DE2003923A1

DE2003923A1 - Reciprocating machine operated with a compressible working medium

Info

Publication number: DE2003923A1
Application number: DE19702003923
Authority: DE
Inventors: Hagdorn Manfred Otto; Sandberg Kjell T-Son
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1969-01-29
Filing date: 1970-01-29
Publication date: 1970-07-30
Also published as: CA933821A; US3668974A; FR2029626A1; GB1281328A

Description

Patentanwälte O Π Π Τ '9 ^Patent Attorneys O Π Π Τ '9 ^

Dipl.-Ing. W. Beyer ^OK) ο J ΔΟ Dipl.-Ing. W. Beyer ^ OK) ο J ΔΟ

Oipl.-Wirtsch.-Ing.B.JochemOipl.-Wirtsch.-Ing.B.Jochem

6000 Prankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str.186000 Prankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str. 18

Aktiebolaget Electrolux Stockholm / SchwedenAktiebolaget Electrolux Stockholm / Sweden

Mit einem kompresslblen Arbeitsmedium betriebene HubkolbenmaschineReciprocating machine operated with a compressible working medium

Priorität der schwedischen PatentanmeldungenPriority of Swedish patent applications

No. 1174/1969 vom 29. Januar 1969 und No. 17298/1969 vom 16. Dezember 1969No. 1174/1969 of January 29 , 1969 and No. 17298/1969 of December 16, 1969

Die Erfindung betrifft mit einem kompressiblen Arbeitsmedium betriebene Hubkolbenmaschinen mit einer im Zylinderkopf angeordneten, mit dem Arbeitszylinder durch ein Einlaßventil in Verbindung stehenden Ventilkammer, wobei das Einlaßventil im wesentlichen durch den Druck des Arbeitsmediums steuerbar ist.The invention relates to a compressible working medium operated reciprocating piston machines with one arranged in the cylinder head, with the working cylinder through an inlet valve communicating valve chamber, the inlet valve being essentially controllable by the pressure of the working medium is.

Bereits eine lange Zeit hindurch wurden Hubkolbenmaschinen zur Umwandlung von in Dampf als Arbeitsmedium enthaltener Wärmeengergie in kinetische Energie einer Drehbewegung eingesetzt. Solche Maschinen waren vor allem für große Ausgangsleistungen vorgesehen, und über ihre Grundlagen geben ein-Reciprocating engines have been around for a long time used to convert heat energy contained in steam as the working medium into kinetic energy of a rotary movement. Such machines were primarily intended for high output powers, and their fundamentals give an

El W 173+198 / 27.1. 197o O O ^C5 8 3 T / 1 2 3 1El W 173 + 198 / 27.1. 197o OO ^C 5 8 3 T / 1 2 3 1

schlägige Handbücher Auskunft. Später wurden Verbrennungskraftmaschinen entwickelt, die sich in so kleinen Einheiten bauen ließen, daß sie für Fahrzeuge aller Art; geeignet waren. Die Entwicklung der Verbrennungskraftmaschinen ist inzwischen so weit fortgeschritten, daß Automobile mittlerweise praktisch nur noch mit dieser Kraftquelle ausgerüstet werden. Daneben verlangt jedoch die militärische Ausrüstung in steigendem Maße nach ElektrizitätserZeugungsaggregaten, an welche die Anforderungen gestellt werden, daß sie leise laufen und gleichzeitig leicht, eventuell tragbar sind. Auch für diesen Verwendungszweck wurden bereits mit einem kompressiblen Arbeitsmedium betriebene Hubkolbenmaschinen vorgeschlagen. Da dieselben auf den Betrieb eines elektrischen Generators ausgelegt waren, fiel es nicht schwer, sie bei im wesentlichen konstanter Drehzahl mit optimalem Wirkungsgrad und grösster Leistung laufen zu lassen. Auf der anderen Seite mußte dafür in Kauf genommen werden, daß der Bereich der Anwendungsmöglichkeiten einer solchen Maschine nur begrenzt war. Ihre Bauart ist beispielsweise ungeeignet zum Antrieb von Automobilen mit ständig wechselnder Drehzahl und Leistung. Sieht man von diesem Nachteil ab, so hätten mit einem kompressiblen Arbeitsmedium betriebene Maschinen, beispielsweise Dampfmaschinen, gegenüber den jetzt gebräuchlichen Verbrennungskraftmaschinen auch als Antriebseinheit in Automobilen gewisse Vorteile, insbesondere den, daß zwar auch ein geeigneter Treibstoff zur Erhitzung des Dampfes verbrannt wird, der VerbrennungsVorgang jedoch ohne weiteres so eingestellt werden kann, daß bedeutend weniger gesundheitsschädliche Abgase als bei den zur Zeit üblichen Verbrennungsmotoren entstehen.Relevant manuals for information. Later internal combustion engines were developed that were in such small units had them built for vehicles of all kinds; were suitable. The development of internal combustion engines is meanwhile so far advanced that automobiles are now practically only equipped with this power source. Besides however, the military equipment increasingly demands electricity generating sets that meet the requirements be made so that they run quietly and at the same time are light, possibly portable. Also for this purpose reciprocating piston machines operated with a compressible working medium have already been proposed. Since the same were designed to run an electric generator, it was not difficult at essentially to run at a constant speed with optimum efficiency and maximum power. On the other hand had to for it be accepted that the range of possible applications of such a machine was limited. Your design is, for example, unsuitable for driving automobiles with constantly changing speed and power. You can see from removes this disadvantage, machines operated with a compressible working medium, for example steam engines, compared to the now common internal combustion engines also as a drive unit in automobiles certain advantages, in particular that although a suitable fuel for Heating the steam is burned, the combustion process however, it can easily be set so that significantly less harmful exhaust gases than the currently common ones Internal combustion engines arise.

Aus dem Voranstehenden wird klar, daß die Frage, ob Dampfmaschinen Eingang in den Automobilbau finden werden, entscheidend von dem Problem der Ventilsteuerung abhängt, um sowohl bei sehr niedrigen wie auch sehr hohen Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad und ein hohes Drehmoment zu erhalten.From the foregoing it is clear that the question of whether steam engines Find entry into the automotive industry, depends crucially on the problem of the valve control, both with very low as well as very high speeds to get a good efficiency and high torque.

El W 173+198 / 27. 1.197o 009831/1231El W 173 + 198 / 27. 1.197o 009831/1231

Das Drehmoment einer Maschine der eingangs genannten Art ist nun im wesentlichen abhängig vom Füllungsgrad des Arbeitszylinders bei jedem Arbeitshub, und hierfür ist wiederum die Dauer der Öffnung des Einlaßventils maßgebend. Aus der deutschen Patentschrift 1 o42 6o7 ist es bekannt, dieses Ventil durch den Druck des Arbeitsmediums schließen zu lassen, nachdem der Arbeitskolben in einem bestimmten Abstand vom oberen Totpunkt eine in der Zylinderwand mündende Verbindungsleitung zu einem Betätigungszylinder des Einlaßventils freigegeben hat. Damit nicht unabhängig von Drehzahl und Leistung das Einlaßventil immer nur in derselben Kolbenstellung geschlossen wird, ist bei dieser vorbekannten Maschine ein Drosselventil in der Verbindungsleitung zum Betätigungszylinder des Einlaßventils vorgesehen. Dadurch wird der Druckaufbau im letzteren verzögert und der Schließzeitpunkt des Einlaßventils hinausgeschoben.The torque of a machine of the type mentioned is now essentially dependent on the degree of filling of the working cylinder with each working stroke, and this in turn is the duration the opening of the inlet valve is decisive. From the German patent 1 o42 6o7 it is known to use this valve to let the pressure of the working medium close after the working piston at a certain distance from top dead center has released a connecting line opening into the cylinder wall to an actuating cylinder of the inlet valve. In order to the inlet valve is not always closed in the same piston position regardless of speed and power In this previously known machine, a throttle valve is provided in the connecting line to the actuating cylinder of the inlet valve. As a result, the pressure build-up in the latter is delayed and the closing time of the inlet valve is postponed.

