Neuerungen an zwangläufigen Ventilsteuerungen. Patentklasse 14. Mit Abbildungen auf Tafel 25, 27 und 29. Neuerungen an zwangläufigen Ventilsteuerungen. Die von A. Collmann in Wien vor mehreren Jahren eingeführten Ventilsteuerungen mit zwangläufigem Schluſs der Einlaſsventile haben wie einst die auslösenden „Präzisionssteuerungen“ vielen Constructeuren Anregung zum Entwerfen ähnlich wirkender Mechanismen gegeben, so daſs jetzt schon eine ganz ansehnliche Zahl derartiger zwangläufiger Ventilsteuerungen zu verzeichnen ist. Wurden auch und werden noch jetzt die Vorzüge derselben vielfach überschätzt und die Nachtheile übersehen, so muſs doch zugegeben werden, daſs sie unter gewissen Verhältnissen zweckmäſsiger als die auslösenden Steuerungen sein können; dagegen ist nicht anzunehmen, daſs sie dieselben verdrängen werden. Von den Vortheilen, welche den zwangläufigen Ventilsteuerungen nachgerühmt werden, ist der, daſs sie gröſsere Geschwindigkeiten zulassen als die auslösenden Steuerungen, sowie der, daſs sie auch bei weniger sorgfaltiger Ausführung und Wartung durchschnittlich nicht so leicht zu Störungen Anlaſs geben als jene, ziemlich einleuchtend. Der Vortheil, daſs die Gelenkzapfen im Wesentlichen immer in gleicher Richtung belastet sind, kommt fast allen Steuerungen, bei welchen der Schluſs der Steuerorgane durch Federn o. dgl. bewirkt wird, namentlich auch den auslösenden Steuerungen mindestens in gleichem Maſse zu. Es mag hier zunächst darauf hingewiesen werden, daſs der zwangläufige Schluſs der Einlaſsorgane an sich nicht neu ist, bezieh. bei Einführung der Collman'schen Steuerung nicht neu war. Alle vor dem Auftauchen der auslösenden Mechanismen bekannten Steuerungen mit Schiebern, Hähnen oder Ventilen hatten diese zwangläufige Schluſsbewegung. Dieselbe ist auch ferner nicht neu in Verbindung mit der Beeinflussung des Füllungsgrades durch den Regulator. Bei der Farcot'schen Schleppschiebersteuerung, bei den Trapezschiebersteuerungen und vielen anderen ist der Füllungsgrad vom Regulator abhängig, während das Einlaſsorgan zwangläufig geschlossen wird. Ganz besonders mögen noch die Ventilsteuerungen mit durch den Regulator verschiebbaren Daumenmuffen erwähnt werden, bei welchen gleichfalls ein zwangläufiger Schluſs der Einlaſsventile stattfindet, wenn die Abfallfläche des Daumens nicht zu steil, sondern so geneigt ist, daſs die mit demselben in Eingriff befindliche Rolle oder Nase auch bei der Schluſsbewegung stets mit dem Daumen in Berührung bleibt. Diese Daumensteuerungen haben noch den groſsen Vortheil, daſs man mit denselben die denkbar günstigste Bewegung der Ventile erreichen kann, ein schnelles Oeffnen und Schlieſsen mit sanftem Anheben und Aufsetzen, Offenhalten auf bei allen Füllungsgraden gleicher günstigster Hubhöhe u.s.w., während die neueren zwangläufigen Ventilsteuerungen in der Regel sehr ungleiche Erhebungen bei den verschiedenen Füllungsgraden geben. Daumen und Rolle bleiben jedoch als höheres Elementenpaar immer ein unvollkommener, einer starken Abnutzung unterworfener Mechanismus und auſserdem ist zur Verschiebung der Muffen im Allgemeinen ein sehr kräftiger Regulator nöthig, wenn derselbe direkt einwirken soll. Das letztere gilt allerdings in etwas geringerem Grade auch von den Collmann'schen und ähnlichen Steuerungen. Ferner ist noch zu bemerken, daſs auch bei vielen der auslösenden Steuerungen eine zwangläufige Schluſsbewegung möglich sein würde, wenn man den Abfallflächen eine solche Gestalt gäbe, daſs der mitgenommene Theil nach der Auslösung