DE13771C - Hebelmechanismus zur Bewegung der Ventile etc. bei Dampfmaschinen nebst zugehörigem indirekten Uebertrager - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

O. KÖCHY in BERLIN.

indirecten Uebertrager.

Bei der Construction dieses Mechanismus, welcher zur Klasse der Steuerungen mit zwangläufiger Schlufsbewegung der Ventile gehört, ist vor allem auf die Erreichung eines möglichst präcisen Dampfabschlusses Rücksicht genommen und dieser dadurch zu erreichen gesucht, dafs der Schlufs des Einlafsventiles für alle Füllungen mit gröfserer (bei den gewählten Verhältnissen nahezu der doppelten) Geschwindigkeit erfolgt, als der Ventilaufgang.

In den Fig. 1 und 2 ist der Mechanismus der Steuerung in Anwendung auf eine Ventilmaschine, in den Fig. 3, 4 und 5 sind die Bewegungen der Hauptheile graphisch dargestellt.

Die Anordnung der Maschine, Fig. 1, ist die bei Ventilmaschinen zur Zeit gebräuchlichste, mit parallel zur Cylinderaxe liegender Steuerwelle, welche gleiche Tourenzahl mit der Maschine hat, und von welcher aus durch das Excenter E die Steuerung sowohl des Einlafsals des Auslafsventiles an je einem Cylinderende besorgt wird.

Die Bewegung des Einlafsventiles erfolgt zunächst durch Vermittelung des Hebels H und des Winkelhebels W, Fig. 1 und 2, von denen der letztere sich um den Bolzen B dreht, der fest im Maschinengestell gelagert ist. Dieser Winkelhebel W ist aufserdem mit der ebenen Stahlplatte P armirt, auf welcher der Hebel H mit seiner schwachgekrümmten unteren Fläche rollt.

W und H erhalten jeder eine besondere Antriebsbewegung durch Vermittelung verschiedener Mechanismen vom Excenter E aus.

Die hieraus resultirende Bewegung vom rechten Hebelende von H wird vermittelst der kurzen Schwinge 5 und des Rahmens R auf die Ventilstange des Einlafsventiles übertragen. Der Rahmen R wird durch die Blattfeder F stets nach unten gedrückt, so dafs seine Bewegung der des Hebelendes von H stetig folgt.

Fig. ι zeigt den Moment, in welchem das Einlafsventil eben anfängt, sich zu öffnen. In dieser Stellung ist der Winkelhebel W bei allen Füllungen nahezu in Ruhe, so dafs der Hebel H bei seiner Bewegung sich mit dem Punkte χ seiner gekrümmten Bahn auf die Stahlplatte P auflegt, demnach das Oeffhen des Ventiles sehr sanft erfolgt. Bliebe der Winkelhebel W fortwährend in Ruhe, so würde der obere Hebel H nun einfach auf ihm abrollen, bis der Berührungspunkt beider Hebel nach ε gekommen ist, von wo an die Bewegung nahezu als eine Drehung um e zu betrachten wäre.

Falls dagegen der Winkelhebel W nun eine Drehung entgegengesetzt dem Uhrzeiger ausführt, so erfolgt beim Ueberwiegen dieser Drehung zunächst eine Rückwärtsbewegung desVentiles derart, als ob beide Hebel sich relativ um den Punkt e drehten; bei einer bestimmten Stellung wird der Berührungspunkt dann von links nach rechts rücken, so dafs die Hebel nahezu wieder auf einander rollen, und endlich wird, wenn der Berührungspunkt nach χ gekommen ist, der rechte Endpunkt von H und damit das Ventil mit sehr geringer Geschwindigkeit in die Schlufsstellung zurückgelangen. Die Schlufsbewegung erfolgt also, als wenn beide Hebel ihren

gemeinschaftlichen Drehpunkt in χ hätten, und es läfst sich leicht nachweisen, dafs die Schlufsgeschwindigkeit des Ventiles stets kleiner ist als die Geschwindigkeit, welche dasselbe in demselben Momente besäfse, wenn die relative Drehung beider Hebel permanent um e erfolgte. Dadurch, dafs man den Punkt χ verrückt, was durch Verschieben der Stahlplatte P bezw. Einlegen einer längeren oder kürzeren zu erreichen ist, kann man die Schlufsgeschwindigkeit auf jede beliebige Gröfse zwischen der vollen, durch den Punkt e bestimmten, und einer wenig von ο verschiedenen bringen.

