DE2143194B

DE2143194B - Control device for compressed air starting and braking devices on internal combustion engines

Info

Publication number: DE2143194B
Authority: DE
Inventors: Gorm 8906 Gersthofen Kappler
Original assignee: Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8900 Augsburg

Description

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Wegfall der durch das Steuerorgan überwachten des Hubs des Druckkolbens wenigstens eine ersteElimination of the at least one first stroke of the pressure piston monitored by the control element

Druckmittelförderung ein schneller Druckabbau er- Uberströmöffnung, im Endbereich des Hubs desPressure medium delivery a rapid pressure reduction er overflow opening, in the end of the stroke of the

reicht und damit die Schließbewegung des Anlaß- Druckkolbens wenigstens eine zweite Uberströmöff-sufficient and thus the closing movement of the starting pressure piston at least a second overflow opening

ventils zumindest in ihrer Einleitungsphase erheblich nung angeordnet ist. Dabei weist vorteilhaft die erstevalve is arranged at least in its initial phase considerably voltage. Advantageously, the first

beschleunigt. 5 Überströmöffnung einen deutlich kleineren Quer-accelerated. 5 overflow opening a significantly smaller transverse

Diese Beschleunigung ist durch die Lage der Über- schnitt auf als die zweite.This acceleration is due to the location of the overlap on than the second.

Strömöffnung im Anlaßventil selbst im wesentlichen Den Erfindungsgegenstand weiter ausbildendeFlow opening in the starter valve itself essentially further developing the subject matter of the invention

unabhängig von der Länge der zugehörigen Steuer- Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sichregardless of the length of the associated control features and advantages of the invention result

leitung. aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausfüh-management. from the following description of an execution

Es ist zwar aus der deutschen Patentschrift 907 841 io rungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Es zeigtAlthough it is from the German patent 907 841 io approximately example based on the drawing. It shows

an sich bekannt, in der Wand eines einen Druck- F i g. 1 in einem Längsschnitt ein erfindungsgemä-known per se, in the wall of a pressure F i g. 1 in a longitudinal section an inventive

kolben aufnehmenden Druckzylinders eine durch den ßes Anlaßventil,piston receiving pressure cylinder one through the ßes starter valve,

Druckkolben freileg- und verschließbare Überstrom- F i g. 2 den zeitlichen Verlauf des Drucks desPressure piston exposable and closable overflow F i g. 2 shows the pressure of the

öffnung vorzusehen. Es handelt sich hierbei jedoch Steuermittels und des hierdurch bewirkten Ventil-to provide an opening. However, this involves control means and the valve

um einen hydraulischen Endschalter, durch den der 15 hubs ohne Anwendung der Erfindung,a hydraulic limit switch, through which the 15 strokes without using the invention,

Kolbenhub beendet und die rückläufige Bewegung F i g. 3 eine Darstellung entsprechend F i g. 2 beiPiston stroke ended and the retrograde movement F i g. 3 shows a representation corresponding to FIG. 2 at

des Druckkolbens eingeleitet werden soll. Bei der Anwendung der Erfindung.of the pressure piston is to be initiated. In applying the invention.

