DE101556C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE

F. GRABE in DANZIG. Einschieber-Steuerung.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 26. Mai 1897 ab.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einschieber-Steuerung, welche in der folgenden Hinsicht eigenartig ist. Zwei Kanten des Schiebers bilden mit einander einen Winkel und diese Kanten arbeiten mit zwei ebenfalls im Winkel zu einander stehenden Kanten des Einlafskanales in der Weise zusammen, dafs der Maximalquerschnitt der Durchtrittsöffnung auf die Mitte des den beiden Abschlufsstellen entsprechenden Schieberweges zu liegen kommt, des Schieberweges, welcher in ein und demselben Sinne durchlaufen wird. Es bildet dabei die Durchtrittsöffnung ein-Parallelogramm, dessen Höhe stetig zunimmt, dessen Grundlinie aber stetig abnimmt. Vorzugsweise läfst man dabei den Schieber nicht eine gerade Linie, sondern einen Kreis, eine Ellipse oder eine ähnliche Curve beschreiben. Eine derartige Steuerung läfst es zu, den Füllungsgrad bis auf Null zu verringern, ohne dafs die übrigen Functionen des Schiebers beeinträchtigt werden.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist in den Fig. ι bis 3 eine solche Einschieber-Steuerung schematisch dargestellt, und zwar unter der Annahme, dafs zwei Excenter von gleicher Excentricität und gleichem Voreilwinkel dem Schieber eine Kreisbewegung ertheilen. Beispielsweise sind zwei Dampfeintrittskanäle R vorgesehen. Dabei arbeiten die Kanten R¹ S¹ und diejenigen i?² S'² zusammen in folgender Weise. In der Stellung Fig. 1 liegen die Kanten S¹ R¹, mit einander parallel verlaufend, in einem Abstand von einander, welcher der linearen Voreilung Ventspricht. Das Excenter E¹ bewegt nun den Schieber S nach rechts, das Excenter E¹ nach unten. Vorausgesetzt, dafs die Excenter gleich grofs sind, entsteht dabei bezüglich des Schiebers 5 eine Kreisbewegung und die Schieberkante S¹ wird sich von der Kan'alkante R¹ entfernen (s. Fig. 2). Dabei nähert sich die Schieberkante S² der Kanalkante R². Bei dieser Stellung Fig. 2 ist nahezu der gröfste Querschnitt erreicht worden. In der Stellung Fig. 3 dagegen ist die Schieberkante S'² vollständig an die Kanalkante i?² herangetreten und es hat bereits ein Absperren stattgefunden.

Wird behufs Aenderung der Füllung nur der Voreilwinkel δ¹, nicht aber die Excentricität geändert, dann ist die Abschlufsgeschwindigkeit für alle Füllungsgrade gleich grofs. Sind die Excentricitäten r¹ r² beider Excenter gleich grofs, und ebenso die von der Kurbel und den Excentern eingeschlossenen Winkel S¹ und S², dann ist die vom Schieber S beschriebene Curve, wie erwähnt, ein Kreis, andernfalls wird dieselbe ellipsenförmig sein (s. Fig. 4). Die letztere Figur zeigt die vom Schieber beschriebene Curve für eine Füllung von 0,6, bei welcher die Winkel δ¹ und &'² der Excenter E¹ und E'² verschieden sind. In Betreff des Winkels d¹ ist zu bemerken, dafs er aufser von dem Füllungsgrade etc. noch von der Ueberdeckung d^l abhängt (s. Fig. 3,4, 6 und 18). Letztere ist erforderlich, damit nicht ein Nachströmen von Dampf während der Compressionsperiode stattfindet. Die Ermittelung des Winkels d¹ sowie die Construction der Schiebercurve erklärt die Fig. 4.

Der Schieber S kann entweder rund wie die Kolbenschieber, halbrund wie die Riderschieber oder flach analog den flachen Rider-

Schiebern ausgeführt werden. Behufs Vermeidung von Reibungswiderständen wird der Schieber S vorzugsweise als entlasteter cylindrischer Schieber ausgeführt.

