DE722162C - Steuerung fuer schwungradlose Kolbenkraftmaschinen - Google Patents

Steuerung fuer schwungradlose Kolbenkraftmaschinen

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Publication number
DE722162C
DE722162C DEK155909D DEK0155909D DE722162C DE 722162 C DE722162 C DE 722162C DE K155909 D DEK155909 D DE K155909D DE K0155909 D DEK0155909 D DE K0155909D DE 722162 C DE722162 C DE 722162C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
auxiliary control
propellant
pressure
valve
Prior art date
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Expired
Application number
DEK155909D
Other languages
English (en)
Inventor
Hans Peters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse AG
Original Assignee
Knorr Bremse AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse AG filed Critical Knorr Bremse AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE722162C publication Critical patent/DE722162C/de
Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03CPOSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/001Reciprocating-piston liquid engines the movement in two directions being obtained by two or more double-acting piston liquid motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L25/00Drive, or adjustment during the operation, or distribution or expansion valves by non-mechanical means
    • F01L25/02Drive, or adjustment during the operation, or distribution or expansion valves by non-mechanical means by fluid means
    • F01L25/04Drive, or adjustment during the operation, or distribution or expansion valves by non-mechanical means by fluid means by working-fluid of machine or engine, e.g. free-piston machine
    • F01L25/06Arrangements with main and auxiliary valves, at least one of them being fluid-driven
    • F01L25/063Arrangements with main and auxiliary valves, at least one of them being fluid-driven the auxiliary valve being actuated by the working motor-piston or piston-rod

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  • Steuerung für schwungradlose Kolbenkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für schwungradlose Kolbenkraftmaschinen jener bekannten Bauart, bei der ein als Kolbenschieber ausgebildeter Hauptsteuerschieber die Beaufschlagung und die Druckabspannung :des oder der Arbeitskolben regelt, wobei .dessen Beaufschlagung mit steuerndem Treibmittel bzw. :die Entlüftung der für seine Verschiebung maßgeblichen En-d- oder Stirnflächen durch einen Hilfssteuersohieber bewirkt wird, der als Stufenkolben ausgebildet ist und seine Bewegung nach der einen Richtung hin unter :dem Einflusse des Anstoßens durch einen Arbeitskolben der Kolbenkraftmaschine, nach der entgegengesetzten Richtung hin unter Treibmittelbeaufschlagung durchführt.
  • Steuerungen dieser Art finden beispielsweise Anwendung bei schwungradlosen Kolbenkraftmaschinen, die zum Antrieb von ein-und zweistufigen Lokomotivluftpumpen zur Beschaffung :der für .den Betrieb der Druckluftbremse erforderlichen Druckluft dienen, und bei :den schwungrad- und gestängelosen Speisepumpen, die bei Dampflokomotiven und ortsfesten Kesselanlagen Verwendung finden und bei denen der Pumpenkolben durch :den oder die Dampfkolben einer Einzylinder-oder einer Zweizylinderverbundkolibenkraftmaschine unmittelbar bewegt wird. Diese Hilfsmaschinen einer Dampflokomotive oder einer ortsfesten Dampfkesselanlagesind durchweg in senkrechter Lage angeordnet. Der durch einen Arbeitskolben in seine obere Endlage verschobene Hilfssteuerschieber wird, wenn der betreffende Arbeitskolben seinen Abwärtsgang :durchführt, dadurch in der angedeuteten Stellung gehalten, daß seine untere, kleinere Stirnfläche unter dem Druck einströmenden, also hochgespannten Treibmittels steht, wohingegen seine obere, größere Stirnfläche unter Abdampfdruck oder, bei Verbundmaschinen, unter Zwischendampf-bzw. Verbinderdruck steht.
