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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- ΛΙ 279767 -KLASSE Ud. GRUPPE- ΛΙ 279767 CLASS Ud. GROUP

durch das Druckmittel verschiebbarer Steuerbüchsen erfolgt.takes place by the pressure medium displaceable control sleeves.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. November 1912 ab.Patented in the German Empire on November 26, 1912.

Der Gegenstand der Erfindung ist eine Expansionssteuerung für direkt wirkende Kraftmaschinen, z. B. Dampfmaschinen, Preßluft-. motoren und -werkzeuge, Stoßkolbenbohrmaschinen, Bohrhämmer und Nietwerkzeuge, bei denen das Öffnen und Schließen der Druckmitteleinlässe mittels zum Arbeitskolben konzentrischer, gegebenenfalls zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordneter unterteilterThe object of the invention is an expansion control for direct-acting engines, z. B. steam engines, compressed air. motors and tools, ram drilling machines, Rotary hammers and riveting tools, in which the opening and closing of the pressure medium inlets by means of concentric to the working piston, optionally between the piston and partitioned arranged on the cylinder

ίο Steuerbüchsen erfolgt, die durch das Druckmittel verschoben werden.ίο Control sleeves takes place through the pressure medium be moved.

Die neue Steuerung zeichnet sich vor allem durch eine eigenartige konische Gestaltung der Stirnflächen ihrer Steuerbüchsen aus, derzufolge das einströmende Treibmittel zeitweilig eine Saugwirkung auf die Büchse auszuüben vermag, wodurch das zwischen die Büchsen gelangende Druckmittel dieselben auseinandertreibt und dadurch den Abschluß des Einlaßkanales herbeiführt. Außerdem ermöglicht die Erfindung den bei den bisherigen* Steuerungen teilweise auftretenden Übelstand zu verhüten, daß ein Teil des Kraftmittels (Dampf, Luft usw.) verloren geht, indem vor dem Abschluß des Eintrittskanales der Austrittskanal geöffnet wird. Auch ist Vorkehrung getroffen, einer unzeitigen Bewegung der Steuerbüchsen vorzubeugen.The new control is characterized above all by a peculiar conical design of the End faces of their control sleeves, as a result of which the inflowing propellant temporarily a Able to exert suction on the sleeve, whereby the between the sleeves Pressure medium drives them apart and thereby closes the inlet channel. In addition, the invention makes it possible to prevent the inconvenience that has occurred in some cases with the previous * controls Part of the fuel (steam, air, etc.) is lost before the end of the inlet channel the outlet channel is opened. Provision has also been made, an untimely one To prevent movement of the control sleeves.

Auf der Zeichnung ist beispielsweise der nach der Erfindung gebaute Zylinder eines Schlagkolbens durch Fig. 1 und 2 im Achsenschnitt mit zwei Stellungen der beweglichen Teile veranschaulicht, während Fig. 3 und 4 die Düsenwirkung der Steuerbüchsen an den Einlaßkanälen erläutern.In the drawing, for example, the cylinder of a percussion piston built according to the invention is shown illustrated by Fig. 1 and 2 in axial section with two positions of the moving parts, while FIGS. 3 and 4 explain the nozzle action of the control sleeves on the inlet channels.

Der Zylinder α besitzt Einströmkanäle b und c, die das Druckmittel (Luft, Dampf o. dgl.) abwechselnd hinter und vor den Arbeitskolben d gelangen lassen. In den .Arbeitszylinder α ist zwischen seiner Wand und dem Kolben eine verschiebbare Büchse eingesetzt, die aus zwei hintereinanderliegenden Teilen e, f besteht, die von miteinander verbundenen Kanälen g und h durchbrochen sind und an ihren Enden Kegelflächen e¹, e^% bzw. f¹, f² aufweisen. Beide Büchsenteile zusammen sind kürzer als der Innenraum des Zylinders. Im Kolbenlauf sind Auslässe m, η vorgesehen.The cylinder α has inflow channels b and c which allow the pressure medium (air, steam or the like) to pass alternately behind and in front of the working piston d. In the .Arbeitsylinder α a sliding sleeve is inserted between its wall and the piston, which consists of two successive parts e, f , which are broken by interconnected channels g and h and at their ends conical surfaces e ¹ , e ^% and f ¹ , f ² have. Both liner parts together are shorter than the interior of the cylinder. Outlets m, η are provided in the piston barrel.

