DE18792C - Neuerungen an Steuerungsapparaten für Dampfmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 18. Januar 1881 ab.

. Die Neuerungen betreffen erstens die Bewegungsmechanismen und zweitens die Construction der Steuerorgane. Dieselben sind in den Zeichnungen in Anwendung auf eine Lokomotive dargestellt. Sie können jedoch auch an anderen, sowohl einfachen als Zwillingsmaschinen, zur Anwendung kommen.

In den Zeichnungen ist:

Fig. Ί ein Grundrifs des Steuerimgsapparates mit den Cylindern einer Lokomotive;

Fig. 2 ein theilweiser verticaler Längsschnitt nach z-z, Fig. ι;

Fig. 3 eine Endansicht der Fig. ι mit einem Theil der rechten Seite im Schnitt;

Fig. 4 eine Ansicht der die Bewegung auf die Steuerungsorgane übertragenden Theile.

Fig. 5 und 6 sind Ansichten der beiden einander gegenüberliegenden Steuerungs-Daumenhülsen;

Fig. 7 und 8 Querschnitte nach x^-x¹ bezw. y^s-y\ Fig. s und 6.

Fig. 9 ist ein Verticalschnitt durch die Mitte eines Steuerhahnes und seines Gehäuses im gröfseren Mafsstabe;

Fig. io ein Grundrifs desselben mit dem Hahngehäuse und einem Theil des Hahnes und seines Sitzes im Schnitt;

Fig. Ii eine Endansicht der Hahnwelle.

// sind die Cylinder der Lokomotive und J ist die sie vereinigende Grundplatte. L ist die in den Lagern a? a? laufende Steuerwelle; dieselbe ist mit zwei im rechten Winkel zu einander stehenden Kurbeln PP versehen, an welche die Stangen e e angreifen, die entweder direct oder vermittelst eingeschalteter Hebel// von zwei auf der Kurbelwelle der Maschine (hier Triebachse) sitzenden Excentern oder Kurbeln angetrieben werden. Es sind zwei Excenter unä Kurbeln angewendet, i£| die todten Punkte zu überwinden.

Auf der Welle L sitzt die lange Daumenhülse A¹, welche in der Längsrichtung gleiten kann, aber durch einen Keil c² am Drehen auf der Welle verhindert ist. i, Fig. 5 und 6, ist eine Ringnuth, die zwischen Auslafs- und Einlafsdaumen liegt. Von den schraubenförmig geformten Einlafsdaumen 2 und 3 dient der erstere für den Vorwärtsgang und der letztere für den Rückwärtsgang und ebenso von den beiden Auslafsdaumen 4 und 5 der erstere für den Vorwärtsgang und der zweite für den Rückwärtsgang.

Die Daumen 4 und 5 für den Auslafs erstrecken sich jeder über die Hälfte des Umfangs der Hülse, Fig. 7, und in einer zwischen· ihnen liegenden Zone erstreckt sich die Erhöhung um den ganzen Umfang der Hülse in Form eines Gürtels 6, Fig. 8: Ebenso liegt eine Zone vom Durchmesser der Daumenhülse selbst bei 7 zwischen den Einlafsdaumen (siehe

Fig· 7)· Am Ende der Hülse A¹ ist eine Ringnuth A², Fig. 5 und 6, eingedreht, in welche eine Gabel z², Fig. ι und 3, eingreift. Diese Gabel trägt an ihrem unteren Ende eine Mutter, Fig. 3, welche eine horizontale Schraube/'² umfafst, deren Lager am Hauptgestell befestigt sind. Die Schraube j² trägt ein Kegelrad k, welches in ein zweites Rad /³ eingreift, das auf einer im rechten Winkel zu der Schraube liegenden Welle sitzt. Am anderen Ende der letztgenannten Welle befindet sich ein anderes

Kegelrad /³, Fig. 2, das in das grofse Rad ;;z² eingreift, .welch letzteres auf einer mit Handrad/z versehenen verticalen Welle sitzt, so dafs durch Drehen des Handrades auch die Schraube/'² gedreht' wird. Dadurch wird auch die Gabel i² verschoben, welche ihrerseits die Daumenhülse A¹ in der Längsrichtung auf der Welle L verstellt.

