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Vorrichtung zur Aufzeichnung eines Verteilungsdiagrammes von Kraftmaschine.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zur Aufnahme eines Verteilungsdiagrammes von Kraftmaschine, insbesondere von Lokomotiven, aus welchem die jeweilige Dampfverteilung nachgeprüft werden kann. Ein derartiges Verteilungsdiagramm besitzt bekanntlich die Gestalt einer Elipse, die entsteht, wenn man auf die Abszisse proportional der Kolbenbewegung die entsprechenden Strecken aufträgt, auf der Ordinate Strecken, welche dem
Gang des Schiebers proportional sind. Der grössere oder kleinere Rauminhalt der Ellipse ist ein genaues Abbild der Zylinderfüllung.
Durch Untersuchung der Elemente der Ellipse mittels Linien, welche der äusseren und inneren Schieberstellung entsprechen, kann man alle für die Dampfverteilung wichtigen Momente, wie Expansion, Vorausströmung, Kompression und Voreinströmung genau bestimmen und somit die Dampfverteilung jederzeit kontrollieren.
Grundsätzlich ist deshalb die neue Vorrichtung von all den bekannten Indikatoren zu unterscheiden, welche zur Aufzeichnung eines Druck-oder Arbeitsdiagrammes verwendet werden, da hei dem neuen Indikator die Grösse des jeweiligen Zylinderdruckes überhaupt nicht in Er- scheinung treten kann.
Die Aufzeichnung eines Verteilungsdiagiammes mit einem Apparat gemäss'der Erfindung vollzieht sich in der Weise, dass man Kolben-und Schieherstange an zwei Organe anlenkt, durch deren Zusammenspiel ein Schreibstift in einer geschlossenen elliptischen Kurve über eine Schreibfläche bewegt wird.
Bei der in den Fig. i und 2 veranschaulichten Ausführungsform geschieht dies durch zwei getrennte Aufzeichnungsorgane, welche von der Kolben-und Schieberstange
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der Ausführungsform nach Fig. 5 die geometrische Addition der beiden in Fig. i. und 2 vorgesehenen Antriebsorgane in einem einzigen Schreiborgan, nämlich einem Pantographen,
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Die Verwendung eines Pantographen zur Aufzeichnung von Dampfdruckdiagrammen ist an sich bekannt, neu dagegen ist die gemäss der Erfindung erfolgende Anwendung eines solchen Indikators mit pantographenartigem Schreibwerkzeug zum Aufzeichnen eines Dampfverteilungsdiagrammes, der sogenannten Schieberellipse. von welcher man die verschiedenen Dampfverteilungspunkte ablesen kann.
ohne dass man den Schieberkastendeckel abnehmen oder im Fall der Anwendung der Erfindung bei Lokomotiven diese bewegen muss, wenn die Schiebereinstellung nachgeprüft werden soll.
Bei beiden Ausführungsformen der Erfindung werden zwischen Kolben-und SchieberStange und den von ihnen in Bewegung gesetzten Organen zweckmässigerweise Hubverminderungsvorrichtungen eingeschaltet, um nicht den ganzen Kolben-oder Schieberhub auf den Schreibstift zur Einwirkung gelangen zu lassen.
Diese Hubvermindeiungsvorrichtungen können gleichzeitig dazu verwendet werden, um die Kolben-und Schieberstangenbewegungen, welche in im wesentlichen parallelen Richtungen erfolgen, in die beiden für die Aufzeichnung eines elliptischen Ver-
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zur Schieberachse c-d gehalten : - Auf dem Brett sitzt ferner um eine "\chse 18 drehbar eine Indikatortrommel17, welche durch die Verzahnung 20 der Stange JM. einen Schnurxug o. dgl., in bei Indikatoren bekannter Weise hin und her gedreht werden kann.
Die Stange 14 ist an ihrem einen Ende vierkantig ausgebildet und läuft in Lagern 21, 22 hin und her. Auf der Stange 14 sitzt ein Zapfen 3. über welchen das Gabelende eines hei 5 drehbar gelagerten Hebels 4 angreift, während das andere gleichfalls gegabelte Ende den Zapfen 6 einer an dem Kreuzkopf 8 vorgesehenen Scheibe 7 umfasst. Der Hebel 4 erteilt der Stange 14 unter entsprechender Hubverminderung eine dem Kolbenweg genau entsprechende hin und her gehende Bewegung in den Lagern 21 und 22. Selbstverständlich kann jedoch die Huhverminderung auch durch Hubverminderungsvorrichtungen anderer Art erfolgen.
