DE209752C

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Publication number: DE209752C
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Description

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KAISERLICHES

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PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

— JVl 209752 KLASSE 14 δ. GRUPPE

FRITZ RITZMANN in WALDENBURG i. Schl.

Steuerung für Kraftmaschinen mit umlaufenden Kolben.

Patentiert im Deutschen Reiche vom W.Oktober 1906 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftmaschinen mit umlaufenden Kolben, bei welchen der Ein- und Austritt des Druckmittels durch den Kolben und seine Nabe durchbrechende Kanäle erfolgt, die auf ein und derselben Seite der Nabe (Kolbenscheibe), jedoch in verschiedenem radialen Abstand von der Maschinenwelle ausmünden. Das Neue ist eine Steuerung für solche Maschinen, die ίο im wesentlichen darin besteht, daß gegen die" Nabenseitenfläche der Maschine ein mit den Zu- und Ableitungsrohren des Druckmittels in Verbindung stehender verstellbarer Steuer-, körper mit ebenfalls in entsprechend ungleichen radialen Abständen von der Maschinen welle vorgesehenen und mit jenen Leitungen verbundene Rinnen anliegt, durch den die Umsteuerung der Maschine sowie die Veränderung der Expansion bewirkt wird.
Auf den Zeichnungen ist die Erfindung dargestellt, und zwar ist:

Fig. ι ein senkrechter Querschnitt durch die Maschine,

Fig. 2 ein senkrechter Längsschnitt durch die Maschine nach Linie A-B (Fig. 1) in Richtung G gesehen,

Fig. 3 eine Oberansicht der Maschine,

Fig. 4 eine Ansicht der ebenen Seite des Steuerkörpers für Volldruck und einen Expansionsgrad,

Fig. 4 b eine Innenansicht des Gehäuses mit den Ein- und Austrittskanälen,

Fig. 5 Oberansicht zu Fig. 4,

Fig. 4 a und 5 a ein Steuer körper für VoIldruck und. mehr ere Expansionsgrade,

Fig. 5 b eine Ansicht der halbkugeligen Seite des in Fig. 4 a und 5 a dargestellten Steuerkörpers,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Maschine.

Fig. 7 bis 22 zeigen den Steuerkörper und den Kolben in verschiedenen, nachstehend genauer beschriebenen Betriebsstellungen.

Das Gehäuse a, a¹ der Maschine ist zweiteilig, wird durch Schrauben a^z zusammengehalten und besitzt ferner Flanschen k, k¹, k², k³, die parallel zueinander und in einer zur Hauptwelle e geneigten Ebene liegen. Die Flanschen k¹ und k² sind aus einem Stück mit den Gehäuseteilen a¹ und α gegossen, die Flanschen k, k^s dagegen mittels Schrauben / auf den Gehäuseteilen befestigt.

Zwischen die beiden Flanschen k und k¹ sowie k² und k³ ist der mit Kegelradverzahnung versehene Ring d (Fig. 2) eingelegt. In die Verzahnung des Widerlagerringes d greift die entsprechende Zahnung des Kegelrades h ein, welches sich mit seiner weit ausgebohrten Nabe 0 lose auf einem Ansatz p des am Gehäuseteil α sitzenden Bockes i drehen kann und an seitlicher Verschiebung durch den aufgeschraubten Ring q verhindert wird. Die Nabe 0 des Rades h ist mit einer Außenverzahnung r versehen, welche in die Innenverzahnung s des auf der Kolbenwelle e festgekeilten Rades g eingreift. Das Ubersetzungsverhältnis zwischen den Rädern d und g ist so gewählt, daß der Kolben b bei jeder Umdrehung zweimal durch die öffnung t des Ringes d hindurchgeht. Nach jedem solchen Durchgange wird der hinter dem Kolben be-

findliche Teil des ringförmigen Arbeitsraumes der Maschine durch einen undurchbrochenen Teil des sich, drehenden Widerlagerringes d wieder abgeschlossen.

Die Kolbentragscheibe c ist in der durch die Fig. ι und 2 veranschaulichten Weise mit inneren ringförmigen Kanälen u^a und u^l versehen, in welche an der dem Steuerkörper zugekehrten ebenen Seite die öffnungen v\, v^a ₂ sowie v\, v\ eingeschnitten sind. Mit dem äußeren Kanal u^a steht der auf der einen Seite des Kolbens b vorgesehene Kanal w¹ durch den radialen Kanal x¹ in Verbindung, und ebenso ist der innere Kanal u' mit dem auf der anderen Seite des Kolbens vorgesehenen Kanal ze»² durch den radialen Kanal x* verbunden. .

Die Kolbentragscheibe c ist mittels des Keiles y auf der Welle e befestigt, welche in den beiden Stopfbüchsenlagern 1 und 2 ruht.

