DE2064899C - Steuereinrichtung fur einen mit einem gasförmigen Stromungsmittel be tnebenen Schubkolbenmotor Ausscheidung aus 2015472 - Google Patents

Description

gan bildenden, im Bereich der Einschnürung ver- schmutzung derselben sein.

schiebbar gelagerten Muffe (26) sitzt, die so lang Es ist bekannt, Schubkolbenmotoren durch Steu-

ist, daß sie in einer Endstellung die öffnung der 35 ervenile zu betätigen, die seitlich am Arbeitszylinder

ersten Winkelbohrung (24) schließt und die öff- angebracht und deren Zuleitungen in entsprechender

nung der zweiten Winkelbohrung (25) freigibt, Weise mit den Zylinderkammern unterhalb und

während r-ie in der anderen Endstellung die öff- oberhalb des Arbeitskolbens verbunden sind. Eine

nung der zweiten Winkelbohrung (25) schließt derartige Anordnung beschreibt z. B. die deutsche und die öffnung der ersten Winkelbohrung (24) 40 Patentschrift 557 584. Das Ventil ist in Form eines

freigibt. Vierwegeschieberventils ausgeführt, bei' dem der

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch Schieber in der einen Endlage die linke Kolbenseite gekennzeichnet, daß Steuerschieber (27) und mit der Druckquelle und die rechte Kolbenseite mit Muffe (2*6) gleiche axiale Länge haben. dem Auslaß in einen Niederdruckbereich, beispiels-

3. Steuereinrichtung nach einem der An- 45 weise in die Atmosphäre, verbindet und in der andesprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ren Endlage die rechte Kolbenseite mit der Druckder Steuerschieber (27) mit einer Ausnehmung quelle und die linke Kolbenseite mit dem Auslaß ver-(28) versehen ist, in die ein Umfangsflansch (29) bindet, so daß der Arbeitskolben entsprechend in die der Muffe (26) eingreift. eine und in die andere Endlage läuft. Der als Kolben

4. Steuereinrichtung nach einem der An- 50 ausgebildete Schieber des Ventils wird aber dadurch spräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der betätigt, daß eine Kolbenfläche mittels eines Hand-Steuerkolben (14) des Hauptsteuerventils (6) aus Steuerventils mit Druck beaufschlagt und die andere einem zylindrischen Kern (21) und zwei ringför- mit der Niederdruckatmosphäre verbunden wird,
migen Köpfen (17 und 18) besteht, die auf den Die Umsteuerung dieser bekannten Einrichtung Kern (21) aufgeschoben und durch in entspre- 55 erfolgt aber so langsam, daß der Arbeitskolben chende Löcher eingreifende Querstifte (19, 20) jeweils längere Zeit in den beiden Endlagen vergesichert sind, wobei die Winkelbohrungen (24, harrt.

25) in dem Kern (21) ausgebildet und ihre Aus- Nach den deutschen Auslegeschriften 1 230 263,

laßöffnungen im Kantenbereich der einander zu- 1 249 594 und 1 262 680 ist es daher weiterhin begewandten Stirnflächen der Köpfe (17 und 18) 60 kannt, die Umsteuerung des Arbeitskolbens aus seiausgebildet sind. ner einen in die andere Endlage von ihm selbst aus-

5. Steuereinrichtung nach einem der An- führen zu lassen. Dazu sind jeweils am Ende der beisprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinderkammern Stößelventile vorgesehen, die mindestens eine Umfangsnut der Köpfe (17 und überkreuzt mit den beiden Zylinderkammern verbun-18) ein Dichtungsring (16, 15) eingelegt ist. 65 den sind, die oberhalb und unterhalb des Steuerventilschiebers gebildet sind. In den beiden Endlagen des Arbeitskolbens steuert dieser dadurch den Ventilstößel jeweils so um, daß dieser ihn auf den Weg in

seine andere Endlage schickt. Um dabei zu erreichen, daß die Umschaltung des Hauptsteuerventils und damit die Umkehr des Arbeitskolbens in seiner jeweiligen Endlage schlagartig geschieht, ist das Hauptsteuerventil mit einem Hilfssteuerorgan versehen, das entweder aus einem zweiseitigen Kugelventil oder aus einem Klappenventil besteht. Dieses Hilfssteuerorgan spricht bei Umsteuerung sehr schnell an und bewirkt eine zusätzliche Beaufschlagung der betreffenden Kolbenfläche des Hauptsteuerventilstößels, so daß dessen Bewegung in die andere Stellung bei Umsteuerung erheblich beschleunigt wird.

