DE107362C

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Publication number: DE107362C
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Description

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PATENTAMT.PATENT OFFICE.

^O^ O

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Schiebersteuerung für Dampfmaschinen, und besteht dieselbe aus einer Vorrichtung,- um zwei sich gegenseitig verändernde Bewegungen in der bisher gebräuchlichen einseitigen Bewegung bei Schiebern einzuschalten. Die eine dieser Bewegungen ist schneller, während die andere, langsamer ist als die einfache Bewegung des Schiebers. Eine Bewegung soll dazu dienen, ein schnelleres Oeffnen und . Schliefsen der Ein- und Aüsströmungsöffnungen zu bezwecken, während die-zweite, langsamere, den Zweck hat, die Bewegung des Schiebers zu verzögern, während das angewendete Kraftmittel expandirt, und die Entlastungsperiode eintritt.The subject of the invention is a slide control for steam engines, and it consists of a device - by two mutually changing movements to switch on in the one-sided movement that has been used up to now for sliders. The one one of these movements is faster while the other is slower than the simple movement of the slide. A movement should serve for a faster opening and . The purpose of closing the inlet and outlet openings, while the second, slower, has the purpose of decelerating the movement of the slide while the force means being applied expands, and the relief period arrives.

Auf diese Weise erreicht man unter den günstigsten Umständen eine schnelle und freie Einströmung und ein schnelles Schliefsen des Schiebers, so dafs eine Nachströmung ausgeschlossen ist, und andererseits kann eine schnelle, freie und ausgedehnte Ausströmung am Schlüsse der Expansionsperiode erzielt werden, so dafs eine höhere mechanische Leistung, als bisher bei Dampfmaschinen von hoher oder' geringer Geschwindigkeit erhältlich ist.In this way, under the most favorable circumstances, a quick and free one is obtained Inflow and a rapid closing of the slide, so that a post-flow is excluded and, on the other hand, a fast, free and extensive outflow can be achieved at the end of the expansion period, so that a higher mechanical power than hitherto in steam engines of high or ' low speed is available.

Der Erfindungsgedanke wird in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht, und zwar zeigtThe inventive concept is illustrated in the accompanying drawings, and although shows

Fig. ι eine Seitenansicht einer selbsttätig regulirten Dampfmaschine mit Schieber, wobei ein Theil des Schwungrades und der Verschlufs der Dampf büchse weggelassen sind,Fig. Ι a side view of an automatically regulated steam engine with slide, with part of the flywheel and the shutter the steam can be left out,

Fig. 2 eine yergröfserte Seitenansicht Mer Schwinge und kleinere daran befestigte Nebentheile, 2 shows an enlarged side view of the rocker arm and smaller secondary parts attached to it,

Fig. 3 eine vergröfserte Seitenansicht eines gezahnten Sectors,3 shows an enlarged side view of a toothed sector,

Fig. 4 eine vergröfserte End- und Seitenansicht einer ein Excenter nebst Zahnrad tragenden Welle,4 shows an enlarged end and side view of an eccentric bearing together with a gear Wave,

Fig. 5 eine vergröfserte Seitenansicht der in Fig. 2, 3 und 4 veranschaulichten Theile,Figure 5 is an enlarged side view of the parts illustrated in Figures 2, 3 and 4;

Fig. 6, 7, 8 und 9 sind graphische Darstellungen , welche die Gröfsen der Dampföffnungen und die mit diesen übereinstimmenden Stellungen des Schiebers veranschaulichen, und ferner die Vorrichtungen zur Erzielung der einzelnen Bewegungen und die zugehörigen Stellungen ihrer Theile mit Bezug auf die Stellungen, die der Dampfkolben vom Beginn der Einströmung an einimmt, zeigen.Figures 6, 7, 8 and 9 are graphs showing the sizes of the steam openings and illustrate the positions of the slide that correspond to these, and also the devices for achieving the individual movements and the associated Positions of their parts with respect to the positions of the steam piston from the beginning the inflow to show.