Die oben beschriebenen Bewegungen sind in den Diagrammen, Fig. 3, 4 und 5, graphisch dargestellt. In Fig. 3 ist dabei der Einfachheit wegen angenommen, dafs die relative Drehung beider Hebel H und W (ohne gegenseitiges Abrollen) permanent um den Punkt e, Fig. 1, erfolgt. Aus der sich hieraus ergebenden Bewegung läfst sich nach dem oben Gesagten die wirkliche ermäfsigte Schlufs- und Oeffnungsbewegung immer leicht construiren, wie dies in Fig. 4 geschehen ist. In beiden Fig. 3 und 4 sind als Abscissen Bögen der Umdrehung der Steuerwelle (von Yj₆ zu y_ie) aufgetragen. Die Curve abc zeigt die Bewegung, welche das Ventil annehmen würde, wenn der Hebel H allein bewegt, dagegen der Winkelhebel W in Ruhe gebracht ist. Die Bewegung ist wenig von einer gewöhnlichen Kurbelbewegung verschieden. Sie wird vom Punkte H₁ des Excenters E abgeleitet, und durch die Schubstange s und den am Gestell festgelagerten Winkelhebel h auf das linke Ende von ^übertragen. Die Curven op, oq, or, os, ot, Fig. 3, geben die Bewegungen des Ventiles an, wenn der linke Endpunkt des Hebels H festgehalten gedacht wird, und der Winkelhebel W von seinem Mechanismus allein bewegt wird. Diese Bewegungen, deren Verschiedenheit durch die Stellung des Regulators bedingt ist, werden vom Punkte W₁ des Excenters Έ abgeleitet. Die in W₁ angelenkte Stange L wird durch den Gegenlenker G, der seinen Drehpunkt auf dem Arme A einer vom Regulator bewegten Welle w findet, derart geführt, dafs der Punkt/ von L eigentümliche, gekrümmt-ellipsenähnliche Curven beschreibt, welche geeignet sind, bei richtiger Wahl der Dimensionen und Stellungen von A, G und L dem Winkelhebel W mittelst der Zugstange Z die gewünschten Bewegungen zu ertheilen.

InFig. 4 sind in den Curven O₁P₁, O₁ q,, O₁ r_t, O₁ S₁, O₁1,, die aus Fig. 3 resultirenden Ventübewegungen dargestellt, immer noch unter der Voraussetzung, dafs die beiden Hebel H und W, in Fig. i, ohne Vermittelung der rollenden Flächen sich relativ um Punkt e drehen. Man sieht aus diesen Curven bezw.' aus den Tangenten an dieselben in den Punkten ο , p_v q_v r_lt S₁, t_f, dafs die Oeffnungsgeschwmdigkeit fast genau, die Schlufsgeschwindigkeit nahezu für alle Füllungen constant ist, sowie, dafs in der That die letztere durch die gewählten Verhältnisse der betreffenden Mechanismen fast doppelt so grofs wie die erstere ist.

Zieht man nun noch das Rollen der beiden Hebel W und H auf einander in Betracht, und bemerkt, dafs die wirkliche, durch den Endpunkt χ der Stahlplatte P bestimmte Schlufsbezw. Oeffnungsgeschwmdigkeit stets ein aliquoter Theil der ebengefundenen ist, so ergeben sich, wie leicht ersichtlich, als wirkliche Bewegungsdiagramme die Curven O₁₁ p_u, O₁₁ q_u, o„r_n, o„ S₁₁, o„ t„ in Fig. 4.

In Fig. 5 ist das in Fig. 4 dargestellte Diagramm nochmals vorgeführt, unter Zugrundelegung der Kolbenwege als Abscissen. Die punktirte Ellipse zeigt die theoretisch nothwendige Ventilerhebung über A B.

