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Kulissensteuerung für Kolbendampfmaschinen mit Füllungs- und Drehrichtungsänderung.
Für die bekannten Kulissensteuerungen ist es kennzeichnend, dass die Bewegung des Steuerschiebers entweder von zwei Exzentern oder von einem Exzenter und einem hin-und hergehenden Teil, z. B. dem Kreuzkopf der Maschine, abgeleitet wird. In allen Fällen erfolgt die Füllungsänderung durch Verschieben des Steins in der Kulisse bis zur Nullage und die Drehrichtungsänderung durch Verschieben des Steins aus der Nullage in die Rückwärtslage. Bei raschlaufenden mehrzylindrigen Kolbenmaschinen, die an sich mit kleinen Abmessungen gebaut werden können, bereitet die Unterbringung einer Kulissensteuerung bisher üblicher Bauart räumliche Schwierigkeiten, anderseits ist es gerade bei raschlaufenden Maschinen besonders wichtig, die Masse der hin-und hergehenden Teile möglichst klein zu halten, um einen ruhigen Lauf der Maschine zu erreichen.
Mit den bisher bekannten Kulissensteuerungen lassen sich diese Forderungen schwer erfüllen, einmal wegen der erforderlichen Länge der Kulisse, dann wegen des doppelten Gestänges.
Zweck der Erfindung ist nun, eine Kulissensteuerung zu schaffen, die eine Füllungs-und Dreh- richtungsänderung von Kolbendampfmaschinen in einwandfreier Weise gestattet, dabei aber möglichst wenig hin-und herbewegte Teile hat und auch räumlich klein ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein grundsätzlich neuer Weg besehritten worden, indem sowohl die Füllungsänderung als auch die Umsteuerung durch Winkelverdrehung der Steuerwelle zur Kurbelwelle bei gleichzeitiger gegenseitiger Verschiebung zwischen Stein und Kulisse erfolgen.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Ausführungsform der neuen Steuerung für zwei Zylinder und Fig. 2 eine zugehörige Seitenansicht. Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht eines andern Ausführungsbeispieles der Steuerung für zwei Zylinder. Die Fig. 6,7, 8 zeigen in vereinfachter Darstellung die Stellungen der Steuerung für grösste Füllung vorwärts, Nullfüllung und grösste Füllung rückwärts.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 die Kurbelwelle der Maschine und 2 ein Stirnräderpaar zum Antrieb der Steuerwelle 3', 3. Zwischen dem angetriebenen Teil 3'der Steuerwelle und dem abtreibenden Teil 3, der in der folgenden Beschreibung als Steuerwelle bezeichnet wird, ist ein Umlaufrädergetriebe 4 geschaltet. Das Gehäuse 5, in dem das Umlaufrad des Rädergetriebes gelagert ist, ist seinerseits winkelverdrehbar angeordnet. 6 und 7 sind die Kurbeln oder Exzenter zu dem über die Stangen 30 und 31 erfolgenden Antrieb der Kulissen 8 und 9. An den zugehörigen Kulissensteinen 10, 11 sind die Schieberstangen 12, 13 der Steuerschieber durch gabelförmige Lenker 14, 15 angelenkt. Die Steine 10, 11 können in ihren Kulissen durch Schwingen 16, 17, die an den Lenkern 14, 15 angreifen, verschoben werden.
Die Schwingen 16, 17 werden über ein Zwischengestänge von einer Kurvenbahn 18 aus betätigt, die mit dem Gehäuse 5 des Umlaufrädergetriebes fest verbunden ist. Die Kurvenbahn hat einen Ast a für Vorwärtsfahrt, einen Ast b für Rückwärtsfahrt und ein mittleres Verbindungsstück c für die Umsteuerung. In der Kurvenbahn läuft der Mitnehmerzapfen 19 eines um eine Achse 20 drehbaren Winkelhebels 21, der durch einen Lenker 22 mit einem auf einer Welle 23 befestigten Hebel 24 verbunden ist.
Auf der Welle 23 sind auch Hebel 25 befestigt, die an den Schwingen 16, 17 angreifen. Das die Kurvenbahn 18 tragende Gehäuse 5 ist zwecks Füllungs-und Drehrichtungsänderung der Maschine durch ein Handrad 26, ein Schneckengetriebe 27 und ein vom Schneckenrad zu einem Arm 28 des Gehäuses 5 führendes Gestänge 29 winkelverdrehbar.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Steuerung ist folgende : Durch Drehen von Handrad 26 und Schneckengetriebe 27 wird das Gehäuse 5 des Umlaufrädergetriebes und damit auch die Steuer-
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welle 3 verdreht, zugleich werden über die Kurvenbahn 18 die Schwingen 16 und 17 verstellt. Dadurch wird der Weg der Steuerschieber verändert, aber durch die gleichzeitig erfolgende Winkelverdrehung der Steuerwelle der Einströmzeitpunkt gleichbleibend erhalten. Durch entsprechende Formgebung der Kurvenführung 18 kann mit grosser Genauigkeit das Füllungsdiagramm bei den verschiedenen Füllungen symmetrisch und mit stets gleichbleibendem Füllungsbeginn gehalten werden. Die Umsteuerung der Maschine erfolgt durch Drehen des Handrades 26, indem zunächst die Füllung auf Null gebracht wird.
Dies geschieht durch Verschieben der Kulissensteine 10 und 11 in den Kulissen 8 und 9 bis auf Nullfüllung unter gleichzeitiger Verdrehung der Steuerwelle. Durch die Weiterdrehung des Handrades über die Nullfüllung hinaus wird die Steuerwelle im gleichen Sinne weiter verdreht, während die Kulissensteine durch den entsprechenden Ast der Kurve 18 wieder nach aussen verschoben werden.
