DE150985C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Expansionssteuerungen für Duplexdampfpumpen sind bekannt, jedoch entweder mit zwei Schiebern oder mit nur einem Schieber für jeden Dampf zylinder; in letzterem Falle hat derselbe außer seiner Hauptbewegung noch eine Querbewegung.

Die Expansionssteuerungen mit mehreren Schiebern erfordern auch in ihren einfachsten Ausführungen besondere Vorrichtungen, wie

ίο Schaukelwellen, Lager, Hebel, Gelenke usw., oder die Schieber sind nicht zwangläufig, sondern mit totem Gang angeschlosssen, der ein jedesmaliges Anschlagen der Bewegungsvorrichtung an den Schieber zur Folge hat.

Der' Gegenstand vorliegender. Erfindung ist eine; Expansionssteuerung für beliebig veränderliche Füllung, die sowohl für Duplexdampfpumpen, als auch für Zwillings- oder Kompounddampfmaschjnen verwendet wird und bei der für die zwei. Dampfzylinder auch nur zwei Schieber nötig sind.

Diese Schieber sind mit den darunterliegenden Kolben in bekannter Weise durch Querarme zwischen den Kolben- und Schieberstangen starr verbunden und machen also stets dieselbe Bewegung 'wie die Kolben. Besondere Bewegungsvorrichtungen und auch der tote Gang der bisherigen Steuerungen kommen in Fortfall.

Auf der Zeichnung ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen Dampfzylinder und den Schieberkasten; der Schieber ist nicht mitgezeichnet. Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die .Mitte des .DampfZylinders; der Dampf strömt bei i ein und geht bei k in das Auspuffrohr. ■ Fig. 3 zeigt die beiden Schieberoberflächen in der Abwickelung in Mittelstellung; die Pfeile deuten die Richtung der Schieberbewegung während des Ganges an. Fig. 4 und 5 stellen zwei Dampfdiagramme der ; neuen Steuerung für kleinere und größere Füllungen dar. Die Steuerung hat die Eigenschaft, daß nicht nur die Füllung, sondern auch die Kompression veränderlich gemacht werden kann, falls dies erwünscht ist. Fig. 6 stellt einen Querschnitt durch die Schieber bei Mittelstellung derselben in Richtung A-A der Fig. 3 dar, Fig. 7 desgl. in Richtung nach B-B, Fig. 8 in Richtung nach C-C und Fig. 9 in Richtung nach D-D. Fig. IO und Ii zeigen die Vorrichtung zur Veränderung des Füllungsgrades während des Ganges der Maschine, Fig. 12 bis 15 die Schieberabwickelungen während eines Doppelhubes bezw. während einer Umdrehung. Fig. 16 ist der 55' Querschnitt der Danipfzylinder einer Kompound-Dampfmaschine mit der neuen Steuerung.

Die Schieber sind in den Zeichnungen als Rundschieber ausgebildet, können aber auch als Flachschieber gedacht werden. Über jedem Zylinder befindet sich der mit seiner Kolbenstange starr verbundene Schieber, -so daß der Schieber S₁ dieselbe Bewegung macht wie der Kolben k₁ und Schieber s.₂ dieselbe wie k₂.

Die Steuerung arbeitet nun in der Weise, daß die Verteilung des Dampfes für einen

Zylinder jedesmal von beiden Schiebern bewirkt wird, und zwar steuert der mit dem Kolben direkt gekuppelte (eigene) Schieber das Ende des Einlasses, zusammenfallend mit dem Beginn der Expansionsperiode und das Ende des Auslasses zusammenfallend mit dem Beginn der Kompressionsperiode. Der benachbarte Schieber dagegen bewirkt für denselben Zylinder den Beginn des Ein-

lasses und des Auslasses.