Fig. ι ο ist ein Indicatordiagramm, welches an einer mit dem Erfindungsgegenstand versehenen, . schnelllaufenden Dampfmaschine aufgenommen wurde.Fig. Ι ο is an indicator diagram which on one provided with the subject matter of the invention,. high-speed steam engine added became.

α (Fig. 1) bezeichnet das Maschinenbett, b das als Riemscheibe dienende Schwungrad, während d das Hauptexcenter, welches an der Nabe dieses Schwungrades, in diesem Falle vermittelst eines Gelenkstiftes c¹, befestigt ist, darstellt. Die Veränderung der Stellung der Gewichte g verursacht eine Bewegung des Hauptexcenters c auf seiner Achse c¹, so dafs die auf die Ventile übertragene steuernde Bewegung verändert werden kann, c^ bezeichnet den Excenterbügel des Hauptexcenters, welcher mit der Stange cⁱ in Verbindung steht. Genannte Stange ist beweglich mit einem Stift r², welcher sich am oberen Ende der Schwinge r befindet, befestigt. Der Sector s, welcher auf einer kurzen Querwelle s' beweglich angeordnet α (Fig. 1) denotes the machine bed, b the flywheel serving as a pulley, while d represents the main eccentric, which is attached to the hub of this flywheel, in this case by means of a hinge pin c ¹ . The change in the position of the weights g causes a movement of the main eccentric c on its axis c ¹ , so that the controlling movement transmitted to the valves can be changed, c ^ denotes the eccentric yoke of the main eccentric, which is connected to the rod c ⁱ . Said rod is movably attached ^{with a pin r 2} , which is located at the upper end of the rocker r. The sector s, which is movably arranged on a short transverse shaft s'

ist, besitzt einen einstellbaren Gelenkstift, und ist letzterer in einem radialen Schlitz s^x des Sectors gelagert. Auf diesem Gelenkstift sitzt die Verbindungsstange d\ deren entgegengesetztes Ende mit dem Excenterbügel des Excenters d in Verbindung steht, d ist in diesem Falle auf der Maschinenwelle fest aufgekeilt. Vermittelst dieses Hülfsexcenters erhält der Sector s eine schwingende Bewegung, wodurch derselbe theilweise auf seiner Achse rotiren mufs. Diese Achse erhält vermittelst des Hauptexcenters eine veränderliche seitliche Bewegung, welche durch den Flachregler beeinfiufst wird.is, has an adjustable hinge pin, and the latter is mounted in a radial slot s ^{x of} the sector. The connecting rod d \ whose opposite end is connected to the eccentric yoke of the eccentric d is seated on this hinge pin, in this case d is firmly wedged onto the machine shaft. By means of this auxiliary eccentric, the sector s receives an oscillating movement, whereby it has to rotate partially on its axis. This axis receives a variable lateral movement by means of the main eccentric, which is influenced by the flat regulator.

An Stelle einer Schwinge kann man auch einen Schlitten anwenden, welcher mit geeigneter Lagerung zur Aufnahme des Sectors und des die Bewegung verändernden Getriebes versehen werden mufs.Instead of a swing arm, you can also use a slide with a suitable Storage to accommodate the sector and the gear changing the movement must be provided.

Die Peripherie des Sectors ist mit einer Anzahl Zähne s⁴ versehen, welche mit den Zähnen e¹ des auf den Zapfen e angeordneten Zahnrades einkämmen. Die das Zahnrad tragende Welle sitzt bei r⁴ an der Schwinge r. Der Zapfen e ist ebenfalls mit einem excentrisch angeordneten Stifte e² versehen, und greift an dem einen Ende des letzteren die Schieberstange y² an.The periphery of the sector is provided with a number of teeth s ⁴ which mesh with the teeth e ¹ of the gear wheel arranged on the pin e. The shaft carrying the gear sits at r ⁴ on the rocker r. The pin e is also provided with an eccentrically arranged pin e ² , and engages the slide rod y ² at one end of the latter.

