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Ventilsteuerung für den Umbau von Lokomotivdampfmaschinen od. dgl.
Die meisten im Betriebe befindlichen Lokomotiven sind mit Kolbenschiebersteuerungen ausgerüstet, deren Wirtschaftlichkeit bei weitem geringer ist als die der modernen Ventilsteuerungen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, derartige Lokomotiven in solche mit Ventilsteuerungen umzubauen, in dem die Kolbenschieber herausgenommen und in deren Gehäuse Ventile eingebaut werden. Die bisher bekannten Methoden für diesen Umbau haben sich jedoch in der Praxis aus mehreren Gründen nicht voll bewährt, hauptsächlich weil in dem nach Herausnahme der Kolbenschieber zur Verfügung stehenden Raum eine zu sehr gedrängte und daher Dampfdrosselungen bewirkende Anordnung gewählt wurde. Bei manchen der bekannten Umbaumethoden ist die Inneneinrichtung der Steuerung, insbesondere die der Abnützung unterliegenden Teile, nicht hinreichend leicht zugänglich, bei andern sind die Schliessfedern der Ventile der Einwirkung des Dampfes ausgesetzt, wodurch sie ihre Federkraft rasch verlieren.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Umbauventilsteuerung, durch welche die oben aufgezählten Nachteile durchwegs vermieden werden. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die je ein Einlassventil und ein Auslassventil umfassenden Steuerungsaggregate derart in dem Gehäuse der früheren Kolbenschiebersteuerung angeordnet sind, dass das Auslassventil und dessen Ventilkorb zur Gänze oder grösstenteils in dem Ansatzstutzen des Kolbenschiebergehäuses untergebracht sind, während die zur Betätigung der Ventile dienenden Antriebsorgane in von den Steuerungsaggregaten gesonderten, das Kolbenschiebergehäuse beiderseits abschliessenden Hohldeckeln untergebracht sind.
Hiebei sind die Ventilkörbe für die Einlassventile an den Stellen der früheren Laufbüchsen der Kolbenschieber angeordnet, während die Ventilkörbe für die Auslassventile in den für den Dampfaustritt dienenden Ansatzstücken des Kolbenschiebergehäuses untergebracht sind, wodurch der volle Querschnitt des Steuerungsgehäuses für den Durchtritt des Dampfes nutzbar gemacht wird und Dampfdrosselungen mit Sicherheit vermieden werden. Ein weiteres Merkmal der Erfindung desteht darin, dass zwischen den von beiden Enden des Kolbenschiebergehäuses her eingeschobenen Steuerungsaggregaten ein zur Lagerung der einander zugekehrten Spindelenden sowie zur Zuführung des Schliessdampfers für die Ventile dienendes Einsatzstück angeordnet ist, wodurch Schliessfedern sowohl für die Einlassventile als auch für die Auslassventile überflüssig werden.
Die Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht im Schnitt einen mit der üblichen Kolbenschiebersteuerung versehenen Zylinder einer Lokomotive ; die Fig. la zeigt die seitlich am Zylinder angeordnete Einrichtung zur Herbeiführung des beim Leerlauf der Lokomotive notwendigen Druckausgleiches auf beiden Zylinderseiten ; die Fig. 2 zeigt in der gleichen Darstellung wie Fig. 1 die in eine Ventilsteuerung umgebaute Steuerung ; die Fig. 3 veranschaulicht in grösserem Massstabe die Ventilsteuerung für die eine Seite des Maschinenzylinders.
Bei den üblichen Lokomotiven mit Kolbenschiebersteuerung (Fig. 1) besitzt der Zylinder 1 einen Anguss 2, der mit einer durchgehenden zylindrischen Bohrung 5 versehen ist, die im folgenden als Kolbensehiebergehäuse bezeichnet wird. In diesem sind zwei Büchsen 7 gelagert, in denen die beiden Kolbenschieber 6 laufen, welche auf der Schieberstange 10 befestigt sind. Das Kolbenschiebergehäuse 5 ist an beiden Enden durch rohrförmige Ansatzstücke 8 verlängert, die durch Deckel 11 und 12 abgeschlossen sind und an welche die mit strichlierten Linien angedeuteten Auspuffleitungen 9 anschliessen. Die im Deckel 12 geführte Schieberstange 10 ist mit einer Kulissen-oder Lenksteuerung 13 verbunden. In den Deckeln des Zylinders 1, in welchem der auf der Kolbenstange 4 sitzende Kolben 3 läuft, sind die beiden Sicherheitsventile 15 angeordnet.