C¹C¹ sind die Einlafs- und D¹D' die Auslafsorgane, für welche nach Ansicht des Patentinhabers am vortheilhaftesten schwingende Hähne von der weiter unten beschriebenen Construction gewählt werden, aber auch einfach wirkende Schieber benutzt werden können. An den Hahnwellen sind die Arme m¹ m¹ befestigt, welche mit den Hebeln o¹ o², Fig. 2 und 4, durch die an den Enden mit Kugelflächen versehenen Stangen q² q² verbunden sind. Durch die letzteren gehen die Bolzen r² r², die in der Zeichnung mit punktirten Linien angedeutet sind. Gewünschtenfalls können diese Bolzen auch durch die verlängerten Enden der Federn p² gebildet sein. Die auf den äufseren Enden der Bolzen r² r² sitzenden Muttern haben gleichfalls Kugelflächen, und diese, sowie die convexen Enden der Stücke q² q² treten in entsprechende kugelförmige Höhlungen der Hebel ein. Die Daumenhülse Ä* dreht sich zwischen den Hebeln o² o², und die Federn/²/² drücken die Hebel mit den abgerundeten Vorsprüngen ί V, Fig. 4, gegen die Daumen.

Die Wirkungsweise ist folgende: Angenommen, die Maschine laufe vorwärts. Die Daumen 2 und 4 wirken abwechselnd auf die Hebel o² o² ein. Wenn der Lokomotivführer umsteuern will, so verschiebt er die Daumenhülsen mittelst des Handrades h, bis die Daumen 3 und 5 die Stelle der Daumen 2 und 4 einnehmen. Bei diesem Wechsel treten die Gürtelzonen 6 und 7 zugleich mit den Hebeln in Eingriff, so dafs während des Ueberganges beide Einlafshähne geschlossen und beide Auslafshähne voll geöffnet sind. Durch diese Einrichtung wird der Dampf auf beiden Cylinderenden ausgelassen, ehe der Wechsel vom Vorwärts- zum Rückwärtsgang, oder umgekehrt, eintreten kann. Während also die Daumen die genannte Stellung einnehmen, können die Hähne sich nicht bewegen und die Kolben (z. B. beim Hinabfahren einer Lokomotive auf einer geneigten Ebene) frei laufen, ohne Dampf oder Luft im Cylinder zu comprimiren oder ein Vacuum zu erzeugen. In dem Umstände, dafs der Maschinenwärter auf diese Weise gleichzeitig die beiden Auslafsventile öffnen und die beiden Einlafsventile schliefsen kann, soll einer der wichtigsten und bemerkenswerthesten Vorzüge dieser Steuerung liegen.

Das Drosselventil wird bei dieser Steuerung gewöhnlich nicht gebraucht, weil durch die Steuerung der Dämpfzutritt, zum Cylinder beliebig abgeschnitten werden kann. .■■...■'

Um die Daumen nach einander mittelst einer seitlichen Verschiebung vor die·Hebelvorsprünge führen zu können, sind, wie gezeichnet, schiefe Ebenen angewendet, wobei alle scharfen Kanten vermieden sind.

Die Federn dienen dazu, die Hähne im geeigneten Augenblick zu schliefsen; jeder Hahn kann mit einer eigenen Feder versehen sein.

Behufs Verschiebung der Daumenhülsen wird empfohlen, bei Zwilligsmaschinen zwei getrennte Schrauben j² anzuwenden, eine für jeden Cylinder, jede mit einem konischen Rad k versehen und von einem gemeinschaftlichen Rad m² angetrieben, obgleich auch eine Schraube für beide genügen würde. Für die Längsverschiebung der Daumenhülsen könnten auch Zahnstangengetriebe oder andere Mechanismen zur Verwendung kommen.

Die Anbringung der Hebel erlaubt es, den Ventilen einen gröfseren Hub bei bestimmter Daumenhöhe zu geben, als wenn die Daumen direct auf die Hebelarme m^l m¹ einwirken würden. In gewissen Fällen kann man aber auch die Zwischenhebel fortlassen. :

Hinsichtlich der bequemen Handhabung ist die Steuerung so construirt, dafs eine Umdrehung des Handrades genügt, um die Daumen umzusteuern. Das Rad wird so bezeichnet, dafs der Maschinenwärter auf den ersten Blick die Stellung der Hähne übersehen kann.

Anstatt der Welle eine continuirliche Drehung zu geben, kann man sie auch schwingen oder abwechselnd eine Drehung vor- und eine rückwärts machen lassen.

Die Einlafs- sowie die Auslafshähne C\ C\ und D¹Z)¹ können sämmtlich von gleicher, und zwar am besten von der in den Fig. 9 bis 11 dargestellten Construction sein. In diesen Figuren ist T das Hahngehäuse, versehen ..mit einer Einströmungs- bezw. Ausströmungsöffnung e¹; U der mit Schlitzen X²X¹ versehene Hahnsitz; V der mit Schlitzen 30, 30, die mit denjenigen des Sitzes correspondiren, versehene glockenförmige Hahn, und W die vertieale Hahnwelle. ~ _;

Der Hahn sowohl als der Sitz sind cylinderförmig oder schwach konisch, der Sitz liegt innerhalb des Hahnes, und die Oeffnungen x² und 30 sind in den Mantelflächen des Hahnes und des Sitzes eingeschnitten.

