DE347974C - Steuerung fuer Kolbenmaschinen, besonders Drehschiebersteuerung - Google Patents

Description

Die bisher bekannten Kraftmaschinen, gleichgültig ob sich diese der expandierenden Kraft des Dampfes, der Gase oder de.s Wassers zur Arbeitsleistung- bedienen, benötigen für den Zutritt und Austritt der Kraft abgebenden Mittel Schieber oder Ventile, welche auf mannigfache Weise, z. B. durch Räder, Wellen, Gestänge und Hebel, zumeist in ziemlich verwickelter Anordnung, d. h. zwangläufig oder kraftschlüssig gesteuert werden. Im Gegensatz zu diesen bekannten Steuerungen wird beim Erfindungsgegenstand das Steuerorgan nach Auslösung einer es in seiner jeweiligen Lage haltende Hemmung durch den Treibmitteldruck in die Steuerstellung gedreht und in dieser durch die Hemmung bis zur nächsten Auslösung gehalten. Es empfiehlt sidh hierbei, die zur Steuerung· verwendeten Dämpfe, Gase oder Flüssigkeiten gegen

so ein Schaufelrädchen (Turbine) zur. Einwirkung zu bringen und dessen Drehbewegung zum öffnen bzw. Schließen des Drehschiebers auszunutzen. Im Falle das Steuerorgan als Drehschieber Verwendung findet, kann die den

as Drehschieber in der Schließ- bzw. Offenstellung haltende Hemmung als schwingbar gelagerter Anker ausgebildet sein, der zu gewollten Zeiten die an der Drehschieberspindel angeordnete Ankerdrehscheibe festhält.

Die neue Steuerung ist auf der beigefügten Zeichnung beispielsweise in Anwendung auf eine vierzylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt.

Abb. ι zeigt die Verbrennungskraftmaschine zum Teil in Seitenansicht, zum Teil im senkrechten Schnitt.

Abb. 2 zeigt einen der vier Zylinder zum Teil in Seitenansicht, zum Teil im senkrechten Schnitt.

Abb. 3 ist ein wagerechter Schnitt nach Linie A-A der Abb. i, während

Abb. 4 rechts eine Draufsicht auf die Maschine und links einen wagerechten Schnitt nach Linie B-B der Abb. ι erkennen läßt.

Der Erfindungsgegenstand besitzt folgende Einrichtung:

ι ist das Kurbelgehäuse, in dessen Stirnwänden 2, 3 die Kurbelwelle 4 drehbar gelagert ist. Mit dem Kurbelgehäuse sind die vier Zylinder 5, 5', 5", 5'" in üblicher Weise verbunden. An der vom Kurbelgehäuse abgewandten Seite sind die Zylinder mit einem gemeinschaftlichen Zylinderkopf 6 versehen, welcher den Eingangsstutzen 7 für das frische Gasluftgemisch und den Ausgangsstutzen 8 für die Abgase besitzt. Der Boden des Zylinderkopfes besitzt für jeden Zylinder einen Einlaß 9 für das frische Gasluftgemisch und einen Auslaß 10 für die verbrannten Gase, welche durch je einen Steg 11 voneinander getrennt sind.

Die Stege 11 laufen je in eine rechteckig angeordnete Wand 17 aus, welche zwischen sich und der äußeren Wand des Kopfes 6 den Zutrittskanal 7' bzw. den Austrittskanal 8' freiläßt. Der Eintrittsstutzen 7 mit dem Eintrittskanal 7' ist daher durch die Stege 11 von dem Austrittskanal 8' und dem Austrittsstutzen 8 getrennt.

In jedem Stege 11 ist bei 11' eine Spindel 12 drehbar gelagert (Abb. 2), auf welcher unten ein zweckmäßig als Scheibe ausgebildeter Drehschieber 13 befestigt ist. Derselbe besitzt einen Ausschnitt 14, der bei Drehung

der Scheibe 13 entweder mit der Einlaßöffnung 9 oder mit der lAuslaßöffnung 10 in Übereinstimmung gebracht werden kann, so daß das frische Gasluftgemisch in den Zylinder eintreten bzw. die verbrannten Gase aus dem Zylinder entweichen können.