Zur Schmierung der beiden Kolbenschieber 6
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Um diese veraltete und unwirtschaftlich arbeitende Lokomotive mit einer Ventilsteuerung zu versehen, die für den Betrieb mit Heissdampf geeignet ist und einen wesentlich besseren Wirkungsgrad ergibt, werden die Kolbenschieber 6 samt der Stange 10 mit den Laufbüchsen 7 sowie die beiden Deckel 11 und 12 entfernt ; ausserdem sind die Teile 14, 15, 16 und 17 entbehrlich. Die nach Wegnahme dieser Teile verbleibenden Öffnungen werden, soweit dies erforderlich ist, durch sogenannte Blindflanschen abgeschlossen.
In. der Mitte des leeren Kolbenschiebergehäuses 5 wird ein Einsatzstück 33 angeordnet, das mit zwei axialen Bohrungen 32 versehen ist, in welche eine durch strichlierte Linien (Fig. 3) angedeutete Dampfzuleitung mündet. Von beiden Enden des Gehäuses 5 werden nun an Stelle der früheren Laufbüchsen 7 (Fig. 1) Einsatzstücke oder sogenannte Körbe 18 für die beiden Einlassventile 19 eingeschoben, welche durch die rohrförmigen Ansatzstücke 8 in ihrer Lage festgehalten werden. In die Ansatzstücke 8 werden Einsatzstücke oder Körbe 20 für die Auslassventile 21 eingesetzt. Auf die Ansatzstücke 8 werden Hobldeckel 22 aufgesetzt und festgeschraubt, welche die Ventilkörbe 20 festhalten und zur Aufnahme der Antriebsorgane für die Ein-und Auslassventile 19 und 21 dienen.
Die jeder Zylinderseite zugeordneten Ein-und Auslassventile bilden ein Steuerungsaggregat, das von einem einzigen Antriebsorgan betätigt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Antriebsorgan aus einem Nocken oder Daumen, der als eine Art Schuh 24 auf die entsprechend profilierte Steuerwelle 23 aufgesetzt ist. Dieser Daumen oder Nocken 24 schwingt um die Achse der Steuerwelle 23 und wirkt unmittelbar oder mittels Zwischenhebel 25,26 (Fig. 2 und 3) auf das Ein- und Auslassventil 19 bzw. 21 ein. Die schwingende Bewegung wird den beiden Steuerwellen 23 durch ausserhalb der Hohldeckel 22 angebrachte kurze Arme vermittelt, die mittels einer Stange 27 (in den Fig. 2 und 3 durch strichlierte Linien angedeutet) mit der unverändert bleibenden Lenkerstange 13 (Fig. 1) verbunden sind.
Die Flächen des Daumens oder Nockens 24 wirken mit den Zwischenhebeln 25 und 26 nach Art einer Wälzhebelsteuerung zusammen, so dass sie nur einer äusserst geringen Abnützung unterliegen und ein stossfreies Anheben und Aufsetzen der Ventile herbeiführen. Die Hohldeckel 22 sind, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, in der durch die Schwingachse der Steuerwellen 23 hindurchgehenden Ebene senkrecht zu den Achsen der Ventile geteilt, so dass bloss der äussere Teil der Deckel 22 abgenommen werden muss, um den Antriebsmechanismus zugänglich zu machen und den Antriebsdaumen 24 auszuwechseln.
Das Schliessen der Ein- und Auslassventile 19 und 21 erfolgt nicht durch Federn, sondern durch Dampfdruck. Hiezu dient die im folgenden beschriebene Ausgestaltung der Ventilspindeln und deren Lagerung.
Die Spindel 31 jedes Einlassventils 19 ist mit ihrem inneren Ende in der unter Dampfdruck stehenden Bohrung 32 des Einsatzstückes 33 gelagert (Fig. 3) und ragt mit ihrem äusseren Ende in den Hohldeckel 22 ; der in den Lagerbohrungen 32 wirkende Dampfdruck schliesst daher die Einlassventile 19. Die Spindeln 29 der Auslassventile 21 sind hohl und umschliessen die Spindeln 31 der Einlassventile. Die Hohlspindel 29 der Auslassventile ist in einer Bohrung 30 des Ventilkorbes 18 des Ein lassventils 19 verschiebbar gelagert. Diese Lagerbohrungen 30 sind durch eine Längsbohrung sowidurch Querbohrungen der Spindeln 31 der Einlassventile 19 mit den unter Dampfdruck stehendene Lagerbohrungen 32 (Fig. 3) verbunden, so dass der Dampfdruck auch auf die hinteren Enden der Hohlspindeln 29 einwirkt und die Auslassventile 21 schliesst.
