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Steuerung für doppelt wirkende, schwungradlose Kolbendampfliraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf Steuerungen für doppelt wirkende, schwungradlose Kolbendampf- kraftmaschine mit kraftschlüssig gesteuertem, als Differentialkolben ausgeführten Hauptsteuerschieber und einem die Umsteuerbewegungen des letzteren veranlassenden Hilfssteuerschieber, der seine Bewegungen nach der einen Richtung unter dem Einfluss von Treibmittel, das ihm über den Arbeitszylinder der Maschine zufliesst, und nach der andern Richtung unter dem Einfluss des ihn unmittelbar verschiebenden Arbeitskolbens vollzieht. Die Steuerung nach der Erfindung ist sowohl für Einzylinder- Volldruckmaschinen, wie auch für Zweizylinder- (Zwillings-) oder Verbundmaschinen mit Tandemanordnung der Zylinder anwendbar.
Eine derartige Steuerung ist bereits bekannt.
Bei dieser bekannten Steuerung erfolgt die Beaufschlagung der grossen Stirnfläche des als Differentialkolben ausgeführten Hauptsteuersehiebers abwechselnd mit Frisehdampf und mit Dampf von Austrittsspannung, wobei der Hilfssteuerschieber die Beaufschlagung dieser Fläche regelt und wobei der Frischdampf dem Arbeitszylinder der Maschine über ein Rückschlagventil unmittelbar vor Erreichen des einen Hubweehselpunktes der Bahn des Arbeitskolbens entnommen wird. Dieses Rückschlagventil ist notwendig, weil sonst bei der Umsteuerbewegung des Hauptschiebers dessen für die Durchführung der Umsteuerbewegung mit Frischdampf beaufschlagte Endfläche sogleich wieder unter Ausströmdruck käme und der Schieber sich zurückbewegen würde.
Ferner wird der Hilfssehieber bei der bekannten Steuerung in dem Augenblick, in dem der Arbeitkolben den einen Totpunkt erreicht oder unmittelbar vorher dadurch umgesteuert, dass über einen vom Arbeitskolben überschliffenen Steuerkanal Frischdampf aus dem Zylinder nach Öffnen des in der Steuer-
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dass dadurch für den Dampf der Weg zum Hauptsteuersehieber frei wird. Sobald letzterer seine Umsteuerbewegung vollzogen hat, ist der Zylinderraum, dem der Umsteuerdampf entnommen wurde und mit dem die beiden Schiebergehäuse über das Rückschlagventil in Verbindung stehen, mit der Ausströmung verbunden.
Es gelangt daher kein Frisehdampf mehr zu der für die Umsteuerbewegung des Hauptsteuerschiebers massgeblichen Stirnfläche desselben und da bei der Enge der Steuerkanäle der auf die andere Seite des Arbeitskolbens tretende Frischdampf nicht sofort im Steuerschiebergehäuse anlangt, da aber die der Endfläche des Steuerschiebers gegenüber liegende Ringfläche seines grössten Teiles ständig unter Frisehdampfdruck steht, so kann eine Rüekverschiebung des Hauptsteuerschiebers eintreten, durch die der regelmässige Gang der Maschine empfindlich gestört wird.
Undichtigkeit des Rückschlagventils kann dazu führen, dass der auf die eine Seite des Arbeitkolbens sich auswirkende Frischdampf auch auf die andere Kolbenseite, also in den mit der Ausströmung verbundenen Zylinderraum gelangt und dadurch wirkungslos verloren geht.
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vermeiden, ist der Zweck der Erfindung.
Dieser Zweck wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die kleine äussere Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers ständig unter dem Druck des der Frischdampfleitung unmittelbar entnommenen Treibmittels steht, während die grosse äussere Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers durch Vermittlung des Hilfssteuerschiebers abwechselnd mit der Ausströmleitung oder mit der Frischdampfzuleitung in Verbindung gesetzt wird. Dadurch wird das bei der bekannten Steuerung vorhandene Rückschlagventil
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in der zum Hilfssteuerschiebergehäuse führenden, vom Arbeitszylinder ausgehenden Steuerleitung überflüssig.
