 43 ist mit einem Rückschlag  ventil 44, einem Sicherheitsventil 45 und  einem Absperrventil 46 versehen. Der     Anlass-          vorraum    13 weist ein     Druckbegrenzungsventil     47 auf, um die Menge der     Anlassluft    in ein  facher Weise abmessen zu können.

   Dem Be  hälter 29 wird die Luft von einem nicht ge  zeichneten Verdichter durch die absperrbare  Leitung 48 zugeführt.  



  Die Wirkungsweise der     beschriebenen     Vorrichtung ist folgende: Zur     Vorbereitung     des     Anlassens    der     Freikolbenmaschine    wird  das Umschaltorgan 27 so verstellt, dass der  Kolben 26 durch den     Anlassluftdruck        be-          las.tet    wird und daher sowohl im Raum 21  als auch im Arbeitsraum des Kolbens 34 der  atmosphärische Druck herrscht, weil die Lei  tung 24 mit dem Raum 21 verbunden ist.

    Hiernach wird das Ventil 14 so lange ge  öffnet, bis im     Anlassvorraum    13 eine     Anlass-          luftladung    eingelassen und der erforderliche       Anlassdruck    erreicht ist. Da die Fläche 18  des Kolbens 16 grösser ist als die Fläche des  Ventiltellers 9, bleibt das Ventil 9 zunächst    noch geschlossen. Infolge der Wirkung der  Feder 33 ist auch das     Ventil    32 geschlossen,  so dass     verhindert    wird, dass vorzeitig Nach  speiseluft aus dem Behälter 29 in den Puffer  zylinder 2' gelangt, wenn im Behälter 29  schon der zum Nachspeisen erforderliche  Druck, zum Beispiel 2 Atmosphären, herrscht.

    Auch das     Druckhalteventil    37 ist durch die  Feder 36 geschlossen.  



  Zum Anlassen wird das Umschaltorgan 27  in der Weise umgestellt, dass der Kolben 26  entlastet wird. Das Ventil 23 öffnet nun  unter dem im Vorraum 13     herrschenden    An  lassdruck und verbindet den Raum 21 und  den Arbeitsraum des Kolbens 34 mit dem  Vorraum 13. Dadurch ist der Druck auf dem       Kolben    16 ausgeglichen, und indem der An  la,ssdruck nur noch das     Anlassventil    9 be  lastet, öffnet dieses sehr rasch und lässt die       Anlassluftladung    aus dem Raum 13 in den  Zylinder 2' übertreten. Dadurch wird der  Freikolben 3 in Gang gesetzt.  



  Ist die     Anlassluftladung    in den Puffer  zylinder 2' übergetreten und der Inhalt des  Vorraumes 13 entspannt, das heisst sobald der  Freikolben 3 in die Nähe des     innern    Tot  punktes gelangt ist, schliesst das     Anlassventil     9 unter der     Wirkung    der Feder 17 und bleibt  nach seiner einmaligen Öffnung fortan ge  schlossen.  



  Im Anschluss an das     Ingangsetzen    des  Freikolbens 3 fördert nun der Pufferzylinder  2'     zeitweise    als Kompressor gegen den durch  das     Druckhalteventil    37 einstellbaren Gegen  druck, der zum Beispiel mittels der Spindel  38 durch Spannung der Feder 36 auf 15  Atmosphären eingestellt     wird,    wobei das Or  gan 10 als     Lufteinlass    dient.

   Mit steigendem  Förderdruck im     Kompressorzylinder    1 steigt  auch der     vorgenannte    Gegendruck, da der zu  nehmende Förderdruck im Raume 41 durch  die     Leitung    40 das     Ventil    37 zusätzlich zu  der eingestellten konstanten Kraft der Feder  36 im schliessenden Sinne belastet     wird.    Zum       Wiederauffüllen    des     Druckluftbehälters    15       wird    die Feder 36 vorübergehend so hoch ge  spannt, dass der Förderdruck des Pufferzylin  ders 2 den Druck im Behälter 15 übersteigt.

