DE929792C

DE929792C - Control for steam-operated valve-controlled vehicle engines with rotating cams

Info

Publication number: DE929792C
Application number: DEJ4091A
Authority: DE
Inventors: Paul Joram
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-04-26
Filing date: 1951-04-26
Publication date: 1955-07-04

Description

Steuerung für dampfbetriebene ventilgesteuerte Fahrzeugmaschinen mit umlaufenden Nocken Die Erfindung betrifft die besondere Ausbildung einer Steuerung für dampfbetriebene und durch Ventile gesteuerte schnell laufende Kolbendampfmaschinen, die vor allem zum Antrieb von Fahrzeugen jeder Art, wie Traktoren, Lokomotiven, Schiffen u. dgl., bestimmt sind. Derartige Kraftmaschinen haben meist bedeutende Lasten unter schwierigen Verhältnissen aus dem ruhenden Zustand in Bewegung zu setzen und auf die gewünschte Fördergeschwindigkeit zu bringen. Sie erfordern daher ein großes Anzugsmoment. Andererseits laufen derartige Maschinen zeitweise ohne Dampf, wie Traktoren und Lokomotiven bei Talfahrt.Control for steam-operated valve-controlled vehicle engines with revolving cam The invention relates to the special design of a controller for steam-operated and valve-controlled high-speed piston steam engines, which are mainly used to drive vehicles of all types, such as tractors, locomotives, Ships and the like., Are intended. Such power machines usually have significant ones To set loads in motion from a resting state under difficult conditions and bring it to the desired conveying speed. They therefore require a great tightening torque. On the other hand, such machines run temporarily without steam, like tractors and locomotives when going downhill.

Die Erfindung bezweckt, die auf die Ventile einwirkenden Steuernocken so auszubilden und aufeinander abzustimmen, daß sie die verschiedenen Forderungen des Fahrbetriebes erfüllen können. Zu diesem Zweck ist der Erfindung gemäß an dem Ende der Ein- und Auslaßnocken je eine Leerlaufwulst mit einer nockenförmigen Überhöhung vorgesehen, die in die Steuerfläche mit der größten Füllung bzw. mit dem größten Ventilhub übergeht und bei Leerlauf sämtliche Ventile offen und dauernd in Bewegung hält. Weiterhin ist der Erfindung gemäß neben der Ringwulst des Einlaßnockens die zum Anfahren der Maschine bestimmte Steuerfläche angeordnet, die über die größte Füllung mit größter Ventilerhebung anschließend in eine Steuerfläche mit kleinem Ventilhub übergeht.The aim of the invention is the control cam acting on the valves to be trained and coordinated in such a way that they meet the various requirements of driving operations can meet. To this end, the invention is according to the At the end of the inlet and outlet cams, there is an idle bead with a cam-shaped camber provided that in the control surface with the largest filling or with the largest Valve lift passes over and, when idling, all valves are open and constantly in motion holds. Furthermore, according to the invention, in addition to the annular bead of the inlet cam, the for starting the machine certain control surface arranged over the largest Filling with the largest valve elevation then in a control surface with a small Valve lift passes.

Die Vorteile, die sich aus dieser Ausbildung der Steuerung gerade für den Fahrbetrieb ergeben, sind in der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Nocken hervorgehoben. In der Zeichnung zeigt Fig. i den Einlaßnocken in Seitenansicht, Fig. a eine teilweise Abwicklung i, des Einlaßnockens in eine Ebene, Fig.3 den Auslaßnocken in Seitenansicht und Fig. ¢ ebenfalls eine teilweise Abwicklung des Auslaßnockens in eine Ebene.The advantages that result from this training of the control system for driving operation are in the following description of those in the drawing illustrated embodiment of the cam highlighted. In the drawing shows Fig. i the inlet cam in side view, FIG. a a partial development i, of the inlet cam in one plane, FIG. 3 the exhaust cam in side view and FIG partial development of the exhaust cam in one plane.

