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Umsteuerung für Kolbenmaschinen, insbesondere für Dampflokomotiven oder Diesellokomotiven mit pneumatischer Kraftübertragung.
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Auf einer Lokomotive, die mit einer Anlage gemäss dem Erfindungsgegenstand versehen ist, kann man unterscheiden :
1. die Antriebsmaschine und das in denselben wirksame Treib-oder Arbeitsmittel, im allge- meinen Wasserdampf (bei Dampflokomotiven) oder Druckluft oder ein anderes gleichwertiges gas- förmiges Mittel (im Falle der Diesellokomotive mit pneumatischer Kraftübertragung) ;
2. den Servomotor mit seinem Steuerorgan (Schieber oder Ventil) und das diesen Servomotor betätigende Betätigungsmittel, welch letzteres vorzugsweise Drucköl, aber auch Pressluft oder irgend- ein anderes unter Druck stehendes Medium sein kann, und
3. das Bedienungsorgan (den Auslöser) auf dem Bedienungsstand und das Steuermittel, welch letzteres infolge seines durch den Auslöser veränderten Druckes die Verstellung des Steuerorganes des
Servomotors bewirkt.
Dieses Steuermittel ist vorzugsweise Pressluft, ¯kann aber auch Öl oder irgendein anderes elastisches oder unzusammendrückbares, unter Druck stehendes Medium sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 ist das Schema einer Umsteuerung mit Servomotor gemäss der Erfindung für eine dieselpneumatische Lokomotive.
Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Einrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 eine Hilfseinrichtung, um das Öl als Betätigungsmittel unter Druck zu setzen.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den Dieselmotor, der direkt mit dem Kompressor 2 gekuppelt ist, welcher die Pressluft in den Aufnehmer 3 liefert, aus dem das Treibmittel durch das Einlassrohr 4 und den
Regler 5 in die Zylinder 6 der Lokomotive eintritt. Das Steuerungsgehäuse ist mit 7 bezeichnet ; in der Figur wurde eine Ventilsteuerung angenommen. Die Regulierwelle 8 der Steuerung der Arbeits- zylinder wird mittels des Servomotorkolbens 10 und der Kolbenstange li durch das Betätigungsmittel betätigt, das in den Servomotorzylinder 9 eintritt. Das Steuerorgan 12 des Servomotors 9 wird vom
Führerstand aus auf pneumatischem Wege mittels des Bedienungshebels 13 betätigt. Ein anderer
Bedienungshebel14 wirkt, in der auf Dampflokomotiven üblichen Weise, auf den Regler 5 der Loko- motive.
In Fig. 2 bedeuten die Bezugszeichen 9, 10, 11, 12, 13 dieselben Elemente wie in der Fig. 1.
Das Steuerorgan des Servomotors besteht in diesem Falle aus einem Kolbenschieber mit zwei mit- einander verbundenen Kolben 15. Dieser Schieber wird durch die Stange 28 bzw. durch den Kolben 27 eines kleinen Zylinders 26 angetrieben, in welchem Zylinder das Steuermittel wirksam ist.
Die Federn 29 tragen dazu bei, die Stellung des Kolbens 27 und infolgedessen des Schiebers 15 zu bestimmen. Dieser Schieber, welcher mit innerer Überdeckung arbeitet, bewegt sich aber nicht unmittelbar in dem Gehäuse 12 des Steuerorganes, sondern in der Zwischenhülse 16, die zwei mit den Kolben'15 des Schiebers in Deckung befindliche Ringöffnungen und eine mittlere Öffnung aufweist, durch welche das aus der Rohrleitung 17 zuströmende Regelmittel in den Kolbenschieber eintritt. Die Hülse 16 ist ebenfalls beweglich, indem sie durch die Stange 19 mit dem zweiarmigen Rück- führungshebel 20 des Servomotors verbunden ist. Die Rohrleitung 18 ist die Rückflussleitung des Betätigungsmittels zu dessen Behälter.