        Ist der gewünschte Betriebszustand des       Kompressors    2     bezw.    der erforderliche     För-          derdruck    im Raum 41 erreicht und zum Bei  spiel ausserdem der Behälter 15     wieder    auf  gefüllt, so hört die Förderung des Puffer  zylinders 2' auf, weil im normalen Puffer  betrieb der Druck im Pufferzylinder 2' nicht  genügt, das Ventil 37 gegen die Belastung  durch die Feder 36 und den vollen     Förder-          druck    des     Kompressors    1 zu öffnen.

   Luft  verluste aus dem Pufferzylinder 2' längs des  Kolbens 5 werden durch Zutritt von Luft  durch das Ventil 8, das nunmehr als Nach  speiseventil arbeitet, ausgeglichen,     wenn    die  Freikolben etwa die innere     Totpunktlage    er  reicht haben.  



  Ausser beim Anlassen ist es auch im Leer  lauf der     Freikolbenmaschine    vorteilhaft, den  Pufferzylinder 2' als Kompressor arbeiten zu  lassen. Bei entlasteter Maschine, solange der  Gegendruck im Kompressor 2 nur klein ist,  ändert sich die vom Kompressor 2 aufgenom  mene Arbeit bei einer Änderung der äussern       Hubendlage    des Freikolbens 3 nur wenig;  zum Beispiel müsste sich der Hub des     Kom-          pressorkolbens    4 schon um 3 % ändern, damit  der mittlere indizierte Widerstand im Kom  pressor 2 sich auch nur um 0,2 Atmosphären  ändern würde.

   Eine Druckschwankung vom  Auspuff des     Brennkraftzylinders    der Frei  kolbenmaschine von 0,10 Atmosphären     würde     nun schon bei den genannten Verhältnissen  im Kompressor 2 eine Regelstrecke von 15  des Hubes erforderlich machen. Aus diesem  Grunde kann die     Freikolbenmasehine    im  Leerlauf ohne zusätzliche Hilfsmittel, nur mit  Hilfe des     Kompressorzylinders    2 allein nicht  stabilisiert werden.

   Aber auch wenn ein Hub  regler in einer der     bekannten    Ausführungen,  der die Brennstoffüllung des     Brennkra,ftzy-          linders    bei zu langem     Hiib    der     Freikolben     verringert und bei zu kurzem Hub vergrössert,  verwendet wird, so ist es trotzdem vorteilhaft,  den Luftpuffer 2' zur Stabilisierung des Frei  kolbenhubes im Leerlauf mit heranzuziehen.  



  Es könnte das Absperrorgan 14 für die  Druckluftzufuhr zum Vorraum, das     ITm-          schaltorgan    27 und das Organ zum Einstellen    des das     Auslassorgan    des Luftpuffers be  lastenden     Gegendriiches    von einem gemein  samen     Nockenantrieb    betätigt werden, zum  Zwecke, nicht nur die Bedienung zu verein  fachen, sondern auch durch eine unverwech  selbare Festlegung der Reihenfolge in der  Betätigung der einzelnen Organe eine fehler  freie Bedienung zu gewährleisten.  



  In     Fig.    ? ist ein     Fr.eikolbenpaar    3 darge  stellt, welches in einem     gemeinsamen        Brenn-          kraftzylinder    1 und in getrennten     Kompres-          sorzy    lindern ? sich bewegen. Auf den     Kom-          pressorzylindern    2 sind die symmetrisch an  geordneten     Luftpufferzylinder    2' montiert,  in welchen die als     Luftpufferkolben    ausgebil  deten     Fortsätze    5 der beiden Freikolben 3  arbeiten.  



  Diese     Freikolbenmasehine    arbeitet in     be-          kanuter    Weise mit freien     Totpunkten.    Der  innere Totpunkt wird nach     Massgabe    des Auf  la,dedruekes im     Brennkraftzylinder    1 verscho  ben, in dem.

