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Betätigungseinrichtung für die Steuerung einer mit Kolbentriebwerk ausgerüsteten Dampflokomotive
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für die Steuerung einer mit Kolbentriebwerk aus- gerüsteten Dampflokomotive, insbesondere einer im Verschubdienst eingesetzten Dampfspeicherlokomo- tive, durch welche Betätigungseinrichtung eine wesentliche Herabsetzung des spezifischen Dampfver- brauches (kg/PSih) und damit eine Ersparnis an Betriebskosten erreicht werden kann.
Bei Lokomotiven im Streckendienst ist es selbstverständlich, dass die Lokomotiven nur beim Anfahren und bei der Ausübung ungewöhnlich hoher Zugkräfte mit der Maximalfüllung betrieben werden, während des normalen Betriebes jedoch wirtschaftliche Füllungen zwischen 20 und 40 je eingestellt werden.
Ganz anders liegen die Verhältnisse bei Verschubbetrieb. Die häufigen Anfahrten und kurzen Fahrtstrecken einerseits, die vom Führer vordringlich dem Verschubdienst zuzuwendende Aufmerksamkeit anderseits, erschweren eine Füllungsverstellung während des Betriebes dermassen, dass bei nicht besonders geschultem und aufmerksame Personal Verschublokomotiven in der Regel dauernd mit der Maximalftillung betrieben werden und nur ausnahmsweise bei längeren Fahrtstrecken eine Füllungsverstellung vorgenommen wird. Die Regelung der Leistung erfolgt dabei durch entsprechende Drosselung des Eintrittsdrukkes in die Zylinder mittels des Reglers.
Erfindungsgemäss wird eine Verbesserung des spezifischen Dampfverbrauches ohne Verschlechterung der Bedienungsverhältnisse dadurch erreicht, dass zur Verminderung des Dampfverbrauches eine Hilfsvorrichtung vorgesehen ist, die den für die Anfahrt auf grosse Zylinderfüllung ausgelegten Steuerhebel bzw. die Reversierspindel selbsttätig in Stellungen kleinerer Zylinderfüllungen überführt, wobei der Wirkungsbereich der Vorrichtung in beiden Fahrtrichtungen zwischen der grössten Anfahrfüllung (z. B. 80) und der grössten Fahrbetriebsfüllung (z. B. 30 %) liegt.
Dabei ist es wichtig, dass die Hilfsvorrichtung keine zusätzliche Aufmerksamkeit seitens des Führers beansprucht. Dies ist der Fall, wenn, gemäss Erfindung, die Hilfsvorrichtung zwei Rückstellfedern für die beiden Fahrtrichtungen besitzt, von denen je nach Fahrtrichtung eine bei Auslegung des Steuerhebels auf eine Zylinderfüllung grösser als 30 % gespannt wird und nach Aufhören der Stellkraft an dem in diesen Bereichen im Segment nicht verklinkbaren Steuerhebel diesen in die Stellung für die gewünschte kleinere Zylinderfüllung rückstellt.
Statt in der Hilfsvorrichtung zwei Rückstellfedern für die beiden Fahrtrichtungen zu verwenden, kann auch nach der Erfindung die Hilfsvorrichtung eine einzige Rückstellfeder besitzen, die mittels Gestänge mit einem einarmigen und einem doppelarmigen Hebel in Verbindung steht, welche Hebel mit ihren freien Enden den Steuerhebel gabelartig umfassen, so dass dieser bei Auslegung auf eine Füllung grösser als 30 % die Feder spannt, welche Feder nach Aufhören der Stellkraft auf den im Bereich zwischen 30 und füllung im Segment nicht einklinkbaren Steuerhebel diesen über das Gestänge auf die gewünschte kleine Zylinderfüllung rückstellt.
Die Rückstellfeder wird bei dieser Anordnung vom Steuerhebel unabhängig davon, nach welcher Seite er aus der Mittelstellung ausgelegt wurde, also unabhängig von der beabsichtigten Fahrtrichtung, gespannt.
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Es ist erwünscht, dass bei der Rückstellung des Steuerhebels aus den Anfahrstellungen die Betriebsver- hältnisse nicht unvermittelt geändert werden. Aus diesem Grund sind bei einer Weiterbildung der Erfin- dung für die Dämpfung der auf den Steuerhebel wirkenden Rückstellbewegung der Federn Flüssigkeits- bremsen vorgesehen. Durch die Dämpfung erfolgt die Steuerhebelrückstellung in die Fahrtstellung nach
Wegnahme der Stellkraft, beispielsweise der Handkraft des die Auslegung in die Anfahrstellung bewir- kenden Führers, mit einer gewissen Zeitverzögerung.