Der Hahn ist auf den Sitz aufgeschliffen. Das Hahngehäuse T ist am Cylinder / mittelst Bolzen oder Schrauben in gewöhnlicher Weise befestigt und mit einer Stopfbüchse /z¹ für die Hahnwelle W versehen. Der Sitz U ist mittelst eines Flantsches befestigt, und der Hahn ist länger als der Sitz, um einen Raum V herzustellen, der durch Löcher/¹ mit dem Innern

Claims (1)

des Hahngehäuses in Verbindung steht, damit der Druck von oben, welcher den Hahn auf den Sitz anzupressen sucht, aufgehoben wird. Ein derartig construirter Hahn kann sich sehr leicht von seinem Sitz abheben, besonders wenn er als Ausströmungshahn angewendet wird, und giebt alsdann Anlafs zu Undichtheiten, ebenso kann er, wenn rasch gedreht, sich auf seinem Sitz schief aufsetzen, kippen oder einen einseitigen Druck darauf ausüben, wodurch unregelmäfsige Abnutzung und Dampfverluste entstehen. Um diesen und anderen Mangeln abzuhelfen, wird folgende Construction angewendet. Um den Hahn auf seinem Sitz zu halten, werden erstens auf der Hahnwelle zwei Ansätze angebracht, deren Entfernung von einander regulirt werden kann. Der eine dieser Anläufe sitzt am unteren Ende der Welle und ruht auf dem Hahn auf, während der andere darüber liegt und sich oben gegen ein festes Widerlager stützt. Die Hahn welle ist ein vom Hahn getrenntes Stück, und das untere Ende derselben ist mit einem Kopf k1, Fig. ii, versehen, welcher in eine am oberen Theil des Hahnes befindliche Vertiefung /', Fig. io, eingreift. Durch diese Anordnung wird erreicht, dafs der Hahn und die Welle sich mit einander drehen müssen, dafs aber die Welle mit dem Hahngehäuse abgenommen werden kann, ohne den Hahn von seinem Sitz zu entfernen. Man kann auch jede andere geeignete Form für Kopf und Hülse, z. B. die quadratische, oder die X-Form, anwenden. Die Hahnwelle wird gewöhnlich durch einen daran befestigten radialen Arm ml bewegt, welcher, wenn er durch die oben beschriebenen Daumen der Daumenhülse oder auf andere passende Weise gedreht wird, auf die Welle einen leichten seitlichen Druck ausübt, und falls dieselbe etwas Spielraum in der Stopfbüchse /ι1 hat, dieselbe · schief stellt. Diese seitlichen Abweichungen der Welle werden dem Hahn nicht mitgetheilt, weil ein genügender Spielraum an der Verbindungsstelle vorhanden ist! Die Hahnwelle besteht aus zwei Stücken. Das eine derselben übt in irgend einem Punkte einen Druck von oben nach unten aus; am geeignetsten ist hierzu der tiefste Punkt der Welle, welcher auf dem Hahn ruht. Der andere Theil drückt von unten nach oben gegen einen festen Punkt, z. B. gegen den Ventilkastendeckel, und ist verstellbar gegen das untere Wellenende. Es wird empfohlen, die beiden Theile der Welle in einander zu legen. Der äufsere Theil ist ein Rohr nl mit einem zur Stütze dienenden Anlauf ο 1 und der innere Theil ist eine Stange oder ein Rohr p*, die bezw. · das in das Rohr n1 geschraubt ist und sich über beide Enden desselben hinaus erstreckt. Das untere Ende der Stange /' bildet den unteren Stützpunkt, und das obere Ende ist mit einem Kopf zum Drehen versehen. Indem man den Theil/1 in dem Theil«1 auf-/und niederschraubt, kann die Entfernung beider Stützpunkte adjustirt werden. Wenn dieselben in richtige gegenseitige Lage gebracht -sind, so dafs der Hahn fest auf dem Sitz aufruht,·,jedoch ohne sich festzuklemmen oder zu viel Reibung zu verursachen, so wird die Gegenmutter ql fest auf den oberen Theil des Rohres «' aufgeschraubt, wodurch jede spätere Verdrehung beider Theile gegen einander verhindert wird. Das äufsere Rohr wird durch den Hebel ml oder durch ein anderes Organ zum Hin- und Herdrehen des Hahnes gefafst, und das innere Rohr nimmt an der Bewegung