DE1550400A1 - Regelbarer,schnellunterbrechender Drehabdichter - Google Patents

Description

• R,Rezelbarer, schnellunterbrechender Drehabdichter angemeldet von Helmut Friedrich M e y e r aus Wassertrüdingen,-Bahnhofstralje 11. Die Erfindung betrifft einen regelbaren, schnellunterbrechenden Drehabdichter mit vorgeschriebener Durchlaß- und Abdichtfolge für leichtbewegliche Medien, Flüssigkeiten, insbesondere auch Gase und Gasgemische von Druckkraftmaschinen. Bei derartigen Abdichtern ist eine durch den Betriebsablauf von Vorrichtungen vorbestimmte Abfolge von Durchlaß-und Abdichtfunktionen erforderlich, die mit dem Arbeitstakt der Vorrichtung übereinstimmt und diese Funktionen untE:r allen Betriebsgeschwindigkeiten voll erfüllt. In der Technik werden besondere Konstruktionstypen in den verschiedensten Ausführungen verwendet, u.m Durchlal3 und Abdichtfunktionen zu erfüllen. ( So z.B. Hahn, Schieber, Klappen- *und Ventilkonstruktionen). Babei werden die Funktion,#:btellungen "Durchlaß" und "Abdichtunglt durch eigene Steuerapparaturen veranlaßt, deren SteuerunEsimpulse durch weitere mechanische Ver-Bindungsteile zur Betätigung auf den Abdichter übertragen werden. (So z.B. bei der Verbindung von Nockenwelle und Ventil in U'ttomotoren.). Diese Vorrichtungen haben jedoch viele Nachteile. 1. Sie erfüllen ihren Zweck erst durch das Zus,ar@iirienwirken mehrerer Teile. Eine größere Anzahl von Detrie'bsteilen aber erhöht für jede Vorrichtung deren Störanfr#illigkeit. 2. Der Bewegungsablauf solcher Vorrichtungen ist beim Durchlaß - und Abdichtungsvorgang ungleichförmig. In der Durchlaß-und besonders in der Abd.ichtstellung befindet sich das Betätigungsteil (z.B. das Ventil) während einer -allerdings nur sehr kurzen- Zeitspanne in Ruhestellung. Während der Umstellung von einer auf die andere Funktion muß der Abdichter sich aber von der einen auf die andere Position umstellen. (z.B. die Ventilbewegung in die Stellungen "auf" und "zu", die bei den geläufigen Viertakt-Ottomotoren für Automobile im 3ereich von 2o-4o mm liegt.) Diese zeitweilige Ruhestellung und ansclilielencte Bewegung aber wird bei ;3chnelleren Aufeiaanderfolgen der Funktionsumstellung zu einem ochwierien techrii;;chen Problem durch a.Trägheitskräfte der schnellbeschleunigten Massen.
• Die beim 3etrieb erforderliche Funktionsumstellungsbewegung verlangt Beschleunigungen des Abdichters aus einer Ruhestellung heraus, anschließend die Abbremsung dieser Bewegung zu einer neuen Ruhestellung hin. Diese -in posttiver und negativer Richtung auftretenden- Beschleunigungen erfordern einen Xraftaufwand, der abhängig ist von der bewegten Masse des Abdichters (und seiner mit ihm verbundenen bewegten Zus,Xatzteile) und dem Betrag der Beschleunigung. Da aber steigende Betriebsgeschwindigkeiten schnellere Umstellungen des Abdichters erfordern, steigen dessen Unis +ella_1;cgeschwiridigkeiten, damit aber auch dessen

  Irä@heitskräfteentwicklung nach Betrag und Richtuni; in er-

  hE:bi._ichem fa13e. So er,-,eben sich besonders in den Höchst-

  leittungsbereichen des Betriebs schwierige Probleme, denn

  diese Mas:eiitrM.gheitskr-ffte dürfen nicht wirksam werden und

  rnüs-en unterbunden bzw. durch Gegenkräfte aufgehoben werden.

