DE164428C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

- Jig 164428
KLASSE 14«.

Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet die Steuerung einer zweizylindrigen Kraftmaschine derjenigen Art, bei welcher die Arbeits- und Leerlaufhübe in den beiden Zylindern abwechselnd und in entgegengesetzter Richtung erfolgen und deren Kolbenstangen für den Arbeitshub mit der Kraftabnahmewelle gekuppelt und für den Leerlaufhub wieder entkuppelt werden.
Die vorliegende Steuerung wirkt derart, daß kurz vor dem Ende des Arbeitshubes jeder Kolben den Schieber des Gegenkolbens bewegt, so daß sich die Arbeitshübe noch überdecken. Der Leerlaufhub jedes Kolbens fällt mit dem in derselben Richtung erfolgenden Arbeitshub des Gegenkolbens zusammen, beginnt jedoch etwas später.

Der Dampfabschluß des Steuerungsorgans erfolgt sowohl beim Arbeits- wie Leerlaufhub in an sich bekannter Weise durch den eigenen Kolben.

Es ist bei direkt wirkenden Duplexpumpen bekannt, die Schiebereröffnung vom Gegenkolben und den Schluß vom eigenen Kolben zu steuern. Von derartigen Steuerungen aber unterscheidet sich die vorliegende Erfindung durch ihre eigenartige Ausbildung.

Auf den beiliegenden Zeichnungen zeigt

Fig. ι die Maschine im Grundriß, wobei die Deckel der Ventilgehäuse entfernt sind.

Fig. 2 ist ein Querschnitt axial durch den hinteren Zylinder b.

Fig. 3 ist ein ähnlicher Querschnitt durch den vorderen Zylinder a.

Fig. 4 und 5 entsprechen bezw. den Fig. 2 und 3, zeigen die einzelnen Teile jedoch in einer anderen Lage.

Fig. 6, 7 und 8 sind Schnitte nach den Linien 6-6 der Fig. 4, j-y der Fig. 1 und 8-8 der Fig. 1.

Fig. 9 zeigt im Grundriß eine später beschriebene Kupplungsvorrichtung zur Übertragung der Kolbenbewegung auf eine Kette.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform werden die Kolben 3 der auf dem ge- meinsamen Rahmen 1 gelagerten Zylinder a und b durch Kupplungen 6 mit den gegenüberliegenden Seiten einer Kette 7 gekuppelt, welche um die Antriebsräder 8 läuft, von deren Wellen die Kraft abgenommen werden kann. Jede der Kupplungen wird beim Rückwärtshub oder Leerlauf des Kolbens von der Kette entkuppelt. Jeder Kolben wird dabei in seinem Leerlauf durch das Antriebsmittel bewegt, von dem nur eine geringe Menge für einen jeden derartigen Hub zugelassen wird, so daß der' betreffende Kolben nach . Vollendung des Arbeitshubes mit einer Geschwindigkeit zurückgetrieben wird, welche von dem Arbeitshub unabhängig ist und er das gegenüberliegende Ende des Zylinders erreicht, bevor der betreffende Kolben seinen Arbeitshub antreten muß, d. h. bevor der andere Kolben das Ende seines Arbeitshubes erreicht hat. Da die Ventile oder Schieber derart bewegt werden müssen, daß sie das Zulassen und Abstellen des Antriebsmittels überwachen, so müssen Vorkehrungen ge-

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Bezirksverein a.d. federen Ruhr,

troffen sein, das Triebmittel beim Leerlaufhub des Kolbens eher abzustellen als beim Arbeitshub, sowie den Leerlauf hub des Kolbens unabhängig vom Schließen des Auspuffkanales sowohl als vom Einlaß des Triebmittels zur Rückführung des Kolbens beim Arbeitshub zu verlangsamen oder zu bremsen, wie es bei gebräuchlichen Dampfmaschinen durch die Voreilung des Schiebers bewirkt

ίο wird.

Zu dem angegebenen Zwecke sind die Zylinder an beiden Enden mit besonderen Ein- und Auslaßkanälen versehen, vor denen die Einlaßkanäle 9 und g^a außerhalb der Auslaßkanäle 10 und io^a für das Triebmittel liegen (Fig. 2 bis 5). Der Abstand der Auspuffkanäle 10 und io^a in den Zylindern von den Zylinderdeckeln ist genügend groß, daß der Kolben nach dem Passieren jener Kanäle zwischen sich und dem Zylinderkopf eine genügende Menge des Antriebsmittels komprimiert, um den Kolben zu verlangsamen. Die Abstände an beiden Enden brauchen nicht notwendigerweise gleich zu sein, sondem können der praktischen Erfahrung entsprechend berechnet werden. Ein wesentliches Merkmal der neuen Arbeitsmaschine besteht darin, daß sich die beiden Arbeitshübe der beiden Zylinder teilweise über- decken, indem jeder Kolben bei seinem Arbeitshub mit der Kette in Eingriff kommt, bevor der andere Kolben von der Kette entkuppelt ist, so daß dadurch eine ununterbrochene gleichmäßige Kraftübertragung ohne tote Punkte erzielt wird.