Die Bewegung des Auslafsventiles erfolgt, Fig. i, von dem Punkte K₁ der Excenterstange durch die Schubstange T und den an die Ventilspindel angelenkten Winkelhebel K. Derselbe rollt mit seiner unteren, schwach gekrümmten Fläche auf der am Gestell befestigten ebenen Stahlplatte Q. Durch Aus- und Einschieben dieser Platte kann ebenfalls die Schlufsgeschwindigkeit dieses Ventiles beliebig regulirt werden.

Wegen der Rückwirkung des Bewegungsmechanismus des Einlafsventiles auf die von ersterem bewegte Welle w wird leicht ein Zucken des ganzen Systems eintreten können. Will man die Möglichkeit dieses Zuckens von vornherein ausschliefsen, ohne einen sehr schweren Regulator zu verwenden, so empfiehlt der Erfinder die Einschaltung der in Fig. 6 und 7 im Aufrifs und Grundrifs dargestellten indirecten Uebertrager.

In Fig. 6 wirkt die Regulatorhülse mittelst der beiden Frictionsscheiben f in bekannter Weise je nach ihrer Stellung in entgegengesetztem Sinne drehend auf die verticale Frictionsscheibe ν ein, deren Welle ihr Lager in dem am Regulatorständer in Prismen geführten Schlitten g hat. Sie dreht mittelst konischer Räder die gleichfalls in diesem Schlitten, gelagerte Schraubenspindel m, deren Mutter M₁ am Regulatorständer festgeschraubt ist. Der Schlitten g trägt aufserdem noch einen Bolzen, an welchem die Zugstange zum Stellzeug angelenkt ist. Es ist leicht zu sehen, dafs beim Inwirkungtreten des Regulators der Schlitten g so lange vor der Hülsenbewegung zurückweicht, bis der Regulator wieder in die Gleichgewichtslage gekommen ist. Es ist demnach klar, dafs jeder Gleichgewichtslage des Regulators eine veränderte Stellung des Stellzeuges entspricht, dadurch also eine rationelle Regulirung ermöglicht ist, während andererseits Rückschläge des Bewegungsmechanismus des Steuerorgans ' auf

den Regulator durch die eingeschaltete Schraube verhindert werden. .

Bei sehr rasch laufenden Regulatoren dürfte sich die Construction Fig. 7 für den Uebertrager mehr empfehlen, bei welcher die konischen Räder und Schraubenspindel in Fig. 6 in bekannter Weise durch Schnecke, Schneckenrad, Trieb- und Zahnstange ersetzt sind.

Claims (2)

1. PATENT-Ansprüche:

   ι . Die Combination zweier auf einander rollenden Hebel H und W in der Art, dafs ein jeder seine besondere Antriebsbewegung erhält, zum Zweck der Bewegung des Einlafsventils von Ventilmaschinen, sowie die Regulirung der Schlufsgeschwindigkeit des Ventiles durch Verschieben der an W befindlichen Stahl-, platte P,
2. 2. Die Combination der Kurbelstange s (bewegt vom Punkte H₁) mit dem älteren Brownschen Mechanismus, bestehend aus Lenkstange L und G und Zugstange Z, letzteren Mechanismus derart angeordnet, dafs die durch ihn erzielte Bewegung des Winkelhebels W in der ersten Zeit der Dampfadmission nahezu gleich Null ist (das Ventil also wesentlich mittelst des Hebels H von der Kurbelstange s bewegt wird), und erst gegen den Schlufs der Admissionszeit eine rasche Drehung von W bewirkt, und dadurch das Schliefsen des Ventiles herbeigeführt wird; durch welche Combination von Mechanismen es ermöglicht ist, die Schlufsgeschwindigkeit des Ventiles gröfser zu machen, als die Oeffnungsgeschwindigkeit, und hierdurch einen präciseren Dampfabschlufs zu erzielen.

   Die Bewegung des Auslafsventiles durch einen mit seiner unteren gekrümmten Fläche auf ebener Stahlplatte rollenden Winkelhebel, wodurch (mittelst Ein- und Ausschiebens dieser Platte) eine beliebige Regulirung der Schlufsgeschwindigkeit ermöglicht ist.

   Der ganze Mechanismus in seiner Zusammensetzung zum Zwecke der Bewegung von Ventilen und sonstigen Steuerorganen bei Dampfmaschinen.

   DieinFig. 6 und 7 dargestellten Constructionen von indirecten Uebertragern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.