Die hin und her gehende Bewegung der Stange 14, welche die durch die Geraden. 3-6 und 26-27 bestimmten Endlagen einnimmt, wird infolge des Eingriffes der Verzahnung ¯90 mit dem Zahnkranz der Trommel 17 in eine hin und her gehende Drehbewegung der Trommel umgesetzt.
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beweglich gelagert. Derselbe steht unter der Einwirkung des gegabelten Endes eines bei 11 drehbar gelagerten Winkelhebels 10, dessen anderes gegabelte Ende einen auf der Schieberstange 13 sitzenden Zapfen 12 umfasst. Der Drehpunkt ist so gewählt, dass bei mittlerer SchiehersteIlung die beiden Hebelarme senkrecht zur Stange 15 bzw. der Schieberachse stehen. Ebenso ist die Drehachse des Doppelhebels 4 so angeordnet, dass der Hebel bei mittlerer Kolbenlage senkrecht
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Wenn die Maschine läuft, wird die Indikatortrommel 17 mit dem eventuell darauf hefindlichen Blatt Papier in hin und her gehende Drehung versetzt und gleichzeitig der Läufer ; M mit dem daran sitzenden Schreiborgan 29 auf und ab bewegt. Hierdurch entsteht ein ellipsenförmiges Verteilungsdiagramm, genau so, als wenn der Schreibstift sich auf einem Pantfraphen befände, bei dem zwei Punkte durch die Schieber-und Kolbenstange in zueinander "senkrechten Richtungen bewegt werden.
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Bei der oben beschriebenen \'erhindung'der Vorrichtung des Kolbens und der Schieber- stange wird sich der Punkt 3-1 des Pantographen proportional und parallel dem Wege des Kolbens. und der Punkt 40 sich proportional und senkrecht zum Wege des Schiebers bewegen ; der Punkt 50 des Pantographen, an dem der Schreibstift befestigt ist, wird eine Kurve zweiter Ordnung (Ellipse) auf einem Blatt Papier 51 aufzeichnen, das auf einem abnehmbaren Brettchen im Rahmen aufgestellt ist, das an dem gemeinschaftlichen Brett 49 senkrecht angebracht ist.
Um sich zu überzeugen, dass die Kurve, welche der Bleistift im Punkt-M beschreibt, eine der Dampfverteilung entsprechende Ellipse wiedergibt, genügt es, die schematischen Fig. 3 und 4 zu beachten. Bleibt der Punkt 40 des Pantographen unbeweglich und verschiebt sich der Punkt 34 horizontal nach Punkt-56 (Fig. 3). so muss das andere Ende 50 des Pantographen nach 58 gelangen, wobei die Entfernungen 34-56 und-50-58 untereinander gleich sind und die Bewegung des
Punktes 50 eine der Bewegung des Punktes-M direkt entgegengesetzte sein wird.
Ist dagegen der Punkt 34 unbeweglich (siehe Fig. 4) und bewegt sich der Punkt 40 in senkrechter
Richtung, so wird sich der Punkt 50 ebenfalls senkrecht und in derselben Richtung bewegen. wobei der von ihm beschriebene Weg 50-63 doppelt so gross wie der Weg 40-59 des-Punktes 40 ist, wenn, wie es in dem vorliegenden Beispiel vorausgesetzt ist, die Länge der Stangen 32 und 33 des Pantographen gleich der Hälfte der Länge der Stangen 31 und 30 ist,
Es ist klar, dass bei gleichzeitiger horizontaler Übersetzung des Punktes 34 und senkrechter
Bewegung des Punktes 40 der Punkt 50, welcher gleichzeitig in zwei Bewegungen nach zwei zueinander senkrechten Richtungen sich bewegt, eine Kurve.
deren Abszisse gleich der Übersetzung des Punktes 34 und deren Ordinate doppelt so gross wie die Übersetzung des Punktes 40 ist, beschrieben wird. Folglich wird sich im Falle des Beispieles der Fig. 5 der Punkt 34 zwischen den Pantographen und der Kolbenstange sowie der Schieber proportional dem Gange des Kolbens bewegen, jedoch in entgegengesetzter Richtung ; der Punkt 40 wird sich proportional dem Gange des Schiebers bewegen, der Punkt- aber wird eine Kurve beschreiben, deren Abszisse gleich der Übersetzung des Punktes 34 ist. jedoch in entgegengesetzter Richtung, d. h. in Richtung der Kolbenbewegung ; die Ordinate jener Kurve entspricht den Lagen des Punktes 40 und folglich auch den Stellungen der Kolbenstange in gleichem Sinne.
