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Schmiervorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen und dgl.
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Die Erfindung betrifft die Schmierung
von Zylinder und Kolben von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Schiffsmotoren
und ähnelichen grossen Dieselmotoren. Die erfindungsgemässe Schmiervorrichtung ist
jedoch auch für jede andere Maschine verwendbar, bei der es auf eine taktweise Schmierung
unter Druck ankommt.
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Es ist bekannt, daß beispielsweise bei bestimmten Schiffsmotoren um
den Motorzylinder mehrere Schmiervorrichtungen anfoordnet sind, über die mit Hilfe
einer öldruckpumpe dem Zylinder in bestimmten Abständen ein Schmiermittel zugeführt
wird. Zum wirksamen Betrieb der Maschine müssen die Schmierungen möglichst immer
im selben Takt erfolgen und die von den Schmiervorrichtungen jeweils ausgebrachten
ölmengen sollten gleichmässig sein.
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Bei den bisher bekannten Schmiervorrichtungen hat sich jedoch gezeigt,.daß
der Ausstoß des Schmiermittels in den Zylinder, obwohl eine vorbestimmte ölmenge
an der Ausgangsöffnung der Pumpe auf die Motordrehungen abgestimmt werden kann,
nicht im gleichen Takt erfolgtes
Die beste Schmierwirkung wird theoretisch
dann erreicht, wenn die Einspritzung des Öls in den Zylinder mit einer bestimmten
Stufe des Kolbenhubes zusammenfällt, beispielsweise in der Stellung, in der das
öl zwischen die beiden Kolbenringe gespritzt werden kann. Bei den bekannten Vorrichtungen
musste das Schmiermittel unter einem ausreichend hohen Druck beim Ausspritzen stehen,
um das Ventil in der Vorrichtung zu öffnen, das nicht nur federbelastet war, sondern
zusätzlich unter dem Druck des Gases in dem auf die andere Seite des Ventils wirkenden
Zylinders stand; dieser Gasdruck ändert sich je nach der Stellung des Kolbens in
bezug auf die Vorrichtung.
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Da bei diesen Vorrichtungen das Ventil in einigem Abstand von der
Austrittsöffnung der Schmiervorrichtung angeordnet war, ging der Druck, mit dem
das Öl durch das Ventil floß, beim Durchfließen der diesem Abstand entsprechenden
Strecke verloren.
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Zur Erhaltung dieses Druckes ist es also notwendig, zwischen dem Ventil
und der Austrittsöffnung der Schmiervorrichtung Druck aufzubauen. Bevor dies jedoch
geschehen kann, hat sich der Kolben über die Öffnung hinausbewegt, und der Druck
geht verloren, und das Ö1 tropft lediglich in den oberhalb des Kolbens liegenden
Raum, Wenn die Öldruckpumpe ferner ihren maximalen Pumpen* druckhub überschritten
hat, hat sich das Ventil durch den auf dieses wirkenden Druck vorzeitig geschlossen,
und das Ö1 tritt in die Ölleitung zurück und verhindert
einen vollständigen
Hub der Pumpe. Diese Nachteile sowie die Elastizität des Schmiermittels in den Leitungen
zwischen der Pumpe und der Schmiervorrichtung führte zu einer regelmässigen und
ungleichmässigen Ausbringung des Öles in den Zylinder.
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Darüberhinaus besteht bei den bisherigen Schmiervorrichtungen die
Gefahr, daß das in den Durchlässen zwischen Ventil und Schmierstelle verbleibende
Ö1 allmählich #rocknet und hart wird und dadurch den Austritt verstopft.
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Ein weiterer Nachteil der bisherigen Schmiervorrichtungen liegt darin,
daß sie in dem Motor derart angeordnet wurden» daß bei Entfernung zur Repartur oder
Auswechseln das in der.Zylinderwandung befindliche Kühlwasser,
wenn es nicht vorher abgelassen wurde, durch die Montageöffnung und in den
Zylinder selbst durch die Schmieröffnung fließt.