nicht sofort, sondern erst allmählich frei gegeben würde. In der That ist eine derartige Steuerung zu verzeichnen, welche, wenngleich ihrer ganzen Anordnung nach zu den auslösenden Steuerungen gehörig, doch eine zwangläufige Schluſsbewegung der Ventile zeigt und daher hier zunächst aufgeführt sein mag. Die in Fig. 1 und 2 Taf. 25 dargestellte Ventilsteuerung von Richard Lüders in Görlitz (Erl. *D. R. P. Nr. 8053 vom 1. Mai 1879) arbeitet mit nur einem auf der Kurbelwelle befindlichen Excenter. An das gabelförmige Ende der Excenterstange greift unten ein die Auslaſsventile bewegender Hebel f und oben ein Hebel f1, auf dessen Achse oberhalb des Cylinders ein kurzer Arm h parallel zu f1 befestigt ist. Dieser trägt einen kleinen, die beiden Mitnehmer bildenden Ankerhebel, dessen Achse folglich mit dem Hebel f1 gleichmäſsig hin und her schwingt. Der mittlere Arm desselben erhält nun in seinem oberen Punkte eine zweite hin- und hergehende Bewegung von der Regulatorspindel aus mit Hilfe eines Schraubenrad- und Kurbelgetriebes, und zwar bildet die Regulatorhülse n zugleich die treibende Schraube. Die Uebersetzungen sind dabei so gewählt, daſs das Schraubenrad m mit der Kurbelwelle der Maschine gleiche Umlaufzahl hat. In Folge dieses doppelten Antriebes beschreiben die mit Stahlplatten versehenen äuſseren Enden des Ankerhebels, welche auf die winkelförmigen Ventilhebel einwirken, geschlossene ellipsenähnliche Bahnen, deren Gestalt sich mit der Stellung des Regulators ändert. In Fig. 3 sind drei solcher Bahnen b1, b2 und b3, drei verschiedenen Lagen der Regulatorhülse entsprechend, dargestellt, mn gibt die Bahn an, welche von der Abfallkante des Ventilhebels beschrieben wird. Angenommen, die Kante des Mitnehmers bewege sich auf der lang gestreckten Bahn b1, welche der höchsten Regulatorstellung zukommt. Die Stellung I entspreche etwa dem Anfang des Ventilhubes; bei II findet die Auslösung statt. Würden nun die Theile an den Kanten rechtwinklig oder wenigstens in den Abfallflächen parallel zu mn begrenzt sein, so würde nach dem Abschnappen in Stellung II wie bei allen auslösenden Steuerungen eine freie Schluſsbewegung des betreffenden Ventiles erfolgen. Sind aber die Theile wie in Fig. 3 gezeichnet begrenzt, so ist ein plötzlicher freier Rückgang nicht möglich; es wechseln bei der Auslösung nur die Eingriffsflächen, wobei eine Bewegungsumkehrung des Ventilhebels stattfindet. Hat sich die Mitnehmerkante auf ihrer Bahn b1 um das Stück oc fortbewegt, so ist der mitgenommene Theil in die punktirte Lage III gekommen, und ist die Kante nach e vorgerückt, so ist der mitgenommene Theil wieder in die Ausgangslage I zurückgekehrt, bei welcher das Ventil geschlossen ist. Es findet hier bei der Schluſsbewegung allerdings eine Rückwirkung der das Ventil schlieſsenden Kräfte (Eigengewicht und Belastung) auf den Regulator statt, welche sehr erheblich werden kann. Uebrigens läſst sich in der beschriebenen Weise ein sehr schneller Ventilschluſs und durch eine passende Form der betreffenden Theile auch ein sanftes Aufsetzen erreichen. Die übrigen neueren Steuerungen mit zwangläufiger Schluſsbewegung der Einlaſsventile, welche sich zum gröſsten Theil mehr oder weniger an die verschiedenen Collmann'schen Constructionen anlehnen, zeigen im Gegensatz zu den auslösenden Steuerungen zwischen Einlaſsventil und Excenter nur eine geschlossene Kette (wenn man von den Einrichtungen, welche die Beweglichkeit der Theile nach Schluſs des Ventiles ermöglichen, sowie von denjenigen, welche ein sanftes Anheben und