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Regelungseinrichtung für Flugkolbenmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Regelungseinrichtung für Flugkol'benmaschinen, welche eine nach der
Periode der Flugkolben bewegte Masse besitzt, die nach Maßgabe der auf sie wirkenden
Massenkräfte nur zu einer bestimmten Zeit der Bewegungsperiode zur Wirkung kommt,
und besteht darin, daß die Masse auf einem pendelnden Teil gelagert ist, welcher
kinematisch mit dem Flugkolben verbunden ist und vorzugsweise einen Bestandteil
des Synchronisiergestänges bildet. Zweckmäßig wird das Regelorgan zu der Zeit beeinflußt,
in welcher die Umkehr des Flugkolbens von der Expansionsbewegung zur Kompressionsbewegung
stattfindet.
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Es wurde schon vorgeschlagen, elastisch mit einem Teil des Kolbengestänges
von Flugkolbenmaschinen verbundene Nocken zur Beeinflussung von Brennstoffpumpen
zu verwenden. Die Nocken wurden geradlinig-wie die Flugkolben selber bewegt, so
daß sie wegen ihrer elastischen Verbindung mit dem Gestänge die zur Beeinflussung
maßgebenden Ausschläge zur Zeit der Hubumkehr der Kolben erhielten. Es war also
nicht möglich, die Beeinflussung je nach den Betriebsbedingungen entweder vor oder
nach der Hubumkehr stattfinden zu lassen.
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Gemäß der Erfindung wird die bewegliche, die Regelvorrichtung beeinflussende
Masse an einem Teil der Maschine befestigt, welcher eine pendelnde Schwingung ausführt.
Es können somit die auf die Masse bei ihrer gekrümmten Bahn ausgeübten Fliehkräfte
zur Regelung herangezogen werden. Dadurch wird die fortschrittliche Wirkung erzielt,
daß je nach Bedarf und nach Betriebsbedingungen die Beeinflussung des Regelorgans
auch vor oder nach der Hubumkehr stattfinden kann.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung nun im einzelnen
erläutert. Fig. i zeigt schematisch eine mit einer Regelungseinrichtung nach der
Erfindung ausgerüstete Flugkolbenmaschinenanlage; Fig. 2 bis 6 veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes zum Teil im Schnitt, zum Teil
in Ansicht und durch eine Kurvendarstellung; Fig. 7 bis i o zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Die Flugkolbenmaschine I (Fig. i) treibt das Impulsgabeorgan 1I, welches
eine nach der
Periode der Flugkolben bewegte Masse besitzt. Das
Impulsgabeorgan beeinflußt das Übertragungsorgan III, welches seinerseits das Regelorgan
1V beeinflußt. Schließlich beeitl2.: flußt das Regelorgan IV durch Veränderttrl#'@
der Größe einer der Flugkolbenmaschin@@"h zugeführten oder auch einer von ihr ab
g8 führten Energiemenge wieder die Flugkolbenmaschine. Die Beeinflussung erfolgt
also dem Beeinflussungsweg V entlang und wird periodisch durch eine Vorrichtung
VI unterbrochen, die grundsätzlich an einer beliebigen Stelle zwischen der Flugkolbenmaschine
I und dem Regelorgan IV angeordnet sein kann. Es wird so in Abhängigkeit von den
durch eine periodisch veränderliche Bewegung erzeugten Fliehkräften eine stabile
Regelung des Betriebes erreicht.
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Der Flugkolbenkompressor nach den Fig. 2 bis 5 weist einen Brennkraftzylinder
1 und zwei Verdichterzylinder 2 auf. In diesen Zylindern bewegt sich ein Paar von
Stufenkolben 3, deren größere Kolbenflächen je in einem Verdichterzylinder und deren
kleinere Kolbenflächen im Brennkraftzylinder arbeiten. Die beiden Kolben 3 sind
durch die Schubstangen 4 und die hin und her schwingende Kurbe15 im Gleichlauf gehalten.