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Dies ist unerwünscht und verhindert praktisch ein Auswechseln der
Schmiervorrichtung bei laufendem Motor. Durch die Erfindung sollen diese Nachteile
beseitig i werden, und es soll erreicht werden, daß das Einfließen des Öls
in den Zylinder taktweise und in konstanter Menge erfolgt, und daß ein Auswechseln
der ' Schmiervorrichtung bei laufendem Motor möglich ist, ohne daß Kühlwasser abfließt.
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Die erfindungsgemässe Schmiervorrichtung kennzeichnet sich dadurch,
daß sich das Ventil mit seinem Sitz an der Schmierstelle befindet, und an der der
Druck des
Motorzylinders das Ventil in die geöffnete Stellung drückt
(im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen, bei denen das Ventil in die geschlossene
Stellung gedrückt wird), und daß ein Rückschlagventil an der Eingangsseite der Schmiervorrichtung
vorgesehen ist, derart, daß beim Aufbau eines Arbeitsdruckes in dem Ölleitungssystem
die Schmiervorrichtung zwischen dem Rückschlagventil am Einlaß und dem geschlossenen
Ventil am Ausgang
| eine unter dem gleichen Druck stehende ölmenpe enthält. |
| Das Auslaßventil ist derart einstellbar däß jede Er- |
höhung des Druckes zwischen den beiden Ventilen der _ Schmiervorrichtung während
des Pumpendruckhubes die beiden Ventile automatisch öffnet und daß am Auslaßventil
eine dem Rückschlagventil durch die Pumpe zugeflossene filmenge entsprechende Ölmenge
austritt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kennzeichnet sich die Schmiervorrichtung
dadurch, daß ein Rücktreten des Öls aus der Schmiervorrichtung dadurch verhindert
ist, daß@sich bei jedem weiteren Zufluss von öl in die Schmiervorrichtung durch
die Pumpe das Aüslaßventil automatisch öffnet und eine dein Zufluß entsprechende
Ölmenge entleert. Die Entleerung erfolgt also genau taktweise mit dem maximalen
Pumpendruckhub. Zur Verhinderung des Rückflusses von öl weist in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung die Leitung zwischen ö1-druckpumkpe und Schmiereinrichtung in Abständen
angeordnete Rückschlagventile auf, zusätzlich zu dem Rückschlagventil an der Eingangsseite
der Schmiervorrichtung. Besonders zweckmässig hat es sich erwiesen, die Schmiervorrichtung
erfindungsgemäss mit einer äusseren Hülse
oder einem Gehäuse zu
versehen, die in der Wandung und dem Zusatzzylinder eines Zylinders eines wassergekühlten
Motors ange(fdnet ist, derart, daß eine Verbindung über den wassergefüllten Raum
hergestellt ist, und daß eine innere Hülse oder ein Träger innerhalb der Ummantelung,
in der das Ventil und dessen Verschlußfeder vorgesehen sind, angeordnet ist, und
daß die inneren und äusseren Teile oder eines von ihnen derart ausgebildet sind,
daß ein nach innen zu offener Ölkanal und ein Behälter gebildet ist, und daß die
offene Seite auf eine oder mehrere Schultern an dem Ventil gerichtet ist, und daß
der Kanal an seinem äusseren Ende durch ein Rückschlagventil für die öleinlaßleitung
geschlossen ist.
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Die erfindungsgemässen Schmiervorrichtungn werden normalerweise in
Verbindung mit einem aus@einem mit Bohrungen versehenen Rotor und einem ebenfalls
Bohrungen aufweisenden Stator in Form eines Gehäuses verwendet, wobei diese beiden
Teile dicht, jedoch relativ zueinander beweglich aufeinandersitzen. In der Anordnung
ist ferner ein Zahnrad zur stufenweisen Rotation des Rotors in Übereinstimmung mit
dem Arbeitstakt des Motors oder einer anderer*u schmierenden Maschine vorgesehen,
eine in das Gehäuse geführte ölzuflußleitung, die zu einem axialen Teil in dem Motor
führt, eine Anzahl von Entleerungsöffnungen für das Öl, von denen jede zu einer
der Schmiervorrichtung führt, wobei die Entleerungsöffnungen dnacheinander nach
innen mit radialen Öffnungen in dem Rotor zwischen dessen stufenweisen Drehbewegungen
zusammenwirken. Die Zuführungsleitung neben dem Gehäuse enthält ferner ein Rückschlagventil
in jeder der Entleerungsöffnungen.