Bei der in Abb. 2 gezeigten Stellung der Steuerungsteile nimmt die Scheibe 13 diejenige Stellung ein, in welcher das frische Gasluftgemisoh im Begriff steht, infolge der Saugwirkung des Kolbens in den Zylinder einzutreten. Oberhalb des Zylinderkopf«» befindet sich ein Gehäuse 15 (Abb. 2), welches mittels seines Stutzens 16 mit dem Stutzen 8 des Zylinderkopfes in Verbindung steht und am Zylinderkopf unverrückbar befestigt ist. Dieses Gehäuse, durch welches die Spindeln 12 hindurchragen, ist durch Querwände

18 in eine der Zylinderzahl entsprechende Zahl von Ouerräumen abgeteilt. Jede Abteilung ^!

nimmt ein Schaufelrädchen (Turbinenrad)

19 auf (Abb. 4), welches auf der-zugehörigen Spindel 12 befestigt ist. Diese Schaufelrädchen 19 stützen sich mit den als Kugellager ausgebildeten Stützlagern 20 auf dem verbreiterten Teil 11' des Steges 11, so daß sie bei ihrer Drehung möglichst wenig Reibung zu j überwinden haben.

Die Querwände 18 schmiegen sich bei 18' der Form des Schaufelrädchens an. Rechtwinklig zu jeder Querwand 18 ist ein Wandungsteil 21 gerichtet, welcher sich bis zum benachbarten Schaufelrädchen 19 erstreckt, so ! daß der zwischen dieser Wand 21 und der hin- > teren Begrenzungswand des Gehäuseteiles 15 gebildete Kanal 22 (Abb. 4) nur durch die Einlasse 23 mit dem von den Schaufelrädchen eingenommenen Raum in Verbindung steht.

Auf dem Vierkant 24 jeder Spindel 12 sind .

je zwei Ankerscheiben 25, 25' befestigt. Dieselben machen, wenn die Spindel 12 gedreht wird, die Drehbewegung derselben mit. Jede Ankerscheibe 25, 25' ist mit Sperrlücken 26 bzw. 26' versehen. Oberhalb der Ankerscheiben ist in Lagern 27, 28 die Welle 29 drehbar j gelagert. Auf derselben sind die Anker 30 ! befestigt, welche mit ihrem hakenförmig um- ; gebogenen Arm 31 bzw. 31' wechselweise in ; eine der Sperrlücken 26 bzw. 26' der Anker- |

scheiben 25 bzw. 25' eingreifen und dadurch die Spindel 12 mit ihrem Drehschieber 13 in der jeweiligen Stellung festhalten.

An dem Motorzylinder 5"' ist bei 32 der . Zapfen 33 befestigt, auf welchem der Doppelhebel 34, 35 schwingbar gelagert ist. Derselbe umfaßt mit seinem Kopf 36 den Zapfen j 37 der auf der Welle 29 befestigten Kurbel i 38. Der Arm 34 des Doppelhebels steht unter _: der Einwirkung einer Feder 39 (Abb. 2), welche ihr Widerlager in dem mit Kurbelgehäuse befestigten Teil 40 findet. Auf der Kurbelwelle 4 ist der Nocken 41 befestigt, welcher bei Drehung der Welle gegen einen Vierkantstift 42 wirkt. Letzterer ist in dem zylindrischen Teil 43 der Stirnfläche 3 ver-, schiebbar gelagert und derart angeordnet, daß er den Hebelarm 34 entgegen dem Druck der Feder 39 zu drehen strebt.