Die zuletzt geschilderte Anordnung hat den Nachteil, daß richtige Einstellung des Schließzeitpunktes des Einlaßventils Je nach Betriebsbedingungen sehr schwierig und praktisch immer ungenau ist. Das liegt daran, daß wegen der durch das Drosselventil verursachten Zeitverzögerung der Schließzeitpunkt des Einlaßventils nicht nur eine Funktion der Kolbenstellung, sondern auch mit kompliziertem Zusammenhang eine Funktion der Kolbengeschwindigkeit ist. Die Unsicherheit der Steuerung macht sich umso stärker bemerkbar, je später der Schließzeitpunkt liegen soll und je höher die Kolbengeschwindigkeit ist. Darüberhinaus muß die Anschlußöffnung der Verbindungsi eitung zwischen dem Betätigungszylinder des Einlaßventils und dem Arbeitszylinder in der Umfangswand des letzteren sinngemäß in einem bestimmten mittleren Mindestabstand vom oberen Totpunk t des Arbeitskolbens angeordnet sein. Ein früheres Schließen des Einlaßventils als bis der Kolben diese Öffnung freigegeben hat, ist dann aber nicht möglich.The last arrangement has the disadvantage that correct setting of the closing time of the inlet valve Depending on the operating conditions, it is very difficult and practically always inaccurate. That is because because of the throttle valve caused time delay the closing time of the inlet valve not only a function of the piston position, but is also a function of the piston speed with a complicated connection. The uncertainty of the control makes The later the closing time and the higher the piston speed, the more noticeable. Furthermore the connection opening of the connection line between the actuating cylinder of the inlet valve and the working cylinder in the peripheral wall of the latter, mutatis mutandis, in a certain be arranged mean minimum distance from the top dead center t of the working piston. An earlier closing of the intake valve than until the piston has released this opening is then not possible.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hubkolbenma-El W 173+198 / 27.1.197ο 00S831/123 1The object of the present invention is a reciprocating piston unit W 173 + 198 / 27.1.197ο 00S831 / 123 1

schine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine exakte Einstellung der Ventilsteuerung gänzlich unabhängig von der Drehzahl gestattet, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Einlaßventil in einer bestimmten Einstellung allein in Abhängigkeit von der Kolbenstellung umsteuerbar ist.Machine of the type mentioned to create which an exact setting of the valve control completely independent of the Speed allowed, and this object is achieved according to the invention in that the inlet valve can be reversed in a certain setting solely as a function of the piston position.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zur Veränderung des Füllungsgrades des Arbeitszylinders vorgesehen, daß die öffnung der diesen mit dem Betätigungszylinder des Einlaßventils verbindenden Leitung wahlweise in unterschiedlicher Entfernung vom oberen Totpunkt des Kolbens festlegbar ist. Dies kann zweckmässigerweise sehr einfach dadurch geschehen, daß die genannte Verbindungsleitung mehrere öffnungen zum Arbeitszylinder besitzt, von denen mittels eines Auswahlventile jeweils eine an den Betätigungszylinder des Einlaßventils anschließbar ist. Als Betätigungszylinder findet vorzugsweise eine im Zylinderkopf angeordnete Feuerkammer Verwendung, welche eine Druckfeder aufnimmt, die den Ventilkörper des Einlaßventils in Schließrichtung belastet, während der Druck des Arbeitsmediums in der Ventilkammer des Einlaßventils den Ventilkörper in beiden Richtungen im wesentlichen gleichmässig belastet.In an advantageous embodiment of the invention it is provided for changing the degree of filling of the working cylinder that the opening of the line connecting this to the actuating cylinder of the inlet valve optionally in different Distance from the top dead center of the piston can be determined. This can conveniently be done very simply in that said connecting line has several openings to the working cylinder, one of which can be connected to the actuating cylinder of the inlet valve by means of a selector valve. The actuating cylinder is preferably used a fire chamber arranged in the cylinder head use, which receives a compression spring that loads the valve body of the inlet valve in the closing direction, while the pressure of the Working medium in the valve chamber of the inlet valve the valve body in both directions essentially evenly burdened.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erfiutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt quer zur Kurbelwelle durch einen Arbeitszylinder einer mit einem kompressiblen Arbeitsmedium betriebenen Hubkolbenmaschine mit einer Ventilsteuerung gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a vertical section transverse to the crankshaft by a working cylinder of a reciprocating piston machine operated with a compressible working medium with a valve control according to FIG Invention,

El W 173*198 / 27.1.197oEl W 173 * 198 / 27.1.197o

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Fig. 2, und 4 weitere Ausführungsbeispiele der Steuerung Fig. 2, and 4 further exemplary embodiments of the control

des Einlaßventils an derselben Maschine,the inlet valve on the same machine,

Fig. 5 den oberen Bereich des Arbeitszylinders Fig. 5 shows the upper portion of the working cylinder

und den Zylinderkopf einer Dampfmaschine, bei welcher die erfindungsgemäße Ventilsteuerung mit einer für sie geeigneten Starteinrichtung zusammenwirkt,and the cylinder head of a steam engine, in which the valve control according to the invention cooperates with a starting device suitable for them,

Fig. 6 eine Schemazeichnung zur Steuerung der Fig. 6 is a diagram for controlling the

Starteinrichtung in Fig. 5 jStarting device in Fig. 5 j

Fig. 7 eine vereinfachte perspektivische Dar Fig. 7 is a simplified perspective Dar

stellung zum Aufbau der Steuerung einer Starteinrichtung gemäß Fig. 5 und 6 bei ,einer Dampfmaschine mit mehreren Zylindern.position for setting up the control of a starting device according to FIGS. 5 and 6 , a steam engine with several cylinders.

Bl W 173+ 198 / 27.1.197oBl W 173+ 198 / 27.1.197o

009831/1231009831/1231

Die in Fig. 1 dargestellte Kolbenmaschine besitzt eine in einem Kurbelwellengehäuse 11 gelagerte Kurbelwelle Io, die mit einem Kolben 15 durch ein Pleuel 12 verbunden ist, dessen Lagerung auf Seiten des Kolbens ein Kolbenbolzen 13 bildet. Der Kolben 15 ist mit in Ringnuten eingesetzten Kolbenringen 17 versehen und gleitet in einem Zylinder 14. Letzterer kann auf seiner Innenseite eine nicht dargestellte Auskleidung tragen, die aus einem im Hinblick auf Wärmeleitfähigkeit, Schmierung usw. geeigneten Material, beispielsweise einem bestimmten Kohlenstoffstahl, bestehen mag. Oberhalb des Zylinders 14 befindet sich, durch eine Zwischenwand 19 abgetrennt, ein als Ventil ausgebildeter Zylinderkopf 18, dessen Ventilkammer zur Unterscheidung vom eigentlichen Zylinderraum 2o mit 21 bezeichnet ist.The piston machine shown in Fig. 1 has a crankshaft Io mounted in a crankshaft housing 11, which is connected to a piston 15 by a connecting rod 12, the bearing of which on the side of the piston forms a piston pin 13. The piston 15 is provided with piston rings 17 inserted in annular grooves and slides in a cylinder 14. The latter can wear on its inside a lining, not shown, which is made of a with regard to thermal conductivity, Lubrication, etc. suitable material, for example a certain carbon steel, may exist. Above the cylinder 14, separated by a partition 19, there is a cylinder head 18 designed as a valve, its valve chamber is designated by 21 to distinguish it from the actual cylinder space 2o.

Die Ventilkammer 21 ist über eine Leitung 22 an eine nicht gezeigte Druckmittelquelle, beispielsweise einen Dampferzeuger, angeschlossen, so daß in der Ventilkammer 21 ständig der erzeugte Einlaßdruck herrscht. Das Einlaßventil wird gebildet durch eine konzentrische Öffnung 23 mit dem Durchmesser d in der Zwischenwand 19 und einen die Öffnung 23 abwechselnd verschließenden und freigebenden Ventilteller 24 mit dem Durchmesser D, wobei auf der Oberseite der Zwischenwand 19 für den Ventilteller 24 ein Ventilsitz ausgebildet ist. Der Ventilteller 24 sitzt fest an einem Ventilkörper, der in einen oder mehrere stempeiförmige Teile 25 und einen topfförmigen Teil 27, 28 gegliedert ist. Letzterer gleitet in der gezeigten Weise in einem Ringraum 26 im Zylinderkopf 18 in axialer Richtung, wobei das Einlaßventil 23, 24 öffnet bzw. schließt. In seinen Endstellungen, wie auch während der Gleitbewegung liegt der Umfangsteil 27 des Ventilkörpers beständig dicht am Aussenumfang des Ringraumes 26 an. Der Bodenteil 28 des Ventilkörpers besitzt im wesentlichen denselben Durchmesser D wie der Ventilteller 24 und wird durch den einlaß-The valve chamber 21 is connected via a line 22 to a not shown Pressure medium source, for example a steam generator, connected, so that the generated in the valve chamber 21 constantly Inlet pressure prevails. The inlet valve is formed by a concentric opening 23 with the diameter d in the intermediate wall 19 and a valve disk 24 with the diameter which alternately closes and releases the opening 23 D, a valve seat being formed on the upper side of the partition 19 for the valve disk 24. The valve disc 24 sits firmly on a valve body, which is divided into one or more stem-shaped parts 25 and a cup-shaped Part 27, 28 is divided. The latter slides in the manner shown in an annular space 26 in the cylinder head 18 in FIG axial direction, the inlet valve 23, 24 opens and closes. In its end positions, as well as during the sliding movement the circumferential part 27 of the valve body lies tightly against the outer circumference of the annular space 26. The bottom part 28 of the valve body has essentially the same diameter D as the valve disk 24 and is through the inlet

El W 173+198 / 27.1.197oEl W 173 + 198 / 01.27.197o

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seitigen Dampfdruck in der Ventilkammer 21 in Öf fn ung s rieh tun -i des Ventils beaufschlagt.side steam pressure in the valve chamber 21 in opening s rieh tun -i of the valve is applied.

