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Ventilsteuerung für Dampfmaschinen und Verfahren zum Umbau von Dampfmaschinen mit Kolbenschiebersteuerung in solche mit Ventilsteuerung.
Gegenstand der Erfindung ist eine Ventilsteuerung für Dampfmaschinen, insbesondere für Lokomotiven. Die Erfindung besteht in erster Linie darin, dass das Ein-und das Auslassventil jeder Zylinderseite nebst dem zugehörigen Steuerungsantrieb als Ganzes in einen in die Bohrung des Steuerungsgehäuses einsetzbaren Teil eingebaut sind, weiters darin, dass die Enden der Ventilspindeln Kolben bilden, die beim einseitigen Unterdrucksetzen so weit verstellt werden, dass die Auslassventile durch Auflage an Gegensitzen die Auspuffräume von dem Zylinderraum abschliessen, während die offen gehaltenen Einlassventile eine ständige Verbindung der beiden Zylinderseiten herstellen.
Diese besondere Ausbildung der Steuerung ermöglicht es, sie als selb- ständigen Teil prüfen und in den Zylinder einsetzen, sowie sie als Leerlaufdruckausgleichvor- richtung benutzen zu können. Die neue Ausbildung der Steuerung ermöglicht auch erfindunggemäss den Umbau von Lokomotivdampfmaschinen mit Eolbenschiebersteuerung in solche mit Ventilsteuerung in einfacher und schneller Weise zu bewerkstelligen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ventilgehäuse der einen Ausführungsform, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie ct-b der Fig. 1 und Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Ventilgehäuse der zweiten Ausführungsform.
Im folgenden soll zunächst die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausbildung der Steuerung beschrieben werden, die zweckmässig bei Neubauten Anwendung findet. An dem Zylinder 1 ist das Ventilgehäuse 2 angegossen, das im vorliegenden Falle eine bis nahe an die Zylinderenden sich erstreckende Einströmkammer 3 bildet, der der Frischdampf in der Mitte durch einen Stutzen 4 zugeführt wird. An den Enden dieser Kammer sind in die Bohrungen 3 als Abschlussdeckel ausgebildete Einsatzstücke 5 eingesetzt, die die gesamte Steuerung einer Zylinderseite aufnehmen. Die Steuerung jeder Zylinderseite erfolgt hiebei durch ein Einströmventil 6 und ein Ausströmventil 7, die in einer Achse hintereinander angeordnet sind, und zwar das Einlassventil 6 innen, das Auslassventil 7 aussen, wobei die Einlassventile nach aussen und die Auslassventile nach innen öffnen.
Die Einlassventile 6 sitzen auf den Ventilspindeln 8, die durch die hohlen Ventilspindeln 9 der Auslassventile 7 hindurchgeführt sind. Die zusammengehörigen Ventile jeder Zylinderseite werden von einer Steuerwelle 10 aus durch Hubdaumen gesteuert. Hiebei wirkt der eine Hubdaumen 11 auf die Rolle 12 der Einlassventilspindel 8 ein. Das Auslassventil 7 dagegen wird durch zwei auf der Steuerwelle 10 hintereinander liegende gleich ausgebildete Hubdaumen 13 betätigt, die den Hubdaumen 11 zwischen sich einschliessen. Sie wirken auf Hubrollen 14 ein (s. Fig. 2), die an dem zu einem Klben 9'erweiterten Ende der hohlen Ventilspindel 9 sitzen. Ein-und Auslassventile werden hiebei durch Federn 15 und 16 in ihrer Schlusslage gehalten.
Die Feder 16 des Auslassventils stützt sich hiebei einerseits gegen den Kolben 9', anderseits gegen. eine Querwand 17 des Deckels, die in ihrem nabenförmigen mittleren Teil die Führung für die Auslassventilspindel 9 abgibt. Diese Querwand zusammen mit einer Ringleiste 18 des Stückes 5 bilden den Sitz des Auslassventils 7. Zwischen dieser Ringleiste 18 und der Wand 17 ist der Auspuffkanal 19 angeordnet. Die beiden Sitze für das Einlassventil 6 sind an einer besonderen Büchse 20 mit tellerartigem Boden angeordnet, die in die innere Ausbohrung des Einsatzstückes 5 eingesetzt ist. Sie wird gegen eine Ringleiste 21 des Gehäuses 2 durch das Einsatzstück 5 gepresst und festgehalten.
Der mittlere nabenartige Teil 20'der Büchse 20 führt sich in dem Ende der hohlen Ventilspindel 9 und bildet zusammen mit dieser Hòhlspindel die Führung für die Einlassventilspindel 8. Die Schlussfeder 15 des Einlassventils umgibt die Spindel 8 und legt sich einerseits gegen die bei 8' kolbenartig erweiterte Spindel 8 und anderseits gegen die Nabe 20'der Büche 20. Zwischen den gegen die Zylindermitte zu gelegenen Sitzen der Ein-und Auslassventile sind die Über- strömkanäle 22 angeordnet.
