DE12813C - Präzisions-Ventilsteuerung für Dampfmaschinen genannt Korrektionskurven-Daumensteuerung - Google Patents

Description

1880.

Klasse 14.

ERNST ROST in DRESDEN. Präcisions-Ventilsteuerung für Dampfmaschinen, genannt „Correctionscurven- Daumensteuerung",

Patentirt im Deutschen Reiche vom 15. Juni 1880 ab.

Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein aus Hebeln und Daumen zusammengesetzter Mechanismus, welcher den Zweck hat, die rotirende Bewegung der Steuerwelle in eine geradlinig oder kreisförmig schwingende Hubbewegung der Steuerungsorgane in der Weise umzusetzen und diese mit dem Regulator derartig zu verbinden, dafs (nach Ansicht des Erfinders) :

1. die inneren Steuerungsorgane langsam . angehoben, dann aber mit starker Beschleunigung geöffnet werden, und dafs insbesondere die Einlafsorgane bei allen Füllungen immer etwas mehr geöffnet werden, als den momentanen Kolbengeschwindigkeiten entspricht;

2. die geöffneten Einlafsorgane unter Einwirkung eines empfindlichen Regulators leicht und präcis ausgelöst werden, ohne dafs auf den Regulator ein merklicher Rückschlag erfolgt und ohne dafs beträchtliche Massen durch die Federn zu bewegen sind;

3. selbst bei kleinen · Füllungen die Mitnehmerplatten sich in hinreichend grofsen Flächen berühren;

4. die Auslafsorgäne nicht frei der Einwirkung ihrer Schwere und einer Feder oder dergleichen überlassen sind und dennoch rasch schliefsen, ohne zu schlagen;

5. der Abschlufs der Einlafsorgane auf beiden Kolbenseiten bei homologen Kolbenstellungen erfolgt, und zwar durch sogenannte Correctionsdaumen, deren wirksame Curven so gestaltet sind, dafs die durch den geometrischen Zusammenhang des Kurbelmechanismus herbeigeführten Füllungsdifferenzen, welche sich sonst beim Hin- und Hergang bemerkbar machen, durch den Steuerungsapparat ausgeglichen werden;

6. die Compression den vorkommenden verschiedenen Endspannungen entsprechend vermehrt oder vermindert bezw. deren Beginn und Schlufs in Bezug auf den Kolbenhubwechsel innerhalb gewisser . Grenzen verlegt werden kann.

Auf der Zeichnung sind zwei verschiedene Formen dieser Correctionscurven-Daumensteuerung in Anwendung auf Ventildampfmaschinen dargestellt.

A,, Fig. ι, ist eine parallel zur Cylinderaxe gelagerte Steuerwelle, welcher von der Schwungradwelle eine drehende Bewegung ertheilt wird, und welche für jedes Paar von (Ein- und Auslafs-) Organen eine Kurbel α trägt. B ist ein zweiarmiger Hebel, dessen einer Endpunkt an der Kurbel α angreift und dessen Drehpunkt b, an den Gegenlenker C angehängt, mit diesem hin- und herschwingt. Im anderen Endpunkt von B ist die Zugstange H des Austrittsventilhebels drehbar angeschlossen, während die Zugstange D zwischen α und b in d angreift und bei g an einem Gleitstück M geführt wird. Im Punkt / der Zugstange D befindet sich der Drehpunkt des Klinkhebels E, welcher an seinem oberen Ende mit einer harten Metallplatte h- versehen ist, dessen unteres Ende sich aber unter Einwirkung einer Feder ο mit dem Leitbacken i oder k fortwährend gegen einen Daumen G (bezw. G') anlegt. Sobald sich die Zugstange D nach abwärts bewegt, tritt die Platte h des Klinkhebels E mit M in Berührung, wodurch das Einlafsventil L so lange gehoben wird, bis durch den Daumen G (bezw. G') der Klinkhebel ausgelöst wird. Die Länge der Zugstange D ist einstellbar, damit der Spielraum zwischen den Angriffsplatten des Klinkhebels E und des Mitnehmers M, und somit die Voreilung regulirt werden kann. Die zwei ' Daumen G und G', welche zu den Einlafsorganen einer Maschine gehören, sind in ihren wirksamen Conturen um so viel und in der Weise von einander abweichend gestaltet, als zur Beseitigung des Einflusses der endlichen Länge der Pleuelstangen etc. in den Kurbelmechanismen der Maschine, d. h. zur Herbeiführung ganz gleicher Füllungen auf beiden Kolbenseiten (bei denselben Regulatorstellungen) erforderlich ist. An dem in dem oberen Ende der Stange D gleitenden Mitnehmer M ist der Ventilhebel F des Einlafsventils L angeschlossen. η ist ein kleiner, elastisch befestigter Hammer, welcher den Hebel F nach dem Niedergang des Ventils auffängt.

