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Zündvorrichtung für Flugkolbenmotorkompressor Gegenstand der Erfindung
betrifft eine Eihrichtung zur-Regelung der Zündung für Luftverdichter mit frei fliegenden
Kolben, welche in bekannter Weise lediglich durcheine Synchronisierkupplung unter
sich verbunden sind. Diese bekannte Kupplung kann aus beiderseitig am -Motorzylinder
des Kompressors um weniger als 36o° schwingenden Verbindungsgestängen bestehen.
Auf dem einen Zapfen des Gestänges ist eine Welle aufgesetzt, welche den Unterbrecher
trägt. Dieser erfüllt folgende Aufgaben: i. Zündung beim normalen Gange der Maschine
in der Nähe des inneren Totpunktes der Kolben nach erfolgter Verdichtung der Zündmischung,
2. Umschaltender Zündung auf Leergang, wenn im Druckluftreservoir der Druck den
normalen Wert übersteigt, und Wiederumschalten auf normale Zündung, wenn der Druck
wieder normal wird, 3. Zündung der Verbrennungsmischung beim Leergange, so, daß
die Bewegung der Kolben gerade noch aufrechterhalten bleibt ohne daß-dies-elben
komprimierte Gase in den Behälter ausstoßen.
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Auf der Zeichnung ist ein- Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt in Vorderansicht schematisch die Gesamteinrichtung des
Stromschalters. Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie io-i i von Abb. i.
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Abb. 3 zeigt die abgerollte Oberfläche des pendelnden Umschalters
nebst den Kontakten und den Stromabnehmerbürsten.
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Abb.4 ist eine schematische Darstellung der ganzen Maschine.
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Auf den einen Drehzapfen des Kupplungsgestänges 2 für die Kolben und
.mit demselben hin und her schwingend, ist eine Welle i i aufgesetzt, auf welche
eine Scheibe 13 aus isolierendem Material aufgekeilt ist. Diese Scheibe trägt einen
drehbaren Kontaktarm 14, der sich auf die auf der Scheibe befestigte Kontaktschraube
16 auflegt. Ein Anschlag 17, der mittels Schraube einstellbar ist, begrenzt die
Bewegung des drehbaren Kontaktarmes 14. Auf der Drehscheibe sitzt ferner eine Führung
2i, in welcher ein radial angeordneter beschwerter Stab 2o beweglich angeordnet
ist, dessen eines in der Mitte der Scheibe liegendes Ende eine Durchbohrung trägt,
durch welche der Kontaktarm 14. hindurchgeht. Das außenliegende Ende des Stabes
2o ist als Anschlag ausgebildet, der unter gewissen, weiter unten näher erläuterten
Umständen gegen den Nocken 35 anstößt und dadurch den Stab 2o axial verschiebt.
Der Stab 2o steht unter dem Einfluß einer Feder 23, welche das Bestreben hat, den
Stab nach
innen zu verstellen und damit den Kontaktarm 14 von der
Kontaktschraube 16 abzuheben und den Strom zu unterbrechen. Das Ende der Feder 23
ist an einem Winkelhebel 26 befestigt, der bei 27 drehbar ist und dessen anderer
Arm 26 sich auf den Deckel 62 auflegt. Auf dem Umfange der Scheibe 13 sind zwei
Kontaktsegmente 24, 25 befestigt. Das eine, 24, ist mit der Schraube 16 verbunden,
das andere, 25, durch den Unterbrecherhebel 14, die Feder 23, den Winkelhebel 26
an die Masse angeschlossen.
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Abb. 3 zeigt die Abwickelung des Umfanges der Drehscheibe 13. Auf
der isolierten Drehscheibe 13 sind zwei leitende Ringstücke 24, 25 aufgesetzt von
der in Abb. 3 dargestellten Form. Dieselben sind durch die Stromabnehmerbürsten
29, 30 und die Klemmen 31, 32 mit den Leitungsdrähten 56, 57 leitend verbunden.