Zur Erzielung dieser Wirkung ist der Schieber ^₁ mit Kanälen U₁, b_ly C₁, d_lt C₁, f_v g_x, Ir₁ und der Schieber s.₂ mit Kanälen a.₂, b_v C₂, ά.-,, C₂, f.₂, go, ha versehen, welche je

zwei schlitzartige Öffnungen an der Oberfläche des Schiebers miteinander verbinden. Ferner sind die Schieber S₁ und s.₂ durch Kanäle a, b, c, d, e, f, g, h miteinander verbunden. Diese acht Verbindungskanäle liegen in der dargestellten Anordnung zum Teil im Zylinderkörper, zum Teil in einer Entlastungshaube in, welche, da sie herausnehmbar ist, ein leichteres Bearbeiten der Kanalmündungen gestattet und auch gleichzeitig den Zweck hat, den Schieber vom Dampfdruck zu entlasten.

Die Entlastung der Schieber wird dadurch bewirkt, daß der Dampf durch den Kanal i am Umfang des Schiebers in letzteren einströmt; der Schieberkastenraum enthält daher keinen Dampf oder höchstens solchen von Auspuff spannung, so daß der zum dampfdichten Abschluß der Schieber erforderliche Druck auf die Haube in durch Federn hergestellt wird.

Der Frischdampf strömt durch den Kanal i zuerst in den benachbarten Schieber, dann nach dem Passieren eines Zwischenkanals durch den eigenen Schieber in den Zylinder, bis dieser Schieber abschließt, dann expandiert der Dampf so lange, bis der benachbarte Schieber den Auslaß öffnet, so daß der verbrauchte Dampf durch den eigenen Schieber und einen andern Zwischenkanal hindurchgehen kann. Diese Auslaßperiode findet ihren Abschluß durch die Bewegung des eigenen Schiebers, der den Durchlaßkanal abschließt und dadurch den Beginn der Kompression bewirkt. Gleichzeitig lastet dieser Dampf durch einen anderen Kanal des eigenen Schiebers und einen entsprechenden anderen Verbindungskanal auf dem Umfange des benachbarten Schiebers, der bei seiner Vorwärtsbewegung Frischdampf in den Zylinder treten läßt, so daß das Spiel von neuem beginnt.

Die A^erbindungs- und Schieberkanäle sind so angeordnet, daß das eben Gesagte auch für den anderen Zylinder gilt.

Von den acht Verbindungskanälen sei noch bemerkt, daß in der gezeichneten beispielsweisen Anordnung die Kanäle a, d, g, e stets den Frischdampf, die Kanäle b, c,f, h stets den Auspuffdämpf von dem einen zum anderen Zylinder leiten. ,

Von den Kanälen, die durch die Schieber führen, stehen b_v h_v C₂ und /₂ stets mit dem Auspuffkanal k und die Kanäle a_v d_v C₁ und g.> stets mit dem Frischdampfkanal i in Verbindung, es sind daher die Kanäle b_i und Ji₁ und c₂ und f₂ in ihren Mündungen am Schiebermantel auf der Seite des Frischdampfkanals i miteinander verbunden, ebenso die Auspuffkanäle d_l und λ, sowie C₂ und g.₂.

Die Wirkungsweise der Steuerung, welche aus Fig. 12 bis 15 hervorgeht, ist folgende:

In Fig. 12 befindet sich der Schieber S₁ und der darunterliegende Kolben k₁ kurz vor seiner Mittellage; der Dampf strömt durch den Kanal i des Dampfzylinders in den '80 Kanal d₁ des Schiebers S₁, der an seiner anderen Mündung (Fig. 9) mit dem Zwischenkanal d der Haube im nächsten Augenblick in Verbindung tritt, so daß der Dampf von d durch Kanal d.₂ des Schiebers S₂ (Fig. 7) zu dem Kanal I₂ des Dampfzylinders ^₂ gelangt, der auf die linke Kolbenseite führt, so daß also der Kolben k.₂ von links nach rechts getrieben wird.

