DE40350C - Zwangläufige Ventilsteuerung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Dr. R. PROELL in DRESDEN. Zwangläufige Ventilsteuerung.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 8. December 1886 ab.

Die vorliegende Construction unterscheidet sich von der gebräuchlichen Anordnung dadurch, dafs der Excentermechanismus, welcher die Einlafsventile steuert, nur einmal vorhanden ist und doppelseitig wirkt. Er befindet sich unmittelbar auf und an der Schwungradwelle, von wo die Ausschlagsbewegung des Mechanismus auf eine Schaukelwelle übertragen wird. Diese befindet sich zwischen den beiden Einlafsventilen und ist normal zu einer durch die Achse der beiden Ventile gelegten Ebene drehbar gelagert. Auf ihr ist ein zweiarmiger Hebel befestigt, der in der durch die Ventilachsen gelegten Ebene schwingt und mittelst Zwischenhebels oder einer gelenkigen Verbindung die Einlafsventile steuert. Die Veränderung in der Expansion erfolgt dadurch, dafs der Hebel je nach dem Stande des Regulators oder der Einstellung am Excenter verschieden weit ausschwingt , wodurch die Ventile früher oder später zum Schlufs kommen. Dabei erfolgt der Moment der Eröffnung des Ventils stets genau oder sehr angenähert bei bestimmter Kurbelstellung kurz vor Beginn eines neuen Kolbenhubes.

Zur zwangläufigen Steuerung von Ventilen in vorbeschriebener Art, wobei der Regulator automatisch die Expansion verstellt, eignet sich ganz besonders eine Fink'sche Excentercoulisse in der von Hunäus (Civilingenieur 1873) angegebenen verbesserten Form. T)ie Construction ist in Fig. 4 dargestellt.

Der Excenterring, welcher mit einer geraden Coulisse bezw. einer diese ersetzenden Bolzenführung versehen ist, ist in einem bestimmten Punkt t, der unterhalb der Coulisse bezw.

Bolzenführung liegt, an eine Lenkerstange I drehbar angeschlossen, welche sich mit dem anderen Ende um den Zapfen c am kurzen Ende eines zweiarmigen Hebels drehen kann, der im Punkte α unterstützt ist. Das andere Ende d des Hebels ist durch eine Stange Z₁ im Punkte e mit der Excenterstange L verbunden, welche die Bewegung vom Excenter nach den Ventilen leitet. Im Punkte / greift die Stange des Regulators an. Durch einen Ausschlag desselben oder eine Verschiebung der Stange" von Hand aus wird sowohl die Excenterstange L als der Excenterring E verschoben, wobei durch die combinirte Bewegung trotz der geraden Coulissenführung am Excenter bei passender Dimensionirung ein constantes Voreilen für die Steuerung der Einlafsventile resultirt. Die Richtungen von Kurbel und Excenter weichen nur um das der Voreröffnung entsprechende Mafs von einander ab. Hunäus wählt den Aufhängepunkt des Excenterringes entweder auf der Achse der Coulisse in demjenigen Punkte derselben, wo die Minimalfüllung gegeben wird, d. i. in dem · Punkte x, oder zwischen diesem und dem Wellenmittel. Im ersteren Falle entstehen constructive Schwierigkeiten,' da der Stein oder die Hülse zur Erreichung von Minimal- bezw. NullfUllung bis in den Punkt χ geschoben werden mufs (die Stützung mufs dann in einer anderen Ebene erfolgen, beiderseits vom Punkte λγ); im zweiten Falle ist man genöthigt, den Abstand λ (Entfernung des Punktes χ vom Excentermittel, s. Fig. 4) verhältnifsmäfsig grofs anzunehmen. Aufserdem entsteht im zweiten Falle ein starkes Auf- und Abgleiten des Steines

in der Coulisse während der Oscillation des Excenters. Je gröfser die Entfernung λ gewählt wird, d. h. je gröfser der Abstand der Coulisse vom Wellenmittel, desto gröfser mufs auch die Länge derselben sein, um innerhalb gewisser Grenzen eine Variation der Füllung im Cylinder herbeizuführen.

Wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, befindet sich der Aufhängepunkt t des Excenterringes unterhalb der Coulisse, und zwar in der verlängerten Achse desselben, so dafs der Verschiebung der Hülse auf der Bolzenführung b bezw. des Steines der Coulisse bis in den Punkt χ zur Erreichung von Minimal- bezw. Nullfüllung nichts im Wege steht. Die Forderung, dafs der Excentermechanismus nach 18o° Kurbeldrehung eine für die Voreröffnung des betreffenden Ventils analoge Lage wie in der Nullstellung einnimmt und wieder constante Voreröffnung für alle Füllungsgrade giebt, macht eine bestimmte Lagerung des Aufhängepunktes nöthig, die aus Fig. 4 ersichtlich ist. Der Stützpunkt c befindet sich für die gezeichnete Lage des Excenters im Abstande ρ (= Excentricität) von der Coulissenachse χ χ, so dafs die Stange / bei einer Drehung des Excenters um 18o° symmetrisch zur Verticalen ausschlägt. Wenn der Stützpunkt von i₀ auf einem Bogen um c nach Z₁ kommt, wobei das Excentermittel aus der Nulllage (in der Horizontalen) in die entgegengesetzte Lage gelangt, so ist t-pp) ij ein Parallelogramm. Es ist der Winkel Xtp = X₁J₁P₁, mithin die der entgegengesetzten Lage des Excenters entsprechende Lage X₁ X₁ der Coulissenachse parallel zu der anfänglichen Lage XX derselben. Da nun der Ausschlag jedes Punktes der Coulissenachse nahezu symmetrisch nach rechts und links von den Achsen XX und X₁ X₁ erfolgt, so ist ersichtlich, dafs der doppelseitig wirkende Mechanismus zur Steuerung von Einlafsorganen, speciell von Ventilen, tauglich ist.