Nach Fig. 3 nähert sich der Kolben 3 in dem vorderen Zylinder α dem Ende seines Arbeitshubes. Unmittelbar bevor der Kolben die in Fig. 3 in vollen Linien gezeigte Lage erreicht, öffnet derselbe durch weiter unten beschriebene Mittel den Schieber des anderen Zylinders b, um das Triebmittel durch den Kanal g^a jenes Zylinders b einzulassen (Fig. 2) und den Kolben dieses Zylinders vorwärts zu treiben. Der eigene Schieber des Kolbens (Fig. 3) nähert sich dann dem Punkte für den Einlaß des Triebmittels für den Leerlaufhub und' bewegt sich in der Richtung des in Fig. 3 eingezeichneten Pfeiles und hat bei dieser Bewegung des Kolbens bereits den Auspuffkanal am anderen Ende des Zylinders geöffnet. Ist die erste Bewegung des Schiebers vollendet, dann muß derselbe den Einlaßkanal 9 an demjenigen Ende des Zylinders a, dem sich der Kolben nähert, sowie den Auspuffkanal ΐο^α am anderen Ende geöffnet haben. Die Lage des Schiebers vor dieser Bewegung muß derart sein, daß bei Rückkehr des Schiebers beim Schließen des Einlaßkanals 9 der Auspuffkanal io^a noch offen bleibt. Der Schieberfuß 16 ist deshalb derart erweitert, daß er den Einlaßkanal 9 bedeckt und auf seinem Sitze über den Kanal hinaus eine Voreilung besitzt, welche gleich der Breite des Auspuffkanal ιο^α ist und in Fig. 3 in punktierten Linien bei 15 gezeichnet ist. An dem anderen Ende überdeckt der Fuß i6'^T den Auspuffkanal ιο^α, den Einlaßkanal g^a und den zwischen diesen liegenden Teil des Schiebersitzes. Der Gesamtbetrag der ersten Bewegung des Schiebers muß deshalb gleich sein der Breite des Einlaßkanales 9 plus der Voreilung 15. Fig. 3 zeigt die Hälfte dieser Bewegung bereits ausgeführt. Nach der Vollendung dieser Bewegung wird der Schieber die in Fig. 3 in punktierten Linien gezeichnete Lage einnehmen. Die volle Bewegung des Schiebers öffnet den Einlaßkanal 9 und bringt die Auspuffkante des Schieberfußes i6^a am anderen Ende des Zylinders um einen Betrag über den Auspuffkanal ΐο^α hinaus, welcher der Voreilung 15 entspricht. Die nächste Bewegung, welche eintritt, sobald der Kolben die in Fig. 3 in punktierten Linien gezeichnete Lage einnimmt, schließt den Einlaßkanal 9 und darauf den weiteren Zutritt des Triebmittels. Diese Bewegung des Schiebers muß in umgekehrter Richtung wie die zuvor beschriebene Bewegung eintreten, und da der Schieber den Auspuffkanal Ιθ^α offen lassen muß, so darf diese Bewegung praktisch nur die Hälfte jener Bewegung betragen, welche jenen Kanal und den Einlaßkanal 9 öffnete. Die Lage des Schiebers nach dieser kurzen Umkehrbewegung wird darauf im wesentlichen die in Fig. 3 in vollen Linien gezeichnete sein, welche die mittlere Lage der in der anderen Richtung erfolgenden längeren Bewegung darstellt. Der Schieber muß in dieser Lage den Auspuffkanal 10 durch den Fuß 16 verschlossen halten, da sonst das vor der Umkehr- oder der Abstellbewegung) des Schiebers zugelassene Triebmittel in den Auspuffkanal gelangen würde, anstatt auf den Kolben einzuwirken. Die Länge des Fußstückes 16 muß deshalb wenigstens gleich der Breite der beiden Kanäle 10 und 9 und des dazwischen liegenden Stückes mit einem genügenden Überschuß sein, um beide Kanäle gleichzeitig sicher zu schließen. Hat der Schieber diese Lage erreicht, dann darf er dieselbe über den Kanälen nicht eher wechseln, bis der Kolben die in Fig. 5 in vollen Linien gezeigte Lage erreicht hat. Eine geringe weitere Bewegung des Kolbens veranlaßt ihn, zwischen sich und dem Ende des Zylinders eine Kompression einer gewissen Menge des Triebmittels zu bewirken. Da der Kolben unter der Wirkung des Antriebsmittels leer, d. i. ohne irgendwelche Regelung der Bewegung läuft, so wird die Zeit, in