   Sinne, dass der Kompressions  raum im     Brennkra.ftzylinder    1 mit     steigen-          dem.A.ufladedrucl-i        zunimmt..    Damit wird der       Kompressionsenddruek    und der Zünddruck  im     Brennkraftzylinder    1     beherrscht    und auch  bei     stark,    variablen     Atifladedriicken    innerhalb  zulässiger Grenzen gehalten.

   Ein Spezialfall  liegt vor, wenn der     Kompressionsenddruck    im       Brennhra.ftzylinder    1 unabhängig von allen       Schwankungen    des     Aufladedruckes    konstant  gehalten wird.  



  Der äussere Totpunkt     ändert    sich mit       wechselnder    Arbeitsleistung der Freikolben 3.  Nimmt die Brennstoffüllung und damit die  Antriebsleistung im     Brennkraftzylinder    1 zu,  so verschiebt sieh die äussere     Totpunktlage     der Freikolben 3 nach aussen. Das gleiche tritt  ein, wenn bei unveränderter Antriebsleistung  im     Brennkraftzylinder    1 der     Förderdruek    der  Kompressoren 2 abnimmt, oder wenn der  Druck in den Luftpuffern 2' gesenkt wird.

    Im äussern Totpunkt liegt Luftdruck auf den       Kompressorkolben    4 und den Luftpuffer  kolben 5.     Dieser        Luftdruelz    treibt die Frei  kolben 3 gegen den innern toten Punkt zu  rück, und die in den Polstern der Kompres  soren 2 und der Puffer 2' enthaltene Energie      ist in bekannter Weise so bemessen, dass sie  unabhängig von der erreichten     äussern        Hub-          endlage    der Freikolben 3 angenähert kon  stante     Kompressionsenddrücke    im     Brenn-          kraftzylinder    1 liefert,

   solange der Ruflade  druck im     Brennkraftzylinder    1 nicht     geändert     wird. Ausserdem wird, was an sich auch wie  der bekannt ist, bei Änderungen des Ruflade  druckes im     Brennkraftzylinder    1 die Energie  der in den     Toträumen    der Kompressoren 2  und der Luftpuffer 2' enthaltenen Druckluft  derart geändert, dass sich der     Kompressions-          enddruck    im     Brennkraftzylinder    1 in ge  wünschter Weise innerhalb der vorgeschrie  benen Grenzen hält.  



  Als Mittel, um die Summe der in sämt  lichen     Druckluftpolstern    aufgespeicherten  Energie in der beschriebenen Weise den Än  derungen des Rufladedruckes am     Brennkraft-          zylinder    1 anzupassen, wird der     Xachspeise-          druck    zu     den-Luftpuffern    2' in zweckmässi  ger Weise in Abhängigkeit des     Aufladedruk-          kes    des     Brennkraftzylinders    1, oder in Ab  hängigkeit der Belastung der Freikolben  maschine, oder in Abhängigkeit von     beiden     Faktoren zugleich reguliert.  



  Die     Nachspeiseluft    zu den Luftpuffern  2' wird durch die von den Pufferkolben ge  steuerten Schlitze 31 aus den Nachspeise  behältern 29 zugeführt, wenn die Freikolben  3 in der Nähe des     innern    toten Punktes ste  hen. Die Schlitze befinden sich in der Nähe  der     brennraumseitigen        Totpunktlage    der Puf  ferkolben. Sie wird in den die Druckräume  bildenden     Nachspeisebehältern    29 in unmit  telbarer Nähe eines     jedenLuftpufferzylinders     2' aufgespeichert. Beide Behälter 29 sind  durch die Leitung 50 miteinander verbunden.