Die Spindeln 31 der Einlassventile 19 tragen an ihrem in den Hohldeckel 22 hineinragenden Ende einen kleinen Schuh 31a (Fig. 3), auf welchen der Zwischenhebel 25 einwirkt. Die Hohlspindeln 29 der Auslassventile 21 ragen jedoch nicht bis in die Hohldeckel 22 vor, sondern zu ihrer Betätigung dient eine hohle Stossstange 28, welche auf der Hohlspindel 29 gelagert ist. Das hintere Ende 28a dieser Stossstange 28 legt sich an die Nabe des Auslassventils 21 an (Fig. 3), während das vordere Ende in den Hohldeckel 22 vorragt und durch den Zwischenhebel 26 betätigt wird.
Die Zufuhr des Betriebsdampfes erfolgt auf die übliche Weise durch den Frischdampfstutzen 35 (Fig. 1 und 2). Dem Einsatzstück 33 wird der Schliessdampf unabhängig vom Betriebsdampf mittels der in den Fig. 2 und 3 durch strichlierte Linien angedeuteten Leitung zugeführt. In dieser Leitung ist ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Absperrventil angeordnet. Bei Leerlauf der Lokomotive wird dieses Ventil abgesperrt. Die Ventile 19 und 21 sind dann ohne Schliessdruck, so dass auf beiden Seiten des Kolbens 3 ein Druckausgleich stattfinden kann. Dadurch wird die bei Kolbenschiebersteuerungen notwendige Druckausgleichvorrichtung 16 (Fig. 1) überflüssig.
Dadurch, dass die Ventile entlastet sind und nur durch den Dampfdruck in ihrer Schliesslage gehalten werden, wirken sie zugleich als Sicherheitsventile gegen Wasserschläge u. dgl. und ersetzen die bisher erforderlichen an dem Zylinder angebrachten Sicherheitsventile 15 (Fig. 1), sind aber diesen gegenüber in der Wirkung weit vollkommener, weil sie ohne Verzögerung in Wirksamkeit treten und durch sie ein viel grösserer Querschnitt freigegeben wird.
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Das Einsatzstück 33 (Fig. 2 und 3) kann auch zur Schmierung der Ventilspindeln benützt werden. Zu diesem Zwecke wird durch eine unter Druck stehende Ölleitung dem Dampf tropfenweise Öl zugeführt, das zusammen durch die Bohrung der Ventilspindeln bis zu den Spindelführungen gelangt.
Der Auslass der Betriebsdampfes erfolgt so wie bei der Kolbenschiebersteuerung durch die an die Ansatzstücke 8 angeschlossenen Austrittsstutzen 9 (Fig. 1).
Die beschriebene Steuerung gewährt den Vorteil der vollen Ausnützung der in dem Kolben- schiebergehäuse 5 zur Verfügung stehenden Querschnitte, so dass der Ein-und Austritt des Betriebsdampfes drosselfrei erfolgt. Ausserdem sind sämtliche Teile der Steuerungen leicht zugänglich. Beim Umbau auf Ventilsteuerung sind an den beibehaltenen Gehäuseteilen beinahe gar keine Änderungen erforderlich und die Rohrleitungen können unter Beibehaltung der Umsteuerung weiterverwendet werden. Der Umbau kann daher innerhalb kürzester Zeit und mit ganz geringen Kosten durchgeführt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ventilsteuerung für den Umbau von Lokomotivdampfmaschinen od. dgl. mit Kolbenschiebersteuerungen in solche mit Ventilsteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass die je ein Einlassventil (19) und ein Auslassventil (21) umfassenden Steuerungsaggregate derart in dem Gehäuse (Bohrung 5) der früheren Kolbenschiebersteuerung angeordnet sind, dass das Auslassventil (21) und dessen Ventilkorb (20) zur Gänze oder grösstenteils in dem Ansatzstutzen (8) untergebracht sind, während die zur Betätigung der Ventile dienenden Antriebsorgane (24, 25, 26) in von den Steuerungsaggregaten gesonderten, das Kolbenschiebergehäuse (5) beiderseits abschliessenden Hohldeckeln (22) untergebracht sind.