DE804001C

DE804001C - Cam control for steam engines and steam engines

Info

Publication number: DE804001C
Application number: DEP8320D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erwin Baess
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-04-16

Description

Nockensteuerung für Dampfmaschinen und Dampfmotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Nockensteuerung für Dampfmaschinen und Dampfmotoren mit Füllungsregelung. Zur Regelung der Füllung wird bei Nockensteuerungen meist ein räumlich gekrümmter Nocken verwendet, der längs verschieblich angeordnet ist. Infolge der räumlich gekrümmten Oberfläche des Nockens erfolgt zwischen dieser Fläche und der Rolle des Ventilstößels nur eine Punktberührung. Die hierbei entstehenden hohen Beanspruchungen führen häufig zur Zerstörung der Oberfläche von Nocken und Rolle. Dieser Übelstand läßt sich durch eine Linienberührung zwischen Nocken und Rolle bzw. Stößel beheben. Zu diesem Zweck wurden die Nocken aus verschiedenen, während des Betriebes verstellbaren Teilen zusammengesetzt. Dabei treten jedoch Stöße beim Übergang von einem Nockenteil zum anderen auf. Lm dies zu vermeiden, ist nun schon vorgeschlagen worden, die Linienberührung zwischen Nocken und Rolle dadurch zu bewirken, daß ein vom Nocken angetriebener Kolben regelbar auf ein in einem geschlossenen Raum befindliches @leditttn (beispiels-Nveise 01, Preßluft o. dgl.) einwirkt, das den Ventilstößel hebt und senkt. Die Regelung erfolgt hierbei durch eine Verdrehung des Kolbens, wodurch eine schiefe Steuerkante früher oder später eine Abströmöffnung überläuft. Eine solche Regelung ist für Einzylindermaschinen noch vorteilhaft, für Zwei- oder Mehrzylindermaschinen muß aber jeder zu einem Ventil gehörende Kolben mit der Steuereinrichtung versehen werden. Das ist umständlich und teuer.Cam control for steam engines and steam engines The invention relates to a cam control for steam engines and steam engines with filling control. In the case of cam controls, a spatially curved cam that is arranged to be longitudinally displaceable is usually used to regulate the filling. As a result of the spatially curved surface of the cam, there is only point contact between this surface and the roller of the valve tappet. The resulting high stresses often lead to the destruction of the surface of the cam and roller. This inconvenience can be remedied by a line contact between the cam and roller or plunger. For this purpose, the cams were assembled from various parts that could be adjusted during operation. However, shocks occur in the transition from one cam part to the other. To avoid this, it has already been proposed to bring about the line contact between the cam and the roller in that a piston driven by the cam acts in a controllable manner on a @leditttn located in a closed space (for example 01, compressed air or the like) that raises and lowers the valve lifter. The regulation takes place here by rotating the piston, whereby an inclined control edge sooner or later overflows an outflow opening. Such a control is still advantageous for single-cylinder machines, but for two- or multi-cylinder machines each piston belonging to a valve must be provided with the control device. It's cumbersome and expensive.

Gemäß der Erfindung wird eine wesentlich einfachere und billigere Regelung dadurch erreicht, daß die Regelung der Bewegung des Mediums, das hier flüssig sein muß, durch eine geschlitzte oder abgeplattete Welle erfolgt, die vom Regler relativ zur Nockenwelle in der Weise verdreht wird, daß der geschlossene Raum zu einem bestimmten Zeitpunkt geöffnet wird, worauf der beschleunigte Ventilstößel mit dem Ventil sich unter dem Einfluß der Trägheit noch weiter hebt und dann sich unter dem der Feder wieder senkt. Die geschlitzte oder abgeplattete Welle kann die ganze Zylinderreihe entlang geführt werden, sie ist also für sämtliche Ventile nur einmal notwendig. Die Regelung selbst wird genauer, da die steuernden Kanten der Welle ebenfalls durchgehen.According to the invention, a much simpler and cheaper one becomes Control is achieved by regulating the movement of the medium, which is liquid here must be done by a slotted or flattened shaft, which is made by the controller is rotated relative to the camshaft in such a way that the closed one Space is opened at a certain time, whereupon the accelerated valve lifter with the valve rising still further under the influence of inertia, and then rising under which the spring lowers again. The slotted or flattened shaft can die entire row of cylinders are guided along, so it is only for all valves once necessary. The regulation itself becomes more precise, since the controlling edges of the Also go through the wave.