Auf der Zeichnung ist die Steuerung nach der Erfindung schematisch veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine mit der Steuerung nach der Erfindung ausgerüstete, einzylindrige Maschine mit in oberer Totpunktlage befindlichem Arbeitskolben und entsprechender Lage der Steuerschieber ; in Fig. 2 nimmt der Arbeitskolben die untere Totpunktlage, und die Steuerschieber nehmen die entsprechende Lage ein. Fig. 3 zeigt den Hauptsteuerschieber in einer Zwisehenlage, die bestimmte, hierunter erörterte Sonderheiten der Steuerung des Hilfsschiebers und Hauptsehiebers erforderlich macht. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Sachlage strömt der Frischdampf durch die Leitung 4 zunächst in den mit 5 bezeichneten Raum des Gehäuses für den Hauptsteuerschieber 3 und um diesen herum und durch die Leitung 6 in den oberhalb des Kolbens 1 befindlichen Raum des Arbeitszylinders 7. Durch den vom Einströmkanal 4 abzweigenden Kanal 12 wird der unter der kleineren, unteren Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers 3 befindliche Gehäuseraum mit Frischdampf beaufschlagt. Der Raum oberhalb
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der Raum 21 des Schiebergehäuses steht durch den an den Einströmkanal 4 angeschlossenen Kanal 17 und den davon abzweigenden Kanal 2. 2 unter Frischdampfwirkung.
Der obere, über der grossen oberen Stirnfläche des Hilfsschiebers 2 befindliche Raum des Hilfssehiebergehäuses ist über den Kanal 18, den Zylinder 7 und den Ausstromkanal entlüftet. Die Stossstange 16 des Hilfssteuerscheibers 2 braucht im Zylinderboden nicht dicht geführt zu werden, da im Raum 21 stets dieselben Druckverhältnisse herrschen, wie in dem oberhalb des Arbeitskolbens 1 befindlichen Raum des Arbeitszylinders 7.
Der vom Arbeitskolben 1 bei seiner Abwärtsbewegung verdrängte Dampf entweicht durch den Kanal 8, die Eindrehung 9 des Hauptsteuersehiebers J, dessen Hohlraum 10 und den Zweigkanal 11 in den Ausströmkanal 15.
Wenn der Arbeitskolben 1 bei seiner Abwärtsbewegung die Bohrung 18a überschliffen hat, so gelangt Frischdampf über den Steuerkanal j ! S auf die obere Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers 2 und verschiebt ihn nach unten (Fig. 2). Die Eindrehung 14 des Hilfssteuersehiebers 2 verbindet die Kanäle 17
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Der Raum über der oberen grossen Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers 3 wird über 4, 17 und 13 mit Frischdampf beaufschlagt ; der Schieber wird abwärts bewegt und verbindet durch die Eindrehung 5 den Frischdampfkanal 4 mit dem Kanal 8. Der Raum oberhalb des Kolbens 1 wird über den Kanal 6 mit dem Kanal 11, somit mit der Ausströmung 15 verbunden. Dadurch wird der Raum oberhalb des
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der Hilfssteuerschieber von oben her mit Frischdampf beaufschlagt. Wenn sieh jetzt der Arbeitskolben 1 bei seiner Aufwärtsbewegung dem oberen Hubwechselpunkt nähert, so stösst er an die Stossstange 16 des Hilfssteuerschiebers 2 und bewegt diesen nach oben.
Hiebei wird der Kanal 17 gesperrt und der Zweigkanal 22 freigelegt, so dass die Aufwärtsbewegung des Hilfssteuersehiebers 2 durch Frisehdampfbeaufschlagung seiner unteren Stirnfläche begünstigt wird. Dass dies im hohen Masse wünschenswert ist, lehrt Fig. 3. Wenn nämlich der Kanal 17 soeben durch den obersten Dichtungsring des unteren Teiles des Hilfssteuersehiebers, 2 gesperrt worden ist, so findet keine Beaufschlagung der oberen Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers 3 mit Frisehdampf mehr statt.
Der Kanal 13 ist aber noch nicht mit dem Kanal 15a verbunden ; infolgedessen kann in dem Raum über den Hauptsteuerschieber 3 keine vollständige Entlüftung eintreten, die auf dessen grössere Endfläche sich auswirkt und seine Aufwärtsbewegung hindert. Hiebei kann der Hauptsteuersehieber sich in der in Fig. 3 dargestellten Lage befinden, in der die Kanäle 8 und 6 mit der Ausströmung verbunden sind. Infolgedessen tritt auf beiden Seiten des Arbeitskolbens 1 Druckgleiehheit ein, die zum Stillstand des Kolbens führt. Diese Sachlage ist dadurch bedingt, dass die beiden mittleren Kolbenkörper des Hauptsteuerschiebers unsymmetrisch zu den Mün- dungen der Kanäle 6 und 8 angeordnet sind.