Um die eigenartige Wirkungsweise dieser neuen Steuerung zu verstehen, muß man beachten, daß das Druckmittel nicht gleichartig auf beide Stirnenden der Steuerbüchsen e, f wirkt, da es am Einlaßende in Form eines dünnen Strahles mit großer Geschwindigkeit eintritt, während es auf die inneren Flächen der Steuerbüchsenhälften erst seine Wirkung ausübt, nachdem es seine Geschwindigkeit eingebüßt und eine gewisse Ausbreitung erfahren hat.In order to understand the peculiar mode of operation of this new control, one must note that the pressure medium does not act in the same way on both ends of the control sleeves e, f , since it enters at the inlet end in the form of a thin jet at high speed, while it hits the inner surfaces of the Control sleeve halves only exerts its effect after it has lost its speed and has experienced a certain expansion.

Am Einlaßende verhält sich das Druckmittel ähnlich wie in den bekannten Strahlapparaten, wo es auch als dünner Strahl einströmt und auf seine Umgebung nicht nur keinen Druck, sondern sogar eine Saugwirkung ausübt. Zur Veranschaulichung dieser Wirkung können Fig. 3At the inlet end, the pressure medium behaves similarly to the known jet devices, where it also flows in as a thin jet and not only has no pressure on its surroundings, but rather even exerts a suction effect. To illustrate this effect, FIG. 3

und 4 dienen. Fig. 3 stellt eine Vorrichtung dar, die aus einer sich kegelförmig verjüngenden Düse i, einem sich daran anschließenden zylindrischen Rohr mit seitlicher Abzweigung k und einem sich von diesem Rohr aus erweiternden Trichter t besteht, von dem ein seitliches Röhrchen r ausgeht.and 4 serve. 3 shows a device which consists of a conically tapering nozzle i, an adjoining cylindrical tube with a lateral branch k and a funnel t which widens from this tube and from which a lateral tube r extends.

Läßt man. durch diese Vorrichtung Druckwasser hindurchströmen, so spritzt aus dem Röhrchen k Wasser aus, was beweist, daß das Druckwasser bis zum Eintritt in den Trichter t _; einen Drück auf die Wandungen ausübt. Hält i man dagegen vor das Röhrchen r eine Flamme, so sieht man, daß diese nach der' Öffnung des Röhrchens r hingezogen wird, ein Beweis dafür, daß .das Wasser auf die Wandungen des Trichters t nicht drückt, sondern sogar einen Unterdruck erzeugt, der das Einsaugen von Luft durch das Röhrchen r zur Folge hat. Damit ist festgestellt, daß, wenn das Wasser infolge seiner hohen Geschwindigkeit beim Einströmen in den Trichter t die Form eines dünnen Strahles angenommen hat, dieser seitlich keinen Druck ausübt, zumal wenn die ihn umgebenden Wandüngen gegen den Strahl zurücktreten.One lets. If pressurized water flows through this device, water squirts out of the tube k , which proves that the pressurized water up to the entry into the funnel t _; exerts pressure on the walls. If, on the other hand, a flame is held in front of the tube r , one sees that it is drawn towards the opening of the tube r , a proof that the water does not press on the walls of the funnel t , but even creates a negative pressure. which causes air to be sucked in through the tube r . It is thus established that when the water has assumed the form of a thin jet as a result of its high speed as it flows into the funnel t , it does not exert any pressure on the side, especially when the surrounding walls recede against the jet.

