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Rückzugsvorrichtung für Ventile Die Schwierigkeiten, die sich bei
einer schnelllaufenden Ventilkraftmaschine einstellen, sind bekannt. Bei der Anwendung
von Schraubenfedern in der Rückzugsvorrichtung der Ventile ergibt sich eine dieser
Schwierigkeiten aus der eigenen Trägheit dieser Federn und der beweglichen Federteller,
die zur Verbindung mit dem Ventil dienen.
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Das Gewicht des Federtellers kommt ganz zur Geltung, weil er sich
ganz bewegt, wogegen nur die Hälfte des Gewichtes der Feder einwirkt, weil eines
der Enden fest steht. Die Summe dieser Gewichte erzeugt nun schädliche Trägheitskräfte,
wenn die Bewegungen' des Ventils getreu denjenigen des Steuernockens folgen sollen.
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Es wurde zwar bereits die Anwendung von Haarnadelfedern vorgeschlagen,
die eine wesentliche Verbesserung herbeiführen, indem dadurch das Gewicht der in
Bewegung befindlichen Teile bedeutend verkleinert wird. Auch wurde die Anwendung
von Torsionsstäben vorgeschlagen, jedoch konnten diese bisher praktisch nicht eingeführt
werden, weil deren übermäßige Länge das Einbauen fast unmöglich machte.
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Den Gegenstand der Erfindung bildet eine verbesserte Anordnung federnder
Torsionskörper, die den Raumbedarf der Vorrichtung vermindert und deren Einbau erleichtert.
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Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck jedes Ventil mit einem Ende eines
Torsionskörpers verbunden, dessen anderesEnde nicht in einen fest stehenden oder
starren Halter eingespannt, sondern mit dem Torsionskörper des anderen Ventils verbunden
ist. Es ergibt sich daraus, daß die beiden auf diese Weise miteinander gekuppelten
Torsionskörper gleichzeitig die
gleichen Torsionskräfte erleiden
und beständig miteinander arbeiten, anstatt getrennt und unabhängig voneinander
einzugreifen. Diese Anordnung gestattet es, auf die Hälfte gekürzte Torsionsstäbe
anzuwenden und dadurch den Raumbedarf etwa bis zur Hälfte zu vermindern.
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Es werden nachfolgend zwei nicht beschränkende Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes an Hand der Zeichnung beschrieben.
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Fig. i ist eine Draufsicht einer Vorrichtung, bei welcher die Torsionskörper
aus einfachen Torsionsstäben bestehen; Fig. 2 ist ein Querschnitt gemäß der Linie
11-II der Fig. i ; Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung, bei welcher
die Torsionskörper aus zwei Torsionsrohren bgstehen, die innen durch einen Torsionsstab
miteinander verbunden sind; Fig. 4 ist ein Querschnitt gemäß der Linie IV-IV der
Fig. 3 und zeigt die Ventile, die Rückzugshebel dieser Ventile und die Anordnung
dieser Hebel auf den aneinanderstoßenden Enden zweier Torsionsrohre in der den gehobenen
Ventilen entsprechenden Ruhelage; Fig. 5 zeigt die Lage der Hebelgabeln in bezug
auf die aneinanderstoßenden Naben, im Schnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 3.
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Bei der Anordnung gemäß den Fig. i und 2 tragen die Schäfte i und
2 des Einlaß- und Auslaßventils Anschlagringe 3 und 4, die sehr klein sein können,
und unter welche kleine Hebel 5 und 6 greifen, welche die halben Torsionsstäbe 7
und 8 betätigen, mit denen sie durch Vierkantköpfe 7' und 8' oder in sonstiger Weise
verbunden sind.
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Die halben Stäbe sind in der Drehrichtung durch eine Büchse 9 miteinander
verbunden. Sie sind ferner in der Nähe der Ventile bei io und ii in einem Lager
12 angeordnet. Die beiden Stäbe 7 und 8 liegen möglichst nahe aneinander, wodurch
die kleinen störenden Durchbiegungen vermieden werden, die sich daraus ergeben,
daß die Drehachsen der beiden Stäbe nicht miteinander übereinstimmen.
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In der Regel können die sich aus dieser Ursache ergebenden Kräfte
ganz vernachlässigt werden und erzeugen nur eine Mehrbeanspruchung von einigen Prozent.
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Stehen die Stäbe weiter voneinander ab, und können die störenden Kräfte
nicht vernachlässigt werden, so können sie stets fast ganz dadurch beseitigt werden,
daß man die Stäbe an den Enden in geeigneter Weise drehbar lagert.