Die Stromabnehmerbürsten sind gegeneinander axial versetzt, so, daß die Bürste 29
auf der längeren Seite das isolierte Ringstück 24 berührt. Die Bürste 3o hingegen
steht meistens mit dem Ringstück 25 in Verbindung und stellt damit die Verbindung
des Leitungsdrahtes 57 an die Masse her. Nur während eines Bruchteils der Schwingungsdauer
erfolgt durch die Bürste 3o eine leitende Verbindung mit dem Ringstück 24 und der
Unterbrecherschraube 16. Das Gehäuse 26 ist durch einen S.chraubendeckel 62 geschlossen,
dessen Mitte sich auf ,las Ende 9 des Winkelhebels 26 auflebt.
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Auf der inneren Seitenwand des Gehäuses liegt ein Nocken 33, an der
das Ende z2 der beschwerten Stange 2o in gewissen Stellungen der Drehscheibe anschlägt.
Der Unterbrecherhebel 14, die Schraube 16; die Führung 21 für den Zapfen 2o, die
Kontaktsegmente 24, 25, der Winkelhebel 26 und die Feder 23 sowie der Zapfen des
Winkelhebels 27 drehen sich mit der Scheibe 13, während die übrigen Teile
feststehen. Die Zündvorrichtung ist mit einem Druckumschalter ausgestattet, bestehend
aus einem Spiralrohr 34, dessen Ende 35 mit dem Behälter für die Druckluft der Maschine
in Verbindung steht. Sein anderes Ende greift mittels eines Zapfens 36 in einen
Schlitz 37 eines Hebels 38. Letzterer dreht sich um den Zapfen 39. Der Hebel 38
trägt an seinem anderen Ende .eine senkrecht zur Ebene der Abbildung stehende Kohlenbürste
4o, die von der Masse isoliert ist. Sie schleift auf einem metallischen Kontakt
41, der ebenfalls isoliert .ist, und abwechselnd auf den isolierten Kontakten 42
und 43. Zwei Anschläge 44 und 45 begrenzen die Bewegung des Hebels 38; und zwei
an demselben angebrachte Ausschnitte 46 und 47 dienen zur abwechselnden Aufnahme
eines unter dem Einfluß einer Feder 49 stehenden Kugelgesperres 48. Die Feder 49
liegt in einer Bohrung 5 i, und ihre Spannung wird durch die Schraube 5o geregelt.
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Eine Spule niederer Spannung 52 steht mit dem einen Ende mit der Masse
in Verbindung, ihr anderes Ende 53 mit einer der Klemmen der Batterie 54. Die zweite
Klemme der Batterie 54 ist durch einen isolierten Draht 55 mit dem festen Kontakt
41 verbunden. Zwei Leitungsdrähte 56 und 57 verbinden die feststehenden Kontakte
42 und 43 mit den Klemmen 31 und 32 des Gehäuses 26. Der Stromkreis hoher Spannung
besitzt lediglich eine Induktionsspule 58, deren eines Ende durch einen Draht 59
mit der Klemme der Zündkerze 6o verbunden ist, das andere Ende ist an die Masse
angeschlossen.