Der in Fig. i und a dargestellte Einlaßnocken besteht aus einem Nabenteil i, der außen durch eine den Grundkreis a des Nockens bestimmende zylindrische Fläche begrenzt wird, ,aus der sich ein Nockenberg 3 erhebt. Dieser regelt durch seine Formgebung nicht nur zeitlich, sondern auch der Größe nach den Anhub der Ventile. Er steigt von links nach rechts (Fug. a) nach einer Schraubenlinie mit großer Steigung an, und zwar so, daß er mit zunehmender Füllung sich fortlaufend über einen größeren Winkel erstreckt und den größeren Füllungen auch größere Ventilhübe entsprechen.The inlet cam shown in Fig. I and a consists of a hub part i, the outside through a cylindrical surface that defines the base circle a of the cam is limited, from which a cam mountain 3 rises. This regulates through his Shaping not only in terms of time, but also in size according to the lift of the valves. It rises from left to right (Fug. A) following a helical line with a steep incline in such a way that with increasing filling it is continuously over a larger one Angle extends and the larger fillings also correspond to larger valve lifts.

Die an den Enden der nicht dargestellten Ventilspindeln sitzenden Rollen wälzen. :sich auf dem Nockenberg ab und öffnen die Ventile. Geschlossen werden isie durch Federkraft.The seated at the ends of the valve spindles, not shown Roll rolls. : down on the cam mountain and open the valves. Getting closed isie by spring force.

Der konzentrisch zum Grundkreis a liegende Kreis q. stellt den Rastkreis des Nockens dar, von dem aus erst die Ventile von ihrem Sitz abgehoben werden. Die Nockenform ist so gewählt, daß bei möglichst günstiger Beschleunigung und Verzögerung der Ventile. diese allmählich angehoben und auf seiner Kreisbogenform weiter geöffnet werden, so daß die Beschleunigung gleich bleibt. Die Verzögerung der Ventilbewegung ist ebenfalls durch Kreisbogenform der Nocken stetig.The circle q, which is concentric to the base circle a. represents the locking circle of the cam, from which only the valves are lifted from their seat. the The cam shape is chosen so that acceleration and deceleration are as favorable as possible of the valves. this gradually raised and opened wider on its circular arc shape so that the acceleration remains the same. The delay in valve movement is also continuous due to the circular arc shape of the cam.

In der Seitenansicht des Nockens (Fug. i) entspricht die Linie 5 der kleinsten Füllung mit dem kleinsten Ventilhub und die Linie 6 der größten Füllung mit dem größten Ventilhub. Die im normalen Betrieb benutzten Gebrauchsfüllungenspielen sich im Bereich der aus Fig. z ersichtlichen Linie 7 ab, die den Übergang des Nockenberges zur Zylinderfläche z wiedergibt und erkennen läßt, daß die Füllungen von links nach rechts zunehmen.In the side view of the cam (Fug. I) line 5 corresponds to smallest filling with the smallest valve lift and line 6 with the largest filling with the largest valve lift. The fillings used in normal operation play in the area of the line 7 which can be seen from FIG to the cylinder surface z and shows that the fillings from left to increase on the right.

Am rechten Ende des Einlaßnockens ist im Bereich der größten Füllung der Anfahrnocken 6 angeordnet, der an dem der Drehrichtung entgegengesetzten Ende in einen Nockenfortsatz 8 mit wesentlich vermindertem Ventilhub übergeht. Rechts neben dem Anfahrnocken 6, 8 schließt sich ein Leerlaufwulst 9 an, der in die ihn überragende Fläche für die größte Füllung übergeht, wodurch am Leerlaufwulst 9 eine nockenförmige Erhöhung 9' gebildet wird. Die gleiche Anordnung ist auch bei dem in Fig. 3 und q. dargestellten Auslaßnocken getroffen, nur daß dort der Ringwulst 9 in die Steuerfläche i z mit dem größten Ventilhub übergeht.At the right end of the inlet cam is in the area of the largest filling the starting cam 6 is arranged at the end opposite to the direction of rotation merges into a cam extension 8 with a significantly reduced valve lift. To the right In addition to the starting cams 6, 8, an idling bead 9 joins that into the him superior area for the largest filling passes, whereby the idle bead 9 a cam-shaped elevation 9 'is formed. The same arrangement is also with the in Fig. 3 and q. exhaust cam shown, only that there the annular bead 9 merges into the control surface i z with the largest valve lift.