    Der     Druckregelschieber    51 steht über die Lei  tung 52 mit den beiden     Nachspeiseluftbehäl-          tern    29 in Verbindung. Der     Druckregelschie-          ber    51 wird durch einen     druckölbeaufschlag-          ten    Kolben 53 betätigt. Steigt der Schieber  51, so werden die     Nachspeiseluftbehälter    29  über die Leitung 54 entlastet, der Nachspeise  luftdruck sinkt.

   Sinkt der     Druckregelschieber     51, so werden die     Nachspeiseluftbehälter    29  über die Druckleitung 55 mit einem nicht    eingezeichneten     Druckluftbehälter    verbunden  und geladen. Der Antriebskolben 53 steht un  ter der     Wirkung    des Steuerschiebers 56, wel  cher Drucköl aus der Leitung 57 je nach Be  darf über oder unter den Kolben 53 leitet.  Der Steuerschieber 56 ist mit dem Kolben 58  verbunden, dessen Oberseite über die Leitung  59 von dem Druck in den     Nachspeiseluft-          behältern    29 und dessen Unterseite über die  Leitung 60 vom     Aufladeluftdruck    des Brenn  kraftzylinders 1 belastet wird.

   Der Kolben  58 wird ausserdem durch die Druckfeder 61  belastet. Es ergibt sich aus dem Gleichge  wicht der Kräfte am Kolben 58 eine be  stimmte Proportionalität zwischen dem Ruf  ladedruck des     Brennkraftzylinders    1 und dem  einregulierten     Nachspeisedruck    der Luftpuf  fer 2'. Diese Proportionalität kann durch ent  sprechende Dimensionierung der Kolbenstufe  62 frei gewählt werden. Durch die Feder 61  wird     ausserdem    ein bestimmter Überdruck  betrag des     Nachspeiseluftdruckes    gesichert.  Solange die untere Auflage 63 der Feder 61  in unveränderter Lage gehalten wird, bleibt  auch der. Überdruckbetrag zwischen Luft  puffer-Nachspeisedruck und Rufladedruck  konstant.

   Durch Veränderung der Spannung  der Feder 61 kann dieser Überdruck verän  dert     werden.    Diese Veränderung kann von  Hand erfolgen, oder, wie auf der     Zeichnung     beispielsweise angegeben ist, mit Hilfe des  Nockens 64, welcher auf der Brennstoff  pumpenregulierwelle 65     aufgekeilt    ist, in  eine gewünschte Abhängigkeit von der Ma  schinenbelastung gebracht werden.  



  Eine weitere Ausführungsvariante des  Erfindungsgedankens besteht darin, den       Nachspeisedruck    der Luftpuffer in Abhän  gigkeit von der     innern    oder äussern     Hubend-          lage    der Freikolben zu beeinflussen.

   Die       Fig..2    zeigt beispielsweise die Beeinflussung  in Abhängigkeit der     innern        Totpunktlage.     Durch den mit dem     obern        Freikolben    3 ver  bundenen Nocken 66 wird über die Rolle 67  und den Hebel 68 das Entlastungsventil 69  periodisch geöffnet, sobald die innere     Hub-          endlage    eine gewisse Grenze überschreitet.  Normalerweise öffnet das Ventil 69 nicht      infolge des Spiels, welches zwischen dem  Stössel 70 und dem Ventil 69 eingestellt wird.

    Die gezeichnete Einrichtung ist als Sicher  heitsmassnahme gedacht, welche bei zu hohen  Drücken in den Luftpuffern 2', also bei zu  starker Energiespeicherung in diesen Luft  puffern 2', die Drücke und damit auch die  Energie derselben senkt. Damit die Hublage,  bei welcher der Nocken 66 das Ventil 69 auf  zustossen beginnt, in Abhängigkeit des Ruf  ladedruckes im     Brennkraftzylinder    1 verän  dert werden kann, ist der Hebel 68 exzen  trisch gelagert, und die Lagerungswelle 71  wird vom Kolben 72 in Abhängigkeit des  durch die Leitung 73 zugeführten Ruflade  druckes verstellt. Die Einrichtung ist so ge  troffen, dass mit höherem Rufladedruck der       Einwirkungspunkt    des Ventils 69 einer wei  ter aussen liegenden     Freikolbenhublage    ent  spricht.