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Die Vorrichtung arbeitet folgenderweise: i. Bei normalem Gang der
Maschine erfolgt die Zündung bei einer bestimmten, beliebig wählbaren Umdrehgeschwindig.keit
der Scheibe. Dieser Effekt wird erreicht durch die Abordnung einer Masse 2o, deren
Zentrifugalkraft den Kontakt 14-z6 schließt, und einer Feder 23, deren Wirkung auf
die Masse 2o der Zentrifugalkraft_entgegengesetzt ist. Wenn nun bei Verlangsamung
der Drehgeschwindigkeit in der Nähe der Totpunktlagen die Zentrifugalkraft so stärk
abgenommen hat, daß die Federkraft überwiegt, erfolgt ein Verschieben der Masse
2o nach dem Zentrum, wodurch der Unterbrecherhebel14 gedreht und die Schraube vom
Kontakt 16 abgehoben wird; dadurch erfolgt bei der .inneren Totpunktlage eine Unterbrechung
des Stromkreises, gebildet durch Batterie 54, Leitung 55, Stromabnehmer 29, Kontaktringstück24,
Schraube 16, Kontakthebel 26, Anschlag 9, Deckel 62, der an die Masse angeschlossen
ist. Diese Unterbrechung erzeugt einen Strom im Hochspannungskreis 59 und zündet
das Gemisch mittels der Kerze 6o. Die beiden Kontaktringstücke 24 und 25 sind so
angeordnet, daß im äußern Totpunkt der Stromabnehmer 29 auf dem an die Masse angeschlossenen
Kontaktringstück 25 steht; das Abheben des Kontakthebels 14 von der Schraube 16
bei Verminderung der Zentrifugalkraft erzeugt also keine Unterbrechung des Stromkreises,
und somit entsteht auch kein Funken.
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Im oben-beschriebenen Fall zündet man das Gemisch mit einer gewissen
Vorzündung, deren Betrag sich beliebig verändern läßt, indem. man die Feder 23 mittels
des Kniehebels 26 durch Verdrehen des Deckels 69 mehr oder weniger spannt.
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Es kann vorkommen, daß die Kolben mit zu großer Energie zurückgeschleudert
werden und dabei das Gemisch so hoch verdichten, daß bei normaler Vorzündung zu
hohe
Verbrennungsdrücke auftreten würden. Um die der Maschine schädlichen
zu hohen Explosionsdrücke zu vermeiden, hat man den Kokken 33 vorgesehen. Derselbe
bewirkt, daß bei einer gewissen inneren Totpunktstellung, die im normalen Lauf nicht
erreicht wird, die Masse 2o radial nach innen verschoben wird und die Zündung an
konstanter Stelle erfolgt, und zwar unabhängig von -der jeweiligen Drehgeschwindigkeit
der Scheibe; dadurch werden die übermäßig stark zurückgeschleuderten Kolben rascher
abgebremst und die zu hohen Drücke vermieden.
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2. I m L e e r 1 a u f soll keine Luft oder nur sehr wenig in den
Druckluftbehälter ausgestoßen werden, was dadurch erreicht wird, daß nicht bei jedem
Hinundhergang gezündet wird, sondern daß man die beiden Kolben eine Zeitlang auspendeln
läßt. Da die Reibungsverluste sehr gering sind, schwingen die Kolben unter der Wirkung
der Druckluftkissen auch ohne Zündung ein paar mal hin und her, wobei die Amplitude
infolge der Reibungsverluste jedoch immer geringer wird; die Zündung erfolgt erst,
wenn die Hublänge einen bestimmten minimalen Betrag erreicht hat, d. h. wenn die
innere Totpunktlage einen größten zulässigen Abstand vom Zentrum hat. Durch die
Expansion der Gase nach erfolgter Zündung werden die Kolben soweit geschleudert,
daß die verbrannten Gase wieder durch frische ersetzt werden. Gleichzeitig nimmt
die Energie in den Kissen wieder zu, worauf die Kolben von neuem auspendeln bis
die nächste Zündung in der obenbeschriebenen Weise erfolgt. Das Umschalten der Zündung
von Vollast auf Leerlauf kann auf folgende Weise erfolgen: Wenn der Druck im Luftspeicher
der Maschine steigt und die Verbindung des Spiralrohres 34 mit dem Behälter hergestellt
ist, hat die Spirale 34 das Bestreben sich aufzuwickeln, d. h. den Hebel 38 von
dem Anschlag 44 auf den Anschlag 45 zu verstellen. Da aber die Kugel 48, die in
den Ausschnitt 47 durch die Feder 49 hineingedrückt wird, sich dieser Bewegung widersetzt,
so kann es vorkommen, daß die Kraft, welche die Kugel zurückzudrücken sucht, größer
ist als der Druck der Feder 49. Der freigewordene Hebel 38 springt dann von dem
Anschlag 44 auf den Anschlag 45 über. Zur Regelung des Druckes -- der Feder 49,
entsprechend dem Druck im Luftspeicher der Maschine, bedient man sich des Knopfes
5o. Bei Drehung des Hebels 38 wird der Stromkreis niedriger Spannung nicht unterbrochen,
wenn man den Umschalter so anbringt, daß der Abstand der Kontakte 42 und 43 kleiner
ist als die Breite der Bürste 40. Dadurch wird der Stromkreis von der Bürste 29
auf die Bürste 3h umgeschaltet. Die beiden Bürsten sind axial verstellt, wie Abb.