Durch diese Ausbildung der Leerlaufwülste beider Steuernocken werden für schnell laufende Dampfmaschinen wesentliche Vorteile erreicht. Da bei Leerlauf der Maschine die Ein- und Auslaßventile voll offen halten, ist ein vollkommener Druckausgleich auf beiden Zylinderseiten geschaffen. Die Maschine kann daher auf allen Gefällstrecken und lange Zeit vor Haltestellen ohne Dampf gefahren werden, woraus sich eine große Dampfersparnis ergibt. Die Leerlaufstellung der Nocken kann aber auch bei gleichzeitig abgedrosselter geringer Dampfzufuhr als Anwärmevorrichtung für die Maschine benutzt werden, um bei Inbetriebnahme deren Zylinder vom kalten Betriebszustand auf den Betriebszustand zu erwärmen.Through this formation of the idle bulges of both control cams are achieved significant advantages for high-speed steam engines. Since at idle Keeping the inlet and outlet valves fully open on the machine is perfect Pressure equalization created on both cylinder sides. The machine can therefore on all downhill stretches and long periods before stops are driven without steam, which results in a great saving of steam. The idle position of the cam can but also when the low steam supply is throttled at the same time as a heating device can be used for the machine to keep its cylinder from the cold To warm the operating state to the operating state.

Vor allem aber werden durch die über die Leerlaufwülste vorstehenden Hilfsnocken 9' die Ventile mit ihren Ventilspindeln in dauernder Bewegung gehalten. Bei den bekannten zylindrischen Ringwülsten bleiben die Ventile in der angehobenen Lage stehen, und es besteht die Gefahr, daß durch die offenen Ventile Luft in die heißen Zylinder eintritt, und das den stillstehenden Spindeln zugeführte Schmieröl durch Sauerstoffeinwirkung verkrustet und dadurch Betriebsstörungen eintreten. Dies wird durch die nockenartige Überhöhung an den Ringwülsten wirksam vermieden.Above all, however, are due to the protruding over the idle beads Auxiliary cam 9 'kept the valves in constant motion with their valve spindles. In the known cylindrical annular beads, the valves remain in the raised position And there is a risk of air entering the through the open valves hot cylinder enters, and the lubricating oil supplied to the stationary spindles encrusted by the action of oxygen and operational malfunctions occur as a result. this is effectively avoided by the cam-like elevation on the annular beads.

Für Fahrzeugmaschinen, die meist mit voller Last anfahren und daher ein großes Anzugsmoment benötigen, ist es von besonderem Vorteil, daß der Erfindung gemäß neben dem Leerlaufwulst des Einlaßnockens gleich die Steuerfläche für das Anfahren liegt, die anschließend in eine Steuerfläche 8 mit kleinem Ventilhub übergeht. Dadurch ist der Verstellweg beim Übergang von der Halte- bzw. Leerlaufstellung in die Anfahrstellung ein sehr kleiner. Dies erleichtert die Bedienung der Maschine durch den Führer, der hauptsächlich die vor ihm liegende Strecke beobachten muß.For vehicle machines that usually start up with a full load and therefore need a large tightening torque, it is of particular advantage that the invention according to the control surface for the Start, which then merges into a control surface 8 with a small valve lift. As a result, the adjustment path is in the transition from the hold or idle position to the approach position is a very small one. This makes it easier to operate the machine by the guide, who mainly has to watch the route ahead of him.