Da sowohl bei Vorwärts-als auch bei Rückwärtsfahrt die Stellung des Steines in der Kulisse bei gleicher Füllung die gleiche ist, kann die Kulisse als einarmiger Hebel ausgebildet werden. Sie hat infolgedessen nur die halbe Länge einer Kulisse der bisher üblichen und bekannten Kulissensteuerungen.
Ferner wird durch diese neuartige Ausbildung der Steuerung die Ableitung einer zweiten Bewegung zum Antrieb des Steuerschiebers unnötig, wie dies bei allen andern Kulissensteuerungen der Fall ist.
Dadurch verringert sich die Zahl und Masse der hin-und hergehenden Teile erheblich. Bei Füllungs- änderung hat das an den Kulissensteinen angreifende Gestänge nur kleine Sehwingbewegungen auszuführen. Die Steuerung eignet sich daher besonders gut für raschlaufende Maschinen, zumal ihre Abmessungen durch den Fortfall des zweiten Antriebsgestänges und die nur halb so grosse Kulisse gegenüber den bekannten Ausführungen bedeutend kleiner sind.
Das in den Fig. 3-8 veranschaulichte Ausführungsbeispiel ist noch viel vereinfacht. Die Kulisse ist hiebei an einem Hebel angelenkt, der bei einer Verdrehung der Steuerwelle zur Kurbelwelle durch ein mit der Einstellvorrichtung verbundenes Zwischengestänge verschwenkt wird und dadurch die Kulisse gegenüber dem ständig in der Achse des Steuerzylinders liegenden Stein verschiebt. Das Zwischengestänge kann dann einfacher werden als bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2. Es besteht nur noch aus zwei durch einen Lenker verbundenen Hebeln, von denen der eine mit dem zum Einstellen der Steuerwelle dienenden Getriebe verbunden ist und der andere auf einer Welle sitzt, welche die an den Kulissen der einzelnen Steuerzylinder angreifenden Hebel trägt. Ferner kann die Stange des Steuerschiebers unmittelbar mit dem Stein verbunden werden.
Es fallen also die Lenkerverbindungen zwischen Steuerschieberstangen und Stein fort.
In den Fig. 3-8 sind mit den Bezugszeichen 1-13 die gleichen Teile bezeichnet, wie in den Fig. 1 und 2. Die Sehieberstangen 12, 13 der Steuerschieber sind mit ihren gabelförmigen freien Enden an den Kulissensteinen 10, 11 angelenkt. An dem einen Ende der Kulissen 8, 9 greifen die mit den Kurbelzapfen 6,7 der Steuerwelle verbundenen Schubstangen 30, 31 an. An dem andern Ende der Kulissen sind Hebel'2, angelenkt, die auf einer zur Steuerwelle parallelen Welle 34 sitzen.
Auf dem einen Ende der Welle ; ; 4 ist ein Hebel 35 befestigt, der mit dem zur Winkelverdrehung der Steuerwelle 3 dienenden Getriebe verbunden ist. Dieses Getriebe besteht aus einem Handrad 36, einem Schneckengetriebe 37, 38, einem auf der Welle 39 des Schneckenradsegmentes 38 sitzenden Winkelhebel40, 41 und einer Lenkerstange 42, die den Schenkel 41 des Winkelhebels mit einem Arm 43 des Gehäuses 5 des Umlaufrädergetriebes verbindet. Der andere Schenkel 40 des Winkelhebels ist durch eine Lenkerstange 44 mit dem auf der Welle 34 sitzenden Hebelarm 35 verbunden.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Steuerung ist wie folgt : Durch Drehen von Handrad 36 und Schneckengetriebe 37, 38 wird das Gehäuse 5 des Umlaufrädergetriebes und damit auch die Steuerwelle 3 verdreht. Zugleich wird über das Gestänge 40, 44 die Welle 34 gedreht, so dass mittels der Hebelarme 33 die Kulissen 8, 9 gegenüber den Kulissensteinen 10, 11 verschoben werden. Auf diese Weise wird der Weg der Steuerschieber verändert, aber durch die gleichzeitig erfolgte Winkelverdrehung der Steuerwelle der Einströmzeitpunkt konstant gehalten.
Fig. 6 zeigt die Stellung der Steuerung für Vorwärtsfahrt und grösste Füllung. Zur Umsteuerung ruf Rückwärtsfahrt wird durch Drehen des Handrades 36 zunächst die Füllung Null eingestellt (Fig. 7).
Dann wird durch Weiterdrehen des Handrades über die Nullstellung hinaus die Steuerwelle im gleichen Sinne weiter verdreht, bis durch das gleichzeitige Verschieben der Kulissen gegenüber den Kulissensteinen der gewünschte Füllungsgrad, z. B. die grösste Füllung für Rückwärtsfahrt (Fig. 8), erreicht ist.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Kulissensteuerung für Kolbendampfmaschinen mit Füllungs-und Drehriehtungsänderung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwelle über ein Umlaufgetriebe angetrieben wird und eine zwangläufige Verbindung mit Stein (11) und Kulisse (9) in der Weise vorgesehen ist, dass bei einer Winkelverdrehung der Steuerwelle (3) zur Kurbelwelle (1) gleichzeitig eine gegenseitige Verschiebung zwischen Stein (11) und Kulisse (9) erfolgt.