3 zeigt, und -das isolierte Kontaktringstück ist auf der Seite der Bürste 2g länger
als auf der Seite der Bürste 30. Wie weiter oben beschrieben wurde, erzeugt das
Abhaben des Kontakthebels 14 von der Schraube 16 nur dann eine Unterbrechung des
Stromkreises, wenn die mit der Batterie verbundene Bürste im Leerlauf, also die
Bürste 30, im Moment des Lösens des Kontaktes mit dem Ringstück 24 in leitender
Verbindung steht.
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Die Zündung ,erfolgt auch im Leerlauf durch das Überwinden der Zentrifugalkraft
durch die Federkraft, welche das Abreißen des Kontakthebels von der Schraube 16
bewirkt. Die Bürste 30 ist aber gegenüber der Bürste 29 auf den Umfang verstellt,
so daß das Kontaktringstück 24 erst nach ein paar leeren Hinundhergängen mit fortwährender
Verminderung der Amplitude im Moment der Unterbrechung unter die Bürste 29 zu liegen
kommt: Der Stromkreis wird durch das Abreißen des Kontakthebels aaso erst unterbrochen,
nachdem die Kolben um einen gewissen Betrag ausgependelt haben. Durch die Verbrennung
wird die Hublänge wieder vergrößert, und die Zündung setzt von neuem aus, bis die
Amplitude so stark vermindert worden ist, daß im Zeitpunkt des Lösens des Kontaktes,
gebildet durch Hebel 14 und Schraube 16, derselbe mit der Bürste 30 wieder
in leitender Verbindung steht.
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3. Wiederaufnahme des Arbeitsganges. Wenn die Druckluft im Speicher
der Maschine abnimmt, hat das Spiralrohr 34 das Bestreben, den Hebel 36 von dem
Anschlag 45 auf den Anschlag 44 zu legen. Die Kugel 48, die in dem A sschnitt 46
liegt, widersetzt sich dieser Bewegung, bis der Druck der Feder 49 überwunden ist,
worauf dann der freigegebene Hebel 38 auf den Anschlag 44 überspringt. Die Bürste
4o verläßt den Kontakt 43 und legt sich auf den Kontakt 42, so daß der Stromkreis
niederer Spannung durch die Bürste 29 wieder hergestellt wird und die Wiederaufnahme
des Ganges sofort erfolgt, denn die Bürste 29 steht .in allen inneren Totpunktlagen,
die vorkommen können, mit dem Kontaktringstück 24 in leitender Verbindung. Nach
Umschalten wird also der Stromkreis wieder bei jedem Abreißen des Kontakthebels
14 unterbrochen, wodurch jeweils ein Funken entsteht. Die hin und her gehende Bewegung
der Kolben wird wieder normal, sobald der Druckumschalter die Wiedexaufnahme des
Arbeitsganges veranlaßt hat.
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Die Gesamteinrichtung, bestehend aus Batterie 54 und Spulen 52 und
58, kann durch
eine Doppelspule ersetzt werden, die sich in bezug
auf ein magnetisches Feld verstellt, welches durch einen permanenten Magneten geschaffen
wird. Der Zündstrom wird in diesem Falle durch Änderungen des magnetischen Feldes
hervorgebracht, die durch die Mitnahme entweder der Wicklung oder des Magneten bei
der hin und her gehenden Bewegung des Unterbrechers 13 veranlaßt werden.