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Drehschieber für Kraft- und Arbeitsmaschinen mit in einem Ringkanal
umlaufenden Kolben Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehschieber für Kraft-
und Arbeitsmaschinen mit in einem Ringkanal umlaufenden Kolben, der den Ringkanal
periodisch in zwei Zonen verschiedenen Druckes teilt, mit Zu- bzw. Auslaßöffnungen
für das Betriebsmittel versehen ist und ein mitumlaufendes Steu.ero,rgan für die
Veränderung dieser öffnungen trägt.
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Das Steuerorgan kann dabei die Form einer Kreisplatte haben, die mit
einer Bogenöffnung versehen und mit dieser gegenüber einer' Bogenöffnung einer kreisförmigen
Grundplatte des Drehschiebers verstellbar ist, um einen mehr oder weniger großen
Durchtrittsquerschnitt für das Betriebsmittel durch die beiden Bogenöffnungou zu
bilden.
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Blei bekannten Maschinen dieser Art erfolgt die gegenseitige Verstellung
der beiden Bogenöffnun: gen im Stillstand der Maschine von Hand, sie bleibt während:
des Maschinenlaufes unverändert bestehen. Um die Maschine nicht bei jedesmaliger
Verstellung des Steuerorgans stillsetzen zu müs: sen, ist gemäß der Erfindung die
Verstellung des Steuerorgans selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine
oder willkürlich. durch ortsfeste, mittels Übertragungsgetriebe mit dem Steuerorgan
verbundene Steuermittel während des Betriebes durchführbar.
Die
Verstellung des Steuerorgans erfolgt insbesondere durch mit dem Drehschieber umlaufende
und an diesem oder dem Steuerorgan. gelagerte Fliehgewichte, deren entgegen der
Federwirkung erfolgende Fliehbewegung das Steuerorgan gegenüber dem Drehschieber
verstellt. Die Spannung der der Fliehkraft entgegenwirkenden Feder ist regelbar.
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Außer durch die Fliehkraft kann das Steuerorgan auch durch Einwirkung
des jeweiligen Druckes, den das Betriebsmittel an einer oder mehr als einer Stelle
seines Durchganges durch die Maschine hat, bewirkt oder unterstützt werden.
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Besondere Vorkehrungen sind. getroffen, um die Maschine aus jeder
beliebigen Drohstellung heraus anlaufen. lassen zu können.
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Neben der durch das Steuerorgan gesteuerten Öffnung des Drehschiebers
für Einlaß bzw. Auslaß des Betriebsmittels in den bzw. aus dem Ringkanal können
weitere Öffnungen, oder Durchlässe am Drehschieber vorgesehen werden, welche unmittelbar
das Ein- bzw. Ausströmen des Betriebsmittels aus dem Ringkanal regeln.
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Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den- nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt Fig. i einen. durch
die Achse des Drehschiebers gehenden Schnitt der Steuerungsvorrichtung, Fig.2 eine
dazugehörige Teilansicht des Drehschiebers von oben, Fig. 3 eine schematische Darstellung
des Drehschiebers mit einer zusätzlichen Du.rchtrittsöffnung, Fig.4 einen Axia.lschnitt
durch den Drehschi her in Verbindung mit einer Ventilsteuerung für den Zutritt des
Betriebsmiittels, Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen einer durch den Drehschieber
gesteuerten Auslaß- bzw. Einlaßöffnung für das Betriebsmittel in zwei verschiedenen
Drehstellungen des Drehschiebers, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der
Fig. 6, Fig. 8 und 9 je eine entsprechende Darstellung, bei welcher die Umfangswandung
des .Drehschiebers hohl gehalten ist, Fig. io einen. Mittelschnitt einer Vorrichtung
zur Verstellung des Steuerorgans von Hand.
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In dem Ringraum i (Fig. i) der Maschine bewebt sich der in diesem
durch Labyrinthdichtungen abgedichtete, von. einem Läufer 2 getragene Kolben 3 in
Richtung des Pfeiles 4. Quer durch den Ringraum i tritt an einer Stelle die zyliindrische
Umfangswandung 5 eines Drehschiebers 6, der an seinem oberen Ende fliegend im Gehäuse
7 gelagert ist. Nicht dargestellte Verzahnungen verbinden die Achse 8 des Läufers
2 mit dem Drehschieber 6, so d.aß er sich zum Läufer 2 und Kolben 3 mit gleicher
oder verschiedener Winkelgeschwindigkeit dreht. Die Umfangswandung 5 weist an einer
oder mehreren Stellen eine Durchgangsöffnung 5' auf, durch welche der oder die Kolben.
3 im gegebenen Zeitpunkt hindurchtreten: können. Vor und nach dem Durchgang eines
Kolbens schließt die Umfangswandung 5 des Drehschiebers den Ringraum ab und teilt
ihn in, bekannter Weise zusammen mit dem Kolben in zwei Zonen verschiedenen Druckes.