welcher er die für die Kompression erforderliche Lage erreicht, bei verschiedenen Hüben und unter verschiedenen Spannungen des Triebmittels verschieden sein, so daß irgend eine durch die Maschine überwachte Schieberbewegung nicht notwendigerweise in genauer Beziehung zu der Kolbenbewegung steht, welche das Schließen des Auspuffs zur richtigen Zeit für das Bremsen des Kolbens bewirkt. Es ist nicht wünschenswert, den Kolben an diesem Punkte seines Leerlaufhubes mit der Arbeit, den Schieber zu betätigen, zu belasten. Der Schieber wird vielmehr zum Schließen des Kanales io^a und zum Öffnen des Kanales 10 durch den Arbeitshub des entgegengesetzten Kolbens bewegt, wie weiter unten beschrieben, so daß das Triebmittel hinter dem Kolben beim Leerlaufhub entlastet wird, und da der Schieber beim nächsten Anhalten in derselben Richtung weiterbewegt wird, um den Einlaßkanal g^a zu öffnen, wie die in Fig. 5 in punktierten Linien gezeichnete Lage des Schiebers zeigt, so wird der Kolben in dem betreffenden Zylinder α zu seinem Arbeitshub veranlaßt. An einer Stelle des Hubes, welche vom Hubanfang weiter entfernt liegt als die, an welcher der Abschluß beim Leerlauf bewirkt wurde, wie mit punktierten Linien in Fig. 5 gezeichnet, muß der Schieber umgekehrt bewegt werden, um den Kanal g^a zu schließen und den Kanal 10 noch offen zu halten. Die Bewegung, durch welche die Kanäle g^a und 10 nach einander geöffnet werden, muß deshalb genügend groß sein, die Auspuffkante des Fußes 16 des Schiebers über den Kanal 10 um einen Abstand hinauszubewegen, welcher gleich der Breite des Kanales g^a ist. Der Fuß \6^a muß deshalb

außerhalb des Kanales g^a eine Überlappung 15" besitzen, welche gleich der Länge der zum Öffnen des Kanales 10 erforderlichen Rückkehrbewegung ist. Die beiden Füße 16 und i6^a müssen infolge dieser Bedingungen von gleicher Länge sein. Die Mittel zur Umkehrung des Schiebers für den Abschluß des Triebmittels beim Arbeitshub müssen von jenen Arbeitshüben unabhängig sein, während jeder Abschluß des Triebmittels mit Bezug auf die Stelle, an welcher der Abschluß stattfindet, unabhängig von dem anderen ist. Ist der Abschluß beim Arbeitshub durch die beschriebene Bewegung des Schiebers bewirkt, dann setzt der Kolben seinen Arbeitshub fort und schafft, indem er sich über den Kanal 10 hinwegbewegt und ihn schließt, eine Kompression eines Teiles des Triebmittels.

Im vorstehenden ist die Bewegung des Kolbens und des Schiebers beschrieben, welche zu dem in Fig. 3 und 5 dargestellten Zylinder α gehören. In Fig. 2 und 4 sind die gleichzeitigen Lagen der entsprechenden Teile in dem anderen Zylinder b gezeichnet.