In Fig. 5 ist ein sogenannter Röhrenschieber dargestellt. Die Fig. 6 ist eine Abwickelung dieses Schiebers nebst den zugehörigen Kanälen im Schieberspiegel. Der Schieberspiegel weist vier Kanalgruppen mit je drei Durchtrittsöffnungen auf, zwei Gruppen für den Hergang, zwei Gruppen für den Hingang des Kolbens.

Bezeichnet r² die Excentricität des Excenters E², ferner mit Bezug auf die Fig. 5, 6 und 18 e die äufsere Ueberdeckung und nach Fig. ι V das lineare Voreilen, dann ist die gröfste wirksame Gesammtlänge der abschliefsenden Kanten S² R- für ein Cylinderende

b = (r- — e 4- v) \ n,

wenn \ die Anzahl der Kanten S² einer Gruppe und η die Anzahl der Gruppen für ein Cylinderende bedeutet. Die Länge der Kanten S² ist zweckmäfsig gleich der Kanalweite α zu nehmen. Bedeutet d² (s. Fig. 3) eine Ueberdeckung der Kanten R¹ S¹, dann kann die Kanalweite betragen :

a = r² — e + ν + d².

Der Durchmesser D des Schiebers hängt ab von der Anzahl der Kanalgruppen, der Anzahl der Kanten S¹ und von der Excentricität r¹ des Excenters E¹. Die Länge der Kanten S¹ ist gleich der Excentricität r¹. Nimmt man ferner für das Stück/(s. Fig. 6) das Mafs 2c¹+ 2d^l, worin d^l eine Ueberdeckung der Kanten R² S² bedeutet (s. Fig. 3, 4, 6 und 18), dann ist der Durchmesser des Schiebers

(2 r¹ + 2 d¹ + r¹

Wird der Schieber der Abwickelung in Fig. 6 entsprechend ausgeführt, dann fällt er im Durchmesser etwas kleiner aus, als obige Formel erprobt. Der freie Dampfeintrittsquerschnitt für jede Kurbelstellung während der Einströmung läfst sich mit Hülfe des Schieberdiagrammes leicht bestimmen. Trägt man z. B. in das Diagramm von Reuleaux (Fig. 29) den Winkel <5^l sowie die Deckung d¹ ein, wie geschehen, dann ist das Product von xy, gemessen vom Schnittpunkt der Kurbel mit dem gemeinschaftlichen Excenterkreis bis auf die entsprechenden Kanalkanten, gleich dem freien Querschnitt eines durch die Kanten R¹ S¹ R² S² (Fig. ι bis 3) gebildeten Parallelogramms. Der Gesammtquerschnitt für ein Cylinderende ergiebt sich durch Multiplication mit der Anzahl der gleichzeitig offenstehenden Durchtrittsöffnungen. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, läfst sich auch mit Hülfe desselben der Winkel δ¹ für eine beliebige Füllung leicht bestimmen. Im Diagramm Fig. 29 ist angenommen, dafs beide Excentricitäten gleich grofs sind; ist dieses nicht der Fall, dann braucht man nur beide Excenterkreise einzutragen und wiederum von den Schnittpunkten bis zu der zugehörigen Kanalkante zu messen.

Die zur Erzeugung der doppelten Bewegung erforderlichen Mechanismen werden sich in der verschiedensten Weise ausführen lassen.

Eine sehr einfache Construction für feste Expansion zeigen die Fig. 7 bis 9.

Vorausgesetzt, dafs der Schieber S gemäfs der Fig. 5 ausgeführt ist, so hat man demselben aufser der gebräuchlichen Bewegung in der Richtung der Längsachse nur noch eine zweite hin- und herdrehende zu ertheilen, ähnlich wie solche bei dem Riderexpansionsschieber durch den Regulator erzeugt wird. Während jedoch bei dem Riderschieber eine Drehung nur bei einer Füllungsänderung erfolgt, dreht sich hier der Schieber bei der Umdrehung der Kurbelwelle einmal hin und zurück.