Eine Stellung des Hauptsteuersehiebers, bei der beide Kanäle 6 und 8 mit der Einströmung 4 verbunden sind, gibt es bei der Steuerung nach der Erfindung nicht. Eine solche Stellung würde die Gefahr mit sich bringen, dass-da beide Zylinderräume mit Frischdampf gefüllt sind-auch der Raum über dem Hilfssteuersehieber, dessen Aufwärtsbewegung durch den Arbeitskolben bereits veranlasst war, mit Frischdampf beaufschlagt wird ; er könnte dann seine Aufwärtsbewegung nicht durchführen, weil die Wirkung der Beaufschlagung mit Frischdampf auf der Unterseite durch die Frischdampfbeaufsehlagung von oben her wirkungslos gemacht würde.
Bei der vorbeschriebenen und in den Fig. 1-3 schematisch veranschaulichten Steuerung herrscht - sobald sich der Arbeitskolben 1 im oberen Totpunkt befindet und dabei den Hilfssteuerschieber in seiner oberen Endstellung hält-auf der unteren Seite des Arbeitskolbens, die durch den Hauptsteuerschieber mit der Ausströmung verbunden wird-nicht sogleich der stark geminderte Ausströmdruck, sondern ein höherer Druck, der erst allmählich abnimmt.
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Da nun der Raum unterhalb des Arbeitskolbens mit der oberen grösseren Stirnfläche des als Differentialkolben ausgebildeten Hilfssteuerschiebers in Verbindung steht, dessen untere kleinere Stirnfläche bei dieser Schieberstellung unter Frischdampfdruck steht, so reicht unter Umständen der anfänglich noch hohe auf die grosse Stirnfläche des Hilfsschiebers wirkende Druck aus, den auf die kleinere Stirnfläche wirkenden Frischdampfdruck zu überwinden, der Hilfssteuersehieber verschiebt sich dann mit dem abwärts bewegten Arbeitskolben nach unten und steuert die Maschine zur Unzeit um, da die durch den grossen Stirnkolben des Hilfsschiebers gebildete untere Ringfläche ständig ruckfrei ist.
Das zu verhüten ist Zweck und Aufgabe der Ausführungsform der Steuerung nach Fig. 4.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Raum unterhalb der erwähnten ringförmigen Fläche des grossen Endkolbens des Hilfssteuerschiebers gegen die Ausströmung gesperrt wird und durch einen Sonderkanal mit dem unteren Raum des Arbeitszylinders verbunden wird. Hiedurch wird erreicht, dass ein dem Produkt aus dem Abdampfdruck und der in Rede stehenden Ringfläche entsprechender Kraftanteil des auf die obere Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers wirkenden Druckes von unten her ausgeglichen wird. Der Hilfssteuerschieber steht dann auf seiner unteren kleineren Stirnfläche unter Frischdampfdruck und auf dem dieser kleineren Stirnfläche entsprechenden Teil der oberen grösseren Stirnfläche unter Abdampfdruck.
Er steht infolgedessen unter der Wirkung eines aufwärts strebenden Überdrucks, der ihn mit Sicherheit in der oberen Endlage festhält.
Zu den gemäss den Fig. 1-3 vorhandenen Kanälen tritt der Kanal 18e, wohingegen der die untere Ringfläche des grossen Endkolbens des Hilfssteuersehiebers 2 gemäss den Fig. 1-3 entlüftende Kanal fortfällt.
Die Abwärtsbewegung des Hilfssteuerschiebers beim Erreichen des unteren Totpunktes durch den Arbeitskolben ist dadurch gewährleistet, dass der grossen oberen Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers 2 durch die Kanäle 18a und 18 Frisehdampf zugeleitet wird, bevor der Frisehdampf unter den Arbeitskolben 1 und über den Kanal 18c zur unteren Ringfläche des Endkolbens des Hilfsschiebers gelangen kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steuerung für doppelt wirkende, sehwungradlose Kolbendampfkraftmaschinen mit durch Druckmittel gesteuertem, als Differentialkolben ausgeführten und an den Stirnwänden geschlossenem, hohlem Hauptsteuerschieber und einerseits durch Druckmittel, anderseits mechanisch gesteuertem Hilfssteuerschieber, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine äussere Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers (3) ständig unter dem Druck des der Frischdampfleitung unmittelbar entnommenen Treibmittels steht, während die grosse äussere Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers durch Vermittlung des Hilfssteuerschiebers (2) abwechselnd mit der Ausströmleitung (15) oder mit der Frischdampfleitung (4) in Verbindung gesetzt wird.
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