Weitere :Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Querschnitt durch das Ventil mit Steuereinrichtung und F ig. 2 eine andere Ausbildung der Steuerwelle im Schnitt.Further: Features and details of the invention emerge from the following description. Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows Fig. Ig i a cross-section through the valve with a control device, and F. 2 shows a different design of the control shaft in section.

Auf dem Nocken i der Nockenwelle 2 liegt nach Fig. i die Rolle 3 des Hubstößels 4 auf. Letzterer ist in der Unterwand einer geschlossenen Kammer 5, deren Hohlraum 6 mit einer Druckflüssigkeit, z. B. 01, angefüllt ist, in einer besonderen Führung 8 geführt. Die Führungsbohrung 9 des Stößels 4 hat Verbindung mit dem Hohlraum 6. Damit die Rollei stets auf dem Nocken i aufliegt, ist eine Feder io vorgesehen, die zwischen das obere Stößelende und die obere Kammerwand geschaltet ist. In die rechte verstärkte Kammerwand ist eine Reglerwelle i i eingesetzt, die einen durch ihre Mitte gehenden Schlitz 12 besitzt. Dieser Schlitz kann in die Richtung eines Kanals 13 gedreht werden, der den Kammerhohlraum 6 mit der Druckleitung einer Pumpe 14 oder einem nicht dargestellten Hochbehälter verbindet. Der Kanal 13 besitzt einen Abzweig 15, der als Luftpuffer ausgebildet ist.The roller 3 of the lift tappet 4 rests on the cam i of the camshaft 2 according to FIG. The latter is in the lower wall of a closed chamber 5, the cavity 6 with a pressure fluid, for. B. 01 is filled, out in a special guide 8. The guide bore 9 of the plunger 4 is connected to the cavity 6. So that the Rollei always rests on the cam i, a spring io is provided, which is connected between the upper end of the plunger and the upper chamber wall. A regulator shaft ii is inserted into the right reinforced chamber wall and has a slot 12 passing through its center. This slot can be rotated in the direction of a channel 13 which connects the chamber cavity 6 with the pressure line of a pump 14 or an elevated tank (not shown). The channel 13 has a branch 15 which is designed as an air buffer.

Um die im Hohlraum 6 befindliche Flüssigkeit auf das als Einsitzventil dargestellte Ventil 16, das auch als Zwei- oder Viersitzventil ausgeführt sein kann, einwirken zu lassen, ist die Ventilspindel 17 nach unten zu einem Stößel 18 verlängert, der in einer Bohrung i9 der oberen Kammerwand, die mit dem Hohlraum der Kammer Verbindung besitzt, geführt ist. Der Stößel 18 ist gleichzeitig als Bremse ausgebildet. Zu diesem Zweck ist der etwas verstärkte Stößel am Ende wieder abgesetzt und bildet mit der ebenfalls zu einer Bohrung 20 verjüngten Bohrung i9 einen Ringspalt 21, durch den die hindurchfließende Flüssigkeit in beiden Richtungen gedrosselt wird. Das Ventil 16 ist mit der üblichen Ventilfeder 22 versehen.To the liquid located in the cavity 6 as a single-seat valve shown valve 16, which can also be designed as a two- or four-seat valve, to act, the valve spindle 17 is extended down to a tappet 18, in a bore 19 in the upper chamber wall which communicates with the cavity of the chamber owns, is led. The plunger 18 is also designed as a brake. to For this purpose, the slightly reinforced plunger is set down again at the end and forms with the bore i9, which is also tapered to form a bore 20, an annular gap 21, through which the liquid flowing through is throttled in both directions. The valve 16 is provided with the usual valve spring 22.

