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Umsteuerbare Brennkraftmaschine Bei den bisher verwendeten Einrichtungen
zur direkten Umsteuerung von Brennkraftmaschinen mit Hilfe von Druckluft trat der
Nachteil auf, da'ß es nicht möglich war, die Umsteuerung in genügend kurzer Zeit
durchzuführen. Bei den meisten bekannten Einrichtungen war-es zur Riehtungsänderung
der Bewegung erforderlich, zunächst den Steuerhebel auf die Haltstellung zti bringen
und dann die Maschine auslaufen zu lassen, bevor Druckluft zum Anlassen der Maschine
in entgegengesetzter Richtung eingeführt werden durfte. Wenn dies versäumt wurde,
konnte es' vorkommen, daß die Maschine in .der gleichen Richtung weiterlief, wodurch
Verzögerungen oder auch Gefahren sowie Verluste an Druckluft hervorgerufen wurden.
Bei derartigen Anlagen war daher im allgemeinen eine Fernsteuerung nicht zu verwenden,
da es aus der Entfernung unmöglich ist, festzustellen, wann die Maschine stehengeblieben
ist, und den richtigen- Augenblick zu wählen, in dem Druckluft zuzuführen ist, um
die Umsteuerung der Bewegung zu erreichen.
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Um eine Fernsteuerung zu ermöglichen, wurden bereits Einrichtungen
vorgeschlagen, bei denen das Stellglied aus der- Betriebsstellung sofort auf die.
Anlaßstellung.des entgegengesetzten Drehsinnes geschaltet werden konnte. Die dabei
angestrebte Gegenluftbremsung war jedoch wirkungslos, da die Arbeit, die bei der
Verdichtung vom Kolben aufgewandt wurde, bei der Expansion wieder an den Kolben
zurückgegeben wurde, so daß enne .große Menge Manövrierluft verbraucht wurde, ohne
daß eine wirksame Bremsung erzielt werden konnte.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Kraftfahrzeugmotore dadurch wirksam
abzubremsen, daß am Ende des Verdichtungshubes ein Ventil geöffnet wurde. Bei der
Umsteuerung von Breunkraftmaschinen hätte die Anwendung dieser Art Bremsung. zur
Voraussetzung, daß für Abbremsen eine besondere Stellung des Stellgliedes vorgesehen
ist, in welcher das Stellglied gehalten wird, bis die Maschine zum Stillstand gekommen
ist, was wieder eine Beobachtung der Maschine voraussetzen und eine Fernsteuerung
ausschließen würde.
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Gemäß der Erfindung wird die Umsteuerung vonBrennkraftmaschinen unterAbbremsung
der Maschine durch die Verdichtungsarbeit, wobei die am Ende des Verdichtungshubes
in denZylindern verdichteteLuft durch Ventile in die Außenluft entweichen kann,
ermöglicht
durch .die Verwendung druckluftgesteuerter Ventile 52, welchen die Druckluft taktmäßig
von einer .durch die Maschine angetriebenen Verteilungsvorrichtung32-._ lange zugeführt
wird, wie die Maschine,.Üa der Verstellung des Umsteuerhebels in alten Richtung
weiterläuft, während nä#li_ Umkehr der Drehrichtung eine selbsttätige Abstellung
der Luftzufuhr erfolgt.
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Der Steuerhebel kann daher bei Verwendung der Vorrichtung nach der
Erfindung direkt aus der Vorwärtsstellung in die Rückwärtsstellung bzw. umgekehrt
gebracht werden, ohne daß dieser Hebel zunächst auf Halt gestellt wird, bis die
Maschine stehengeblieben ist. Eine Anordnung dieser Art besitzt -den Vorteil, daß
die Umsteuerung schneller erfolgt, und außerdem kann bei derselben eine Fernsteuerung
verwendet werden, bei der der die Umsteuerung Vornehmnende keine Gelegenheit hat,
festzustellen, ob die Maschine stehengeblieben ist oder nicht.
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Es ist auch bereits bekannt, zum Zwecke der pneumatischen Entlüftung
von Brennkraftmaschinen, welche mit einer Drucklufteinlaßsteuerung arbeiten, ein
nach außen öffnendes, federbelastetes Ventil vorzusehen, das mit Hilfe von Druckluft.
gesteuert wird. Mit dieser Anordnung wird jedoch das Gegenteil von dem bezweckt,
was die Erfindung erstrebt. Während nämlich durch die bekannte Anordnung die Entstehung
von Kompressionsarbeit -in den Zylindern beschränkt oder verhindert werden soll,
damit während des Ingangsetzens die verdichtete Luft nicht bremsend wirkt, wird
gemäß der Erfindung eine Verdichtung der Luft in den Zylindern herbeigeführt und
die Kompressionsarbeit ausgenutzt, um dieMaschinemöglichst schnell zum Stehen zu
bringen.