In Fig. 1 ist das Einlaßventil 23, 24 in geschlossener Stellung gezeigt. In dieser Stellung sind die gegeneinander wirkenden, durch den Dampfdruck erzeugten Druckkräfte auf die Oberseite des Ventiltellers 24 und die Unterseite des Bodenteils 28 wegen deren gleichen Durchmesser ausbalanciert. Der Einlaßdampf wirkt also weder in Öffnungs- noch in Schließrichtung des Ventils. Unter diesen Voraussetzungen kann eine konzentrisch im Zylinderkopf 18 eingesetzte Druckfeder 3o den Ventilteller 24 in dichter Anlage an seinem Sitz halten. Für die Unterbringung der Druckfeder 3o ist im Beispielsfall eine besondere Federkammer 29 vorgesehen. Falls es erwünscht ist, auch durch den Einlaßdampf in der geschlossenen Ventil stellung •in· dl··· Stellung «inhernd· Druckkraft au gilben nu Inmtsan, so genügt es, den Durchmesser des Ventiltellers 24 und der Öffnung 23 entsprechend grosser zu wählen als den des Bodenteils 28 des Ventilkörpers.In Fig. 1, the inlet valve 23, 24 is shown in the closed position. In this position, the opposing pressure forces generated by the steam pressure on the upper side of the valve disk 24 and the lower side of the base part 28 are balanced because they have the same diameter. The inlet steam thus acts neither in the opening nor in the closing direction of the valve. Under these conditions, a compression spring 3o inserted concentrically in the cylinder head 18 can hold the valve disk 24 in tight contact with its seat. To accommodate the compression spring 3o, a special spring chamber 29 is provided in the example. If it is desired to also apply pressure force in the closed valve position in the closed valve position , it is sufficient to select the diameter of the valve disk 24 and the opening 23 to be correspondingly larger than that of the bottom part 28 of the valve body.

Die bei jedem Arbeitshub in den Zylinderraum 2o einfließende Dampfmenge wird mit Hilfe einer Verbindungsleitung 33 bestimmt, deren eines Ende in einer Öffnung 34 im Zylinderraum 2o und deren anderes Ende in einer Öffnung 35 in der Federkammer mündet. Die letztere kommuniziert mit dem Ringraum ?6 im Zylinderkopf Ί8. Sobald der Kolben während der Abwärtsbewegung seines Arbeitshubes vom oberen zum unteren Totpunkt die Mündungsöffnung 34 der Verbindungsieitung 33 freigibt, so daß Dampf mit im wesentlichen dem Einlaßdruck in die Federkämmer 29 und den Ringraum 26 strömen kann und dadurch auf der Oberseite und Unterseite des Bodenteils 28 praktisch derselbe Druck zustande kommt, wird, da bei geöffnetem Einlaßventil sich auch die Druckkräfte am Ventilteller 24 aufheben, das Ventil durch die sich allein voll auswirkendeThe amount of steam flowing into the cylinder chamber 2o with each working stroke is determined with the aid of a connecting line 33, one end of which in an opening 34 in the cylinder space 2o and the other end in an opening 35 in the spring chamber flows out. The latter communicates with the annular space 6 in the cylinder head Ί8. As soon as the piston during the downward movement its working stroke from top to bottom dead center releases the mouth opening 34 of the connecting line 33, so that steam enters the spring chambers at substantially the same inlet pressure 29 and the annular space 26 can flow and thereby practical on the top and bottom of the bottom part 28 the same pressure is created, since when the inlet valve is open the pressure forces on the valve plate 24 cancel each other out, the valve through the sole full effect

El W 173+198 / 27.1.197oEl W 173 + 198 / 01.27.197o

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Kraft der Feder 3o geschlossen.Force of the spring 3o closed.

Die Mündungsöffnung 34 der Verbindungsleitung 33 sollte an einer solchen Stelle angeordnet sein, daß unter bestimmten Betriebsbedingungen - bestimmte Drehzahl und bestimmte Last gerade die zugehörige Dampfmenge bei jedem Arbeitshub in den Zylinder gelangt. Es ist ersichtlich, daß bei schwankenden Betriebsbedingungen, d.h. unterschiedlicher Belastung und Drehgeschwindigkeit, über ein und dieselbe Mündungsöffnung 34 nicht gleichbleibend eine optimale Füllung des Zylinderraumes erreicht werden kann. Die Verbindungsleitung 33 ist deshalb auf Seiten des Zylinderraumes 2o mit einer Mehrzahl von Zweigleitungen 37, 38, 39, 4o mit Mündungsöffnungen 34, 41, 42, 43 in unterschiedlichem Abstand vom oberen Totpunkt versehen worden, wobei durch ein Auswahlventil 36 jeweils nur eine der Zweigleitungen Anschluß hat an die Verbindungsleitung 33. Das Auswahlventil 36 kann beispielsweise aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 44, in welchem die Zweigleitungen an verschiedenen Stellen des Umfangs münden, und einem darin in dichter Anlage drehbaren hohl zylindrischen Ventilkörper bestehen, der mit einer Radialbohrung 47 versehen ist, die jeweils mit einer der Anschlußöffnungen der Zweigleitungen im Gehäuse 44 zum Fluchten gebracht wird. Die Verbindungsleitung 33 braucht dann nur radial oder axial in den inneren Hohlraum 45 des Ventilkörpers 46 zu führen.The mouth opening 34 of the connecting line 33 should be at be arranged in such a place that under certain operating conditions - certain speed and certain load straight the associated amount of steam with each working stroke in the Cylinder arrives. It can be seen that with fluctuating operating conditions, i.e. different loads and Rotational speed, over one and the same mouth opening 34 not consistently an optimal filling of the cylinder space can be reached. The connecting line 33 is therefore on the side of the cylinder space 2o with a plurality of branch lines 37, 38, 39, 4o with mouth openings 34, 41, 42, 43 have been provided at different distances from top dead center, with a selector valve 36 each only one of the branch lines is connected to the connecting line 33. The selection valve 36 can, for example, consist of a hollow cylindrical housing 44 in which the branch lines open at various points on the circumference, and a hollow cylindrical valve body rotatable in tight contact therein exist, which is provided with a radial bore 47, each with one of the connection openings of the branch lines is brought into alignment in the housing 44. The connecting line 33 then needs only radially or axially in the inner To guide cavity 45 of valve body 46.

Die in Fig. 1 dargestellte Maschine arbeitet nach dem Gleichstromprinzip, d.h. das Druckmittel wird eingeleitet, wenn sich der Kolben am oberen Totpunkt befindet, und es wird abgeleitet, wenn sich der Kolben nahe des unteren Totpunktes befindet. Der Auslaß besteht aus einer oder mehreren Auslaßöffnungen 48 in der Seitenwand des Zylinders 14. Während des Arbeitshubes bewegt sich der Kolben 15 vom oberen zum unteren Totpunkt, während das Arbeitsmedium expandiert. Sobald dabeiThe machine shown in Fig. 1 operates on the direct current principle, ie the pressure medium is introduced when the piston is at top dead center, and it is diverted when the piston is near bottom dead center. The outlet consists of one or more outlet openings 48 in the side wall of the cylinder 14. During the working stroke, the piston 15 moves from top to bottom dead center, while the working medium expands. As soon as there

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der oberste Kolbenring 17 die Oberkante 49 der Auslaßöffnung 48 passiert hat, beginnt das mehr oder weniger expandierte Arbeitsmedium auszuströmen. Dieser Vorgang kann dann solange andauern, wie sich der Kolben noch weiter nach abwärts bewegt, dann seine Bewegungsrichtung wechselt und soweit zurückführt, bis der Kolbenring 17 wieder die Oberkante 49 der Auslaßöffnung 48 überstrichen hat.the uppermost piston ring 17 has passed the upper edge 49 of the outlet opening 48, the more or less expanded begins Flow out working medium. This process can then continue as long as the piston continues to move downwards, then changes its direction of movement and leads back until the piston ring 17 again the upper edge 49 of the outlet opening 48 has overlined.

Während sich der Kolben nach dem Schließen des Einlaßventils weiter abwärts bewegt, nimmt der Druck im Zylinderraum 2o kontinuierlich ab, und entsprechend sinkt auch der Druck in der Verbindungsieitung 331 Da sich somit die Veränderungen der Druckkraft auf die Unterseite des Ventiltellers 24 und auf die Oberseite des Bodenteils 28 parallel verhalten, bleibt das Einlaßventil in seiner geschlossenen Stellung.While the piston continues to move downwards after the inlet valve has closed, the pressure in the cylinder chamber 2o increases continuously decreases, and the pressure in the connecting line 331 decreases accordingly, as the changes the pressure force on the underside of the valve disk 24 and behave parallel to the top of the bottom part 28, the inlet valve remains in its closed position.