Bei der vorliegenden Steuerung sind allerdings die Bedingungen für die Strahlbildung und -wirkung zum Teil andere (vgl. Fig. 4). Das Druckmittel strömt hier nicht in Form eines vollen Strahles durch ein enges Rohr ins Freie aus, sondern tritt durch einen von den Flächen β³ bzw. f ⁸ der Steuerbüchsen und dem Zylinderboden begrenzten schmalen Ringspalt in einen Zylinderraum ein, der freilich auch, solange der Arbeitskolben d zurückweicht, ständig an Größe zunimmt. Das von allen Seiten senkrecht zur Zylinderachse in dünner Schicht einströmende Druckmittel bildet in der Mitte einen Wirbel und strahlt von dort in einem sich beständig erweiternden Kegel gegen die Büchsenwand und den Kolben d aus, so daß es an der Schrägfläche e² bzw. f'¹ wirkungslos vorbeigeht, jedoch durch die Überströmkanäle g, h hindurch mit genügendem Druck auf die Flächen e', f wirken kann, um die Steuerbüchsen e,.f auseinanderzutreiben.With the present control, however, the conditions for the jet formation and effect are partly different (cf. FIG. 4). The pressure medium does not flow out here in the form of a full jet through a narrow pipe into the open, but enters a cylinder space through a narrow annular gap delimited by the surfaces β ³ and f ^{8 of} the control sleeves and the cylinder base, which of course also as long as the Working piston d recedes, constantly increasing in size. The pressure medium flowing in from all sides perpendicular to the cylinder axis in a thin layer forms a vortex in the middle and radiates from there in a constantly expanding cone against the liner wall and the piston d , so that it is at the inclined surface e ² or f ' ¹ passes ineffectively, but can act through the overflow channels g, h with sufficient pressure on the surfaces e ', f to drive the control sleeves e, .f apart.

Darauf beruht die Wirkung der Steuerung, die wie folgt arbeitet:The effect of the control is based on this and works as follows:

In der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung ist der Einlaßkanal c geschlossen und der Einlaß b geöffnet; dem bei b einströmenden Druckmittel wird dadurch, daß es durch den verhältnismäßig schmalen Spalt zwischen dem Zylinderboden und der Außenkante e^s der Steuerbüchse einströmen muß, eine größere Geschwindigkeit erteilt, was man natürlich auch durch entsprechende Ausbildung und Anordnung der Eintrittskanäle selbst erreichen könnte; das in einem durch die Kante e³ begrenzten Strahl (vgl. Fig. 4) einströmende Druckmittel wird je-. doch keinen Druck auf die Kegelfläche e^% der Steuerbüchse ausüben, wohl aber treibt es den Arbeitskolben nach links. Sobald die rechte Kolbenkante den Kanal g der rechten Büchsenhälfte e überlaufen hat, kann das Druckmittel in den Kanal g eintreten und, da es hier mit seinem vollen Druck auf den ganzen Querschnitt der Büchsenteile e, f wirkt, diese nach rechts und links auseinanderdrücken. Da die linke Büchse f den Einlaßkanal c abschließt, also fest am Zylinderboden anliegt, wird infolgedessen die rechte Büchse e gezwungen, den Kanal b abzuschließen. Nach Abschluß des Kanales 5 wirkt rechts hinter dem Kolben d nur noch die Expansionsspannung des Druckmittels, bis der Kolben den Auslaß η freigibt. Alsdann findet hinter dem Kolben eine plötzliche Druckentlastung statt, die sich durch die Überströmkanäle g, h auch auf· den Raum zwischen den beiden Hälften e, f der Steuerbüchse überträgt; links vor dem Kolben d hingegen entsteht eine Kompressionsspannung, da die Auspufflöcher m während dieser Zeit geschlossen sind: Das vor dem Kolben komprimierte Druckmittel vermag deshalb schließlich durch seinen auf die äußere schräge Ring- oder Kegelfläche f² der linken Steuerbüchshälfte f wirkenden Überdruck diese vom Zylinderboden abzuheben, so daß sie den linken Einlaßkanal c für das Druckmittel freigibt und dieses auf die linke Arbeitskolbenfläche gelangen läßt.In the position illustrated in Figure 1, the inlet channel c is closed and the inlet b is open; the pressure medium flowing in at b is given a greater speed because it has to flow in through the relatively narrow gap between the cylinder base and the outer edge e ^{s of} the control sleeve, which of course could also be achieved by appropriate design and arrangement of the inlet channels themselves; the pressure medium flowing in in a jet delimited by the edge e ³ (cf. FIG. 4) is each. but do not exert any pressure on the conical surface e ^{% of} the control sleeve, but it does drive the working piston to the left. As soon as the right piston edge has overflowed the channel g of the right sleeve half e , the pressure medium can enter the channel g and, since it acts here with its full pressure on the entire cross section of the sleeve parts e, f , push them apart to the right and left. Since the left sleeve f closes the inlet channel c , that is to say rests firmly on the cylinder base, the right sleeve e is consequently forced to close off the channel b . After the end of the channel 5, only the expansion tension of the pressure medium acts on the right behind the piston d until the piston releases the outlet η. A sudden pressure relief then takes place behind the piston, which is also transmitted through the overflow channels g, h to the space between the two halves e, f of the control sleeve; On the other hand, to the left in front of the piston d , a compressive stress arises because the exhaust holes m are closed during this time: The pressure medium compressed in front of the piston is therefore ultimately able to remove the pressure from the cylinder base due to its overpressure acting on the outer inclined ring or conical surface f ^{2 of} the left control sleeve half f lift off so that it releases the left inlet channel c for the pressure medium and allows this to reach the left working piston surface.