Vollkommener wird die Einrichtung, wenn die Rückstellverzögerung von den Belastungsverhältnissen der Lokomotive während der Anfahrt abhängig ist, derart, dass bei schweren Anfahren die Anfahrfüllun- gen länger wirken können und umgekehrt. Als Mass der Anfahrbelastung kann der Schieberkastendruck gelten und die erwähnte Abhängigkeit der Rückstellungsverzögerung wird erfindungsgemäss dadurch er- reicht, dass in der Einrichtung parallel zu.
der die Dämpfungsdrossel enthaltenden Umlaufleitung der Flüs- sigkeitsbremse eine Kurzschlussleitung mit einem vom Schieberkastendruck gesteuerten Ventil vorgesehen ist, welches bei ansteigendem Schieberkastendruck die Durchströmung für die Kurzschlussleitung drosselt.
Bei dieser Anordnung geht die Rückstellung des Steuerhebels bei geringem Schieberkastendruck, also leichter Anfahrt, rasch und bei schwerer Anfahrt mit hohem Schieberkastendruck langsam vor sich.
Statt mit einer durch Federkraft bedingten und mehr oder weniger zeitabhängigen Rückführung, kann die Hilfsvorrichtung auch mit in Abhängigkeit von der durch die Lokomotive zurückgelegten Wegstrecke wirkenden Organen ausgestattet werden. Bei einer solchen Ausführungsvariante besteht die Hilfsvorrichtung aus zwei Zahnrädern, die gemeinsam von einem dritten Zahnrad getrieben sind, das seinerseits vom Lokomotivtriebwerk angetrieben ist, wobei die Falle des Steuerhebels je nach Fahrtrichtung in seiner Am- fahrstellung (80 % Füllung) in die Verzahnung eines der Zahnräder einklinkbar ist und von diesem nach Zurücklegung einer vorbestimmten Wegstrecke der Lokomotive bis zu den durch feste Rasten begrenzten Stellungen mit kleinerer Füllung (z. B. 35 0/0) mitgenommen wird.
Unter Umständen kann es zweckmässig sein. die selbsttätige Rücknahme der Steuerung aus der Anfahrstellung von der Erreichung einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit abhängig zu machen. Eine der diesbezüglichen Möglichkeiten im Rahmen der Erfindung besteht darin, dass in der Hilfsvorrichtung bewegliche Fixierstücke mit Nuten im Segmentboden des Steuerhebels vorgesehen sind, in welche Nuten die Falle des Steuerhebels bei dessen Auslegung auf eine der Anfahrstellungen einklinkbar ist, wobei die Fixierstücke über eine Stange mit einem vom Lokomotivtriebwerk angetriebenen Fliehkraftpendel in Verbindung stehen, so dass bei Erreichung einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit (T :.
B. 5 -10 km/h) die Fixierstücke vom Fliehkraftpendel zurückgezogen werden, wodurch die Freigabe des Steuerhebels und dessen Rückstellung durch gespannte Federn auf die Stellungen mit kleinerer Zylinderfüllung erfolgt. Hier kann der Führer den Steuerhebel in den Anfahrstellungen einklinken und die Auslösung der Federrückstellung der Wirkung des geschwindigkeitsabhängigen Fliehkraftpendels überlassen.
Eine andere Form der geschwindigkeitsabhängigen Auslösung zeigt eine Erfindungsvariante mit einer Hilfsvorrichtung, die einen Rücksielizylinder mit Kolben besitzt, an den zwei die Rückführung des vollausgelegten Steuerhebels in die Stellungen mit kleinerer Füllung bewirkende Winkelhebel gelenkig angeschlossen sind, welcher Kolben einerseits bei stehender Lokomotive durch eine Feder in diejenige Endstellung gedrückt wird, bei welcher der Steuerhebel durch die Winkelhebel zur Anfahrtauslegung freigegeben wird, wogegen der Kolben anderseits durch eine von einer mit dem Lokomotivtriebwerk gekuppelten Pumpe unter Druck setzbaren Flüssigkeit gegen die Wirkung der Feder im Sinne der Rückstellung des Steuerhebels auf kleinere Füllung beaufschlagbar ist.