Die Erfindung wird nachstehend
anhand der Zeichnungen näher erläutert; es sind dargestellt in Fig. 1 eine Teilansicht
im Schnitt, die die erfindungsgemässe Schmiervorrichtung im Zylinder eines Motors
zeigt, Fig. .2 ein axialer Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 eine
Fig. 2 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Schmiervorrichtung,
Fig. 4 eine Seitenansicht auf die Vorrichtung nach Fig. 3,9 Fig. 5 eine Endansicht
von links auf die Vorrichtung nach Fig. 4, Fig. 6 ein senkrechter Schnitt nach Linie
6-6 aus Fig. 4, Fig.
ein senkrechter Schnitt nach Linie 7-7 aus Fig. 4, Fig. 8 eine Draufsicht im Schnitt.
In Fig. 1 ist als Beispiel ein S Einsatzzylinder eines Motorzylinders, beispielsweise
von einem Schiffsdieselmotor dargestellt; im Abstand von diesem Zylinder ist die
Wandung einer Kühlwasservorrichtung 2 vorgesehen, die zwischen sich und der Zylinderwandung
einen Kühlwasserraum 3 bildet. In den Wandungen 1 und 2 ist zur Überbrückung des
Raumes 3 eine Schmiervorrichtung angeordnet, die aus einem äusseren Gehäuse 4 a
mit einem
im Querschnitt kleineren inneren Ende besteht. Das
Gerlinde
dieses Endes ist in die Zylinderwandung 1 ein-
geschraubt. Das Gewinde
des äusseren Endes des Gehäuses
4 dient zur Aufnahme einer Mutter 6, die eine
elastische
Packung oder Dichtung 7 zwischen geeigneten Befestigungs-
scheiben
8 innerhalb einer in der Wandung der KühlwasservorrJftung gebildeten Ausnehmung
zusammenpresst. Zwischen
dem inneren Ende des Gehäuses 4 der Schmiervorrichtung
und
der Außenfläche des Einsatzzylinders ist ein Dicht-
ring 9 angeordnet.
Eine derartige Anordnung ermöglicht
es, die Schmiervorrichtung
beweglich und gegen andere
Teile austauschbar zu montieren; wie aus der
nachstehen-
den Beschreibung zu entnehmen ist, können dadurch die
inneren
Teile der Vorrichtung von dem äusseren Gehäuse 4
abgenommen und ausgewechselt
werden, ehne daß der im
Motor liegende Teil 4 in Mitleidenschaft gezogen
wird,
und ohne daß infolgedessen Kühlwasser aus dem Raum 3
ausfließt.
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Fig. 2 zeigt, daß der Hauptkörper 4 der Schmiervor-
richtung
eine innere Bohrung 10 zur Aufnahme einer
Hülse 11, die in der Vorrichtung
durch eine Mutter 12
gehalten ist, aufweist. Die Hülse ist in das Eingangsende
der
Schmiervorrichtung geschraubt; das äussere vor-
stehende Ende der Hülse 11
kann mit einer ölleitung 13
durch eine Anschlußmutter
14 und einen üblichen Packungs-
ring 15 verbunden werden.
