DE468568C

DE468568C -

Info

Publication number: DE468568C
Application number: DENDAT468568D
Authority: DE

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 24. NOVEMBER 1928

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14 f GRUPPE 8

M97637 Ifi4f Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 1. November 1928

Heinrich Maurits Meier-Mattern in Hilversum, Holland Umsteuervorrichtung für hydraulisch gesteuerte Kolbenmaschinen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Dezember 1926 ab

Die Priorität der Anmeldung in Holland vom 31. Dezember 1925 ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Umsteuervorrichtung für hydraulisch gesteuerte Kolbenmaschinen, bei der die Steuerexzenter die Ventile durch hydraulische Gestänge öffnen. Um eine mechanische Ventil-, Schieber- oder Hahnsteuerung für die beiden Drehrichtungen der Maschine verwenden zu können, werden entweder eine Kulisse (mit Kulissenstein) oder einstellbare Nockenscheiben vorgesehen, oder die Maschine wird in einer einzigen Drehrichtung angetrieben und mit einer Umkehrkupplung versehen. Auch bei hydraulisch gesteuerten Ventilen, Schiebern oder Hähnen kann man diese Hilfsmittel zur Umsteuerung der Maschine anwenden. Die Einrichtung wird jedoch einfacher, billiger und leichter zu bedienen, wenn eine Umsteuervorrichtung nach der Erfindung angewendet wird. Erfindungsgemäß ist in die Verbindungsleitungen zwischen den Zylindern, die die zum Bewegen der Steuerorgane dienenden Kolben aufnehmen, und dem oder den Zylindern für den oder die von der Steuerwelle getriebenen Steuerkolben ein von Hand verstellbares Steuerorgan eingeschaltet, das durch Vertauschen der Verbindungsleitungen die Umsteuerung bewirkt. Zweckmäßig werden Maschinen, welche für zwei Drehrichtungen bestimmt sind, z. B. Lokomotiven, Schiffsdampfmaschinen,Dieselmotoren, Kraftfahrzeugmotoren usw., mit mehreren Z3⁷-lindern ausgerüstet. Die zu diesen Zylindern gehörigen Kurbeln stehen dann im Winkel zueinander. Die Ventile, Schieber oder Hähne, welche zu diesen Zylindern gehören, müssen im allgemeinen in der Nähe der Totlage der Kurbeln geöffnet sein oder werden. Dazu ist es erforderlich, daß das treibende Exzenter oder der Nocken, welchem der treibende Kolben seine Bewegung entnimmt, einen Voreilwinkel gegenüber der zugehörigen Kurbel aufweist.

.Es kann gemäß der Erfindung in diesem Falle für die Bedienung der Ventile des einen Arbeitszylinders der Maschine in der einen Drehrichtung und der Ventile eines anderen Arbeitszylinders in der entgegengesetzten Drehrichtung derselbe von der Steuerwelle getriebene Steuerkolben dienen.

Die Hähne, Schieber oder Ventile zur Herbeiführung der erforderlichen Schaltungen in den Flüssigkeitsleitungen können dabei miteinander gekuppelt sein; auch können alle erforderlichen Schaltungen durch ein einziges Organ bewirkt werden.

Bei Anwendung der Erfindung kann die Bewegung der treibenden Kolben auch von anderen Teilen als von Exzentern oder Nocken hergeleitet werden; so kann diese Bewegnng z. B. von den Kolbenstangen oder Treibstangen abgeleitet werden.

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt :

Abb. ι veranschaulicht, wie bei einem Exzenter und zwei Kurbeln unter einem Winkel von go° diese zueinander angeordnet sind.

Abb. 2 gibt eine schematische Darstellung der praktischen Anwendung des in Abb. ι schematisch dargestellten Falles.

ίο Abb. 3 zeigt schematisch die Anwendung der Erfindung bei einer Maschine mit zwei treibenden Kolben für die hydraulische Ventilsteuerung.

Abb. 4 zeigt im Diagramm die gegenseitige Lage der Kurbel und Exzenter für die in Abb. 7 schematisch dargestellte Maschine.

Abb. 5 ist ein Diagramm für dieselbe Maschine, bei welchem alle Kurbeln in die Lage der Kurbel I zurückgedreht sind.

Abb. 6 ist ein Schaltungsschema für dieselbe Maschine, aus welchem die Art und Weise ersichtlich ist, in welcher die Zylinder der treibenden Kolben mit den Ventilen der Maschine für Vorwärtsdrehung und Rückwärtsdrehung verbunden sein müssen.

