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Öldrucksteuerung für Kolbenmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf
eine Öl-drucksteuerung für Kolbenmaschinen, deren Steuerorgane durch Zusammenwirken
der von der Kurbelwelle angetriebenen aktiven Kolben mit passiven Kolben hydraulisch
betätigt werden, wo bei die Auslaßorgane in der Regel über eine halbe Maschinenumdrehung
hinaus durch eine Druckfeder offen gehalten und- durch den auf den passiven Kolben
einwirkenden, den Federdruck übersteigenden Öldruck geschlossen werden. Diese Bauweise
erfordert einen nicht @unerheblichen Bauaufwand und verursacht dementsprechend erhebliche
Kosten.
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Es waren auch öldrucksteuerungen bekannt, bei denen, um die Öffnungsdauer
der gesteuerten 0rgane über :eine halbe Maschinenumdrehung hinaus zu erweitern,
ein ungesteuer%r Kolbenschieber vorgesehen war, welcher bei Färderheginn des aktiven
Kolbens vom öl verdrängt wirdund dabei: die Leitung zum passiven Kolben freigibt,
während er beim Saughub des aktiven Kolbens in seine alte Lage gleitet und dabei
eine besondere Leitung zum aktiven Kolben freigibt, der nun wieder in einer bestimmten
Lage über Steuerbohrungen und schrägen Schlitz den Druck vernichtet. Die Einri.chtung
hat den Nachteil, daß bunter dem Federdruck des passiven Kolbens infolge unvermeidlicher
Undichtigkeit des passiven Kolbens und des Schieberkolbens Drucköl entweicht und
das Steuerorgan
regelwidrig schließt. Bei dieser Anordnung kann
zudem der Öffnungspunkt des Steuerorgans nicht verstellt werden.
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Erfindungsgemäß werden die Mängel der vorbekannten Einrichtungen dadurch
beseitigt, daß zwei im gleichen Bewe@bungs,sinn arbeitende aktive Kolben mit gemeinsamem
Saugraum vorgesehen sind, von denen der eine auf -den passiven Kolben des A,uslaßventils-
und der andere auf Aden passiven Kolben des Einlaßventils zur Einwirkung gebracht
wird:.
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Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß übliche Steuerapparate, bei denen
der Auslaß nicht über eine halbe Masch.inenjumdrehung offen gehalten wird, unter
geringfügigen Änderungen benutzt werden können.
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In den Abb. i bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer
Form dargestellt. Abb. i zeigt die Anordnung von aktiven Kolben zum Antrieb der
passiven Kolben eines Ein.laß-und eines Auslaßorgans, Abb. 2 die Anordnung eines
Aus.laßorgans (I) in der neuen Bauweise, welches für Öffnungszeiten über eine halbe
Maschinenumdrehung geeignet ist sowie die Anordnung eines Einlaßorgans (II) in der
üblichen Bauart, Abb. 3 mehrere Arbeitsdiagramme bei verschiedenen Drücken und Füllungen;
Abb.4 gibt eine vereinfachte Ausführung der aktiven Kolben bei Anwendung der erfindungsgemäßen
Anordnung der Steuerorgane und Abb.5 die Ausführung .der Steuerschlitze bei den
Arbeitsdiagrammen nach Abb. 3 an.
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In Abb. 2 stellt 2 den Ventilkörper dar, in welchem sich der passive
Kolben 4 befindet, der mit dem Auslaßventil 6 verbunden ist. Die Druckfeder io hält
das Auslaßventil6 offen. Wenn nun der aktive Kolben 14 Drucköl in die Leitung 12
fördert, wird der passive Kolben 4 nach unten gedrückt und' das Auslaßventil 6,
indem es auf den Ventilkorb S aufsetzt, geschlossen. Der passive Kolben 4 wird dabei
mit Bremsschlitzen, die ein zu hairtes Aufsetzen verhüten, ausgeführt. De aktive
Kolben 14 fördert aber weiterhin Drucköl, welches nun über das einstellbare Überdruckventil
16 in den Saugbehälter 18 zurückfließen kann. Das rücklaufende Öl 2o aus dem passiven
Kolben 4 wird durch ein übeirdruckventil 22 am widerstandslosen Abfließen gehindert.
