CH168227A - Control and regulation device for piston steam engines. - Google Patents

Control and regulation device for piston steam engines.

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CH168227A
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CH
Switzerland
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control
regulating device
cylinder
cam
piston steam
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German (de)
Inventor
Maschinenfabrik Schw Lokomotiv
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Schweizerische Lokomotiv
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L15/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. with reciprocatory slide valves, other than provided for in groups F01L17/00 - F01L29/00

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

  

      Steuerungs-    und     Regelungseinrichtung    für     Kolbendampfmaschinen.       Die vorliegende Erfindung betrifft eine  Steuerung- und Regelungseinrichtung für  Kolbendampfmaschinen, insbesondere für       solche    hoher Drehzahl und hohen Dampf  druckes.  



  Bei solchen Kolbendampfmaschinen be  reitet es grosse     Schwierigkeiten,    einen für  die Steuerung und Regelung geeigneten       Mechanismus    auszubilden. Hohe Frisch  dampfdrücke (zum Beispiel 100     at)    erfordern  aus     Dichtheitsgründen        Einsitzventile.        Diese     Ventile können aber trotz hochgetriebener  Kompression nicht entlastet werden, weshalb  ganz erhebliche Kräfte. beispielsweise bis  über 1000 kg auf den     Ventilbewegungs-          mechanismus    wirken.

       Letzterer    muss also ent  sprechend kräftig ausgebildet und gelagert  sein,     wobei    aber doch auch zu beachten ist,  dass bei hohen Drehzahlen die Massendrücke  der Steuerungsteile nicht zu gross ausfallen.  Die unbedingt zu fordernde     Stetigkeit    der  Regelung lässt sich durch eine Nocken  steuerung erreichen, die für die zwei, die         Zylindergegenseiten    steuernden     Einlassven-          tile    zwei Nocken besitzt, von denen der eine  das Öffnen der     Einlassventile        (Voreinströ-          men),

      der andere das Schliessen der     Ein-          lassventile        (Füllungsabschluss)    bewirkt.       Durch    eine Relativdrehung des     Füllungsab-          schlussnockens    gegenüber dem auf der  Steuerwelle festgekeilten     Voröffnungsnocken     wird eine     stetige,    das heisst stufenlose Ver  änderlichkeit der Zylinderfüllung erreicht.  



       Beim    Öffnen des     Einlassventils    treten  keine Rückdrücke auf den Reguliermecha  nismus auf, weil der     Voreinströmnocken     auf der Steuerwelle festgekeilt ist. Im Ge  gensatz dazu treten beim     iSchliessen    bei     An-          w        endung    von     Eincitzventilen    solche Rück  wirkungen des verstellbaren     Schliessnockens     auf den Reguliermechanismus auf. Zufolge  des grossen Druckunterschiedes vor und hin  ter dem Ventil entstehen Kräfte ähnlicher  Grösse, wie beim Abhebender Ventile.

   Diese  an die Anwendung dampfdichter     Einsitz-          ventile    gebundenen und bei Hochdruckdampf      besonders grossen Ventilkräfte wirken nun  aber über den     verstellbaren        Füllungs-          abschlussnocken    auf die     Regulierorgane    zu  rück und es ist Gegenstand vorliegender Er  findung, unter Heranziehung an und für  sich bekannter     Mittel,    eine für schnellau  fende     Hochdruckkolbendampfmaschinen    vor  teilhaft geeignete neue     .Steuerung    und Regu  lierung zu schaffen.

   Dabei ist es kaum mög  lich, die Füllungsänderung mit Hilfe der im  Kolben - Dampfmaschinenbau altbekannten       Achsenregler    zu bewirken und es wird des  halb ein durch     Drueköl        betätigter    Servo  motor vorgesehen.  



  Die Impuls-     und        Steuerorgane    des     bezw.     der Servomotoren, sowie der Antriebsmecha  nismus der     Einlassventile,    sind vorteilhaft in  einem seitlich des Zylinders, am Ständer der  Dampfmaschine angeflanschten Gehäuse an  beordnet.  



  In der     Zeichnung    ist beispielsweise die       Anwendung    des Erfindungsgegenstandes bei  einer     Dreizylindergleichstrom;    - Dampfma  schine mit     vertikaler        Anordnung    der Zylin  der     dargestellt,    und zwar zeigt:       Abb.    1 die     Steuerungs-    und Regulie  rungseinrichtung in Draufsicht von aussen  gesehen,     teilweise    im     Schnitt,          Abb.    2 einen Querschnitt.  