  • Wenn nun eine derartige Maschine mit stark gedrosseltem Einlaßventil arbeitet uiid demgemäß der den Hilfststeuerscliieber in der oberen Endlage haltende, seine untere, kleinere Stirnfläche beaufschlagende Treibm:itteldruck sehr gering ist, so kann es vorkommen, daß der bis zur oberen, größeren Stirnfläche nur wenig gedehnte Abdampfdruck oder der Verbinderdruck mit Rücksicht auf die von ihm beaufschlagte größere Stirnfläche des Hi.lfssteuerschiebers diesen sogleich wieder umsteuert, d. h. nach unten verschiebt, wenn der Arbeitskolben seinen Abwärtshub beginnt. Es erfolgt dann zur Unzeit ein Umsteuern .der Maschine, deren ordnungsmäßiger Gang dadurch gestört wird.
  • Dies zu vermeiden, ist der Zweck der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß wird in der Treibmittelleitung, die der unteren, kleineren Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers das Treibmittel unmittelbar vom Einlaßventil her über den Hauptsteuerschieber zuführt, das den Hilfssteuerschieber in der oberen Endlage halten soll, ein Speicherbehälter angeordnet, .der ein zum Gehäuse für den Hilfssteuerschieber hin sich öffnendes Rückschlagventil aufweist.
  • Auch bei langsamem Gang der Maschine füllt sich dieser Speicherbehälter während des Verharrens des Arbeitskolbensatzes im oberen Hubwechselpunkt mit Treibmittel allmählich hoch ansteigender Spannung. Wenn dann bei der Kolbenabwärtsbewegung .der Druck zwischen dem .gedrosselten Einlaßventil und den sich abwärts bewegenden Kolben sinkt, nimmt der Druck im Speicherbehälter an dieser Druckabnahme nicht teil und hält den Hilfssteuerschieber in der oberen Endstellung, bis heim Hubwechsel seine Abwärtsbewegung infolge Beaufschlagung seiner oberen, größeren Stirnfläche aus dem entsprechend gefüllten Zylinderraum mit unverbrauchtem Treibmittel erfolgt.
  • Auf der Zeichnung ist als ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung eine mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerung ausgestattete schwungradlose Verbundkol:benkraftmaschine mit axial hintereinander angeordneten Arbeitszylindern und einem kolbenschieberartigen hauptsteuerschieber und mit einem einerseits- durch Kolbenanstoß, andererseits durch Druckmittelbeaufsch:lagung bewegten, stufenkolbenartig ausgefiihrten Hilfssteuerschieber veranschaulicht.
  • Abb. i zeigt die für das Zustandekommen der Umsteuerung maßgeblichen Teile im Augenblick des Beginnes der Umsteuerbewegung bei Annäherung des Arbeitskolbensatzes an seinen oberen Hubwechselptirikt.
  • Abb. 2 zeigt diese Teile im Augenblick der Vollendung der Umsteuerbewegung, d. h. bei Beginn des Abwärtshubes des Arbeitskolben-Satzes.
  • Bei der Darstellung nach Abb. i ist der aus dein ->,Ziederdruclzdampflcolben i und dem Hochdruckrlampfkol.ben 2 bestehende, auf gemeinsamer Kolbenstange angeordnete Arbeitskolbensatz in seiner Aufwärtsbewegung begriffen und .befindet sich kurz vor dem oberen Hubwechselpunkt. Der stufenkolbenartig ausgeführte Hilfssteuerschie:ber 3 'hat unter dem Einflusse des Anstoßes seitens des Arbeitskolbensatzes soeben seine Aufwärtsbewegung, begonnen. Der Hauptsteuerschieber .l, dessen linksseitige, kleinere Endfläche im Raure 6 (Abb. :2) über die mit DE (Dampfeintritt) bezeichnete und die .daran sich anschließende Steuerleitung 13 ständig unter dein Druck des in das Schie:bergehäuse eintretenden Treibmittels steht, befindet sich noch in der der Aufwärtsbewgung des Arbeitskolbensatzes entsprechenden linken Endlage, wobei der vor seiner rechten Stirnfläche befindliche Raure @ entsprechend der urspriingliclfen Lage .des Hilfssteuerschiebers 3 mit l@oclf@espanntern Treibrriittel gefüllt ist, das über DE. 13 und 17 in den Raum 5 gelangte. Das Treibmittel strömte für die Dauer des Aufwärtshubes .des Arbeitskol,bensatzes über DE, Kanal S in den Raum unterhalb des Hochdruckkolbens :2, das oberhalb des genannten Kolbens befindliche Treibmittel strömte über io und 7 in den Raum unterhalb des Niederdruckkolbens i, das oberhalb des letzteren befindliche Treibmittel strömte über 9 und DA zur Außenluft.