   Die Teile 51 bis 73 bilden eine Re  gelvorrichtung.  



  Die     Nachspeiseluftbehä,lter    29 werden vor  dem Anlassen der Maschine auf einen be  stimmten Druck mit Luft geladen. Dieser  Druck ergibt sich aus den Besonderheiten der       Anlassvorrichtung    und kann mit Hilfe des       Anlassschiebers    74 selbsttätig eingestellt wer  den. Vor dem Anlassen der Maschine, solange  die     Nachspeiseluftbehälter    29 noch leer sind,  wird der     Anlassschieber    74 durch seine Feder  75 bis zum obern Anschlag 76 hinauf ge  schoben, so dass der Sitz 77 offen steht, wäh  rend der im Innern des Schiebers 74 ange  brachte Kanal 78 an seinem untern Ende ge  schlossen ist.

   Wird nun das Ventil 79 geöff  net, welches in der Verbindungsleitung zu  einem nicht gezeichneten     Anlassluftbehälter     liegt, so strömt die Druckluft aus diesem Be  hälter über das Ventil 79 am Sitz 77 vorbei,  durch die Leitung 80 am     Rückschlagventil    81  vorbei in die     Nachspeiseluftbehälter    29. Diese  Luftzufuhr dauert so lange an, bis der Druck  in den     Nachspeiseluftbehältern    29 und in der  Leitung 80 so weit angestiegen ist, dass die  Kraft der Feder 75 überwunden und der An  lassschieber 74 nach unten auf den Sitz 77 ge  drückt wird. Nun schliesst auch das Rück  schlagventil 81.

   Dafür öffnet der Kanal 78,    so dass die     Anlassluft    am Ventil 79 vorbei  über die Speiseleitungen 72, 73 in die     Anlass-          vorräume    13 strömen kann und durch Auf  füllen derselben     Anlassbereitschaft    erstellt.  Die Ausbildung der     Anlassvorräume    13 ist  aus     Fig.l    ersichtlich. Die     Druckventile    an  den Pufferzylindern 2' sind der Einfachheit  halber weggelassen. Sobald die     Anlassvor-          räume    13 auf ihren vorgeschriebenen Druck  geladen sind, wird das Ventil 79 geschlossen,  und nun ist die Maschine startbereit.

   Es ist  denkbar, an Stelle des die     Nachspeiseluftbe-          hä.lter    29 automatisch füllenden     Anlassschie-          bers    74 ein einfaches handbetätigtes Ventil  zu verwenden und sicherheitshalber eine Ver  riegelung anzuwenden, welche, vom Druck  in den     Nachspeiseluftbehältern    29 ausgehend,  den     Anlasshebel    der     Freikolbenmasehine    so  lange verriegelt, als dieser Druck unterhalb  der für das Anlassen erforderlichen Höhe  liegt. Die     Nachspeisebehälter    sind während  eines bestimmten Hubabschnittes mit den  Pufferzylindern verbunden.  



       Fig.    3 zeigt den Druckverlauf in den Luft  pufferzylindern 2'. a entspricht der äussern       Totpunktlage    der Freikolben 3; b entspricht  derjenigen     Freikolbenstellung,    bei welcher  die     Nachspeiseschlitze    31 öffnen     bezw.    schlie  ssen;     c    entspricht der innern     Totpunktlage    der  Freikolben 1.

   Nährend des     Intervalles          b-c-b    ist der     Luftpufferraum    2' durch die  Schlitze 31 mit den     Nachspeiseluftbehältern     29 in Verbindung, während dieses     Intervalles     kann also Druckluft in den Luftpuffer 2'  nachströmen oder aus demselben entweichen.  Der Normalfall ist durch die ausgezogene  Linie     d    angedeutet. Sein     Nachspeisedruck    ist       p,.    Wird der     Nachspeisedruck    erhöht auf     p.",     so entsteht der Druckverlauf im Luftpuffer  entsprechend der gestrichelten obersten Linie  e.

