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Sicherheitseinrichtung für Verbrennungsmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem in einem Zylinder gleitbaren und vom Schmieröldruck des Motors beaufschlagten, federbelasteten Kolben, der bei Unterschreiten eines vorbestimmten Schmieröldruckes die Stillsetzung des Motors bewirkt, und bei der in den Ölzuleitungen zum Zylinder von Gebern für die Kühlwassertemperatur und/oder für wei- tere Motorbetriebsgrössen betätigte Steuerschieber angeordnet sind, die bei Erreichen vorbestimmter Be- triebszustände des Motors die Ölzufuhr zum Zylinder unterbrechen und die Entleerung desselben durch eine Rücklaufleitung ins Motorgehäuse steuern.
Es ist bereits eine Sicherheitseinrichtung dieser Art bekannt, bei der ein vom Schmieröldruck des
Motors beaufschlagter Abstellzylinder vorgesehen ist, dessen Kolben den Einspritzregler des Motors über ein Gestänge betätigt, In der Ölzuleitung zum Abstellzylinder sind diesem ein von der Kühlwassertemperatur sowie ein vom Kühlwasserstand des Motors beeinflusster Steuerschieber und ein federbelastetes Schieberventil vorgeschaltet. Die Steuerschieber steuern dabei den Schmierölzufluss zum Abstellzylinder entsprechend den jeweiligen Betriebszuständen des Kühlwassers, wogegen das Schieberventil zur Steuerung des Ölrücklaufes vom Abstellzylinder in das Motorgehäuse dient.
Bei dieser bekannten Einrichtung ist es von Nachteil, dass der Abstellkolben den unvermeidlichen betriebsbedingten Schwankungen des Schmieröldruckes augenblicklich folgt, so dass es leicht zu einer unbeabsichtigten Auslösung des Abstellvorganges kommen kann. Besonders störend wirkt sich dies bei Verbrennungsmotoren grosser Leistung aus, da der neuerlich erforderliche Startvorgang umständlich ist und eine Betriebsunterbrechung des Motors in Kauf genommen werden muss. Durch die Vielzahl der verwende- ten Steuerungselemente ergeben sich darüber hinaus weitere funktionelle Unsicherheitsfaktoren, die einen störungsfreien Dauerbetrieb der bekannten Sicherheitseinrichtung in Frage stellen.
Die Erfindung beseitigt diese Mängel der bekannten Einrichtung ohne deren Vorteile zu schmälern, und besteht darin, dass in den Ölzuleitungen zum Abstellzylinder je eine Drosselstelle angeordnet ist.
Durch diese Ausbildung werden im hydraulischen Teil der Sicherheitseinrichtung Strömungs-bzw. Druckverhältnisse geschaffen, die eine einwandfreie Funktion auch im Dauerbetrieb gewährleisten.
Die erfindungsgemässe Anordnung der Drosselstelle zwischen Abstellvorrichtung und Motor bezweckt dabei die Dämpfung betriebsbedingter Schwankungen des Öldrucks, um eine unbeabsichtigte Auslösung der Sicherheitseinrichtung zu vermeiden. Sie gestattet aber auch die Parallelanordnung mehrerer. vonein- ander unabhängig wirksamer Geber für verschiedene Motorbetriebsgrössen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Abstellkolben von seiner druckbeaufschlagten Stirnseite ausgehende und an seiner Mantelfläche austretende Kanäle aufweisen, die in einer Zwischenstellung des Abstellkolbens mit der in der Mantelfläche des Zylinders mündenden Rücklaufleitung verbunden sind. Damit wird bei einem störungsbedingten Druckabfall vorteilhaft eine stark beschleunigte Druckentlastung des Abstellkolbens über die unmittelbar an den Abstellzylinder anschliessende ungedrosselte Rücklaufleitung zum Motorgehäuse bewirkt. Der entlastete Kolben kehrt dabei unter der Einwirkung seiner vorgespannten Rückstellfeder schlagartig in seine Anfangslage zurück, so dass die den Abstellvorgang auslösenden Teile, wie z. B. eine in die Nut einer Abstellwelle eingreifende Klinke, mit Sicherheit voll ausgerückt werden.
Bei Verwendung eines üblicherweise glatten Kolbens sowie bei ungedrosselter Ölzufuhr bestünde hingegen die Gefahr, dass bei einem Pendeln des Öldruckes um seinen unteren Grenzwert Schwingungen des Ab-
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stellkolbens auftreten könnten, die eine volle Auslösung der Klinke od. dgl. in Frage stellen und unter
Umständen eine Beschädigung dieser Teile zur Folge haben.