Die Stangen c⁴ und d^l sind beide, wie aus Fig. 5 ersichtlich, mit dem Hauptexcenter verbunden, da der Punkt s'² auf der entgegengesetzten Seite der Achsen¹ liegt. Genannte Achse kann sich in diesem Falle nicht seitlich bewegen, so dafs die Winkelentfernung zwischen den Punkten s- und r~ genügend vergröfsert wird, um dem die Bewegung verändernden Mechanismus eine reichliche Vorwärtsbewegung zu ■ertheilen.As can be seen from FIG. 5, the rods c ⁴ and d ^l are both connected to the main eccentric, since the point s ′ ² lies on the opposite side of the axes ^1. The said axis cannot move laterally in this case, so that the angular distance between the points s- and r- is increased sufficiently to give the mechanism which changes the movement an ample forward movement.

■Im Nachstehenden ist die Vorrichtung zur Veränderung der Bewegung des Ventils beschrieben und der Einflufs gezeigt, welchen dasselbe auf die Bewegung des ersten Excenters und auf die Art der veränderten Bewegung ausübt.■ The device for changing the movement of the valve is described below and the influence it has on the movement of the first eccentric and exercising on the nature of the changed movement.

Das Hauptexcenter c bethätigt die Schwinge. Die Bewegung der Schwinge ist die gewöhnliche, wie sie bisher bei Steuerungen benutzt wurde, jedoch wird zwischen der Schwinge und der Steuerung genanntes Excenter e~ eingeschaltet, welches die Bewegung der Schwinge "verlangsamt oder beschleunigt auf die Steuerung überträgt.The main eccentric c actuates the rocker. The movement of the rocker is the usual one, as it was previously used in controls, but an eccentric e ~ is switched on between the rocker and the control, which transfers the movement of the rocker to the control in a slower or accelerated manner.

Beim Beginn des Weges der Steuerung ist die Bewegung eine kurze, die nur genügt, um die Einströmungsöffnung zu schliefsen. Dann kommt zweckmäfsig eine Verzögerung, worauf die abschliefsende Bewegung unter erhöhter Geschwindigkeit erfolgt. Darauf folgt nur kurz der Anfang des Rückwärtsganges, worauf wiederum eine verzögerte Geschwindigkeit erfolgt und dann erst die längere abschliefsende Bewegung unter erhöhter Geschwindigkeit stattfindet At the beginning of the path of control, the movement is a short one that is only enough to to close the inflow opening. Then there is an appropriate delay, whereupon the final movement takes place at increased speed. It just follows briefly the beginning of reverse gear, which in turn is followed by a decelerated speed and only then does the longer, final movement take place at increased speed