  Die dazu erforderlichen 1,-raftaufwendungen gehen in dem Gesamt-

  wirkungsgrad de;s Abdichters und d@iirtit im u'es«mtwirk;ingsgr"id

  des von ihm bedienten Geräts verloren. In engem Zusammenhang

  damit steht die Tatsache, daß cbr Wirkungsgrad der Durc:hl":Ni3-

  funktion solcher Abdiclriters\r eteme bei steigenden Detr iebsge-

  ;.,c@i@@Tin ,@iii@eiten immer schlechter wird. Die techiii::ich üblichen

  Aus"-e;3tai_turigen derartiger Abdichtersystemes in denen vor-

  wiei;end kürzere Bewegungswege und leichtere Teile diesen

  Schwierigkeiten abhelfen sollzan, köruien dieses Grundproblem

  mir verschleiern, nicht aber wirklich beiseitesehaffen. Rio

  bringt einerseits die Verkürzung der Bevieguti,ssUecl-en des Ab-

  dich ters eine Verliklinerunb der Dimensionen voll Durchla1,3-

  öffnungen mit sich, die ihrerseits eine '.rh' liurig d@:r aitrörit:in ,s-

  @riderstände zur Folge haben und damit auf Umwogen den Wirkungs-

  grad beeiritrichtigt. Eine leichtere Bauweise geht ri.uf kosten

  der deL; Abciichters.

  b. Die Hin- und Zier gehende Beweurig, die von l@ulze: tellun;on

  untc.rf@rocrcri s,rird, überträgt sich bei höheren @ietrielisgc, sehwixi-

  d; ,t i,c:n a ! ,s ui@lirirr<<oi@i;.:checli#aingl n #t_Luf das Steuer - und

  izi:ei dP;;:;en ge-airitc: iiagerung und bE:ci.iispruclit

  .1.:,t ci;thE:r Vibr@a,tiori

  rr_i 1,b< teilii;rt,ur l-,tüjr vors I°°ateri@411iri-clieri bei il;jch";tlei;3tuxiiUs-

  bc:t p1. EE;

  Diese j@achteile können nur durch eine grundsätzlich andere Konstruktion behoben werden. So ist es die Aufgabe der unten beschriebenen Vorrichtung, anstelle mehrteiliger und mit hlhen Beschleunigungen hin- und herbewegter Steuerungs-, Übertragungs-und Betätigungsvorrichtungen (wie sie z.B. in der Verbindung von l;-ockenwelle, Kipphebel und Ventil vorliegt), ein einziges gleichförätg und möglichst langsam bewegtes Teil zu setzen, welches Steuerungs- und Betätigungsfunktionen von beliebig schnell sich wiederholenden Durchlaß - und kbdichtfolgen in sich vereinigt. Darüberhinaus soll-dieses Teil die Durchlaß-und Abdichtfunktionen nach Größenordnung und Zeitablauf hin regeln können und weiterhin die obengenannten Funktionen für eine Mehrzahl von Durchlaß- und Abdichtstellen bewerkstelligen. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den regelbaren, schnellunterbrechenden Drehabdichter mit vorgeschriebener Durchlaß- und Abdichtfolge dadurch erfüllt, daß die Durchlaß- und Abdichtfolge durch ein mit einer Mantelöffnung versehenes Rohr, welches in einen Umhüllung;jkörper in der Längsachse dreh- und verschiebbar eingebt#-"ut ist, der selbst auch eine senkrecht auf die LUngsachse des Rohres hin angelegte Durchlaßöffnung hat, dadurch ermöglicht wird, indem durch Drehung des Rohres um seine Längsachse die Mantelöffnung unter die Durchlaßöffnung zu liegen kommt und dadurch eineA Durchgagg hergestellt wird, weiterhin durch eine Weiterdrehung des Rohres die Mantelöffnung unter der Durchlaßöffnung hi.nwcgbe""aegt wird und der geschlossene Rohrmantel eine Abdi chttirig an der Stelle der Durchlaßöffnurig bewirkt und andererseits durch eine Versc,ij ehun g des Rohres in Zängsachsenrichtung innerhalb des Timhü11ungskörpers eine Verschiebung der Öffnungsflächen an der Durchlaßöffnung ergibt, wodurch eine Regelung der. Größenordnung des Durchlaßes stattfindet, weiterhin durch eine weitere wiederholte Anlage von einer Durchlaßstelle auf einem anderen Rohrabschnitt eine Mehrzahl von Durchlaß- und Abdichtstellen geschaffen werden können. Dieses Grundprinzip und aas beschriebene: Betätigungsverfahren wird xiun an folgendem Ausführungsbeoispiel erläutert. Ein Rohr (A) wird an einer Stelle seines Mantelumfangs mit einer Öffnung versehen. Diese Mantelöffnung (B1) schafft einen senkrecht zur Längsachse des Rohres (A) angelegten Durchlaß vom Rohrinneren nach Außer. (.Fge 1) Das Rohr (A) mit ner Mantelöffnung (B1) befindet sich in einem Umhüllungskörper (D), der eine senkrecht auf die Längsachse des Rohres (.A) hin angelegte Durchlaßöffnung (0,) hat. Aui3erdem nlaß mindestens eine Durchlaßöffnung (F) durch (D) hindurch zum Inneren des Rohres (A) durch dessen Öffnung, in der Längsachse führen. Dieser Umhüllungskörper (D) soll eine ungehinderte beliebige Drehung des Rohres (A) um seine Längsachse und eine Verschiebung des Rohres (A) in Richtung seiner Längsachse gestatten. Ist nan der Fall gegeben, daß die Durchlaßöffnung (C1) durch den Drehwinkel des Rohres (A) direkt auf die Mantelöffnung (B.@) einmündet, so besteht durch die Durchlaß'öffnung (C1), die Mantelöffnung (B1), das Rohrinnere und dessen Durchlaßöffnung (F) ein freier Durchlaß.(Fig.2.). Wird nur das Rohr (A) im Umhüllungskörper (D) um einen gewissen, die Öffnungswinkel der Hantelöffnung (B1)cg, und der Durchlaßöffnung (C1) übersteigenden Betrag in seiner Längsachse gedreht, so ist der Durchgang von der Durchlaßöffnung (Ci) zur Mantelöffnung' (B1) unterbrochen.(Fig.3.) Falls (C1) den Zugang eines sonst geschlossenen Raumes darstellt, so ist dieser Raum dann aögediahtet:

  Das bei der gezeigten Drehung eines mit einer Mantelöffnung

  versehen&ea Rohres um seine Längsachse vor: einer Lurchla,ßöff- . .

  nung entsprechend der Drehstellung bezeichnende Verha,lüensmerk-

  mal, nämlich eine Durchlaß- und Abdichtstellung herzustellen,

  kann nun durch verschiedene Durchführung einer Drehung des Rohres

  in einer beliebigen zei tlichen Abfolge gesteuert werde.-.

  a. bei unvollständiger Drehung des Rohres (unter 360o) Können

  langandauernde D.rchlaß- oder Andic htstellungen erMögiicht

  werden. Fig.2 zeidv e Ine D.irchia 2-, fig.3 eine Abdich tstellung.

  b. bei Drehungen des Rohres in einem Mehrfachen Ton 36110 wird

  ,

  -immer eine einhi ge Öffnung (B., -j auf dem bef;timT-iten @a,r@tel-

  a,bzchriit t. des, mir chx.7,i3 und Abdichtung

  in direktem Verhältnis zizr I3mdrehungszahl cies Rohres ermöglicht.

  Wenn nur. statt einer@an üel öffn@z@g auf, dem S.antelumfangsabschnitt

  eine Mehrzahl vorn 1.VTantelöffnungen auf demselben Mantelumfangs-

  abschnitt angelegt werden, so ergeben die in beliebiger Zahl

  -n- angelegten Öffnungen (B2939... n-) eine Steigerung der An-

  zahl der Durchlaßstellungen bei einer Drehung des Rohres um

  36o0 auf das -n-fache. (Fig.4.Mit 4 Öffnungen, davon 2 sichtbar.)