Dabei ist eine im Nebenschluss zur Pumpe in den Kreislauf der Druckflüssigkeit geschaltete Drosselstelle vorgesehen, die bewirkt, dass erst bei einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit der Lokomotive der Flüssigkeitsdruck den Kolben gegen den Druck der Kolbenfeder bewegt.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wird nach der Anfahrt die Füllung selbsttätig auf einen kleineren Betriebswert zurückgestellt. Es kommen jedoch Betriebsfälle vor, besonders bei Verschublokomotiven, bei welchen wegen der Notwendigkeit so rasch als möglich zu beschleu- nigen, längere Zeit mit voller Füllung gefahren werden muss. In solchen Fällen ist es störend, wenn die Steuerung vom Führer länger in der Stellung für Vollführung gehalten werden muss, eventuell sogar entgegen einer starken Federrückstellkraft. Mit einer Weiterbildung der Erfindung wird erreicht, dass die Füllung entsprechend den Betriebserfordernissen selbsttätig verstellt wird.
Hiebei enthält die Hilfsvorrichtung erfindungsgemäss zwei durch Verbindungsgestänge gegensinnig schwenkbar gekuppelte Rasthebel mit Rastkerben, in welche Kerben die Falle des Steuerhebels einklinkbar ist, wobei diese Rasthebel bzw. ihre Gestänge mit der Kolbenstange eines Druckzylinders verbunden sind. In diesem Zylinder ist ein durch eine Feder belasteter Kolben durch Dampfdruck aus dem Schieberkasten der Lokomotivmaschine beauf-
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schlagt, wobei bei druckfreiem Kolben die Rasthebel mitsamt dem in Nuten einrastenden Steuerhebel in eine der Stellungen mit Dauerbetriebsfüllung (z.
B. 25 %), und umgekehrt bei steigendem Schieberka- stendruck die Rasthebel mit dem eingerastetem Steuerhebel vom Kolben im Sinne einer Vergrösserung der Füllung bewegt werden, wobei vor Erreichen des höchstzugelassenen Schieberkastendruckes die Rast- hebel Stellungen der maximalen Füllung (z. B. 80 %) erreichen.
Hier wird bis zu einem vorbestimmten Wert des Schieberkastendruckes (z. B. 10 atü) die Füllung auf dem gewünschten wirtschaftlichsten Wert (z. B. 25 %) gehalten, mit über dem genannten Druckwert wach- senden Schieberkastendruck aber stetig vergrössert, bis beim höchstzulässigen Schieberkastendruck oder vorteilhaft schon etwas früher, die grösste Füllung erreicht ist. Um den Dampfverbrauch möglichst klein zu halten, wird der Druck, bei welchem die Füllung vergrössert wird, möglichst nahe dem höchstzulässi- gen Schieberkastendruck gewählt.
Wenn die Lokomotive öfters Leerläufe bzw. Ausläufe zu fahren hat, sollte der Fahrwiderstand bei drucklosem Schieberkasten klein sein. Hiefür wäre die Einstellung der Steuerung auf grösste Füllung gün- stig. Auch dies vermag eine Weiterbildung der vorbeschriebenen Erfindungsvariante zu leisten. Bei die- ser ist erfindungsgemäss an die Stange zwecks gegensinniger Bewegung der beiden mit Rastkerben verse- henen Rasthebel über das angeschlossene Gestänge ein Waagebalken angelenkt, an den zwei vom Dampf aus dem Schieberkasten der Lokomotivmaschine beaufschlagte Dampfzylinder mit durch Federn rück- stellbaren Kolben angreifen, wobei der eine Kolben, z.
B. infolge grösseren Durchmessers bei niedrige- rem Schieberkastendruck bewegt wird und die Rasthebel mit dem in der Anfahrstellung (80 % Füllung) in die Nut eingeklinkten Steuerhebel auf eine kleinere Füllung zurückstellt, wogegen der andere Kolben, z. B. infolge kleineren Durchmessers erst bei höherem Schieberdruck die Kraft seiner Gegenfeder über- windet und die Rasthebel mit dem in die Nut eines der Rasthebel eingeklinkten Steuerhebel wieder gegen grössere Füllungswerte hin verstellt, u. zw. so, dass die Steuerung unterhalb eines Wertes von 2 - 4 atü
Schieberkastendruck auf volle Füllung eingestellt ist, mit steigendem Schieberkastendruck zunächst rasch auf Mindestfüllung und danach bei Überschreiten eines Wertes von z.