Abb. 7 zeigt die vollständige Anordnung für

eine Maschine mit zwei Zylindern I und TI.

Es sei ausgegangen von einer Maschine mit

zwei Kurbeln unter einem Winkel von 90⁰.

Die Steuerung der Ventile erfolge hydraulisch unter Verwendung eines treibenden und eines getriebenen Kolbens (Abb 1). Das Exzenter, welches den treibenden Kolben bewegt, der seine Bewegung auf die Ventile überträgt, hat in der Vorwärtsrichtung einen Voreilwinkel von 45⁰ gegenüber der ersten Kurbel und einen Nacheilwinkel von 45⁰ gegenüber der zweiten Kurbel. In der Rückwärtsdrehrichtung hat das Exzenter demnach einen Voreilwinkel von 45⁰ zur zweiten Kurbel und einen Nacheilwinkel von 45⁰ zur ersten Kurbel.

Der treibende Kolben, welcher die Ventile usw. des ersten Zylinders für die Vorwärtsdrehung bedient, muß dann die Ventile usw. des zweiten Zylinders für die Rückwärtsbewegung bedienen. Dies wird z. B. in der nachstehend beschriebenen Weise erzielt.

Mittels der Kolbenstange i"(Abb. 2) wird der treibende Steuerkolben 2, welcher seine Bewegung auf die Ventile des Zylinders überträgt, im Zylinder 3 vom Exzenter^der Hauptwelle hin und her bewegt. Der Zylinder 3 oberhalb des Kolbens 2, die Leitung 4, der Hahn 5, die Leitungen 6 und 7 und dieTRäume 8 und 9 unterhalb der Kolben 10 und 11, welche sich in den Steuerzylindern 12 und 13 bewegen, sind sämtlich mit Flüssigkeit gefüllt. Die Kolben 10 und 11 sind mittelster Stangen 14 und 15 mit den Ventilen 16 und 17 verbunden,

welche _zum ersten und zum zweiten Zylinder gehören.

Steht der Hahn 5 in der gezeichneten Lage, so wird, wenn das Exzenter der Hauptwelle den Kolben 2 bewegt, diese Bewegung auf den Kolben 10 und mittels der Ventilstange 14 auf das Ventil 16, welches zum ersten Maschinenzylinder gehört, übertragen. Eine Feder 18 trägt Sorge dafür, daß der Kolben mit der Flüssigkeit in Berührung bleibt. Die Maschine _λ läuft jetzt vorwärts. Zur Umsteuerung der Bewegung wild der Hahn 5 um einen Winkel von 90⁰ entgegen dem Drehsinn des Uhrzeigers gedreht. Der Kolben 2 bedient nach der Umsteuerung in der gleichen Weise das Ventil 17 des zweiten Maschinenzylinders, infolgedessen läuft die Maschine jetzt rückwärts.

Die Exzenter haben einen Voreilwinkel, z. B. von 45⁰, gegenüber den Kurbeln der Zylinder, welche sie in der Vorwärtsrichtung bedienen. Die Exzenter stehen dann auch richtig, nämlich mit einem Voreilwinkel von 45⁰ gegenüber den Kurbeln der anderen Zylinder, welche für die Rückwärtsdrehrichtung bestimmend sind. Indem mittels eines Hahnes oder mehrerer Hähne die Flüssigkeit, welche vom treibenden Kolben den Druckleitungen zugeführt wird, für die Vorwärtsdrehrichtung den Ventilen des einen Zylinders und für die Rückwärtsdrehrichtung den Ventilen des anderen Zylinders zugeführt wird, wird die Bewegung umgekehrt. Die Ventile der zur ersten Kurbel gehörenden Zylinder werden für die Vorwärtsdrehrichtung durch den treibenden Kolben bedient, welcher vom ersten Exzenter bewegt wird, für die Rückwärtsdrehrichtung dagegen durch den Kolben, welcher vom zweiten Exzenter angetrieben wird. Für die Ventile des zur zweiten Kurbel gehörenden Zylinders gilt gerade das Entgegengesetzte.