Der Nocken i wird für die größte auftretende (unter Umständen eine noch größere) Füllung berechnet und für möglichst günstige Beschleunigungsverhältnisse ausgeführt. Bei seiner Drehung in Pfeilrichtung übt er über den Stößel 4 einen Druck auf die Flüssigkeit aus, der seinerseits den Ventilstößel 18 und mit ihm das Ventil anhebt und nach oben beschleunigt. Bei der Drehung der Nockenwelle 2 wird auch die Reglerwelle i i in Pfeilrichtung gedreht, aber mit halber Tourenzahl. Nach einer bestimmten Zeit kommt die als Steuerkante ausgebildete :Mündungskante 23 des Schlitzes. 12 an die Kante 24 des Kanals 13. In diesem Augenblick wird der Raum 6 mit der Druckleitung der Pumpe 14 oder dem Hochbehälter verbunden. Dadurch hört die Beschleunigung des Ventilstößels i8 auf, und das Ventil 16 öffnet weiter unter dem Einfluß der Massenträgheit. Damit die Ventilfeder 22 dieser Bewegung des Ventils 16 keinen zu großen Widerstand entgegensetzt, wird sie erfindungsgemäß so bemessen, daß der freie Ventilhub etwa gleich dem wird, der erreicht wurde, als die Kante 23 des Schlitzes 12 bis zur Kante 24 des Kanals 13 kam. Die Regelung durch die Reglerwelle i i erfolgt in der Weise, daß die Reglerryelle i i relativ zur Nockenwelle 2 durch den Einfluß des Reglers in der einen oder anderen Richtung verdreht wird. Dies geschieht entweder durch längsverschiebliche Schraubenräder, durch Planetengetriebe oder ähnliches. Nachdem die Steuerkante 23 der Reglerwelle i i die Kante 24 des Kanals 13 erreicht hat, tritt durch den Schlitz 12 die Flüssigkeit vom Raum 6 in die Druckleitung 13 bis zur Pumpe 14 oder dem Hochbehälter. Damit nun nicht die gesamte Flüssigkeitssäule bis zur Pumpe oder dem Hochbehälter in Bewegung gesetzt werden muß, ist als Abzweig des Kanals 13 hinter der Reglerwelle i i der Luftpuffer 15 eingeschaltet, der die entstehenden Druckschwankungen ausgleicht. je nach dem Grad der Verdrehung der Reglerwelle i i gegenüber der Nockenwelle 2 dauert die Beschleunigung des Ventils 16 beim Abheben verschieden lange; der Nocken i erteilt also dem Ventilstößel 18 verschiedene Geschwindigkeiten, unter deren Einfluß das Ventil auch verschieden lange offen bleibt. Das Aufsetzen des Ventiltellers auf seinen Sitz wird durch die oben beschriebene Bremse 18-21 gedämpft. Die Reglerwelle i i schließt den Kammerhohlraum 6 wieder, wenn beide Stößel 4 und 8 in ihre untere Endlage zurückgekehrt sind.The cam i is calculated for the largest (possibly even larger) filling that occurs and is carried out for the most favorable acceleration conditions possible. When it is rotated in the direction of the arrow, it exerts a pressure on the liquid via the tappet 4, which in turn raises the valve tappet 18 and with it the valve and accelerates it upwards. When the camshaft 2 is rotated, the governor shaft ii is also rotated in the direction of the arrow, but at half the number of revolutions. After a certain time, the opening edge 23 of the slot, which is designed as a control edge, appears. 12 to the edge 24 of the channel 13. At this moment, the space 6 is connected to the pressure line of the pump 14 or the elevated tank. As a result, the acceleration of the valve tappet i8 ceases and the valve 16 continues to open under the influence of inertia. So that the valve spring 22 does not oppose too great a resistance to this movement of the valve 16, it is dimensioned according to the invention so that the free valve lift is approximately equal to that which was reached when the edge 23 of the slot 12 came to the edge 24 of the channel 13. The regulation by the regulator shaft ii takes place in such a way that the regulator shaft ii is rotated relative to the camshaft 2 by the influence of the regulator in one direction or the other. This is done either by longitudinally displaceable helical gears, planetary gears or the like. After the control edge 23 of the regulator shaft ii has reached the edge 24 of the channel 13, the liquid passes through the slot 12 from the space 6 into the pressure line 13 to the pump 14 or the elevated tank. So that the entire column of liquid does not have to be set in motion up to the pump or the elevated tank, the air buffer 15 is switched on as a branch of the channel 13 behind the regulator shaft ii, which compensates for the pressure fluctuations that occur. depending on the degree of rotation of the regulator shaft ii with respect to the camshaft 2, the acceleration of the valve 16 takes a different length of time when it is lifted off; the cam i therefore gives the valve tappet 18 different speeds, under the influence of which the valve remains open for different lengths of time. The placement of the valve disk on its seat is dampened by the brake 18-21 described above. The regulator shaft ii closes the chamber cavity 6 again when both plungers 4 and 8 have returned to their lower end position.

