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Steuerung der Einströmung bei Kolbenkraftmaschinen. Die Erfindung
betrifft die Steuerung der Einströmung des Treibmittels bei Kolbenkraftmaschinen
mit einem Einströmungsventil, das in der Nähe des Totpunktes durch Anstoßen des
Kolbens gegen den Druck des Treibmittels geöffnet wird und bezweckt eine einfachere
Anordnung einer derartigen Vorrichtung.
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Die Erfindung besteht darin, daß in Verbindung mit dem durch das Treibmittel
geschlossen gehaltenen und durch den Kolben gegen Ende des Hubes gelockerten Einströmungsventil
ein elastisches Belastungsorgan (Feder) angebracht ist, das während eines vorhergehenden
Teiles des Hubes durch den Kolben zusammengedrückt wird, und daß sich das Einströmungsventil,
sobald es durch den Kolben gelockert worden ist, öffnet und so lange offen bleibt,
bis die Zusammendrückung des Belastungsorgans während des darauffolgenden Hubes
aufgehört hat. Die Wirkungsweise dieser Steuerung ergibt sich aus dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel, wo die Steuerung in den Fig. I bis 4 in vier
verschiedenen Stellungen schematisch gezeigt ist.
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Wenn der Kolben 7 sich während seiner Aufwärtsbewegung dem Totpunkt
nähert, wie durch den kurzen Pfeil 8 in Fig. 2 angedeutet, wird das zwischen der
Treibmittelleitung 9 und dem Zylinder Io angeordnete Einlaßventil II etwas von seinem
Sitz abgehoben, und zwar weil das Ventil II mit einem Anschlag I2 versehen ist,
gegen den der Kolben stößt, wenn er sich dem toten Punkt nähert. Sobald das Ventil
sich nur ein ganz klein wenig geöffnet hat und derDruck über und unter den Ventil
dadurch ausgeglichen worden, wird das Ventil unter Einwirkung einer besonderen,
selbsttätig eingeschalteten Gegenbelästung selbsttätig die in Fig. 3 dargestellte,
ganz offene Lage einnehmen; die Wirkungsweise der Gegenbelastung wird unten näher
auseinandergesetzt werden. Während der nächsten Abwärtsbewegung des-. Kolbens strömt
das Treibmittel, wie durch den Pfeil 13 in Fig. 4 angedeutet, in den Zylinder ein,
und zwar.so lange, bis die Wirkung der besonderen Gegenbelastung selbsttätig ausgeschaltet
worden ist, worauf das Ventil sich schließt und die in den Zylinder eingeströmte
Treibmittelmenge expandiert.
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Die auf der Zeichnung dargestellte Gegenbelastung besteht aus einer
Feder 14 und einem damit zusammenwirkenden kolbenförmigen Druckstück 16. Die Feder
14 ist in der hohlen Spindel 1ä des Ventils angeordnet und zwischen dessen Boden
und dem Kopf des Druckstückes 16 eingespannt. Der Schaft des Druckstückes ist durch
das Ventil geführt und ragt in den Zylinder hinein (Fig. i und 4).
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Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens (Pfeil 17 in Fig. i) .wird
zunächst die Feder 14 gespannt, während der Druck des. Treibmittels das Ventil ii
auf seinen Sitz herabgedrückt hält und dadurch auch bewirkt, daß das obere Gegenlager
der Feder seine
Lage nicht ändert. Zu einem gewissen Zeitpunkt stößt
der Kolben 7 gegen den Anschlag I2 und hebt das Ventil II an. Sobald das in Fig.2
angedeutete Öffnen des Ventils II begonnen hat, hebt die vorgespannte Feder I4 durch
ihre Ausdehnung den Ventilkörper in die in Fig. 3 dargestellte vollgeöffnete Lage,
bis er gegen die Führung I8 der Ventilspindel I5 anstößt und dadurch zum Stillstand
gebracht wird. Während dieses Vorganges war der Kolben tatsächlich oder nahezu an
den toten Punkt gelangt, und es ist das Treibmittel, abgesehen von der geringen
Überströmung, welche den Ausgleich der Drücke in der Treibmittelzuleitung bzw. in
dem äußerst kleinen schädlichen Raum des Zylinders stattgefunden hat, deshalb auch
in Ruhe geblieben.
