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Durchbohrter Steuerkolben für Explosionsmotoren mit kraftschlüssigem
Antrieb durch den Steuernocken. Die Erfindung betrifft Verbesserungen an-Steuerkolben
von Explosionsmotoren, die das Einsaugen des Gemisches und das Ausstoßen der Verbrennungsgase
regeln. Es sind Motoren bekannt, bei denen der in einem zylindrischen Gehäuse laufende
Steuerkolben durch eine von oben auf ihn wirkende Feder gegen einen im Kurbelgehäuse
umlaufenden Steuernocken gedrückt und daher lediglich kraftschlüssig von diesem
angetrieben wird. Eine derartige Anordnung ermöglicht ein sehr leichtes Herausnehmen
des Steuerkolbens, da hierzu keine Verbindung desselben mit seiner Antriebsvorrichtung
zu lösen ist. Die Anordnung hat aber den Nachteil, daß bei einem Bruch der Feder
die Arbeit des Steuerkolbens aufhört.
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Nach der Erfindung soll diesem Nachteil dadurch abgeholfen werden,
daß die Feder durch über dem Kolben eingeschlossene Druckluft unterstützt und unter
Umständen ganz ersetzt wird. Der Kolben ist zu diesem Zweck in seiner Längsrichtung
durchbohrt und mit einem in der Durchbohrung liegendem Ventil versehen. Bei seinem
Hin-und Hergang pumpt der Kolben Luft in den über ihm befindlichen geschlossenen
Raum, die durch das Ventil darin eingeschlossen und beim Aufwärtsgang des Kolbens
zusammengedrückt wird, so daß sie, nachdem der Kolben seine höchste Stellung erreicht
hat, ihn abwärts treibt und mit seinem Steuernocken in Berührung hält. Eine schwache
Feder braucht nur zur Einleitung des Vorgangs vorhanden zu sein; bricht dieselbe
während des Arbeitens, so tritt dadurch kein Stillstand ein, sondern die Druckluft
hält den Kolben weiterhin in Bewegung. Wenn hierbei ein Teil der Druckluft durch
Undichtigkeit des Ventils entweicht, so bewirkt doch das Beharrungsvermögen des
Kolbenventils, daß es, nachdem die Druckluft die Abwärtsbewegung eingeleitet hat,
seinen Weg bis zum tiefsten Punkt fortsetzt und dabei durch Ansaugen den Verlust
an Druckluft ersetzt.
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Die Anordnung hat noch den weiteren Vorteil, daß die aus dem Kurbelgehäuse
angesaugte Luft fein verteiltes Schmieröl mitführt und dadurch eine ausgiebige Schmierung
des Kolbens bewirkt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Steuerkolben durch
Luft, die aus dem Kurbelgehäuse durch eine Durchbohrung des Kolbens hindurch in
den Raum über den Kolben gesaugt wurde, zu schmieren. Bei der ,damals vorgeschlagenen
Anordnung sollte das Ansaugen der Luft durch den Antriebskolben bewirkt werden und
der Deckel :des Ventilkolbengehäuses durchbrochen sein, so daß eine Zirkulation
der Luft durch diesen hindurch stattfand. Hierdurch werden aber Verunreinigungen
von außen in das Gehäuse des Steuerkolbens und das Kurbelgehäuse hineingesaugt.
Bei der Anordnung nach der Erfindung, bei der das Gehäuse des Steuerkolbens nach
oben hin vollständig abgeschlossen ist, tritt dieser Nachteil nicht ein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung ist in
der Zeichnung dargestellt, und zwar ist Abb. z ein senkrechter Schnitt durch die
Maschine und Abb. a eine Ansicht derselben von oben. Das in einem Zylinder b .hin
und her gehende Kolbenventil a trägt Ringnuten a@, &, mittels derer es die Explosionskammer
h abwechselnd. mit dem Einlaßkanal c und dem Auslaßkanal d in Verbindung setzt.
Die Innenwand des Zylinders b enthält in der Höhe des zur Explosionskammer lt führenden
Kanals b= eine in diesen ausmündende Ringnut b', so daß sich bei :der in der Zeichnung
dargestellten Stellung des Kolbens ein Über-oder Unterdruck in der Kammer h gleichmäßig
um den Ventilkolben verteilt und diesen in bekannter Weise entlastet. -Der Ventilkolben
enthält
zwecks besserer Führung einen zylindrischen Teil aß. Der auf den Steuerkolben wirkende
Über- oder Unterdruck teilt sich demselben stets nach allen Richtungen hin gleichmäßig
mit, und zwar in der Achsenrichtung durch die Ringnuten a1 und a2 und in der Seitenrichtung
durch die Ringnut b1, so daß der Kolben stets entlastet ist und durch den Druck
unbeeinflußt bleibt. Seine Reibung ist auf einen geringen Betrag heruntergedrückt
und entsprechend auch die zu seiner Bewegung erforderliche Kraft. Eine derartige
Anordnung ist bereits bekannt.