Der Steuerhebel-M wirkt in dem dargestellten Fall auf zwei Auslöser 21 und 22, die untereinander gleich sind, je einem Fahrsinn der Lokomotive zugeordnet sind und konstruktiv mit den regelbaren Bremsventilen der Luftdruckbremsen übereinstimmen. Das Steuermittel wird durch die Leitung 23 den Auslöser zugeführt. In dem besonderen Fall der Pressluft kann diese dem Behälter 3 (Fig. 1) oder den Bremsluftbehältem der entnommen werden. Das Steuermittel, dessen Spannung durch die zwei Auslöser geändert wurde, geiangt durch die beiden Rohrleitungen 24 und 25 auf die beiden Seiten des Zylinders 26.
Die Wirkungsweise ist die folgende : Der Druck des bei 23 eintretenden Steuermittels wird bei Bewegung des Hebels 13 nach rechts durch den betätigten Auslöser, also in diesem Falle 22, beeinflusst, gelangt durch die Rohrleitung 24 in die vordere Kammer des kleinen Zylinders 26 und schiebt den Kolben 27 mit der Stange 28 und den Schiebern 15 nach rechts, bis der Kolben 27 durch die Spannung der Federn 29 in einer neuen Stellung angehalten wird, die um so weiter von der Ausgangsstellung entfernt ist, je höher die eingestellte Spannung. des Steuermittels ist.
Die Kolben 15 decken die Ringöffnungen in der Hülse 16 auf und das Betätigungsmittel (bei 17 zugeführtes Drucköl) tritt in die rechte Kammer des Servomotorzylinders 9 ein, während das Mittel aus der linken Kammer durch die andere Öffnung der Hülse 16 entweicht und durch Leitung 18 in den Behälter zurückkehrt. Der Kolben 10 des Servomotors verschiebt sich nach links und verändert mittels der Stange 11 in entsprechender Weise die Stellung der Steuerwelle 8 (Fig. 1) der Treibmittelsteuerung
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Augenblick ist die Tätigkeit des Servomotors beendet und die Steuerung bleibt in ihrer neuen Stellung, bis der Führer den Hebel j ! 3 neuerlich betätigt.
Die beiden Auslöser 21 und 22 können natürlich zu einem einzigen Organ vereinigt werden und es kann sowohl der Servomotor als auch sein Steuerorgan so konstruiert sein, dass sie eine Drehbewegung ausführen.
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Es ist ersichtlich, dass in der Mittelstellung des Hebels 13 sich die beiden Auslöser in ihren höchsten Stellungen befinden und dass in den Rohrleitungen 24 und 25 kein Druck herrscht.
Der Kolben 27 steht in diesem Falle in seiner Mittelstellung und ebenso der Servomotorkolben 10.
Diese Stellung ist daher die "Nullage" oder "neutrale Stellung", die dem Stillstand der Maschine (Füllung Null) entspricht. Die Verstellungen nach links oder nach rechts ergeben variable Füllungen für den Vorwärts-oder Rückwärtslauf.
Die vorzugsweise als Steuermittel verwendete Pressluft kann den Bremsluftbehältern oder, im
Falle der dieselpneumatischen Übertragung, dem Treibmittelbehälter 3 (Fig. 1) entnommen werden.
Im Falle von Dampflokomotiven oder Diesellokomotiven mit Vakuumbremse kann genau dieselbe Einrichtung verwendet werden, indem mit Hilfe der Auslöser 21 oder 22 das Vakuum in dem kleinen
Zylinder 26 verändert wird. Es ist in diesem Falle jedoch auch möglich, einen kleinen unabhängigen
Kompressor zu verwenden, der die als Steuermittel dienende Pressluft liefert.
Das vorzugsweise als Betätigungsmittel für den Servomotor verwendete Drucköl kann durch eine kleine Ölpumpe geliefert werden, die durch die Welle des Motors 1 oder durch eine kleine unabhängige Dampfmaschine oder Turbine betrieben wird. Es ist jedoch auch möglich, die Pressluft zur Erzeugung des Drucköls zu verwenden, indem Pressluft auf die Olspiegel in geschlossenen, Öl enthaltenden Behältern zur Einwirkung gebracht wird.
Fig. 3 zeigt eine Einrichtung dieser Art. Die beiden Behälter 30 und 31 enthalten das Öl für die Betätigung des Servomotors ; der eine dient als Druckbehälter und der andere als Rückflussbehälter.
