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Zeitschalter zur zeitlich begrenzten Änderung eines Betriebszustandes
einer Breünkraftmaschine Gegenstand der Erfindung ist ein Zeit= Schalter zur Steuerung
der Größe und der Zeitdauer eines Bewegungsvorganges, - insbesondere eines solchen,
der eine zeitlich begrenzte Veränderung des Betriebszustandes einer Brennkraftmaschine
einleiten soll.
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Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung die besondere Art des Antriebes
des Zeitschalters mittels Druckluft durch eine Turbine.
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Zeitschalter dieser Art können beispiels--,veise zur zeitlich begrenzten
Änderung der Kraftstoffzufuhr oder des Ladedruckes bei Brennkraftmaschi.nen Anwendung
finden. So ist z. B. bei Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Luftfahrzeugen beim
Start oder zur vorübergehenden Erhöhung der Fluggeschwindigkeit eine Leistungssteigerung
der Antriebsmaschine über ihre Nennleistung hinaus erforderlich, die gewöhnlich
durch= Erhöhung des Druckes der den Arbeitszylindern zugeführten Ladung (Brennluft
oder Brennstoff-Luft-Gemisch) erreicht wird. Da jedoch eine Brennkraftmaschine üblicher
Bauart sowohl hinsichtlich der Zeitspanne wie auch des Maßes der Leistungssteigerung
nicht willkürlich überanstrengt werden darf, wenn sie nicht schweren Schaden erleiden
soll, so ist eine Einrichtung, die die Überlastung zeitlich wie auch dem Maße nach
selbsttätig begrenzt, von großem Vorteil.
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Beim Gegenstand der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
eine vom Druckgas oder einer Druckflüssigkeit betriebene, auf gleichbleibende Drehzahl
geregelte Antriebsmaschine über ein Vorgelege und eine
Kupplung
mit einer Schaltwelle verbunden ist, die gegen die Spannkräfte einer einerseits
mit ihr und andererseits mit einem Gehäuse exzentrisch verbundenen, zur Schaltwelle
parallel angeordneten Schraubenfeder drehbar und längs verschieblich gelagert ist
und in Betriebsstellung auf eine die Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine
hervorrufende Einrichtung (z. B. den Ladedruckregler) einwirkt, und daß auf dieser
Schaltwelle ein Bund befestigt ist, welcher eine Rast für die Nase des auf ihm gleitenden
Betätigungshebels aufweist und mit einer Anschlagnase versehen ist, die mit einem
einstellbaren Anschlag am Gehäuse zusammenarbeitet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungs- und Anwendungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. .
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Die Abb. i bis 3 sind eine schematische Darstellung der Einrichtung
in beispielsweiser Anwendung auf einen Ladedruckregler, und zwar zeigt: Abb. i die
Einrichtung in Bereitschaftstellung, Abb. a in von Hand eingeschaltetem Betriebszustand,
.Abb.3 in selbsttätig abgeschaltetem Zustand; Abb. 4 ist ein Teil der Einrichtung
nach den Abb. i bis 3 in schaubildlicher Darstellung.
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Die Abb. 5 und 6 zeigen eine bauliche Ausführung der Einrichtung selbst,
und zwar nach Abb. 5 in einem Mittellängsschnitt sowie nach Abb.6 in einem Schnitt
nach Linie A-B der Abb. 5.
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Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus einer Steuerwelle i, die
in einem Gehäuse 2 längs verschieblich und drehbeweglich gelagert ist. Zum Antrieb
der Steuerwelle dient ein geschwindigkeitsgeregeltes Laufwerk, beispielsweise eine
durch Druckluft angetriebene Turbine, wie unten näher beschrieben ist. Auf der Steuerwelle
ist eine kreisförmige Drehscheibe 3 befestigt, die vorzugsweise durch eine gleichachsig
mit der Steuerwelle angeordnete Schraubenfeder .I. in Längs- und Drehrichtung mit
dem Gehäuse kraftschlüssig verbunden ist, indem das eine Ende 5 der Schraubenfeder
außer Mitte der Drehscheibe und das andere Ende 6 am Gehäuse angreift (Abb. 4.).
Am Rande der Drehscheibe befindet sich eine Aussparung 7, in welche die Nase 8 eines
Betätigungsgliedes 9 eingreifen kann. Das als Hebel ausgebildete Betätigungsglied
ist um einen- am Gehäuse festgelegten Zapfen io drehbar. Die Längsverschiebung der
Steuerwelle i erfolgt in der einen Richtung (Abb. 2) durch das Betätigungsglied
9 und in der entgegengesetzten Richtung (Abb. 3) durch die in axialer Richtung wirkende
Druckkraft der Schraubenfeder ,4. Ferner weist die Drehscheibe 3 einen Vorsprung
i i auf, dem ein am Gehäuse festliegender Anschlag 1.2 zugeordnet ist. Der Anschlag
ist zweckmäßig mittels einer Stellschraube 13 einstellbar ausgebildet. Die
Drehscheibe 3 vermag sich also in einem Kreisbogen zu drehen. Dieser Bereich ist
begrenzt einerseits durch das Anliegen des Vorsprungs ii an der Stellschraube
13 und anderseits durch das Einrasten der Nase 8 in die -#'iussparung 7.