Bei der Ausführung nach Abb. 3 sind zwei 10c treibende Kolben 21 und 22 vorhanden, welche sich in Zylindern 23 und 24 bewegen und mittels der Kolbenstangen 25 und 26, z. B. durch Exzenter der Hauptwelle, bewegt werden. Die Zylinderräume 27 und 28 oberhalb der treibenden Kolben, die Leitungen 29 und 30, der Raum im Hahn 31, die Leitungen 32 und 33 und die Zylinderräume 34 und 35 in den Zylindern 36 und 37 unterhalb der Kolben 38 und 39 sind gänzlich mit Flüssigkeit gefüllt. Die Kolben 38 und 39 sind mittels der Stangen 40 und 41 mit den Ventilen 42 und 43 verbunden.

Wenn) sich die Kolben 21 und 22 bewegen, werden die Kolben 38 und 39 und die damit verbundenen Ventile dieser Bewegung folgen. Die Federn 44 und 45 oberhalb der Kolben sorgen für eine ständige Berührung zwischen Kolben und Flüssigkeit.

Wenn nun das Ventil 42 zum ersten und das Ventil 43 zum zweiten Maschinenzylinder gehört und der Kolben 21 durch ein Exzenter der Hauptwelle, welches um 45° zur Kurbel

des ersten Maschinenzylinders voreilt, der Kolben 22 dagegen durch ein Exzenter angetrieben wird, welches um 45⁰ zur Kurbel des zweiten Maschinenzylinders voreilt, wird bei der gezeichneten Lage des Hahnes 31 der treibende Kolben 21 ein Ventil bedienen bzw. steuern, welches zum ersten Maschinenzylinder gehört, der Kolben 22 dagegen ein Ventil, welches zum zweiten Maschinenzylinder gehört. Die Maschine

ίο läuft demnach in der Vorwärtsrichtung.

Wird nun der Hahn 31 um 90⁰ in der Richtung des Uhrwerkzeigers gedreht, so wird der Kolben 21 das Ventil 43 und demnach den zweiten Maschinenzylinder steuern und der Kolben 22 das Ventil 42, d. h. den ersten Maschinenzylinder. Da die Exzenter jetzt zu den Kurbeln einen Voreilwinkel von 45 ° in der Rückwärtsrichtung haben, wird die Maschine rückwärts laufen.

In Abb. 4 ist die gegenseitige Lage von Kurbeln und Exzentern für den in Abb. 7 dargestellten Fall dargestellt. Die Kurbeln I und II der beiden Maschinenzylinder sind um go° gegeneinander versetzt, und zwar läuft die Kurbel I in der Vorwärtsdrehrichtung 90⁰ vor der Kurbel II. Die steuernden Kolben 1 und 2 werden durch Exzenter bewegt, und zwar eilt der Kolben r um 45⁰ der Kurbel I und der Kolben 2 um 45⁰ der Kurbel II voraus.

In Abb. 5 ist ein Diagramm dargestellt, bei welchem alle Kurbeln in die Lage der Kurbel I zurückgedreht sind. Wenn Kurbel- und Deckelseite der Maschinenzylinder und der Steuerzylinder der treibenden Kolben in der üblichen Weise mit A und D bezeichnet werden, dann ergibt sich, daß r.i (Steuerzylinder des treibenden Kolbens 1, Kurbelseite) für die Vorwärtsdrehrichtung das Ventil von i_D (Maschinenzylinder I, Deckelseite) steuern muß und für die Rückwärtsdrehrichtung das Ventil II.1 (Maschinenzylinder II, Kurbelseite).

Hieraus kann das Schaltungsschema, welches in Abb. 6 dargestellt ist, abgeleitet werden.

Es ergibt sich daraus, in welcher Weise die Steuerzylinder mit den treibenden Kolben und die Ventile der Maschine für die Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichtung miteinander verbunden sein müssen, um die richtige Steuerung zu erhalten. Die ausgezogenen Linien beziehen sich auf die Verbindung für die Vorwärtsdrehrichtung, während die gestrichelten Linien die Verbindung für den Rückwärtslauf betreffen. Die treibenden Kolben sind mit 1 und 2 bezeichnet, die Ventile mit I und II. So wird z. B. Id (treibender Steuerkolben 1, Deckelseite des Maschinenzylinder) für Vorwärtslauf I,t (Ventil des Maschinenzylinders I, Kurbelseite) steuern und bei Rückwärtslauf Ilß (Ventil des Maschinenzylinders II, Deckelseite).