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Das Kurbelgelenk 17 der einen Schubstange 4 führt eine Schwingbewegung
innerhalb des Winkels a aus, während das Kurbelgelenk 18 der anderen Schubstange
eine symmetrische Schwingbewegung innerhalb des Winkels N ausführt.
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Eine Brennstoffpumpe 6 (Fig. ¢ und 5) fördert den durch die Leitung
7 ihr zugeführten Brennstoff über die Leitung 8 in die Einspritzdüse des Brennkraftzylinders.
Durch die Anschlüsse g saugt der Verdichter Luft an und fördert diese durch die
Anschlüsse to und über die Leitung 11 in einen Behälter 12. Aus dem Behälter 12
gelangt die Luft durch die Spülschlitze 13 in den Arbeitsraum des Brennkraftzylinders
1. Die Verbrennungsgase strömen durch die Schlitze 14 aus dem Brennkraftzylinder
hinaus und gelangen in den Behälter 15, aus welchem sie durch die Leitung 16 an
die Verbrauchsstellen, z. B. in eine nichtgezeichnete Turbine, weitergeleitet werden
können.
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An der Schwingkurbel 5 ist eine zylindrische Gleitbahn 19 (Fig.4und
5) radial angeordnet, welche die Schwingbewegung der Kurbel mitmacht. In der Gleitbahn
ist ein als Impulsgabeorgan wirkendes Fliehgewicht 2o radial verschiebbar angeordnet,
das gegen die Feder 21 abgestützt ist. Nach Maßgabe der auf das Fliehgewicht 20
wirkenden Fliehkräfte wird der mit der Masse verbundene, als Übertragungsorgan awirkende
Stift 22 mehr oder weniger nach außen vorstehen. Beim Durchgang durch die in Fig.4
gezeigte Stellung hebt der Stift 22 den Hebel 23 an, der über die Stange 24 und
den Hebel 25 das als -Regelorgan wirkende Br ennstoffentlastttngs-?@enti126 anhebt.
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;XN@:Je weiter das Fliehgewicht 2o infolge er-@liöhter Geschwindigkeit
entgegen der Feder 21 nach außen getrieben wird, um so früher wird das Entlastungsventil
angehoben, und um so weniger Brennstoff kann zur Einführung in den Arbeitsraum des
Brennkraftzylinders abgemessen werden. Die die Regelung einleitende Erhöhung der
Kolbengeschwindigkeit wird dadurch wieder ausgeglichen. Ein ähnlicher Regelungsvorgang
stellt sich ein, wenn die Kolbengeschwindigkeit zu sinken beginnt, wobei der Stift
22 weniger weit aus seiner Führung herausragt. Das Brennstoffentlastungsventi126
wird dann erst später angehoben und der Einspritzdüse eine größere Brennstoffmenge
zugeführt, so daß für die Geschwindigkeit der zulässige Wert innerhalb des Ungleichförmigkeitsbereichs
wieder eingestellt wird. Das als Regelungsorgan wirkende Entlastungsventi126 wird
somit durch die nach der Periode der Flugkolben bewegte Masse 2o nach Maßgabe der
auf sie wirkenden Fliehkräfte nur zu einer bestimmten Zeit der Bewegungsperiode
beeinflußt, während in der übrigen Zeit die Beeinflussung unterbrochen ist.
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In Fig. 6 sind über der Symmetrieachse 1-I der in den Fig. 2 und 3
dargestellten Maschine nach Maßgabe der Zeit Z die Bewegungen der im Bremskraftzylinder
arbeitenden Kolbenflächen der beiden Kolben 3 durch die beiden sinusähnlichen Kurven
27 und 28 dargestellt. In den Zeitpunkten Z1, Z2, Z3 usw. erfolgt jeweils die Einspritzung
und Zündung des Brennstoffs. Die Beeinflussung des Regelorgans für die Regelung
der Einspritzmenge jedoch erfolgt schon in den Zeitpunkten X1, X2, X3 usw.
Es erfolgt z. B. die Regelung der Brennstoffmenge, welche im Zeitpunkt Z2 eingespritzt
wird, schon zur Zeit X2. Dadurch ist eine sichere Regelung, die nicht durch Verzögerungserscheinungen
behindert ist, gesichert.
