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Indikatorantrieb Die Erfindung betrifft Verbesserungen im Antrieb
eines Indikators für Verbrennungs- sowie andere Kraftmaschinen und besteht darin,
daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die es ermöglicht, von Diesel- und anderen
Kraftmaschinen sogenannte versetzte Diagramme im Gegensatz zu sogenannten p.v.-Diagrammen
abzunehmen. Der Zweck der Erfindung ist, diese versetzten Diagramme automatisch
aufzunehmen und die Gewähr zu geben, daß die durch den oberen Totpunkt gehende Ordinate
genau in die Mitte des Diagramms zu liegen kommt. Ein solches versetztes Diagramm
stellt die Vorgänge im oberen Totpunkte in weit größerem Maßstabe als ein gewöhnliches
p.v.-Diagramm dar. Im Vergleich zu allen anderen mechanisch arbeitenden Indikatoren
bzw. deren Diagrammen werden jene Vorgänge in einem viel größeren Maßstabe verzeichnet,
so daß man mit Hilfe von Skalen, auf die weiter unten noch näher Bezug genommen
wird, die betreffenden Vorgänge genau nach Graden bzw. nach den Kolbenbewegungen
bestimmen und somit gegebenenfalls jede etwa notwendige Einstellung der Maschine
aufs genaueste vornehmen kann. Das versetzte Diagramm erhält man, indem auf die
Indikatorschnur ein Zug zu Ende des Kompressions- und zu Beginn des Expansionshubes
ausgeübt wird, d. h. mit anderen Worten, daß dieser Zug auf die Indikatorschnur
über dem oberen Totpunkt der Maschine ausgedehnt wird, so daß die Spitze des Diagramms
-in die Mitte der Karte fällt und während e'ner Vorwärtsbewegung des Indikators
zur Darstellung gebracht wird, also nicht wie bei einem gewöhnlichen p.v.-Diagramm
durch zwei Bewegungen bzw. Hübe des Indikators.
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In der Ausführung der Erfindung wird ein Schwinghebel auf einem geeigneten
am Maschinengestell befestigten Rahmen montiert und um einen verstellbaren in diesem
Rahmen gehaltenen Drehzapfen in schwingende Bewegung gesetzt durch eine Scheibe,
die als sogenannte äußere Scheibe auf das Ende der -Nockenwelle mittels einer inneren
Scheibe verstellbar aufgespannt ist. Die eben erwähnte äußere Scheibe ist auf der
Stirnseite mit Löchern entsprechend der Anzahl und Lage der einzelnen Maschinenzylinder
versehen. Ein unter Federdruck gesetzter Zapfen, der sich im Schlitz des Schwinghebels
hin und her schieben kann, verbindet den Schwinghebel mit einem gegebenen Loch der
Scheibe, also mit einem Loch, das irgendeinem bestimmten Zylinder zugehören mag,
so daß mit der Drehung einer Scheibe dem Schwinghebel eine zwangläufige Pendelbewegung
aufgedrückt wird. Falls auf einen anderen Zylinder übergegangen werden soll, wird
der unter Federdruck stehende Zapfen aus dem betreffenden Loch der Scheibe mit der
Hand herausgezogen und in ein anderes dem gewählten Zylinder entsprechendes Loch
jener Scheibe eingesetzt.
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Der Hebelist so eingerichtet und angeordnet, daß durch Verstellung
seines Drehzapfens jeder Abnutzung Rechnung getragen werden kann.