In dem Diagramm (Fig. 6), bezeichnet ο die Stellung einer Kurbel, welche mit der Lage des Kolbens ρ (Fig. io) übereinstimmt. Wenn genannte Kurbel diese Stellung einnimmt, wird die Steuerung c die Neigung haben, die Dampföffnungen bei i- zu öffnen, um Dampf einzulassen, während welcher Zeit aber die Oeffnung i^l noch immer von der entgegengesetzten Seite des Cylinders Dampf ausströmen läfst. Wenn die Kurbel sich in der Richtung des Pfeiles so lange bewegt, bis sie die Lage o¹ einnimmt, in welcher Zeit der Kolben die Lagep¹ erreicht, so besitzt der Dampf des Cylinders seinen Maximalanfangsdruck. Während die Kurbel sich von ο bis o¹ bewegt, rotirt das Excenter in der Richtung des Pfeiles ι (Fig. 6), welche Bewegung die gleiche Richtung hat, wie die durch den Pfeil 3 bezeichnete der Schwinge. Auf diese Weise wird die Bewegung der Steuerung in dem Zeitraum beschleunigt, wenn die Kurbel die erwähnte Stellung o^! (Fig. 7) erreicht, in welcher Lage die Steuerung in der Ruhelage ist, da die Bewegungen der beiden Excenter gleich sind und das die Bewegung verändernde Excenter in umgekehrter Richtung, als durch den Pfeil 1 (Fig. 7) bezeichnet, zu rotiren anfängt. Der Pfeil i giebt den Weg des einströmenden, der Pfeil f den des ausströmenden Dampfes an.In the diagram (Fig. 6), ο denotes the position of a crank which corresponds to the position of the piston ρ (Fig. 10). When said crank assumes this position, the control c will have the tendency to open the steam openings at i- to let in steam, during which time, however, the opening i ^l still allows steam to flow out from the opposite side of the cylinder. When the crank moves in the direction of the arrow until it ^{assumes position o 1} , in which time the piston ^{reaches position 1} , the steam from the cylinder has its maximum initial pressure. While the crank moves from ο o to ^1, the eccentric rotirt in the direction of arrow ι (Fig. 6), which movement has the same direction as the direction indicated by the arrow 3, the swing arm. In this way, the movement of the control is accelerated in the period when the crank reaches the aforementioned position o ^! (Fig. 7) reaches in which position the control is in the rest position, since the movements of the two eccentrics are the same and the eccentric changing the movement begins to rotate in the opposite direction as indicated by the arrow 1 (Fig. 7) . The arrow i shows the path of the steam flowing in, the arrow f that of the steam flowing out.

Die Fig. 8 und 10 veranschaulichen die Lage des Kolbens an dem Punkt _p², in welcher Stellung seines Hubes, übereinstimmend mit der Lage o², der Dampf abgeschnitten wird und die Expansion beginnt.8 and 10 illustrate the position of the piston at point _p ² , in which position of its stroke, corresponding to position o ² , the steam is cut off and the expansion begins.

Die Bewegung des die Schiebergeschwindigkeit verändernden Nebertexcenters und des Hauptexcenters nähern sich ihrem todten Punkt, in welcher Stellung, wenn nicht die Thätigkeit des Nebenexcenters eintritt, die Dampf-Öffnung z'² immer noch theilweise geöffnet bleiben würde. Durch die schnelle Umkehrbewegung des Nebenexcenters aber, welches jetzt in der Richtung des Pfeiles ι rotirt, wird die Oeffnung i ebenfalls sehr schnell geschlossen. Wenn die Bewegung der Steuerung wiederum verzögert wird, bis dieselbe die Lage erreicht, wo der Dampf ausströmen soll, wie bei ρ ³ (Fig. 1 o) und 0³ _ und vermittelst der punktirten Linie in Fig. 9 veranschaulicht, so beginnt die Ausströmung und die Kurbel rotirt weiter, bis der Kolben die Lage p* einnimmt, in welcher die beschleunigte Bewegung wiederum in Kraft tritt. Die Einströmungsöffnung z'¹ an dem entgegengesetzten Ende des Cylinders öffnet sich schneller, und beginnt sodann die nächste Periode.The movement of the slide speed changing Nebertexcenters and Hauptexcenters near their dead point, in which position when not occur, the activity of the Nebenexcenters, the steam opening z ^'2 always open even partially would remain. Due to the rapid reverse movement of the secondary eccentric, which now rotates in the direction of the arrow ι , the opening i is also closed very quickly. If the movement of the control is again delayed until it reaches the position where the steam is to flow out, as at ρ ³ (Fig. ^{10) and 0 3} _ and illustrated by the dotted line in Fig. 9, the flow begins and the crank continues to rotate until the piston assumes the position p * , in which the accelerated movement comes into force again. The inflow ^{opening z '1} at the opposite end of the cylinder opens faster, and then the next period begins.