B. 12 atü wieder auf maximale Fül- lung verstellt wird. j
Die Bewegung der Rasthebel kann bei einer Variante der letztbeschriebenen Ausführungsform statt unmittelbar durch Dampfdruck auch mittelbar durch einen Hilfsdruck bewirkt werden. Hiebei ist erfindungsgemäss die Stange zur gegensinnigen Bewegung der beiden mit Rastkerben versehenen Rasthebel über das Gestänge mit dem Kolben eines Rückstellzylinders verbunden, welcher Kolben bei stehender Loko- motive durch eine Feder den in die Nuten der Rasthebel eingeklinkten Steuerhebel in die Stellungen grösster Füllung (z.
B. 80 %) drückt, wogegen der Kolben bei fahrender Lokomotive durch eine von einer mit dem Lokomotivtriebwerk gekuppelten Pumpe unter Druck setzbaren Flüssigkeit gegen die Wirkung der Feder im Sinne der Rückstellung der Rasthebel samt dem eingeklinkten Steuerhebel beaufschlagt wird, wobei vor dem Anschluss der Druckleitung an den Zylinder eine Umgehungsleitung über ein vom Schieberkastendruck gesteuertes Ventil geführt ist, welches bewirkt, dass bei anwachsendem Schieberkastendruck der auf den Kolben wirkende Flüssigkeitsdruck absinkt und somit die Steuerung wieder im Sinn einer Füllungsvergrösserung verstellt wird.
Die erfindungsgemässen Einrichtungen sind von besonderer Bedeutung für Dampfspeicherlokomotiven, da dadurch das Arbeitsvermögen derartiger Lokomotiven ganz wesentlich vergrössert wird. Es ergibt sich mit ihnen ausser Ersparnis an Kohle und Betriebskosten eine wesentliche Erweiterung des Arbeitsbereiches dieser Lokomotiven.
In den Zeichnungen sind Anordnungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt, u. zw. :
Fig. 1 - 5 sind Schemabilder von Anordnungen, bei denen die Füllung nach dem Anfahren auf einen kleineren Wert selbsttätig zurückgestellt wird. Fig. 6, 10 und 12 sind Schemabilder, bei denen die Füllung der Dampfmaschine selbsttätig den Betriebserfordernissen entsprechend verstellt wird. Fig. 7 ist ein Diagramm der von einer Einrichtung nach Fig. 6 eingestellten Füllung in Abhängigkeit vom Schieberkastendruck, Fig. 9 ist das analoge Füllungsdiagramm für Einrichtungen nach den Fig. 8 und 10.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den Bedienungshebel für die Lokomotivsteuerung, wobei die Stelle M die Mittelstellung, die Stellungen R 30 und R 80 die Stellungen mit 30 bzw. 80 % Füllung für Rückwärtsfahrt und dementsprechend V 30 und V 80 jene für Vorwärtsfahrt kennzeichnen. Durch den Sperrhebel 2, welcher in Zahnlücken 3 der Hebelführung 4 eingreift, kann die Steuerung in bekannter Weise auf die gewünschte Füllung eingestellt werden.
Auf der Hebelführung 4 sind zwischen 30 und 80 % Füllung keine Zahnlücken angeordnet, so dass die Steuerung in diesem Bereich nicht fixiert werden kann. Durch Rückstellfedern 5. 5', wird der Steuerhebel
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1 selbsttätig auf eine kleine wirtschaftliche Füllung (V 30, R 30) z. B. mit 30 %, zurückgestellt, wenn der Führer den Steuerhebel loslässt.
In Fig. 2 ist eine Einrichtung dargestellt, bei welcher statt zwei Rückstellfedern für die beiden Fahrtrichtungen nur eine einzige Feder vorhanden ist und bei welcher die Steuerhebelrückstellung in Abhängigkeit von Zeit und Schieberkastendruck verzögert erfolgt. Es gelten die Bezeichnungen der Fig. l, ferner bezeichnet 6 den Zylinder einer an sich bekannten Flüssigkeitsbremse. Die im Bremszylinder 6 eingebaute Rückstellfeder 5 hält den Kolben 7 und damit das anschliessende Gestänge 8, 9, 10 bei Ruhe und Betriebsfahrt der Lokomotive in der gezeichneten Lage, wobei der Steuerhebel l, gleichgültig, ob bei Vorwärts- oder Riickwärtsfahrt, höchstens auf der vorgesehenen Rast V 30, R 30 für die maximale Betriebsfüllung eingerastet werden kann.
