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Gestängelose Schiebersteuerullg.
Die Erfindung bezieht sich auf Dampfmaschinen mit gestängelosem Schieber, bei denen der Schieber mit Hilfe von mit ihm verbundenen Differentialkolben durch Dampf bewegt wird. Bei derartigen Schiebern sind an jedem Ende des Schiebers je ein kleinerer und ein grösserer Kolben vorgesehen, die in entsprechenden Umsteuerräumen des Schiebergehäuses arbeiten. Die Zuleitung des Dampfes zu den einzelnen Umsteuerräumen erfolgt derart, dass zum kraftschlüssigen Festhalten des Schiebers in seinen Endstellungen jeweils auf der einen Seite Dampf in den kleineren Umsteuerraum geleitet wird, der den in diesem Raum arbeitenden, kleinen Differentialkolben beaufschlagt.
Zur Bewegung des Schiebers wird dann am andern Ende Dampf in den grösseren Umsteuerraum eingeleitet, der den hier befindlichen grösseren Differentialkolben beaufschlagt und dadurch den Schieber in Bewegung setzt.
Diese Bewegung des Schiebers ist aber nur kurz, denn der Schieber sperrt selbst nach Zurücklegung eines kleinen Weges den in den grösseren Umsteuerraum einströmenden Dampf ab, so dass nach Expansion dieses Dampfes ein Gleichgewichtszustand zwischen den Dampfdrücken in dem kleinen Umsteuerraum an dem einen Schieberende und in dem grösseren Umsteuerraum am andern Schieberende eintritt. Der Schieber bleibt also in dieser Mittelstellung stehen, in der er den Dampfeintritt zu dem Arbeitszylinder abgesperrt hat. Je nachdem der Schieber früher oder später in diese Abschlussstellung gelangt, wird also der Dampfeintritt in den Arbeitszylinder früher oder später abgesperrt, daraus folgt, dass durch die Regelung dieses ersten Teiles der Schieberbewegung eine Regelung der Füllung des Arbeitszylinders gegeben ist.
Um nun diese Füllungsregelung innerhalb des ganzen Bereiches zwischen 0 und 100% mit möglichster Feinheit und Sicherheit durchführen zu können, werden gemäss der Erfindung gesteuerte Organe, z. B. Ventile, Schieber usw., vorgesehen, die den Eintritt des Dampfes in die grösseren Umsteuerräume des Schiebers bzw. die Beaufschlagung des jeweils in Wirkung tretenden grösseren Differentialkolbens, der, wie vorhin erwähnt, den Schieber in die Dampfabschlussstellung bringt, zeitlich in jeder gewünschten Weise regeln bzw. bestimmen.
Um diese Stellung von den Einwirkungen der Massenkräfte und der Reibung unabhängig zu machen, ist gemäss der Erfindung eine Hilfsvorrichtung vorgesehen, um den Schieber in dieser Dampfabschlussstellung für die erforderliche kurze Zeit festzuhalten.
Um den Schieber aus dieser Dampfabschlussstellung, in der er jedoch den Auslass für den Abdampf des Arbeitszylinders noch offen lässt, in seine Endstellung zu bringen, in der er die Dampfzu-und-abführungen für den Arbeitszylinder umsteuert, wird in bekannter Weise Dampf in den kleinen Umsteuerraum des Schiebers auf derselben Seite eingelassen, auf der sich der bereits beaufschlagte grössere Differentialkolben befindet. Auf dieser Schieberseite sind nunmehr beide Differentialkolben unter Druck, so dass sie den Schieber aus der Dampfabschlussstellung weiter bewegen können, ungeachtet des Umstandes, dass auf der andern Schieberseite der kleinere Differentialkolben noch unter Druck steht.
Bei dieser
Bewegung kann dieser letztere Differentialkolben ganz oder teilweise entlastet werden und ferner wird hiebei der Abdampfauslass des Arbeitszylinders geschlossen, so dass nunmehr auf der jetzt nicht von
Frischdampf beaufschlagten Arbeitskolbenseite die Kompression beginnt. Gelangt dann bei dieser zweiten
Bewegungsstufe der Schieber in seine Endstellung, so sind dann die Dampfzu-und-abführungen des
Arbeitszylinders umgesteuert.
Aus vorstehendem ergibt sich, dass die Kompression durch den Beginn der zweiten Bewegung- stufe des Schiebers bestimmt wird ; je früher der Schieber diese Bewegung beginnt, desto eher schliesst er den betreffenden Dampfauslasskanal, desto früher setzt also die Kompression ein. Gemäss der Erfindung werden nun zur Erzielung jeder gewünschten Kompression, auch bei hohen Drehzahlen der Maschine, gesteuerte Hilfsorgane, wie Schieber, Ventile usw., vorgesehen, welche den zur Einleitung der zweiten
Bewegungsstufe des Schiebers erforderlichen Dampfeintritt in den kleinen Umsteuerraum zeitlich mit jeder gewünschten Genauigkeit bestimmen. Diese gesteuerten Hilfsorgane lassen sich gemäss der Erfindung auch zur Umsteuerung der Dampfmaschine von Vorwärts-auf Rückwärtsgang und umgekehrt ver- wenden.
Um die Erzielung jedes beliebigen Kompressionsgrades unabhängig von der Schieber-und Kolben- geschwindigkeit einwandfrei sicherzustellen, wird gemäss einer Ausführungsform der Erfindung diese zweite, die Kompression regelnde Bewegungsstufe des Schiebers noch unterteilt, dergestalt, dass der
Schieber in einer Zwischenstellung momentan festgehalten wird, in welcher er sowohl den Dampfeintritt wie den Dampfaustritt des Arbeitszylinders absperrt. Hiezu wird erfindungsgemäss die vorhin erwähnte, den Schieber in seiner Dampfabschlussstellung festhaltende Hilfsvorrichtung entsprechend ausgebildet, derart, dass sie den Schieber in dieser Zwischenstellung der die Kompression regelnden Bewegungsstufe für die erforderliche kurze Zeitfesthält, umihn dannfreizugeb : n, so dass erin die Endstellung übergehen kann.
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Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung in mehreren Ausführungsformen.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit Fiillungsregelung und Steuerung für getrennten Dampfein-und-auslasskanal ; der Schieber befindet sich in seiner Endstellung. Fig. 2 zeigt unter Fortlassung einzelner Teile die gleiche Ausführungsform in der Dampfabschlussstellung des Schiebers. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung für Dampfmaschinen mit zwei um 90 versetzten Arbeitskurbeln. Die Fig. 3a und 3b geben im Quer-und Längsschnitt einen von Fig. 3 abweichenden Antrieb der Steuerorgane wieder. Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung an einer Dampfmaschine mit zwei um 900 versetzten Arbeitskurbeln. in der die Sehieber sich in der Endstellung befinden.
Fig. 5 zeigt die gleiche Ausführungsform der Erfindung mit dem einen Schieber in Dampf- absehlussstellung. Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit Füllungs- und Kompressionsregelung. Fig. 7 gibt diese Ausführungsform mit dem linken Schieber in Dampfabschlussstellung und Fig. 8 mit dem linken Schieber in der der Fig. 7 folgenden Endstellung wieder.
Fig. 9 veranschaulicht den Antrieb der Organe zur Füllungs-und Kompressionsregelung. Die Fig. 10-12 zeigen die Organe zur Füllungsregelung in verschiedenen Stellungen und die Fig. 13 und 14 die Organe zur Kompressionsregelung, ebenfalls in verschiedenen Stellungen. Fig. 15 stellt eine Ausbildung des Antriebes der Organe zur Füllungs- und Kompressionsreglung dar, die die Ausnutzung der Kompressionsregelung zur Umsteuerung der Maschine von Vorwärts-auf Rückwärtsgang und umgekehrt ermöglicht.