Alle oben beschriebenen Bewegungen werden mit Ausnahme der Abschlußbewegung für das Triebmittel nach dem Anlassen bei jedem Hub für jeden Kolben von dem entgegengesetzten Kolben abgeleitet. Zur Erzielung der verschiedenen Schieberbewegungen werden in dem Rahmen I die Schwingwellen 17, iy^a, 18, i8'\ 19, ig^a, 20 und 20^α vorgesehen. An der Kolbenstange des vorderen Zylinders α ist ein Anschlag 23 vorgesehen, welcher am Ende des Arbeitshubes gegen eine auf der Schwingwelle 17 vorgesehene Klinke oder einen Hebelarm 24 stößt und dadurch jene Welle schwingt und die Klinke um einen Winkel von 45 ° zu der in Fig. 3 in vollen Linien gezeichneten Lage bringt, in welcher der Anschlag an der Klinke vorbeigeht, sobald der Kolben seinen Hub vollendet. Auf der Welle 17 ist weiterhin ein Zahnrad 25 vorgesehen, welches mit der oberen Seite der an der Schieberstange 26 des hinteren Zylinders b vorgesehenen Zahnstange in Eingriff kommt. Die auf die Welle 17 durch den vorderen Kolben in der beschriebenen Weise übertragene Schwingbewegung bewegt den Schieber 4 des anderen Zylinders b von der in Fig. 2 in punktierten Linien gezeichneten Lage zu der^ in vollen Linien gezeigten Lage, in welcher derselbe an dem einen Ende den Einlaßkanal g^a und am anderen Ende den Auspuffkanal 10 öffnet und dadurch das Triebmittel an dem Ende zuläßt, um den Kolben beim Arbeitshub nach einwärts zu treiben und an der anderen Seite des Kolbens während des ganzen Hubes einen freien Auspuff zu gewähren. An der Kolbenstange jenes Kolbens ist ein Anschlag 23^s vorgesehen, welcher mit der Klinke oder dem Hebelarm 29 an der Schwingwelle 18 zusammentrifft. Die Schwingwelle 18 trägt fest ein Zahnrad 30, welches mit der unteren Seite der mit der Schieberstange 27^ des \^rorderen Endes des Zylinders .verbundenen Zahnstange 26 " in Eingriff steht. Die Schwingbewegung, welche jene Welle 18 durch das Gegentreffen der Klinke 23" gegen den Hebelarm 29 erhält, teilt dem Schieber des vorderen Zylinders α eine Bewegung mit, welche den Einlaßkanal 9 und den Auspuffkanal ΐο^α öffnet und die Auspuffkante des Schiebers über den Kanal io^a halbwegs zu dem Kanal g^a bringt. Während dieser Zeit hat die Einlaßkante des Fußstückes 16 den Kanal 9 freigegeben und läßt dadurch das Triebmittel an dem entsprechenden Ende zu, um den Kolben in dem vorderen Zylinder a für den Leerlauf anzutreiben. Unmittelbar nachdem der Leerlauf des Kolbens in dem

vorderen Zylinder begonnen hat, stößt ein Anschlag 31 an der Kolbenstange des betreffenden Kolbens gegen eine Klinke 32 auf der Schwingwelle 19 und schwingt dadurch jene Welle um einen geeigneten Winkel derart, daß ein an ihr vorgesehenes Zahnrad 33, welches mit der oberen Seite der an der Schieberstange 27ⁿ des vorderen Zylinders a vorgesehenen Zahnstange 26 ^a in Eingriff kommt, die Bewegung der Zahnstange umkehrt und den Schieber des vorderen Zylinders α um einen Schritt zu einer Lage zurückführt, in welcher derselbe den Einlaßkanal 9 abschließt, den Auspuffkanal io^a jedoch noch nicht schließt, wie in vollen Linien in Fig. 3 angegeben. Diese Rückkehrbewegung der Zahnstange 26" schwingt die Welle 17 zurück und dreht die Klinke 24 halbwegs rund gegen ihre anfängliche Lage.

Es geschieht dies, nachdem der Anschlagfinger 23 hinter die Klinke geschoben wurde, während die Bahn für sie frei war.

Entweder vor oder nach dieser Wirkung (je nachdem, ob der Arbeitshub bei dem kürzeren oder längeren Abschluß stattfindet) wird eine ähnliche Arbeitsweise in dem anderen Zylinder b durch den Anschlag 23** bewirkt, welcher durch die Kolbenstange des hinteren Zylinders b getragen wird. Dieser Anschlag trifft gegen eine Klinke oder einen Hebelarm 35 auf der Welle 20 und veranlaßt dadurch das Zahnrad 36 auf jener Welle, welches mit der oberen Seite der Zahnstange 26 in Eingriff kommt, die Bewegung des Schiebers in dem hinteren Zylinder umzukehren und denselben zu einer in Fig. 4 in vollen Linien gezeigten Lage zu bewegen, in welcher derselbe den Einlaßkanal g^a, jedoch nicht den Auspuffkanal 10, schließt. Unmittelbar bevor der Kolben in dem hinteren Zylinder seinen Arbeitshub vollendet, stößt der Anschlag 23" gegen die Klinke 24^a der Welle iy^a, schwingt jene Welle und dreht dadurch das Zahnrad 25", welches mit der Zahnstange 26" in Eingriff kommt. Hierdurch wird der vordere Schieber in eine Lage bewegt, in welcher er den Einlaßkanal g^a und den Auspuffkanal 10 öffnet, wobei die Auspuffkante über den Kanal 10 halbwegs oder weiter gegen den Kanal 9 hinweggeht. Von diesem Punkte an wiederholt sich die oben beschriebene Wirkungsweise für den Kolben des zweiten Zylinders b, nur daß die Kolben in den zu den vorher angegebenen entgegengesetzten Lagen liegen. Es ist zu bemerken, daß die Rückkehrbewegungen der Schieber die Klinken der Schwingwellen wieder in ihre ursprüngliche Lage bringen, so daß dieselben wieder in die richtige Lage kommen, um mit den Anschlägen 23, 23", 31 und 34 der beiden Kolben in Eingriff zu kommen,