bekannten Anordnung ist der Druckzylinder bei ge- Die beispielhafte Ausführungsform eines erfinöffneter Überströmöffnung nahezu vollkommen ent- dungsgemäßen Anlaßventils in F i g. 1 weist eine Zulastbar, so daß sich kein dynamischer Druck auf- 20 fuhröffnung 1 für die Anlaßdruckluft auf, die in der bauen kann und die Kraft der Ventilfeder den Druck- dargestellten Ruhe- bzw. Schließstellung des Anlaßkolben in seine Ausgangslage zurückzuschieben ver- ventils in einem Vorlageraum 2 ansteht und gegensucht. Wird weiter Druckmittel in den Druckzylinder über dem Arbeitsraum 3 eines nicht näher dargestellnachgefördert und hat der Druckkolben die Über- ten Arbeitszylinders der Brennkraftmaschine mittels stömöffnung bereits wieder abgedeckt, so beginnt 25 eines auf einem konischen Dichtsitz 4 eines Ventilder Entlastungsvorgang von neuem. Es ist somit nicht körpers 5 anliegenden Ventiltellers 6 eines Ventilmöglich, durch gleichmäßiges Nachfördern von schaftes 7 abgeschlossen ist. Mit dem Ventilschaft 7 Druckmittel den Druckkolben eine längere, vorbe- ist ein Druckkolben 8 fest verbunden, gegen dessen stimmte Zeit in einer der Öffnungsstellung des Ventils dem Arbeitszylinder zugewandte Seite 9 sich eine entsprechenden Stellung zu halten, vielmehr führt der 30 Druckfeder 10 abstützt, die andererseits an einer Druckkolben Schwingungen um diese Stellung aus. Schulter 11 des Ventilkörpers 5 aufliegt und so das Diese Anordnung konnte demnach dem Fachmann Anlaßventil in Ruhestellung hält. Die dem Arbeitskeine Anregungen geben, um zum Gegenstand der zylinder 3 abgewandte Seite des Druckkolbens 8 bevorliegenden Erfindung zu kommen. grenzt das Volumen eines durch den Ventilkörper 5known arrangement is the pressure cylinder in the case of the The exemplary embodiment of an invented Overflow opening almost completely according to the start valve in FIG. 1 has a chargeable, so that there is no dynamic pressure supply opening 1 for the starting compressed air which is in the can build and the force of the valve spring the pressure shown rest or closed position of the starting piston to push back into its starting position valve in a preliminary space 2 is pending and countered. If further pressure medium is fed into the pressure cylinder via the working space 3 of a not shown in detail and the pressure piston has the over- th working cylinder of the internal combustion engine by means of If the flow opening is already covered again, one begins on a conical sealing seat 4 of a valve Relief process all over again. It is therefore not possible to have a valve disk 6 of a valve resting against the body 5, which is completed by evenly replenishing the shaft 7. With the valve stem 7 Pressure medium the pressure piston a longer, vorbe- a pressure piston 8 is firmly connected, against which correct time in a side 9 facing the working cylinder in the open position of the valve to hold appropriate position, rather leads the 30 compression spring 10 is supported on the other hand on a Pressure piston vibrations around this position. Shoulder 11 of the valve body 5 rests and so that This arrangement could therefore keep the starter valve in the rest position for those skilled in the art. The one for the job Provide suggestions to the subject of the cylinder 3 facing away from the plunger 8 present Invention to come. delimits the volume of a through the valve body 5

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der 35 gebildeten Druckzylinders 12, der über eine Steuer-Erfindung ist es vorgesehen, daß der geforderte öffnung 13 mit einem Druckmittel in einer Steuer-Schaltweg des Druckkolbens beim Freilegen der leitung verbunden ist, das seinerseits taktmäßig von Überströmöffnung im wesentlichen abgeschlossen ist. einem nicht näher dargestellten Steuerorgan in beinsbesondere eine gleichmäßige Druckbelastung des kannter Weise Druckschwankungen unterworfen wird. Druckkolbens wird dadurch erreicht, daß in einer 40 Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird zum zur Achse des Druckzylinders senkrechten Ebene Öffnen des Anlaßventils, also zum Abheben des eine Mehrzahl von gleichmäßig verteilt angeordneten Ventiltellers 6 von seinem Dichtsitz 4, das im Druck-Überströmöffnungen vorgesehen ist. zylinder 12 anstehende Druckmittel einem steigendenIn a particularly preferred embodiment of the pressure cylinder 12 formed 35, which is via a control invention, it is provided that the required opening 13 is connected to a pressure medium in a control switching path of the pressure piston when the line is exposed, which in turn is cyclically essentially from the overflow opening is completed. a control member, not shown in detail, in particular, is subjected to a uniform pressure load in the known manner pressure fluctuations. Pressure piston is achieved in that in a plane perpendicular to the axis of the pressure cylinder, the starter valve is opened, i.e. to lift the a plurality of evenly distributed valve disk 6 from its sealing seat 4, which is provided in the pressure overflow openings. cylinder 12 pending pressure medium a rising