Auf der gemeinschaftlichen Welle der Daumen G und G' ist ein Zahnrad / befestigt, welches mit einem Zahnseotor j ,in Eingriff

steht, s t r ist ein mit der Regulatormiiffe verbundener Hebel, durch welchen mit Hülfe des Rades / die Daumen je nach dem Widerstand der Maschine eingestellt werden.

Der Auslafsventilhebel J ist bei q drehbar gelagert, hebt mit dem einen Ende das Ventil K und ist mit dem anderen Ende p an die Kuppelstange H angekuppelt. H ist mit einer Vorrichtung zum Einstellen der Länge c p versehen; aufserdem befinden sich bei / mehrere, hier vier, Stiftlöcher zur Aufnahme des Verbindungsbolzens der Kuppelstange. Hierdurch sind einfache Mittel zur Erreichung von mehr oder weniger Compression, wie es den durch die verschiedenen Füllungen bedingten stärkeren oder geringeren Endspannungen entsprechend wünschenswerth sein kann, gegeben.

Die in Fig. 2 zur Anschauung gebrachte Construction der Steuerung ähnelt, mit Ausnahme der Ausklinkvorrichtung, im wesentlichen der vorbeschriebenen Fig. 1.

Die Stange D, Fig. 2, ist mit ihrem oberen Ende bei g an einen Lenker r, welcher um den Drehpunkt m des Einlafsventilhebels F oscillirt, angebolzt. Derselbe Bolzen g trägt aufserdem den Mitnehmer M, welcher durch das Zugstängelchen $ t mit dem Ausklinkhebel E in Zusammenhang gebracht ist. Die an der Stange D befestigte Feder 0 bewirkt, dafs der Mitnehmer M immer nach m hin gedrückt wird, und zwar so weit, als es die Berührung des Klinkhebels E mit dem Daumen G (bezw. G') zuläfst. Beim Niedergang der Stange D drückt der Mitnehmer M auf den Ventilhebel F und hebt das Ventil L aus, bis durch Einwirkung des unter Einflufs des Regulators stehenden Daumens der Mitnehmer M zurückgezogen und somit der Hebel F von der Stange losgelassen wird.

In Betreff der Beseitigung des Einflusses der endlichen Länge der Pleuelstangen durch verschieden gestaltete Daumen ist zu bemerken, dafs die Begrenzung des zu dem zweiten Ventil gehörigen Daumens G', in soweit sie nicht durch die des ersten gedeckt wird, in den Fig. ι und 2 mit _: dargestellt ist.

Bezüglich der oben genannten Forderungen, Punkt i, 3 und 4, verweist der Erfinder auf die in Fig. 3 und 4 gezeichneten Diagramme, welche der Construction, Fig. 1, entnommen und für 20⁰ Voreilung gezeichnet sind.

Die Linien α β γ_ιπ bezw. αβ,γ,,, Fig. 3, markiren die Wege der Abschlulskante des Mitnehmers M bei Füllungen = 0,5 bezw. 0,0; die geschlossenen Linien I, II und III, Fig. 3, sind die Bahnen der Abschlufskante des Klinkhebels E in Richtung der Pfeile bei Füllungen von beziehentlich 0,0, 0,1 und 0,5 des Hubes beschrieben. Die Flächentheile, welche durch die ,Bahnen α β γ_ηι, α ß_t γ_η etc. von den geschlossenen Figuren I, II oder III abgeschnitten werden, in Richtung normal zur Stange g d gemessen, geben die Gröfse der Berührung zwischen den Angriffsplatten der Mitnehmer und Klinkhebel in den verschiedenen Stellungen und bei den genannten Füllungen an.

Die Punkte ß, ß_n ß_m bezeichnen die Stellungen der Klinkhebelabschlufskante bei Beginn des Kolbenhubes, und der Abstand derselben, in Richtung der Stange dg gemessen, von der relativen Stellung der Mitnehmerkante bei Beginn des Ventilhubes drückt die lineare Voreilung aus. Von ca. 220⁰ bis 340⁰ (des Kurbelkreises) geht bei allen diesen Klinkhebelbahnen die Bewegung nahezu rechtwinklig zur Zugrichtung der Stange D vor sich. Hieraus erkennt man, dafs der bei 340° erfolgende Anhub der Einlafsorgane langsam stattfindet, was sich namentlich bei kleineren Füllungen, worauf es besonders ankommt, bemerkbar macht. Der weitere Fortgang des Ventilhubes erfolgt, während sich der untere Endpunkt d der Stange D hauptsächlich in der Richtung nach der Steuerwelle A hin bewegt, und während dessen der Punkt d mit der Steuerkurbel a annähernd übereinstimmende Geschwindigkeit hat. Es mufs also dieser, und zwar der gröfste Theil des Ventilhubes, mit relativ grofser Geschwindigkeit zurückgelegt werden.