Während nun der Kolben nach dem Verschließen der Auslaßöffnung 48 weiter aufwärts gleitet, käme es zu einer Kompressi- ' on des Restinhalts des Zylinderraumes und einem entsprechenden Leistungsverlust, wenn nichtim oberen Bereich des Zylinderraumes eine weitere Auslaßöffnung 51 angeordnet wäre, die durch ein Auslaßventil 5o verschließbar ist. Der Abstand der Oberkart e 52 der Auslaßöffnung 51 von der Zwischenwand 19 ist etwas grosser als der Abstand des obersten Kolbenringes 17 von der Zwischenwand im oberen Totpunkt des Kolbens. Im Ausführungsbeispiel besteht das Auslaßventil 5o aus einer Ventilscheibe 53, die während des Arbeitshubes unter dem Einfluß des dann im Zylinderraum herrschenden starken Druckes gegen einen Ventilsitz 54 gepresst wird und dadurch die Auslaßöffnung 51 verschließt. Beim Rückhub des Kolbens jedoch, wenn der Druck im Zylinderraum geringer ist, vermag eine Druckfeder 55 die Ventilscheibe 53 von ihrem Sitz 54 anzuheben, so daß während dieser Phase die Auslaßöffnung 51 ge öffnet bleibt und bis kurz vor Erreichen der oberen Totpunkt-Ei W 173+198 / 27.1.197ο While the piston now slides further upwards after the outlet opening 48 has been closed, there would be a compression of the remaining contents of the cylinder space and a corresponding loss of power if a further outlet opening 51 were not arranged in the upper area of the cylinder space, which can be closed by an outlet valve 5o is. The distance of the upper card 52 of the outlet opening 51 from the partition 19 is somewhat greater than the distance of the top piston ring 17 from the partition at the top dead center of the piston. In the exemplary embodiment, the outlet valve 5o consists of a valve disk 53, which is pressed against a valve seat 54 during the working stroke under the influence of the strong pressure then prevailing in the cylinder space, thereby closing the outlet opening 51. During the return stroke of the piston, however, when the pressure in the cylinder chamber is lower, a compression spring 55 is able to lift the valve disc 53 from its seat 54, so that during this phase the outlet opening 51 remains open and until shortly before the top dead center egg W 173 is reached +198 / 27.1.197ο

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lage im Zylinder nicht komprimiert wird. Es enstehen also keine Kompressionsverluste.position in the cylinder is not compressed. So there are no compression losses.

Die axiale Lage der Auslaßöffnung 51 kann so gewählt werden, daß es auf dem letzten Teilstiick des Rilckhubes des Kolbens im obersten Bereich des Zylinders doch noch zu einer ausreichenden Kompression kommt, um durch den auf diese Weise erzeugten Druck den Ventilteller 24 ein wenig anzuheben. Sobald dies geschehen ist, fließt Frischdampf aus der Ventilkammer 21 in den Zylinderraum 2o, was zu einem Druckausgleich zu beiden Seiten des Ventiltellers 24 führt, mit der Folge, daß der Druck des Frischdampfes auf die Unterseite des Bodenteils 28 jetzt die Öffnungsbewegung des Einlaßventils unterstützt und den Ventilteller 24 bis in die voll geöffnete Stellung von seinem Sitz anhebt. Durch den in den Zylinderraum und dort expandierenden Dampf wird der Kolben 15 zur unteren Totpunktlage hin gedrückt.The axial position of the outlet opening 51 can be chosen so that it is on the last part of the return stroke of the piston In the uppermost area of the cylinder there is still sufficient compression to be generated in this way Pressure to lift the valve head 24 a little. As soon as this is done, live steam flows from the valve chamber 21 in the cylinder space 2o, which leads to a pressure equalization on both sides of the valve disk 24, with the result that the Pressure of the live steam on the underside of the bottom part 28 now supports the opening movement of the inlet valve and lifts the valve disk 24 from its seat to the fully open position. By expanding into the cylinder space and there Steam is pressed the piston 15 to the bottom dead center.

Das in Fig. 1 dargestellte Einlaßventil erlaubt vielfältige Variationen. In Fig. 2 ist beispielsweise eine weitere Ausführungsform gezeigt, die in der Zwischenwand 119, welche den Zylinderraum 12o von der Ventilkammer 121 trennt, mehrere Einlaßöffnungen 6o vorgesehen sind. Einzelheiten in Fig. 2, die in Fig. 1 eine Entsprechung haben, sind zum besseren Verständnis mit dem Bezugszeichen mit Zuschlag von loo bezeichnet worden. Demgemäß werden die Einlaßöffnungen 6o durch eine Ventilplatte 124 ungefähr in Form eines Kleeblattes mit einer der Anzahl der Einlaßöffnungen entsprechenden Anzahl Blätter verschlossen. Drehung der Ventilplatte 124 verhindert ein sowohl mit dieser als auch mit der Zwischenwand 119 in Eingriff stehender Bolzen 61- Der rückwärtige Teil des Ventilkörpers besteht aus einem konischen Flansch 128, dessen äusserer Rand mit dichter Anlage in einer Ausbohrung 129 geführt ist. Für die Ventilsteuerung ist auch wiederum eine DruckfederThe inlet valve shown in Fig. 1 allows many variations. In Fig. 2, for example, is a further embodiment shown, the in the intermediate wall 119, which separates the cylinder space 12o from the valve chamber 121, a plurality of inlet openings 6o are provided. Details in FIG. 2, which have a correspondence in FIG. 1, are for better understanding has been designated with the reference number with surcharge of loo. Accordingly, the inlet ports 6o by a Valve plate 124 approximately in the form of a clover leaf with a number of leaves corresponding to the number of inlet openings locked. Rotation of the valve plate 124 prevents engagement therewith as well as with the intermediate wall 119 standing bolt 61- The rear part of the valve body consists of a conical flange 128, the outer Edge is guided with close contact in a bore 129. There is also a compression spring for the valve control

El W 173+198 / 27.1.197oEl W 173 + 198 / 01.27.197o

009831/1231009831/1231

13o vorgesehen, deren Vorspannung diesmal mittels einer Einstellschraube 62 justiert werden kann. Das Auswahlventil 136 weist einen hohlzylindrischen, mit Anschlußbohrungen 147 versehenen Ventilkörper 146 auf, der mit Hilfe eines Hebelarmes13o provided, the preload this time by means of an adjusting screw 62 can be adjusted. The selection valve 136 has a hollow cylindrical one provided with connection bores 147 Valve body 146 on which with the help of a lever arm

63 in der Weise gedreht werden kann, daß durch die Bohrungen 147 jeweils eine von mehreren Mündungsöffnungen 141, 142, an die zur Beaufschlagung des Steuerkolbens des Einlaßventils dienende Verbindungsleitung 133 Anschluß hat. Der Ventilkörper 124, 128 1st im Beispielsfall aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt, die durch eine Schraubverbindung 64, 65 zwischen axialen Endteilen zusammengehalten werden. Eines der letzteren wird durch ein büchsenförmiges Teil 64 gebildet, welches die Zwischenwand 119 durchdringt und in seiner zum Zylinderraum 12o hin offenen Bohrung eine frei endende Druckfeder 132 aufnimmt. Die durchbohrte Ventilplatte 124 und ein hohlzylindrischer Ansatz 68 des Ventilkörpers 128 werden durch eine von oben in die Büchse 64 einschraubbare Schraube 65 zwischen deren Kopf und einem äusseren Absatz 67 der Büchse63 can be rotated in such a way that one of several mouth openings 141, 142, to the one for acting on the control piston of the inlet valve serving connecting line 133 has connection. The valve body 124, 128 is made up of several individual parts in the example assembled, which are held together by a screw connection 64, 65 between axial end parts. One of the the latter is formed by a sleeve-shaped part 64 which penetrates the partition 119 and in its to Cylinder space 12o open to the bore a free-ending compression spring 132 records. The pierced valve plate 124 and a hollow cylindrical extension 68 of the valve body 128 are through a screw 65 which can be screwed into the bushing 64 from above between its head and an outer shoulder 67 of the bushing

64 fest-gespannt. Die Feder 132 findet ihre Abstützung an einem inneren Absatz oder Boden 66 der Büchse 64. Die Punktionsweise des Einlaßventils nach Pig. 2 ist dieselbe wie bei dem nach Pig. I.64 firmly clamped. The spring 132 finds its support an inner shoulder or floor 66 of the sleeve 64. The way in which the inlet valve is punctured according to Pig. 2 is the same as that after Pig. I.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich zum Teil an das gemäß Fig. 1 und zum Teil an das nach Fig. 2 anlehnt, ist in Fig. 3 dargestellt. Entsprechende Teile tragen wiederum dasselbe Bezugszeichen, diesmal lediglich mit einer 2 davor. Die Ventilplatte 224 des Einlaßventil mag dieselbe Form haben, wie oben im Zusammeriang mit Fig. 2 beschrieben. Auch die Verbindung von Ventilplatte und Ventilkörper ist gleich. Abweichend von Fig. 2 ragt jedoch der rückwärtige Teil des insgesamt mit 71 bezeichneten Ventilkörpers in axialer Richtung weit in einen Ringraum 226 hinein, der konzentrisch zu einer zentralen Ausbohrung im Zylinder-Ei W 173+ 198 / 27.1.197οAnother exemplary embodiment of the invention, which is partly based on that according to FIG. 1 and partly on that according to FIG. 2 is shown in FIG. 3. Corresponding parts again have the same reference symbols, this time only one 2 in front of it. The valve plate 224 of the inlet valve may have the same shape as described above in connection with FIG. The connection between valve plate and valve body is also the same. In contrast to FIG. 2, however, the protrudes the rear part of the valve body designated as a whole by 71 in the axial direction far into an annular space 226, which is concentric to a central bore in the cylinder egg W 173+ 198 / 27.1.197ο