Durch das Freilegen der Uberströmöffnung durch Druck unterworfen. Dadurch wird der Druckkolben 8 den Druckkolben in der Endphase des vom Druck- 45 gegen die Kraft der Druckfeder 10 und im vorliemittel bewirkten Kolbenhubs wird die Bewegung des genden Ausführungsbeispiel auch gegen den Druck Schließorgans des Anlaßventils in der Endphase die- der an seiner dem Druckzylinder 12 abgewandten ser Schaltbewegung gedämpft und so dessen Ver- Seite 9 anstehenden Anlaßdruckluft in Richtung schleiß erheblich vermindert. Gerade die Funktions- auf den Arbeitszylinder 3 hin bewegt. Diese Schaltsicherheit des Anlaßventils ist jedoch beispielsweise 5° bewegung des Druckkolbens 8 wird durch eine zur Durchführung von Notmanövern von erheblicher Schulter 14 des Ventilkörpers 5 begrenzt.
Bedeutung. In der nachfolgenden Schaltbewegung, Im Verlauf seiner Schaltbewegung legt der Druckin der das Anlaßventil wieder in seine Ruhestellung kolben eine in seinem Hubbereich angeordnete und überführt wird, erfolgt die erste Phase praktisch in seiner Ruhestellung abgedeckte Überströmöffnung ruckartig, bis der Druckkolben die Überströmöffnung 55 15 in der Wand des Druckzylinders 12 des Ventilabdeckt. Danach wirkt das in der Steuerleitung an- körpers 5 frei. Durch dieses Freilegen der Überströmstehende Druckmittel zwischen der Überströmöffnung öffnung 15 kann das durch die Steueröffnung 13 einim Bereich des Steuerorgans und dem Druckkolben fließende Druckmittel unter Überwindung von Strödurch seine Trägheit gewissermaßen als Puffer und mungswiderständen ständig aus dem Druckzylinder dämpft somit auch das Ende dieser Schaltbewegung. 60 12 entweichen.Subjected to pressure by exposing the overflow opening. As a result, the pressure piston 8 becomes the pressure piston in the end phase of the piston stroke caused by the pressure 45 against the force of the compression spring 10 and in the preliminary means, the movement of the lowering embodiment is also against the pressure of the closing element of the starter valve in the end phase of its pressure cylinder 12 turned away water switching movement dampened and so its pressure page 9 pending starting compressed air in the direction of wear significantly reduced. Just the functional on the working cylinder 3 moves. However, this switching reliability of the starter valve is, for example, 5 ° movement of the pressure piston 8 is limited by a shoulder 14 of the valve body 5 which is considerable for carrying out emergency maneuvers.
Importance. In the subsequent switching movement, in the course of its switching movement, the pressure in which the starter valve is again in its rest position piston is arranged in its stroke area and transferred, the first phase is practically covered in its rest position jerky overflow opening until the pressure piston the overflow opening 55 15 in the Wall of the pressure cylinder 12 of the valve covers. The body 5 then acts freely in the control line. As a result of this exposure of the overflow pressure medium between the overflow opening 15, the pressure medium flowing through the control opening 13 in the area of the control member and the pressure piston can constantly act as a buffer and resistance to flow from the pressure cylinder, thus also damping the end of this switching movement, while overcoming the flow due to its inertia. 60 12 escape.

Der durch das ständige Entweichen des Druckmittels Im vorliegenden Ausführungsbeispiel möge der bei Druckbelastung des Druckkolbens aus dem Druckkolben 8 zusammen mit dem fest verbundenen Druckzylinder scheinbar höhere Druckmittelver- Ventilschaft 7 zunächst durch einen kräftigen Imbrauch wird durch das exaktere Schließen der An- puls des durch die Steueröffnung 13 in den Drucklaßventile mehr als wettgemacht. 65 zylinder 12 einströmenden Druckmittels in RichtungThe by the constant escape of the pressure medium in the present embodiment may the when the pressure piston is under pressure from the pressure piston 8 together with the firmly connected Pressure cylinder apparently higher pressure medium valve stem 7 initially due to heavy use the more precise closing of the pulse through the control opening 13 in the pressure release valves more than made up for it. 65 cylinder 12 flowing pressure medium in the direction