Falls die Dampfverteilung richtig ist, so ist, wie aus der Maschinentheorie bekannt ist. eine solche Kurve eine Ellipse und jede Abweichung von einer Ellipse zeigt Unrichtigkeiten dieser Dampfverteilung an :
Es ist selbstverständlich nicht notwendig. dass das Verhältnis der Längen der Schenkel des Pantographen so gewählt wird, wie oben erwähnt. Es ist nur wichtig, dass Parallelismus der Stangen JC und 33 und 31 und 32 aufrechterhalten wird. Bei jedem anderen Verhältnis der Schenkellängen wird sich lediglich der Massstab der Abszissen und der Ordinaten der erhaltenen Ellipse verändern.
Für die Benutzung der beschriebenen Vorrichtung macht man vorher auf der Schieberstange ein Zeichen für die mittlere Lage des Schiebers.
Dies wird bei einem offenen Schieberdeckel 2 erreicht durch Abhaken der Schieberstange 44 vom Kulissengestänge, wobei der Schieber in die äussersten Lagen, welche dem Schluss der Dampfkanäle entsprechen, und durch nachherige Teilung auf die Hälfte dieser Länge gebracht wird.
Nachher wird der Schieberkasten 1 geschlossen, und die Kontrolle der Dampfverteilung kann zu jeder Zeit vorgenommen werden. Indem man die Schieberstange unverbunden mit dem Kulissengestänge lässt, bringt man sie in eine Lage, die der mittleren Lage des Schiebers entspricht.
Wenn man die Maschinenwelle dreht oder eine Lokomotive ohne Dampf gehen lässt, so bleibt der Punkt 40 des Pantographen unbeweglich und der Schreibstift 50 zeichnet eine gerade Linie, die dem Kolbenweg parallel ist, und bei dem angenommenen beispielsweisen Verhältnis der Längen der Schenkel des Pantographen durch den Punkt 42 hindurchgeht, Diese Linie bildet
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verbindet dann die Schieberstange 44 mit dem Kulissengestänge und lässt die Maschine unter eigenem Dampfe laufen bei einer beliebigen Lage des Steuerhebels. welche einer gewissen Füllung der Zylinder entspricht.
Die Hubverminderungsvorrichtungen, nämlich der Hebel 35 und der Winkelhebel 41, schwingen dabei zwischen der in Fig. 5 mit vollausgezogenen Linien veranschaulichten einen Endstellung und der durch die punktierten Linien 6. < ?. 66 bzw. 65, 42, 67 gekennzeichneten anderen Endstellung hin und her.
Dabei erhält man auf dem Papier 51 ein elliptisches Diagramm, welches man aus dem Rahmen herausnehmen und analysieren kann. Das Diagramm muss vor allem symmetrisch zur Mittellinie, die auf obige Weise erhalten worden ist, sein. Ist dies nicht der Fall. so muss man versuchen, die Symmetrie durch die Verschiebung der mittleren Linie zu erreichen ; falls dabei alle Elemente der Dampfverteilung sich richtig und für beide Seiten gleich erweisen, ist der Schieber mit der Stange um die Grösse der Verschiebung der mittleren Linie des Diagrammes mit Rücksicht auf den Massstab und Richtung der Bewegungen zu verschieben. Wenn in den Elementen der
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Dampfverteilung sich Fehler zeigen sollten, muss die Ellipse & elh. st untersucht werden, um die Mängel in dem Dampfverteilungsmechanismus zu finden.
Auf diese Weise kann die Kontrolle der Dampf Verteilung analytisch und streng systematisch zu jeder Zeit, während sich die Maschine unter Dampf befindet, ausgeübt werden, ohne den Schieberkastendeckel zu öffnen und ohne dauernde Verschiebung des Schwungrades der Maschine zwecks Einstellung des Schiebers in verschiedene Lagen und ohne Messung der Grössen der Kanal- öffnung im Schieberspiegel-einer stets sehr schwierigen und ungenauen und bei manchen Konstruktionen des Schiebers unausführbaren-Arbeit. Trotzdem besitzt die beschriebene Vorrichtung eine grosse Einfachheit, Übersichtlichkeit und Genauigkeit in der Messung sowie der Kontrolle selbst und endlich ein unveränderliches Kontrolldiagramm der Dampfverteilung das beweist, dass die Schieber von den Monteuren wirklich untersucht worden sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Aufzeichnung eines Verteilungsdiagrammes von Kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass Kolben-und Schieberstange an zwei senkrecht zueinander beweglich gelagerte Organe angelenkt sind, durch deren Spiel ein Schreibstift in geschlossener elliptischer Kurve über ein Schreibblatt bewegt wird.