Der Gehäuseteil 15 steht durch eine Leitung 44 mit der unteren Abteilung 45 des Druckluftbehälters 46 in Verbindung. In der Trennungswand'47 dieser beiden Abteilungen befindet sich die durch Ventil 48 abschließbare öffnung 49. Der Ventilkörper 48 besitzt einen nach unten ragenden Führungsbolzen 50, welcher nach unten über seine Führung 51 hinaus in den zylindrischen Hohlraum des Teiles 52 ragt. Letzterer nimmt den Zapfen 53 der Andrehkurbel 54 auf, welche zum Anlassen des Motors dient. Der Zapfen 53 der Andrehkurbel ist bei 55 abgesetzt und läuft in den Klauenteil 56 aus, welcher mit einem entsprechenden Klauenteil 57 der Kurbelwelle 4 in Eingriff gebracht werden kann.

Der Erfindungsgegenstand besitzt folgende Wirkungsweise:

Da die auf der Zeichnung dargestellte Vierzylinderkraftmaschine im Viertakt arbeitet, so müssen sämtliche Drehschieber 13 gleichzeitig gesteuert werden, wobei bei dem einen Zylinder, z. B. S, der Einlaß 9 für das frische Gasluftgemisch geöffnet und der Austritt für die Abgase geschlossen wird, bei den beiden folgenden Zylindern, z. B. 5', 5", sowohl 9 als auch 10 geschlossen werden, um die Kornpression des angesaugten Gases, bzw. die Explosion desselben zu ermöglichen und schließlich beim vierten Zylinder, z. B. 5"', der Zugang 9 geschlossen und der Auslaß 10 geöffnet wird, um das Ausstoßen der Abgase zu ermöglichen. Die aus jedem Zylinder ausgestoßenen Abgase durchströmen den Kanal 8' (Abb. 3) und gelangen dann durch Stutzen 8 und Stutzen 16 in den Kanal 22 des Gehäuses 15 (Abb. 4), um gegen die Sdhaufelrädchen 19 zu wirken. In demjenigen Moment, in welchem Drehschieber 19 von neuem gedreht werden sollen, wirkt. Nocke 41 mittels des Stiftes 42 gegen den Hebelarm 34. Durch die diesem und dem Hebelarm 35 erteilte Schwingung wird unter Vermittlung der Kurbel 38 die Welle 29 mit den Ankern 30 im Sinne der Uhrzeigerbewegung (Abb. 2) in Schwingung versetzt. Dabei werden die Anker mit den Armen 31' aus den Sperrlücken 1x5 26' des Sperrades 25' herausgehoben (Abb. 2), wodurch die Hemmung der Schaufelrädchen 19 aufgehoben wird. Die Folge davon ist, daß die in den Kanal 22 tretenden Abgase g"egen die Schaufeln der Rädchen 19 im Sinne iao der Pfeile α wirken und letztere in Drehung versetzen. Das hat zur Folge, daß die Spin-

. dein 12 und die Drehschieber 13 entsprechend gedreht werden, wobei die Drehschieber entweder den Auslaß 10 für die Verbrennungsgase abschließen und den Einlaß 9 öffnen, wenn frisches Gasluftgemisch angesaugt werden soll, oder sowohl 9 als auch 10 schließen, wenn das angesaugte Gasluftgemisch komprimiert werden soll. Wesentlich ist aber, daß abwechselnd immer bei mindestens einem der vier Zylinder der Auslaß geöffnet ist, so daß immer ein Gasdruck der Abgase da ist, um die Schaufelrädchen in Drehung zu versetzen.

Wenn, wie vorhin ausgeführt wurde, der

Hebel 34, 35, durch den Nocken 41 in Schwingung versetzt wird, greifen schließlich die Ankerarme 31 in die entsprechende Sperrlücke 26 des Sperrades 25 ein, wodurch die Spindeln 12 der Schaufelrädchen wieder festgestellt werden. Sobald die Nocke 41 den Stift 42 freigibt, gelangt der Hebel 34, 35 in die in Abb. 2 gezeichnete Lage, in welcher jeder Ankerarm 31 aus der Sperrlücke 26 des Rades 25 heraustritt, wodurch die Spindel 15 wieder einen Moment freigegeben wird, um dann durch Eingreifen der Arme 31' in die Sperrlücken 26' des Sperrades 25 wieder festgestellt zu werden. Der gleiche Vorgang wiederholt sich bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 4.