Eine erhebliche Verbesserung der mit den erfin- auf den Arbeitszylinder 3 hin beschleunigt werden,A considerable improvement that can be accelerated with the invention on the working cylinder 3,

dungsgemäßen Mitteln erreichbaren Wirkungen wird wobei nach Freilegen der Überströmöffnung 15 dieaccording to the means achievable effects is after exposing the overflow opening 15 the

vorteilhaft dadurch erzielt, daß im mittleren Bereich Druckbelastung des Druckkolbens 8 durch dasadvantageously achieved in that in the middle area pressure load on the pressure piston 8 by the

Druckmittel nur noch gering zunimmt und der Zu dem bei 20 angedeuteten Zeitpunkt wird der Druckkolben 8 vorwiegend infolge seiner Massen- Druck im Druckmittel durch das Steuerorgan erhöht, trägheit bis zur Schulter 14 des Ventilkörpers 5 be- um die Öffnungsbewegung des Anlaßventils einzuleiwegt wird und hier durch die steigende Gegenkraft ten. Mit und ohne Anwendung der Erfindung wird der Druckfeder 10 stark verzögert weich anschlägt. 5 dadurch die Öffnungsbewegung des Anlaßventils zur Entsprechend dem Querschnitt der Überströmöff- gleichen Zeit und in gleicher Art eingeleitet, da die nung 15 und dem Druck des durch die Steueröffnung erfindungsgemäße Überströmöffnung 15 durch den 13 einströmenden Druckmittels wird der Druckkol- Druckkolben 8 abgedeckt ist. Bei 21 ist in beiden ben 8 nun entweder während der gesamten Öffnungs- Diagrammen verdeutlicht, daß der Druckkolben 8 zeit des Anlaßventils in dieser Stellung verweilen, 10 ohne Anwendung der Erfindung hart auf die Schuloder aber das sich einstellende Gleichgewicht der auf ter 14 des Ventilkörpers 5 aufprallt, bei Anwendung den Druckkolben 8 wirkenden Kräfte läßt ihn in eine der Erfindung hingegen der Druckkolben 8 vor die-Lage im Bereich der dem Arbeitszylinder 3 züge- sem Aufprall stark verzögert wird. Während der wandten Begrenzung der Überströmöffnung 15 zu- Öffnungszeit liegt im gewählten Beispiel der Druckriickschwingen. 15 kolben 8 an der Schulter 14 -dauernd an.Pressure medium only increases slightly and the at the point in time indicated at 20 becomes the Pressure piston 8 mainly due to its mass pressure in the pressure medium increased by the control member, inertia up to the shoulder 14 of the valve body 5 in order to initiate the opening movement of the starter valve is and here th by the increasing opposing force. With and without application of the invention is the compression spring 10 strikes softly with a strong delay. 5 thereby the opening movement of the starter valve to Corresponding to the cross-section of the overflow opening initiated at the same time and in the same way as the voltage 15 and the pressure of the overflow opening 15 according to the invention through the control opening 13 flowing pressure medium, the pressure piston pressure piston 8 is covered. At 21 is in both ben 8 now shows either during the entire opening diagram that the pressure piston 8 dwell time of the starter valve in this position, 10 hard on the school or without using the invention but the resulting equilibrium impinges on ter 14 of the valve body 5, when applied the pressure piston 8 acting forces him in one of the invention, however, the pressure piston 8 before the position in the area where the impact on the working cylinder 3 is greatly decelerated. During the applied limitation of the overflow opening 15 to opening time is in the selected example of the pressure back swing. 15 piston 8 on shoulder 14 -permanently.