  Die Forderung, daß durch eine weitere in lö.ngsachsiger@Entfernung

  von der ursprünglichen Mantel- und. Durchlaßöffnung angelegte

  Ihzrchlaß- und Abdichtstelle eine weitere Durchlaß- und Abdicht-

  stelle entsteht, führt zu einer weiteren Ausgestaltung. Dabei wird, von der einen ursprünglichen Durchlaß- und Abdichtstelle in einer belobigen, nur von der Länge des Rohres (A) abhängigen Entfernung von dem ursprünglichen Mantelumfangsabschnitt in Richtung der längsachse eine (bzw. mehrere) Öffnun&A (D1,2,..,nj und auf dem Umhüllungskörper (D) eine dazugehörige Durchlaßöffnung (C;) angelegt. Damit ist eine weitere Durchlaß- und Abdichtstelle des Rohres geschaffen. Diese Ausweitung kann nach Paßgabe der Rohrlänge öfters wiederholt werden, woöünch mehrere Mantelöffnungsstellen (Dn1) und Durchlaßöffnungsstellen (Cn') entstehen. Es ist darüberhinaus ohne weiteres möglich, da(3 die weiteren Mantelöffnungen mit einem anderen Drehwinkel senkrecht zur Rohrachse als die an der ursprüngl-J.chen Offnung(en) angelegt werden, wodurch sich bei der .Drehung des Rohres eine Phasenverschiebung der Abdicl"t- und Durchlaßfolge gegenüber den einzelnen Durchlaß- und Abdichtstellen (C',Cn') ergibt. Die Fig.5 stellt gleichzeitig die weitere Durchlaß- und Abdichtstelle und die Winkelverschiebung der 1)archlaßöffnung (C') dar. Eine weitere Ausgestalturig ergibt sich durch die Grundtat-

  Sache, daL das Rohr mit Mantelt*iffnii4g(en) nicht nur die ge-

  nanntenrtioer@. des .lhzrchlt3.;@;:e;@ und vier Abdichtung durch

  Zage, Zahl und AusbildunG der Mantelöffnungen bei Drehung seiner

  Län,sacr se erfüllt, :;orids@ri datJ durch die Verschiebung des

  Rohres in der bä.@@F;@@@@,chse die GröL;enordnung der Durchlaßstelle

  durch dia> der Mantelöffnung und der.

  Durehlaßöffnung stufenlos regelbar ist.
• Wird im Falle der beschriebenen Brundkonstruktion während der Drehung des Rohres um seine Längsachse dieses gleichzeitig in Richtung seiner Längsachse verschoben, so tritt eine dem Ver-* schiebungebetrag (a) entsprechende Verkürzung der Öffnungslänge (b) der Mantelöffnung (B=) an der Stelle der Durchlaßöffnung (C,) ein. (Fik.6.) Damit ist jeder Durchlaß nach seiner Größenordnung hin regelbar. Ist eine Mehrzahl von Durchlaßstellen (C;Cn4) in gewissen Abständen voneinander angelegt und entsprechen diesen die Abstände der Mattelöffnungen (B',Bn') auf dem Rohr (A) so ergibt eine Verschiebung des Rohres (A) um den Betrag (a) ebenfalls eine Regulierung der Größenordnung der Durchlässe an den Durchlassöffnungen (01,0n'). Übersteigt der Zerschiebungsbetrag (a) die Längen der Mantelöffnungen (B',f') so tritt für alle Durchlaästellen -auch bei hohrdrehung- eine dauernde Abdichtung ein. Gleichzeitig kann eine derartige Verschiebung des Rohres (A) mit seiner Mantelöffnung (B1) um mindern stens den Betrag ihrer Öffnungslänge eb) in der Richtung, die bei der ursprünglichen Durchlaßöffnung (Ci) zu einer dauernden Abdichtung führt, an der Stelle einer unmittelbar an die erste Durchlaßöffnung anschließenden weiteren Durchlaaöffnung (C') die dort bestehende andauernde Abdichtung aufheben und die abwechselnde Durchlaß- und Abdichtungsbetätigung ermöglichen.
• Im Falle, daß verschiedene Durchlaßöffnungsstellen nicht den gleichen Abstand wie die ihnen zugeordneten Mantelöffnungsstellen haben, kann durch Verschiebung des Rohres (A) um einen höheren Betrag als (b) eine erste Durchlaßöffnungsstelle die vorher dauernd abgedichtet war, in-den Durchlaß- und Abdichtungsbetrieb einbezogen werden und andererseits eine vorher im Durchlaß- und Abdichtungsbetrieb befindliche Durehlaßstelle dauernd abgedichtet werden. (Fig.7) Die mit den oben beschriebenen Vorrichtungen gegenüber den geläufigen Ventil-Abdichterkonstruktionen erzJl.baren Vorzüge bestehen in folgenden Hauptpunktena 1. Die Durchlaß- und Abdicht&nktion wird durch ein einziges Teil bewerkstelligt. Nur dieses ist bewegt. 2. Die Vorrichtung erzielt schnellunterbrechende Durchlaß- und Abdichtfunktionen durch eine vollkommen gleichförmige Drehbewegurig ohne schnell wechselnde Beschleunigungen. Es entwickeln sich daher keine störenden Massenträgheitskräfte. 3. Die Bewegungsgeschwindigkeit kann durch Anlage von Mehr-Fachöffnungen um das mehrfache veringert werden. Dadurch steigt die Betriebssicherheit. 4. Die Größenotdnung der Durchlaßfunktion ist stufenlos regelbar, ohne dap ein weiteres Teil hierzu benötigt würde. 5. Eine Mehrfachanlage-von Durchlaßstellen vereinigt in sich die Zeitungen von bisher getrennt gebauten und betriebenen Abdichtern. Der Konstruktionsaufwand wird hierdurch wesentlieh herabgesetzt;