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Für umsteuerbare Maschinen wird ein Spezialhebel auf einem Drehzapfen
verschiebbar
angeordnet, womit die Möglichkeit gegeben -ist, ein
die Vorgänge im Innern der Maschinenzylinder deutlich darstellendes Diagramm bei
der Umsteuerung der Maschine und bei rückwärts laufender Maschine aufzunehmen: Mit
Bezug auf die Zeichnungen stellen dar: Abb. r den Erfindungsgegenstand in Vorderansicht,
Abb.2 den Erfindungsgegenstand teils im Schnitt von der Seite gesehen, Abb.3 die
Schnurbefestigung im Schnitt, Abb. q., 5 und 6 mit dem Erfindungsgegenstand aufgenommene
Diagramme von Viertaktmaschinen, Abb. 7, 8 und 9 mit dem Erfindungsgegenstand aufgenommene
Diagrame einer Zweitaktmaschine, Abb. zo ein beim Anlassen einer - Viertaktmaschine
aufgenommenes Diagramm. - -Es bezeichnet A den Schwinghebel, welcher auf einem in
einem Halter C befestigten Stift B drehbar gelagert ist. Der Halter C ist in geeigneter
Weise am Maschinenrahmen D befestigt. Der Schwinghebel-A -ist längs auf der Mittellinie
geschlitzt, Bim in die'sef Schlitz ein Gleitstück J aufzunehmen. Letzteres enthält
einen unter Federdruck gesetzten Zapfen K, dessen Größe gerade so bemessen ist,
daß er in die mit I bezeichneten Löcher der äußeren Scheibe E eingreifen kann. Zum
Gebrauch wird der Zapfen K mit einem der Löcher I in Eingriff gebracht; so daß er
während einer ganzen Umdrehung der Lochscheibe und also auch mit einer ganzen Umdrehung
der Nockenwelle -denn die Lochscheibe ist auf dem Stirnende der Nockenwelle befestigt
-im Schlitz des Schwinghebels A einmal hin und her gleitet, also dem Schwinghebel
zwangläufig eine Pendelschwingung um den Drehzapfen B erteilt. Die Pendelbewegung
des Schwinghebels ist keine harmonische, d. h. keine gleichmäßige, sondern wie es
noch weiter unten in dem Kapitel Wirkungsweise des Schwinghebels beschrieben wird,
eine schnell hin- und langsam zurückgehende Bewegung. Wird die Vorrichtung nicht
gebraucht; so läßt man den Zapfen K gewöhnlich in ein mit P bezeichnetes Loch der
Klemmscheibe G eingreifen, oder man nimmt das Gleitstück gänzlich aus dem Schlitz
des Schwinghebels heraus. Das Loch P sitzt genau in Mitte der Klemmscheibe G. Um
gegebenenfalls das Gleitstück herausnehmen zu können, ist der Schlitz des Schwinghebels
A unten bei All entsprechend erweitert. Den Antrieb des Schwinghebels A bewirkt
die verstellbare äußere mit E bezeichnete Scheibe, die auf das Ende der Nockenwelle
F mit Hilfe der inneren oder Klemmscheibe G aufgespannt ist. Letztere ist zu diesem
Zwecke auf das Ende der Nockenwelle F mit Schraubenbolzen H aufgezogen. Bei entsprechender
Lockerung dieser Bolzen kann die Winkelstellung der äußeren Scheibe E durch Drehung
derselben evtl. geändert werden. Die in die Stirnfläche der äußeren Scheibe E eingearbeiteten
Löcher I entsprechen zahlenmäßig den Maschinenzylindern und in ihrer Lage dem oberen
Totpunkte eines jeden Zylinders. Der Zapfen B ist um den Mittelpunkt der Nockenwelle
F verstellbar, und zwar durch Verschiebung des mit C bezeichneten Halters längs
einer besonderen Fläche des an dem mit D bezeichneten Halter befestigten Quadran'ten
L. Zwei oben auf dem Halter C je an einem Ende desselben vorgesehene Bolzen S sind
durch geeignete Schlitze des Quadranten L gesteckt, wobei noch zu bemerken wäre,
daß der Quadrant da, wo sich diese Schlitze befinden, also an beiden Enden, die
Form eines Hohlzylinders erhalten hat, dessen Mittelachse mit der Längsmittelachse
der Scheiben E, G übereinstimmt. Die Stellung des Halters C läßt sich gegenüber
dem Quadranten L verändern, indem man die auf die Bolzen S gezogenen Handschrauben
R entsprechend lockert und dann den Halter C gegenüber dem Quadranten und unter
Führung durch die Schlitze bis in die jeweils gewünschte Stellung bringt. Nach bewirkter
Einstellung werden die Handschrauben angezogen, so. daß der Halter C in der neuen
Einstellung vollständig festliegt. Die Bewegung des Halters bei einer derartigen
Verstellung geht auf einem Kreisbogen vor sich. Erforderlich ist eine derartige
Verstellung, falls unter dem wahren, zwischen den Maschinenkurbeln gemessenen Winkeln
geringe Abweichungen vorhanden sein sollten oder falls nach einer längeren Gebrauchszeit
zwischen dem Gleitstück J und dem Schwinghebel oder auch zwischen dem- federbelasteten
Zapfen K und den Löchern I, in denen dieser Zapfen arbeitet, eine gewisse Abnutzung
entstanden sein sollte.