Wird nun der Druck im Druckmittel abgebaut, so Zu dem bei 22 angedeuteten Zeitpunkt wird der wird der Druckabfall im Druckzylinder 12 dadurch Druck im Druckmittel zur Herbeiführung der insbesondere in seiner Anfangsphase stark beschleu- Schließbewegung abgesenkt. Dabei zeigt sich nigt, da weiterhin noch Druckmittel über die Über- (F i g. 2), daß die den Schließverzug darstellende Zeitströmöffnung 15 entweicht. Dadurch wird die 20 spanne α ohne Anwendung der Erfindung relativ groß Schließbewegung des Ventiltellers 6 insbesondere in ist, da der Druckabbau in der Steuerleitung und dader Anfangsphase beschleunigt, nach Abschluß der mit auch im Druckzylinder 12 diese Zeitspanne be-Überströmöffnung 15 durch den Druckkolben 8 je- nötigt, um zu einem die Schließbewegung einleitendoch ein vergleichsweise weiches Aufsetzen des Ven- den Wert zu führen. Die entsprechende den Schließtiltellers 6 auf den konischen Dichtsitz 4 erreicht. 25 verzug darstellende Zeitspanne b in F i g. 3 bei An-If the pressure in the pressure medium is now reduced, the pressure drop in the pressure cylinder 12 is reduced at the point in time indicated at 22, thereby reducing the pressure in the pressure medium to bring about the closing movement, which is strongly accelerated, particularly in its initial phase. It turns out that there is still pressure medium via the overflow (FIG. 2) that the time flow opening 15 representing the closing delay escapes. As a result, the 20 span α without application of the invention is relatively large closing movement of the valve disk 6, in particular, since the pressure reduction in the control line and the initial phase accelerates after the overflow opening 15 through the pressure piston 8 has been completed, also in the pressure cylinder 12, this time span - Necessary in order to initiate the closing movement but to lead to a comparatively soft touchdown of the venous value. The corresponding closing plate 6 on the conical sealing seat 4 is reached. 25 time span b in FIG. 3 upon arrival

Diese Vorgänge können durch eine bei 25 einge- wendung der Erfindung ist erheblich kürzer, da ins-These processes can be considerably shorter by using the invention at 25, since in particular

zeichnete zweite Überströmöffnung kleineren Quer- besondere eben bis zur Einleitung der Schließbewe-drew second overflow opening smaller transverse special even up to the initiation of the closing movement

schnitts oberhalb der Überströmöffnung 15 noch dif- gung der Druckabbau durch das die Uberströmöff-section above the overflow opening 15, the pressure reduction through which the overflow opening

ferenzierter beeinflußt werden, wodurch eine Ab- nung 15 entweichende Druckmittel erheblich be-be influenced in a more differentiated manner, whereby a deviation 15 considerably reduces the pressure medium escaping.

stufung des Druckauf- bzw. -abbaus bei der jewei- 30 schleunigt wird. Der Beginn der Schließbewegunggraduation of the pressure build-up or pressure reduction at which 30 is accelerated. The beginning of the closing movement

ligen Schaltbewegung des Druckkolbens 8 erreichbar erfolgt, wie an der Stelle 23 in den F i g. 2 und 3 er-ligen switching movement of the pressure piston 8 takes place attainable, as at the point 23 in the F i g. 2 and 3

ist. sichtlich ist, bei Anwendung der Erfindung wesent-is. it is obvious, when using the invention,

In den F i g. 2 und 3 ist bei 16 bzw. 17 der Druck- lieh abrupter. Nach dem Abdecken der Überströmverlauf im Druckmittel in der Steuerleitung über der öffnung 15 wird der stark beschleunigte Druckkol-Zeit aufgetragen, bei 18 bzw. 19 der daraus resultie- 35 ben 8 durch den Restdruck im Druckmittel wieder rende Hub des Ventils. Fig. 2 gibt dabei die Ver- etwas abgebremst, so daß, wie bei 24 ersichtlich ist, hältnisse ohne Anwendung der Erfindung, Fig. 3 kein zu hartes Aufprallen des Tellers 6 auf seinen bei Anwendung der Erfindung wieder. Dichtsitz 4 erfolgt.In the F i g. 2 and 3, the pressure is more abrupt at 16 and 17, respectively. After covering the overflow curve The pressure piston time is greatly accelerated in the pressure medium in the control line above the opening 15 applied, at 18 or 19 of the resulting 35 ben 8 again due to the residual pressure in the pressure medium rende stroke of the valve. Fig. 2 shows the braked something so that, as can be seen at 24, ratios without applying the invention, Fig. 3 no too hard impact of the plate 6 on his when applying the invention again. Sealing seat 4 takes place.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 large two-stroke engines with relatively low patent claims: gender control shaft often results in performance even with individual control elements for each cylinder.