Statt der geschlitzten Reglerwelle i i kann auch eine abgeplattete Reglerwelle 25 nach Fig. 2 benutzt werden. Nur muß in diesem Falle die Drehzahl der Reglerwelle 25 gleich der Drehzahl der Nockenwelle 2 sein.Instead of the slotted regulator shaft i i, a flattened one can also be used Regulator shaft 25 according to FIG. 2 can be used. Only in this case must the speed of the governor shaft 25 must be equal to the speed of the camshaft 2.

Damit Zwei-, Drei- und Vierzylindermaschinen in jeder Kurbelstellung anfahren können, erstreckt man den Hubnocken i zweckmäßig über etwa i8o° der Nockenwelle 2. Die Reglerwelle 11, 25 wird dabei gegenüber der Nockenwelle so verschoben, daß in der untersten Reglerstellung bei niedrigster Drehzahl und größter Füllung der Schlitz 12 neben dem Kanal 13 liegt, also ein voller Querschnitt der Reglerwelle den Hohlraum 6 der Kammer 5 von der Druckleitung der Pumpe 14 oder dem Hochbehälter trennt.So two, three and four cylinder machines in every crank position can start, one extends the lifting cam i expediently over about i8o ° of the camshaft 2. The governor shaft 11, 25 is displaced relative to the camshaft so that in the lowest control position at the lowest speed and maximum filling of the Slot 12 is next to the channel 13, so a full cross-section of the regulator shaft the cavity 6 of the chamber 5 from the pressure line of the pump 14 or the elevated tank separates.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cam control for steam engines and steam engines, in which a piston driven by the cam acts in a controllable manner on a pressure fluid, for example oil, located in a closed space, which raises and lowers the valve tappet, characterized in that the movement of the fluid is regulated by a slotted ( 11) or flattened shaft (25) takes place, which is rotated by the controller relative to the camshaft (2) in such a way that the closed space (6) is opened at a certain point in time, whereupon the accelerated valve tappet (18) with the valve ( 16) rises even further under the influence of inertia and then lowers again under the influence of the valve spring (22).

2. Cam control according to claim 1, characterized in that the valve spring (22) is dimensioned so that the valve still has a substantial part of the after cessation of the driving force Opening time remains open.

3. Cam control according to claim r and 2, characterized in that that in the line (13) from the regulator shaft (11, 25) to the pump (14) or an elevated tank an air buffer (15) is switched on. . Cam control according to claim 1 to 3, characterized in that the lifting cam (1) extends over about 18o 'of the camshaft (2) extends and in the lowest regulator position, d. H. at the lowest speed and largest filling, the cavity (6) of the chamber (5) from the pressure line (13) of the Pump (14) or the elevated tank through a full cross-section of the regulator # "# @, elle (11, 25) is separated,