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Das innere Ende der Hülse 11 weist eine koaxiale Bohrung
16
auf, die ein Ventilgehäuse 17 aufnimmt, das an seinem
inneren
Ende einen Ventilauslaß oder eine Ventil-
öffnung aufweist.In
dem Ventilgehäuse 17 gleitet ein
Ventilstift 19, dessen äusserer Teil 19a,
d.h. der in
bezug auf die Hülse 11 nach innen gerichtete
Teil, im Durchmesser grösser ist, und dessen Abmessungen annähernd denen der Bohrung
im Ventilgehäuse 17 entsprechen. Der Durchmesser des gegen den Auslaß 18 gerichteten
Endes des Stiftes ist seinerseits kleiner als der des Ventilstiftes und endet in
einem konisch ausgebildeten Ventilkopf 19b, der sich an die Innenseite des Ventilauslasses
18 anlegt. Um den Ventilkopf 19a gegen seinen Sitz zu drücken, ist eine zwischen
dem Fußende der Bohrung 16 in der Hülse 11 und einem Kragen 21a an einer am Ende
offenen Buchse 21 wirkende Druckfeder 20 vorgesehen. Ein Ende der Buchse 21 drückt
gegen eine Schulter auf dem Ventilstift 19.
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Die Öffnungsbewegung ödes Ventilstiftes 19 ist durch einen Anschlag
(pad) 22 begrenzt, der gegen andere Ansätze mit verschiedener axialer Abmessung
auswechselbar ist, so daß die maximale Öffnungsbewegung des Ventilstiftes veränderbar
ist. Zwischen dem Anschlag und dem Ende des Ventilgehäuses 17 ist eine Dichtung
23, vorzugsweise aus Leder, zur Abdichtung des Fußendes der Bohrung 16 urgesehen.
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Die Hülse 11 weist eine axiale Bohrung 24 auf, die zu einer Querbohrung
25 führt, die ihrerseits zu einer in Längsrichtung, jedoch nicht koaxial angeordneten,
Bohrung 26 führt, deren Öffnung 27.mit einer radialen Öffnung 28 im Ventilgehäuse
17 verbunden ist. Die Bohrung 28 führt in den ringförmigen Raum zwischen der inneren
.Wandung des Gehäuses 17 und dem Körper des Ventilstiftes 19. Daher wird beim Einströmen
von Ö1 über die Leitung 13 und die Leitung 24 un-d die Bohrungen 25 und 26 sowie
die Öffnungen 27 und _28 im Gehäuse des Ventilstiftes ein Druck erzeugt, der gegen
die Schultern
auf den Stift und gegen die Kraft der Feder 20 wirkt,
derart, daß sich das Ventil öffnet. Auch der Gasdruck im Innern des Zylinders wirkt
auf das Ventilende in einer die Öffnung des Ventils bewirkenden Richtung. Die Hülse
11 weist ferner zusätzliche Leitungen 29 und 30 auf, um den Durchstrom von Luft
hinter denn Ventilstift beim Öffnen und Schliessen zu gewährleisten. Fig. 3 zeigt
eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Schmiervorrichtung, bei der das
innere Ende des Ventilstiftes 19 gegen das hohle Ende 31a eines Steuerkolbens -
oder eines -zylinders - wirkt, und an derem äusseren Ende die Druckfecb" 32 angreift,
deren Kompression durch Änderung der axialen Lage der Mutter 33 Einstellbar ist.
Die Öffnung des Ventils durch den Stift kann bei'dieser Ausführungsform ebenfalls
durch Einstellung der axialen Lage der mit Öffnungen versehenen Platte 34 geändert
werden; die Platte 34 dient als Anschlag und trifft auf eine Schulter 31b am äusseren
Ende des Steuerkolbens 31.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Ö1 in die Leitung 35 gepumpt und
gelangt über das Rückschlagventil 36 entlang einer axialen Nut 37 in die Hülse der
Schmiervorrichtung und durch radiale Öffnungen 38 in die Ausnehmung des Ventilstiftes,
tun dort, wie im ersten Ausführungsbeispiel, gegen die Schultern des Stiftes zu
drücken.
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Bei ausreichend hohem Öldruck drückt dieser auf die Schulter an der
Stelle, an der sich der Durchmesser des Ventiles verringert, und das Ventil wird
axial gegen die Kraft der Feder zur Öffnung des Ventiles verschon, und Ö1 fliAt
in den Zylinder. Der Durchmesser des Ventiles sowie der Öffnung in der Zylinderwandung
ist möglichst klein zu halten,
beispielsweise 2 mm.