Aufsetzen bewirken sollen, absieht) und zwar sind es fast immer einfache oder zusammengesetzte, aus Hebeln, Stangen und Gleitführungen bestehende Kurbelketten. Die Steuerung von A. Collmann in Wien (*D. R. P. Nr. 2714 vom 19. August 1877) in ihrer ersten Ausführung (vgl. 1877 225 * 316) zeigte den Uebelstand, daſs bei gröſserer Geschwindigkeit der Maschine (und für solche sollte die Steuerung ja sehr geeignet sein) die Ventile mit heftigem Stoſs aufschlugen. Ein groſser Vorzug der auslösenden Steuerungen mit Luftbuffer ist ja bekanntlich der, daſs die freie Schluſsbewegung der Einlaſsventile zunächst mit sehr groſser und schlieſslich mit sehr schnell abnehmender Geschwindigkeit vor sich geht, während bei den zwangläufigen Steuerungen die gezwungene Schluſsbewegung mit wenig veränderlicher Geschwindigkeit und daher im ganzen zu langsam, am Ende aber zu schnell stattfindet. Diesem Uebelstande wurde durch die Anbringung sogen. Gegenhebel abgeholfen (*D. R. P. Nr. 4451 vom 2. Februar 1878, 1. Zusatzpatent zu Nr. 2714), durch welche nun nicht allein ein sanftes Aufsetzen, sondern auch ein sanftes Anheben, welches bei den auslösenden Steuerungen fehlt, zu erreichen ist. Fig. 4 und 5 Taf. 25 zeigen die mit derartigen Gegenhebeln – und zwar für die Einlaſs- wie für die Auslaſsventile – versehene Steuerung, welche von der Duisburger Maschinenbau-Actiengesellschaft in Düsseldorf 1880 ausgestellt war. Der Bewegungsmechanismus ist im Wesentlichen derselbe wie bei der früher beschriebenen Anordnung. Das obere Gelenk des Kniehebels ist jedoch nicht mit der Ventilspindel, sondern mit einem Ende eines einarmigen Hebels verbunden, auf welchen sich ein zweiter entgegengesetzt gerichteter und mit der Ventilspindel verbundener Hebel auflegt. Die Hebel werden so angeordnet, daſs der Berührungspunkt zwischen beiden im Augenblick der Ventileröffnung bei a liegt, dann aber schnell nach dem Kniehebelgelenk hinüberrückt, wodurch die erwähnte günstige Wirkung erreicht wird. Aehnlich ist auch die Einrichtung bei dem Auslaſsventil. Mit der Regulatorhülse steht ein Hebel h mit verstellbarem Gewicht in Verbindung, der es ermöglicht, die Hülsenbelastung und damit die Normalumlaufzahl innerhalb gewisser Grenzen bequem zu verändern. – Die in Düsseldorf ausgestellt gewesene Maschine arbeitete sehr ruhig und lieſs in der Wirkungsweise auch bei schnellem Gange nicht viel zu wünschen übrig. Ein wesentlicher Mangel haftet indessen dieser Steuerung an, welcher namentlich bei kleineren Maschinen sehr ins Gewicht fällt, nämlich der Mangel der Einfachheit. Abgesehen von dem Stellzeug des Regulators kommen auf jedes Einlaſsventil 11 und auf jedes Auslaſsventil 6 Gelenke; dies sind zusammen 34 Gelenke, welche, wenn auch die Bewegung in vielen derselben nur gering und ein Druckwechsel vermieden ist, doch alle einer allmählichen Abnutzung unterliegen und so die gute Wirkung beeinträchtigen müssen. Die Erkenntniſs dieses Uebelstandes ist es wohl gewesen, welche A. Collmann zu der in Fig. 6 Taf. 25 dargestellten neuen Steuerung (*D. R. P. Nr. 7691 vom 18. Mai 1879, 2. Zusatzpatent zu Nr. 2714) führte. Dieselbe ist bedeutend einfacher als die erste und weicht auch in ihrer Wirkungsweise wesentlich von derselben ab. Bei der ersten Anordnung werden von dem Excenter durch zwei verschiedene Mechanismen zwei verschiedene Bewegungen hervorgerufen, eine constante auf- und abschwingende des unteren Kniehebelgelenkes und eine veränderliche hin- und herschwingende des mittleren Gelenkes, aus welchen beiden die gleichfalls