  Die     Steuerwelle    a wird mittelst Zahnrad  übertragung b von .der Kurbelwelle der  Dampfmaschine aus angetrieben. Steuer  welle und Kurbelwelle haben gleiche Dreh  zahl. Die die Zylindergegenseiten steuern  den     Einlassventile    c werden von einem     Nok-          kenpaar    betätigt. Einer der Nocken,     dier          Voreinströmnocken    d, ist auf der     Steuerwelle     festgekeilt, während der andere Nocken, der       Füllungsabschlussnocken    e, sich     relativ    zum  ersten verdrehen kann.

   Der     Füllungsab-          schlussnocken    e besitzt     einen    zylindrischen  Ansatz f, welcher auf der Innenseite mit  einem mehrgängigen Schneckengewinde ver  sehen ist. Die     Relativverdrehung    der     r'ül-          lungsabsehlussnoeken    e wird durch eine mit  .der     .Steuerwelle    a sich drehende und längs  eines Keils g verschiebbare, in den genann  ten Ansatz<I>f</I>     eingreifende    Steuerschnecke     h       bewirkt.

   Die von den beiden Nocken beweg  ten Rollenpaare     i.    jedes Ventils c bewirken  in bekannter Weise das Öffnen     und        Schliessen          -lerselben.    Die zu den     Einlassventilen    c der  Zylinder     A.    und B gehörenden     Steuersohnek-          ken        h    sind     miteinander    fest     verbinden    und  werden vom Servomotor 7 mit     Hilfe    des  Stellhebels     l    und des Gleitringes     in        achsial     verschoben.

   Die Steuerschnecke des Zylin  ders C wird entweder wie nach der Zeich  nung vom Servomotor der Zylinder     A.    und B,  oder aber durch einen besonderen     Servomotor     verschoben, auf alle Fälle aber so, dass die       Füllungsänderung    aller Zylinder     gleichzeitig     und in gleichem Masse erfolgt.  



  Der durch Drucköl     betätigte    Servomotor       k    wird in bekannter Weise durch einen Kol  benschieber n gesteuert, .der vom     Fliehkraft-          federpendel    o oder auch einem andern Im  pulsorgan (Druckrelais)

   verstellt und durch  eine an die     Servomotorkolbenstange    p an  gelenkte     Rückführstange    q in die Mittellage  zurückgeführt     wird.    Der in die     Ölkanäle     zwischen     Kolbenschieber    n und Servomotor  <I>k</I>     eingeschaltete        Doppelkolbenschieber   <I>r</I>       wird    im Falle des Versagens der Haupt  steuerung von einem in den     Abbildungen     nicht gezeigten Sicherheitsregulator ausge  klinkt, worauf der     Servomotor    unter Öl  druck und Federkraft in die Schliessstellung  geht und     ,

  die    Nullfüllung     einstellt.    Der  Drehzahlregler o wird von der     Steuerwelle        a     angetrieben. Eine nicht     dargestellte        Hand-          oder    elektrische Drehzahlverstellung greift  bei s an.  



  Der     Servomotor        k    kann wie in     Abb.    1  bis 9     dargestellt,-zur        Steuerung    sämtlicher  Zylinder dienen. Es können aber auch ein  zelne Gruppen von     Zylindern    durch einen  Servomotor bedient werden, oder auch jeder  Zylinder durch     einen    besonderen     Servomotor.     



  Der ganze Steuer- und Regelmechanis  mus, umfassend: die Ventilnocken und die  Ventilbetätigung, die     .Steuerschnecken    mit  Gleitringen und Stellhebeln, den Servomotor       bezw.    die Servomotoren mit den Steuerschie  bern, die     Rückführstange,    das     Fliehkraft-          pendel    mit Antrieb und Drehzahl-Verstel-      Jung, ist in einem Gehäuse t gelagert, das  seitlich der Zylinderreihe auf dem Gestell  der     Dampfmaschine    bei     2c    abgestützt und  an dieses angeflanscht ist.  



  Dieses Gehäuse ist von der Umlauf  galerie aus durch Öffnen des vertikal ange  ordneten Deckels     v    leicht zugänglich. Für  guten     Ölablauf,    gute Entlüftung und Ent  wässerung ist durch     Anbringung    geeigneter  Öffnungen am Gehäuse gesorgt.



      Control and regulation device for piston steam engines. The present invention relates to a control and regulating device for piston steam engines, in particular for those high speed and high steam pressure.