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Die Regelung des Ein- oder Austritts des Betriebsmittels in oder aus
dem Ringkanal i erfolgt durch Öffnungen. 9 der kreisförmigen Grundplatte io des
Drehschiebers, von welcher die Umfangswandung 5 getragen wird. In die Öffnung 9
gelangt das Betriebsmittel über eine Leitung i i des Abschlußkopfes 12 des Drehschiebers,
welcher mit der Umfangs-,vand.ung 5 und Grundplatte io umläuft.
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Die Öffnung 9 des Drehschiebers kann nun mehr oder weniger durch ein
Steuerorgan 13 abgeschlossen werden, das im wesentlichen: aus einer kreisförmigen
Scheibe besteht, welche mittels Kugellager drehbar um die Achse des Drehschiebers
(Bolzen 14) gelagert ist und durch eine Öffnung 15 mit der-Öffnung 9 des Drehschiebers
zusammenarbeitet.
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Fig. a zeigt die bogenförmig gehaltene Öffnung 9 der Grundplatte io
und die ebenfalls bogenförmige Öffnung 15 des Steuerorgans 13.
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Durch. Relativverstellung des Steuerorgans 13 zur Grundplatte io wird
der freie Durchgangsquerschnitt 16 (Fig. 2) für das Betriebsmittel geändert. Diese
Änderung des Durchgangsquerschnittes soll während der Drehung des Drehschiebers
durchgeführt werden können. Sie kann auf verschiedene Weise erfolgen, und zwar durch
die Fliehkraftwirkung eines mit. dem Drehschieber umlaufenden. Gewichtes in. Abhängigkeit
von der Drehzahl der Maschine, durch Einwirkung der Druckzustände des durchlaufenden
Betriebsmittels bzw. von Drucköl oder von Hand oder selbständig mittels hydraulischer
oder mechanischer Verbindungsmittel.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i .und. 2 ist ein Fliehgewicht 17
etwa radial verschiebbar an dem Drehschieber angeordnet. Es steht durch eine mit
ihm verbundene Zahnstange 18 mit einem mit dem Steuerorgan 13 verbundenen Zahnrad.
i9 ständig im Eingriff. Bei Drehung des Drehschiebers wird das Steuerorgan 13 mit
gleicher Winkelgeschwindigkeit über das Zahnrad i9 und die Zahn-Stange 18 mitgenommen.
Dabei behält der Durchgangsquerschnitt 16 seine Größe bei. Verändert sich die Winkelgeschwindigkeit
des Drehschiebers, so verschiebt sich das Fliehgewicht 17 in seiner Führung 2o.
Dies hat zur Folge, daß sich das Steuerorgan 13 gegenüber der Grundplatte io verdreht.
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Es können beliebig viele Fliehgewichte 17 mit ihrem Zubehör vorgesehen
sein.
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Auf das Fliehgewicht 17 wirkt eine Spiralfeder 21 ein, die mit ihrem
äußeren. Ende an dem als Federhaus ausgebildeten.Steuerorgan 13, mit ihrem inneren
Ende an eine mittlere Hülse 22 über einen Stift 23 angeschlossen ist. Die Hülse
22 ist mit dem Bolzen 14 undrehbar, aber axial verschiebbar durch den Stift 23 gekuppelt,
der durch ein Langloch 24 des Bolzens 14 hindurchtritt. Der Bolzen 14 ist über Stifte
25 einer an seinem unteren
Ende befestigten Scheibe 26 mit der Grundplatte
i.o gekuppelt und. wird in dieser Lage durch eine an seinem oberen Ende angeordnete
Druckfeder 27 gehalten. Beim Drücken des Kopfes 28 wird der Bolzen 14 mit seinen
Stiften 25 außer Eingriff mit der Grundplatte io gebracht, so daß der Bolzen mittels
eines Schlüsselansatzes gedreht werden kann, um die Spannung der Feder 21 zu verändern.
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Stellschrauben 29, die an dem im Drehschieber verschiebbaren Außenkranz
des unteren Kugellagers angreifen, ermöglichen die Einstellung der Höhenlage des
Steuerorgans 13 gegenüber der Grundplatte io entgegen der Wirkung einer Fe-, der
30.
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Durch eine Stellschraube 31 kann die Regelung begrenzt werden.
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Bildet die Führungsnut 2o (Fig. i) für das Fliehgewicht 17 einen geschlossenen
Zylinderraum, so kann durch Einleitung des Druckes des Betriebsmittels in diesen,
Raum z. B. durch die Schrauböffnung für die Stellschraube 31 oder eine besondere
Öffnung die radiale Verstellung des Fliehgewichtes 17 beeinflußt werden. Zum Beispiel
kann dadurch erreicht werden, daß bei sinkendem Druck des eingeführten Betriebsmittels
die Durchgangsöffnung 16 vergrößert wird.