Die Hülse 39 der Schmiervorrichtung ist ebenfalls
aus dem Gehäuse ausschraubbar und lösbar, ohne daß Wasser in den Raum zwischen dem
Zusatzzylinder und der äusseren Wand der Kühlvorrichtung gelangt, d.h. das Ventil
kann jederzeit erneuert, repariert und ersetzt werden, ohne daß das Kühlsystem-beeinträchtigt
wird.
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Fließt das Ö1 durch das Rückschlagventil, solange die Hülse herausgenommen
ist, dann nur in so geringen Mengen, daß es leicht wieder verwendbar gemacht werden
kann oder abfliessen kann.
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In beiden Fällen wird der Ventilstift lediglich durch die Federbelastung
in der geschlossenen Stellung gehalten. Der Kompressions- und Explosionsdruck im
Zylinder vermögen zwar das Ventil zu
jedoch wird dieses normalerweise durch die Kraft der Feder verhindert, da die Auslassöffnung
des Ventils ausserordentlich klein ist. Zwischen dem verschlossenen Ventilauslass
und dem Rückschlag- oder Sperrventil bildet die in Längsrichtung angeordnete Ölleitung
der Vorrichtung eine getrennte Kammer, die, wenn sich die Vorrichtung in Arbeitsstellung
befindet, mit unter Druck stehendem Ö1 gefüllt ist, wobei der Druck gleich dem Druck
in der Ölzuführungsleitung ist, derart, daß beim Einpumpen von Ö1 in das System,
das durch das Rückschlagventil in den Raum einfliessende öl das Ventil
in dem Zylinder zurückschiebt, und zwar seitlich auf die Druckphasen der Pumpe abgestimmt.
Die voridem Raum 3 an den Zylinder abgegebene Menge ist gleich der von der Pumpe
in den Rad 3 geförderten Ölmenge.
In der Praxis wird die erfindungsgeämässe
Schmiervorrichtung oder mehrere dieser Vorrichtungen, in Verbindung mit einer diskontinuierlich
arbeitenden Ölpumpe und einem Verteiler verwendet, beispielsweise gemäss der Darstellung
gemäss den Fig. 4 bis B.
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Der dargestellte Verteiler ist auf einem kastenähnlichen Gehäuse 41
angeordnet, das durch Schrauben 43 auf einem Support 42 befestigt ist. In diesem
Gehäuse 41 gleitet ein Kolben 44 in einer Führungshülse 45, und wird als
Impulspumpe betrieben und durch einen radialen Arm 46 hin- und herbewegt. Der Arm
46 ist auf einer Welle oder einer Spindel 47 befestigt, die in Lagern der Gehäusewandungen
gelagert ist. Diese Welle 47 trägt einen weiteren radial angeordneten Arm 48 (Fig.
7), der über den Steg 49 mit einem Ende der hin- und herachwingenden Platte 50 verbunden
ist, die ihrerseits an einer zweiten noch näher zu beschreibenden Spindel oder einem
Drehzapfen 51 befestigt ist. Auf dem Drehapfen 51 ist ein Klinkenrad 52 angeordnet,
so daß eine stufenweise Drehbewegung entsteht. Am Gehäuse 41 ist eine feder-belastete
Klinke 54 angeordnet, die eine Rückwärtsbewegung des Sperrades verhindert.