Wird nun bei Anfahrt z. B. die Stellung der vollen Füllung vorwärts V 80 ausgelegt, so wird der Kolben 7 durch das Gestänge 8, 9, 10 nach rechts gedrückt, wobei die Kraft der Feder 5 überwunden werden muss ; die Flüssigkeitsbremse wird jedoch nicht wirksam. da die Bremsflüssigkeit über das Rückschlagventil 11 ungehindert auf die andere Zylinderseite strömen kann. Lässt nun der Führer den Steuerhebel l los, so geht der Kolben 7 unter der Wirkung der Feder 5 und durch das Überströmen der Flüssigkeit gebremst, nach links und stellt in einer gewissen Zeit die Füllung auf den gewünschten wirtschaftlichen Wert V 30 zurück. Diese Rückstellzeit kann durch eine verstellbare oder auswechselbare Drosselstelle 12 in der Verbindungsleitung zwischen den beiden Zylinderseiten der Flüssigkeitsbremse 6 den jeweiligen Bedürfnissen leicht angepasst werden.
Die Rückstellzeit wird so gewählt, dass das Anfahren der Lokomotive zuverlässig erfolgt, ohne dass die Umsteuerung nochmals ausgelegt werden muss. Durch ein vom Schieberkastendruck gesteuertes Ventil 13 kann erreicht werden, dass bei hohen Schieberkastendrücken beim Anfahren (grosse Anhängelast, grosse Steigungen od. ähnl.) die Rückstellung langsamer erfolgt als bei niedrigerem Schieberkastendruck. Das Ventil 13 ist nämlich ohne Druckbeaufschlagung offen und bietet für die Bremsflüssigkeit einen Nebenweg zur Drosselstelle 12. Bei steigendem Dampfdruck schliesst das Ventil 13 und die gesamte verdrängte Bremsflüssigkeit muss über 12 strömen. Dadurch wird die Bremswirkung erhöht und die Rückstellung verzögert.
Der Nachteil der bisher beschriebenen Einrichtungen liegt darin, dass der Führer bei jedem Anfahren und bei Fahrten, welche eine grössere Zugkraft erfordern (grosse Anhängelast, grössere Steigungen), den
Steuerhebel dauernd gegen die Kraft der Feder 5 auf der Stellung V 80 bzw. R 80 halten muss.
In Fig. 3 ist eine erfindungsgemässe Einrichtung dargestellt, bei welcher die Rückstellung auf die wirtschaftliche Füllung nicht durch Federn, sondern in Abhängigkeit von der seit dem Anfahren zurückgelegten Wegstrecke erfolgt. Die Rückstellung besorgen im gezeichneten Ausführungsbeispiel die Zahnräder 14 und 14', in deren Verzahnung der Sperrhebel 2, wie in der Figur für Vorwärtsfahrt dargestellt, beim Auslegen der Steuerung auf volle Füllung V 80 eingeklinkt werden kann. Die Zahnräder 14 und 14' sind über das Zahnrad 15 und die Welle 16 mit dem Lokomotivtriebwerk gekuppelt. Während des Zurücklegens einer gewissen Wegstrecke z.
B. 20-50 m, wird der eingeklinkte Steuerhebel 1 durch das Zahnrad 14'auf beispielsweise 35 % Füllung (V 35) zurückgestellt ; dort klinkt der Sperrhebel 2 aus dem Zahnrad 14 aus und in die Rast 17 ein. Die gezeichnete Einrichtung arbeitet ohne weiteres in beiden Fahrtrichtungen, da sich bei Vorwärtsfahrt das Zahnrad 14', bei Rückwärtsfahrt das Zahnrad 14 gegen die Mittelstellung bewegt ; die eingezeichneten Pfeilrichtungen gelten für die Vorwärtsfahrt, für Rückwärtsfahrt sind die Drehrichtungen umgekehrt.
Eine weitere erfindungsgemässe Einrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dieser wird die Rückstellung der Steuerung auf die gewünschte wirtschaftliche Füllung in Abhängigkeit von der erreichten Geschwindigkeit der Lokomotive ausgelöst. Beim Auslegen der Steuerung auf grösste Füllung greift der Sperrhebel 2 in Rasten 18 der Fixierstücke 19 bzw. 19'. Erreicht die Lokomotive eine bestimmte Geschwindigkeit z. B.