Der Vorderdampf dieses Kolbens tritt aus go dem Kanal r₂, der vom anderen Zylinderende kommt, an den Spiegel des Schiebers S₂ , findet hier den geöffneten Kanal h.₂ desselben Schiebers (Fig. 6 und 12), der mit dem Zwischenkanal h der Haube in \⁷erbindung steht. Bei der weiteren Bewegung des Schiebers S₁ tritt nun dieser Auspuffdampf in den Schieberdurchlaßkanal It₁ (Fig. 9), der mit dem Auspuff k in Verbindung steht. Der Kolben k.₂ hat also links Einlaß und rechts Auslaß. Die Bewegung des Kolbens k_t in Fig. 12 erfolgt in der Weise, daß der Frischdampf aus dem Kanal i in den Schieberkanal g₂ (Fig. 6), in den Zwischenkanal der Haube g und von hier aus durch den Schieberkanal g_{ in den Zylinderkanal I₁ gelangt. In der betrachteten Stellung befindet sich der Schieber S₁ kurz vor dem Abschluß dieses Einlasses, so daß er bei seiner Weiterbewegung den Kanal I₁ abschließt und die Expansion im Zylinder ^₁ beginnen läßt. Der Auspuff vom Zylinder ^₁ erfolgt durch den Zylinderkanal r₁ von der rechten Kolbenseite aus, passiert den Schieberkanal C₁ (Fig. 7), den Zwischenkanal c und den Schieberkanal C₂ und gelangt von hier aus in den Auspuff k. Dieser Auspuff ist noch kurze Zeit geöffnet, bis der Kanal C₁ den Zylinderkanal abschließt und die Kompression beginnt. Aus derselben Figur ist ersichtlich, daß die Schieberkanäle g₁ und f_} während ■ eines gewissen Zeitraumes gleichzeitig mit

dem Zylinderkanal Z₁ in Verbindung stehen, der Dampf kann jedoch nicht durch J₁ und den Zwischenkanal f nach dem Auspuff gelangen, weil Schieber S₂ diesen Kanal f während des- betrachteten Zeitraumes vollständig überdeckt, und der Schieberkanal f.₂ gelangt erst dann mit Zwischenkanal f in Verbindung, wenn der Auslaß tatsächlich erfolgen soll.

ίο In Fig. 13 ist das System 1 am Hubende angelangt und erhält /Eintritt rechts durch die Kanäle .T₁, C₁, e, e,₂, i, Austritt links durch die Kanäle I₁, f_ls f, f.-,, k. Der Kolben Zf₂ erhält Eintritt links durch die Kanäle Z₂, d.₂, d, (I₁, i, Austritt rechts durch die Kanäle r₂, L·,, h, Zi₁, k. '

In Fig. 14 ist das System 1 bis kurz vor seiner Mittelstellung angelangt, das System 2 befindet sieh am Hubende. Der Kolben k₁ empfängt Eintritt rechts durch die Kanäle T₁, e\, e, e.₂, i, Austritt links durch die Kanäle Z₁, fi'f'f-i'' k> der Kolben Zr₂ erhält Eintritt rechts durch r.-,, a.₂, a, U₁, i, Auslaß durch Z₂, b.₂, b, b_v k.

In Fig. 15 ist Kolben Zc₁ am Hubende links und beginnt die Bewegung nach rechts, Kolben Zr₃ bewegt sich weiter nach links, der Dampf strömt in den Zylinder ^₁ durch die Kanäle Z₁, g_v g, g.-,, i, der Auslaß erfolgt durch r_p C₁, c, c„, k in den Auspuff. Der Kolben k.₂ erhält Eintritt rechts durch die Kanäle r₂, a.₂, a, H₁, i, links Auslaß durch Z₂, b.₂, b, b₁, k. Das Spiel wiederholt sich nun, wie nach Fig. 12 beschrieben, von neuem.