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Die Hauptwelle 47 steht auf einer Seite über das Gehäuse 41 vor (links
in Fig. 4) und trägt an dieser Stelle den radialen Arm 55, dessen freies Ende eine
Exzenterrolle 56, die mit einem Pumpennocken zusammenwirkt, aufweist. Der radiale
Arm 55 ist durch die Feder 58 belastet, so daß die Exzenterrolle 56 ständig den
Umfang des Nockens 57 berührt. Bei jeder Umdrehung des Nockens 57 wird der radiale
Arm 55 verschoben (radial nach oben gemäss Fig. 5), und gleichzeitig die beiden
radialen Arme 46 und 48, und zwar
der Arm 46 nach unten gemäss
Fig. 6 um den Kolben 44, zu betätigen und einen Zustrom von Ö1 in der Auslaßleitung
59 auszulösen, und den Arm 48 nach links gemäss Fig. 7, so daß dieser die Klinke
53 ausrastet und um einen Zahn am Sperrad weiterverschiebt. Sobald der Exzenter
56 den Nocken 57 verlässt, drückt die Feder dagegen und führt die Arme 46 und 48
in ihre Ausgangslage zurück;' bei dieser Bewegung rückt die Klinke 53 um einen Zahn
auf dem Sperrad 52 weiter. Am Pumpenausgang ist ein Rückschlagventil 59a.vorgesehen,
so daß ein Rückfluss von Öl verhindert wird.
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Die Spindel 51 mit dem Sperrad ist Teil eines Verteilerrotors
60, der spielfrei in einem Gehäuse 61 rotiert, das an einer Seite des kastenähnlichen
Teiles 41 befestigt ist, wobei für das Gehäuse 61 eine Abschlußplatte 62 vorgesehen
ist, die zwischen dem Gehäuse und dem Kasten 41 liegt. Zur Abdichtung eines Endes
des Rotors 60 ist auf der Abschlußplatte 62 ein Dichtring 63 vorgesehen. Für das
Gehäuse 61 ist eine weitere und stärkere Abschlußplatte 64 vorgesehen, die einen
Dichtring 65 zur Abdichtung des anderen Rofrendes 60 trägt. Diese Abschlußplatte
64 weist eine radiale Bohrung 66 auf, deren äusseres Ende mit dem Speisungsende
der Leitung 9 59 in Verbindung steht; die Leitung 59 führt von der Pumpe in-den
Kasten 41. Der Rotor 60 weist eine koaxiale Öffnung 70 auf, durch die Öl aus-der
Öffnung 66 zu einer weiteren radialen Öffung 9 71 im Rotor fliesst, die am Umfang
des Rotors und in der Verlängerung weiterer Austrittsöffnungen 72 liegt,
die jeweils mit den zur entsprechenden Schmiervorrichtung führenden Leitungen 73
in Verbindung stehen.
Die verschiedenen Öffnungen 72 sind derart
angeordnet, daß in jeder Ruhestellung der Welle 51 die eine oder die andere der
radialen Austrittsöffnungen 72 mit der radialen Verteileröffnung 66 in Verbindung
steht, so daß entsprechend der jeweiligen Stellung der Öffnungen äL- Pumpe wahlweise
zu einer beetLmmten Schmiervorrichtung fördert. Die Rotation der Welle 47 und der
Pumpe sind aufeinander abgestimmt, so daß bei maximalem Druck im Pumpenauslaß der
Rotor 60 um eine Stufe vorrückt, derart, daß beim darauffolgenden Maximaldruck Öl
an die in der Folge nächste Öffnung 73 abgegeben wird.
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Da von der Pumpe ,jeweils ein Ölstoß geliefert wird, ist der Verteiler
ebenfalls im Takt derart abgestimmt, daß dieser Stoß einer bestimmten Schmiervorrichtung
zugeführt wird, und die Druckverhältnisse in dem System sind derart, daß das von
der Pumpe in das System gelangende öl von dem Ventil in gleicher Menge und annähernd
gleichzeitig ausgebracht wird. Hierdurch ist die SchMierung besonders vorteilhaft
steuerbar, und es ist möglich, beispielsweise das Schmiermittel einem Kolben zwischen
dessen beiden Ringen zuzuführen. Darüberhinaus besteht kaum Gefahr, daß die Auslaßöffnung
der Schmiervorrichtung durch angetrockentes Öl blockiert wird.
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Die Ausbringung des Öls erfolgt also taktweise mit dem Pumpendurchgehub
und die bei jedem Maximaldruck ausgebrachte Ölmenge ist im weseltlichen stets dieselbe.