  • Hat gemäß der Darstellung in Abb. 2 die Umsteuerung stattgefunden, so ist der rechts von der rechten Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers 4. befindliche Raum 5 über die Steuerkanäle 1;, 11; an die Ausströmung DA angeschlossen. Das bei DE eintretende Treibmittel strömt über io in den Raum oberhalb des Hochdruckkolbens z, das unterh.all) des Hochdruckkolbens 2 befindliche Treibmittel verläßt den Hochdruckzylinder über g und gelangt über 9 in den Raum oberhalb des 'N iederdruckkolbens i ; das unterhalb dieses Kolbens befindliche Treibmittel entweicht über ; und den Innenraum des hohlen Hauptsteuerschiebers .l sowie über DA in die Außenluft. `Nenn der Arbeitskolbensatz 1, a aus seiner in Abb. a dargestellten oberen Hubwechselpunktlage sich abwärts bewegt, muß der Hilfssteuerschieber 3 in der gezeichneten Lage verharren, bis der Arbeitskolbensatz sich dein unteren Hubwechselpunkt nähert. Bei nicht gedrosselter Treibmitteleinströmung - wirrt diese Bedingung ohne weiteres erfüllt, weil der Raum i i unterhalb der unteren Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers 3 hochgespanntes Treibmittel über DE und 13 -erhält. Die obere, größere Stirnfläche :bzw. der oberhalb derselben befin41iche Raum i2 steht über Kanal 1q. unter dem geringeren Druck des vom Hochdruckzylinder zum Niederdruckzylinder abströmenden und durch die entsprechende Raumvergrößerung entspannten Treibmittels.
  • Ist nun die Trei;bmitteleinströmun:g stark gedrosselt, so würde, wenn nicht erfindungsgemäß besondere Maßnahmen dies verhinderten, beim Anlaufen des Arbeitskolbensatzes 1, 2 nach unten die Haltekraft, :die ,den Hilfssteuerschieher 3 in der oberen Lage halten soll, sehr gering sein. Infolgedessen würde ,der auf die obere, größere Stirnfläche ,des Hilfssteuerschiehers 3, d. h. der im Raum 12 sich :auswirkende Druck den HilfssteIiersch,ieber 3 vorzeitig nach unten verschieben können, bevor der Arbeitskolbensatz 1, 2 seine Ab- wärtsbewegung vollendet hat. Hierdurch würde vorzeitige Umsteuerung des Hauptsteuerschiebers q., also unregelmäßiger Gang ,der Maschine hervorgerufen werden.
  • Dies zu verhindern, ist der Zweck der Erfindung. Zu :diesem Zweck ist in die Steuerleitung 13; durch welche dem Steuerraums i i bei angehobenem Hilfs.steuerschieber 3 Treibmittel zufließt, ein Speicherbehälter 15 eingebaut, der ein zum Steuerraum i i hin sich öffnendes Rückschlabgventil 16 :besitzt. Dieser Behälter wird mit Treibmittel gefüllt, der Abfall des Treibmitteldruckes in der Zuleitung, der durch die Abwärtsbewegung des Arbcitskolbensatzes 1, 2 und im Hinblick .auf die Treibmitteldrosselung bei langsam arbeitender Maschine eintritt, kann sich wegen des Vorhandenseins des Speicherbehälters 15 und es Rückschlagventiles 16 im Raum i i nicht schädlich auswirken.