Die Fig. 16-18 veranschaulichen in drei verschiedenen Stellungen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der zwecks sicherer Erzielung jedes beliebigen Kompressionsgrades eine Hilfsvorrichtung zur Regelung des zweiten Teiles der Schieberbewegung vorgesehen ist.
An Hand der Fig. 1-6 soll zunächst die Füllungsregelung gemäss der Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden.
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gehäuse c befindet sich der gestängelose Kolbenschieber, der aus den beiden durch die Stange d verbundenen Teilen d1 und d2 besteht, an welche die Differentialkolben e, el, e, e"angeschlossen sind,
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schlitze a3 bzw. a4 in den Zylinder. Der Abdampf entweicht durch den Schlitz hl oder h2 in das Schiebergehäuse, um dann durch den Abdampfstutzen k zum Auslass A abgeführt zu werden.
Der eben beschriebene gestängelose Schieber ist bekannt ; ebenso ist es bekannt, ihn durch Zuleitung von Dampf in die verschiedenen Umsteuerräume sowohl in seinen Endstellungen festzustellen als auch zu bewegen, u. zw. in der Weise, dass der Schieber absatzweise bewegt wird, dergestalt, dass er zuerst in seine Abschlussstellung gebracht wird, in der er den Dampfzutritt zum Arbeitszylinder unterbricht, um dann in seine Endstellung zu gelangen, in welcher die Dampfwege zu dem Arbeitszylinder umgesteuert sind.
Die Füllung des Arbeitszylinders lässt sieh hiebei dadurch regeln, dass der Schieber je nach Bedarf früher oder später in seine Absehlussstellung gebracht wird, wodurch der Dampfeintritt in den Arbeitszylinder früher oder später abgesperrt wird.
Um nun eine einwandfreie Füllungsregelung zwischen 0 und 100% zu erzielen, ist es notwendig, den ersten Teil der Sehieberbewegung bis zum Erreichen der Dampfabsehlussstellung derart zu beherrschen, dass mit Sicherheit jede gewünschte Füllung erzielt werden kann. Diese Aufgabe lösen bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1-3 die beiden gesteuerten V rntile 81, 82, die im folgenden als Füllventile bezeichnet werden.
Diese Füllventile stehen durch Dampfleitungen m, m1 mit den Umsteuerräumen f2, f2 des Schiebergehäuses in Verbindung, in welchen die grösserern Differentialkolben e1, e2 arbeiten, die in bekannter Weise die Aufgabe haben, den Schieber in die Dampfabsehlussstellung zu bringen. Die Füllventile, deren Steuerung später beschrieben wird, erhalten Frischdampf zur Beaufschlagung der Differentialkolben el, e2 : ebenso werden die beiden andern Differentialkolben e und 1'3 mit Frischdampf beaufschlagt.
Zur Zuleitung dieses Steuerdampfes für den Schieber dient eine an sich bekannte Vorrichtung, die sieh aus einem kleinen gesteuerten Verteilungsschieber tl und einem einstellbaren Weehselschieber ss in einem gemeinsamen, durch eine Zwischenwand mit Schlitzen 1'8 und 1'9 zerlegten Gehäuse r zusammensetzt. Dieser Vorrichtung
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In der Stellung nach Fig. 1 gelangt der durch 1'11 dem Gehäuse l'zugeführte Dampf durch den Schlitz r8 über den Wechselschieber t2 durch den Schlitz r6 und die an diesen angeschlossene Leitung n in den Umsteuerraum f, so dass auf diese Weise der Schieber in der dargestellten Lage kraftschlüssig festgehalten wird. Verschiebt sich der Verteilungsschieber tl beim Betrieb der Maschine, von der seine
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andern Schieberende und beaufschlagt dann den Differentialkolben e3.
Der Wechselschieber ist, wie in Fig. l angedeutet, mittels eines Hebels in zwei Endstellungen zu bringen, so dass er bei gleichbleibender Bewegung des Verteilungsschiebers tl die Dampfwege für den
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Steuerdampf wechselt ; er dient also dazu, den Drehsinn der Maschine zu bestimmen bzw. die Maschine im Betriebe umzusteuern, dass sie vom Vorwärts-auf Rückwärtsgang übergeht und umgekehrt. Mit
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s2 verbunden, u. zw. durch die Leitungen r1 und r5 j die Leitung ist hier an die Leitung n1 angeschlossen, steht also wie diese mit dem Steuergehäuse r durch die Schlitze r2 und r3 in Verbindung. Die Leitung 1. 5 zweigt nach der gegebenen Darstellung von der Leitung n ab, ist also auch durch den Schlitz r6 mit dem Steuergehäuse verbunden.
Jedes Füllventil s bzw. sist also mit einer zu dem andern Schieberende führenden Dampfleitung verbunden, so dass, wenn nach Fig. 1 der Umsteuerraum f auf der linken Seite unter Dampf steht, das Füllventil 82 durch die Leitung r5 Dampf erhält und umgekehrt, wenn der Umsteuerraum f3 unter Dampf steht, das Füllventil s'durch die Leitung rl Dampf erhält. Bei der dargestellten Stellung
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sich entlüften.
Die Umsteuerräume f1, f2 werden durch die Leitungen o, 01 entlüftet. An dem einen Ende der
Schieberstange ist ein kleiner Kolben e4 angeordnet, welcher sich in einem mit einem gewissen Spiel im Schiebergehäuse geführten Pufferkolben e5 bewegt. Dieser Pufferkolben arbeitet in dem Raume f5, dessen Enden durch Leitungen r4 und r7 mit dem Wechselschiebergehäuse 7 fiber die Leitung n1 bzw. n in Verbindung stehen.
In Fig. 1 befindet sich der Arbeitskolben b in Mittelstellung und der Schieber hat so geöffnet, dass Frischdampf durch den Einlassschlitz a3 hinter den Kolben tritt, während auf der andern Seite der
Abdampf durch Schlitz h2 entweicht. Der zwangläufig angetriebene Verteilungsschieber t1 steht in End- stellung und gestattet über den festliegenden Wechselschieber t2 den Eintritt des Steuerdampfes über
Leitung n in den Umsteuerraum f. Der Umsteuerraum f3 steht Über Leitung nl, Schlitz r3, r9 mit dem
Auspuff r12 in Verbindung. Der Schieber wird also durch den im Umsteuerraum f befindlichen Steuer-
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Ventil öffnet.
In den Fig. 1 und 2 sind diese beiden Ventile in schematischer Darstellung einander gegenübergestellt. Tatsächlich liegen sie aber parallel nebeneinander, so dass für beide die in beliebiger Weise drehoder schwenkbare Welle w gemeinsam ist.
Die Nocken y sind verstellbar, wie im folgenden beschrieben wird, so dass sie je nach Wunsch das zugehörige Füllventilfrüher oder später öffnen, um dadurch die Füllung des Arbeitszylinders zu bestimmen.
Ist, wie eben angenommen, das Füllventil su geöffnet, so dass durch die Leitung m1 im Umsteuerraum f2 der Differentialkolben e2 beaufschlagt wird, dessen Fläche ungefähr doppelt so gross ist, wie die Fläche des ebenfalls beaufschlagten kleineren Differentialkolbens e, so wird, da in den beiden Umsteuerräumen f und f2 der gleiche Dampfdruch herrscht, der Dampfsehieber nach links in Bewegung gesetzt und schliesst hiebei selbsttätig mittels des Differentialkolbens e3 den Eintritt des Frischdampfes in den Umsteuerraum f2 ab, so dass der eingeschlossene Umsteuerdampf expandiert.