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Bei hydraulischer Übertragung der Regelimpulse (Fig.7 bis to) ist
das Impulsgabeorgan beispielsweise auf der Welle 29 (Fig. 3 bis 5) der Schwingkurbe15
oder auch auf einer besonderen ins Schnelle übersetzten Welle angeordnet. In einer
zylindrischen Gleitbahn 30 (Fig. 7) sitzt radial verschiebbar das Fliehgewicht 31,
welches, als Stufenkolben ausgebildet, eine Ringfläche 32 besitzt und durch den
im Raum 33 herrschenden Flüssigkeitsdruck belastet ist.
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Durch die Bohrung 34 wird aus der Leitung 35 über die Drosselöffnung
36 eine Flüssigkeit
zugeführt, die durch die Bohrungen 37 in den
inneren Raum 38 des Fliehgewichts 3 i gelangt. Die im Raum 38 befindliche Flüssigkeit
kann durch die Bohrungen 39 in',den Ringraum 33 und durch die Bohrungen 4jo- in
den Ablaufraum 41 gelangen. Nach Maß-Ab der durch die Drosselöffnung 36 geförderten
Flüssigkeitsmenge steigt der Druck in den Räumen 33 und 38 an, bis das Fliehgewicht
3 i entgegen der Fliehkraft und der durch die Feder 42 ausgeübten Kraft so weit
verschoben wird, bis die- Öffnung 40 für den Abfluß von Flüssigkeit freigelegt ist.
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Der in den Räumen 33 und 38 sich einstellende Druck entspricht somit
der Größe der auf das Fliehgewicht einwirkenden Fliehkraft; er wird durch die Bohrungen
37 und den Kanal 43 auf die Steueröffnung 44 (Fig.9) übertragen. Im Bereich der
Steueröffnung 44 ist die hin und her schwingende Welle 29 von einem feststehenden
Steuerbügel 45 umgeben. Nur zur Zeit, während die hin und her schwingende Steueröffnung
44 der feststehenden zylindrischen Bohrung 46 des Steuerbügels gegenübersteht, kann
der Druck im Raum 38 des Fliehgewichts auf den Kolben 47 wirken. Der Kolben 47 ist
mit Hilfe eines mechanischen Gestänges 48 mit dem Regelorgan der nicht gezeichneten
Brennstoffpump e verbunden. Kolben und Regelgestänge werden nach Maßgabe der auf
das Gewicht 31 wirkenden Fliehkräfte entgegen den Federn 5o verschoben und stellen
dadurch das Regelorgan der Brennstoffpumpe periodisch so ein, daß die Hubzahl und
Kolbengeschwindigkeit der Flugkolbenmaschine innerhalb des zulässigen Ungleichförmigkeitsgrades
verbleiben.
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Der Ablaufkanal 49, der senkrecht zum Kanal 43 in die Welle 29 gebohrt
ist, kommt jeweils in der Zeit zwischen zwei Regelungsbeeinflussungen mit dem Zylinderraum
46 in Verbindung, so daß die darin enthaltene Flüssigkeit entweicht und der Kolben
47 mit dem Gestänge 48 unter dem Zug der Feder 5o in seine Ursprungslage zurückgelangt,
sobald die Abmessung der Brennstoffladung vollzogen ist.
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Der Erfindungsgegenstand kann auf alle möglichen Arten von Flugkolbenmaschinen
angewendet werden, beispielsweise auch auf Flugkolbenmaschinen, bei denen mehrere
Kolben durch ein mechanisches oder ein hydraulisches Gestänge im Gleichlauf gehalten
sind. Anstatt von einem mechanischen Gestänge kann die Regelung auch von einem hydraulischen
Gestänge abgeleitet werden. An Stelle der Regelung der in Form von Brennstoff zugeführten
Energiemenge kann auch die in Form von Treibgasen oder von verdichteter Luft entnommene
Energiemenge verändert werden. Die Unterbrechungsvorrichtungen können unmittelbar
mit dem übertragungsorgan zu einer einzigen Vorrichtung vereinig sein.