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In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine entsprechend der Erfindung ausgestaltete
bekannte Anordnung, welche die Druckluft mit Hilfe einer besonderen Regelvorrichtung
(Kolbenschieber) den Drucklufteinlaßventilen zuführt. Diese Anordnung ist, mit Ausnahme
der den eigentlichen Erfindungsgegenstand bildenden Vorrichtung zur Zuführung der
Druckluft zu den Auslaßventilen, bekannt, so, daß sie nur summarisch beschrieben
zu werden braucht.
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Die Arbeitszylinder der Maschine sind sämtlich mit einem Drucklufteinlaßventil
i versehen, und diese Ventile Stehen über Rohre 2 und eine gemeinsame Leitung 3
mit einem Anlaßventil q. in Verbindung. Das Ventil :I, dem durch ein Rohr 5 Druckluft
aus einem geeigneten Behälter (nicht dargestellt) zugeführt wird, ist, wie insbesondere
Fig. 6 erkennen läßt, mit einem Steuerhebel 6 versehen und steht über ein Röhr 7
mit einem Gehäuse 8 in Verbindung, in welch letzterem `ein Verteilungs- oder Kolbenschieber
9 vor-:gesellen ist. Das Schiebergehäuse 8 und der Verteilungsschieber 9 sind in
Fig. i sowohl im Längsschnitt als auch im Querschnitt zu erkennen (s. die mit A
bezeichnete Einzelansicht, die in kleinerem Maßstab ausgebildet ist). Aus dem Querschnitt
geht hervor, dal das Gehäuse 8 mit den Drucklufteinlaßventilen i über Leitungen
io in Verbindung steht. Der Verteilungsschieber 9 läuft in der einen oder anderen
Richtung um, wobei die Drehbewegung von der Kurbelwelle der Maschine durch ein geeignetes
Getriebe übertragen wird. Dieses Getriebe enthält ein Zahnrad i i, das auf der Welle
12 des Kolbenschiebers befestigt ist. Die Welle 12 wird mit gleicher Geschwindigkeit
angetrieben wie die Kurbelwelle, und der Kolbenschieber 9 ist in axialer Richtung
verschiebbar, jedoch nicht drehbar auf :der Wele 12 befestigt. Die Verschiebung
des Kolbenschiebers erfolgt durch einen Handhebel 1'3, der auf Vorwärts, Halt und
Rückwärts eingestellt werden kann. Die Verbindung zwischen dem Handhebel 13 und
dem Verteilungsschieber 9 wird durch Hebel 1d., 15 und ein Verbindungsglied 16 hergestellt.
Die Umsteuerung dieser Anordnung wurde schon weiter oben behandelt.
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In diesem Zusammenhang soll nur darauf hingewiesen werden, daß die
durch den Verteilungsschieber 9 den verschiedenen Leitungen io zugeführte Luft in
den Drucklufteinlaßventilen i wirksam wird und diese Ventile öffnet, so daß die
von dem geöffneten Anlaßventil4 kommendeAnlaßluft über die Rohrei und 2 im richtigen
Augenblick jedem der Zylinder in einer ganz bestimmten Reihenfolge zugeführt wird.
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Um ein schnelleres Arbeiten zu ermÖglichen, als es bei .der oben beschriebenen
Anordnung möglich ist, werden gemäß der Erfindung die Zylinder der Maschine mit
besonderen druckluftgesteuerten Auslaßventilen versehen, die geöffnet werden, wenn
sich der Kolben im oberen Totpunkt befindet, so daß i die komprimierte Luft in den
Zylindern am Ende des Kompressionshubes in die Außenluft entweichen kann. Das Öffnen
dieser Auslaßventile wird mit Hilfe von Druckluft vorgenommen, die durch eine besondere
Ver- i teilungsvorrichtung zweckmäßig in Form eines Kolbenschiebers 32 (Fig. 1,
2, 3 und 4.) zugeführt wird. Dieser "Kolbenschieber 32 kann von dem obenerwähnten
Verteilungsschieber 9 mit Hilfe einer Klauenkupplung i angetrieben werden. Der Kolbenschieber
32
kann jedoch auch durch andere geeignete
mechanische Mittel
angetrieben werden, so ®daß die Übertragung der Bewegung von dem Verteilungsschieber
9 aus, wie sie auch in den Zeichnungen -dargestellt ist, nur als Ausführungsbeispiel
anzusehen ist.
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Dagegen ist der eigentliche Erfindungsgegenstand in den Fig. 2 bis
4 wiedergegeben, von denen Fig.2 im vergrößerten Maßstab einen Längsschnitt durch
den Kolbenschieber zeigt,. welcher die Druckluft den Auslaßventilen zuführt. Fig.3
zeigt einen Querschnitt durch diesenKolbenschieber und einen senkrechten Schnitt
durch eins der Auslaßventile. Fig. 4 zeigt den gleichen Querschnitt wie Fig. 3,
jedoch bei einer anderen Stellung der Klauen.