Ferner verhindert diese Formgebung des Anfahrnockens ein Durchgehen der Maschine bei plötzlich auftretender Verminderung des Fahrwiderstandes, beispielsweise durch Glätte der Fahrbahn od. dgl. Durch die dabei einsetzende höhere Drehzahl der Maschine wird der Steuernocken so verstellt, daß der Teil der Anfahrfläche mit dem kleinen Ventilhub zur Wirkung kommt und dadurch die Dampfzufuhr gedrosselt wird.Furthermore, this shape of the starting cam prevents it from going through the machine in the event of a sudden reduction in driving resistance, for example od by the smoothness of the road Machine, the control cam is adjusted so that the part of the approach surface with the small valve lift comes into effect and thereby the steam supply is throttled.

Auch der mit dem Einlaßnocken zusammenarbeitende Auslaßnocken ist dem Fahrzeugbetrieb angepaßt. Bisher sind die Auslaßnocken, welche den Beginn der Kompression und das Vorausströmen des Dampfes bestimmen, so ausgebildet worden, daß die auflaufende Steuerfläche i o' und die ablaufende Steuerfläche io (in Fig.3 punktiert angedeutet) einander gleich sind.The exhaust cam cooperating with the intake cam is also adapted to vehicle operation. So far, the exhaust cams, which mark the beginning of the Determine the compression and the pre-flow of the steam, formed in such a way that that the rising control surface i o 'and the falling control surface io (in Fig. 3 indicated by dotted lines) are equal to each other.

Brei Fahrzeugmaschinen mit Auspuffbetrieb, beispielsweise Lokomotiven, ist der Druck am Ende der Expansion größer als der Druck in der anschließenden Abdampfleitung, der von der Blasrohrmündung abhängt. Das Blasrohr hat den Zweck, die Feueranfachung möglichst gleichmäßig zu gestalten, um eine gute Verbrennung bei gutem Kesselwirkungsgrad zu erzielen. -Dampfstöße im Blasrohr, hervorgerufen durch die Auspuffstöße der einzelnen Arbeitsräume der Zylinder, führen durch die stoßweise Blasrohrwirkung zum Aufreißen des Feuers. Auch werden urverbrannte Kohlenteile in die Rauchkammer mitgerissen.Porridge vehicle engines with exhaust operation, for example locomotives, If the pressure at the end of the expansion is greater than the pressure in the subsequent exhaust line, which depends on the blowpipe mouth. The purpose of the blowpipe is to fan the fire as evenly as possible to ensure good combustion with good boiler efficiency to achieve. - Chuffs of steam in the blowpipe, caused by the exhaust chuffs of the individual The working spaces of the cylinders lead to tearing open due to the intermittent blowpipe effect of fire. Burned coal particles are also carried away into the smoke chamber.

Dielte Nachteile werden dadurch vermieden, daß man die öffnende Seite i i des Nockenprofils flacher verlaufen läßt als die .schließende Seite io (Fig.3). wodurch das Auslaßventil mit geringerer Beschleunigung öffnet und der Dampfdruck auf das erforderliche Maß absinkt.The disadvantages are avoided by the fact that the opening side i i of the cam profile can be flatter than the closing side io (FIG. 3). through which the outlet valve opens with less acceleration and the vapor pressure on the required amount drops.

Der Vorwärtsnocken hat die gleiche Form wie der Rückwärtsnock en. Beide Nocken werden auf der sie antreibenden Welle so aufgesetzt, daß ihre linken Stirnseiten, denen die kleinen Füllungen zunächst liegen, aneinanderstoßen, während der Ringwulst und die großen Füllungen bzw. die Steuerflächen mit dem größten Ventilhub nach außen zu liegen kommen.The forward cam has the same shape as the reverse cam. Both cams are placed on the shaft that drives them so that their left Front sides, where the small fillings are initially, butt against each other, while the annular bead and the large fillings or the control surfaces with the largest valve lift come to rest on the outside.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control for steam-operated valve-controlled vehicle engines with revolving cams, characterized in that at the end of the inlet and outlet cams an idling bead with a cam-shaped elevation is arranged, which merges into the control surface with the largest filling or with the largest valve lift and when idling the Machine keeps all valves open and constantly in motion. z. Cam control according to claim i, characterized in that next to the idling ring bead of the inlet cam lies the control surface for starting which then merges into a control surface with a small valve lift. Referenced publications: German patent specification No. 523 9i7.