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Während Ver darauffolgenden Abwärtsbewegung des Kolbens (Pfeil I3
in Fig.4) strömt das Treibmittel in den Zylinder ein, und der Anschlag I6, welcher
gemeinsam mit der Feder I4 das Ventil angehoben hält, bewegt sich mit dem Kolben
nach unten; Glas Ventil aber bleibt so lange offen, bis die von der mitreißenden
Einwirkung des Treibmittels herrührende Neigung zum Schließen des Ventils durch
den Widerstand der Feder gegen ein Zusammendrücken ausgeglichen wird. Das Schließen
des Ventils tritt erst dann ein, wenn der Kolben während seiner Abwärtsbewegung
ungefähr die in Fig. I angedeutete Lage erreicht hat; mit anderen Worten, die Zeit,
in welcher der Anschlag I6 sich während der Aufwärtsbewegung des Kolbens von der
in Fig. I bis zu der in Fig. 3 angedeuteten Lage bewegt, entspricht ungefähr derjenigen
Zeit, in der der Anschlag das Ventil während der Abwärtsbewegung des Kolbens von
der in Fig. 3 und über die in Fig. 4 dargestellte Lage hinweg offen hält, so däß
die Einströmungzeit des Treibmittels, also von der Wirkungszeit bzw. Länge dieses
Anschlags unmittelbar abhängt. Durch diesen Anschlag I6 wird sozusagen die Menge
des Treibmittels, welche jedesmal in den Zylinder eingeführt wird, abgemessen. Sobald
diese abgemessene Menge zugeführt worden ist, wird der Zylinder abgeschlossen und
das Treibmittel beginnt zu expandieren.
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Sobald der Abwärtshub des Kolbens vollendet, das Ausstößen des Abdampfes
oder der Luft in irgendeiner beliebigen Weise eingeleitet oder durchgeführt ist
und der Kolben während seiner Aufwärtsbewegung wieder die in Fig. I dargestellte
Lage erreicht hat, wird die oben beschriebene Wirkungsreihe sich selbsttätig wiederholen,
und zwar zuerst die Kornpression der Feder I4, darauf das erste Anheben des Ventils
II, dann sein Sprung bis in der ganz offenen Lage zu der Zeit, da der Kolben in
seiner höchsten Lage anlangt, und schließlich das Abmessen einer neuen Menge des
Treibmittels durch den Anschlag I6 während des nächstfolgenden Kolbenhubs.
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Die oben beschriebene und in den Fig. I bis 4 dargestellte Steuerung
der Einströmung ist von der Form der auf der Zeichnung dar-, gestellten wirksamen
Organe, von ihrer konstruktiven Art und von der Art und Weise, in welcher sie zusammenwirken,
unabhängig. Das Ventil selbst kann von irgendeiner dazu geeigneten Ausbildung sein,
z. B. ein Tellerventil, ein Kegelventil, ein Klappenventil, ein Ringventil o. dgl.;
es kann auch teilweise als Glockenventil, ein zylinderförmiges Ventil o. dgl. abbalanciert
sein. Wenn das Organ, welches als Gegenbelastung wirkt, und welches in der Öffnungsrichtung
des Ventils federartig zusammendrückbar ist, wie auf der Zeichnung angedeutet, aus
zwei selbständigen Teilen, und zwar einer Feder I4 und einem Druckstück I6 besteht,
ist es gleichgültig, welcher von diesen zwei Teilen in den Zylinder hineinragt;
beide Teile brauchen nicht zum Ventil zu gehören, sondern es kann der eine von ihnen
zum Kolben gehören; auch kann eine pneumatische Federung stau der Metallfeder verwendet
werden. Ferner braucht es nicht die Kolbenfläche selbst zu sein, welche auf das
Druckstück s6 wirkt, sondern es kann ein mit dem Kolben verbundener Maschinenteil
sein, welcher diese Wirkung ausübt, und es kann der gleiche oder ein anderer Maschinenteil
zum Lockern des Ventils dienen, und zwar dadurch, daß er gegen das Ventil oder den
Anschlag I2 oder aber gegen ein besonderes, mit dem Ventil verbundenes Organ anstößt.
Bei der auf der Zeichnung dargestellten Form können das Gehäuse Ig mit der Führung
I8, das Ventil usw. leicht abnehmbar sein, so daß die Vorrichtung leicht auseinander
genommen werden kann, um z. B. den Anschlag I6 durch einen längeren oder kürreren
Anschlag zu ersetzen, z. B. wenn man mit einem anderen Füllungsgrad zu arbeiten
wünscht.
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Wenn in der obigen Beschreibung bestimmte Orts- und Richtungsangaben,
wie z. B. »über« und »unter«, »Aufwärtsbewegung« und »A'bwärtsbewegungK« usw. verwendet
worden sind, ist dies selbstverständlich nur als Beispiel anzusehen. Die Erfindung
ist an irgendeine bestimmte Lage des Zylinders bzw. der Zylinder, der Maschine oder
aber an eine bestimmte Anordnung . der Treibinittelzuleätung 9 usw. irre Verhältnis
zum Zylinder nicht gebunden. Die Erfindung kann ebensogat bei feststehenden, wie
bei-umlaufenden 1VTaachinen, ebensogut bei einzelwirkenden wie bei doppelwirkenden
Zylindern sowie auch bei
solchen Maschinen Verwendung finden, wo
der Kolben den festen und der Zylinder den beweglichen Teil bildet.