  • Bei der Steuerungslage nach Abb. 2 befindet sich der Arbeitskolbensatz 1, 2 im oberen Hubwechselpunkt, er soll nunmehr seine Abwärtsbewegung antreten, der H:auptsteuerschieber ¢ und der Hilfssteuerschieber 3 haben die Lage, die für diese Abwärtsbewegung der beiden Arbeitskolben erforderlich ist. Der Frischdampf, der bei DE eintritt, strömt durch Kanal io in den Raum oberhalb &s HochdrucJcarbeitskotbens 2. Der unter diesem Kolben befindliche Dampf strömt über 8 und 9 in :den Raum oberhalb des Niederdruckkolbens i; er füllt jetzt den Raum unterhalb des Arbeitskolbens 2, die Kanäle 8 und 9 und -den sich ständig vergrößernden Raum oberhalb des Arbeitskolbens i, ist also von geringerer Spannung als der von oben auf den Arbeitskolben 2 wirkende Frischdampf. Der Raum unterhalb des Arbeitskolbens i ist über 7, :den Hohlraum des Hauptsteuerschiebers q. und DA entlüftet. Die Kolben i und 2 bewegen sich abwärts, ohne daß zunächst ,an der Lage vom Hilfssteuerschieber 3 und Hau.ptsteuerschieber q. etwas geändert wird. Die beiden Kolben nähern sich nun allmählich ihrer unteren Endlage; sobald hierbei der Hochdruckkolben :2 lie Mündung :des Kanals 1q. hinter sich läßt, d. h. sobald :diese oberhalb -des Kolbens 2 liegt, strömt :durch sie der die beiden Kolben immer nach abwärts drückende, auf ,den Kolben 2 von oben her wirkende Frischdampf durch Kanal 1q. auf :die obere, große Stirnfläche des Hilfssteuerschiehers 3, auf welche vorher Verbinder- oder Zwischendampf geringerer Spannung einwirkte. Der Hilfssteuerschieber 3 wird nach unten verschoben. Das kann widerstandslos geschehen, weil der Kolben >, ihn ja nichtmehr, wie in Abb. 2 dargestellt, von unten berührt und weil die Frisch:dampfwirkunig auf @die obere, große Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers 3 die Frisch@d@ampfwirkung auf dessen untere, kleinere Ringfläche überwiegt. Dadurch wird der Parallelkanal zu dem in das Gehäuse für den Hilfssteuerschiaber 3 mündenden Teil des Kanals 13, der sich dicht über letzterem befindet, mit dem Kanal 17 verbunden. jetzt strömt Frischdampf von DE über 13, die mittlere, spulenförmige Ausdrehung des Hilfssteuerschiebers 3 und Kanal 17 in den Raum 5 .des Gehäuses für den Hauptsteuerschieber 4. und verschiebt ihn nach links.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Steuerung für schwungradlose Kolb.enkraftrn:aschinen mit einem kolbenschieberartigen Hauptsteuerschieber und einem einerseits durch Anstoß seitens eines Arbeitskolbens, andererseits :durch Druckmittelbeaufschl.agungbewegten, als Stufenkolben ausgebildeten Hilfssteuerschieber, dadurch gekennzeichnet, daß in der Treibmittelzuführungsleitung (13) für den Hilfssteuerschieber (3) ein Speicherbehälter (15) mit einem zum Gehäuse des Hilfssteuerschiebers (3) hin sich öffnenden Rückschlagventil (16) angeordnet ist, so daß der Hi.lfssteuerschleber (3) in seiner unter Treibmittelbeaufschlagung erreichten Lage unter den E,influß einer Speicherkraft gelangt, die ihn bei gedrosselter Trei:bmittelzufuhr mit Sicherheit in dieser Lage festhält.
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