Vor dem einen Ende der Steuerwelle ist ein keilförmiger Hebel 1q. angeordnet, der
quer zur Steuerwelle verschiebbar und in verschiedenen Abständen von dieser einstellbar
ist. Zu diesem Zweck ist der Hebel 14 um einen Zapfen 15 drehbar, dessen Lage bezüglich
des Gehäuses z durch eine Stellschraube 16 und Gleitmutter 17 feststellbar
ist (vgl. Abb. 5). Die Gleitmutter bildet mit dem Zapfen ein einziges Stück.
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Der Steuerwelle i bzw. dem Hebel 1q. ist in geringem Abstande, der
etwa gleich der größten Breite des keilförmigen Hebels ist. eine Einrichtung vorgelagert,
deren physikalischer Zustand während einer gewissen Zeitspanne zu verändern ist.
Dies kann z. B. ein an sich bekannter Ladedruckregler sein, der bewirkt, daß Brennluft
oder Brennstofff-Luft-Gemisch einer Brennkraftmaschine mit gleichbleibendem Druck
zugeführt wird. Ein solcher Ladedruckregler besteht im wesentlichen aus einem druckempfindlichen
Glied, z. B. einer allseitig geschlossenen Dosenmembrane 18, die einerseits einem
wenigstens annähernd gleichbleibenden Druck und andererseits dem Druck der dem Motor
zuströmenden Ladung (Luft bzw. Brennstoff-Luft-Gemisch) ausgesetzt ist. Zu diesem
Zweck ist die Dosenmembran 18 zur Vermeidung von Temperatureinflüssen zumeist luftleer
gemacht und in ein Gehäuse i9 eingebaut, das über eine Leitung ?o mit dem Brennluft-
bzw. Gemischzuleitungsrohr:2i des Motors in Verbindung steht. Die Stirnwände 22
und 23 der Dose 18 ruhen zwischen Druckstiften 24. und 25, die gasdicht aus
dem Gehäuse i9 nach außen geführt sind. Der eine Druckstift 24 ist Zweckmäßig durch
den keilförmigen Hebel i.1 in einer bestimmten Lage gehalten, während der andere
Druckstift 25 z. B. über einen Hebel 26 eine im Brennluftzuleitungsrohr 2i
befindliche Drosselklappe 27 in dem Sinn verstellt, daß bei steigendem Druck
im Rohr ? i und Gehäuse 19 die Brennluft gedrosselt wird, und umgekehrt bei
sinkendem Druck ein größerer Leitungsquerschnitt freigegeben wird. Der Druckstift
24 kann entweder unmittelbar mit dem einen Ende der Steuerwelle in Verbindung stehen
oder besser in
einem bestimmten Abstand hiervon gehalten sein, wobei
das Spiel, nämlich die Größe des Zwischenraumes zwischen dem Kopfende des Druckstiftes
2.4 und dem gegenüberstehenden Ende der Steuerwelle, einstellbar ist, beispielsweise
durch Verschiebung des keilförmigen Hebels 14 quer zur Richtung der Steuerwelle.
Die hierzu vorgesehenen Mittel, ein Zapfen 15, eine Stellschraube 16 und Gleitmutter
17, können dabei entweder am Gehäuse 2 oder auch am Gehäuse 19 des Ladedruckreglers
angeordnet sein.
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Durch Verändern des Spiels zwischen der Steuerwelle und beispielsweise
dem Druckstift des Ladedruckreglers ist die Größe der Zustandsänderung einstellbar.
Die von einem Lader gelieferte Brennluft dient vorteilhaft als Antriebsmittel für
die Einrichtung gemäß der Erfindung. Eine von der Druckseite des Laders abzweigende
Leitung 28, die also bei in Betrieb befindlicher Motorenanlage stets mit Druckluft
gespeist wird, führt über ein Ventil 29 zu einer gleichlaufgeregelten Turbine 30.
Die Drehzahl der Turbine kann z. B. durch einen Reibungsregler 31 unabhängig vom
Druckgefälle der Brennluft mit genügender Genauigkeit gleichmäßig gehalten werden.