Durch die hiemit verbundene Druckentlastung und Abnahme der Beschleunigungskraft verzögert sich die Schieberbewegung, bis bei entsprechendem Druck im Umsteuerraum f2 (ungefähr die Hälfte des Druckes im Umsteuerraum f) ein Gleichgewichtszustand des Schiebers erreicht ist.
Der Schieber hat bei dieser Bewegung den Einlasskanal a3 abgeschlossen und befindet sich in der in Fig. 2 dargestellten Dampfabsehlussstellung. Um diese Stellung von den Einwirkungen der Massenkraft und der Reibung unabhängig zu machen, ist zwecks einwandfreier Festlegung des Schiebers in dieser Stellung der Pufferkolben e5 angeordnet, Wie Fig. 2 zeigt, liegt der Kolben e4 des Verteilungsschiebers gegen den Pufferkolben s5 an, der von dem durch Kanal r7 zugeführten Frischdampf in der Endstellung festgehalten ist;
Da der Druck aus dem Umsteuerraum 12 nicht entweichen kann, anderseits Frischdampf in diesen Raum infolge Überdeckung des Eintrittschlitzes der Leitung m1 nicht weiter eintreten kann, und der von dem Verteilungsschieber t1 gesteuerte Frischdampf im Umsteuerraum f während des ganzen Kolbenhubes den gleichen Druck behält, desgleichen der Dampf in dem Schieberraum f5, also über dem Pufferkolben e5, so wird der Dampfschieber durch
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abschlussstellung einwandfrei festgehalten.
Hiebei lässt der Schieberteil d2 den Auslasskanal h2 des Arbeitszylinders noch geöffnet, so dass die Kompression erst nach Überdecken des Kanales h2 durch den Arbeitskolben b erfolgt. Im Totpunkt angekommen, steuert der Verteilungsschieber t1 den Frischdampf derart um, dass der Umsteuerraum f2 durch Leitung n1 mit Frischdampf, desgleichen durch Leitung r4 der Pufferkolben e5 auf der andern
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Seite beaufschlagt wird, während der Dampf aus dem Umsteuerraum f durch Leitung n über den Wechselschieber t2, Schlitz , Verteilungsschieber P zum Auspuffschlitz gelangt.
Der Dampfschieber tss, d2 gelangt dann in die linke Endstellung und das neue Arbeitsspiel beginnt in der beschriebenen Weise mit dem Füllventil SI. Hiebei wird zunächst der Pufferkolben e5 durch den Druck des durch die Leitung r4 zugeführten Dampfes in seiner Endstellung links festgehalten, so dass er als Anschlag für den Hilfskolben e4 dient, wenn von dem Füllventil s'durch die Leitung m Dampf in den Umsteuerraum p zugelassen und durch Beaufschlagung des Differentialkolbens e1 der Schieber aus der Endstellung links nach rechts in die Dampfabsehlussstellung geführt wird.
Der Pufferkolben e5 sichert also in Verbindung mit dem Hilfskolben e4 auch bei der im übrigen völlig analogen Rückbewegung des Schiebers in die Stellung der Fig. 1 die Innehaltung der Dampfabschlussstrllung des Schiebers.
In Fig. 1 sind noch in Verbindung mit den Leitungen n und n1 selbsttätig wirkende Ventile pl, pa dargestellt, die durch Leitungen ql, q2 mit den Dampfeinlassschlitzen a3, a4 bzw. deren Anschlüssen im Schiebergehäuse c verbunden sind ; diese Ventile sollen nur bei Überdrücken im Arbeitszylinder und den unmittelbar sich anschliessenden Dampfschieberräumen in Wirkung treten, z. B. bei Wasserschlag oder zu hohen Kompressionen im Arbeitszylinder. Dann öffnet sich das betreffende Ventil pl oder po und lässt den Überdruck in den Umsteuerraum f oder f3 treten.
Diese Ventile sind doppelsitzig ausgebildet, so dass sie beim Öffnen der Leitung ql oder q2 die Leitung n bzw. n1 nach dem Wechsel-und Verteilungsschiebergehäuserabschlissen.
Aus vorstehendem ergibt sich also, dass durch Einstellen der die Füllventile sI, S2 öffnenden Nocken y auf der Welle 10 eine genaue Regelung der Füllung des Arbeitszylinders erreicht wird.
Der zwangläufig angetriebene Verteilungssehieber t1, welcher mit geringen Überdeckungen ausgeführt wird, ebenso wie der Wechselschieber, der durch Vertauschen der Steuerleitungen den Drehsinn der Maschine festlegt, kann selbstverständlich auch durch konstruktiv andere Teile ersetzt werden.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, werden die Differentialkolben, welche auf der Schieberstange fest mit den Schieberteilen < P und < ss verbunden sind, bedeutend kleiner im Durchmesser als diese ausgeführt. Die Grösse dieser Kolben richtet sich nach der höchsten Geschwindigkeit der betreffenden Maschine und dem zur Verfügung stehenden Dampfdruck. Auch ist es durch entsprechende Wahl der Füllung in den Umsteuerräumen f1 und f2 möglich. ein Umsteuerkolbenpaar für verschiedene Höchstgeschwindigkeiten konstruktiv verwerten und eine sehr feine Regelung des Arbeitsvorganges des Schiebers erreichen zu können.
Da die Massenkräfte des Schiebers durch Dampfpolster in der End-wie in der Abschlussstellung aufgenommen werden, was durch entsprechende Anordnung der Steuerkanäle, wie aus den Figuren ersichtlich ist, erreicht wird, ist lautloses Arbeiten der Steuerung unter allen Betriebs-und Geschwindigkeits- verhältnissen gewährleistet.
Eine gewisse Vereinfachung der Steuerung in bezug auf die Anordnung und Schaltung der Steuer-
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in Verbindung stehen, also den Dampf nicht über den verteilungs- und Wechselschieber t1, t2 erhalten. Eine solche Anordnung gestattet einerseits eine billigere konstruktive Ausführung, anderseits wird in doppelter Hinsicht die Arbeitsweise des Hilfsapparates wirtschaftlich günstig beeinflusst. Der Raum über den Ventilen braucht nicht, wie bei der Anordnung nach Fig. 1, bei jedem Arbeitsspiel mit neuem Frischdampf gefüllt zu werden, wodurch eine Ersparnis an Steuerdampf erreicht wird.
Der in den Leitungen m, m1 nach Abschluss der Füllventile si bzw. S2 zurückbleibende Dampf von geringem Volumen geht dann nicht, wie nach Fig. 1 und 2, nach dem Auspuff verloren, sondern tritt bei Umsteuerung des Schiebers kurz vor Erreichung seiner Endstellung in den betreffenden Umsteuerraum 11, 12. Es findet mit dem in diesem Umsteuerraum zurückgebliebenen Dampfrest von Auspuffspannung eine Mischung statt, wobei gleichzeitig eine die Schieberbewegung beeinflussende Dämpfung eintritt.
Die Steuerung der Füllventile, zum Zweck der Füllungsregelung, erfordert einen Antrieb, der zur Kurbel der Dampfmaschine um 180 versetzt ist, während der Antrieb des Verteilungssehiebers t1 als Normalschieber eine um 900 versetzte Kurbel erfordert. Bei Dampfmaschinen mit zwei um 900 versetzt arbeitenden Kurbeln (Zwillingsmaschinen und Verbundanordnung) lässt sich die Betätigung der genannten Steuerelemente in einem einzigen Antrieb vom jeweiligen Kreuzkopf der Maschine erreichen, wie ihn Fig. 3 in schematischer Weise darstellt.
Entgegen den Schieberausführungen der Fig. 1 und 2 sind bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die besonderen Arbeitsschieberteile til, d2 fortgefallen ; ihre Funktion übernehmen hier die Differentialkolben el bzw. e2. Es wird hiedurch eine weitere Vereinfachung der ganzen Steuerung erreicht.
