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Steuerung für kurbellose Kolbenmaschinen, insbesondere Duplex-Pumpen
Die Erfindung betrifft eine kraftmaschinenseitige Ein- und Auslaßsteuerung für kurbellose
Kolbenmaschinen mit zwei Kraftzylindern und ebensov ielen Arbeitszylindern, bei
denen die Kolben je eines Kraft-und eines Arbeitszylinders eine gemeinsame Kolbenstange
besitzen. Diese Kolbenmaschinen sind z. B. in Form von sogenannten Duplex-Pumpen,
d. h. in Form der Kombination zweier direkt wirkender Pumpen ohne Kurbelgetriebe
oder mit mechanischer Kopplung und (oder) indirekter Kopplung bekannt.
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Als Steuerung für den Ein- und Auslaß bei solchen Maschinen ist die
sogenannte Schleppschiebersteuerung bekannt, welche darauf beruht, daß der Steuerschieber
auf Grund größeren Getriebespieles einen Teil der Gestängebewegung nicht mitmacht.
Es wird dadurch der gleiche Effekt erzielt, wie man ihn bei Dampfmaschinen durch
Verdrehen des Steuerexzenters gegenüber der Kurbel, also durch Einstellen des bekannten
Voreilwinkels erreicht. Bei dieser Steuerung sind Stöße im Getriebe zwangläufig
unvermeidlich.
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Ferner sind für die gleiche Anwendung Steuerungen mittels Dampfimpuls
bekannt. Bei diesen werden ebenfalls Teile der Steuerung von einem Anschlag zum
anderen plötzlich bewegt, was ebenfalls Stöße und damit erheblichen Verschleiß bedeutet.
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Durch die Erfindung wird eine Steuerung geschaffen, bei der die Nachteile
der bekannten Steuerungen vermieden sind, indem erfindungsgemäß die Ein- und Auslaßventile
jeder Kraftmaschine jeweils von Kurvenscheiben steuerbar sind, die mittels Lenkstangen
und Kurbelarme vollzählig mit der Kolbenbewegung der anderen Kraftmaschine oder
zur Hälfte mit der Kolbenbewegung ein und derselben und zur Hälfte mit der Kolbenbewegung
der anderen Kraftmaschine gekoppelt sind.
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In Weiterbildung der Erfindung kann das Einlaß-und das Auslaßventil
jeder Kraftmaschine von je einer Kurvenscheibe gesteuert werden, die von der Kolbenbewegung
der anderen Kraftmaschine angetrieben ist. Eine derartige Ausbildung gestattet kraftseitig
ein vollkommen spielfreies und beliebiges Steuern des Ein- und Auslasses, womit
die Möglichkeit höherer Hubzahlen gegeben ist, ohne daß dabei schneller Verschleiß
zu befürchten wäre.
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Eine unter dem Gesichtspunkt beliebiger Öffnungs-und Schließzeiten
zweckmäßige Ausführung wird darüber hinaus in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
erreicht, wenn die Einlaßventile und die Auslaßventile beider Kraftzylinder über
je eine Öffnungs-und je eine Schließscheibe gesteuert werden, wobei für den Antrieb
der Öffnungsscheiben des einen Kraftzylinders und der Schließscheiben des anderen
Kraftzylinders eine vom anderen Kraftzylinder angetriebene und für den Antrieb der
Schließscheiben des einen Kraftzylinders und der Öffnungsscheiben des anderen Kraftzylinders
eine vom einen Kraftzylinder angetriebene gemeinsame Steuerwelle dient. Mit dieser
Ausführung ist es, ähnlich wie bei der sogenannten Zweisehiebersteuerung für Kurbelmaschinen,
möglich, auch bei kurbellosen Maschinen Füllungen, die kleiner als 45% sind, einwandfrei
zu steuern.
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Es sind zwar schon Ein- und Auslaßsteuerungen für kurbellose Kolbenmaschinen
bekanntgeworden, bei denen das Ein- und Auslaßorgan jeder Kraftmaschine jeweils
vom Kolben der anderen Kraftmaschine bewegt wird, jedoch handelt es sich bei diesen
um die Steuerung eines gemeinsamen Ein- und Auslaßschiebers bei jeder Kraftmaschine.
Des weiteren ist eine Ein- und Ausdaßventilsteuerung bekannt für Kolbenmaschinen
mit mehreren Kraftzylindern, bei der zwar das Einlaßventil, aber nicht das Auslaßventil
jeder Kraftmaschine von Hebeln gesteuert wird, die mittels Lenkerstangen und Kurbelarme
mit der Kolbenbewegung der anderen Kraftmaschine gekoppelt sind. Beide genannten
Ausführungen gestatten zumindest keine beliebigen Öffnungs- und Schließzeiten und
auch nicht die Steuerung von Füllungen, die kleiner als 4511/o sind.