Die Compressionsstellung, welche aus der Lage der Steuerung ersichtlich ist, findetThe compression position, which can be seen from the position of the control, is found

Claims

expediently always instead of at the end of the stroke, as can be seen at oi (FIG. 9) corresponding to p4 of the compression position. The position ρΆ denotes the complete relief. The most effective movements of the mechanism changing the movement of the control serve to accelerate the speed of the slide when it has reached the end of its travel and vice versa, but to slow down the speed during the central position of its movement. It then happens that when the piston moves from p'2 to p * the slide has its lowest acceleration, about half the acceleration under which it would move if a direct drive from the main eccentric was in this position of the way to be covered. This delayed movement of the slide allows a free and unimpeded outflow of the steam, and during the time in which the piston moves gradually from ρ to p1 and from p * to p ″, the slide slides very quickly, approximately twice as fast than it would move if the drive were to take place from the main eccentric j. This acceleration continues until the valve reaches the position in which the steam openings are fully open, as can be seen in Fig. 7. Remains in the latter position the slide for a moment at rest, until the movements of the main eccentric and the secondary eccentric come into effect again together in the same direction, and they combine their movements to allow an accelerated activity to occur, so that the openings with the same accelerated speed as before, how to close when opening, which property can be seen in Fig. 7 and 8. In this way, opening and closing is possible The speed of the inflow openings is about four times greater than that of the enlarged movement of the intermediate position of the path to be covered. Assume that the crank is in position 0 (Fig. 6) as it rotates; H. in their front dead center position. Channel z1 has been open for a long time and the control must now open channel f2 so that inflow and exhaust take place at the same time. This property happens while the crank is running from 0 to o1, and because the main eccentric moves the rocker in the direction of arrow 3 and the secondary eccentric, whose advance is very small, cannot exert any influence on the small crank disk as a result the resultant of the movement of both eccentrics make a short movement of the crank disk in the direction of arrow 1 necessary. So there is an accelerated movement. When the crank is turned from o1 to o2 ■ the slide cuts off the steam from z "2 and occurs for this cylinder side expansion, as the secondary eccentric causes an accelerated return movement of the small crank disk in the direction of arrow 1 ( 7 and 8. During this operation the exhaust duct z'1 remains open to allow the steam to flow out the movement of the slide must be delayed, since the advance of the main eccentric is smaller than that of the secondary eccentric. At the end of this period the steam begins to flow out (Figs. 8 and 9). If the crank now moves to o4, the sector reverses the Direction of rotation of the small crank disk has to take place because the sector and the rocker are moved in the same direction and the lead of the main eccentric is large while the feed of the secondary eccentric is only small. So there is again a two-fold movement of the slide, i. H. there is an accelerated movement, which opens the channel z1, after channel Ϊ2 (compression position) had allowed the steam to flow out for some time. As the crank continues to move past point o4, the second half of the cycle begins, which unfolds in the same way, only in the opposite direction to 0. Pa τ ε ν τ - A ν s ρ r ü c η ε:

1. Control for steam engines, characterized in that the shaft to and fro, even movement transferred to the slide a switched-on drive can be changed in three different periods each by in the first period at At the beginning of the path the movement is short and fast, but in the last long and is fast, while in the central position there is a delay in movement, so that each stroke ends with a quick long movement, and is started with a short, quick movement, and this ensures that the steam flows in quickly and that the steam present in the cylinder is exhausted completely.

2. Control for steam engines according to claim ι, characterized by the arrangement of an oscillating rod (r), which «inen, engaging in a gear, ge

toothed sector (s) which is laterally movable on its axis and which is moved back and forth by the eccentric rod (d ^l ) so that the pin (e) partly rotates with it, whereby the movement of the eccentric (e ¹ ) connected slide can be accelerated or decelerated during the normal movement of the machine. Control according to claim i, characterized in that the degree of oscillation of the sector can be changed by moving the point (s ² ) of the handlebar (d ¹ ) in the slot (s ⁿ ) closer to or away from the axis of the sector, so that eccentric (s) which change the movement of the slide can make a greater or lesser rotating movement.

For this purpose ι sheet of drawings.