Ferner ist in Fig. 3 der Wechselschieber t2 der Fig. 1 und 2 der besseren Übersichtlichkeit wegen fortgelassen, da bei der Darstellung des Antriebes der Füllventile die Bestimmung des Drehsinnes der Dampfmaschine keine Rolle spielt.
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zylinders sind hier nebeneinanderliegend dargestellt ; zwischen diesen Ventilpaaren sind die Verteilungsschieber t1, fIt der beiden Dampfzylindpr angeordnet.
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Zum Antriebe dieser Ventile und Schieber beider Dampf zylinder dienen koaxial liegende Wellen und w1', deren jede von dem Kreuzkopf des zugehörigen Dampfzylinders durch beliebige, nicht besonders dargestellte Zwischenglieder in schwingende Bewegung versetzt wird. Diese Wellen tragen Buchsen w2,
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gesichert sind. Die Nocken und Exzenter stehen mit den Buchsen w2, w2' derart in Verbindung, dass sie sich mit diesen Buchsen bzw. den Wellen wl, 101'hin und her drehen, dass aber anderseits eine axiale Verschiebung der Buchsen w2, w2' gegen die Nocken und Exzenter erfolgen kann.
Die Buchsen M) S und w2' haben für jedes der Füllventile bzw. für jeden Nocken y und y'je eine schräge Nut, die für das eine Ventil Rechts-, für das andere Ventil Linksdrall hat ; der Übersichtlichkeit wegen ist in der Fig. 3 an jeder Buchse w2, 'nur eine solche Schraubennut x1, 1'angedeutet. Die beiden Buchsen w2, sind durch einen Ring M) od. dgl. miteinander verbunden, so dass sie gemeinsam durch einen bei w4 angedeuteten Hebel verschoben werden können, der beispielsweise mit einem gabelförmigen (nicht dargestellten) Ende in eine Ringnut w5 am Ende der Buchse w2' eingreift.
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früher oder später öffnen und dadurch in der vorher beschriebenen Weise die Füllung des Dampfzylinders bestimmen.
In gleicher Weise kann auch eine Umstellung der Exzenter M und u' der Verteilungsschieber t1, t1' von der entsprechenden Nockenbuchse aus erfolgen, derart, dass durch genügend weite Umdrehung der Exzenter
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gewünscht, so erfolgt dann die Umsteuerung der Dampfmaschine von Vorwärts-auf Rückwärtsgang und umgekehrt, wie nach Fig. 1 und 2 mit Hilfe des Wechselschiebers t2 oder eines ihm gleichwertigen Maschinenteiles.
Die richtige Arbeitsweise der Steuerung wird erreicht, wenn das vom rechten Kreuzkopf aus bewegte Exzenter u' des Verteilungsschiebers t1' die Dampfverteilung für den Hauptschieber der andern Maschinenseite übernimmt und umgekehrt. Es ergibt sich dabei die aus der Fig. 3 ersichtliche Überkreuzverbindung der Steuerleitungen n bzw. n1 und n'bzw. n1'. Die Zuführung des Frischdampfes zu
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ventilen dienen die Leitungen rl, r5 bzw. r1', r5', die hier nicht zu den Verteilungsschiebern t1, ss'führen, sondern als direkt mit einer Frischdampfleitung verbunden gedacht sind. Die Verbindung der Füll- ventile mit den Umsteuerräumen der Hauptschieber ist hier die gleiche wie nach den Fig. 1 und 2.
Die Steuerwelle w1' ist länger als die vom andern Kreuzkopf angetriebene Welle w1 ausgeführt, um eine besondere Lagerung in der Mitte der beiden Buchsen w2 bzw. w2' zu vermeiden.
In den Fig. 3a und 3b ist im Quer-und Längsschnitt eine andere Bauart der die Füllventile in regelbarer Weise öffnenden Teile dargestellt, die gegenüber der eben beschriebenen Bauart mit der Schraubenbüchse einfacher und billiger ist. Die in schwingende Bewegung versetzte Welle 101 trägt hier die festen Nocken yl und y2. Um diese Nocken sind die Käfige Jcl und Jc2 drehbar angeordnet. Diese tragen halbrunde Schwinghebel k4, welche mit den Käfigen durch einen Bolzen k3 beweglich verbunden sind.
Jeder halbrunde Schwinghebel k4 trägt an seinem anderen Ende eine Rolle k5, welche, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sich gegen die Welle 101 bzw. den Nocken y1 legt, wobei der Schwinghebel sich bei der Bewegung der Welle w1 um seinen Drehunkt k2 dreht. Auf dem Schwinghebel k4 ruht ein Stössel k4, welcher die Bewegung des Schwinghebels auf die Füllventile s1 bzw. s2 überträgt. Der Drehpunkt k3 des Schwinghebels k4 lässt sich durch Drehung des Käfigs k1 bzw. k2 auf einem Kreisbogen verschieben. Zum Verdrehen der Käfige dienen die Zugstangen 02 bzw. os und 04, so dass durch Bewegen dieser Stangen sich ein früheres oder späteres Öffnen des Ventiles 81 bzw. 82 zum Zwecke der Füllungsregelung erreichen lässt.
Durch Veränderung der Länge der Zugstange os wird ausserdem eine entsprechende Einstellung der Ventilbewegung in einfacher Weise durchführbar. Jeder Käfig wird durch die Zugstange 02 bzw. 03 und 04 in der jeweilig eingenommenen Stellung festgehalten und seine Lage zum Nocken y1 bzw. y2 bedingt ein früheres oder späteres Anlaufen der Ventilrolle k5 und damit ein früheres oder späteres Öffnen des Füllventiles. Die beschriebene Bauart ist billig und bedingt nur geringen Verschleiss, da die Nocken en y3 mit der Welle 101 auch aus einem Stück hergestellt werden können. Sie eignet sich daher auch besonders für Maschinen mit hohem Drehzahlbereich.
Die Wirkungsweise der Ventilverstellung für beide Arbeitskolbenseiten verlangt eine entgegengesetzte Drehung der Käfige kl bzw. k2, damit eine gleichmässige Verstellung der Füllung auf beiden Kolbenseiten stattfinden kann. Die entgegengesetzte Drehung der Käfige ist nach den Fig. 3a, 3b auf
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einfache Weise derart ermöglicht, dass mit der gemeinsamen Zugstange 04 die Drehpunkte k3 der einzelnen Käfige durch die Zugstangen o und o verbunden sind. Wird Zugstange 04 nach aussen gezogen, so findet, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, eine Drehung der beiden Käfige in entgegengesetzter Richtung statt. Die Verstellung der Käfige kann auch durch entsprechende Anordnung von Zahnrädern erfolgen,
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nicht sogar ganz aufheben.
In den Fig. 4 und 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Füllventile der Fig. 1-3 ersetzt sind durch Schieber S und S', welche eine billigere Ausführung des Steuerapparates ermöglichen. Jeder Schieber S1, S'ist mit dem zugehörigen Verteilungsschieber t1, t1' in dem Gehäuse r bzw. r'angeordnet und wird mit diesem gemeinsam vom Kreuzkopf der Maschine angetrieben. Die Steuergehäuse r, r'erhalten den Steuerdampf durch die stets offenen Leitungen E2, E2', während die Abdampfleitungen A2, A21 von den Verteilungsschiebern T1, t1' gesteuert werden. Der Verteilungsschieber hat hier die Gestalt eines als gewöhnlicher E-Schieber ausgebildeten Halbrundschiebers.
Die Füllsehieber S, S' sind ebenfalls als Halbrundschieber ausgeführt und regeln, ähnlich dem bekannten Riderschieber, durch entsprechende Drehung den Dampfeinlass in die zu den Umsteuerräumen führenden Leitungen m bzw. m1 und damit die Füllung des Dampfzylinders. Die Umsteuerung des E-Schiebers erfolgt gleichfalls bekannterweise durch Drehung. Eine an sich bekannte Einrichtung zur Drehung der Schieber 8 und S' ist in Fig. 4 bei 82 angedeutet.