  In such piston steam engines, there are great difficulties in designing a mechanism suitable for open-loop and closed-loop control. High fresh steam pressures (e.g. 100 at) require single-seat valves for reasons of tightness. However, these valves cannot be relieved in spite of the increased compression, which is why very considerable forces. for example, up to over 1000 kg act on the valve movement mechanism.

       The latter must therefore be designed and mounted correspondingly strong, but it must also be ensured that at high speeds the mass pressures of the control parts are not too great. The continuity of the regulation, which is absolutely necessary, can be achieved by a cam control which has two cams for the two inlet valves controlling the opposite cylinder sides, one of which opens the inlet valves (pre-inflow),

      the other closes the inlet valves (filling shut-off). By rotating the filling stop cam relative to the pre-opening cam, which is wedged onto the control shaft, constant, that is to say stepless, variability of the cylinder filling is achieved.



       When opening the inlet valve, there are no back pressures on the regulating mechanism because the pre-inflow cam is wedged onto the control shaft. In contrast to this, when closing with the use of Eincitz valves, such reactions of the adjustable closing cam on the regulating mechanism occur. As a result of the large pressure difference in front of and behind the valve, forces of a similar magnitude arise as when the valves lift.

   These valve forces, which are tied to the use of steam-tight single-seat valves and which are particularly large with high-pressure steam, now act on the regulating organs via the adjustable filling stop cam and the subject matter of the present invention, using means known per se, is a fast-moving one High-pressure piston steam engines have the advantage of creating suitable new control and regulation.

   It is hardly possible, please include to bring about the change in filling with the help of the well-known axis controller in piston steam engine construction and a servo motor actuated by pressure oil is therefore provided.



  The impulse and control organs of the respectively. the servomotors and the drive mechanism of the inlet valves are advantageously arranged in a housing flanged to the side of the cylinder on the stator of the steam engine.



  The drawing shows, for example, the application of the subject matter of the invention to a three-cylinder direct current; - Dampfma machine with vertical arrangement of the cylinder shown, namely: Fig. 1, the control and regulating device in plan view from the outside, partially in section, Fig. 2 is a cross section.



  The control shaft a is driven by means of gear transmission b from the crankshaft of the steam engine. The control shaft and crankshaft have the same speed. The opposite sides of the cylinder control the inlet valves c are actuated by a pair of cams. One of the cams, the pre-inflow cam d, is wedged onto the control shaft, while the other cam, the filling end cam e, can rotate relative to the first.

   The filling end cam e has a cylindrical extension f, which is seen on the inside with a multi-start worm thread. The relative rotation of the r'ülungsabsehlussnoeken e is brought about by a control screw h that rotates with the control shaft a and is displaceable along a wedge g and engages in the mentioned shoulder.

   The roller pairs moved by the two cams i. each valve c cause the same to open and close in a known manner. The control jacks h belonging to the inlet valves c of cylinders A. and B are firmly connected to one another and are axially displaced by the servomotor 7 with the aid of the adjusting lever 1 and the sliding ring.

   The control screw of cylinder C is either moved by the servo motor of cylinders A. and B as shown in the drawing, or by a special servo motor, but in any case so that the filling change of all cylinders takes place simultaneously and to the same extent.



  The servomotor k operated by pressurized oil is controlled in a known manner by a piston valve n, which is operated by the centrifugal spring pendulum o or another pulse element (pressure relay)

   adjusted and is returned to the central position by a return rod q, which is steered to the servomotor piston rod p. The double piston valve <I> r </I> inserted in the oil channels between the piston valve n and the servomotor <I> k </I> is disengaged from a safety regulator (not shown in the figures) in the event of the failure of the main control, whereupon the servomotor stops Oil pressure and spring force go into the closed position and,

  sets the zero filling. The speed controller o is driven by the control shaft a. A manual or electrical speed adjustment, not shown, acts on s.



  The servomotor k can, as shown in Fig. 1 to 9, serve to control all cylinders. However, individual groups of cylinders can also be operated by a servomotor, or each cylinder by a special servomotor.



  The entire control and regulating mechanism, including: the valve cams and the valve actuation, the .Steuschnecken with sliding rings and levers, the servo motor and / or. the servomotors with the control slides, the return rod, the centrifugal pendulum with drive and speed adjustment Jung, is mounted in a housing t, which is supported on the side of the cylinder row on the frame of the steam engine at 2c and flanged to this.