Wenn der Motor angedreht werden soll, wird der Kurbelzapfen 53 der Andrehkurbel, welcher in dem hülsenförmigen Teil 52 gelagert ist, achsial nach links verschoben (Abb. 1), wobei der Zapfen 50 mit dem Ventilkörper 48 durch den verstärkten Teil 53 des Zapfens entsprechend angehoben wird. Gleichzeitig greift dann die Klaue 56 der Andrehkurbel in die Klaue 57 der Kurbelwelle ein, wodurch die Verkupplung der Andrehkurbel mit der Kurbelwelle zustande kommt. Nachdem der Ventilkörper 48 von seinem Sitz abgehoben ist, gelangt die im Behälter 46 vorhandene Druckluft durch die Ventilöffnung 49 in die untere Abteilung 45 des Behälters und aus dieser durch Leitung 44 in den Kanal 22, um an Stelle der Abgase gegen die Schaufelrädchen 19 zu wirken. Die Bewegung der Hemmung erfolgt beim Drehen der Kurbel 54 durch die Nöcke 41 der Kurbelwelle 4 unter Vermittlung des Hebels 34, 35 der Kurbel 38 und der Welle 29 sowie der Anker 30.

Es ist klar, daß die beispielsweise gekennzeichnete Ventilsteuerung auch zur Ventilsteuerung bei Dampfmaschinen, Wasserkraftmaschinen usw. die entsprechende Verwendung finden kann. Es ist ferner nicht unbedingt erforderlich, daß die zu steuernden Abschlußorgane als Drehschieber ausgebildet sind. Man kann an Stelle der Drehschieber auch Ventile verwenden, wenn man dafür sorgt, daß die absatzweise Drehung der Spindeln dazu aus- ' genutzt wird, um die Ventilkörper abwechselnd von ihrem Sitz abzuheben bzw. gegen ihren Sitz zu führen. Dies kann beispielsweise in der Weise bewirkt werden, daß die Spindeln 12 nicht unmittelbar mit den \^rentiltellern, sondern mit Hebeln verbunden sind, welche bei absatzweiser Drehung der Ventilspindeln in der gleichen Richtung einmal den Ventilkörper von seinem Sitz abheben, das andere Mal gegen seinen Sitz führen.

Durch alle jene naheliegenden Abänderungen und weiteren Ausbildungen wird aber an dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht das Geringste geändert.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Steuerung für Kolbenmaschinen, besonders Drehschiebersteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (13) nach Auslösung einer es in sedner jeweili-

! gen Lage haltenden Hemmung (30) durch ! den Treibmitteldruck in die Steuerstellung gedreht und in dieser durch die Hemmung j bis zur nächsten Auslösung gehalten wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Drehschiebers bei Dampfmaschinen durch den Strom des Auspuffdampfes und bei Verbrennungskraftmaschinen durch den Strom der Abgase bewirkt wird.

3. Steuerung nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zurSteuerung verwendete Treibmittel gegen ein Schaufelrädchen (Turbine) (19) wirkt, durch welches die Drehbewegung auf den Schieber (13) übertragen wird.

4. Steuerung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Drehschieber (13) in der Schließ- bzw. Offenstellung haltende Hemmung aus einem schwingbar gelagerten Anker (30) besteht, der, zu gewollten Zeiten eine an der Schieberspindel (12) befestigte Anker-

' scheibe (25,25') festhält.

5. Steuerung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (30) sämtlicher Drehschieber (13) von mehrzylindrigen Maschinen auf einer gemeinschaftlichen Welle (29) angeordnet sind, welche von der Maschinenhauptwelle aus durch eine Nocke (41) in hin und her gehende Bewegung versetzt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.