   Wird der     Nachspeisedruck    gesenkt bis auf       p",    so entsteht der Druckverlauf im     Luftpuf-          ferzylinder    entsprechend der     untersten    strich  punktierten Linie f. Durch Variation des       Nachspeisedruckes        p",        p,,        p.,    kann die für den  Normalfall mit schräger     Schraffur    angege  bene Arbeitsspeicherung des Luftpuffers 2' i  geregelt werden.

             Fig.4    stellt das Resultat der verschie  denen Regulierungseinrichtungen dar und  zeigt, wie der     Nachspeisedruck    beispielsweise  in Abhängigkeit der Maschinenbelastung au  tomatisch verändert wird. Im Leerlauf, an  der Stelle A arbeitet der     Brennkraftzylinder     1 ohne     Aufladung.    Der entsprechende Luft  puffer-Nachspeisedruck     p,    kommt nur durch  Wirkung der Feder 61     (Fig.    2) zustande.

   Der  Punkt B entspricht beispielsweise     2/J-Last.     Im Bereiche zwischen Leerlauf und     '/3-Last,     das heisst im Bereich     A-B,    steigt der Nach  speisedruck proportional zum     Aufladedruck     des     Brennkraftzylinders    1. Der Punkt C ent  spricht beispielsweise Vollast. Zwischen '/,  Last und Vollast, das heisst auf der Strecke       B-C    bleibt der     Nachspeisedruck    auf seinem  Maximalbetrag konstant, weil der Druck in  der     Luftzufuhrleitung    55 auf diesen Maxi  malbetrag begrenzt wird.

   Der Schieber 51  kann also in diesem Betriebsbereiche trotz  voller Öffnung keine weitere Drucksteigerung  in den     Nachspeisebehältern    29     bewirken.    Der  Betriebsbereich     C-D    entspricht Überlast.  Hier kommt der mit der     Brennstoffregulier-          welle    65 verbundene Nocken 64     zurWirkung,     in dem     Sinne,    dass die Feder 61 entlastet und  dadurch der     Nachspeisedruck    wieder gesenkt  wird.  



