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Sicherheitsvorrichtung für Motorverdichter mit gegenläufigen Flugkolben
Es sind Motorverdichter mit gegenläufigen Flugkolben bekannt, bei welchen die beiden
Flugkolben durch Stangen und Hebel miteinander verbunden sind, so daß sie stets
die gleiche Geschwindigkeit haben. Die Anordnung der Hebel wird gewöhnlich in der
Weise getroffen, daß der mittlere Hebel, an welchem zwei mit den Kolben verbundene
Pleuelstangen angelenkt sind, um einen Winkel von weniger als rso° schwingt, die
Hublängen also weder auf der Kompressor- noch auf der IN
otorseite begrenzt
sind. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß, die Kolben nur durch die Luftkissen
abgebrernst werden.und somit in die Deckel hineinfliegen, wenn infolge Bruchs des
Ventils oder anderer Umstünde der `'Widerstand der Kissen sich stark -ermindert
oder ganz wegfällt.
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Es ist auch bekannt, die Hebel und Pleuelstangen so anzuordnen, daß
in ihrer gzstreckten Lage ein Berühren der Zylinderdeckel durch die Kolben unmöglich
ist. Diese Anordnung hat jedoch den großen Nachteil, daß an den äußeren Hubendlagen
schon bei norrnalem Betrieb sehr kleine Neigungswinkel der Pleuelstangen vorkommen,
welche eine große Belastung der Lagerzapfen zur Folge haben.
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Dieser Nachteil wird noch erhöht, wenn die Kolben infolge Ziermindern
der Widerstünde über ihre normalen Totpunktlagen hinauslaufen. Er kann zur Vernichtung
der Maschine führen, wenn die Pleuelstangen über die Totpunktlage hinausschlagen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die im Falle
eines Bruches auftretende überschüssige Energie aufzuspeichern, und zwar in . Form
von Bewegungsenergie von Pleuelstangen und Hebel, welche bei Überdrehen der Schwinghebel
so stark beschleunigt werden, daß sie die gesamte überschüssige Energie aufspeichern.
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Da nun die Beanspruchung der bewegten Maschinenteile im Falle des
Überdrehens der Schwinghebel äußerst groß werden kann, wäre es unmöglich, einen
längeren Betrieb auf diese Art aufrechtzuerhalten. Deshalb müßte der Antrieb der
Brennstoffpumpe so gewählt werden, daß beim erstmaligen Überschreiten die Förderung
des Brennstoffs aussetzt und die Maschine stillgesetzt wird.
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Die Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen
sind, die Belastung der Lagerzapfen zu vermeiden, so daß die Maschine bei einer
Störung und nachdem die Schwinghebel sich über die gestreckte Lage hinausbewegt
haben,, ,ohne Gefalu- weiterlaufen kann, so lange, bis diese Mittel, welche eine
Beschleunigung der Schwinghebel oder Pleuelstangen aus der Totpunktlage bewirken,
ein
Aussetzen des Antriebes der Brennstoffpumpe herbeiführen.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in beispielsweisen Ausführungsformen
schematisch dargestellt.
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Abb. i stellt im Längsschnitt und teilweiser Ansicht einen Motorverdichter
dar.
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Abb. 2 zeigt im Schnitt und teilweiser Ansicht eine Ausführungsform
des Antriebs der Brennstoffpumpe.
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Abb.3, 4 und 5 sind Darstellungen von Verbindungsgestängen von Kolben
mit verschiedenen Anordnungen von Federn.
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Abb.6 stellt in der Ansicht ein Verbindungsgestänge der Kolben mit
auf der Pleuelstange befestigter Masse dar.
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Abb.7 ist eine Darstellung des Verbindungsgestänges mit einem auf
die Pleuelstange wirkenden druckbelasteten Kolben.
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Der Motorverdichter nach Abb. i besteht aus den Flugkolben i, welche
durch die Pleuelstangen 2 und die Hebel 3 miteinander verbunden sind.
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Entsprechend Abb. 2 wird der Kolben 9 der Brennstoffpumpe durch die
Federn i i gegen den Stößel io gedrückt, an welchem der Exzenterring 12 angreift,
dieser sitzt auf der Exzenterscheibe 13, welche drehbar auf der Achse 14
gelagert ist; der mit der Aqlise 14 verkeilte Hebel 15 treibt vermittels des Anschlags
16 die Exzenterscheibe an.
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Das Verbindungsgestänge nach Abb. 3 besteht aus den Pleuelstangen
:2 und den Schwinghebeln 3, an welchen die Federn 2o angreifen, deren Ende 21 am
Gehäuse des Motorverdichters befestigt sind.
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Bei der Anordnung entsprechend Abb. @? drücken die Federn 24 vermittels
des Kolbens 23 auf den Hebel a2 der Pleuelstange 2.
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Die Wirkungsweise der Anordnung entsprechend Abb. i ist folgende:
Bei normalem Gange der Maschine schwingen die Hebel 3 zwischen den Stellungen a-b-a,
welche der inneren Totpunktlage entspricht, und der Stellung c-b-c, welche der äußeren
Totpunktlage entspricht, hin und her. Der Winkel c-b-d ist so gewählt, daß die Kolben
bei einer Verminderung des Widerstandes, sei es beispielsweise infolge Bruchs eines
Ansaugventils, bis in die gestreckte Lage von Hebel 3 und Pleuelstangen 2 schwingen
können, ohne daß dabei die Kolben die Verdichterdeckel berühren. Das Gestänge kann
aus der gestreckten Lage auf die andere Seite überschlagen, ohne daß dadurch eine
Zerstörung auftritt, die Energie der Kolben wird also anstatt im Kissen bei Versagen
desselben im Gestänge aufgespeichert. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie die
Sicherheit gegen Bruch der Maschine bedeutend erhöht, doch ergehen sich aus der
Berechnung der Winkel c-b-d so kleine Werte, daß die Kräfte zur Beschleunigung des
Gestänges bei Bewegungsumkehr sehr beträchtlich werden. Die Vorteile der Flugkolben,
die Arbeit nicht über die Lager zu übertragen, wird also zum Teil wieder aufgehoben,
wenn nicht besondere Vorrichtungen getroffen werden, das Gestänge in der Hubendlage
zu beschleunigen.
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Abb. 2 stellt eine Vorrichtung dar, welche bezweckt, die Maschine
stillzusetzen, sobald das Gestänge den Schwingungsbereich von d-b-a nach Abb. i
verlassen hat. Die Achse i4 ist mit dem Schwinghebel 3 fest verkuppelt und schwingt
mit demselben um den Winkel x-o-y. Ein aufgekeilter Hebel 15 mit dein Anschlag
16 stößt den auf der Welle 14 drehbar gelagerten Exzenter nach oben und bewegt vermittels
des Exzenterbügels den Kolben io und den Pumpenstößel 9 der Brennstoffpumpe. Die
Feder i i stößt während dein Abwärtsgang den Exzenter nach unten, so daß dieser
immer am Anschlag 16 anliegt, sei es infolge der Federkraft oder der Trägheit bei
Erreichen der unteren Lage. Die Stellung o-x des Exzenters entspricht der gestreckten
Lage von Pleuelstangen und Hebel. Bei Überschreiten dieser Lage löst sich der Anschlag
16 vom Exzenter ab und schwingt in die Stellung o-z und, da in diesem Falle kein
Brennstoff gefördert wird, kommt die Maschine zum Stillstand.
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Abb.3 bis Abb.- enthalten schematische Darstellungen von Vorrichtungen
zum Beschleunigen des Gestänges aus der Totpunktlage, zum Zwecke, die Lagerdrücke
zu vermindern.
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Die in Abb. 3 abgebildeten Federn 20 üben auf den Hebel 3 in der äußeren
wie auch in der inneren Totpunktlage eine Kraft in Richtung der Beschleunigung aus.
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Die Feder 24, welche in Abb. 4 dargestellt ist, wirkt in der inneren
wie auch in der äußeren Totpunktlage vermittels des Federtellers 23 und des Hebels
22 beschleunigend auf `die Pleuelstange :2 und den Hebel 3.
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In Abb. 5 ist eine Feder 26 dargestellt, \velche an zwei Hebel
25 der Pleuelstangen angelenkt ist, sie übt auf die Pleuelstangen in der
äußeren wie auch in der inneren Bewegungsumkehr ein Drehmoment im Sinn der Beschleunigung
aus. .
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lach Abb. b wirkt eine am Hebel 29 der Pleuelstangen 2 befestigte
Masse 30 so auf das Gestänge ein, daß sie infolge ihrer Trägheit bei Bewegungsumkehr
im inneren Totpunkt die Beschleunigung der Pleuelstange unterstützt.
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Bei der Anordnung entsprechend Abb.7 wirkt der Druck im Zylinder des
Verdichters auf den Kolben 32 und bewirkt in der äußeren
Totpunktlage
vermittels des Hebels 31 ein beschleunigendes Moment, während im inneren Totpunkt
die Trägheit der Masse des Kolbens 32 die gleiche Wirkung hervorruft.