d. h. jede Lage des Schiebers entspricht einer bestimmten Lage der Klinken, da die Zahn stangen an den Schieberstangen beständig mit den Zahnrädern der Wellen in Eingriff stehen, welche die Klinken tragen. Es wird dadurch die richtige Läge aller Teile während sämtlicher Änderungen der Bewegungen gesichert.

Die zum Kuppeln der Kette 7 mit den Kolben verwandte Kupplung besteht aus einem Kettenrad 6, welches drehbar in der Ebene der Kette am Kolben gelagert ist und mit der Kette in Eingriff kommen kann. Eine Schubklinkenscheibe 2>7 ist fest auf dem Zapfen gelagert, auf der sich das Kettenrad dreht. Letzteres trägt eine Schubklinke 38, welche bei. der Drehung in einer Richtung mit dem Schubklinkenrad in Eingriff kommt. Die Schubklinkenräder an denbei den Kolben sind umgekehrt angeordnet, d. h. das eine kommt beim Hube in einer Richtung und das andere beim Hube in der entgegengesetzten Richtung mit der Kette in Eingriff. Um den Gang der Maschine umkehren zu können, kann ein weiteres Schubklinkenrad 2>7^{a vor}gesehen sein, dessen Zähne sich nach der entgegengesetzten Richtung erstrecken und mit denen eine Nase 38^ der Sperrklinke in Eingriff kommt. Die Schubklinke steht unter der Wirkung einer Feder 39** und ist durch einen Zapfen 40 mit der Scheibe verbunden.

Zum Einstellen sind die Schwingwellen 17 bis 2O^a in der auf der Zeichnung dargestellten Weise auf Schlitten oder Wagen 41 gelagert. Die Wagen 41, in denen die Schwingwellen 20 zur Regelung der Abschlußbewegung der Schieber gelagert sind, sind in der Längsrichtung der Kolben und Schieber einstellbar gemacht, um die Abschlußzeit ändern zu können. Damit diese Abschlußbewegung entsprechend in beiden Zylindern erfolgt, sind die Wagen untereinander verbunden, um sie durch eine Handhabung einstellen zu können. Nach Fig. 1 trägt jeder der Wagen eine Zahnstange 42, mit deren jeder ein im Rahmen gelagertes Zahnrad 43 in Eingriff kommt, so daß bei einer Bewegung der einen Zahnstange die andere um einen gleichen Betrag in entgegengesetzter Richtung bewegt wird.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Zweizylindrige Kraftmaschine, in welcher Arbeits- und Leerlaufhub in den Zylindern abwechselnd in entgegengesetzter Richtung erfolgen, und deren Kolbenstangen für den Arbeitshub mit der Kraftwelle gekuppelt und für den Leerlaufhub wieder entkuppelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-

   Stangen jedes Zylinders am Ende des Arbeitshubes durch getrennte Querwellen (17, 18, \7^a, i8^a) den Dampfeinlaß für den Arbeitshub und am Anfange des Arbeitshubes den Damp feinlaß für den Leerlaufhub des Gegenkolbens steuern, während jedeKolbenstange für den Dampfabschluß sowohl des Arbeits- als Leerlaufhubes das Steuerungsorgan des eigenen Kolbens bewegt.
2. 2. Zweizylindrige Kraftmaschine gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kolbenstangen Anschläge (23, 31, 23^, 34) vorgesehen sind, die gegen Klinken (29, 35, 24Λ 24, 35^, 29") an den Querwellen (17, ij^a, 18, i8^a, 2O^a) treffen und diese drehen, wobei letztere mittels Zahnräder (25, 30, 36, φ^α, 3θ^α, 25^α), die in die zu Zahnstangen ausgebildeten Schieberstangen (26, 20^a) eingreifen und die Schieberbewegungen bewirken.
3. 3. Zweizylindrige Kraftmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dampfabschlußbewegung vermittelnden Querwellen (19 und 20) auf Wagen (41) gelagert sind, die beweglich in der Kolbenhubrichtung gelagert sind, so daß die Expansion geändert werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.