DE656335C

DE656335C - Sicherheitsventil fuer Dieselmotoren mit luftloser Einspritzung

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Publication number: DE656335C
Application number: DEL86536D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-09-06
Filing date: 1934-09-06
Publication date: 1938-02-03

Description

Sicherheitsventil für Dieselmotoren mit luftloser Einspritzung Die kompressiorlosen Diesehnotonen zeigen oft unerwünschte Höchstdrücke, welche das Getriebe übermäßig beanspruchen, ohne einen dementsprechenden Leistungsgewinn zu ergeben.
Werden solch übermäßig hohe Druckspitzen durch ein Sicherheitsventil nach außen abgeleitet, so geht ein Teil der gespannten Gase verloren, und .dies ist hesunäers dann, wenn ;es sich um häufig auftretende Druckspitzen, wie sie z. B. beim Anlassen re;gelmäßig vorkommen, nachteilig für die Leistung dies Motiors.
Man hat daher bereits: diese Druckspitzen auf besondere Kolben wirken lassen oder die Gase in besonderen Behältern gesammelt.
Erwünscht ist es jedoch für das günstige Arbeiten ides Motors, daß die aus den Druckspitzen :stammenden. gespannten Gase sofort ohne jede Abkühlung an der Expansionsarbeit teilnehmen.
Diese Aufgabe kann nur durch ein Sicherheitsventil erfüllt werden, welches in eine am Zylinder oder Zylinderkopf angebrachte Zusatzkammer öffnet, sobald der Höchstdruck überschritten wird, und nun in seiner geöffneten Lage verbleibt, bis die Expansion stattgefunden hat.
Dies wird dadurch erreicht, daß der Kregel des Sicherheitsventils mit reinem auf der anderen Seite nur vom Außendruck belasteten Kolben bekannter Art verbunden ist, welcher nach dem öffnen des Sicherheitsventils vom Innendruck des Arbeitsraumes belastet wird und so bemessen ist, daß dieser Druck ihn gegen idie Federbelastung nach außen drückt. E,rfind@ungsgemäß wird hierbei das Sicherheitsventil mittels des an seiner Spindel angebrachten, nasch :außen dichtenden Kolbens beim öffnen auf eine obere, als Ventilsitz ausgebildete Hubbegrenzung gedrückt, und es wird mit einer Einrichtung zum Ableiten des beim Schließen dies Ventils in der Zusatzkammer verbleibenden Überdrucks versehen.
Dieser nach dem Schließen izi der Zusatzkammer verbleibende geringe Druck kann auf verschiedene Axt abgeleitet werden.
Es kann hierzu ;ein Rückschlagventil verwendet werden, welches nach dem Zylinderinneren öffnet.
Zur Entfernung dieses Restdruckes kann auch eine kleine, vom Hilfskolben aufgesteuerte Nut dienen, welche den Zusatzraum mit einem nach der Auspuffleitung führenden Raum verbindet. Damit hierbei während des öffnens des Sicherheitsventils kein Gasverlust entsteht, kann an dem Ventilkeb 1 ein kleiner kolbenartiger Ansatz, welcher einen z,eitweis£n Schluß beim Beginn des öffnens bewirkt, .angebracht sein.
Es kann .aber auch vorn Vorteil sein, das einmal geöffnete Sicherheitsventil durch eine äußere, am praktischsten von der Auspuffve:ntils-teuerung abgeleitete mechanische Steuerung festzuhalten und erst vor Beginn des Kompressionshubes auf seinen Sitz fallen zu lassen.
Das Arbeiten eines solchen Ventils wird sich ungefähr folgendermaßen gemäß dem Diagramm Abb. i abspielen: Die Kompression beträgt diort normal 35 Atm. Das Sicherheitsventil ist auf q.o Atin. @eingc-stellt. Bleibt nun der Zündungsdruck unter 4oAtm., so wird sich das Sicherheitsventil nicht bewegen. Steigt er aber infolge Zündverzu"--s oder zu rascher Einspritzung auf höheren, Druck, so würde das Diagramm etwa die Form der ausgezogenen Linie mit 70 .Alm. Höchstdruck annehmen. Bei q.o Atm. öffnet jedoch das Sicherheitsventil und vergrößert den Verbrennungsraum um das Volumen dies Zusatzratunes. In diesen tritt nun ein Teil der hochgespannten Gasse lein, wodurch das Ventil sofort auf seine Hubbegrenzung gedrückt wird und den vollen Ventilquerschnitt freigibt. In dieser Lage bleibt es wähnend der Expansion, welche ,auf einer etwas höher geie eisen Adiabate (in der Abbildung gestrichelt) stattfindet, bis der Druck im Arbeitsraum so weit gesunken ist, .daß das selbsttätige Sicherheitsvsentil bei a schließt.
Die Abb, a bis q. zeigen verschiedene Ausführungsformen des . Sicherheitsventils im Schnitt.
Abb. a zeigt ein solches Sicherheitsventil in einfachster Ausführung. In den Zylinderkopf A ist das Sicherheitsventil B eingesetzt, welches durch die B;elastungsfseder C gles.chlossen gehalten wird. Diese ist durch den Deckel D gehalten, welcher ins Freie oder nach der Auspuffleitung zu entlüftet ist. Der obere Rand E des Kolbens ist auf den Rand des Deckels D aufgeschliffen. Zur Beseitigung des Restdruckes ist das kleine, nach dein Arbeitsraum zu öffnende Rückschlagventil L angebracht. Statt desselben kann die punktiert gezeichnete N ut H' bei gleichzeitiger Verwendung einer Entlüftung durch das punktiert angedeutete Rohr K, nach der Auspuffleitung verwendet werden. Drei Ventilkegel erhält dann einen kleinen kolbenartigen Ansatz .l' vor dem Kegel, damit im Augenblick des öffnend .ein provisorischer Abschluß gegen den Arbeitsraum so lange, bis die Nut H' geschlossen ist, gesichert wird.
Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Abb. a ist die folgende: Bei der Kompression ist der Ventilkegel B durch die Feder C auf seinen Sitz gedrückt, die Kammer daher drucklos.
Im Augenblick der Überschreitung des Höchstdruckes ;durch eine scharfe Zündung wird der Ventilkegel B gehobren, und res tritt Druckgas in die Kammer, wirkt auf den Kolben E und drückt den Kegel .B auf seine Hubbegrenzung D.

Erst wenn der Innendruck so weit giesunken ist, daß die Belastungsfeder deal Kegel zurückdrückt, beginnt dieser dis, Rückbew egung, wobei er z. B. die Nut H' freigibt, durch welche der Restdruck nach außen entweicht,

oder dasselbe nach dem Zylinderraum durch

das kleine Rückschlagv entil L geschieht.

Bei der Ausführung nach Abb.3 geschieht

iese Entfernung der Restgase, durch die Fiest-

##ajtun# des Kegels in seiner oberen Lage vor-

#2C

#,ihittels der Stanze D-.

'"- Abb. 3 zeigt die mechanische Steuerung des *Schlusses des selbsttätig geöffneten Sicherheitsventils durch den Hebel des Auspuffventils, welcher das Sicherheitsventil kurz vor Arbeitshubende auffängt oder, wenn es dann schon geschliossen ist, wieder öffnet s und während des Auspuffhubes offen hält, damit d er Restdruck e;niZVeicht.

Abb. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei wielch er der Restdruck dadurch nahezu unwirksam gemacht ist, daß der wirksame Querschnitt des Hilfskolbens E nur wenig größer als derjenige des Durchgangskegels B ist, während der unter ihm angeordnete Ventilteiler R wie bei dein vorher beschriebenen wesentlich größer ist.
Der Hilfskolben arbeitet in seinem Futter L, welches an seinem unteren Ende den Ventilsitz IN trägt und durch den Deckel D festge-Pdrückt wird.
In diesem Deckel. D befindet sich die Feder C, welche vermittels des Federtellers O den HilfskolbenE und -damit den KegelB belastet.
Die oben beschriebene Vorrichtung ist nun nicht nur geeignet, den über den Kompnessionsenddruck ansteigenden Zünddruck zu be- seitigen. Bei guter Kühlung des Kolbens und Verwendung hitzebeständigen Materials besteht erfahrungsgemäß keine Schwierigkeit darin, das Ventil dauernd mitarbeiten zu lassen, ja sogar es zeitweise z. B. bei dauernder Vollast aufzuhängen, indem man die 'Zug -stangeD in Abb.3 in. der oberen Endlagie festhält.
Dann aber ergibt sich die Möglichkeit für folgendes günstiges Arbeiten: Zum Anlassen wird doch nur die hohe Temperatur primär gewünscht, sekundär die hohe Kompression und nur wegen dieser endlich ein großes Kompressionsverhältnis.
Mit diesem muß man so weit gehen, daß bei kalter Maschine das Zünden noch erfolgt, weil bei kalter und langsam laufender Maschine die Kompression «'feit unter derjenigen bei warmer, schnell laufender bleibt.
Hat man das Sicherheitsventil so eingestellt, daß es hauptsächlich zur Sicherung während des Anlassers dient, so besteht kein zwingender Grund, es während des Vollbetriebes nnitarbeiten zu lassen. Man kann es, sobald die Maschine warm genug geworden ist, in der öffnungsstellung auffangen und hierzu eine einfache msechanische Verregeltuig, die von Hand ioder durch die Erwärmung der Maschine thermostatisch bewirkt wird, verwenden. Eine einfache Lösung hierfür besteht darin, das Ventil nach Abb. 2 oder den Kolben allein aus einem Material von höherer Wärmedehnung, z. B. aus Kupfer-Beiyllium-Legierung, herzustellen und den Kolben mit so viel Spiel arbeiten zu lassen, daß er bei einem durch Versuch ermittelten Erwärmungszustand der Maschine festsitzt und bei der Abkühlung wieder lose wird und .arbeitet.
Damit er hierbei in der höchsten Stellung festsitzt, wird. er sowie .seine Führung ein wenig konisch nach oben zu enger gemacht. Das Anwendungsgebiet des Sicherheitsventils reicht also von der Verwendung als reines Sicherheitsventil zur Sicherung gegen Höchstdrücke während des ganzen Betriebes bis zu der Verwendung als eigentliches Sicherheitsventil nur beim Anlassern und als Zuschaltorgan, das während des Betriebes dauernd die Kompression herabsetzt.
Die Drosselung der Gase beim Ein- und Ausströmen aus der Zusatzkammer kann wie bei Kammern mit konstanter Öffnung zur Verwirbelung und Zerstäubung benutzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Sicherheitsventil für Dieselmotoren mit luftloser Einspritzung, welches durch eine Feder auf seinen Sitz bedrückt wird und nach Überschreitung eines biestimmten Zylinderhöchstdruckes in eine Zusatzkammer öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (B) mittels eines an seiner Spindel angebrachten, nach außen dichtenden Kolbens beim öffnen auf eine obere, als Ventilsitz ausgebildete Hubbegrenzung ,gedrückt wird lind mit einer Einrichtung zum Ableiten des beim Schließen des Ventils in der Zusatzkammex verbleibenden Überdruckes verstehen ist.
2 Sicherheitsventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung des Überdruckes aus der Zusatzkarmner durch ein federbelastetes, nach dem Arbeitsraum öffnendes Rückschlagmentil (L) erfolgt (Abb.2).
3. Sicherheitsventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung des Überdruckes eine mit der Auspuffleitung verbundene Nut (Hl) kurz vor dem Aufsetzen des Ventilkegels von dem Kolben (E) aufgesteuert wird, und daß der Ventilkegel zum vorläufigen Abschluß der Zusatzkammer während des Offeistehens der Nut einen kleinen kolbenartigen Ansatz (Jl) erhält (Abt. 2). q..
Sicherheitsventil nach Anspruch. i, dadurch gekennzeichnet, daß Lias Sicherheitsventil nach selbsttätigem Öffnen durch den Druck im Arbeitsraum vermittels einer äußeren Steuerung, welche zweckmäßig von der Auspuffventilsteuerung abgeleitet werden kann, offen gehalten wird, bis der Druck aus der Zusatzkammer entwichen ist (Abt. 3).
5. Sicherheitsventil nach Anspruch i und q., dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkeg e1 nach dem Warmv Gerden der Maschine durch eine von außen betätigte Schaltung in der öffnungssbellung festgehalten wird.
6. Sicherheitsventil nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (E) nur wenig größeren Durchmesser als die Ventilspindel (B) hat und unter ihm ein wesentlich größerer, nach außen dichtender Ventilteller (R) angebracht ist (Abt. q.).