009831 /1231009831/1231

kopf für die Aufnahme der Druckfeder 23o des Ventils liegt. Der Druck des Frischdampfes in der Ventilkammer 221 wirkt nur auf den vorderen bzw. konischen mittleren Teil Io des Ventilkörpers 71. Die Gröice der Projektion dieser kegeligen Mantelfläche 7o entspricht der Summe der Querschnittsflächen der Einlaßöffnungen 26o. Der als Differentialkolben ausgebildete Ventilkörper 71 ist jedoch nahe seinem hinteren Ende nochmals stufenförmig erweitert, wobei der erweiterte Umfangsteil mit 72 bezeichnet wurde. Da der Druck in der Verbindungsleitung 233 von oben auf die grösste Querschnittsfläche des Ventil körpers 71, 7o, 72 wirkt, der Druck des Frischdampfes in der Ventilkammer 221 jedoch nur auf die Fläche 7o, ergibt sich bei dieser Ausführungsform eine grössere Druckkraft in Schließ richtung. Wie auch bei den oben beschriebenen Beispielen, ist der mit der Verbindungsleitung 233 in Verbindung stehende Raum oberhalb des als Kolben wirkenden Ventilkörpers durch ssen dichte Anlage am Umfang gegenüber der Ventilkammer 221 abgedichtet. Bei dem Ventil nach Fig. 3 können entweder beide zylindrischen Umfangsteile 72 und 71' oder auch nur einer von ihnen gleitend, aber dicht in einer in den Zylinderkopf eingesetzten Büchse 7o' geführt sein. head for receiving the compression spring 23o of the valve. The pressure of the live steam in the valve chamber 221 acts only on the front or conical middle part Io of the valve body 71. The size of the projection of this conical jacket surface 7o corresponds to the sum of the cross-sectional areas of the inlet openings 26o. The valve body 71, which is designed as a differential piston, is, however, widened again in a stepped manner near its rear end, the widened peripheral part being designated by 72. Since the pressure in the connecting line 233 acts from above on the largest cross-sectional area of the valve body 71, 7o, 72, but the pressure of the live steam in the valve chamber 221 only acts on the area 7o, this embodiment results in a greater pressure force in the closing direction. As in the examples described above, the space connected to the connecting line 233 above the valve body acting as a piston is sealed off from the valve chamber 221 by means of a tight contact on the circumference. In the valve according to FIG. 3, either both cylindrical circumferential parts 72 and 71 'or only one of them can be guided in a sliding but tight manner in a bushing 7o' inserted into the cylinder head.

Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einlaßventils ist in Fig. 4 dargestellt, wobei ein Ventilteller 8o aus Stahl an einer zentralen Schraube 81 befestigt und über die letztere mit einer Membran 82 verbunden ist. Die Membran ist um Umfang im Zylinderkopf 318 eingespannt. Sie wird durch eine konzentrische Druckfeder 33o in Schließrichtung des Einlaßventils vorgespannt und kann selbst aus einem geeigneten nachgiebigen Material, darunter auch Metall, bestehen und abweichend von der Darstellung balgenförmige Gestalt haben. In der Verbindungsleitung 333 zwischen Zylinderraum und dem auf den Ventilkörper wirkenden Druckraum im Zylinderkopf ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine mittelsYet another embodiment of the invention The inlet valve is shown in FIG. 4, with a valve disk 8o made of steel fastened to a central screw 81 and is connected to a membrane 82 via the latter. The membrane is clamped around the circumference in the cylinder head 318. she is biased by a concentric compression spring 33o in the closing direction of the inlet valve and can even from a suitable flexible material, including metal, exist and, deviating from the illustration, have a bellows-like shape. In the connecting line 333 between the cylinder chamber and the pressure chamber in the cylinder head that acts on the valve body, in this embodiment there is a means

El W 173*198 / 27.1.197oEl W 173 * 198 / 27.1.197o

009831/1231009831/1231

-.. Λ L - .. Λ L

einer Schraube S3 einstellt; ^-^!- se ist fur einen mit k-:^::\-:v ''_-,■ geeignet.adjusts a screw S3; ^ - ^! - se is suitable for one with k -: ^ :: \ -: v '' _-, ■.

i).: eii) .: ei

Um eine Kolbenmaschine άν./ .·-;-.:.,:". ■ einem Arbeitszylinder urv.i J.«-* ':' in Betrieb zu setzen, ir.'v"¹- ;i, -;^: K" Stellung gedreht ward-;", i- - "' ■. nach oben geschoben wire I:·. .-V;;" stellung wird erst dann, ^.'.s E¹U-"' trisch, mechanisch oder ^x-r. ■ :-^v: ist es 2, B. möglich, ₍---'.^«Γι Kl er'.-ventil wirken zu lassv-r., x*'-. :;^· Fig. 1 ist man den Weo q^j^rrjrv. _i 24 eine Druckfeder 32 cm^u-'rane'i seiner Oberfläche 31 hei- der Bezu den Ventilteller 24 ein weni.'': dann der Druck des 'Frischdampf e-, til vollständig.To put a piston machine άν. /. · -; -.:.,: ". ■ a working cylinder urv.i J.« - * ':' into operation, ir.'v " ¹ -; i, -; ^: K "position was rotated-;", i- - "'■. Pushed up wire I: ·..-V ;;" position is only then, ^. '. s E ¹ U- "' tric, mechanical or ^ xr. ■: - ^ v: is it 2, B. possible, ₍ --- '. ^« Γι Kl er'. -valve act to lassv-r., x * '-. :; ^ · Fig. 1 is the Weo q ^ j ^ rrjrv. _i 24 a compression spring 32 cm ^ u-'rane'i its surface 31 hot Regarding the valve disk 24 a little '': then the pressure of the 'live steam e-, til completely.

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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig, '■■ ;;rfo1 v.v. ;'?_;;'::;:^;i eier Startvorgang mit pneumatischer" HiIfs« Οα-w ish v.ü α..·; hinte ren Absatz des Venhi!körpern 71 si.-i Zy".ir.derrciün 73 vorgesehen, der normalerweise über eine 'L si tu ng 74 irsl t. dem Konden sator, in welchen der verbrauchte Dampf gele;; beb v;I"ä, in Verbindung steht, so daß sich bei der axialen Hin- und Herbe wegung des Ventilkörper κ 71 im ßecxieh IiT iXliadrroum 73 kein Druck ausbildet. Zuw Starten iedcch lä,-öt .~.i.ch entsprechend der weiter unten, irr Zuaarnrrenhar-g ϊτϋ ^! Fig^ 5 geschriebenen Konstruktion Hruckirittel in ά-sn 'OyIinder.raum 73 einführen, um auf diece Weise den öffnung.'-;verlang des ΠΙπ-laßventiis einzuleiten, i>i.G-32li:e Wirk'-r:^ :;ftt>■· ;·ιηη auch dadurch erreichen, daß auf der gegenüber!?.!'*cfs>Htf»n Seite des Ventilkörpers der Ringraum 226 kurzaeitvL; mi fe dem VakuumIn the embodiment according to FIG. '■■ ;; rfo1 vv;'? _; ; '::;: ^; i eier starting process with pneumatic "HiIfs" Οα-w ish v.ü α .. ·; rear paragraph of the Venhi! body 71 si.-i Zy ".ir.derrciün 73 provided, the usually about a 'L si tu ng 74 irsl t. the condenser, in which the used steam gels ;; beb v; I "ä, so that no pressure is formed during the axial back and forth movement of the valve body κ 71 in the ßecxieh IiT iXliadrroum 73. Zuw start iedcch lä, -öt . ~ .i.ch according to the below, irr Zuaarnrrenhar-g ϊτϋ ^! Fig ^ 5, insert the construction Hruckirittel written into ά-sn 'OyIinder.raum 73 in order to initiate the opening .'-; demand of the ΠΙπ-laßventiis, i> iG-32li: e Actual: ^:; ftt> ■ ·; · ιηη also achieve that on the opposite!?.! '* Cfs> Htf »n side of the valve body the annular space 226 briefly with the vacuum