Dieses Arbeitsprinzip und die zu seiner technischen Anwendung erforderlichen Mittel haben aber Nachteile. Sie müssen, wie ausgeführt, sehr leicht sein, um extrem kurze Schaltzeiten zu ermöglichen. Das bedeutet aber auch, daß sie äußerst empfindlich shid gegen eine Veränderung der Viskosität von Schmiermittelrücksfänden, vor allem aber gegen eine im Betrieb unvermeidliche Verschmutzung derselben. Das liegt vor allem daran, daß diese Hilfssteuerorgane, also sowohl die Kugel wie auch das Ventilkläppchen, die Ventilöffnung in ihrer Bewegungsrichtung öffnen und schließen müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer derartigen Steuervorrichtung eicis Schubkolbenmotors das Hilfssteuerorgan so zu gestalten, daß es gegen Verschmutzung und Schmiermittelverdikkung unempfindlich ist und das Arbeitsprinzip gegenüber diesen bekannten Ausführungen verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Bohrungen als Winkelbohrungen ausgebildet sind, die im Bereich der Einschnürung des Steuerkolbens in einer ersten bzw. zweiten radialen Öffnung enden, deren axialer Abstand im wesentlichen gleich der Länge der Einschnürung ist, und der Steuerschieber auf einer das Hilfssteuerorgan bildenden, im Bereich der Einschnürung verschiebbar gelagerten Muffe sitzt, die so lang ist, daß sie in einer Endstellung die Öffnung der ersten Winkelbohrung schließt und die Öffnung der zweiten Winkelbohrung freigibt, während sie in der anderen Endstellung die Öffnung der zweiten Winkelbohrung schließt und die Vielmehr hängt sie mir y^
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Ein Ausführungsbespiel der Erfindung ist m aen Zeichnungen da|« _{mtanordnung des Schubkol}.

benmotors. ,r„,i.,no«»emäßen Schieber des

F1 g. 2 zeigt den «^"»W^SueroS^ im Hauptsteuerventils mit dem HUtssteuero g

Schnitt c_rhieher nach Fiκ 2 in Drauf-

F1 g. 3 zeigt den Schieber naen ng·^

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Jn dem Arbeitszylinder1[ ist der_£ ^A^^ei™

mit der_ Kolbenstange 3.f^-J^^^mmcvi den Zylinderraum in eine «"*«: ^yhnder|amme

und eine obere ^«SiSue D^esSbesteht befindet sich das «»"P^^J^^ aus dem Ventilzylinder 7 und
die Spiegelplatte 8 ^to

Erfin-

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n£ wirdÜd2S. erreicht, daß der Steuerschieber mit einer Ausnehmung versehen ist, in die ein Umfangsflansch der Muffe eingreift.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Steuerkolben des Hauptsteuerventils aus einem zylindrischen Kern und zwei ringförmigen Köpfen, die auf den Kern aufgeschoben und durch in entsprechende Löcher eingreifende Querstifte gesichert sind.

der

liegend ÄS
Kanafll steht über Leitung 13 ^hn^rkanimer 5 in Verbindung.

Im Ventilzylinder 7 gleitet der .^Steue™ⁿ ist mit Dichtungsringen 15 und JJ I^ ⁰

linderwand ^«^"J^' einen oberen Kopf 17 und
Fig. I_- ist er ^^
sind die beiden Kopfe

Zy-8 In

a*.

heraus, daß sie unterhalb des oberen Kopfes 17 en- Wirkungsweise
dct. Die zweite Winkelbohrung 25 verläuft von der

oberen Schieberkopffläche in Längsrichtung des Befindet sich der Schubkolbenmotor in der in Schiebers nach unten und dann im rechten Winkel F i g. 1 gezeichneten Stellung und wird die Druckradial so aus dem Schieber heraus, daß sie oberhalb 5 quelle 23 eingeschaltet, so ist der untere Zylinderdcs unteren Kopfes 18 endet. raum 4 über Leitung 10, Kanal 9 der Spiegelplatte 8

Über der Einschnürung des Steuerschiebers gleitet und Steuerschieber 27 mit dem Auslaß Il verbun-

das Hilfssteuerorgan in Gestalt der Steuermuffe 26. den. Leitung 13 verbindet dagegen den oberen Zylin-

Sie ist in Fig. 1 in ihrer oberen Endlage, in Fig.2 in derraum5 über den Druckraum 22 des Hauptsteuer-

eincr Mittellage gezeichnet. Diese Steuermuffe 26 ist io ventils mit der Druckquelle 23. Die Steuermuffe 26,

so lang, daß sie in ihrer oberen Lage die radiale öff- die sich in ihrer oberen Stellung befindet, schließt

nung der Winkclbohrung 25 freigibt und die radiale den unteren Steuerdruckraum unterhalb des Schie-

öffnung der unteren Winkelbohrung 24 abdichtet. In berkopfes 18 ab. Durch das Ventil 36 ist die Leitung

ihrer unteren Lage gibt sie entsprechend die radiale 35 auch an ihrem anderen Ende verschlossen, so daß

öffnung der Winkelbohrung 24 frei und dichtet die 15 in ihr der vorhandene Restdruck gefangen ist.

radiale Öffnung der Winkelbohrung 25 ab. Der obere Steuerdruckraum und die Leitung 30

Der die Kanäle 9 und 12 in der Spiegelplatte 8 ab- dagegen werden über die von der Steuermuffe 26 wechselnd mit dem Auslaß 11 verbindende Steuer- freigegebenen Winkelbohrung 25 aus der Druckkamschieber 27 trägt eine Ausnehmung 28, in die ein mer 22 unter Druck gesetzt. Dieser Druck wirkt sich Bund 29 der Steuermuffe 26 eingreift. Der Steuer- ao aber nicht aus. Einerseits nämlich würde der in der schieber 27 folgt dadurch den Bewegungen der Stcu- Leitung 35 vorhandene Druck einer Bewegung des ermuffe26. Schiebers nach unten einen steigenden Widerstand

Der obere Umsteuerdruckraum, der im oberen entgegensetzen, andererseits ist der oben an der unte-Tcil des Ventilzylinders 7 des Hauptsteuerventils 6 ren Ringfläche des oberen Schieberkopfes 17 anliedurch den oberen Schieberkopf 17 gebildet wird, ist as gende Steuerschieber 27 an seiner Unterseite mit mit einer Leitung 30 mit einem oberen Umsteuerven- dem Druck der Druckkammer 22 beaufschlagt, wähtil 32 verbunden. Dieses ist in die obere Abschluß- rend seine Innenseite über Auslaß U mit Niederplatte des Arbeitszylinders 1 eingeschraubt. Es endet druck verbunden ist. Die Querschnitte sind so bein einem Betätigungsstift 33, der in den oberen Zy- messen, daß der Steuerschieber sich ohne größeren lindcrraum 5 hineinragt. 30 Kraftaufwand nicht aus seiner Endstellung bewegt.

Das Umsteuerventil 32 ist oben mit einer Kappe Hat der Kolben 2 seine tiefste Lage erreicht, so 38 abgeschlossen. In seinem Inneren trägt es eine betätigt er über Stift 37 das Ventil 36 und verbindet Dichtungshaube 39. Der Betätigungsstift 33 vermag dadurch den unteren Steuerdruckraum unterhalb des diese Dichtungshaube 39 anzuheben, aber erst, wenn unteren Schieberkopfes 18 mit dem unter Niederer den Druck einer Feder 40 überwunden hat. Eine 35 druck stehenden Zylinderraum 4. Der in der Leitung zweite Feder 41 drückt die Dichtungshaube 39 auf 30 und dem oberen Steuerdruckraum über dem obcihrcn Sitz. Durch Kanäle 42 ist der Raum innerhalb ren Schieberkopf 17 aus der Winkelbohrung 25 vorder Dichtungshaube 39 mit dem Zylinderraum 5 ver- bereitend anstehende Druck bewirkt, daß der Schiebundcn. her schlagartig nach unten geworfen wird. Der untere

Steht der Innenraum des Umsteuerventils 32 über 40 Steuerdruckraum bleibt dabei drucklos, da bei der

die Leitung 30 unter Druck und bewegt der Arbeits- Abwärtsbeschlcunigung die Steuermuffe 26 weiterhin kolben 2 sich nach oben, so daß also der obere Zj- ··'"··· lach oben gedrückt bleibt und dadurch die Verbin-

linderraum 5 und damit das über die Kanäle 42 mit dung des unteren Steuerdruckraumes zur Druckkain-

diesem verbundene Innere der Dichtungshaube 39 mer über die Winkelbohrung 24 verschlossen hält,
drucklos sind, so wird die Dichtungshaube 39 fest 45 Der Steuerschieber 27 verbindet nunmehr den un-

auf ihren Sitz gepreßt. Berührt der Arbeitskolben 2 teren Zylinderraum 4 über die Druckkammer 22 mit

in seiner oberen Endlage den Stift 33, so drückt die- der Druckquelle 23 und den oberen Zylinderraum 5

scr zunächst die Feder 40 zusammen. Sodann hebt er mit dem Auslaß 11. Der Arbeitskolben 2 kehrt

die Dichtangshaube 39. Sobald dabei die erste Un- schlagartig seine Bewegungsrichtung um and geht dichtigkeit an der Sitzfläche der Dichtungshaube 39 50 nach oben.

entsteht, gleicht sich der Druck innerhalb and außer- Als erstes wird durch das noch geöffnete Umsteuhalb der Dichtangshaube 39 aas, and die gespannte erventil 36 der Drack in der Leitang 35 and der anFeder 40 wirft sie schlagartig nach oben. Damit wird teren Steuerdruckkammer wieder aufgebaut. Sodann schlagartig über Leitang 30 der über dem Steaerkol- schließt das Ventil 36 wieder.

ben befindliche Raum drucklos, und der Steoerkol- 55 Die heftige Abwärtsbewegung des Steuerkolbens

ben, der von der anderen Sehe her unter Druck steht, des Hauptsteuerventils 6 wird durch das Aufraffen

schnellt in seine obere Lage. avf die untere Abschlußwand des Zylinders 7 abge-

Das Umsteuerventfl 32 bewirkt also einen fangen. Die in der Steuermuffe 26 noch wirksame ki- Schnappeffekt in der Tätigkeit des Steuerkolbens 14. netische Energie treibt die Steuermuffe noch ein Der untere Steuerdruckraum, der hn ren Tefl 60 Stück weiter, bis sie die Wmkelbohnmg 25 ab-

des Steuerventilzyimders7 des Hauptsteaervent3s6 schließt und die WinkeFoohrung 24 öffnet Nach em-

durch den nteren Schieberkopf 18 gebildet wird, ist geleiteter Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens

mit einer Leitung 35 mit einem unteren Steuerventil wird die durch das Ventil 36 abgeschlossene Leitang

36 verbunden, das mit dem Betätigungsstift 37 hn In- 35 vorbereitend wieder unter Druck gesetzt

neren des unteren Zylinders 4 endet and genauso ar- 65 Nunmehr steht aber auch der obere Steuerdruck-

beitet wie das Ventil 32. Wird der Betätigungsstift 37 raum über dem oberen Schieberkopf 17 noch unter

vom Kolben 2 betätigt, so verbindet das Ventil den dem vorherigen Drack, der durch das geschlossene

unteren Zylinderraum 4 mit der Leitang 35. Ventil 32 in der Leitang 30 gefangen bleibt. Der

Stcuerkolben steht also von oben, von unten und in der Einschnürung unter vollem Druck.

Obwohl also der Steuerkolben 14 allseitig unter Druck steht, bleibt er in seiner Stellung stehen, da nunmehr der Steuersehieber 27 am unteren Schieberkopf anliegt und der Druck der Druckkammer 22 von oben wirksam wird, während sein Inneres über den Auslaß 11 unter Niederdruck steht.

Auch wenn der Schubkolbenmotor längere Zeit

außer Betrieb war und völlig drucklos geworden ist und der Schieber des Steuerventils in irgendeinei Lage stehengeblieben ist, wird er spätestens nacl· einem Spiel des Arbeitskolbens wieder in seine End· lagen zurückkehren.

Wenn der Kolben 2 seine obere Endlage erreich hat, entlastet er über Ventil 32 den oberen Steuer druckraum oberhalb des Schieberkopfes 17, und da¹ Spiel beginnt von neuem.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche: . Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen mit einem gasförmigen Strömungsmittel oe-

1. Steuereinrichtung Für einen mit einem gasför- triebenen Schubkolbenmotor, bestehend aus zwei migen Strömungsmittel betriebenen Schubkolben- normalerweise geschlossenen Steuerventilen, von demotor, bestehend aus zwei normalerweise ge- 5 nen jeweils eines vom Motorkolben etwa bei Erreischlossenen Steuerventilen, von denen jeweils chen einer seiner beiden Endlagen geöffnet wird, und eines vom Motorkolben etwa bei Erreichen einer aus einem von den Steuerventilen gesteuerten Hauptseiner beiden Endlagen geöffnet wird, und aus steuerventil, das einen unter dem Einfluß des wecheinem von den Steuerventilen gesteuerten Haupt- seiweise in zwei stirnseitigen über je eine Leitung mit steuerventil, das einen unter dem Einfluß des io je einem der Steuerventile verbundenen Druckkamwechselweise in zwei stirnseitigen über, je eine mern herrschenden Strömungsmitteldruckes ver-Leitung mit je einem der Steuerventile verbünde- schiebbaren Steuerkolben und einen mit dem Steuernen Druckkammern herrschenden Strömungsmit- kolben gekuppelten Steuerschieber für die Steuerung teldruckes verschiebbaren Steuerkolben und des Strömungsmittels zur Beaufschlagung und Entlaeinen mit dem Steuerkolben gekuppelten Steuer- is stung des Motorkolbens enthält, wobei jeweils die schieber für die Steuerung des Strömungsmittels eine Druckkammer über je eine in dem Steuerkolben zur Beaufschlagung und Entlastung des Motor- vorgesehene Bohrung, ein mit dem Steuerkolben zukolbens enthält, wobei jeweils die eine Druck- sammenwirkendes Hilfssteuerorgan und eine Einkammer über je eine in dem Steuerkolben vorge- schnürung des Steuerkolbens mit der Strömungsmitsehene Bohrung, ein mit dem Steuerkolben zu- ao teldruckquelle und die andere über je eines der Steusammenwirkendes HilfssteueroTgan und eine Ein- erventile mit einem Bereich niedrigen Druckes verschnürung des Steucrkolbens mit der Strömungs- bunden ist.

mitteldruckquelle und die andere über je eines Bei derartigen Schubkolbenmotoren ist es erfor-

der Steuerventile mit einem Bereich niedrigen derlich, daß die Kolbenschubbewegung in den beiden

Druckes verbunden ist, dadurch gekenn- »5 Umkehrlagen sehr schnell, also am besten schlagartig

zeichnet, daß die beiden Bohrungen als Win- umgesteuert wird, damit die Kolbenbewegung insge-

kelbohrungen (24 und 25) ausgebildet sind, die samt einen in Abhängigkeit von der Zsit gleichmäßi-

im Bereich der Einschnürung des Steuerkolbens gen Verlauf hat. Die hierau erforderlichen Steuervor-

in einer ersten bzw. zweiten radialen öffnung en- richtungen müssen robust und betriebssicher und vor

den, deren axialer Abstand im wesentlichen 30 allem unempfindlich gegen Viskositätsänderungen

gleich der Länge der Einschnürung ist und der von etwa im gasförmigen Strömungsmittel nebelför-

Steuerschieber (27) auf einer das Hilfssteueror- mig enthaltenen Schmiermitteln und gegen Ver-