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In einem zweiten mit N bezeichneten Schlitze des Schwinghebels A ist
eine kleine Rolle M montiert, die dem Anschluß der Indikatorschnur dient. Der Schlitz
N gestattet, die Rolle M zu verstellen und entsprechend verschiedenen Größen und
Typen der Indikatoren verschieden lange Diagramme - aufzunehmen: Die Enden der Indikatorschnüre
werden, wie eben erwähnt, an der Rolle M festgelegt, so daß die bei Drehung der
Nockenwelle F dem Hebel A zuteil werdende Schwingbewegung sich auf die Indikatortrommel
übertragen muß. Statt der Rolle M kann auch irgendein anderer geeigneter Anschluß
vorgesehen werden. Damit auch Diagramme von einer Maschine aufgenommen werden können,
bei der die Nockenwelle zwecks Umsteuerung der Drehrichtung eine Verschiebung erfährt,
ist der Schwinghebel A mit einem Sektor AI versehen, der in eine über den Umfang
der verstellbaren äußeren Scheibe E laufende Nut El eingreift. Der Schwinghebel
selbst ist in diesem Falle auf seinem Drehzapfen B verschiebbar gelagert. Sofern
eine Verschiebung des Schwing
hebels längs seines Drehzapfens erfolgt
sein sollte, ist an der Wirkungsweise des Indikatorantriebes an sich natürlich nichts
geändert. Es arbeitet der Antrieb genau so wie zuvor, nur mit dem Unterschiede,
daß jetzt das Diagramm, wenn es vordem auf der Karte von links nach rechts verzeichnet
wurde; umgekehrt, d. h. von rechts nach links, verzeichnet wird.
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Mit Bezug auf die Abb. q., 5 und 6 stellt Abb. q das Kompressionsdiagramm-
einer Viertaktmaschine, Abb. 5 das Leistungsdiagramm und Abb.6 ein kombiniertes
Kompressions- und Leistungsdiagramm dar. In allen Diagrammen stellen sich die vier
Hublinien separat dar, wobei noch hinzukommt, daß die Vorgänge im und in Nähe des
oberen Totpunktes besonders deutlich zur Darstellung gebracht sind. Die Lage der
Totpunkte ist in den Abb. q. bis io durch die Buchstaben T, C und
B, C gekennzeichnet.
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Die Buchstaben T, C bezeichnen die Stellung des Kolbens im oberen
Totpunkte, während die Buchstaben B, C die untere Totpunktstellung des im Maschinenzylinder
arbeitenden Kolbens bezeichnen. Der Grund für die Tatsache, daß der Punkt B, C in
dem Diagramm der Viertaktmaschine nicht mit dem äußersten Ende der Karte bzw. des
Diagramms übereinstimmt, liegt darin, daß die Indikatortrommel infolge der schnellen
Bewegungsumkehr des Schwinghebels ihre maximale Verstellung hinter dem oberen Totpunkte
T, C anstatt bei einem Winkel von 18o° ungefähr bei einem Kurbelwinkel von i2o °
erreicht. Daher erscheint die Lage des unteren Totpunktes B, C im Diagramm erst,
nachdem das Ende des Diagramms verzeichnet ist.