El W 173+198 / 27*1.197oEl W 173 + 198/27 * 1,197o

009831 /1231009831/1231

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Eire sum ZusanineT.'.^!ir"cfin mit J ^{: !}* i -'.rs-eentil nach Fig» 3 bestirrmce Star εν:.·Γ rich tune: i. l·-· . v'jq. 5 dargestellt, Im einzelnen zeigt dies?? 2e: r-^!- ·,■ - ^ figv.f einen Zylinder 41o, in dem ein Kolben 411 mit Kolbenringen 412 arbeitet. Vorn Zylinderrauin abgetrennt, 'erfindet sich· hn Zylinderkopf eine Ventilkairaner 41.1_; der üi.)^: eine Leitung 414 ein koinpressibies Arbeitsmedium, beispielsweise Dampf, zugeführt wird. In der Trennwand zwischen der Vent.i "i k 3T>mer 413 und dem Zylinderraum 41o befindet sich eine Einlaßöffnung 416, die von dem Ventilteller 417 eines Einlaßventil fi abgeschlossen oder freigegeben werden kann. Dor Ventilteller 41? ist mittels einer Schraube 418 mit einem Ventilkörper 419 verbunden, der in axialer Richtung geführt ist,- indem er tr.i t der Au ssen sei te einer hohlzylindrischen Umfangswand 4?o dichtend in einer Führungsbiichse 421 gleitet. Weitere zusammenwirkende Gleitflächen des Eire sum Zusanine T. '. ^! ir "cfin with J ^:! * i - '. rs-eentil according to Fig. 3 defining star εν:. · Γ rich tune: i. l · - ·. v'jq. 5, this shows in detail ?? 2e ^!.: r - · ■ - ^ figv.f a cylinder 41o, in which a piston 411 Front Zylinderrauin works with piston rings 412 separated, 'hn cylinder head invents · a Ventilkairaner _41.1; the iii) ^: a line 414. a coinpressible working medium, for example steam, is supplied. In the partition between the valve 413 and the cylinder chamber 416 there is an inlet opening 416 which can be closed or released by the valve disk 417 of an inlet valve. Dor valve disk 41? is connected by means of a screw 418 to a valve body 419, which is guided in the axial direction by sliding in a guide bushing 421 in a sealing manner on the outside of a hollow cylindrical peripheral wall 4? o. Further interacting sliding surfaces of the

El W 173 + 198 / 27.1.197ο El W 173 + 198 / 27.1.197ο

009831/123 1009831/123 1

BAD ORJGJNALBAD ORJGJNAL

Ventilkörpers 419 bilden an dessen hinterem Ende eine erweiterte Umfangswand 422 mit einer entsprechend zurückgesetzten Innenwand der Führungsbüchse 421. Der Durchmesser der Umfangswand 42o des Ventilkörpers wird zweckmässig so gewählt, daß sich die Druckkräfte des Dampfes in der Ventilkammer 417 einerseits auf den Ventilteller 417 und in entgegengesetzter Richtung auf den Ventilkörper 419 ausgleichen. Bei ausgeglichenen, durch den Dampfdruck erzeugten Druckkräften wird der Ventilteller 417 durch eine zentrale Druckfeder 423 in einer Federkammer 424 gegen den Ventilsitz gedrückt. Valve body 419 form an enlarged at its rear end Circumferential wall 422 with a correspondingly set back Inner wall of the guide bushing 421. The diameter of the peripheral wall 42o of the valve body is expediently so chosen that the pressure forces of the steam in the valve chamber 417 on the one hand on the valve disk 417 and in the opposite Compensate towards the valve body 419. With balanced pressure forces generated by the steam pressure the valve disk 417 is pressed against the valve seat by a central compression spring 423 in a spring chamber 424.

Während des Betriebs der Maschine wird das gezeigte Einlaßventil durch die in der letzten Phase des Rückhubs des Kolbens stattfindende Kompression im Zylinderraum etwas angehoben. Danach strömt Dampf in den Zylinder 41o und führt, da sich die durch Dampfdruck erzeugten Kräfte am Ventilteller und Ventilkörper 419 nicht mehr kompensieren, zum vollständigen Öffnen des Einlaßventils. Durch den Dampfdruck wird der Kolben 411 nach unten gedrückt, wobei nach einer bestimmten Abwärtsbewegung des Kolbens eine dann zwischen dem Zylinderraum 41o und der Pederkammer 424 hergestellte Verbindung sum Schließen des Einlaßventils führt. Die Verbindung beider Räume erfolgt über eine Leitung 425 zwischen der Federkammer 424 und einer Bohrung 426, die einen mittels eines Hebelarmes 427 drehbaren, am unteren Ende hohlzylindrischen Ventilkörper 428 aufnimmt. Während dieser am oberen Ende mit Spiel in der Bohrung 426 gehalten ist, sitzt er mit seinem hohlzyllndrisehen unteren Teil dicht in der dort entsprechend verengten Bohrung. Die Längsbohrung im Ventilkörper 428 steht einerseits über eine ständig offene Querbohrung mit dem Spalt zwischen Ventilkörper 428 und erweiterter Bohrung 426 an deren oberen Ende in Verbindung, andererseits kann über mehrere axial und über den Umfang des Ventilkörpers 428During the operation of the machine, the inlet valve shown is in the last phase of the return stroke of the piston the compression taking place in the cylinder chamber is slightly increased. After that, steam flows into the cylinder 41o and leads there the forces generated by the steam pressure on the valve disk and valve body 419 no longer compensate each other completely Open the inlet valve. Due to the steam pressure, the Piston 411 pressed down, after a certain downward movement of the piston then between the cylinder chamber 41o and the Pederkammer 424 produced connection sum closes the inlet valve leads. The connection between the two Spaces takes place via a line 425 between the spring chamber 424 and a bore 426, which by means of a lever arm 427 rotatable, at the lower end of the hollow cylindrical valve body 428 records. While this is held at the upper end with play in the bore 426, he sits with his hollow zyllndris see the lower part tightly in the there accordingly narrowed bore. The longitudinal bore in the valve body 428 is on the one hand with a continuously open transverse bore the gap between the valve body 428 and the enlarged bore 426 at the upper end thereof in connection, on the other hand over several axially and over the circumference of the valve body 428

El W 173+198 /27.1.197o 009831/1231El W 173 + 198 /27.1.197o 009831/1231

verteilte Querbohrungen 429 wahlweise eine Verbindung zwischen der Längsbohrung im Ventilkörper und einem von mehreren im axialen Abstand in Zylinderraum 41o mündenden Kanälen bis 435 hergestellt werden. Je nach dem, welcher dieser Kanäle mit der Federkammer 424 verbunden wird, fällt die Füllung des Zylinderraumes 41o bei jedem Arbeitshub verschieden aus. Der Füllungsgrad wird also durch die Einstellung des Hebelarmesdistributed transverse bores 429 optionally a connection between the longitudinal bore in the valve body and one of several In the axial distance in the cylinder space 41o opening channels to 435 are made. Depending on which of these channels is connected to the spring chamber 424, the filling of the cylinder space 41o is different for each working stroke. Of the The degree of filling is determined by adjusting the lever arm

427 oder auch an dessen Stelle eines Handrades bestimmt. In der gezeigten Einstellung verbindet gerade der Ventilkörper427 or a handwheel in its place. In the setting shown connects the valve body

428 durch eine der Querbohrungen 429 die Verbindungsleitung 425 mit dem Kanal 433 in der Zylinderwand 43o. Das Einlaßventil bleibt also während eines Arbeitshubes solange geöffnet, bis der abwärts gleitende Kolben 411 die MUndungsöffnung des Kanals 43 3 zum Zylinderraum 41o freigibt. Dann teilt sich der dort herrschende Druck auf dem Leitungswege 433, 429, 426, 425 der Federkammer 424 mit, um dort die Oberseite des Ventilkörpers 419 zu beaufschlagen, s* :':,::~. das Einlaßventil schließt. Die Fortpflanzung des Druckimpu.. ^es auf dem genannten, durchgehend geöffneten Leitungsweg erschient so schnell, daß der Füllungsgrad des Arbeitszylind*-^s praktisch unabhängig ist von der Drehzahl der Maschine. Der in den Zylinderraum 41o eingelassene Dampf expandiert während der Abwärtsbewegung des Kolbens 411, bis die Kolbenringe 412 die Oberkante 436 von Auslaßöffnungen 437 passiert haben, die über einen Sammelraum 438 mit einem Kondensator in Verbindung stehen.428 through one of the transverse bores 429 the connecting line 425 with the channel 433 in the cylinder wall 43o. The inlet valve thus remains open during a working stroke until the downward sliding piston 411 releases the orifice opening of the channel 43 3 to the cylinder space 41o. Then the pressure prevailing there is communicated on the line paths 433, 429, 426, 425 of the spring chamber 424 in order to act on the top of the valve body 419 there, s * : ':, :: ~. the inlet valve closes. The propagation of the pressure impulse on the aforementioned, continuously open conduit appears so quickly that the degree of filling of the working cylinder * - ^ s is practically independent of the speed of the machine. The steam admitted into the cylinder space 41o expands during the downward movement of the piston 411 until the piston rings 412 have passed the upper edge 436 of outlet openings 437 which are in communication with a condenser via a collecting space 438.