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Man kann z. B. die Verbindung zwischen den beiden Stäben durch eine
dünne Scheibe herstellen, welche die beiden Naben zum Einspannen trägt, wobei dann
diese Scheibe in der Torsionsrichtung eine starre Verbindung herstellt, sich jedoch
unter der Einwirkung der Biegungskräfte formverändert.
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Soll die ganze Vorrichtung eingeschlossen werden, so können die beiden
Stäbe in einem Rohr 13 von kleinem Durchmesser angeordnet werden, in dessen Enden
die Verbindungsbüchse 9 zentrisch gelagert ist. Diese Büchse kann sich nur um die
Symmetrieachse der beiden Stäbe drehen.
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Bei der Anordnung gemäß den Fig. 3 bis 5 sind die beiden parallelen
Halbstäbe durch ein aus drei Teilen bestehendes Getriebe ersetzt, und zwar durch
zwei Torsionsrohre, deren aneinanderstoßende Enden starr mit den Hebeln verbunden
sind, wogegen die anderen Enden miteinander starr durch einen inneren Torsionsstab
gekuppelt sind. Unter diesen Verhältnissen wird die Spreizkraft auf die beiden Hebel
durch das erste Rohr, den Stab und das zweite Rohr derart übertragen, daß die Nutzlänge
der federnden Verbindung annähernd doppelt so groß ist als der Raumbedarf in der
Längsrichtung.
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Es ergibt sich aus dieser Anordnung, daß die Hebel um eine gleiche
Achse verschwenkt werden, wodurch es möglich wird, diese Achse, die durch die neutrale
Ader der federnden Verbindung gebildet ist, zwischen den beiden Ventilen anzuordnen.
Man erzielt dadurch in bezug . auf die ältere Anordnung eine wesentliche Vergrößerung
der Armlänge der Hebel, wodurch auch der Torsionswinkel für einen gegebenen Ventilhub
verkleinert wird. Schließlich wird es dadurch möglich, die Nutzlänge und den Raumbedarf
der federnden Verbindung in der Längsrichtung zu vermindern.
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Die Ventilschäfte i, 2 werden mit Hilfe der Ringe 3,4 durch die Hebel
5, 6 gehoben. Die Naben dieser Hebel sind am Umfang durch Rollenlager 15, 15' in
Führungen i9, i9' gelagert. Ferner sind diese Naben durch ineinandergreifende Längsnuten
mit den aneinanderstoßenden Enden der Torsionsrohre 17, 17' starr verbunden. Die
anderen Enden dieser Rohre sind drehbar in Führungen i9, i9' gelagert. Diese Enden
sind durch ineinandergreifende Längsnuten starr mit dem Torsionsstab 18 verbunden,
der die federnde Verbindung zwischen den drei Teilen schließt. Der Einbau geschieht
in solcher Weise, daß in der Ruhelage nach Fig. 2, die der gehobenen Lage der beiden
Ventile entspricht, die federnde Verbindung eine gewisse Vorspannung aufweist. Dadurch
bewirkt das Öffnen des einen der beiden Ventile durch Senken des Schaftes und demgemäß
auch des Anschlagringes und des Hebels eine Veränderung des Spreizwinkels zwischen
den beiden Hebeln sowie der Verdrehung des Rohres 17, des Stabes 18 und des Rohres
17'.
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Die Fig. 3 und 5 zeigen, in welcher Weise die Achse der federnden
Verbindung, die auch die Schwenkachse der beiden Hebel darstellt, bei der gewählten
Anordnung genau die Lage zwischen den beiden Ventilen einnimmt, wodurch diese Hebel
eine größere Armlänge erhalten als bei anderen Vorrichtungen dieser Art. Einer gewünschten
linearen Verschiebung beim Heben eines Ventils entspricht somit eine Winkelbewegung
und ein Torsionswinkel, die geringer sind, wodurch auch in einem gleichen Verhältnis
die Nutzlänge und der Raumbedarf in der Längsrichtung der federnden Verbindung vermindert
werden können.
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Fig.5 zeigt die versetzte Anordnung der Hebelgabeln in bezug auf die
Naben. Diese nicht symmetrische Anordnung ist sehr wesentlich, trotzdem die Abweichung
sehr gering ist, denn sie genügt an sich, um jedes Ventil selbsttätig auf seinem
Sitz in Drehung zu versetzen.
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Es muß noch erwähnt werden, daß die Verdrehung der beiden Rohre nach
rechts und diejenige des Stabes nach links geschieht. Eine Änderung der Lage der
drei
Teile in der Vorrichtung, und zwar ein Umdrehen des Stabes und eine Verwechslung
der beiden Rohre ändert in keiner Weise die Wirkung der drei Teile. Diese sind somit
nach dem Ausbauen nicht der Gefahr eines Bruches durch Änderung des Wirkungssinnes
ausgesetzt.