Hierdurch wird vermieden, daß die am Zylinder angeschlossenem. Ölleitungen während.
des Betriebes oder bei Stillstand der Maschine leer laufen und Luft in den Ölkreislauf
eindringt. Zweckm.äßi.gerweise wird, um ein hartes Aufsetzen des Ventils 6 zu verhüten,
die Verbindungsstange 5 federnd ausgebildet. Der aktive Kolben 14 läuft in der Führungsbüchse
24, der drehbaren Steuerbüchse 26 mit dem Steuerschlitz 28 und dem Führungsstück
30, mit dem Steuerschlitz 32, welcher ebenfalls durch Drehen nachgestellt werden
kann. Kolbenmaschinen, die zur Gasexpansion benutzt werden, erfordern konstante
Kompression, damit die Kompressionsend.tempe:ratu:r mit der Frischgastemperatur
gleich ist, weil sich sonst am Ende der Expansion instationäre Zustände ergeben.
Diese Gasexpansionsverfahren zielen aber gerade auf bestimmte konstante Endtemperaturen
hin. Durch das Führungsstück 30 kann nun mit dem Schlitz 32 der Förderbeginn des
aktiven Kolbens 14 fest eingestellt werden, d. h. der passive Kolben 4 bekommt Drucköl,
und das Auslaßventil 6 wird geschlossen, und damit findet in der Kolbenmaschine
die Kompression statt. Wenn sich der aktive Kalben von c nach d (Abt. i) bewegt,
wird also durch den Steuerschlitz 32 die Steuerbohrung 34 geschlossen, und der Kolben
fördert 01, womit die Kompression der Kolbenmaschine festgelegt ist. Sobald
dann die Steuerbohrung 36 den Steuerschlitz 28 überfährt, ist die Druckleitung 12
mit der Saugleitung 38 kurzgeschlossen, die unter einem geringen Vordruck durch
die Ölpumpe 4o steht, den das überdruckve:n.til 42 konstant hält, und das Auslaßventil
6 wird durch die Druckfeder io geöffnet und der Voraustritt der Kolbenmaschine eingeleitet.
Die Ventile 44 und 46 stellen die Saugventile für die aktiven Kolben 14 und 48 dar.
Bewegt sich der Kolben 48 von ca nach, b, so fängt er an Öl zu fördern:, wenn die
Steuerbohrung 56 den Steuerschlitz 54 überfahren hat und, verschlossen ist. Das
Drucköl wird durch die Leitung 62 dem passiven Kolben 64 zugeführt, der das Einlaßventil
66 für den Voreintritt in die Kolbenmaschine öffnet. Hierbei strömt wiederum das
rücklaufende 0172 über das Überdruckventil 74 in den Saugbehälter 18'. Sobald
die Steuerbohrung 6o den Steuerschlitz 58 überfährt, wird die Leitung 62 drucklos,
und die Druckfeder 7o drückt das Einlaßventil 66 auf den Ventilkorb-68, schließt
es damit, und die Füllung in der Kolbenmaschine ist beendet. Die Steuerbüchsen 26
und 5o können durch: die von einem gemeinsamen Regler beeinflußten Zahnstangen 76
und 78 verdreht -,werden, wobei dann die Füllung Fis und der Voraustritt Va (Abt.
3) in weiten Grenzen verstellt werden kann. Die Zahnstangen 76 und 78 sitzen auf
einstellbaren Spindeln So und 82, mit denen Fis und ha bei laufender Maschine
verstellt werden können. Die Leitung 84 dient zur Schmierung des Triebwerkes, 86
und entlüftet dabei automatisch das Ölsystem.
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In Abb. 3 sind zwei Arbeitsdiagramme bei verschiedenen Gegendrücken
p, und p2 und Füllungen Fis und Fii dargestellt. Die Strecken S1 und Si veranschaulichen
dabei die Schließzeiten des Auslaßventi:l.s und die Strecken S" und S2 die öffnungszeiten
des Einlaßventils.