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Fig.5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen der Arbeitszylinder,
aus dem die i Anordnung der Drucklufteinlaß- und -auslaßventile auf dem Zylinder
hervorgeht, während in Fig. 6 ein senkrechter Schnitt durch das weiter obenerwähnte,
an sich bekannte Lufteinlaßventil4 wiedergegeben ist.
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Das Gehäuse 2o des .die Luft den Auslaßventilen-zuführendenKolbenschiebers
(welcher nachstehend mit zweiter Kolbenschieber bezeichnet wird) ist, wie schon
erwähnt, mit dem Gehäuse 8 des Verteilungsschiebers 9 verbunden (welcher mit erster
Verteilungsschieber bezeichnet wird). In dem Verteilungsschieber 9 ist ein Träger
für den Schieberkolben, in Form einer Welle 3 1 vorgesehen, welcher in den
zwesten Verteilungsschieber 32 hineinragt und mit einer Kupplungsklaue 33 (Fig.
2 bis 4) versehen ist. Diese Klaue legt sich bei der Drehung der Welle in der einen
oder anderen Richtung gegen die entsprechendeSeite derKupplungsklaue 34 an, die
an dem zweiten Verteilungsschieber 32 befestigt ist. Die verschiedenen Stellungen
der Klauen 33 und 34 sind für die der Vorwärtsbewegung der Maschine entsprechende
Stellung in Fig. 3- und für die der Rückwärtsbewegung entsprechende Stellung in
Fig.4 wiedergegeben. Wie aus, diesen Figuren hervorgeht, kann die Klaue 33 der Welle
3 1 um -einen Winkel von r8o ° gegenüber der Klaue 34 des zweiten Verteilungsschiebers
32 verdreht werden, und zwar erfolgt diese Drehung dann, wenn die Drehrichtung von
Vorwärts auf Rückwärts und umgekehrt geändert wird.
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Die von dem Lufteinlaßventil 4 (s. Fig. r und 6) .durch das Rohr 7
einer axialen Bohrung (gestrichelt gezeichnet) des ersten Verteilungsschiebers 9
zugeführte Druckluft fließt durch eine Bohrung 35 (Fdg. 2) der Trägerwelle 3 z zu
dem zweiten Verteilungsschieber, 32 weiter. Von der Bohrung 35 sind Kanäle 36 und
37 abgezweigt, welche mit Kanälen 38 und 39 übereinstimmen, die in dem zweiten Verteilungsschieber
32 vorgesehen sind, so daß die Luft in die Aussparungen 40, 41 des Schiebers 32
gelangen kann.
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Bei der Drehung des Kolbenschiebers öffhen die Kanten der Aussparungen
40, 41 die in dem Gehäuse 2o des zweiten Verteilungsschiebers 32 vorgesehenen Kanäle
42, 43, 44 und 45 bzw. schließen dieselben.
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Von -den Kanälen 42, 43, 44 und 45 wird die Luft durch Rohre 49 den
entsprechenden Auslaßventilen 5o ,zugeleitet. Jedes Auslaßventil bleibt so lange
offen, wie Druckluft durch die Leitung 49 zufließt. Das Auslaßventil wird andererseits
dadurch geschlossen, daß der Druck in :der Leitung 49 entlastet wird, was dadurch
erreicht wind, daß die Druckluft von diesem Ventil durch eine der Aussparungen 47;
47a (Fig. 2) entweicht, wenn das zweite Verteilungsventil 32 sich in der
einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung entsprechenden Stellung befindet, so daß
die Kanäle 46 des Ventilgehäuses mit der Aussparung 47a (für die Vorwärtsbewegung)
oder der Aussparung 47 (für die Rückwärtsbewegung) übereinstimmen. Die Kanäle 36,
38 und die Aussparung 40 ermöglichen den Zutritt der Druckluft bei der Umstellung
von Rückwärts auf Vorwärts und die Kanäle 37, 39' sowie die Aussparung 41 den Zutritt
der Druckluft bei der Umstellung von Vorwärts auf Rückwärts. Um die Zeichnung nicht
unnötig zu komplizieren, sind in Fig. 3 und 4 nur die Kanäle 37, 39 und die Aussparung
41 dargestellt. Die Kanäle 36, 38 und die Aussparung 40 liegen auf der gegenüberliegenden
Seite, von den Kanälen 37, 39.und der Aussparung 41 aus gerechnet. Die in Fig. 2
dargestellte Lage des Kolbenschiebers 32 entspricht der Zwischenstellung (Haltestellung)
des Steuerhebels 13.