Wie aus Fig. 12 bis 15 hervorgeht, sind in der gezeichneten Anordnung die Ein- und Auslaßkanäle in ihren Mündungen auf die , Schieberspiegel so ausgeführt, daß die Abschlüsse für den eintretenden und aus.tretenden Dampf durch Kanalkanten erfolgen, die zur Bewegungsrichtung des Schiebers eine

. geneigte Lage haben. Werden nun die Schieber durch eine besondere Vorrichtung in

' ihrer Lage um ein kleines Stück quer zur Hauptbewegungsrichtung verschoben, was bei den Rundschiebern eine Drehung bedeuten würde, so tritt eine Veränderung des Füllungsgrades und, falls erwünscht, auch der Kompression ein, wie aus den Figuren ohne weiteres ersichtlich ist. Diese Querbewegung der Schieber kann hervorgerufen werden durch einen Bügel p, dessen Zapfen ?i> 1-2 ^m geraden , Längsnuten O₁, O₂ der Schieber eingreifen, so daß also eine Drehung der Schieber nur durch eine Querbewegung des Bügels ρ erfolgen kann. Diese Querbewegung kann entweder durch eine Stange mit Gewinde und Handrad mit Stopfbüchse, wie bei einem gewöhnlichen Ventil, von außen her bewirkt werden oder durch eine Spindel t mit exzentrischem Zapfen ic, wie Fig. 1 und 10 zeigen, durch Drehung am Handgriff q (Fig. 1) so bewegt werden, daß bei einer Drehung der Spindel um 180 Grad eine Veränderung von der kleinsten bis zur größten Füllung stattgefunden hat.

Indem man nun die Neigung der Ein- und Austrittskanten verschieden groß macht, wird auch die Füllung und die Kompression verschieden schnell bei ein und derselben Querbewegung zunehmen. Solange an dem Füllungsgrade der Maschine von außen her nichts geändert wird, haben die Schieber nur eine geradlinige Bewegung und außer dieser keinerlei Querbewegung. Um die oben beschriebene Ouerbewegiing \^ron Hand ausführen zu können, ist es nötig, daß die Schieberstangen in den Querarmen η zwar ohne Spiel, aber doch drehbar gelagert sind. Die Größenverhältnisse der Kanäle sind so bemessen, daß die Verringerung der Austrittsfläche am Schieberspiegel noch keine Drosselung des Dampfes bewirkt, wenn die maximale Querbewegung bei der größten oder kleinsten Füllung stattgefunden hat. Zu diesem Zweck werden die Mündungen der Kanäle quer zur Bewegungsrichtung der Schieber doppelt so breit ausgeführt, als für die mittlere Dampfgeschwindigkeit erforderlieh sein würde.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, tritt der Frischdampf am Umfange des Schiebers in den Einlaßkanal vom Zylinder aus und nicht, wie sonst üblich, vom Schieberkasten aus. In den Schieberkasten würde somit nach der gezeichneten Anordnung kein Frischdampf eintreten können, somit sind auch die Schieber vom Dampfdruck völlig entlastet, da auf die Haube m nur die Spannung des Auspuffdampfes drücken wird, wenn man den Schieberkastenraum mit dem Auspuff Zc an irgend einer Stelle verbindet Für den Fall, daß die Entlastung des Schiebers zu weit geht und im Schieberkasten nicht der erforderliche Druck auf die Haube m vorhanden ist, der zur Erzielung eines dichten Abschlusses zwischen Schieber und Schieberspiegel erforderlich ist, wird ein Teil des Frischdampfes in den Schieberkastenraum durch Undichtigkeit des Schiebers einströmen und die' gewünschte Abdichtung augenblicklich herstellen. In letzterem Falle dürfte jedoch der Schieberkasten nicht mit dem Auspuffraum k in Verbindung stehen. Will man jedoch die nötige Anpressnng der Haube m für den dichten Schieberschluß nicht durch den Dampf bewirken lassen, so kann man die Haube in bekannter Weise durch eine Feder auf die Schieber drücken, um die gewünschte Wirkung zu erzielen, wenn man in diesem Fall den Schieberkasten.-

raum mit dem Auspuffraum verbindet, so dad keine unbeabsichtigte allmähliche Steigerung des Druckes im Schieberkasten durch etwaige Undichtigkeiten des Schiebers eintreten kann.