Infolge namentlich dieser seitlichen Ausweis chung des Punktes d erfolgt die Auslösung, da der untere Theil des Klinkhebels E an dem Daumen zurückgehalten wird, und dies geschieht um so früher, je gröfsere Radienvectoren der Daumen infolge seiner Einstellung durch den Regulator diesem Hebel darbietet. Bei kleinen Füllungen weicht also die Curve der Klinkhebelkante von der Mitnehmerbahn rasch seitlich zurück. Da, wo sich beide Bahnen schneiden, also in ß, bezw. y,, und γ_ιη, wird das Ventil frei und schliefst sich präcis unter Mitwirkung einer in dem Federgehäuse . enthaltenen Stahlfeder oder eines Gewichtes, des Dampfes, comprimirter Luft oder dergleichen. Bei Füllungen von ca. 3 pCt. des Kolbenhubes erfafst die Klinke den Mitnehmer noch in seiner ganzen Breite (hier =10 mm) und selbst bei Füllung des schädlichen Raumes (I, Fig. 3) noch ein namhaftes Stück derselben (bei dem gezeichneten Beispiel ca. 3 mm), so dafs die Abschlufskanten der überdies in hartem Metall auszuführenden Angriffsplatten nicht zu rasch abgenutzt und deformirt werden.

Die Bahn, Fig. 4, des Hebelendpunktes c läfst erkennen, dafs bei Angriff des Hebels J an dem Ventil K die Geschwindigkeitscomponente normal zn p g sehr gering ist. Der Hub fängt bei dem gezeichneten Angriff von circa i6o° (Kurbelstellung) an, und schon bei 235 ° oder ca. 18 pCt. Kolbenweg ist das Austrittsventil so viel als nöthig geöffnet. Der Ab-

schlufs erfolgt bei ca. 333°, ohne dafs vorher der Hebel das Ventil losgelassen hat; die an der Verlängerung der Ventilspindel angeordnete Feder bewirkt nur, dafs das Ventil während der Eröffnung stets an den Hebel J angedrückt wird und somit dessen Bewegung unterworfen bleibt. Von 40° bis etwa 130⁰ bewegt sich der Punkt c annähernd concentrisch zur Ruhelage von q. Die Compressionswirkung ändert sich in ihrem Anfang und Ende relativ zum Kolbenhube, sobald man die Kuppelstange in ihrer Lage verändert oder deren Angriffspunkt p in ein anderes der vier Bolzenlöcher von J verlegt.

Die Combination der erläuterten Steuerungsapparate steht nicht in wesentlicher Abhängigkeit von der Anordnung der betreffenden Dampfmaschine. Der Erfinder will dieselben mit geringen Modificationen sowohl für Maschinen mit liegendem, mit vertical oder geneigt stehendem Cylinder, als auch für Zwillings-, Compound- und Woolf'sche Maschinen anwenden und eventuell für die verschiedenen Arten von Steuerungsorganen, als Ventile, Hähne, Schieber oder Kolben einrichten.

Claims (6)

Patent-Anspruch: Dampfmaschinen-Steuerungsapparate, genannt » Correctionscurven-Daumensteuerungen«, welche zufolge ihrer eigenthümlichen Zusammensetzung aus Daumen G und G', Hebeln B E FJ mit Lenkern C, Zugstangen D und H und Kurbeln α (oder Excentern), in den Fig. 1 und 2, kinematisch in solchem Zusammenhang stehen, dafs damit folgende sechs Bedingungen gleichzeitig erfüllt werden:

1. langsam beginnende, dann stark beschleunigte Oeffnung der Einlafsorgane;

2. leichte und präcise Auslösung der geöffneten Einlafsorgane (durch eine Expansions-Regulirungsvorrichtung) ohne bedeutenden Massenrückschlag;

3. grofse Eingriffstiefe der Angriffsplatten bei allen Füllungsgraden und dadurch bedingte geringe Abnutzung dieser Platten;

4. gezwungene, langsamen Anhub und raschen Schlufs erzeugende Bewegung der Auslafsorgane;

5. Beseitigung des schädlichen Einflusses der endlichen Längen von Pleuel- und Excenterstangen in allen Füllungsgraden durch Anordnung von Correctionscurvendaumen;

6. Veränderlichkeit der Compression, entsprechend den verschiedenen Endspannungen.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.