Den deutlichsten Beweis dafür, daß die Steuerung in der beschriebenen Weise wirkt, daß also die Steuerbüchsen tatsächlich infolge des Unter-. schiedes der an ihren beiden Enden vorhandenen Drücke auseinandergetrieben werden und sich nicht etwa gleichzeitig wie ein Stück bewegen, liefert die damit erzielbare Ersparnis an Druckmittel. Bei sonst gleichen Betriebsbedingungen verbraucht z. B. eine Steuerung mit senkrecht zur Achse abgeschnittenen Büchsen 185 1 Preßluft von 5 Atm., eine solche dagegen, deren Steuerbüchsen erfindungsgemäß an den Enden abgeschrägt sind, nur 1321, also fast 28 Prozent weniger.The clearest proof that the control works in the manner described, that is the control boxes actually as a result of the under-. the difference between the two existing at both ends Pressures are driven apart and do not move like one piece at the same time, supplies the achievable savings in pressure medium. All other operating conditions are the same consumes z. B. a controller with sleeves cut perpendicular to the axis 185 1 compressed air of 5 atm., on the other hand, the control sleeves according to the invention at the ends are beveled, only 1321, so almost 28 percent fewer.

Daraus geht hervor, daß die jeweils am Einlaßende befindliche Steuerbüchse den Einlaß absperrt, ehe der Kolben den Auslaß freilegt, daß also das Werkzeug, während der Kolben von g bis η oder von h bis m läuft, mit Expansion arbeitet und eine sonst zu Druckmittelverlusten führende unmittelbare Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß vermieden wird.This shows that the control sleeve located at the inlet end closes the inlet before the piston exposes the outlet, so that the tool, while the piston runs from g to η or from h to m , works with expansion and otherwise leads to pressure medium losses direct connection between inlet and outlet is avoided.

Um nun die schieberartigen Zylinderbuchsen gegen unerwünschte Lagenänderungen, z.B. infolge äußerer Stöße, zu sichern, sind im Zylinder Bohrungen 0 und f angeordnet, durch die das Druckmittel beständig einseitig auf die beiden Büchsenteile e, f wirkt, und zwar nur mit so viel Druck, daß das Gewicht der Schieberbüchse ausgeglichen wird und nicht ein unbeabsichtigter selbsttätiger Schluß der Einlaßkanäle erfolgt,In order to secure the slide-like cylinder sleeves against undesired changes in position, e.g. as a result of external impacts, bores 0 and f are arranged in the cylinder through which the pressure medium acts continuously on one side on the two sleeve parts e, f , and only with so much pressure that the weight of the valve sleeve is balanced and there is no unintentional automatic closure of the inlet channels,

falls die Maschine in eine schräge oder senkrechte Lage gebracht wird.if the machine is inclined or vertical Location is brought.

Claims

Patent Claims:

i. Expansion control for direct-acting engines, in which the opening and closing of the pressure medium inlets takes place by means of ίο control sleeves which are concentric to the working piston and displaceable by the pressure medium, characterized in that the controlling end faces of the control sleeves (e, f) are designed conically in such a way that the inflowing pressure medium exerts a suction effect in front of the same, while the pressure medium reaching between the control sleeves drives them apart, so that the inlet channel is closed.

2. Control according to claim i, characterized in that the pressure medium between the control sleeves (e, f) passes through overflow channels (g, h) which the working piston (d) exposes before opening the outlet (n, m) .

3. Control according to claim 1, characterized in that openings (0, -p) are provided in the cylinder wall, through which the pressure medium acts on one side of the control sleeves in order to prevent their untimely movement.

1 sheet of drawings.