Der zur Betätigung des Schiebers verbrauchte Steuerdampf ist nicht gross und kann zur weiteren Ausnutzung bei Verbundmaschinen im Niederdruckzylinder verbraucht werden.
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gehäusen derart nahe aneinander, dass, wie beispielsweise die Fig. 4 erkennen lässt, in der Endstellung der Hauptschieber und in der Endstellung der Füll- und Verteilungsschieber auf der rechten Seite der kleine Umsteuerraum f' des Schiebergehäuses Freischdampf aus dem Steuergehäuse/durch die Leitung m' erhält, während die nach den bisherigen Ausführungsformen den zum Festhalten des Hauptschiebers in seiner Endstellung nötigen Dampf zuführende Leitung n'durch den linken Verteilungsschieber t1 abgesperrt ist. Hievon abgesehen arbeitet aber die Ausführungsform der Fig. 4 und 5 genau in der gleichen Weise, wie die bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäss Fig. 4 ist auf der linken Seite der Umsteuerraum/ mit der Leitung m1 verbunden, die bei weiterem Aufwärtsgang des linken Arbeitskolbens von dem Füllsehieber S geöffnet wird, so dass also dann Frischdampf in den Umsteuer- raum/ eindringt und dadurch der Schieber in der früher beschriebenen Weise in die Dampfabschluss- stellung gebracht wird, die in der Fig. 5 wiedergegeben ist. Die Endstellung erreicht dieser linke Hauptschieber, wenn durch weiteres Aufwärtsgehen des rechten Arbeitskolbens der rechte Verteilungsschieber t1' den Dampfeintritt durch die Leitung n1 in den Umsteuerraum fis des linken Hauptschiebers ermöglicht.
Der Austritt des Abdampfes aus den Zylindern erfolgt hier zwischen den Differentialkolben e, e1 bzw. e, e3, so dass demzufolge auch die dabei benutzten Umsteuerräume \ bei entsprechender Stellung des Hauptschiebers durch die Auslässe , A1' entlüftet werden. Die Umsteuerräume f f3 werden, wie dies in Fig. 4 auf der linken Seite bei dem Umsteuerraum f3 ersichtlich ist, durch die Leitung n und n1 und den Verteilungsschieber t1'entlÜftet. Durch Drehung der Füllschieber nach Art eines Riderschiebers wird erreicht, dass die Steuerkanäle m, m1 frÜher oder später geöffnet werden, wonach sich die Füllung des Arbeitszylinders bemisst.
Im übrigen sei noch bemerkt, dass auch bei dieser Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 die zur Steuerung der Dampfein-und-auslasskanäle bei den früheren Ausführungsformen benutzten Schieberteile d1, d2 fortgefallen sind, so dass die grösseren Differentialkolben e1, e2 das Öffnen und Schliessen der Dampfwege für den Zylinder übernehmen.
In der bisherigen Darstellung der Erfindung ist angenommen, dass die Verteilungsschieber t1, t1/ zwangläufig in gleichbleibender Weise angetrieben werden, so dass sie erst im Totpunkt die an sie ange-
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ausgebildete Maschine nur für eine bestimmte Drehzahl mit konstanter Voreinströmung. Es hat sich nun gezeigt, dass bei höheren Drehzahlen und bei zu kleinem Öffnungsquersehnitt der Steuerkanäle, auch bei längerer Rohrleitung, eine verspätete Umsteuerung des Hauptschiebers erfolgt. Um auch, wie schon in der Einleitung hervorgehoben, die Steuerung mit veränderlicher Kompression ausführen zu können, muss der Eintritt des Frisehdampfes in die Umsteuerräume bzw. f', 'früher oder später erfolgen.
Tritt die Beaufschlagung dieser genannten Räume mit Steuerdampf schon vor Beginn des Kolbentotpunktes ein, so wird auch der Hauptschieber früher umgesteuert ; die Auslasskanäle werden eher geschlossen, die Kompression wird daher um so früher eintreten. Durch Regelung des Eintritts
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Kompression, auch bei jeder hohen Drehzahl erreicht werden. Dieser Erfolg lässt sich bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung, beispielsweise nach den Fig. 1-4 dadurch erreichen, dass die Verteilungsschieber tl, t1', wie Fig. 3 veranschaulicht, durch Exzenter angetrieben werden, die
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sich in der bereits angedeuteten Weise verstellen lassen, so dass dadurch der Dampfvoreintritt geändert werden kann.
Hiebei kann, wie schon erwähnt, die Verstellung des Exzenters so weit gehen, dass eine Umsteuerung des Drehsinnes der Maschine erzielt werden kann. Der gleiche Erfolg, nämlich die Regelung des Dampfeintrittes in die Umsteuerräume f, bzw. f', 'zum Zweck der Einleitung der zweiten Bewegungsstufe des Hauptschiebers, die die Kompression im Dampfzylinder bestimmt, kann auch mit Hilfe der in den Fig. 6 u. ff. dargestellten Ausführungsform der Erfindung erreicht werden.
Vorweg sei bemerkt, dass in den Fig. 6,7 und 8 wieder die Füllventile und Verteilungssehieber auseinandergezogen sind, um die Dampfwege leichter verfolgen zu können ; die diese Ventile und Schieber betätigenden Nocken sitzen aber, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, parallel zueinander auf einer Achse und werden durch die gleiche Drehbewegung betätigt, wobei darauf hingewiesen werden mag, dass die diese Nocken bewegende Welle sich nicht dreht, sondern nur eine hin und her gehende Bewegung macht.
Wie aus den Fig. 6-9 ersichtlich, sind hier die Verteilungsschieber ss, tl'der vorhin beschriebenen Ausführungsformen, jeder für sich, in zwei getrennte, kleine Schieber t3, t4 bzw. 13"14'zerlegt, die durch auf den koaxilane Wellen w1, w1'sitzende Nocken y3, y4 bzw. y3', y4' gegen den Druck von nur schematisch angedeuteten Federn t5 bzw. t5' bewegt werden.
Wie Fig. 9 zeigt, sind auf der Welle , welche die mit Schraubennuten versehenen Buchsen', ; '
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gesehen, die ebenfalls mit Schraubennuten x3, x3' ausgestattet sind. Die Schraubennuten x2, x2'fassen an den Nocken y3, y4, y3', y4', so dass durch eine axiale Verschiebung dieser Hülsen eine Verdrehung bzw.
Verstellung der Nocken in bezug auf die von ihnen angetriebenen Verteilungssehieber erfolgt. Diese axiale Verschiebung der Buchsen w6, ?"'erfolgt nach Fig. 9 mit Hilfe des Hebels , der an einer Muffe w7 angreift, welche die beiden Buchsen w6, w6'miteinander verbindet. Mit ?"ist ein in der Mitte der Welle vorgesehenes Lager angedeutet, das die Wellen wt, womit den dazugehörigen Teilen trägt. Die axiale Verschiebung der Nocken y3, y4 bzw. y3',y4' wird entsprechend der Fig. 3 durch die Distanzringe z und das Lager M) verhindert.
Die Ausführungsform nach den Fig. 6 u. ff. zeigt ebenfalls eine zweizylindrige Dampfmaschine mit um 900 gegeneinander versetzte Kurbel, wobei für jeden Zylinder ein Hauptschieber vorgesehen ist, dessen grössere Differentialkolben e\ e2 bzw. e1', e2'gleichzeitig auch die Dampfein- und -auslassschlitze a3, e, a3', a4' der Zylinder öffnen und schliessen.