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Statt oder zusätzlich zu der selbsttätigen Veränderung der Durchgangsöffnung
16 durch die Fliehkraft, den Einfluß des Betriebsmitteldruckes oder durch Veränderung
der Spannung der Feder zi während des Stillstandes der Maschine kann auch, eine
willkürliche Verstellung während des Betriebes vorgenommen werden, indem gemäß Fig.
io in dem Steuerorgan 13 sich eine koaxiale Kolbenstange 32, die gegen Drehung gesichert
ist, mit einem Gewinde 33 schraubt. Ihr Kolben 34 wird entgegen derWirkung einerFeder
35 hydraulisch mittels einer durch ein feststehendes Rohr 36 zugeführten Flüssigkeit
37 angehoben. Das Rohr 36 ist von einer Gleitdichtungspackung 38 umgeben. Es ist
auch ohne weiteres möglich, den Kolben 34 mittels einer verstellbaren, stillstehenden
Stange 39 zu beeinflussen.
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Um den besonders hohen Betriebsmittelbedarf beim Anfahren einer Kraftmaschine
zu decken und diese unter Umständen auch unter Last in Tätigkeit setzen zu können,
wird die Grundplatte io bzw. das Steuerorgan 13, wie in Fig.3 schematisch angedeutet,
mit einer zusätzlichen. Durchgangsöffnung 40 versehen und mit einem Schieber 41
ausgerüstet, welcher unter der Wirkung von Zugfedern 42 beim Stillstand der Maschine
in der in Fig. 3 dargestellten, die Öffnung 4o vollständig freigebenden. Lage gehalten
wird, so daß dem Ringkanal i eine zusätzliche Betriebsmittelmenge zugeführt wird.
Die Federn 42 sind so stark gehalten, daß nach Überwindung des Anfahrwiderstandes
der Schieber 41 durch Fliehkraftwirkung nach außen bewegt wird, und dabei die Durchgangsöffnung
40 verschließt.
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Ein weiteres Mittel zur Überwindung von Anfahrschwierigkeiten besteht
darin, daß, wie in Fig. i schematisch angedeutet, an der Innenwandung des Kopfteiles
12 Schaufeln 43 angebracht sind, auf welche der eintretende Betriebsmi:ttelstrom
trifft und, dabei unmittelbar ein Drehmoment auf den Drehschieber ausübt.
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Zur weiteren Regelung der Zufuhr des Betriebsmittels kann noch die
in Fig. 4 schematisch dargestellte Drosselsteuerung benutzt werden. Bei dieser ist
im Kopf 12 des Drehschiebers ein Drosselventil eingebaut, dessen. Teller 44 senkrecht
durch die Fliehkraft der Gewichte 45 über ein Hebelsystem den, Kanal 46 mehr oder
weniger schließt.
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Bei bekannten Maschinen der fraglichen Art tritt das Betriebsmittel
gewöhnlich durch einen stets offen gehaltenen Auslaß des Ringkanals i an einer bestimmten
Stelle aus. Dieser Auslaß kann durch den Drehschieber gesteuert werden, indem in
dessen Umfangswand an einer bestimmten Stelle ein Durchgangskanal 47 (Fig. 5 und
7) vorgesehen ist, welcher dien Auslaß 48 im Gehäuse mit dem Ringkanal i der Maschine
während eines bestimmten Winkelweges des Drehschiebers in Verbindung bringt. Fig.
6 zeigt eine Stellung des Drehschiebers, in welcher der Auslaß 48 geschlossen ist.
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Bei der Ausführungsform des Drehschiebers nach den Fig. 8 und 9 ist
die Umfangswandung des Drehschiebers hohl gehalten und als Durchgangskanal49 für
das Betriebsmittel ausgebildet. Fig.9 zeigt eine Stellung des Drehschiebers, in
welcher dieser mit seiner Durchtrittsöffnung 5' in dem Ringkanal i steht, um den
Kolben 3 hindurchzulassen.
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Die Umfangswandung 5 des Drehschiebers 6 ist gegenüber dem Gehäuse
durch eine Labyrinth.dichtung abgedichtet, die aus eingesetzten Stäben 50 (Fig.
i und 2) besteht, welche aus Kohle oder einem anderen geeigneten Werkstoff bestefien.
Diese verlaufen quer zur Bewegungsrichtung und ragen mit einem Teil ihres Querschnittes
auf ihrer ganzen Länge aus ihrer Wandung heraus und sind so deicht wie möglich an
die, gegenüberliegende Wandung herangeführt.
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Trotzdeo; sie die gegenüberliegende Wandung nicht berühren, bilden
sie bei Erreichen einer gewissen Drehzahl eine wirksame Abdichtung der Ringräume.