5 oder 10 km/h, so werden durch einen Geschwindigkeitsregler 20 über ein Gestänge 21 die Fixierstücke 19 nach unten gezogen und damit der Steuerhebel l freigegeben. Unter der Einwirkung der Rückstellfedern 5 bzw. 5'wird die Umsteuerung, zweckmässigerweisez. B. durch eine Flüssigkeitsbremse gedämpft, auf die wirtschaftliche Füllung zurückgestellt.
Fig. 5 zeigt eine andere Variante einer Füllungsrückstellung mit Auslösung bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit. Hier ist beispielsweise mit dem Steuerhebel 1 über das Zwischenglied 22 die auf die Lokomotivsteuerung wirkende hin-und hergehende Stange 23 verbunden. Die Stange könnte auch in nicht dargestellter Weise durch eine ausklinkbare Reversierspindel bewegt werden. Die Rückstellung auf kleine Füllung erfolgt durch einen Flüssigkeitskolben 24 über ein Gestänge 25 und Winkelhebel 26, die auf einen Bund od. dgl. 27, welcher im gezeichneten Ausführungsbeispiel auf dem Gestänge 23 angeordnet ist, wirken.
Bei. stillstehender Maschine wird der Kolben 24 durch die Feder 28 in der obersten Lage
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gehalten und dadurch Steuerhebel und Gestänge im ganzen Bereich von R 80 bis V 80 für die Verstellung von Hand aus freigegeben. Wenn die Lokomotive anfährt, so beginnt die Flüssigkeitspumpe 29, welche in geeigneter Weise mit dem Triebwerk gekuppelt ist, zu fördern ; die geförderte Flüssigkeit fliesst jedoch über eine Drosselstelle 30 wieder zum Flüssigkeitsbehälter 31 zurück. Erst bei Erreichen einer gewissen
Fahrgeschwindigkeit, die durch entsprechende Bemessung bzw. Ausbildung der Drosselstelle 30 beliebig eingestellt werden kann, steigt der Druck in der Druckleitung der Pumpe 29 so weit an, dass der Kolben
24 gegen die Wirkung der Feder 28 nach unten gedrückt und damit die Füllung auf z. B. 30 % (V 30.
R 30) zurückgestellt wird. In der Leitung von der Pumpe 29 zum Kolben 24 ist eine Drosselstelle 32 einge- schaltet, damit die Rückstellung entsprechend verzögert erfolgt. Durch das Rückschlagventil 33 kann die Flüssigkeit aus dem Zylinder 34 rasch abfliessen, wenn die Lokomotive stehen bleibt, so dass die Umsteuerung unverzögert wieder freigegeben wird. Die Rückschlagventile 35-38 dienen in an sich bekannter Weise zum Gleichhalten der Förderrichtung unabhängig von derDrehrichtung der Pumpe 29 und damit von der Fahrtrichtung der Lokomotive. Durch ein Überströmventil 39 wird das Ansteigen des Förderdruckes der Pumpe 29 über ein bestimmtes Mass verhindert. 31 ist ein Vorratsbehälter für die Arbeitsflüstigkeit.
Fig. 6 zeigt das Schema einer Ausführungsform mit selbsttätiger Füllungseinstellung auch im Betriebszustand der Lokomotive. Die Hilfsvorrichtung besteht hier im wesentlichen aus zwei Hebeln 40 und 40', die mittels eines Gestänges 41,42, 43 mit dem in einem Dampfzylinder 44 verschiebbaren Kolben 45 gekuppelt sind. Solange der Dampfdruck im Zylinder 44, der mittels der Leitung 47 mit dem Schieberkasten der Lokomotive verbunden ist, einen gewissen Wert nicht überschreitet, (z. B. 10 atü), wird der Kolben 45 durch die Feder 46 ganz nach rechts gedrückt, wobei die Hebel 40 und 40'die den Stellungen V 30 bzw. R 30 entsprechende Stellung einnehmen (wirtschaftliche Füllung).
Mit weiter steigendem Schieberkastendruck wird der Kolben vom Dampfdruck mit Überwindung der Federkraft nach links gedrückt, bis bei Erreichen des höchstzulässigen Schieberkastendruckes oder etwas früher, z. B. bei 15 atü, die gezeichnete Lage, welche der vollen Füllung entspricht, erreicht ist.