Die Rohrverbindungen der Verteilungssehieber mit den Hauptschiebern bzw. deren Umsteuerräumen sind hier ebenfalls über Kreuz geführt, derart, dass die von dem rechten Arbeitszylinder bzw. dessen Kreuzkopf mit Hilfe der Welle wu'bewegten Verteilungsschieber den Steuerdampf des linksliegenden Hauptschiebers steuern und umgekehrt. Nach Fig. 6 ist der linke Arbeitskolben b in der Mittelstellung, während der rechte Arbeitskolben b'im unteren Totpunkt sich befindet. Die Füllventile s1, 82 bzw. 81', s2' und die vier Verteilungsschieber haben dabei die in der Fig. 6 dargestellte Stellung.
Der rechte Verteilungssehieber t3'ist von seinem Nocken y3'so weit angehoben, dass der in das Gehäuse dieses Schiebers bei v1' eintretende Frischdampf durch die Leitung n in den Umsteuerraum f des linken Hauptschiebers eintreten kann. Dieser Hauptschieber wird also in dieser Stellung durch den Dampf kraftschlüssig festgehalten.
Wenn nun durch die Bewegung der Arbeitskolben b, b'von ihren Kreuzköpfen aus die Wellen ut, zweiter gedreht werden, so wird zunächst durch den Nocken-y2 das Füllventil su des linken Hauptschiebers angelüftet, so dass dann Dampf durch die Leitung m1 in den grösseren Umsteuer-
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anschaulichte Dampfabschlussstellung bewegt und in dieser, wie dies vorhin beschrieben ist, festgehalten wird, da, wie Fig. 7 zeigt, durch den kleineren Differentialkolben e3 die Leitung m1 sofort gesperrt wird, so dass also dann in dem Umsteuerraum f2 der Dampf expandiert, bis zwischen dem Dampf in diesem Umsteuerraum und dem Druck in dem entgegengesetzt liegenden kleinen Umsteuerraum fein Gleichgewichtszustand erreicht ist.
Bei weiterer Drehbewegung der Wellen zugeht der rechte Verteilungs-
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rechte Verteilungsschieber t4'wird von seinem Nocken y4'dabei gleichzeitig so weit verschoben, dass er die Leitung 1'3'freigibt, in die dann aus der Zuleitung v2' Dampf eintreten kann. Diese Leitung r2' ist, wie die Figuren zeigen, mit der Leitung n1 verbunden, so dass dann aus dem Gehäuse des Verteilungsschiebers t4'über die Leitungen r2', n1 Steuerdampf in den kleinen Umsteuerraum/ des linken Hauptschiebers eintreten kann. Dadurch wird dieser Hauptschieber aus der Abschlussstellung der Fig. 7 in die Endstellung der Fig. 8 bewegt. Der linke Arbeitskolben hat nun mehr den oberen Totpunkt erreicht, während der rechte Arbeitskolben seine Mittelstellung aufweist, wie Fig. 9 erkennen lässt.
Die Wellen wl, w1' bewegen sich nun weiter bzw. die erstgenannte in umgekehrter Richtung, so dass nunmehr der geschilderte Vorgang in umgekehrter Reihenfolge einsetzt, derart, dass der linke Hauptschieber zunächst durch das Füllventil s'und die Leitung m Steuerdampf in den Umsteuerraum f1 erhält, so dass der Hauptschieber aus der Stellung der Fig. 8 zunächst in die Dampfabschlussstellung übergeht, worauf dann durch entsprechende Steuerung des Verteilungsscheibers t3' zur Einleitung der zweiten Bewegungsstufe des Hauptschiebers Steuerdampf in den Umsteuerraum y eingeführt wird.
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In gleicher Weise wird auf der rechten Maschinenseite der dort vorhandene Hauptschieber durch die von dem linken Arbeitskolben betätigten Verteilungssehieber t3 und t4 in Verbindung mit den dazugehörigen Füllventilen s1', s2' bewegt.
Aus vorstehendem ergibt sich, dass die Zuführung des Steuerdampfes zu Beginn der zweiten Bewegungsstufe der Hauptschieber, also zum Übergang des Schiebers aus der Dampfabschlussstellung in die Endstellung von der Stellung der Nocken y3, y4 bzw. y3', y4'zu den von ihnen betätigten Verteilungsschiebern abhängig ist. Ein früheres Vorsteuern des Hauptschiebers wird beispielsweise gemäss Fig. 13 erreicht, wenn der betreffende Nocken in seiner Stellung um einen Winkel tE vorgedreht wird, was mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Buchsen W6, wus'zou erzielen ist. Beträgt diese Verdrehung 90 , so ergibt sich nach Fig. 14, dass die Nocken nunmehr auf der andern Seite der Ventilrollen liegen.
Hier hat der Nocken y4 den zugehörigen Verteilungsschieber t4 geöffnet, so dass Freischdampf über die Leitung n1 nach dem Umtsteuerraum f3' des rechten Schiebers gelangt, während der Abdampf des rechten Schiebers in der Leitung n'schliesslich nach dem Auspuff r10 entweicht. Der rechte Arbeitskolben b'erhält dann von oben Frischdampf, die Maschine läuft in entgegengesetztem Sinne an.
Bei weiterer Abwärtsbewegung dieses rechten Arbeitskolbens wird dann durch den Nocken y4'dcr Schieber t4'so geöffnet, dass Frischdampf von seinem Anschluss trüber Leitung n1 nach dem Umsteuerraum t'3 des linken Hauptschiebers gelangt, d. h. der linke Arbeitskolben erhält auch von oben Frisehdampf, so dass also nach erfolgter Verstellung der Nocken um 90 , wie eben beschrieben, die Maschine im entgegengesetzten Sinne läuft.
Die Bewegung der vier Verteilungsschieber erfolgt regelmässig derart, dass gleichzeitig mit dem Eintritt des Steuerdampfs in den einen Umsteuerraum f bzw. f' der Dampf aus dem andern Umsteuerraum bzw. 'nach dem Auspuff entweichen kann. Der nach den Fig. 2 und 3 beschriebene Wechsel-
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schieber erfolgt.
Die Fig. 10,11 und 12 veranschaulichen die Stellung der Füllventile sI, 83 bei verschiedener Nockenstellung. Fig. 10 zeigt die Einstellung im unteren Totpunkt und Fig. 11 im oberen Totpunkt bei 0% Füllung. Fig. 12 veranschaulicht die Nocken- und die Füllventilstellung bei 50% Füllung im unteren Totpunkt der linken Maschinenseite. Wie vorhin dargestellt, erfolgt die Verstellung der verschiedenen Nocken dadurch, dass die sie tragenden Sehraubennutbuchsen axial verschoben werden. Es lassen sich aber die Ventile und Schieber unabhängig voneinander in geringem Masse verstellen dadurch, dass man sie auf den Schrallbenuutbuchsen axial verschiebt.
Zu diesem Zweck kann man gemäss Fig. 9 die diese Nocken sonst gegen axiale Verschiebung sichernden Distanzringe oder Hülsen z auswechseln und durch andere von geringerer oder grösserer Länge ersetzen. Hiedureh wird es möglich, für alle zu bewegenden Ventile bzw. Schieber einen Nocken gleichbleibender Form auszubilden, da die erforderliche, etwas voneinander abweichende Einstellung der Nocken voneinander bzw. gegen die von ihm betätigten Teile auf diesem einfachen Wege verändert werden kann.