veränderliche Bewegung des oberen Kniehebelgelenkes, d. i. die des Ventiles, hervorgeht. Bei dieser Steuerung Fig. 6 besteht der ganze Mechanismus wie bei den Lenker-Umsteuerungen von Klug u.a. (vgl. 1881 242 * 6) im Wesentlichen aus einem Kurbelviereck, gebildet aus dem Excenter, der Excenterstange und der Stütze s. Der Endpunkt e der über c hinaus verlängerten Excenterstange ist durch eine kurze Lenkstange direkt mit der Ventilspindel verbunden. Diese Lenkstange besteht (wie bei der ersten Anordnung der obere oder untere Kniehebelschenkel) aus zwei ein Prismenpaar bildenden und mit Fangplatten versehenen Theilen, damit der Punkt e nach Schluſs des Ventiles nach unten ausweichen kann. Die Veränderung der Füllung wird durch Verschiebung des unteren Drehpunktes b der Stütze mittels des Winkelhebels h bewirkt, wodurch sowohl die Kreisbogenbahn des Eckpunktes c, als auch die eiförmige Bahn des Punktes e eine andere Lage erhält. Soll die Oeffnung des Ventiles immer bei derselben Kurbelstellung, also auch derselben Excenterstellung beginnen, so muſs für diese Excenterstellung der Punkt c immer die nämliche Stelle einnehmen, welche Lage auch die Stütze haben mag, d.h. der Punkt b muſs sich bei der Verschiebung durch den Regulator auf einem Kreisbogen bewegen, dessen Mittelpunkt im Augenblick des Ventilanhebens mit c zusammenfallt. Die Führung des Punktes b kann durch Gleitflächen, wie gezeichnet, oder durch einen Lenker bewirkt werden. Das Einlaſsexcenter ist wie bei der ersten Anordnung zugleich zur Bewegung des Auslaſsventiles benutzt, welche mit Hilfe kurzer zweiarmiger Gegenhebel ausgeführt wird. Auch der Mechanismus des Einlaſsventiles soll in Verbindung mit Gegenhebeln benutzt werden, wie dies durch Fig. 8 veranschaulicht ist. – Die Rückwirkung auf den Regulator kann bei dieser sonst recht zweckmäſsig erscheinenden Steuerung unter Umständen bedeutend werden, namentlich, wenn der Punkt b durch einen Lenker geführt wird. Sie ist Null, wenn die Stütze s senkrecht zur Bahn des Punktes b bezieh. zu der im Punkte b an dieselbe gelegten Tangente steht, also im Augenblick des Ventilanhebens, wenn der Punkt c mit dem Mittelpunkt der Bahn zusammenfällt. Dies ist sehr wesentlich, weil in diesem Augenblicke der Druck auf die Stütze am gröſsten ist. Der Rückdruck wird dann um so gröſser, je mehr die Stütze gegen die Tangente sich neigt. Es dürfte daher zweckmäſsig sein, die Stütze s möglichst lang zu nehmen, wodurch allerdings für die Verstellung eine gröſsere Bewegung des Punktes b nöthig wird. Eine dritte, noch einfachere Steuerung von A. Collmann (*D. R. P. Nr. 11062 vom 2. März 1880, 3. Zusatzpatent zu Nr. 2714), welche für Maschinen mit neben dem Cylinder liegenden Ventilkasten bestimmt ist, ist in Fig. 7 Taf. 25 dargestellt. Die beiden zur Steuerung der Einlaſsventile dienenden Excenter befinden sich auf einer über den Ventilkasten dicht neben den Ventilspindeln liegenden Welle w. Die kurze, ausziehbare und mit Fangplatten versehene Excenterstange wird im Punkte c durch einen Lenker l auf einem Kreisbogen geführt und die Ventilspindel ist mittels Zugstange z in diesem Punkte c direkt an die Excenterstange angehängt. Behufs Veränderung des Füllungsgrades wird der Drehpunkt o des Lenkers l und damit die Bahn des Punktes c durch den Regulator verschoben. Collmann nennt diese Construction die Anordnung mit umgelegtem Knie. Man kann sich dieselbe allerdings aus der ersten Steuerung mit Kniehebel ableiten, wenn man das Excenter an den unteren Gelenkpunkt des Kniehebels verlegt, diesen