Die Gehäusehälfte a¹ ist mit drei Stutzen

z, z° und g¹ (Fig. 3) ausgerüstet, von denen die beiden ersteren das Druckmittel zuführen, während der letztere, g¹, das verbrauchte Druckmittel abführt. Die inneren rechteckigen Mündungen z¹, g² und z² (Fig. 1 und 6 b) liegen in der konkaven Innenfläche des Gehäuseteiles a¹. Der Steuerkörper f (Fig. 2 und 4 sowie 5) hat eine ebene und eine konvexe Begrenzungsfläche. Die ebene Begrenzungsfläche liegt dicht gegen die ebene Fläche der Kolbentragscheibe c an und ist mit den Rinnen H^a, I^a und H', P . versehen, deren Tiefe etwa gleich ihrer Breite ist. Von den Rinnen H' und P und H^a und I^a führen Kanäle K\ und K\ bzw. L^a ₂ und L^a _x nach der konvexen Fläche des Steuerkörpers. Die Mündungen dieser Kanäle liegen auf der konvexen Fläche in gleichem Abstande von der Welle, so daß man durch Drehung des Steuerkörpers mittels seines Griffes 4 .(Fig. 2 und 3) die Kanäle K\ und K'₂ mit dem Kanal z¹ und die Kanäle L^a ₂ und L\ mit dem'Kanal g² in Verbindung bringen kann. Dreht man den Verteiler aber nach der entgegengesetzten Seite, so kommen K\, K\ mit g² und L^a _lt L^a ₂ mit z² in Verbindung. Griff 4 geht dabei durch einen Schlitz des Gehäuseteiles a¹ hindurch und kann auf beliebige Weise festgestellt werden.

Wenn die Maschine ohne Expansion arbeitet, so hat der Steuerkörper f für den Umlauf im Sinne des Pfeiles / (Fig. 1) die erstere der beiden eben erwähnten Einstellungen. Das frische Druckmittel gelangt dabei durch 2¹ nach H' und P, während das verbrauchte Druckmittel durch H^a, I^a und g² abgeleitet wird. Fig. 8 stellt die zu der angenommenen Drehrichtung / gehörige Stellung des Steuerkörpers f dar. Die Maschine arbeitet hierbei nur mit Volldruck, also ohne Expansion, weil die öffnungen v\ und v'₂ einander diametral gegenüberstehen und die Rinnen H' und P so weit herumgeführt sind, daß, selbst wenn der Kolben die Stellung Fig. 7 einnimmt, noch Druckmittel durch beide öffnungen v\ und v'₂ eintreten kann. Das vor dem Kolben befindliehe verbrauchte Druckmittel strömt fortwährend durch w¹, x¹, u^a, v\ oder v^a ₂, H^a, /·', L^a ₂, Z^₁ und g² abströmen, weil die öffnungen v^a ₁ und v^a ₂ auch unter i8o° zueinander stehen und die Rinnen H^a und I" so lang sind, daß stets wenigstens eine der öffnungen v\ und v\ mit ihnen in Verbindung steht. Bei Umlatif in Richtung P ist die Arbeitsweise die gleiche, nur mit dem Unterschiede, daß der Verteiler/ die Stellung in Fig. 10 hat, das frische Druckmittel also durch z², L\, L\, H^a, I^a, v\, V\ u^a, x¹, w¹ in den ringförmigen Zylinder einströmt und ihn wieder durch b, c,f, g auf dem Wege verläßt, welcher beim Umlauf der Maschine in Richtung / zur Druckmittelzuführung diente.

Die Maschine kann bei Anwendung des durch die Fig. 4 und 5 dargestellten Steuerkörpers / auch mit Expansion arbeiten, und zwar für beide Drehrichtungen. Soll die Maschine in Richtung / umlaufen, so wird der Steuerkörper f in Richtung / so weit gedreht, daß die Kanäle K'₂ und L\ außer Verbindung mit den Kanälen g² und z¹ kommen. Soll die Maschine dagegen in Richtung P umlaufen und mit -Expansion arbeiten, so wird der Steuerkörper / so eingestellt, daß die öffnung L^a ₂ nicht mit der Öffnung z² und die öffnung K\ nicht mit der öffnung g² in Verbindung steht. Diese Einstellung des Steuerkörpers f ist in den Fig. 12 und 14 für beide Drehrichtungen dargestellt. Der Kolben ist in den Fig. 11 und 13 für die Drehungsrichtungen / und P in denjenigen Stellungen gezeichnet, in denen der Druckmitteleintritt erfolgt. Frisches Druckmittel durchströmt die Kanäle des Kolbens und seine Nabe nur so lange, als sich die Öffnung v\ über der Rinne W befindet, und ebenso erfolgt auch der Druckmittelaustritt nur so lange, als sich die öffnung v^a ₂ über der Rinne H^a befindet. Während der Kolben den Weg Εχρ'\-Εχρ''₂ durchläuft, findet der Dampfeintritt statt, und ungefähr ebenso lange erfolgt auch der Dampfaustritt. Von Εχφ\ ab findet Expansion hinter dem Kolben und Kompression vor ihm statt, bis seine nacheilende Fläche die dem Punkt Exp'\ um i8o° gegenüberliegende Öffnung erlangt hat. Genau dieselbe Arbeitsweise ergibt sich für den Umlauf in Riehtung P, wenn der Steuerkörper/- die in Fig. 16 dargestellte Stellung einnimmt, bei welcher frisches Druckmittel und verbrauchtes Druckmittel entsprechend durch die Rinne H^a und H' nicht gelangen kann. Die Punkte Exp\ und Exp¹ ₂ bezeichnen in Fig. 14 Beginn und Ende der Einströmung frischen Druckmittels. Durch