Gegenüber der bekannten Einrichtung ergibt sich auch der Vorteil eines wesentlich vereinfachten
Aufbaues, da der Abstellzylinder infolge seiner besonderen Gestaltung auch die Funktion des zusätzli- chen Schieberventils der bekannten Ausführung übernimmt. Dies kommt in erster Linie der Betriebssi- cherheit der Anlage zugute, darüber hinaus ergeben sich aber auch kürzere Verbindungsleitungen und ein grössererverfügbarer Gesamtquerschnitt für die Rückführung des Schmieröls ins Motorgehäuse bei Druck- entlastung des Abstellzylinders.
Ein besonders einfacher Aufbau einer Ausführung, bei der die Steuerkanten der Steuerschieber die
Verbindung zwischen dem Abstellzylinder und der Ölzuleitung des Motors einerseits, sowie dem Rücklauf in das Motorgehäuse anderseits steuern, wird erhalten, wenn, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, die Steuerschieber selbst die Drosselstellen bilden, über die der Abstellzylinder im normalen Betriebs- bereich des Motors druckbeaufschlagt ist, von denen bei Überschreiten einer Motorbetriebsgrösse jeweils eine am zugehörigen Steuerschieber bei ungedrosseltem Rücklauf in das Motorgehäuse unwirksam ist.
Damit ist die Drosselstelle in einfach herzustellender Weise in den Steuerschieber hinein verlegt. wobei gewährleistet ist, dass nach Überschreiten der jeweiligen Motorbetriebsgrösse das Öl ungehindert von der Verstelleinrichtung in das Motorgehäuse abfliessen kann.
Eine einfache Ausbildung, bei der der Steuerschieber zwischen seinen beiden Steuerkanten einen Überströmraum bildet, besteht nach einem weiteren Erfindungsmerkmal darin, dass der Steuerschieber einlassseitig mitzweiDurchmesserstufen ausgebildet ist, wobei die dem Überströmraum zugekehrte Stufe kleineren Durchmessers im normalen Betriebsbereich zusammen mit der Schieberlauffläche den Drosselquerschnitt bildet, die Stufe grösseren Durchmessers hingegen in an sich bekannter Weise den Ölzulauf bei Überschreiten der zulässigen Kühlwassertemperatur bzw. einer weiteren Betriebsgrösse abschliesst.
Der Steuerschieber ist hiebei also zur Gänze als Drehkörper ausgebildet, was nicht nur herstellungstechnisch Vorteile bietet, sondern auch eine Verstopfung des Drosselquerschnittes weitestgehend ausschliesst, weil dieser sich über den ganzen Umfang des Steuerschiebers erstreckt.
Schliesslich kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Steuerfläche des Steuerschiebers einlassseitig etwa die gleiche Breite wie der Einlassquerschnitt der Druckölleitung aufweisen, so dass der Steuerschieber nach Überschleifen des Einlassquerschnittes an seiner einlassseitigen Stirnfläche vom Schmieröldruck beaufschlagt wird und ständig angehobei bleibt, wodurch er den vollen Übertrittsquerschnitt zwischen Abstellzylinder und dem Rücklauf ins Motorgehäuse freigibt. Durch diese Ausbildung ergibt sich der Vorteil, dass der Steuerschieber nach dem auslösenden Impuls seitens der jeweils wirksamen Betriebsgrösse durch den Öldruck in seine obere Endlage geschoben und in dieser Stellung festgehal- ten wird.
Der Schieber kehrt bei Stillstand der Maschine von selbst in seine untere Ausgangslage zurück und ist wieder einsatzbereit, wogegen bei der genannten bekannten Ausführung beim Start der Maschine der Schieber von Hand aus in die Anfangslage verstellt werden muss.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, noch näher erläutert.
Die Sicherheitseinrichtung besteht aus dem Abstellkolben 1, der durch eine Feder 2 belastet ist und über eine Stange 3 auf die Klinke 4 einwirkt. Nach Auslösen der Klinke 4 stellt die Abstellwelle 5, die durch eine nicht dargestellte vorgespannte Feder betätigt wird, das Brennstoffgestänge auf Stopstellung.
Eine auf der Nockenwelle 6 sitzende, bei Überschreitung der höchstzulässigen Motordrehzahl ansprechende Ausklinkvorrichtung 7 wirkt über den Stift 8 auf den Steuerschieber 9 ein. An die Druckölleitung 10 des Motors ist über die Leitung 13 ausser dem Öldruckanzeiger 32 der Ringraum 11 im Schiebergehäuse 12 angeschlossen. In der gezeichneten Stellung des Steuerschiebers 9 gelangt das Drucköl, wie durch den abgewinkelten Pfeil angedeutet, über die im Durchmesser kleinere Stufe 14 des Steuerschiebers 9 in den Überströmraum 15 und von hier über die Leitung 16 in den Abstellzylinder 25 unterhalb des Abstellkolbens l. Der Abstellkolben l wird an den Anschlag 18 gedrückt. Zwischen der Stufe 14 des Steuerschiebers 9 und der Gleitfläche des Steuerschiebers ist eine Drosselstelle 17 gebildet.