zusammenklappt und den mittleren Gelenkpunkt direkt mit dem Stellzeug des Regulators verbindet; doch ist dadurch der Charakter der Steuerung ein ganz anderer geworden. Die gezeichnete Stellung, bei welcher der untere Drehpunkt der Zugstange z mit dem Excentermittel zusammenfällt, entspricht der Ventileröffnung. In Fig. 9 Taf. 25 ist diese Anordnung mit den beiden Gegenhebeln verbunden, wobei die Zugstange z fortfällt. Auſserdem ist das Excenter durch eine Kurbel ersetzt. Der untere Hebel ist mit einer Coulisse versehen, auf welcher der Endpunkt c der Kurbelstange verschoben wird. Die Coulisse ist nach einem Kreisbogen gekrümmt, dessen Mittelpunkt beim Ventilanhub mit dem Kurbelzapfenmittel zusammenfallt. Im Wesentlichen ist diese Einrichtung nichts anderes als die bei Schiebersteuerungen bekannte Einschaltung einer Coulisse zwischen Excenter und Steuerorgan behufs Veränderung des Hubes des letzteren. – Hinsichtlich der Rückwirkung auf den Regulator gilt von diesen Anordnungen dasselbe, was oben von Fig. 6 und 8 gesagt wurde. Das letzte Patent Collmann's (*D. R. P. Nr. 14437 vom 3. Oktober 1880, 4. Zusatzpatent zu Nr. 2714) betrifft eine groſse Anzahl verschiedener Anordnungen der drei angeführten Systeme für die verschiedensten Lagen der Ventile auf, neben und unter dem Cylinder, mit und ohne Gegenhebel, mit Verstellung von Hand und durch den Regulator, wie auch für Umsteuerungen passend. Es mögen hier nur noch die folgenden Einrichtungen Erwähnung finden. In Fig. 10 Taf. 25 ist die zweite Steuerung (vgl. Fig. 6 und 8) mit Rollcurven verbunden, welche zugleich eine Cycloiden-Geradführung für den mit der Ventilspindel verbundenen Punkt d bilden. Ein nach einem Kreisbogen gekrümmter Wiegenhebel cd rollt auf einer Bahn, deren Radius doppelt so groſs wie der von cd ist. Die Richtung der Geradführung, d.h. die Mittellinie der Ventilspindel muſs selbstverständlich mit einem Durchmesser der Rollbahn zusammenfallen. Das Gleiten soll durch einzelne Zähnchen verhindert werden. Die in Fig. 11 Taf. 25 dargestellte Anordnung der zweiten Steuerung ist für Fördermaschinen, also für Umsteuerung bestimmt. Das Neue daran ist, daſs die Kurbel k, welche den Lenker s trägt, nicht fest, sondern in einem Hebel h gelagert ist, zum Zweck, für beide Drehungsrichtungen ein constantes Voreilen zu erreichen. Die gezeichnete Stellung entspricht dem Augenblick des Ventilanhebens für Nullfüllung, wenn sich das Excenter im Sinne des Pfeiles v1 dreht. Soll die Ventileröffnung für alle Füllungsgrade, d.h. für alle Lagen des Lenkers stets bei der gezeichneten Excenterstellung erfolgen, so darf der obere Drehpunkt n des Lenkers s bei der Verstellung nicht verschoben werden; es muſs also dieser obere Drehpunkt mit dem Wellenmittel der Kurbel k zusammenfallen, d.h. es muſs der Hebel h oben etwas nach links geneigt werden. Bei der entgegengesetzten Drehung im Sinne des Pfeiles v2 müssen im Augenblick der Ventileröffnung Excenter und Lenker s symmetrisch zu den gezeichneten Stellungen liegen (bezüglich der angegebenen vertikalen Mittellinien); es würde also dann der Hebel h oben nach rechts zu neigen sein, damit Drehpunkt n und Wellenmittel zusammenfallen. Bei der Umsteuerung muſs mithin nicht nur die Kurbel k, sondern auch der in der Mittelstellung gezeichnete Hebel h von einer Seite auf die andere geneigt werden. Endlich hat Collmann seine Mechanismen auch für Expansionsventile an Schiebermaschinen eingerichtet, bei welchen die Steuerwelle doppelt so viel Umläufe wie die Kurbelwelle machen muſs. (Forts. folgt.)