Hieraus ist ersichtlich, daß der Auspuffkanal auch ohne weiteres von dem Schieberkastenraum abgezweigt werden kann. Dies . bietet einen Vorteil für Kompoundmaschinen

ίο mit hintereinander liegenden Zylindern, da alsdann die durch die Schieberkästen hindurchgeführte Schieberstange sich im Auspuffraum des' Hochdruckzylinders, also im Eintrittsraum des Niederdruckzylinders befindet , so daß, da beide Räume, denselben Dampf enthalten, die Schieberstangen ohne Stopfbuchsen von einem Schieberkasten zum anderen nur durch ein Verbindungsrohr geführt werden können.

Die in Fig. 1 gezeichnete Schieberanordnung bietet den Vorteil, daß die Masse des Schiebers durch Puffer an den Hubenden bei hohen Tourenzahlen aufgefangen werden karin, da der Schieber an den Hubenden in geschlossene Zylinder einläuft und so den Auspuffdampf komprimiert, bezw. es wird die dem Schieber innewohnende lebendige Kraft durch diese . Kompression aufgefangen und bei der Rückkehr wieder zur Beschleunigung des Schiebers abgegeben.

Die vorstehend beschriebene Schiebersteuerung ist auch anwendbar für Kompoundmaschinen mit nebeneinander liegenden Zylindern und 90 gradiger Kurbelverstellung, wie Fig. 16 zeigt. Man braucht nur die Ein- und Austrittskanäle in ihrer Lage etwas abzuändern, so daß der Dampf zuerst in den Hochdruckzylinder und dann in den Niederdruckzylinder strömt. Hierbei hat man es in

,40 der Hand, die Füllungsveränderung beider Zylinder durch verschiedene Neigung der abschneidenden Kanten verschieden groß zu machen, so daß also z. B. bei einer Verändej rung der Füllung des Hochdruckzylinders die Füllung des Niederdruckzylinders entweder im anderen Verhältnis verändert oder, falls erwünscht, auch konstant erhalten werden kann, " wenn die betreffende abschließende Kante des Einlaßkanals nicht schräg, sondern parallel zur Schieberachse angewendet wird.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Expänsionsschiebersteüerung für Duplexdampfpumpen und Zwillingsdampfmaschinen mit unter 90°. gegeneinander verstellten Kurbeln, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem Kolben der zugehörige Schieber starr verbunden ist, so daß er die gleichen Bewegungen wie dieser macht, und daß die Schieber mit Kanälen derartig versehen und so durch feststehende Zwischenkanäle miteinander verbunden sind, daß sowohl der ein- als auch der austretende Dampf beide Schieber nacheinander durchströmt und jeder der Schieber als Expansionsschieber für den zugehörigen Kolben, für den Nachbarkolben aber als Verteilungs- oder Grundschieber wirkt.

2. Expansionsschiebersteuerung für Duplexdampfpumpen usw. nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber besondere Kanäle für den Frisch- und für den Abdampf besitzt.

3. Expansionsschiebersteuerung für Duplexdampfpumpen usw. nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischdampf durch einen Kanal des Zylinderspiegeis in den Schieber eintritt und der Schieber gegen den Zylinderspiegel durch eine die Zwischenkanäle ganz oder teilweise enthaltende bewegliche Haube gepreßt wird, wobei der erforderliche Druck auf die Haube durch den den Schieberkastenraum ausfüllenden · Abdampf ausgeübt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.