Die Drehzahl der Turbine wird durch ein Getriebe 32 stark ins Langsame übersetzt
und z:@ B. durch ein Kegelradgetriebe 33 auf die Steuerwelle übertragen. Die Anordnung
des Kegelradgetriebes 33 ist solcher Art, daß die Kegelräder bei geschlossenem Ventil
29 infolge des Drucks der Schraubenfeder ¢ in der Achsrichtung der - Steuerwelle
i außer Eingriff stehen und umgekehrt beim Öffnen des Ventils 29 mittels des Betätigungsgliedes
9 and der Steuerwelle i miteinander in Eingriff kommen. Der Steuerwelle und dem
Kegelradgetriebe ist vorteilhaft ein Zählwerk 3,1. angegliedert, das die Umdrehungen
der Steuerwelle und somit die Laufzeit der Einrichtung einzeln aufzeichnet oder
insgesamt anzeigt.
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Die Abb. 5 und 6 sind entsprechend den Abb. i bis 4. mit denselben
Bezugszeichen versehen. Wie aus Abb. 5 ersichtlich ist, kann das auf der Steuerwelle
befestigte Kegelrad des Getriebes 33 zugleich als Drehscheibe dienen und die Mittel
aufweisen, nämlich die Aussparung 7 und den Vorsprung i i, die zur Begrenzung der
Bewegungen der Steuerwelle vorgesehen sind.
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An Stelle des Turbinenantriebes kann jedoch jedes andere Laufwerk
dienen, das eine gleichförmige Drehgeschwindigkeit aufweist. Mit besonderem Vorteil
ist indessen _Druckluft als Antriebsmittel zu verwenden, da diese im genannten Fall
ohne weiteres stets zur Verfügung steht. Dies hat zugleich den Vorteil, daß die
Einrichtung keiner Wartung bedarf, wie z. B. ein Federlaufwerk, das nur bei gespannter
Feder und dann auch nur in begrenztem Maße sich in Bereitschaft befindet.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist in den Abb. 1, 2 und 3 in verschiedenen
Betriebszuständen dargestellt.
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In Abb. i hält die Schraubenfeder. die Einrichtung in Bereitschaftsstellung,
wobei das Ventil29 geschlossen ist und das der Steuerwelle zugeordnete Kegelradgetriebe
33 mit dem Übersetzungsgetriebe 32 außer Eingriff steht. Hierbei läßt die Steuerwelle
das druckempfindliche Glied des Ladedruckreglers unbeeinflußt. In Abb. 2 ist die
Einrichtung eingeschaltet gezeichnet, wobei durch Verstellen des Betätigungsgliedes
9 die Steuerwelle nach unten verschoben wird. Dabei wird zugleich das Ventil 29
geöffnet und das Kegelradgetriebe 33 sowohl mit dem Übersetzungsgetriebe 32 als
auch mit dem Zählwerk 34. gekuppelt. Beim Öffnen des Ventils 29 strömt Ladeluft
in die Turbine 30 ein, deren Umdrehungen über die Getriebe 32 und 33 auf
die Steuerwelle und Zähleinrichtung übertragen werden. Hierbei ist die größtmögliche
Laufzeit der Einrichtung genau begrenzt und wird durch Eingriff der Nase 8 in die
Aussparung 7 beendet, wobei die Steuerwelle unter der Einwirkung der Schraubenfeder
sich in Längsrichtung zurückbewegt (Abb. 3), so daß das Ventil 29 wieder geschlossen
wird und das Kegelradgetriebe mit dem Übersetzungsgetriebe außer Eingriff kommt,
Hiermit wird auch die Einwirkung der Steuerwelle auf den Ladedruckregler aufgehoben.
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Um die Einrichtung wieder in Bereitschaftsstellung zu bringen, wird
das Betätigungsglied 9 in seine ursprüngliche Stellung zurückgeführt, wobei die
Nase 8 aus der Aussparung 7 herausgehoben wird und die Steuerwelle durch die Drehspannung
der Schraubenfeder sich zurückdreht, bis der Vorsprung i i an der Stellschraube
13 des Anschlags 12 auftrifft. Die Einrichtung befindet sich nunmehr wieder in Bereitschaftsstellung.
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Die Vorteile, die sich aus der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben,
sind folgende: Die Motorenanlage kann jeweils nur eine begrenzte, den Verhältnissen
entsprechend einstellbare Zeit auf Überlast arbeiten, wobei auch die Überlastungsgrenze
einstellbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist sowohl der Wirkungsweg
als auch die Wirkungszeit der Steuerwelle und damit also die Höhe und die Dauer
der Überlastung einstellbar.
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Ein weiterer Vorteil ist die Verwendung einer ständig vorhandenen
Kraftquelle, also Verwendung keines mechanischen Antriebes, der erst durch Aufziehen
betriebsfertig wird.
Die Einrichtung arbeitet so, daß sie auch während
des Laufs jederzeit abgeschaltet werden kann und sofort wieder in Bereitschaftsstellung
einschaltbar ist. Auch wird vom Zählwerk nur die wirkliche überlastungszeit gezählt.
Bei etwaigen Störungen am Zählwerk ermöglicht die Einrichtung dennoch ein Einschalten
auf Überlast, wobei dann die zeitliche Begrenzung wegfällt.