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Die Abb. 1 zeigt als Schema die Steuerung nach der Erfindung mit je
einer Kurvenscheibe für die Eimaß- und die Auslaßventile der beiden Kraftzylinder
1, 2, die im folgenden als Zylinder bezeichnet werden.
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Die Abb.2 zeigt hierzu in anderer Ansicht als Beispiel den Steuerungsteil
für das Auslaßventil
des Zylinders 2 mit vergrößert gezeichneter
Kurvenscheibe 8 nebst Zubehör. Der Zylinder 1 mit Kolben und den zugehörigen Steuerungsteilen
ist strichpunktiert und der Zylinder 2 mit den entsprechenden Teilen gestrichelt
gezeichnet.
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Das Einlaßventil 3 und das Auslaßventil 4 des Zylinders 2 werden über
die Hebel 5, 6, die für beide Kurvenscheiben des Zylinders 2 gemeinsame Steuerwelle
7 und die Kurvenscheibe 8 mittels Rolle 9 und Feder 10 von der Bewegung des Kolbens
11 des Zylinders 1 gesteuert.
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Entgegengesetzt erfolgt in gleicher Weise die Steuerung der Ventile
3, 4 des Zylinders 1 von der Kolbenbewegung 11' des Zylinders 2 über die Teile 5',
6', 7', 8', 9' und 10'.
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Abb. 3 zeigt als Schema eine Ausführung der erfindungsgemäßen Steuerung
für beliebige Öffnungs-und Schließzeiten mit zwei Kurvenscheiben für jedes Ventil.
Hier werden sowohl das Einlaßventil 3 als auch das Auslaßventil 4 jedes Zylinders
von je einer Öffnungsscheibe 8" und je einer Schließscheibe 8"' gesteuert. Dabei
werden die Öffnungsscheiben 8" für das Einlaßventil 3 und für das Auslaßventil 4
des Zylinders 1 und die Schließscheiben 8"' für das Einlaßventil 3 und für das Auslaßventil
4 des Zylinders 2 von der Kolbenbewegung des Zylinders 2 über die Hebel 5, 6 und
eine gemeinsame Steuerwelle 7 angetrieben. Die Schließscheiben 8"' für das Einlaßventil
3 und für das Auslaßventil 4 des Zylinders 1 und die Öffnungsscheiben 8" für das
Einlaßventil und für das Auslaßventil des Zylinders 2 werden dagegen von der Kolbenbewegung
des Zylinders 1 angetrieben, und zwar über die Teile 5', 6' und 7'.
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Abb. 4 zeigt hierzu in anderer Ansicht als schematisches Beispiel
die Steuerung des Einlaßventils am Zylinder 2. Die gemäß Abb. 3 angetriebenen Kurvenscheiben
8" und 8"', die aus Gründen besserer Übersicht vergrößert gezeichnet sind, steuern
das Einlaßventil 3 dieses Zylinders über je eine Rolle 9 und 9' und einen mit dem
Ventilschaft 12 gelenkig verbundenen gleicharmigen Steuerhebel 10". Auch hier sind
Zylinder 1 mit Kolben 11 und zugehörigen Steuerungsteilen strichpunktiert und Zylinder
2 mit den entsprechenden Teilen gestrichelt gezeichnet.
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Der Kolben des Zylinders 2 befindet sich in diesem zeichnerischen
Beispiel am rechten Hubende und der Kolben des Zylinders 1 in Mittelstellung bei
höchster Geschwindigkeit in Richtung auf das linke Hubende zu. Die Rolle 9 wird
dabei angehoben und das Ventil 3 des Zylinders 2 geöffnet. Hat der Kolben des Zylinders
2 die Mittelstellung erreicht, so wird über die Schließscheibe 8"' und die Rolle
9' das Ventil 3 des Zylinders 2 geschlossen, während der Kolben des Zylinders 1
die Richtung wechselt. Die Rolle 9 bleibt angehoben, bis dieser Kolben die Mittelstellung
erreicht, während die Rolle 9' in dieser Zeit gesenkt ist und das Ventil geschlossen
bleibt. Während sich der Kolben des Zylinders 1 zum rechten Totpunkt bewegt, wird
die Rolle 9 gesenkt. Indessen hat der Kolben des Zylinders 2 von links kommend die
Mittelstellung erreicht, wodurch die Rolle 9' angehoben wird. Diese bleibt so lange
angehoben, bis der Kolben des Zylinders 2 von der rechten Totpunktlage zurückgekehrt
ist. Während der rechten Totpunktlage dieses Kolbens hat der Kolben des Zylinders
1 wieder Mittelstellung, so daß die Rolle 9 ebenfalls angehoben wird und das Einlaßventil
sich wieder öffnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die Anordnung der Ventile in den Zeichnungen
beschränkt, sondern auf jede beliebige Ventilanordnung an den Kraftmaschinenzylindern
anwendbar.