Die Gröfse der Drehung, am Umfange de·? Schiebers gemessen, ist r¹, das ist zugleich die Länge der Schieberkante S¹. Die hin- und her- -drehende Bewegung wird in einfacher Weise zugleich mit der Bewegung m der Längsachse durch einen am Ende der Kurbelwelle K schief sitzenden Zapfen K² erfolgen. Die Fig. 8 und 9 zeigen die Verbindung eines solchen schief sitzenden Zapfens K² mit der Excenterstange Ε^Ά durch ein Kreuzgelenk, die Fig. 10 das Gerippe einer Maschine mit dieser Anordnung. Auf dem Zapfen K² sitzt drehbar eine Hülse H. Dieselbe ist mit Zapfen H¹ versehen, welche in dem Gabeltheil E* der Excenterstange E³ gelagert sind. Die Verbindung der Schieberstange S³ mit der Excenterstange E³ mufs mittelst Hook'sehen Gelenkes bewirkt werden. Denkt man sich nun den Zapfen K² aus der Zeichenebene herausgedreht, und zwar um i8o°, so dafs er die punktirte Lage einnimmt (Fig. 7), so ist der von beiden Stellungen eingeschlossene Winkel gleich dem Drehungswinkel des Schiebers S. Greift die Excenterstange nun im Punkte Z an, dann macht sie aufser der Drehung auch noch eine Bewegung in der Richtung der Längsachse von der Gröfse 2 r².

Die Gröfse des Drehungswinkels hängt ab von dem Durchmesser D des Schiebers »S und der Gröfse r¹, d. h. mit Bezug auf die schematische Fig. ι bis 3 von der Excentricität des Excenters E\ und bestimmt sich nach Fig. 7. Der Angriffspunkt der Excenterstange E³ liegt in der Entfernung r², gleich der Excentricität des Excenters E², von der Mittellinie der Kurbelwelle K¹. Eine andere Construction nach dem Princip des schief sitzenden Zapfens, jedoch für veränderliche Expansion und Veränderung der-

selben mittelst Achsenregulators zeigen die Fig. μ und i2.

Mit der Kurbelwelle ein Ganzes bildend ist der um das Mafs r² excentrisch sitzende Zapfen m angeordnet. Mit der Kurbel K schliefst er den Voreilwinkel d² des Excenters E'² ein, welches er ersetzt. Auf dem Zapfen m befindet sich eine verdrehbare, schief sitzende Scheibe η nebst Bügel mit dem Drehungswinkel a. Die schief sitzende Scheibe η ersetzt das Excenter E¹. Auf dem excentrischen Zapfen m sitzt, um die Concentricität wieder herzustellen, eine Muffe m² zur Aufnahme des Achsenregulators, welcher die schief sitzende Scheibe η mittelst ihres Auges n¹ beeinflufst. Die Zapfen w² des Bügels ruhen im Gabeltheil E* der Excenterstange E^s. Zur Aenderung der Füllung bedarf es nur einer Verdrehung der schiefen Scheibe η durch den Regulator. Die hin- und herdrehende Bewegung kann auch analog den schematischen Fig. ι bis 3 durch Excenter erfolgen. Für veränderliche Expansion können die bekannten, sonst zum Umsteuern dienenden Mechanismen bei zweckentsprechender Aufkeilung der Excenter Anwendung finden.

Den Fig. 13 bis 15 gemäfs keilt man die Excenter der Go och'sehen Umsteuerung so auf, dafs das eine Excenter E¹ dem Winkel d¹ für die kleinste Füllung, das andere E^z demjenigen für die gröfste Füllung entspricht.

Die Fig. 16 und 17 zeigen die Anwendung der bekannten Umsteuerung nach Klug in Verbindung mit einem Regulator. Andere Expansionsumsteuerungen lassen sich für den vorliegenden Zweck in analoger Weise verwenden. An Stelle dieser Anordnung mit konischen Rädern K^ K° kann das Expansionsexcenter E¹ auch direct auf der Kurbelwelle K¹ sitzen und die Bewegungsübertragung mittelst Hebel und Lenkstangen erfolgen.