Gemäss Fig. 9 ist zur Umsteuerung ein besonderer Hebel M vorgesehen, und zur Einstellung der Füllventile an jedem Ende ist je ein zweiter besonderer Hebel w4 angeordnet, wobei also die Umsteuerung unabhängig von der Füllungseinstellung vorgenommen werden kann. Diese Hebel lassen sieh aber auch, wie die Fig. 15 veranschaulicht, vereinen, dergestalt, dass hier ein Kurbeltrieb in Anwendung gebracht ist, der für beide Fahrtrichtungen eine gleichmässige Verstellung der Füllung ermöglicht. Gegenüber der Fig. 9 zeigt die Fig. 15 die Maschine nach erfolgter Umsteuerung. Die beiden Schraubennutbuchsen w6, w6' sind hier durch Umlegen des Hebels M) S axial verschoben, so dass dadurch die Nocken um 90 gegen die Stellung der Fig. 9 verdreht sind.
Die Maschine würde also in entgegengesetztem Sinne zu den Stellungen der Fig. 6-9 anlaufen.
Wesentlich ist hiebei, dass durch die Verwendung des Kurbeltriebes die Füllungsregelung gleichzeitig mit der Regelung der Kompression erfolgt, dergestalt, dass jeder neuen Regelung der Füllung eine Veränderung der Kompression entspricht, so dass z. B. kleinen Füllungen hohe Kompression und grossen Füllungen niedrige Kompressionsgrade entsprechen ; diese gleichzeitige Regelung von Füllung und Kompression erweist sich beispielsweise im Lokomotivbetriebe wertvoll.
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dass die Drehrichtung der Maschine umgekehrt wird.
Die die Füllungsregelung bewirkenden Hebel W4, w4' werden dabei, wie sich aus der linken Nebenfigur der Fig. 15 ergibt, lediglich aus der einen Endstellung in die dazu symmetrische Stellung versehwenkt, so dass sieh nach erfolgter Umkehrung des Drehsinnes der Maschine in genau der gleichen Weise wie vorher durch geringeres Verdrehen der Umsteuerwelle Wll und in der früher beschriebenen Weise mittels der hiebei entsprechend verstellten Hebel wI, w1'die Füllung und gleichzeitig auch durch den ebenfalls entsprechend verstellten Hebel M's die Kompression verändert.
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stellungen dieser Kurbeln der grössten Füllung und kleinsten Kompression entsprechen.
Man erzielt also lediglich durch Bewegung eines Hebels nicht nur die Einstellung jeder gewünschten Füllung einschliesslich der ihr entsprechenden Kompression, sondern auch die Umkehrung des Drehsinnes der Maschine.
In der vorhergehenden Erläuterung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
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Die Nocken werden auf dieser Welle in irgendeiner Weise, beispielsweise mit Hilfe der dargestellten Sehraubenbuehsen in der gewünschten Weise eingestellt.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich, lässt der Hauptschieber in seiner Dampf- abschlussstellung, die er mit dem ersten Teil seiner Bewegung zum Zweck der Füllungsregelung erreicht hat, den Dampfauslass auf der nicht mit Frischdampf beaufschlagten Seite des Kolbens b im Arbeitszylinder a noch offen. Die Kompression auf dieser Kolbenseite kann also erst einsetzen, wenn der Hauptschieber nach Beginn der zweiten Bewegungsstufe diesen Dampf auslass abgeschlossen hat, und ist zeitlich auf die Zeitspanne vom Augenblick dieses Abschlusses bis zum Erreichen des Endes der Bewegung des Hauptschiebers beschränkt.
Daraus ergibt sich, dass bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die Kompression von der Schieber-und Kolbengeschwindigkeit abhängig ist, so dass sich nur kleinere Kompressionsgrade erzielen lassen.
Um die Kompressionsregelung nach der Erfindung feiner zu gestalten, so dass ohne Schwierigkeit tatsächlich jeder beliebige Kompressionsgrad unabhängig von der Schieber-und Kolbengesehwindig- keit erzielt werden kann, wird gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die zweite Bewegungsstufe des Hauptschiebers, in der er aus der Dampfabschlussstellung in seine Endstellung gelangt, unterteilt, u. zw. dergestalt, dass der H'auptschieber zunächst in eine Stellung gebracht wird, in der er sowohl den Dampfeinlass auf der beaufschlagten Arbeitskolbenseite wie auch den Dampfauslass auf der nicht beaufschlagten Kolbenseite abschliesst, um dann nach entsprechend kürzerem oder längerem Verweilen in dieser Stellung den Rest seiner Bewegung bis zu seiner Endstellung zurückzulegen.
Es ist klar, dass durch diese Regelung der Schieberbewegung in der zweiten Bewegungsstufe nicht nur jeder beliebige Kompressionsgrad erzielt werden kann, sondern auch einem zu frühen Dampfeintritt mit Sicherheit vorgebeugt ist.
In den Fig. 16-18 ist diese Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Stellungen veran-
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in dem er durch die Leitungen m, m1. mit den Umsteuerräumen , des Hauptsehiebers verbunden ist und abwechselnd Dampf in diese Räume eintreten lässt.
An den Schieber 84 sind die zu den Umsteuerräumen, f, f3 führenden Leitungen m, mu sowie der Auslass r12 angeschlossen, so dass durch Bewegung dieses Schiebers die Kompression in der vorhin beschriebenen Weise geregelt wird. Die Schieber 8a und 84 sind durch eine Leitung ! miteinander verbunden.
Der Dampfverteilungsschieber tl ist in gleicher Weise wie nach Fig. 1 an die Frischdampfzuleitung V angeschlossen und mit dem Auspuff r10 versehen und steht mit dem Schieber 84 durch die Leitungen r14 und r15 in Verbindung.
Die Betätigung der Steuerschieber 83 und S4 sowie des Dampfverteilungsschiebers tl findet hier durch Schrägnocken 1, 2,3 statt, die man sich durch Aneinanderreihen einer grossen Anzahl Exzenterscheiben mit verschiedenen Voreilwinkeln entstanden denken kann. Die Änderung der Füllung und Drehrichtung wird durch Verschieben dieser mit der Steuerwelle w auf Drehung gekuppelten Nocken derart bewirkt, dass die Steuerschieber durch Exzenter von den der jeweiligen Füllung oder Kompression entsprechenden Voreilwinkeln angetrieben werden. Mit Rücksicht auf die axiale Verschiebung der Nocken müssen diese mit ballig ausgeführten Rollen, Kugeln oder Steuerungspilzen an den Kolbenstangen der drei Schieber S3, S4 und i1 zusammenarbeiten.
Um nun in der vorhin angedeuteten Weise zur feineren Kompressionsregelung die zweite Bewegungsstufe des Hauptschiebers zu unterteilen, ist der Pufferkolben e5 der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 mit einem Anschlagkolben e"ausgerüstet, der seinerseits in einem zweiten fliegend angeordneten Pufferkolben e7 arbeitet. Letzterer hat einen grösseren Durchmesser als der sich in dem Raum (5 bewegende
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Pufferkolben e5 und bewegt sieh in einem sich unmittelbar an diesen Raum C anschliessenden Raum 17 des Schiebergehäuses e.
In das rechte Ende des Raumes f7 mündet eine Leitung 1'16, die an dem Dampfverteilungsschieber il angeschlossen ist und an diesem abwechselnd mit der Mschdampfleitung V und dem Dampfaustritt 1'10 in Verbindung gebracht wird. Der durch die Leitung r4 in den Schieberraum 1'5 eintretende Steuerdampf beaufschlagt auch gleichzeitig die linke Seite des Pufferkolbens e7.
Schliesslich ist noch zu bemerken, dass bei der Ausführungsform nach Fig. 16-18 die Leitung r7 der Fig. 1 und 2, die Dampf zur Beaufschlagung der linken Seite des Pufferkolbens eus in den Raum 1'5 führt, ersetzt ist durch eine Längsbohrung ' der Schieberstange d, die an beiden Enden des Schiebers Öffnungen aufweist, so dass z. B. nach Fig. 16 der in den Umsteuerraum f eingeführte Steuerdampf durch diese Bohrung ?'"in den Raum/ strömen kann. Der Frisehdampf ist in den Fig. 16-18 mit einer gestrichelten, der Abdampf mit einer strichpunktierten Linie angedeutet.