Der Druck wird mittels Pressluft erzeugt, die über das Reduktionsventil 32 durch das Rohr 33 vom Behälter 34 zugeführt wird. Dieser Behälter kann der Bremsluftbehälter sein, oder der Aufnehmer 3 in Fig. 1. Der Vierweghahn 35 (oder ein gleichwertiges Organ) bringt die Pressluft aus 34 mit einem der Behälter 30 oder 31 in Verbindung, während er den anderen Behälter mit der Atmosphäre verbindet.
36 und 37 sind Verbindungsleitungen zwischen dem Vierweghahn und den Behältern.
Die Leitungen 17 und 18 (Fig. 2) sind ihrerseits mit den Behältern über Rohrleitungen 38 und 39 und einem Vierweghahn 40 verbunden, der die Druckleitung 17 mit jenem der beiden Behälter verbindet, der gerade unter Druck steht (gemäss der Stellung des Hahnes 35), während der andere Behälter mit der Rüekflussleitung 18 verbunden ist.
Wenn infolge ausgeführter Arbeitsspiele der beschriebenen Hilfseinrichtung der Spiegel in dem unter Druck stehenden Behälter 30 (in Fig. 3) gesunken und dementsprechend in dem anderen Behälter gestiegen ist, verdreht man die Hähne 35 und 40, die zu diesem Zwecke durch ein Gestänge 41 miteinander verbunden sind und setzt dadurch den vollen Behälter unter Druck. wobei der andere als Rückflussbehälter dient. Dieser Stellungswechsel kann mittels eines Schwimmers 42 auch selbsttätig bewirkt werden, wie in Fig. 3 angedeutet ist.
Der "Regler" 5 (in Fig. 1) für die Treibzylinder kann, wie bei Dampflokomotiven üblich, von dem Bedienungsstand aus durch ein mechanisches Gestänge betätigt werden. Man kann aber auch zur Verstellung dieses Reglers eine der Fig. 2 gleichartige Vorrichtung verwenden. Dieser Regler kann im Falle der pneumatischen Diesellokomotive mit dem zentralen Bedienungsorgan der Generatorgruppe 1, 2 (Fig. 1) verbunden sein. In diesem Falle erfolgen alle hauptsächlichen Bedienungen auf pneumatischem Wege (oder hydraulisch, wenn an Stelle von Pressluft z. B. Drucköl als Steuermittel verwendet wird) von der Führerkabine aus.
Der Lokomotivführer bedient dann drei Bedienungsorgane, die alle drei von derselben Art, nämlich Auslöser sind, u. zw. 1. für die Umsteuerung, 2. für den Regler und für die Regelung der Generatorgruppe bei pneumatischen Diesellokomotiven und 3. für die regelbare Druckluft-oder Vakuumbremse.
Diese pneumatische oder hydraulische Fernsteuerung gestaltet die Steuerung von zwei Führerständen aus sehr einfach. Es genügt, auf jedem Stand die Bedienungsorgane (Auslöser) zu montieren und sie mit der einzigen Servomotorgruppe zu verbinden. Der Bedienungshebel 13 (Fig. 1) wird in diesem Falle so gebaut, dass er nur in der "neutralen" Stellung abgenommen und zum anderen Führerstand mitgenommen werden kann und dass sein Entfernen auf eine einfache Blockierungseinrichtung oder auf Abschlussventile wirkt, welche den Einlass der Pressluft 23 und den Ausgang der Leitungen 24 und 25 auf dem betreffenden Bedienungsstand sperren.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Umsteuerung von Kolbenmaschinen, insbesondere für Dampflokomotiven oder Diesellokomotiven mit pneumatischer Kraftübertragung, bei der die Regulierwelle der Steuerung der Arbeitszylinder mittels eines Servomotors beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan des Servomotors vom Führerstand aus pneumatisch oder hydraulisch betätigt wird und dass für den Servomotor ein Betätigungsmittel unter konstantem Druck und für die Betätigung des Steuerorganes des Servomotors ein Steuermittel unter veränderlichem Druck verwendet wird, wobei die Änderungen des Druckes des letztgenannten Mittels durch den Führer bewirkt werden.