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Der Steuerkolben wird durch einen von der Kurbelwelle aus oder auch
auf andere Weise in Umdrehung versetzten, zweckentsprechend ausgestalteten Steuernocken
e bewegt. Dieser befindet sich dauernd in Berührung mit einer Rolle W am unteren
Ende des Steuerkolbens, so daß alle stoßweisen Bewegungen des letzteren vermieden
werden.
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Um den Steuerkolben mit dem Nocken in Berührung zu halten, kann man
zwischen dem Kolben und dem Verschlußstopfen f des Steuerzylinders b oder sonst
an geeigneter Stelle eine Feder anbringen. Diese ist in der Zeichnung nicht mit
dargestellt.
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Durch den Kolben ist ein Kanal au gebohrt, durch den das Kurbelgehäuse
g mit dem oberen Teil des Kolbenzylinders b in Verbindung steht. Die Mündung dieses
Kanals gegen den Zylinder kann offen oder durch ein nach unten schlagendes Ventil
a6, das sich also beim Niedergang des Kolbens öffnet und sich beim Hochgehen des
Kolbens schließt, verschlossen sein. Ist die Öffnung nicht mit einem Ventil versehen,
so daß der obere Teil des Kolbenzylinders b in freier Verbindung mit dem Gehäuse
g steht, so werden Teilchen des in letzterem herumspritzenden Öls von der Luft in
den oberen Teil des Zylinders b mitgerissen, wo sie zur Schmierung des Kolbens dienen.
Ist dagegen die Mündung des Kanals d durch ein Ventil aß geschlossen, so entsteht
im oberen Teil des Zylinders b beim Schließen des Ventils während der Aufwärtsbewegung
eine Kompression, durch die der Kolben bei seiner Abwärtsbewegung an den Nocken
e angedrückt wird. Der obere Teil des Kolbenzylinders wirkt somit als Luftpuffer.
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Durch den Kanal au findet eine Luftzirkulation statt, da kalte Luft
aus dem Gehäuse g angesaugt wird und mit der Innenseite und der oberen Fläche des
Kolbens sowie mit einem Teil der Innenwand des Zylinders b in Berührung tritt. Die
Arbeitsweise ist folgende: Der Steuerkolben a stellt zwischen dem Explosionsraum
h und der Ansaugleitung c eine Verbindung her, die während des ganzen Saughubes
bestehen bleibt. Dies ist der erste Takt. Hierauf bewegt sich der Kolben und unterbricht
die Verbindung während des Kompressionshubes (zweiter Takt) und des Explosionshubes
(dritter Takt) und macht alsdann während des ganzen Auspuffhubes ,(vierter Takt)
Verbindung mit der Auspuffleitung d. Das Spiel beginnt darauf von neuem.
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Die Stellung des Kolbens in der Zeichnung entspricht dem Kompressions-
und Explosionshub. Ist der höchste Punkt des Nokkens unter dem Steuerkolben .durchgegangen,
so bewegt sich !dieser nach abwärts unter dem Druck der Feder, falls eine solche
vorhanden ist, oder unter dein Druck der im oberen Teil des Zylinders b zusammengedrückten
Luft, wenn diese. am Zurückströmen vom Ventil as gehindert wird.
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Da der Steuerkolben entlastet ist, ist er keiner besonders großen
Reibung und daher auch nur geringer Abnutzung unterworfen. Der Kolben bleibt dauernd
mit dem Nocken in Berührung; .er bewegt sich daher nicht stoßweise. Durch das Herumspritzen
des Öls wird dem Steuerkolben die nötige Schmierung zugeführt, da die Ölteilchen
von der durch den Kanal au strömenden Luft mitgerissen werden. Schließlich dient
diese Luftströmung auch noch zur Kühlung des ganzen Kolbens.
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Der Steuerkolben -kann leicht herausgenom-#,nen werden. Entfernt man
den Verschlußstöpsel f, so kann man den Kolben a einsfach herausheben,
.da er mit keinem Maschinenteil fest verbunden ist.
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Der Zylinder b kann ein besonders .an den Masdhinenzylinder angeschraubtes
Gußstück sein oder mit diesem ein Gußstück bilden.