Die Steuerwellen 10 sind in jedem der Einsatzstücke 5 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise gelagert. Ihre Enden tragen Schwinghebel 23, die durch eine Gelenkstange 24 unter sich und durch eine weitere Gelenkstange 25 mit der Umsteuerung verbunden sind.
Die vorliegende Ventilsteuerung ist zugleich als Leerlaufdruckausgleichvorrichtung ausge- bildet. Zu diesem Zwecke ist der die Steuernocken aufnehmende Raum 26 nach aussen ab- gedichtet und kann durch irgend ein Druckmittel unter Druck gesetzt werden. Dadurch werden die Einlass-und Auslassventile in die in Fig. 1 rechts punktiert angedeutete Lage in der Weise
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angehoben, dass die Auslassventile 7 an dem Boden der Büchse 20 und an der Ringleiste 18 zur Anlage kommen und dadurch den Auspuffraum von dem Zylinderraum absperren, so dass kein Russ u. dgl. in das Zylinderinnere gelangen kann, während die Einlassventile 6 durch eine entsprechende nicht gezeigte Hubbegrenzung so hoch angehoben bleiben, dass sie eine ständige Verbindung der beiden Zylinderseiten herstellen.
Die vorstehend beschriebene Ventilsteuerung lässt sich nun in einfachster Weise dazu benutzen, Lokomotivdampfmaschinen mit Kolbenschiebersteuerung in solche mit Ventilsteuerung umzubauen. Ein solcher Umbau ist in Fig. 3 gezeigt. In diesem Falle hat der Zylinder 1 und das Steuerungsgehäuse 2 die für solche Maschinen übliche Form, wobei der Kolbenschieber und sein zugehöriges Laufgehäuse ausgebaut ist, während die an den Stirnseiten des Schiebergehäuses 2 angeordneten Auspuffsammelkästen 26 verbleiben. In diesem Falle ist es jedoch erforderlich, in die Enden der Gehäusebohrung einen Korb 27 einzusetzen, der entsprechende Durchbrüche 271 nach den Überströmkanälen 22 besitzt.
Die sämtliche Steuerungsteile einer Zylinderseite enthaltende Einsatzbüchse 28 ist hiebei so lang ausgebildet, dass sie den Auspuffsammelkasten 26 durchsetzt, in den Korb 27 hineinpasst und die die Einlassventilsitze enthaltende Büchse 20 mit festhält. Öffnungen 29 und Kanäle 30 ermöglichen bei geöffnetem Auslassventil 7 den Übertritt des Abdampfes vom Zylinder zu dem Auspuffsammelkasten. Die Einsatzbüchse 28 ist auch hier als Abschlussdeckel ausgebildet und enthält in ihrem äusseren Teil die Steuerwelle 10.
In beiden Fällen sind die zu einem Doppelventil vereinigten Einlass-und Auslassventile in einer besonderen Büchse angeordnet und können daher als einheitliches Ganze für sich hergestellt und unabhängig von dem übrigen Zylinderaufbau auf dem Versuchsstand geprüft und eingestellt werden. Sie können, nachdem dies geschehen ist, dann in einfachster Weise in die entsprechende Bohrung des Steuerungsgehäuses eingesetzt werden.
Der Schluss der Ventile kann wie dargestellt durch Federn erfolgen. Er kann aber auch durch irgend ein Druckmittel herbeigeführt werden, das auf die kolbenartigen Enden der Ventilspindeln im entsprechenden Sinne einwirkt. Beispielsweise kann gemäss Fig. 3 das Auslassventil 7 dadurch unter Schluss gehalten werden, dass der Raum 31 bzw. der Kolben 9' unter Druck gesetzt wird.
Bei den dargestellten Ausführungsformen ist angenommen, dass die Einlassventilspindel die Auslassventilspindel durchsetzt. Es liegt natürlich nichts im Wege, die umgekehrte Anordnung zu treffen, was dann der Fall sein wird, wenn die Zuführung des Frischdampfes an den Enden des Zylinders erfolgt.
Die Ventilspindeln müssen nicht unmittelbar durch die Steuerdaumen angehoben werden.
Selbstverständlich kann auch für eines der Ventile oder für beide der Antrieb mittels Zwischenhebels erfolgen. Auch können beide Ventile durch einen Doppeldaumen mittels Hebelanordnung gesteuert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ventilsteuerung für Dampfmaschinen, insbesondere für Lokomotiven, dadurch gekenn ; zeichnet, dass das Ein-und Auslassventil (6, 7) jeder Zylinderseite nebst dem zugehörigen Steuerungsantrieb (11, 12, 8, 13, 14, 9) als Ganzes in einen in die Bohrung (31) des Steuerungsgehäuses einsetzbaren Teil (5 bzw. 27, 28) eingebaut sind.