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Die Abb. 7, 8 und g sind ähnlich den Abb. q., 5 und 6, jedoch auf
eine Zweitaktmaschine bezogen.
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Die Abb. io veranschaulicht ein Diagramm, das mit dem beschriebenen
Indikatorantrieb aufgenommen ist und die Vorgänge im Zylinder einer Maschine wiedergibt,
die mit Druckluft angelassen wird. Insbesondere veranschaulicht dieses Diagramm
den ersten beim Anlassen unter dem Drucke der Luft zustande kommenden Hub und den
nachfolgenden wirklichen Arbeitshub. Der Vorteil dieses Diagramms liegt darin, daß
die erwähnten Vorgänge viel deutlicher zum Ausdruck gebracht werden als in einem
gewöhnlichen p.v.-Diagramm.
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Die Gestalt dieses Diagramms verglichen mit den Abb. q. bis g ist
nicht auf eine Besonderheit des Indikatorantriebes, sondern lediglich auf die besonderen
Umstände beim Anlassen der Maschine zurückzuführen.
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Punkt a: Maschine steht still; Anlaßventil ist geöffnet, und demzufolge
steigt der Druck sofort bis auf b.
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Punkt b: Druck bewegt den Kolben abwärts, womit bei c der erste Impuls
gegeben ist. Nach Kotpression und Expansion d ist der Maschine durch Druckluft ein
zweiter Impuls bzw. Anstoß gegeben.
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Brennstoff wird danach erstmalig, und zwar bei e eingespritzt, worauf
die Maschine anspringt. Erwähnt sei noch, daß sich die einzelnen Diagramme natürlich
ganz nach Art der Maschine und deren Arbeitsbedingungen verändern. Wirkungsweise
des Schwinghebel.
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Die Anordnung des Schwinghebels A gegenüber der äußeren Scheibe E
ist so getroffen, daß eine schnelle Bewegung während Kompression und Verbrennung
erfolgt, der Kopf des Diagramms sonach ausgezogen wird und die langsame Bewegung
beim Rückgang des Schwinghebels, d. h. während der Auspuff- und Ansaughübe vor sich
geht. Ungefähr i2o ° vor dem oberen Totpunkte einer Viertaktmaschine und ungefähr
6o' vor dem oberen Totpunkte einer Zweitaktmaschine, d. h. im Kompressionsbube,
beginnt der Schwinghebel (an welchem natürlich die Indikatorschnur festgelegt ist)
eine schnelle Bewegung anzunehmen, die über dem Totpunkt ihr Maximum erreicht und
dann wieder entsprechend abfällt bzw. abnimmt, bis ungefähr i2o ° (oder 6o') auf
der anderen Seite des Totpunktes, d. h. im Expansionsbube, erreicht sind. Dieser
Vorgang, betrachtet zwischen den soeben erwähnten Winkeln beiderseits des Totpunktes,
entspricht einer ganzen Vorwärtsbewegung des Indikators, so daß die Vorgänge im
Inneren des Zylinders für die Kompressions- und Arbeitshübe ganz besonders günstig
zur Darstellung gelangen. Dieselben Vorgänge sind, obgleich sie die allergrößte
Bedeutung besitzen, in der Darstellung bei einem gewöhnlichen p.v.-Diagramm auf
einen überaus kleinen Teil- der Gesamtkarte beschränkt. Die Rückbewegung des Schwinghebels
ergibt die Auslaß- und Einlaßlinien separat, so daß diese einen besseren Vergleich
mit der Atmosphärenlinie gestatten.
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Zwecks Einstellung der Maschine wird ein transparenter mit Gradeinteilung
versehener Maßstab und zur Berechnung der indizierten Pferdestärken ein Maßstab
verwendet, der ebenfalls transparent ist und auf dem die Kolbenbewegungen in gleichen
Größen aufgetragen sind.