Wird nun der Steuerschieber 9 durch die bei Überdrehzahl ausgelöste Klinke (gestrichelt eingezeichnet) über den Stift 8 kurzzeitig nach oben verschoben, so wird Drucköl in den Raum 19 unter dem Steuerschieber 9 geleitet, wodurch derSteuerschieber 9 entgegen der Kraft der Feder 20 angehoben wird und die Leitung 16 mit der Ablaufleitung 21 in das Motorgehäuse verbindet. Der Kolben l wird dadurch infolge der Kraft der Feder 2 in der Zeichnung nach unten verschoben, wobei diese Bewegung noch durch die Verbindung der Kanäle 22 im Kolben 1 mit der Rücklaufleitung 23 in das Motorgehäuse beschleunigt wird, da aus dem A bstellzylinder 25 mehr Öl über die Rücklaufleitung 23 abfliessen kann, als vom Motor her über
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die Drosselstelle 17 zufliesst.
Nach Abstellung des Motors kehrt der Steuerschieber 9 wieder in seine untere Endlage zurück, da das Öl aus dem Raum 19 über die Leitung 24 ausgepresst wird.
Fällt der Öldruck in der Druckölleitung 10 des Motors unter den zulässigen Mindestwert, so wird etwas Öl durch den Abstel1kolben1 aus dem Abstellzylinder 25 über die Leitung 16, den Überströmraum 15, und die Leitung 13 in den Motor zurückgedrückt, bis durch Verbindung der Kanäle 22 mit der Rücklaufleitung 23 der Abstellzylinder 25 praktisch drucklos wird und sich der Kolben beschleunigt nach unten bewegt und den Motor abstellt.
Bei Überschreiten der Temperatur des Kühlwassers im Raume 26 wird durch den Temperaturfühler 27 des Temperaturüberwachers 34 zwischen den gestrichelt eingezeichneten Leitungen 28, 29, von denen die Leitung 29 eine Rücklaufleitung in das Motorgehäuse ist, in nicht näher zu beschreibender Weise die Verbindung hergestellt, so dass der Abstellzylinder 25 unterhalb des Abstellkolbens l drucjkentlastct wird und sich der Abstellkolben in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben nach unten bewegt und den Motor abstellt.
Voraussetzung für die richtige Funktion ist dabei, dass der Drosselquerschnitt 17 so klein ist, dass über die Leitungen 28 und 29 mehr Öl abfliesst, als über den Drosselquerschnitt 17 zufliessen kann. Der Temperaturüberwacher 34 kann ähnlich wie der vorstehend beschriebene Drehzahlüberwacher aufgebaut sein, wobei einSteuerschieber (analog demSteuerschieber 9) beiNormalbetrieb den Abstellzylinder 25 über die Leitung 33 mit der Druckölleitung 10 des Motors verbindet. Die dabei erforderliche zweite Drosselstelle kann dabei wieder vom Steuerschieber selbst gebildet werden. Bei der Dimensionierung einer der Drosselstellen ist hiebei natürlich die dazu parallel geschaltete zweite Drosselstelle in Rechnung zu setzen.
Ein Handhebel 30 ist an seinem Ende mit einem Nocken 31 versehen, welcher in den Stellungen "Stop" und" Anlassen" den Abstellkolben 1 so weit nach oben drückt, dass die Klinke 4 nicht ausgerückt werden kann und dieSteuerkante 22'über der Steuerkante 23'liegt. Dadurch wird der Abstellmechanismus in den Stellungen "Stop" und "Anlassen" blockiert und beim Anlassen kann kein unerwünschter Abfluss des Drucköls stattfinden. Die Stellung "Betrieb" des Handhebels kann erst dann eingenommen werden, wenn der Mindestöldruck, auf den die Feder 2 eingestellt ist erreicht wurde.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sicherheitseinrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem in einen Zylinder gleitbaren und vom
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Zylinder von Gebern für die Kühlwassertemperatur und/oder für weitere Motorbetriebsgrössen betätigte Steuerschieber angeordnet sind, die bei Erreichen vorbestimmter Betriebszustände des Motors die ölzu- Fuhr zum Zylinder unterbrechen und die Entleerung desselben durch eine Rücklaufleitung ins Motore- hause steuern, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ölzuleitungen (13,16 bzw. 33, 28) zum Abstellzylinder (25) je eine Drosselstelle angeordnet ist.