Verbreiterung des Steges, welcher die beiden Rinnen H¹ und J' bzw. H^a und J^a voneinander trennt, kann man die Dauer der Einströmung von Druckmittel und der Abströmung verbrauchten Druckmittels vermindern. Ein Steuerkörper, der nicht nur Vollfüllung und einen Expansionsgrad, sondern sowohl Vollfüllung als auch mehrere Expansionsgrade gestattetj ist durch die Fig. 4 a, 5 a und 5 b veranschaulicht; die Rinnen auf seiner ebenen Seite sind dabei nicht durch einen Steg, sondern durch drei solcher Stege unterbrochen, und zu jeder Rinne führt ein Kanal von der konvexen Seite des Steuerkörpers her, wie die Fig. 5 a und 5 b deutlich zeigen. Diese Kanäle sind für die inneren Rinnen J', J\, H\, H' mit
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und K\

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die äußeren

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bezeichnet. Je nach Einstellung des Steuerkörpers, also Ausschaltung keiner, einer, zweier oder dreier Rinnen kann die Maschine für jede Drehrichtung mit 1. Vollfüllung, 2. Expansion für einen Kolben weg von 45⁰, 3. Expansion auf 90° Kolbenweg und 4. Expansion auf 135° Kolbenweg arbeiten.

So stellen z. B. die Fig. 16 und 18 die Einstellung des Steuerkörpers für Vollfüllung und beide Drehrichtungen und die Fig. 15 und 17 die Stellung des Kolbens für beide Drehrichtungen bei Beginn der Einströmung des Druckmittels dar, während die Fig. 19 bis 22 die Eiristellung des Steuerkörpers f auf Expansion während 45⁰ Kolbenweg für beide Drehrichtungen zeigen.

Die Maschine kann mit Hilfe des Steuerkörpers / ohne Schließung des Druckmitteleinlaß ventiles angehalten werden, wenn man den Steuerkörper so einstellt, daß die an seiner gewölbten Seite befindlichen Kanalmündungen sich zwischen den Kanälen z¹, g² und z¹ befinden.

Die Wirkungsweise der Maschine ändert sich nicht, wenn der Kolben δ statt des in der Zeichnung gewählten kreisförmigen Querschnitts irgendeinen anderen praktisch ausführbaren erhält.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Steuerung für Kraftmaschinen mit umlaufendem Kolben, bei welchen der Ein- und Austritt des Druckmittels durch den Kolben und seine Nabe durchbrechende Kanäle erfolgt, die auf ein und derselben Seite der Nabe (Kolbenscheibe), jedoch in verschiedenem radialen Abstande von der Maschinenwelle ausmünden, dadurch gekennzeichnet, daß gegen diese Nabenseitenfläche ein mit den Zu- und Ableitungsrohren des Druckmittels in Verbindung stehender verstellbarer Steuerkörper mit ebenfalls in entsprechend ungleichen radialen Abständen von der Maschinenwelle vorgesehenen und mit jenen Leitungen verbundenen Rinnen anliegt, durch den die Umsteuerung der Maschine sowie die Veränderung der Expansion bewirkt wird.

2. Aüsführungsform der Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Umsteuerung der Maschine der Steuerkörper (f) derart eingestellt wird, daß die in der einen Drehrichtung zum Einlaß (ζ. B. durch ζ¹) dienenden Rinnen (H' und J¹) mit der Auslaßleitung (g²) und die zum Auslaß (durch g²) dienenden Rinnen (H^a und J^a) mit einer zweiten Einlaßleitung (ζ²) in Verbindung gebracht werden und umgekehrt.

3. Aüsführungsform der Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden in verschiedenem radialen Abstand vom Wellenmittel an dem Steuerkörper vorgesehenen Rinnen in zwei oder mehrere einzelne Rinnen zerlegt ist, deren jede durch einen gesonderten Kanal ('K\-K''\ und L^a ₁-L^a _i) mit den Druckmittelein- und -auslassen (Z¹, G² für die eine Drehrichtung und g², Z² für die andere Drehrichtung) in Verbindung stehen, so daß durch Verstellung des Steuerkörpers (f) zwecks Veränderung der Expansion für .beide Drehrichtungen der Maschine ein Teil der zu den Rinnen führenden Kanäle verschlossen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.