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE Es werden Patentansprüche erhoben für einen regelbaren, schnellunterbrechenden Drehabdichter mit vorgeschriebener Ihirchlaß-und Abdichtfolge, dadurch gekennzeichnet, daß 1. die Durchlaß- und Abdichtfolge durch ein mit einer Mantelöffnung versehenes Rohr, welches in einen Umhüllungskörper in der Längsachse dreh- und verschiebbar eingebaut ist, der selbst auch eine senkrecht auf die Längsachge des Rohres hin angelegte Durchlaßöffnung hat, dadurch ermöglicht wird, indem durch Drehung -des Rohres um seine Längsachse die Mantelöffnung unter die Durchlaaöffnung zu liegen kommt und dadurch ein Durchgagg hergestellt wird, (Fig.2.), weiterhin durch eine Weiterdrehung des Rohres die Mantelöffnung unter der Durchlaßöffnung hinwegbewegt wird und der geschlossene Rohrmantel eine Abdichtung an der Stelle der Durchlaßöffnung bewirkt (Fig.3.) und andererseits durch eine Verschiebung des Rohres in Längsachsenrichtung innerhalb des Umhüllungskörpers eine Verschiebung der Öffnungsflächen an der Durchlaßöffnung ergibt, wodurch eine Regelung der Größenordnung des Durchlaßes stattfindet,(Fig.6),weiterhin durch eine weitere wiederholte Anlage einer Durchlaßstelle auf einem anderen Rohrabschnitt eine Mehrzahl von Durchlaß- und Abdichtstellen geschaffen werden können. (Fig.5).
2. 2. Drehabdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt einer Mantelöffnung auf dem Mantelumfangsabschnitt eine Mehrzahl von Mantelöffnungen auf demselben Mantelumfangeabschnitt angelegt werden.(fig.4).
3. 3. Drehabdlchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine weitere_in längsachsiger Entfernung von der ursprünölichen Mantel- und Durchlaßöffnung angelegte Durchlaß-und Abdichtstelle eine weitere Durchlaß- und Abdichtstelle entsteht.(Fig.5)
4. 4. Drehabdichter nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Mantelöffnungen mit einem anderen Drehwinkel senkrecht zur Rohrachse als die &a der ursprün;l'chen Öffnung (en) angelegt werden. (Fig.5)
5. 5. Drehabdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verschiebung des Rohres in der Längsachse die größenordnung der Dürchlaßstelle durch die gegenseitige Verschiebung der Mantelöffnung stufenlos regelbar ist.(Fig.6)
6. 6. Drehabdichter nach Anspruch 3 und- 5, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Durchlaßöffnungsstellen nicht den gleichen Abstand Laie die ihnen zugeordneten Mantelöffnungsstellen haben.