Die gewählte Lage des Punktes t auf der Achse der Coulisse .und aufserhalb derselben hat noch weitere wichtige Eigenschaften zur Folge. Während der Drehung des Excenters beschreiben sämmtliche Punkte der Coulissenachse Schleifencurven, die sich fast mit einer geraden (horizontalen) Linie decken. Dadurch ist die Relativbewegung des Steines der Coulisse gegen diese, wenn ersterer durch die Stangenführung im Punkte e genöthigt wird, sich ebenfalls sehr angenähert in einer Horizontalen zu bewegen, auf ein Minimum reducirt. Der zweite Vortheil, den die gedachte Lagerung des Punktes t herbeiführt, ist die Möglichkeit, den Abstand der Coulisse vom Excentermittel durch eine zweitheilige Ausführung der Excenterscheiben zu einem Minimum zu machen. Diese Construction ist in Fig. 5 dargestellt.

Die beiden Excenterscheiben 5 S sind mit einander durch eine nur theilweise ausgeführte Nabe verbunden. Der die Coulisse ersetzende Bolzen befindet sich zwischen den Excenterscheiben. Bei.- einer Drehung von i8o° kann sich also die Hülse dem Wellenumfange bis zur Berührung nähern, eine Bedingung für die Erreichung des kleinstmöglichen Abstandes λ. Je kleiner dieser ist, desto kürzer fällt die Coulissenlänge aus, was für die Einwirkung des Regulators auf die Verstellung der Expansion von Wichtigkeit ist, da man bei diesem nur über_einen gewissen Hub verfügt und die Uebersetzung desselben ins Grofse wegen der damit verbundenen Herabminderung der Energie an gewisse Grenzen gebunden ist. Die doppelt ausgeführten Excenterscheiben umschliefst ein einziger, auf beiden Scheiben laufender Excenterring, an dem der Bolzen b befestigt ist.

Eine nähere Untersuchung lehrt, dafs es zur Erlangung gleicher Füllungen auf beiden Cylinderseiten zweckmäfsig ist, das Verhältnifs des Abstandes λ zur Excentricität angenähert gleich demjenigen der Pleuelstange zur Kurbellänge zu machen, da der Einflufs, den die endliche Länge von λ auf die unsymmetrische Bewegung des Excentermechanismus hat,' gleich demjenigen ist, den die endliche Länge der Pleuelstange auf die Bewegung des Kolbens ausübt.

Die Bewegung des Excentermechanismus wird entweder unmittelbar oder durch einen Zwischenhebel auf die Schaükelwelle n> übertragen. Fig. ι bis 3 zeigen, in welcher Weise speciell die Oscillation des auf der Welle w zwischen den beiden Einlafsventilen befindlichen zweiarmigen Hebels zur zwangläufigen Bewegung der Ventile benutzt werden kann.

In Fig. ι sind die Arme des Hebels H und die nach innen gekehrten Arme der Ventilhebel h so profilirt, dafs im Moment der Eröffnung der Berührungspunkt näher der Wellen als dem Stützpunkt α liegt. Während des Anhubes des Ventils walzen sich die Flächen derartig auf einander ab, dafs der Berührungspunkt y schnell nach α wandert, wodurch eine beschleunigte Erhebung des Ventils veranlafst wird. Das Niedersetzen desselben auf die Sitzflächen erfolgt ebenso sanft als das Anheben. Diese einfache Construction ersetzt somit vollkommen die bei zwangläufigen Ventil-. Steuerungen üblichen und getrennt ausgeführten Gegenhebelconstructionen.

Die Drehpunkte α können auch auf die Aufsenseite der Ventile gelegt und die Ventilhebel h einarmig ausgeführt werden, wie Fig. 2 zeigt. Der Steuerhebel H kann auch an seinen Enden mit Scharnieren versehen werden, an welche Glieder angeschlossen sind, die sich auf einem Sattel abwälzen, der so profilirt ist,

dafs der Stützpunkt für die Eröffnung des Ventils von c nach d wandert, Fig. 3.

Claims (2)

Pate nt-An Sprüche: Für die zwangläufige Steuerung von zwei Einlafsventilen einer Dampfmaschine die Anwendung der Fink'schen, von Ffunäus veränderten Excentercoulisse, welche gegenüber der veröffentlichten Construction nach Fig. 4 und 5 folgende Neuerungen aufweist:

1. Die doppelte Ausführung der Excenterscheibe E behufs Zwischenlagerung einer Coulisse oder einer letztere ersetzenden Bolzenführung b und Anbringung derselben möglichst nahe der Welle.

2. Der Anschlufs des Zapfens t der Lenkerstange / an den Excenterring E genau oder angenähert auf der Achse XX der Coulisse unterhalb des der Nullfüllung entsprechenden Punktes χ derselben.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.