  This housing is easily accessible from the circulation gallery by opening the vertically arranged cover v. Suitable openings are made on the housing for good oil drainage, good ventilation and drainage.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Steuerungs- und Regelungseinrichtung für Kolbendampfmaschinen mit Nockenven- tilsteuerung, insbesondere für solche hoher Drehzahl und hohen Dampfdruckes, dadurch gekennzeichnet, .dass von den zwei für das Voröffnen und Schliessen ein und desselben Dampfventils (c) vorgesehenen Nocken (d, e) derjenige Nocken (e), der das Schliessen des Ventils bewirkt, durch einen unter dem Einfluss eines Regelimpulses stehenden, dureh Drucköl betätigten Servomotor (k) verstellt wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. PATENT CLAIM: Control and regulating device for piston steam engines with cam valve control, especially for high speed and high steam pressure, characterized in that of the two cams (d, e) provided for the pre-opening and closing of one and the same steam valve (c) the one Cam (e), which causes the valve to close, is adjusted by a servomotor (k) that is under the influence of a control pulse and actuated by pressure oil. SUBCLAIMS: 1. Steuerung s- und Regelungseinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Servomotor (k) eine mit .der Steuerwelle (a) sich drehende Schnecke (h) längs eines auf der Steuer welle sitzenden Keils (y) verschieben kann und dadurch eine Relativverdrehung zwi schen dem auf der Steuerwelle fest aufge- keilten Voröffnungsnocken (d) und dem Füllungsabschlussnocken (e) bewirkt. 2. Control s and regulating device according to claim, characterized in that the servomotor (k) can move a worm (h) rotating with the control shaft (a) along a wedge (y) seated on the control shaft, thereby causing a relative rotation between between the pre-opening cam (d), which is firmly keyed on the control shaft, and the filling closure cam (e). 2. S t euerungs- und Regelungseinrichtung nach Patentanspruch, für Mehrzylinder- Kolbendampfmaschinen, dadurch gekenn zeichnet, dass die Füllungsänderung aller Zylinder mittelst eines einzigen Servo motors erfolgt. B. Steuerungs- und Regelungseinrichtung nach Patentanspruch, für Mehrzylinder- Kolbendampfmaschinen, dadurch gekenn zeichnet, dass die Füllungsänderung der Zylinder gruppenweise durch je einen Servomotor gleichzeitig erfolgt. Control and regulation device according to patent claim, for multi-cylinder piston steam engines, characterized in that the filling change of all cylinders takes place by means of a single servo motor. B. Control and regulating device according to claim, for multi-cylinder piston steam engines, characterized in that the filling change of the cylinder is carried out in groups by a servo motor at the same time. 1. Steuerungs- und Regelungseinrichtung nach Patentanspruch, für Mehrzylinder- Kolbendampfmaschinen, dadurch gekenn zeichnet, dass die Füllungsänderung der Zylinder einzeln je durch einen besonderen Servomotor erfolgt. 5. Steuerungs- und Regelungseinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, für Mehrzylinder-Kolbendampfmaschi- nen, dadumch gekennzeichnet, .dass die längsverschieblichen Schnecken zweier benachbarter Zylinder miteinander fest verbunden sind. . 1. Control and regulating device according to claim, for multi-cylinder piston steam engines, characterized in that the filling change of the cylinder takes place individually each by a special servo motor. 5. Control and regulating device according to claim and dependent claim 1, for multi-cylinder piston steam machines, characterized by the fact that the longitudinally displaceable screws of two adjacent cylinders are firmly connected to one another. . 6. Steuerungs- und Regelungseinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der ganze Steuerungs- und Regelungsmechanismus in einem seitlich des vertikalen Zylinders sich befindenden Gehäuse untergebracht ist und dieses Ge häuse auf .dem Gestell .der Dämpfmaschine abgestützt ist. 7. Steuerungs- und Regelungseinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ge nannte Gehäuse durch einen demontier baren, vertikal angeordneten Deckel abge schlossen ist. 6. Control and regulating device according to claim, characterized in that the entire control and regulating mechanism is housed in a housing located on the side of the vertical cylinder and this housing is supported on .dem frame .der steaming machine. 7. Control and regulating device according to claim and dependent claim 6, characterized in that the GE named housing is closed by a demountable ble, vertically arranged cover. B. Steuerungs- und Regelungseinrichtung nach Patentanspruch und Unteransprü- ahen 1 und<B>6,</B> dadurch, gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung mit Olabfluss-, Ent- lüftungs- und Entwässerungsöffnungen versehen ist. B. Control and regulating device according to patent claim and dependent claims 1 and <B> 6, </B>, characterized in that the housing of the control and regulating device is provided with oil outflow, ventilation and drainage openings.
CH168227D 1934-08-02 1933-03-03 Control and regulation device for piston steam engines. CH168227A (en)

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