Bezüglich der Anordnung Fig. 18 bis 28 sei erwähnt, dafs sie das Expansionsexcenter E¹ nicht vollständig ersetzt, da sie nur bei kleineren Füllungen, bis etwa 0,3, präcise arbeitet, aber doch für viele Zwecke wegen ihrer Einfachheit brauchbar ist. Die hin- und herdrehende Bewegung wird hier durch eine mit dem Kreuzkopf K^h verbundene Lenkstange s erzeugt (Fig. 23 und 24), indem die letztere an einem Hebel angreift, dessen Nabe L¹ unverdrehbar mit der Schieberstange m verbunden ist und durch Kloben NN an einer Bewegung in der Richtung der Schieberstange verhindert wird. Bewegt sich der Kreuzkopf K⁵ von einer Endstellung bis zur Mitte seines Hubes, dann wird der Angriffspunkt ρ der Lenkstange s am Hebel L um das Mafs 0 verschoben (Fig. 19). Gelangt der Kolben dann weiter bis in die andere Endstellung, dann kommt der Angriffspunkt j? wieder in seine frühere Lage zurück.

Es wird sich also der Schieber bei jeder Kurbelumdrehung zweimal hin- und herdrehen, und die Bewegungscurve des Schiebers ist in diesem Falle eine Schleife von der Form einer arabischen Acht (8) (s. Fig. 26).

Die Wirkungsweise lassen die Fig. 19 und 20 erkennen. Damit infolge der Rückbewegung des Schiebers in der zweiten Hälfte des Hubes ein Nachströmen von Dampf während der Expansion vermieden wird, ist darauf zu achten, dafs in der gezeichneten Stellung (Fig. 22) die öffnenden Kanten um eine gewisse Deckung d von einander entfernt bleiben.

Bei der Anordnung Fig. 23 und 24 ist angenommen, dafs der Hebel L auf der Schieberstange m die Längsbewegung derselben nicht mitmacht. Er kann aber ohne Nachtheil für die Dampfvertheilung auch festgekeilt werden.

Da der Schieber beim Abschlufs immer dieselbe Drehungsrichtung hat, läfst sich eine Aenderung der Füllung in der einfachsten Weise erreichen.

Es kann geschehen durch Annä'heruug der abschneidenden Kanten (Verdrehung des Schieberkasteneinsatzes) durch Veränderung des Drehungswinkels (d. i. Veränderung der Länge des auf der Schieberstange sitzenden Hebels) oder durch beide genannte Mittel zugleich.

Letzteres läfst sich in einfacher Weise erreichen durch schräge Lage des auf der Schieberstange sitzenden Hebels L. Die schematischen Fig. 27 und 28 lassen dieses deutlich erkennen. An Stelle der Füllungsänderung durch Hand, wie gezeichnet, läfst sich eine solche durch den Regulator leicht bewerkstelligen.

Die Construction des Schiebers ist analog derjenigen in Fig. 5. Eine Abwickelung desselben zeigt Fig. 25. Zwecks Erreichung eines möglichst grofsen Füllungsgrades haben die Kanten S¹ S~ bezw. JR¹ R² zu einander eine geneigte Lage erhalten.

Die oben beschriebene Einschieber-Steuerung gewährt den bekannten gegenüber den Vortheil, dafs eine Bewegung des frischen Dampfes innerhalb des Schiebers parallel zum Schieberspiegel aufhört, nachdem dieser frische Dampf durch Steuerkanäle hindurchströmte, auch dann, wenn der Schieberspiegel gemäfs Fig. 5 einen Cylinder bildet, und wird dieser Zweck im Wesentlichen dadurch erreicht, dafs ein und dasselbe, von Kanten des Schiebers mit denjenigen des Kanales im Schieberspiegel gebildete Parallelogramm bei dem Eröffnen und beim Absperren in Frage kommt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Einschieber-Steuerung mit Längs- und Querbewegung des Schiebers, dadurch gekennzeichnet, dafs unter Vermeidung von Kanälen, welche eine Bewegung des frischen Dampfes parallel zum Schieberspiegel innerhalb des Schiebers nach dem Durchströmen von Steuerkanälen

   bedingen, ein schnelles Oeffnen und Absperren erreicht wird, indem zwei die Spitzen nach entgegengesetzten Seiten kehrende keilförmige Ausnehmungen bezw. Durchbrechungen S¹ S'² bezw. R¹ R² (Fig. ι bis 3) des Schiebers bezw. Schieberspiegels unter Seitenbewegung über einander hinwegstreichen, während eine Steuerung des Füllungsgrades durch Längsverschiebung dieserDurchbrechungen bezw. Ausnehmungen gegen einander bewirkt wird.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.