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Die, Umkehrung von voller Geschwindigkeit Vorwärts auf volle Geschwindigkeit
Rückwärts erfolgt in folgender Weise: z. Der Steuerhebel 13 wird aus der
Vorwärtsstellung unmittelbar in die Ri'tckwärtsstellung gebracht. Hierdurch werden
die Kanäle 37, 39 und 41 des Kolbenschiebers 3 2 in übereinstimmung mit den Kanälen
42, 43, 44 und 45 des Ventilgehäuses 2o gebracht.
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2. Das Anlaßventil 4 wird unmittelbar anschließend geöffnet, ohne
daß man wartet, bis die Maschine stehengeblieben ist.
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Die Einregulierung der Maschine erfolgt so, daß die Kanten der Aussparungen
40, 41 die Kanäle 42, 43, 44 und 45 in dem Augenblick freizugeben beginnen, indem
der zugehörige Kolben im - Arbeitszylinder der Maschine durch den oberen Totpunkt
geht: Solange die Maschine infolge ihrer Trägheit in der Drehbewegung Vorwärts fortfährt,
steht der Kanal 3_7 der Trägerwelle 31 mit
dem Kanal 39 des zweiten
Verteilungsschiebers 32 in übereinstimmung (s. Fig. 3), so daß die Druckluft dem
Auslaßventil 5o zugeführt wird, und zwar erfolgt infolge der obenerwähnten Einstellung
die Zuführung in dem Augenblick, wenn' der entsprechende Kolben durch den oberen
Totpunkt geht. Gelangt durch- die Anlaßventile Druckluft in die Zylinder, so erhält
man eine stärkere Kompresisio;n, als wenn Luft von Atm-osphärdruck angesaugt wird,
wodurch die Maschine noch rascher abgebremst wird, da dieKompression nacheinander
in den einzelnen Zylindern steigt. Die komprimierte Luft kann dabei nicht expandieren,
sondern wird durch das Auslaßventil5o herausgelassen, wenn die Kurbel über den oberen
Totpunkt weggegangen ist. Wenn die Maschine zur Ruhe gekommen ist, läuft sie sofort
in entgegengesetzterRichtung wieder an, und zwar unter dem Einfluß der durch die
Drucklufteinlaßv entile i einströmenden Luft. In diesem Augenblick kommt der Kolbenschieber
32 unter Wirkung seiner Reibung an dem Ventilgehäuse zum Stillstand und bleibt so
lange in Ruhestellung, bis die Klaue 33 sich um einen Winkel von i8o ° gedreht und
die Klaue 34 in die neue Drehrichtung gebracht hat (s. Fig, q.). Hierdurch wird
der Kanal 37 offensichtlich um einen Winkel von i8o ° gedreht, so daß keine Verbindung
mehr mit dem Kanal 39 des Kolbenschiebers 32 besteht (s. Fig. q.). Durch diese Maßnahmen
wird die Luftzuführung zu den Auslaßventilen 5o abgestellt, so daß diese nicht länger
arbeiten, sondern sich unter Einwirkung des Federdruckes schließen. Die Auslaßventile
5o können so ausgebildet sein, daß sie gleichzeitig als Sicherheitsventile wirken.
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Gemäß :der als Ausführungsbeispiel,gezeigten Ausbildung der Auslaßventile
der Fig. 3 stehen diese Ventile über Kanäle 53 mit Kanälen 56 in Verbindung, welche
beispielsweise in dem Zylinderdeckel vorgesehen sind. Im Ventilgehäuse ist ein Ventilschaft
57 gleitbar angeordnet, dessen oberes Ende 52 als Ventilkegel ausgebildet ist und
normalerweise unter der Wirkung einer Feder 58 gegen einen Ventilsitz anliegt. Ein
Kanal 54 führt von dem Ventilsitz beispielsweise zu einem Schalldämpfer. Mit dem
Ventilschaft 57 ist ein Tauchkolben 59 verbunden, auf dessen Oberfläche :die durch
das weiter obenezwähnte Rohr 49 eingeführte Druckluft wirkt. Diese Luft ruft dann
das Offnen des Auslaßventils hervor, so daß die in dem Maschinenzylinder komprimierte
Luft am Ende des Kompressionshubes in die Außenluft entweichen kann. Wie aus vorstehendem
hervorgeht, werden die Auslaßventile durch Druckluft betätigt, d. h. sie sind so
angeordnet, daß sie mit Hilfe der zugeführten Druckluft inTätigkeit gesetzt werden.
Die Verwendung derartiger Ventile ergibt bei der Umsteuerung besondere Vorteile;
die Steuerung der Auslaßventile mit Hilfe druckluftbetätigter Ventile bildet daher
einen wesentlichen Teil der Erfindung.