1. Control device for compressed air starting and connection lengths of six meters and more,
-brake devices on internal combustion engines, 5 especially when braking ships with rigid, in particular for propulsion of ships, in wel- coupled fixed propeller systems, all or individual working cylinders, at least to some extent, depend on the starting valves, if possible, each having a starting valve with one pressure - Spring-loaded and pressure-closed cylinders arranged exactly at the intended closing time, since here the machine has, with high, medium-actuated pressure pistons, the counter-torque, which is caused by the propeller on the part of a control element for which, must be braked quickly . During braking, which is indicated by an introduction, that at least one release valve is made in the wall of the flow of "counter air" into the cylinder by means of the pressure cylinder (12), a delayed effect is achieved , by means of the 15 th closing of the starter valves, which is in the rest position, so that the overflow opening (15), which is covered by a piston downward stroke of the working piston and can be exposed by a piston downward stroke of the working piston, also flows through the overflow opening (15), whereby the previously achieved braking effect is foreseen, which the Maintaining something is at least partially nullified,
To hold the pressure piston (8) in a position that exposes the overflow opening (15), which closes with a delay even when starting, disadvantages insofar as the pressure of the compressed air flowing through still flows into the cylinder if the exhaust valves are guaranteed by means of. or outlet slots are already open, whereby

2. Control device according to claim 1, characterized in that compressed air escapes uselessly and is identified by the that the pressure drop resulting from the opening cross-section results in the filling that follows in time Starting valve her required switching path of the 25 ment of the next cylinder is reduced accordingly Pressure piston (8) when exposing the overflow.

opening (15) is essentially covered. Assuming that the starter valve is in his

3. Control device according to claim 1 or 2, the rest position is closed and the associated characterized in that pressure piston is applied to opening in one to the axis of the pressure cylinder (12) vertical plane becomes a 30, the closing movement of the starter valve A plurality of evenly distributed during braking by venting the control line overflow openings (15) is provided. management brought about in the area of the tax body. There-

4. Control device according to at least one of the falls through the pressure in the control line after a Claims 1 to 3, characterized in that the exponential function depends on the in the middle of the stroke of the pressure piston 35 length of the control line a delayed closing bens (8) at least one first overflow opening of the exhaust valve with the harmful effects described (25), has effects in the end area of the stroke of the pressure piston. Above all, the (8) at least one second overflow opening (15) depending on the length of the delay is arranged. Control line from working cylinder to working cylinder

5. Control device according to claim 4, characterized in 40 different.

characterized in that the first overflow opening It is the aim of the invention to provide a control device

(25) to create a significantly smaller cross-section of the type described at the beginning

points than the second (15). in a simple way and without otherwise essential

to accept adverse effects, one-

45 on the other hand, the amount of delay in the closing movement

of the starting valves and, on the other hand, largely comparable from working cylinder to working cylinder.

The invention relates to a control device for moderation.

Compressed air starting and braking devices on internal combustion According to the invention, the solution of these powering machines, especially for driving ships, would be achieved in a surprisingly simple manner in that all or individual working cylinders in the wall of the pressure cylinder were at least one at least each have a starter valve with a known, spring-loaded and borrowed pressure piston arranged by means of the pressure cylinder in the rest position, covered by a piston pressure medium-actuated piston, the overflow opening that can be exposed in front of its stroke movement by a control element for the pressure 55, which the Maintaining one to the shark agent is operable. th of the pressure piston in one of the overflow opening. guaranteed flowing through pressure medium.
The control element for the actuation of all start-ups thus depends on the position of the pressure piston in valves where compressed air from a reservoir is pressurized after exposure of the transferring device, is not primarily static due to cost reasons in one unit, especially in terms of space and flow opening summarized. When the pressure in the pressure medium is applied to the control element, especially in the case of a larger number of cylinders, but rather due to the simultaneously open overflow which are downstream of the common control element opening in the wall of the pressure cylinder, the problem arises that the control measures from the dynamic Pressure of the switching impulse going out in the pressure element different and flowing into the cylinder and at the same time from it as in particular at least with individual cylinders long of the pressure medium flowing out. Must pass through the arrangement line paths in the pressure medium. When this additional overflow opening becomes at