Die Wirkungsweise dieser Steuerung ist folgende : In Fig. 16 befindet sich der Hauptschieber in der rechten Endstellung, in welcher der Frischdampf durch den Dampfkanal a4 hinter den Arbeitskolben b treten kann. Die Pufferkolben e5 und e7 befinden sich gleichfalls in der rechten Endlage, wobei die linke Fläche des Pufferkolbens e5 analog Fig. 1 und 2 über die Leitung ?' mit Frischdampf beaufschlagt wird. Die Steuerleitungen r4 und r16 stehen über die Schieber S4 und tl mit dem Auspuff 1'10 in Verbindung, so dass der Pufferkolben e7 vom direkten Dampfdruck entlastet ist. Die Pufferkolben e5 und e7 verharren auch in dieser Stellung, wenn der Hauptschieber aus der Endstellung in die schon früher
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geöffnet.
Um nun in einem bestimmten Zeitpunkt die Kompression beginnen zu lassen, steuert, wie bereits beschrieben ist, der Steuerschieber S4 Frischdampf in den Umsteuerraum r und über Leitung r4 hinter den Pufferkolben e5, während zu gleicher Zeit der Umsteuerraum f entlüftet wird. Die durch die resultierende Dampfkraft bewirkte Weitersteuerung des Hauptschiebers kann nur soweit erfolgen, bis nach dem Abschluss des Dampfkanals a3 durch den Schieberkörper du der von dem Hauptschieber mitgenommene Pufferkolben e5 mit dem Anschlagkolben e6 sich gegen den durch Steuerdampf festgehaltenen Pufferkolben e7 legt (Fig. 17).
Einer Weiterbewegung des Hauptschiebers über diese Zwischenstellung hinaus, in welcher der Dampfeintritt nach dem Zylinder noch nicht geöffnet ist, wird dadurch begegnet, dass die mit Steuerdampf beaufschlagte Fläche des Pufferkolbens e7 grösser ist als die Summe der Flächen der Kolben e5 und e3. Erst durch Beaufschlagen der rechten Seite des Pufferkolbens e7 durch Steuerdampf über Leitung r16 wird ein Übergegen des Hauptschiebers in die Endstellung möglich (Fig. 18).
Bei der Rückwärtsbewegung des Schiebers aus der Stellung der Fig. 18, die den Arbeitskolben b in der linken Endstellung zeigt, in diejenige der Fig. 16 spielen sich die folgenden Vorgänge ab :
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während der verbrauchte Dampf auf der andern Kolbenseite durch Schlitz a4 nach dem Auspuff entweicht. Der Hauptschieber wird in dieser Stellung durch im Umsteuerraum 1'3 wirkenden Steuerdampf, der durch Leitung n'vom Schieber 8'-kommt, kraftschlüssig festgehalten. Wie aus den Fig. 18 und 16 ersichtlich ist, sind die Leitungen m1 bzw. m in der Endstellung des Schiebers nicht von den Steuerkolben e3 bzw. e überdeckt, so dass in Fig. 18 auch Steuerdampf in die Leitung m1 strömen kann.
Da jedoch die Leitung m1 durch den Schieber 83 abgedeckt wird, kann der Steuerdampf nicht entweichen. Der Vorteil dieser Anordnung der Steuerkanäle besteht darin, dass die Steuerkolben e und e8 in der Länge kürzer ausfallen und hiedurch am Gewicht des Schiebers gespart wird.
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tritt Steuerdampf vor und hinter den Pufferkolben e7.
Um die Füllung auf der linken Seite des Arbeitskolbens b zu beenden, öffnet der Schieber 88 die Steuerleitung m und gestattet den Eintritt des Steuerdampfes in den Umsteuerraum p. Hiedurch erfolgt, wie vorhin erläutert, eine Vorsteuerung des Hauptschiebers, bis Kolben d'den Einlasskanal a3 abgeschlossen hat und der Anschlagkolben e4 sich an den Pufferkolben eS anlegt. Der Hauptschieber hat nunmehr seine Dampfabschlussstellung erreicht. Zum Zwecke, der Kompression steuert dann Schieber 84 Frischdampf hinter den Steuerkolben e, welcher durch die Steuerleitung r17 in der Schieberstange hinter den
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nach dem Auspuff riO entweicht. Der Hauptschieber wird nun durch diese Druckentlastung noch ein weiteres Stück nach rechts gesteuert, wodurch der Auslasskanal a4 geschlossen wird.
Die Stellung des
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den grösseren Anschlagkolben e7 anlegt. Das ist die Zwischenstellung der zweiten, die Kompression regelnden Bewegungsstufe des Hauptschiebers, in der der Dampfeinlass und-auslass auf beiden Seiten des Arbeitskolbens b abgeschlossen ist. Die Leitung r16 steht in diesem Zeitpunkt noch unter Frischdampf, während die linke Seite des Kolbens e7 durch Leitung r4 mit dem Abdampf verbunden ist. Durch diesen Druckunterschied wird ein Weitersteuern des Hauptschiebers vermieden, bis im Totpunkt des Arbeitskolbens b der Dampf hinter dem Pufferkolben e1 durch Leitung r16 nach dem Auspuff entweicht, so dass der Hauptschieber wieder die in Fig. 16 dargestellte Stellung erreicht, von der die vorhergehende Erläuterung ausging.
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Um bei allen Kompressionsgraden gleichen Dampfeintritt zu erreichen, wird der Dampfverteilungsschieber tl derart gesteuert, dass er kurz vor den Totpunktstellungen des Arbeitskolbens b die rechte Seite des Pufferkolbens e7 über Leitung entsprechend mit Frischdampf beaufschlagt oder entlüftet.
Da die Überdeckungen des Schieberkörpers dl und d2 nach dem Dampfeintritt E in der zweiten Zwischenstellung nur gering sind, ergibt sich für einen grösseren Geschwindigkeitsbereich bei gleichem Zeitpunkt des Öffnens und Schliessens des Schiebers tl ein praktisch konstanter Dampfeintritt. Liegt die Geschwindigkeitsänderung in den bisher nicht normalen Grenzen, so kann durch eine der jeweiligen Drehzahl entsprechende Verstellung des Nockens 3 mittels eines kleinen Regulators jeder gewünschte Dampfeintritt mit Genauigkeit verlangt werden.
Durch entsprechende Vereinigung der Verstellhebel für die Regelung der Füllung und der Kompression lassen sich bei verschiedenen Füllungen auch entsprechende Kompressionsgrade erreichen. Anderseits ist die Füllungsänderung auch ohne Veränderung der Kompression möglich, desgleichen eine Regelung der Kompression allein während der Fahrt. Um recht hohe Kompressionsgrade zu erzielen, brauchen die Abmessungen der Schieber d1, d2 nur so verändert zu werden, dass z. B. der Abschluss des Dampfauslasses mit dem Beginn der Expansion zusammenfällt. Mit grösser werdenden Füllungen würden die Kompressionen kleiner werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gestängelose Schiebersteuerung für Dampfmaschinen, bei welcher der Schieber mit Hilfe von zwei durch Dampf beaufschlagten Differentialkolbenpaaren zuerst in eine Dampfabschlussstellung und danach in seine Endstellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des auf die Differentialkolben des Schiebers wirkenden Dampfes sowohl in der ersten zur Regelung der Füllung des Arbeitszylinders dienenden Bewegungsstufe, wie auch in der zweiten zur Regelung der Kompression im Arbeitszylinder dienenden Bewegungsstufe durch gesteuerte Ventile, Schieber od. dgl. geregelt wird.