  Der Druckverlauf nach     Fig.    4 stellt einen  für die Erfindung an sich nicht massgebenden  Fall dar, welcher zur Beschreibung der Regu  liervorrichtung herausgegriffen worden ist.  Die Erfindung lässt beliebige andere Kombi  nationen der automatischen Anpassung des       Pufferspeisedruckes    verwirklichen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum Anlassen von Freikol- benmaschinen mit mindestens einem Puffer zylinder für die Rückführung der Freikolben nach dem innern Totpunkt, dadurch gekenn zeichnet, dass der Pufferzylinder nicht nur ein Einlassorgan für die Zufuhr von Anlass- druckluft aufweist und zum Ingangsetzen der Freikolben dient, sondern ausserdem mit einem Lufteinlass versehen ist und mindestens im Anschluss an das Ingangsetzen zeitweise als Kompressor arbeitet, der gegen einen ein stellbaren Druck fördert.
    UNTERAN SPRüCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die das Geschlossenhalten des Anlass- luft-Einlassorganes nach Einlass einer Anlass- druckluftladung in den Pufferzylinder be wirken, und dass ferner am Pufferzylinder mindestens, ein durch einen regelbaren Ge gendruck belastetes Auslassorgan vorhan den ist. 2.
    Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein dem Puffer zylinder vorgeschalteter, zum Aufnehmen einer Anlassluftladung bestimmter Vorraum vorgesehen ist, der einerseits mit einer ab sperrbaren Druckluftzufuhr, anderseits mit tels des Anlassluft-Einlassorganes mit dem Pufferzylinder verbunden ist. ss. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet.
    dass das Anlassluft-Einlassorgan als Ventil ausgebildet ist, das mittels eines Kolbens be tätigt wird, dessen eine Seite zum Geschlos- senhalten des Ventils in ständig offener Ver bindung mit dem Anlassluftvorraum steht, während die andere Seite zum Öffnen des Ventils mittels eines Steuerorganes mit dem Anlassluftvorraum verbunden ist. 4. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Pufferzylinder mindestens ein ein stellbar belastetes Druckhalteventil -vorgese hen ist, das zum Konstanfhalten des das Aus lassorgan belastenden Gegendruckes dient.
    5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das Druckhalteventil nicht nur durch eine einstellbare konstante Kraft, son dern ausserdem mit Hilfe einer Verbindungs leitung durch den Förderdruck des Kompres- sorzylinders im schliessenden Sinne belastet wird. 6. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorraum für die Anlassluftladung ein Druckbegrenzungsventil aufweist, zum Zwecke, die Menge der Anlassluft in einfacher Weise abmessen zu können.
    7. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Pufferzylinder mit einem zum Nachspeisen dienenden Organ versehen ist, das, während der Pufferzylinder als Kompressor arbeitet, als Einlassorgan dient. B. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Pufferzylinder mit bei der innern Totpunktlage des zuge hörigen Freikolbens vom Pufferkolben frei gelegten Nachspeiseschlitzen versehen ist. 9.
    Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass an den Raum zwi schen dem Auslassorgan des Pufferzylinders und dem Druckhalteventil eine zum Anlass- luftbehälter führende Verbindung angeschlos sen ist, zum Zwecke, die im Pufferzylinder geleistete Arbeit zum Erzeugen von Anlass- luft verwenden zu können. 10. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Steuerorgan für das Anlass- ventil als pneumatisches Relais ausgebil det ist. 11.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 3 und 10, gekennzeichnet durch ein Umschaltorgan, mit welchem das pneumatische Relais wahlweise mit. dem An lassluftbehälter bezw. mit der Atmosphäre verbunden werden kann. 12. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan für die Druckluftzufuhr zum Vorraum, fer- ner das Umschaltorgan für das Steuerorgan des Anlassventils und das Organ zum Ein stellen des das Auslassorgan des Luftpuffers belastenden Gegendruckes von einem gemein samen Nockenantrieb betätigt werden, zum Zwecke, nicht nur die Bedienung zu verein fachen,
    sondern auch durch eine unverwech selbare Festlegung der Reihenfolge in der Be tätigung der einzelnen Organe eine fehlerfreie Bedienung zu gewährleisten. 13. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein Druckraum vorgesehen ist, der mittels einer in Abhängig keit von der Beweg-uno- eines Freikolbens ge steuerten Verbindungsleitung während eines bestimmten Hubabschnittes mit dem Puffer zylinder verbunden wird und dessen Druck in Abhängigkeit von der Belastung der Frei kolbenmaschine und des Aufladedruckes ge ändert wird. 14.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der den erwähnten Druckraum bildende Nachspeiseluftbehälter durch vom Puffer kolben gesteuerte, in der Nähe der brennraum- seitigen Totpunktlage des Pufferkolbens an geordnete Schlitze mit dem Pufferzylinder verbunden wird, und dass ferner eine Regel vorrichtung (5l-73) vorgesehen ist, die die Druckluftzufuhr zu diesem Behälter in Ab- hängigkeit von der Belastung und dem Ruf ladedruck regelt.
CH214690D 1939-05-30 1939-05-30 Einrichtung zum Anlassen von Freikolbenmaschinen. CH214690A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1056416B (de) * 1955-10-06 1959-04-30 Etienne Philippe Burion Verfahren und Anlage zur Regelung von Freiflugkolbenmaschinen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1056416B (de) * 1955-10-06 1959-04-30 Etienne Philippe Burion Verfahren und Anlage zur Regelung von Freiflugkolbenmaschinen

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