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In der Anordnung der aktiven Kolben 14 und 48 der Abb. i habei beide
Kolben die gleiche Stellung, d. h. sie haben den gleichen Bewegungssinn. Diese Gleichstellung
führt zu dem Gedanken, den aktiven Kolben so auszubilden, wie er in der Abb.4 als
Teil 88 dargestellt ist.
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Die Leitung 9o, die von der Ölpumpe 4o kommt, dient ebenso wie in
Abb. i als Saugleitung; sie führt zu den beiden Saugventilen 96. Die Leitung 92
geht als Druckleitung zum passiven Kolben 64 des Einlaßventils 66 in Abb. 2, während
die Leitung
94 als Druckleitung zum passiven Kolben 4 des Auslaßventils
6 in Abb. 2 geführt ist. Die Leitung i2o dient zur Schmierung des Triebwerkes 86
(Abb. i) und zur automatischen Entlüftung. Bewegt sich der aktive Kolben 88 von
e nach f, dann beginnt er mit seiner unteren Stufe sofort zu pumpen,
d. h. das Aus.laßventil 6 (Abb. 2) wird geschlossen, und es beginnt die Kompression
Co in Abb.3. Erst wenn die Steuerbohrung 98 dien Steuerschlitz zoo der drehbaren
Steuerbüchse zog überfährt, ist die Leitung 94 nahezu drucklos, und das. Auslaßventil
6 wird wieder durch die Druckfeder so geöffnet, so daß der Voraustritt Va in Abb.
3 erreicht ist. Während. der aktive Kolben 88 mit seiner unteren Stufe sofort pumpt,
beginnt die obere Stufe erst dann zu fördern., wenn die Steuerbohrung 104 durch
den Steuerschlitz zo6 des um den Weg i (Abb. 5) einstellbaren Führungsstückes zo8
geschlossen ist, d. h. das Einlaßventil 66 (Abb. 2) wird durch Drucköl geöffnet.
Damit beginnt die Voreinströmung he in Abb. 3. Wenn,die Ste@nerbo:hrung i so den
Steuerschlitz 112 der drehbaren Steuerbüchse 114 überfahren hat, ist die Leitung
92 mit der Leitung 9o kurzgeschlossen, und das Ei,nlaßventi166 in Abb.2 wird durch
die Druckfeder 70 geschlossen, d. h. die Füllung ist beendet.
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In der Abb. 5 sind die Steuerschlitze mit den Steuerbohrungen der
Reihe nach veranschaulicht. Die Madenkopfschraube 118 fixiert die Stellung der Steuerbüchsen
zog .und 114 zueinander. Nach Lösender Schraube 118 können die Steuerbüchsen gegeneinander
verdreht und damit der der jeweiligen Füllung zugeordnete Voraustritt eingestellt
werden. Die neue Einstellung wird dann wieder durch Anziehen der Schraube 118 fixiert.
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Durch Verdrehung der Antriebskurbel des aktiven Kolbens 88 zur Kurbel
der Kolbenmaschine kann der Kompressionspunkt verstellt werden. Durch die Zahnstange
116 werden beide Steu,erbüchsen gemeinsam verstellt. Die Zahnstange 116 führt normalerweise
den Steuerweg g (Abb. 5) aus. Sollen die Funktionen -des aktiven Kolbens vollkommen
ausgeschaltet werden, dann muß die Zahnstange 116 noch den zusätzlichen Hub h (Abb.
5) durchfahren; der aktive Kolben fördert dann kein Drucköl mehr. Das Einlaßventil
66 in Abb. 2 (II) ist hierbei durch die Druckfeder dauernd .geschlossen gehalten,
und das Auslaßventil 6 in Abb. 2, (I) ist dauernd geöffnet, womit eine Seite einer
doppelt wirkenden Maschine abgeschaltet ist, wenn bei dieser Einrichtung jede Zylinderseite
der Kolbenmaschine einen aktiven Kolben nach Abb. 4 besitzt, wobei jedoch die Steuerbüchse
des zweiten aktiven Kolbens nicht den zusätzlichen Hub l2 machen kann. Bei Gasexpansionsmaschinen
ist :dies bei besonderen Betriebsbedingungen nötig.