In Abb. 7 ist die ganze Anordnung schematisch dargestellt. I und II sind die Maschinenzylinder, deren Ventile an Kurbel- und Deckelseite durch die treibenden Steuerkolben ι und 2 bewegt werden, welche durch Exzenter auf der Hauptwelle angetrieben werden. Von jedem Ende der Zylinder der treibenden Steuerkolben führt eine Leitung nach einem Hahn. Mittels dieses Hahnes kann diese Leitung entweder mit einer Leitung verbunden werden, welche nach einem Ventil des Maschinenzylinders I führt, oder mit einer Leitung, welche zu einem Ventil des Zylinders II führt. Diese Hähne sind miteinander gekuppelt und werden gleichzeitig umgestellt.

In der gezeichneten Lage der Hähne läuft die Maschine vorwärts. Werden die Hähne jedoch um 90⁰ im Uhrzeigersinne gedreht, so läuft die Maschine rückwärts. Mit Bezug auf Abb. 6 ergibt sich, daß ijj in der gezeichneten Lage der Hähne, d. h. für Vorwärtsdrehrichtung, das Ventil 1₁ steuert und für Rückwärtslauf (d. h. nach Umstellen der Hähne um go°) das Ventil

Die Erfindung kann auch Anwendung finden bei Maschinen mit einer größeren Anzahl von Zylindern. Auch bei Einzylindermaschinen kann die Erfindung angewendet werden. Im letzteren Falle muß ein treibender Kolben leer mitlaufen, der dann nur für die entgegengesetzte Drehrichtung wirksam ist.

Es braucht ferner der Winkel zwischen den Zylinderkurbeln nicht gerade go° zu sein, auch brauchen die Voreilwinkel für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung nicht genau 45⁰ zu betragen. Sie können auch voneinander verschieden sein. Der Antrieb der Steuerkolben braucht nicht mittels Exzenter zu erfolgen, sondern kann auch durch Anwendung von Nocken oder in anderer Weise bewirkt werden. Auch braucht nicht nur ein einziger Hahn verwendet zu werden, um die erforderliche Umsteuerung zu bewirken, sondern es können deren mehrere Anwendung finden, an ihrer Stelle auch Schieber oder Ventile.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind mannigfaltig. Die Kulisse mit Zubehör oder ein sonstiges Umsteuergetriebe kommt zum Wegfall, an dessen Stelle tritt der Umsteuerhahn (auch Schieber oder Ventil). Die 11a Anordnung wird demnach billiger. Außerdem unterliegt der Hahn praktisch keiner Abnutzung, die z. B. gerade bei der Kulissensteuerung sehr bedeutend ist. Es werden infolgedessen bei Anwendung der Erfindung die Kosten für Instandhaltung kleiner und die durch Abnutzung verursachten Fehler in der Verteilung des Dampfes und in der Steuerung wegfallen.

An Stelle von zwei Exzentern, welche bei Anwendung einer Kulisse erforderlich sind, braucht man jetzt nur ein einziges, welches außerdem klein sein kann. Die Bedienung

der Maschine wird erleichtert, da zum Umstellen des Hahnes wenig Kraft erforderlich ist und die Umsteuerung auch in kürzerer Zeit erfolgen kann. Dies ist besonders wichtig bei größeren Maschinen anlagen, wie z. B. Schiflsmaschinen, bei welchen zur Zeit sogar besondere Steuermaschinen nur zum Umstellen der Kulisse verwendet werden. Da der Kraftbedarf zum Umstellen des Hahnes nur gering ist, wird ίο dieses immer von Hand erfolgen können. Das Gestänge zum Umstellen des Hahnes kann leicht ausgeführt sein.

Claims

Patentansprüche:

i. Umsteuervorrichtung für hydraulisch gesteuerte Kolbenmaschinen, bei der die Steuerexzenter die Ventile durch hydraulische Gestänge öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß in dieVerbindungsleitungen (4,6,7) zwischen den Zylindern (8, 9), die die zum Bewegen der Steuerorgane (16, 17) dienenden Kolben (10, 11) aufnehmen, und dem oder den Zylindern (1) für den oder die von der Steuerwelle getriebenen Steuerkolben (2) ein von Hand verstellbares Steuerorgan (5) eingeschaltet ist, das durch Vertauschen der Verbindungsleitungen (4, 6, 7) die Umsteuerung bewirkt.
2. Umsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bedienung der Ventile (z. B. 16, Abb. 2) des einen Arbeitszylinders der Maschine in der einen Drehrichtung und der Ventile (z. B. 17, Abb. 2) eines anderen Arbeitszylinders in der entgegengesetzten Drehrichtung derselbe von der Steuerwelle getriebene Steuerkolben (2) dient.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen