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Druckluftanlaßvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen. Die Erfindung
bezieht sich auf Druckluftanlaßvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen, deren
Steuermechanismus beim An- und Abstellen der Druckluft selbsttätig in und außer
Tätigkeit tritt.
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Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art wirkt die Anlaßluft auf
einen Steuerkolben und durch diesen auf die Ventilspindel. Mit dem Steuerkolben
steht der eine Arm eines Ventilhebels inVerbindung, dessen andererArm mit einer
mit einer Aussparung versehenen Nockenscheibe zusammenarbeitet. Solange die Steuerrolle
des Ventilhebels sich auf dem zylindrischen Teil des Nockens befindet, hält der
Hebel den Steuerkolben in seiner Lage fest, während gleichzeitig das Ventil durch
eine Feder geschlossen gehalten wird. Erst wenn sich die Aussparung der Nockenscheibe
unter der Steuerrolle hindurchbewegt, kann der Steuerkolben sich unter dem Druck
der Luft abwärts bewegen und das Ventil öffnen. Voraussetzung ist dabei, daß der
Druck im Arbeitszylinder eine bestimmte Höhe nicht übersteigt.
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Für eine geräuschlose und mechanisch einwandfreie Wirkungsweise des
Steuermechanismus kann es erforderlich werden, daß die Steuerrolle des Ventilhebels
dauernd der Nockenbahn folgt. Dies könnte zwar bei der oben erwähnten Maschine dadurch
erreicht werden, daß der unter dem Druck der Anlaßdruckluft stehende Steuerkolben
so groß bemessen wird, daß er die Steuerrolle ständig gegen die Bahn des Nockens
drückt. Infolgedessen würde aber das Ventil auch dann öffnen, wenn der Druck im
Arbeitszylinder im Augenblick des Durchganges des negativen Nockens unter der Steuerrolle
noch höher ist als der Druck der Anlaßluft. Damit wäre aber die grundlegende Eigenschaft
der obenerwähnten Einrichtung aufgegeben. Die Erfindung bezweckt nun, eine Einrichtung
zu schaffen, die ein zu frühzeitiges Öffnen des Anlaßventils verhindert und doch
ein dauerndes Anliegen der Steuerrolle am Nocken während des Anlaßvorganges gewährleistet.
Dieser Zweck wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß zwischen dem Steuerkolben
und der Ventilspindel ein federndes Zwischenglied eingeschaltet ist, dessen größte
Spannung gleich oder etwas kleiner bemessen ist als der Druck auf den Ventilteller
des Anlaßventils, den dieser Teller bei derjenigen Spannung im Arbeitszylinder erfährt,
gegen die das Anlaßventil geöffnet werden soll. Weiterhin wird der Durchmesser des
Steuerkolbens so groß bemessen, daß er die Spannung des Zwischengliedes überwiegt,
und zwar selbst dann, wenn der Druck der Anlaßluft fallen sollte,, womit im ! Betriebe
gerechnet werden muß.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in den Abb. i bis
q. in Schnitt-; darstellung in vier Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht.
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Zunächst soll die in Abb. i dargestellte i Einrichtung beschrieben
werden.
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In dem Zylinderkopf A einer Verbrennungskraftmaschine ist der Ventileinsatz
B des Druckluftanlaßventils dl und die Druckluftzuführungsleitung a1 untergebracht.
Im oberen Teile der Bohrung des Ventilgehäuses ist der auf und ab bewegliche Steuerkolben
C konzentrisch um die Ventilspindel D angeordnet, der mit seiner unteren Fläche
auf dem nach oben kügelgelenkartig ausgebildeten Ende des Armes hl des Ventilhebels
H ruht. Die Ventilspindel D ist mit einer Bohrung rh versehen, durch welche die
Anlaßdruckluft in den Raum über dem Steuer-' kolben C eintreten kann. Der um die
Ventil-! hebelwelle G schwingende Ventilhebel H trägt
an seinem
rechten Artre die finit der Nockenscheibe K Izl zusammenarbeitende Steuerrolle
1t=, während er mit dem linkem Arm hl die Ventilspindel D unterhalb des Steuerkolbens
C mit Spiel umfaßt.
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Im Ruhezustand wird das sich nach dem Innern des Arbeitszylinders
hin öffnende Anlaßventil d' durch die im unteren Teile des Ventilgehäuses angeordnete
Feder E geschlossen gehalten, die von unten gegen den Bund d= der Ventilspindel
D drückt. Zwischen diesem Bund d= und der unteren Fläche des Endes des Armes
ltl des Ventilhebels ist eine Feder F eingeschaltet, deren größte Spannung gleich
oder etwas kleiner ist als der Druck auf den Ventilteller dl, den dieser bei derjenigen
Spannung im Arbeitszylindier erfährt, gegen die das Anlaßventil geöffnet werden
soll.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung sei
angenommen, daß das Anlaßventil öffnen soll, wenn der Druck im Arbeitszylinder unter
2o Atm. heruntergegangen ist. Der Druck der Anlaß-Luft betrage- 25 Atm. Erfährt
bei 2o Atm. Zylinderdruck der Teller des Anlaßventils von der Zylinderseite her
einen Druck von beispielsweise izoo kg, so wird die Feder F so bemessen, daß ihre
größte Spannung im zusammengedrückten Zustande ebenfalls etwa i Zoo kg beträgt.
Der Durchmesser des Steuerkolbens C hingegen wird so gewählt, daß der von ihm unter
der Wirkung der Anlaßdruckluft auf den Arm hl des Ventilhebels. ausgeübte Druck
etwa i 5oo kg oder mehr beträgt.
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Tritt nun der Fall ein, daß sich die Aussparung k1 der Nockenscheibe
K unter der Steuerrolle lt' hindurchbewegt, während der Druck im Arbeitszylinder
noch höher ist als 2o Atm., so wird die Steuerrolle 1t° durch den vom Steuerkolben
C auf den Ventilhebel ausgeübten Druck zwar in die Aussparung k1 des Nockens hineingedrückt,
aber das Ventil dl bleibt trotzdem geschlossen, und bei der Abwärtsbewegung des
Steuerkolbens C wird lediglich die Feder F zusammengedrückt, so daß ihre Spannung
auf dem Bund d2 der Ventilspindel lastet. Die dabei auftretende. Federkraft vermag
jedoch infolge der Bemessung der Feder das Ventil dl erst zu öffnen. wenn der Druck
im Arbeitszylinder unter 2o Atm. heruntergegangen ist. Da die Steuerrolle h= aber
während des ganzen Vorganges auf die Bahn der Nockenscheibe K aufgedrückt wird,
erfolgt die Eröffnung des Ventils, ohne daß der Ventilhebel H irgendwelche plötzliche
Bewegungen oder Stöße erfährt.
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Der Druck im Arbeitszylinder, gegen den das Anlaßventil d' geöffnet
werden soll, kann dabei nach Belieben gewählt werden, und zwar ohne Rücksicht auf
den Druck der Verwendung findenden Anlaßdruckluft. Der Durchmesser des Steuerkolbens
C kann zweckmäßig so groß bemessen werden, daß der von der Anlaßdruckluft auf die
obere Fläche des Kolbens ausgeübte Druck die Spannung der Feder F auch dann noch
überwiegt, wenn die Spannung der Druckluft selbst auf die Hälfte heruntergehen sollte.
Dadurch wird die Wirkungsweise der Anlaßvorrichtung in keiner Weise beeinträchtigt.
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Die in Abb. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von
derjenigen nach Abb. i im wesentlichen nur dadurch, daß die Feder F in einem Gehäuse
L untergebracht ist, dessen Boden den Bund d 2 der Ventilspindel in
der -aus der Zeichnung ersichtlichen Weise hintergreift. Die obere Wand des Gehäuses
ist gelenkig mit dem freien Ende des Armes hl des Ventilhebels verbunden.
Außerdem ist bei dieser Ausführungsform die Ventilspindel D nicht durch den Steuerkolben
C hindurchgeführt, und der Raum über dem Kolben steht mit der Anlaßdruckluft durch
eine besondere Leitung M in Verbindung. Das Ventil dl wird zwangläufig geschlossen,
sobald die Steuerrolle /t= des Ventilhebels H mit dem auflaufenden Ast des negativen
Nockens in Berührung kommt. Der Öffnungsvorgang unterscheidet sich nicht von dem
in bezug auf die Anordnung nach Abb. i beschriebenen.
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Die in den Abb. 3 und q. veranschaulichten Ausführungsformen unterscheiden
sich von den oben beschriebenen im wesentlichen dadurch, daß die das Zwischenglied
bildende Feder durch einen Druckmittelzylinder mit Kolben ersetzt, der unter der
Wirkung eines Druckmittels von gleichbleibender Spannung steht. Hierdurch wird die
Veränderlichkeit der Federspannung ausgeschaltet und außerdem eine Vereinfachung
der Anlaßvorrichtung erzielt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 läuft der Steuerkolben C nach
unten in einen Hohlzylinder cl aus, während die Ventilspindel D oben in einen Kolben
dl endet, der in dem Zylinder cl spielt. Der Raum über dem Kolben d" steht mit dem
Raum über dem Steuerkolben C durch eine Bohrung c3 in Verbindung, und beide Räume
sind mittels der Leitung M an eine Druckluftquelle von gleichbleibender Spannung,
z. B. an die Anlaßdruckluft, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Reduzierventils
angeschlossen. Zwischen dem Zylinder cl und dem Steuerkolben C befindet sich die
Lagerstelle c= für den Arm hl des Ventilhebels H.
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Zwischen dem Ventileinsatz B und der unteren Fläche des Zylinders
cl ist eine
Feder E eingeschaltet, die . bestrebt ist,- das Anlaßventil
im Ruhezustand geschlossen zu halten.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei wieder angenommen, daß das Anlaßventil
dl öffnen soll, wenn der Druck im Arbeitszylinder unter 2o Atm. heruntergegangen
ist, während der Druck der Anlaßluft 2 5 Atm. betragen möge, und daß bei 2o Atm.
Zylinderdruck der Teller des Anlaßventils von der Zylinderseite her einen Druck
von beispielsweise i2oo kg erfahre. Der Durchmesser des mit der Ventilspindel verbundenen
Kolbens rA wird dann so bemessen, daß .die größte von der Druckluft auf ihn übergeleitete
Spannung ebenfalls etwa i Zoo kg beträgt. Der Durchmesser des Steuerkolbens C dagegen
wird so gewählt, daß der von ihm, unter der Wirkung der auf ihm lastenden Druckluft
auf den Arm ftl des Ventilhebels ausgeübte Druck etwa i 5oo kg oder mehr beträgt.
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Tritt nun der Fall ein, daß sich die Aussparung k1 der Nockenscheibe
K unter der Steuerrolle h2 hindurchbewegt, während der Druck im Arbeitszylinder
höher als 2o Atm. ist, so wird die Steuerrolle h2 durch den Steuerkolben C in die
Aussparung des Nockens hineingedrückt, das Ventil dl bleibt aber geschlossen, und
durch die Abwärtsbewegung des Steuerkolbens C wird lediglich der Zylinder cl relativ
-zu dem stehenbleibenden Kolben d4 nach unten verschoben unter Zusammendrückung
der Feder E. Die durch die Druckluft auf den Kolben d4 ausgeübte Irraft vermag jedoch
infolge der Bemessung des Durchmessers dieses Kolbens das Ventil dl erst zu öffnen,
wenn der Druck im Arbeitszylinder unter 2o Atm. heruntergegangen ist. Da die Steuerrolle
h2 auch hier während des ganzen Vorganges unter der Einwirkung des Steuerkolbens
C auf die Bahn der Nockenscheibe I( niedergedrückt, wird, erfolgt die öffnung des
Ventils, ohne daß der Ventilhebel H irgendwelche plötzlichen Bewegungen oder Stöße
erfährt.
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Der Druck im Arbeitszylinder, gegen den das Anlaßventil dl geöffnet
werden soll, kann auch in diesem Falle nach Belieben gewählt werden; erforderlich
ist lediglich, daß der Druck der auf dem Kolben d4 lastenden Druckluft entsprechend
geregelt wird, was durch Reduzierventile o. dgl. möglich ist.
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Die in Abb. 4. dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von
derjenigen nach Abb. ; im wesentlichen nur dadurch, daß der Steuerkolben C selbst
als Druckmittelzylinder ausgebildet ist, in dem der Kolben d4 gleitet, wodurch,
wie ohne weiteres einleuchtet, eine wesentliche Vereinfachung erzielt wird.