Auf der radial äusseren Seite des Ventilkörpers 419 ist im Bereich des Absatzes zwischen den zylindrischen Umfangswänden 42o und 422 im Material des Zylinderkopfes oder der darin eingesetzten Büchse 421 ein ringförmiger Zylinderraum ausgebildet, der mit dem an den Kondensator angeschlossenen Sammelraum 438 über einen Kanal 441 in Verbindung steht oder in einer anderen geeigneten Weise mit dem Kondensator verbunden ist. Hierdurch wird verhindert, daß während des Laufs On the radially outer side of the valve body 419 is in the area of the shoulder between the cylindrical peripheral walls 42o and 422 in the material of the cylinder head or that in it used sleeve 421 formed an annular cylinder space, which is connected to the capacitor Collecting space 438 communicates via a duct 441 or is connected in some other suitable manner to the condenser. This prevents during the run

El W 173+198 / 27.1.197oEl W 173 + 198 / 01.27.197o

009831 /1231009831/1231

der Maschine eine die Bewegung d«s E;irilaßven'--*Vv" ibu'-'e Kompression im ZyIInderraum 44o stattfindet«the machine a movement of the E; irilaßven '- * Vv "ibu' - 'e Compression takes place in cylinder space 44o "

Der ringförmige Zylinderratnn 44o ist jedoch auch 'i'ei I dar Startvorrichtung der Maschine« Zw :liesem Zweck ist zwischen der Ventilkammer 413, in welcher der Druck dec Frxsr.hdampfes herrscht, und dem Kanal 441 eln>* Verbindungsbohru-;.o VV? angelegt. Diese ist an ihrer Mündung 445 erweitert und bietet somit einen Ventilsitz für eine V<e« feilscheibe 446, die am vorderen Snde einer von aussen betati.qbaten S heuers bang a 443 be-^ festigt ist. Die Steuerstamje 4.43 fcr^t gleichseitig einen Kolben 449, der in der eingedrückten Stellung der Stouerstange 443, wenn dap Ventil 445, 446 geöffnet ist, d«n Kanal 441 von seiner Verbindung 444 mit dem Kondensat·;·.?, abtrennt. In dieser Stellung besteht jetzt ei no verbir,:'-' -'.'wiscti'-'n der Ventilkammer 413 und den¹, ringfcrmϊ·~^. "■:.- ^:. ,aderrontr 44o über die Bohrung 442 und den Knnal 441, T^r dadurch in den Zylinderraum 44o gelangende Druck 'las Frischdampf es hebt den Ventilkörper 419 und den Ventilteller 417 ein v/enlq an, so daß der Dampfdruck den letzteren auch vor unten beaufschlagt und dadurch das Einlaßventil ganx cffnit*The annular Zylinderratnn 44o is, however, 'I i'ei is starting device of the machine "Zw: liesem purpose, in which the pressure is dec Frxsr.hdampfes between the valve chamber 413, and channel 441 Pedal> * Verbindungsbohru - ;. o VV ? created. This is widened at its mouth 445 and thus offers a valve seat for a filing disc 446, which is fastened to the front end of an externally operated handle 443. The control stem 4.43 fcr ^ t at the same time a piston 449 which, in the pressed-in position of the control rod 443, when the valve 445, 446 is open, separates the channel 441 from its connection 444 with the condensate. In this position there is now a no verbir,: '-' - '.' Wiscti '-' n of the valve chamber 413 and the ¹ , ringfcrm ϊ · ~ ^. "■: .- ^: ., Aderrontr 44o via the bore 442 and the port 441, T ^ r the pressure 'reads live steam through the bore 442 and the port 441, it lifts the valve body 419 and the valve disk 417 a v / enlq so that the Steam pressure applied to the latter also from below and thereby the inlet valve ganx cffnit *

Damit das Ventil 445, 446 der Startvorrichtung normalerweise geschlossen bleibt, ist eine Federbelastung in Form einer Druckfeder 427, die zwischen der Aussenfläche des Zylinderkopfes und Gegenmuttern 443 auf der Steuerstanga 443 eingespannt ist, vorgesehen.So that the valve 445, 446 of the starting device remains normally closed, a spring load is in the form of a Compression spring 427 between the outer surface of the cylinder head and lock nuts 443 clamped on the control rod 443 is provided.

Die angestrebte Punktion, daß durch ßeaufscnlagunq des ringförmigen Zylinderraumes 44o mit Frischdampf eier Startvorcjang ausgelöst wird, geht nur vonstott^n_} "wenn sich eier Kolben gerade In einer solchen Sfceliv-rv] '■> r-5ir.de'.-. cl'äß ihn cJet üruck des einströmenden Dampfes .Li acr qa^ünscL "en Ricnitung ceweqt. Es 1st möglich, zu diesem Zweck ein« ν■■■-*$. -.-ei: Stallurir, des Kolbens und soiüifc aucl· der Karbeiwelle M:^'a;.-qxqn -ί:ΐ,£:.:..-ϊ.-..uuqThe desired puncture that by ßeaufscnlagunq the annular cylinder space is 44o triggered with live steam eggs Startvorcjang, is only vonstott ^ _n} "when eggs piston straight In such Sfceliv-rv] '■> r-5ir.de' .-. Cl After that, it cJet back the inflowing steam. It is possible to use a « ν ■■■ - * $. -.- ei: Stallurir, of the piston and soiüifc aucl · the Karbei wave M: ^ 'a; .- qxqn -ί: ΐ, £:.: ..- ϊ .- .. uuq

El K 173+198 / 2?,l-197o 00S831/ 123 1El K 173 + 198/2?, L-197o 00S831 / 123 1

des Einlaßventils vor ::υ it;, so daß dieses durch den einströmenden Dampf nicht ?iet werden kann_s Ms sich der Kolben in der richtiger ^;i llung für den Start der Maschine befindet.the intake valve before it :: υ ;, so that this can not iet by the inflowing steam _s Ms the piston in the ^right;? is ⁱ Settin g to start the machine.

Bei einem Mo^! :>r reit mehl■ ^ren Zylindern wird sich immer einer der Kolben in derjenigen Position befinden, weiche für das Starten In Frage kommt, In diesem Fall kann die Maschine mit einer Niederdruckverb.'.ndung zu den ringförmigen Zylinderräumen 44o und weiterhin nut einen Hochdruconschluß für jeden Zylinder ausgerüstet sein, wcbei zur Startvorrichtung noch eine Fühl- und Anzeigeeinrichtung für die Stellung der Kurbelwelle hinzukommt, mit deren Hilfe der ringförmige Zylinderraunt 44o jeweils gerade desjenigen 7:, linder s selbsttätig an einen Frischdampf unter hohen Druck : ;chaittnden Raum angeschlossen werden kann, dessen Kolben sich in der richtigen Stellung für die Einleitung des Starts befindet.At a Mo ^! :..> r riding flour ■ ^ ren cylinders are always one of the pistons in the position soft for starting is in question, in this case the machine can with a Niederdruckverb 'invention to the annular cylinder chambers 44o and continue nut one High-pressure connection for each cylinder, wcbei the starting device still has a sensing and display device for the position of the crankshaft, with the help of which the annular cylinder space 44o is automatically connected to a live steam under high pressure:; whose piston is in the correct position to initiate the start.

Aufbau und Wirkungsweise einer möglichen Steuereinrichtung für eine Startvorrichtung bei ΤΆα~ und M-- ^lr zyjj ndermaschinen gehen aus Fig. 6 und ? hervor, HierhΊ hat man sich Fig. 6 als Anschluß rechts an Fig. 5 vor;' elien» Darm ist erkennbar, daß die Steuer si. ango 443 Anschluß hat an eine Kolbenstange 5o6 eines Betätigunoskolbens 5o4,der innerhalb eines Betätigungszylinders 5o3 einer;.eits unter der Wirkung einer Druckfeder 5o5 und andererseits unter dem Einfluß von Dampfdruck steht, wobei der Dampf über eine Leitung Sol und eine Drosselstelle 5o2 in den Zylinder 5o3 eingeleitet wird. Ein Druck kann sich in dem letzteren jedoch nur ausbilden, wenn eine Auslaßleitung 511 des Zylinders 5o3 geschlossen ist. In dieser Leitung liegt ein Startventil 5o7_f und sie endet in einem Anschluß 5o8 an einem Steuerventil 5o9, welches aus einer mit der Kurbelwelle umlaufenden, im Ventilgehäuse dicht geführ ten,zylindrischen Scheibe besteht, die über einen gewissen Winke]bereich am Umfang eine Aussparung ^U- aa^r we.r. \~Λ.. Je nachdem,ob sich gerade die Aussparung ^Γ:Ίη i*nt ,■=■,: .1^>_: Ar Schluß 5o8 befindet oder nicht,The structure and mode of operation of a possible control device for a starting device in ΤΆα ~ and M - ^l r zyjjndermaschinen go from Fig. 6 and? out, here you have Fig. 6 as a connection to the right of Fig. 5 ; ' elien »Gut is recognizable that the tax si. Ango 443 is connected to a piston rod 5o6 of an actuating piston 5o4, which is inside an actuating cylinder 5o3 on one side under the action of a compression spring 5o5 and on the other hand under the influence of steam pressure, the steam via a line Sol and a throttle point 5o2 in the cylinder 5o3 is initiated. However, a pressure can only develop in the latter when an outlet line 511 of the cylinder 5o3 is closed. In this line is a start valve 5o7 _f and ends in a terminal 5o8 to a control valve 5o9 which th of a rotating with the crankshaft, in the valve housing Led tight, cylindrical disk is, the] area on the periphery of a recess over a certain angle ^ U- aa ^r we.r. \ ~ Λ .. Depending on whether the recess ^Γ : Ίη i * nt , ■ = ■ ,: .1 ^> _: Ar end 5o8 is or not,

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verschiebt sich bei geöffnetem Startventil 5o7 der Betätigungskolben 5o4 in die Rit Bezug auf Fig. 6 linke Stellung, so daß, wie oben bereits beschrieben, der Startvoroang beginnen kann.When the start valve 5o7 is open, the actuating piston 5o4 moves into the left position in relation to FIG. 6, so that as already described above, the pre-start can begin.