Der Steuerhebel 1 ist in Fig. 6 in der Mittellage gezeichnet. Beim Anfahren wird der Hebel in der gewünschten Fahrtrichtung so weit ausgelegt, bis der Sperrhebel 2 hinter die Nase N der Hebel 40 bzw. 40'einschnappt. Durch die am Steuergestänge angreifenden Rückstellfedern 5 bzw. 5'wird selbsttätig die Steuerung auf der wirtschaftlichen Füllung gehalten, so lange nicht mittels des Kolbens 45 eine grössere Füllung eingestellt wird. Im Steuerungsgestänge wird für das Anfahren zweckmässig noch eine Flüssigkeitsbremse für verzögerte Rückstellung. z. B. gemäss Fig. 2, angeordnet.
Das Schaubild in Fig. 7 zeigt verdeutlicht die Wirkung der vorbeschriebenen Einrichtung durch Darstellung der Änderung der Füllung in Abhängigkeit vom Schieberkastendruck. Auf der Ordinate ist die Füllung in Prozenten, auf der Abszisse der Schieberkastendruck P in atü eingetragen. Bis zu einem Druck von 13 atü hält die Einrichtung, von der Anfahrtperiode abgesehen, die Betriebsfüllung konstant auf 25 %.
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tig bis auf nahezu 80 %.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer kombinierten Füllungsrückstellung und Füllungsverstellung ist in Fig. 8 dargestellt. Es gelten sinngemäss die Bezeichnungen der Fig. 1. Die Füllungsverstellung erfolgt mittels mit Rasten 55 versehener Hebel 54 bzw 54'für Vorwärts-und Rückwärtsfahrt : in die Rasten 55 wird beim Auslegen der Steuerung in die gewünschte Fahrtrichtung der Sperrhebel 2 des Steuerhebels 1 eingeklinkt. Die Verstellung der Steuerung erfolgt mit dem Schieberkastendruck als Impuls, u. zw. direkt durch zwei in den Zylindern 56 und 58 verschiebbare Kolben 57 und 59.
Die Federn 60 bzw. 61 wirken dem Druck auf die entsprechenden Kolben 57 und 59 entgegen und sind so bemessen, dass die Kraft der Feder 60 durch den geringeren Kolbendurchmesser einem höheren Druck (z. B. 12 atü), die Feder 61 wegen des grösseren Durchmessers 59 einem niedrigeren Druck (z. B. 3 atü) das Gleichgewicht hält.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende : Bei drucklosem Schieberkasten nehmen die Kolben 57 und 59 die gezeichnete Lage ein, der die Einstellung der Füllung auf den höchsten Wert entspricht.
Es kann jetzt der Steuerhebel l auf Anfahrt V 80 und R 80 ausgelegt und in 55 eingeklinkt werden. Steigt der Schieberkastendruck z. B. über 3 atü, so wird vorerst nur der grössere Kolben 59 mit steigendem Druck nach links gedrückt, der untere Endpunkt des Zwischenhebels 62 wandert von A nach B und das Gestänge 63 - 65 stellt die Hebel 54 und 54'auf die Betriebsfüllung V 30. R 30. Steigt der Schieberkastendruck weiter auf z. B. 12 atü und darüber, so verschiebt sich jetzt auch der kleinere Kolben 57 nach rechts und der obere Endpunkt des Hebels 62 bewegt sich bei durch den Kolben 59 festgehaltenem unterem Punkt B von C nach D, wodurch die Hebel 54 und 54'wieder auf die maximale Füllung hin verstellt werden.
In Fig. 9 ist als Beispiel für die Wirkung der Vorrichtung nach Fig. 8 ein Schaubild dargestellt, in dem die Füllung F in Abhängigkeit von dem auf der Abszisse aufgetragenen Schieberkastendruck P eingezeichnet
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ist. Es ist zu sehen, wie bei von etwa 2,5 bis 3, 5 atü anwachsendem Schieberkastendruck die Füllung von etwa 80 % Anfahrtwert auf 30 % Betriebswert zurückgeht und dort bis zirka 13 atü konstant stehen bleibt. Zwischen 13 und 15 atü Dampfdruck vergrössert sich die Füllung wieder bis auf nahezu 80 %.