Aus Fig. 7 ist die Anbringung der Steuereinrichtung für die Startvorrichtung bei einer Maschine mit drei Zylindern ersichtlich und daneben noch einmal vergrössert die Schaltung. Es ist erkennbar, daß das Steuerventil 5o9 für alle drei Startvorrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden kann, wobei in der mit der Kurbelwelle rotierenden Scheibe über den Umfang versetzt drei verschiedene Aussparungen 51o angebracht sind, die mit den axial nebeneinander angeordneten drei Anschlüssen 5o3 zusammenwirken. Auchdie Anschlußleitungen 5ol und der Betätigungsmechanismus für die Startventile So7 können gemeinsam sein.From Fig. 7 is the attachment of the control device for The starting device can be seen on a machine with three cylinders and the circuit is enlarged again next to it. It is it can be seen that the control valve 5o9 for all three starting devices can be accommodated in a common housing, three different recesses 51o being provided in the disc rotating with the crankshaft, offset over the circumference which cooperate with the three connections 5o3 arranged axially next to one another. The connection lines 5ol and the actuation mechanism for the start valves So7 be together.

Die vorstehend beschriebene MascMr-i ha': aaiif viele cherakteristische Vorzüge. Wegen ihrer einfachen Konstruktion sind ihre Abmessungen im Vergleich zur Leistung cf«-*rinij· Überfalls wegtn ihres unkomplizierten Aufbaus ist sie einfach zu bedienen und betriebssicher, und ihre Betriebseigenschaften lassen sie für die meisten Verwendungszwecke als Kraftquelle geeignet erscheinen. Ihre beweglichen Teile lassen sich ohne weiteres so auswuchten, daß sie nur mit ganz geringfügigen Vibrationen läuft. Ausführungen mit mehreren Zylindern erbringen einen gleichmässigeren Verlauf des Drehmoments an der Kurbelwelle als Einzylindermaschinen. Wenn man den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges durch eine Maschine der oben geschilderten Art ersetzen will, so findet man als weiteren Vorteil daß wegen ihrer gänzlich anderen Motoreigenschaften, insbesondere der Leistung im Verhältnis zur Drehzahl, der den Verbrennung smaschinen nachgeordnete Drehmomentwandler entfallen oder wesentlich vereinfacht werden kann. Der nutzbare Bereich der Drehmomentkurve ist sehr viel weiter als bei Verbrennungsmaschinen. Alle diese Merkmale stützen die Annahme, daß die The MascMr-i ha ': aaiif described above has many characteristic advantages. Because of its simple construction, its dimensions compared to the power are cf «- * rinij · raid Because of its uncomplicated construction, it is easy to use and reliable in operation, and its operating characteristics make it appear suitable as a power source for most purposes. Its moving parts can easily be balanced so that it only runs with very slight vibrations. Versions with several cylinders produce a more even curve of the torque on the crankshaft than single-cylinder machines. If you want to replace the internal combustion engine of a motor vehicle with a machine of the type described above, you will find a further advantage that, because of their completely different engine properties, in particular the power in relation to the speed, the torque converter downstream of the combustion machine can be omitted or significantly simplified. The usable range of the torque curve is much wider than that of internal combustion engines. All of these features support the belief that the

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Kosten einer mit der vorgeschlagenen neuen Maschine ausgerüsteten Kraftquelle beträchtlich niedriger sein können, als im Falle einer Brennkraftmaschine mit Zahnradgetriebe oder hydraulischem Drehmomentwandler.Cost of a power source equipped with the proposed new machine can be considerably lower than in the case of an internal combustion engine with a gear transmission or hydraulic torque converter.

Es versteht sich, daß man den aus dem Motor ausströmenden Dampf unmittelbar ins Freie leiten kann. Dies ist jedoch aus mancherlei Gründen nicht zweckmässig, und es wird vorgezogen, mit geschlossenem Kreislauf des Arbeitsmediums, also einem Kondensator, zu arbeiten, von dem aus das verflüssigte Arbeitsmedium wieder zum Dampferzeuger geleitet wird. Gleichzeitig kann auch ein Wärmetauscher vorgesehen sein, der mit den verbrauchten Dampf als Vorwärmer für das Wasser"des Dampferzeugers arbeitet.It goes without saying that the steam flowing out of the engine can be conducted directly into the open. However, this is off for some reasons not expedient, and it is preferred with a closed circuit of the working medium, i.e. one Condenser to work, from which the liquefied working medium is returned to the steam generator. At the same time, a heat exchanger can also be provided with the used steam works as a preheater for the water "of the steam generator.

AnsprücheExpectations

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Claims

AnsprücheExpectations

Reciprocating machine operated with a compressible working medium diieten with one in the cylinder, with the working cylinder through an inlet valve communicating valve chamber, the inlet valve essentially through the pressure of the working medium can be controlled, thereby characterized in that d & s inlet valve (23, 24 or 124 or 224 or 417) in a certain setting can be reversed solely as a function of the piston position.

2. Machine according to claim 1, characterized in that in a manner known to sicn the valve body (25 or 68 or 71 or, 419) of the inlet valve is preloaded by a compression spring in the closing direction »while in the valve chamber (21 or 121 BAW. BAW 221, 413) r pressure d of the working medium on the Vanti! a body-balanced in both directions substantially, and that between the spring (3o, 13o, 23o, 423) accommodating chamber (29 _$ 129, 229, 424) and the working cylinder (2o, 12o, 41o) there is a connection (33, 133, 233, 425) so that uev pressure in the spring chamber compensates for the pressure of the working medium in the valve chamber exerted on the valve body in the opposite direction as the spring and that intake / s til schiisßt as soon as the piston (15, 115, 4 U) a Ofxromq C- 34, 41 - 43, 141-143, 431 -. 435) of the Connect »gs> iirung iM> At'baicsi &'/ l Indians releases

3. Machine according to claim 2 _t ^r t a α; .:.: it ο e *, 2 η η-indicates that the

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body (2S ₉ 128, 71, 419) on the side of the spring hammer is larger than its oppositely directed effective piston surface on the side of the valve chamber.

4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized marked is that the opening of the connecting line Can be set at different distances to the working cylinder from the top dead center of the piston.

5. Machine according to claim 4, characterized in that the connecting line has several openings ζυ-m working cylinder, one of which can be connected to the spring chamber _{by means of a selection valve (36 S} 136 _? 428) »

S. Machine according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the compression pressure of the amount of working medium not expelled after a working stroke is at the end dk ^; The return stroke * is dimensioned sufficiently large to move the valve body a little in the opening direction due to the action of the compression spring and the pressure in the '''^ .lerimser

7. Machine according to one of claims 1 'to 5, characterized ge te; η η ζ e ic h ne t that a compression spring {32, 132) pointing towards the piston is attached to the valve body} via which the inlet valve can be opened by the piston at the end of the return stroke.

8. Machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the valve body is designed as a differentiaiJcoiben with an additional rear piston surface Ir ₅ miners auxiliary cylinder (73, 44o), wel-h: through «in start valve (445, 446 , 449), to start with rüetr. Egg.nl. ■ *.:; ') .: ^ ·: % Of Arbeitsraedi'jms in opening

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direction of the inlet valve can be acted upon.

9. Machine according to claim 8, characterized in that that the piston surface can alternatively be acted upon by the condenser pressure of a connected exhaust steam condenser is.

10. Machine according to claim 8 or 9, characterized in that the start valve as a function is controllable by the position of the piston or the crankshaft, inlet pressure can be applied as long as the piston is in a position suitable for starting.

11. Machine according to claim 9 or Io, characterized in that that · the start valve is spring loaded in the direction (spring 447) that normally the condenser pressure reaches the piston surface.

12. Machine according to one of claims 8 to 11 with several working cylinders, characterized in that a start valve (445, 446, 449, 5o3, 5o4, 4o9) is arranged on each of the working cylinders and controlled by a depending on the position of the crankshaft Selection device (5o9) only that start valve can be switched into the start position, the associated piston of which is currently in a position suitable for starting.

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