Um eine hinreichende Dämpfung der Vorgänge zu erreichen, wird in das Betätigungsgestänge 63 vorteilhaft eine Flüssigkeitsbremse 66 eingeschaltet, welche beispielsweise mittels eines Rückschlagventils 67 od. dgl. bei Verstellung von der grösseren Füllung auf kleinere stärker wirksam wird als umgekehrt.
Bei Speicherlokomotiven tritt regelmässig der Fall ein, dass der Speicherdruck unter den Betätigungsdruck des Kolbens 57 absinkt. Für diesen Fall muss eine besondere Vorkehrung getroffen werden, damit erforderlichenfalls auch hier die Maximalfüllung eingestellt werden kann. Dies kann z. B. dadurch ge-
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sind, welche jedoch tiefer liegen als die entsprechenden Nuten 55 in den Hebeln 54 und 54'. Sind nun infolge niedrigen Speicherdruckes und damit niedrigen Schieberkastendruckes die Hebel 54 und 54'auf niedrige Füllung gestellt, so kann über sie hinaus der Hebel 1 von Hand aus in die Stellungen V 80, R 80 bewegt und dort in die Rasten der Hebelführung 4 eingeklinkt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass bei gänzlichem Öffnen des Reglers ein Anschlag betätigt wird, durch welchen die Dampfzufuhr zum Zylinder 58 abgesperrt und der Dampf aus diesem abgelassen wird. Auch dann wird die Füllung auf den maximalen Wert eingestellt. Die Rückstellung von der Maximalfüllung auf die Kleinfüllung (s. linker Ast im Schaubild Fig. 9) erfolgt am besten nach einer solchen Kurve, dass der niedrigste Dampfverbrauch in diesem Regelbereich erzielt wird.
In Fig. 10 ist eine erfindungsgemässe Verstelleinrichtung für die Umsteuerung dargestellt, bei der die Verstellung statt direkt durch den Dampfdruck mittelbar erfolgt. Die Rückstellung bei Anfahrtende erfolgt durch Flüssigkeitsdruck, der von einer mit dem Triebwerk der Lokomotive gekuppelten Pumpe 29 erzeugt wird, bei steigender Fahrgeschwindigkeit, ähnlich wie in Fig. 5 ; es gelten sinngemäss die Bezeichnungen dieser Figur. Dabei sind die Rückschlagventile 35 - 38 für den Richtungswechsel in Fig. 10 weggelassen. Die Verstellung der Steuerung in Abhängigkeit vom Schieberkastendruck erfolgt mittelbar in der Weise, dass der Drucldmpuls in geeigneter Weise (z. B. durch ein Membranventi168) Druckflüssig- keit aus dem Zylinder 34 in das Sammelgefäss 31 zurückfliessen lässt, wenn der Schieberkastendruck den Grenzwert (z.
B. 13 atü) überschreitet.
Die erfindungsgemässen Einrichtungen sind von besonderer Bedeutung für Dampfspeicherlokomotiven.
Die dort erzielte Dampfersparnis ist dabei nicht nur als solche von Bedeutung, sondern auch dadurch, dass damit eine wesentliche Steigerung des Arbeitsvermögens einer Lokomotivfüllung erzielt wird. Dies ergibt eine wesentliche Vergrösserung des Arbeitsbereiches solcher Lokomotiven, welche besser ausgenützt und unter schwereren Betriebsverhältnissen eingesetzt werden können als bisher.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Einrichtungen, bei welchen die Füllung in Abhängigkeit von den Betriebserfordernissen selbsttätig verstellt wird (Fig. 6 und 8 - 10), liegt in der wesentlich vereinfachten Bedienung, da der Führer die Umsteuerung praktisch nur beim Wechseln der Fahrtrichtung zu bedie- nen braucht. Schliesslich wird bei den Einrichtungen nach Fig. 8 - 10 bei leerlaufender Lokomotive, d. h. bei drucklosem Schieberkasten, selbsttätig die Steuerung auf die grösste Füllung eingestellt und der Leerlaufwiderstand der Lokomotive auf das kleinste mögliche Ausmass gebracht.
Die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele für Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Betriebsverfahrens sind keineswegs erschöpfend. Es sind noch andere Ausführungsarten möglich, sokönnenz. B. die beschriebenen Einrichtungen sinngemäss auch für durch Handkurbel betätigte Steuerung Verwendung finden usw. Mit gleichem Vorteil können die erfindungsgemässen Einrichtungen bei mit
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30 %) liegt.