des äufseren Rohres theil. Die Hahnwelle ist mit einer Oelleitung versehen, damit das OeI von dem oberhalb der Stopfbüchse hl gelegenen Oelgefäfs bis zum unteren Ende der Welle gelangen kann, von wo die Leitung mit dem Dampfraum z1 durch ein in dem oberen Theil des Ventils angebrachtes Loch communicirt. Um eine sanfte Bewegung des Hahnes auf dem Sitz zu erzielen und um bei plötzlicher Drehung dem Kippen und seitlichen Druck vorzubeugen, ist rund um den Sitz eine kreisförmige Rinne s1 angebracht, welche den unteren Rand des Hahnes umfafst und jeder seitlichen Bewegung vorbeugt. Dabei bildet der Grund der Rinne eine gleichmäfsige Auflage für den unteren Hahnrand und verhindert zugleich, dafs der Hahn sich festklemmt. Der Hahn soll so bearbeitet werden, dafs er auf den Grund der Rinne s1 einen gröfseren Druck ausübt als auf die eigentliche Sitzfläche, damit die Abnutzung auf der Sitzfläche so viel wie möglich vermieden wird. Um die- zwischen den Hahnöffnungen x2 und 30 und der Cylinderöffnung t1 aus- und eintretende Flüssigkeit ohne Wirbelbildung zu leiten, ist die Decke des Hahnsitzes zu einem umgekehrten Kegel X ausgebildet, welcher auch unabhängig vom Sitz ausgeführt werden kann. Paten τ-An sp ruch: Ein Steuerungsapparat für Dampfmaschinen, welcher charakterisirt ist durch die folgenden Einzelheiten: a) die Steuerwelle L in Verbindung mit einer oder mehreren verschiebbaren Daumenhülsen, auf welchen sich die Daumen 2, 3, 4, 5 und die Gürtel 6 und 7 befinden, zu dem angegebenen Zweck; b) die Daumenhülse mit den die Ein- und Auslafsorgane bewegenden Daumen, welche Hülse, wie gezeigt, zwischen den Steuerungsorganen liegt, in Verbindung mit genannten Organen und mit deren Hebeln »z 1Pi1, wie oben beschrieben; c) die Verbindung der Welle Z, der darauf befindlichen Daumenhülse mit ihren Daumen 2, 3, 4, s und Gürteln 6 und 7, einer Einrichtung zum Verschieben der Daumenhülse auf genannter Welle, der Hebel o2 <?2, der Arme ml m1, der Hahnwellen und der Hähne C1 C1D1JD1, das Ganze wirkend wie beschrieben; d) die Verbindung der rotirenden Welle L, der Daiimenhülse, versehen mit Daumen, der eingedrehten Rinne A2, der Gabel und der Schraube, das Ganze wirkend wie beschrieben; e) die Verbindung des Rades h und dessen Welle, der Zahnräder #za P P und k, der Schraube /2, Gabel P und der verschiebbaren Daumenhülse zu dem angegebenen Zweck; f) die Verbindung der Kurbel- oder Triebwelle der Maschine, deren auf derselben sitzenden Excenter, der mit Kurbeln versehenen Welle Z, einer directen oder indirecten Verbindung zwischen den Excentern der, Kurbeloder Triebwelle mit den Kurbeln der Welle Z, der Daumenhülsen, versehen mit Daumen, um die Hähne zu bewegen, der Hebel o"* o2, der Hebelarme m1 m1 an den Hahnwellen und der Hähne, das Ganze angeordnet für den angegebenen Zweck; g) in einer Maschine zwei unabhängige Einlafs- und zwei unabhängige Auslafshähne in Verbindung mit einem Mechanismus, vermittelst dessen gleichzeitig die beiden Einlafshähne eines Cylinders geschlossen und die beiden Auslafshähne geöffnet werden können, wenn man anhalten oder umsteuern will, zu dem angegebenen Zweck; h) der konische Hahn U und der glockenförmige Hahn V, welcher über den Sitz greift, und oben mit einer Vertiefung versehen ist, in Verbindung mit der nur lose darauf stehenden Hahnwelle, die mit etwas Spielraum in die Vertiefung eintritt, so dafs der Hahn nicht kippen kann, wenn er gedreht wird; i) der glockenförmige Hahn V, der innen so • bearbeitet ist, dafs er sich an den Hahnsitz aufsen anlegt, und der Hahnsitz U und das Hahngehäuse in Combination mit der losen Hahnwelle, die nach oben und nach unten gestützt ' wird, wobei die eine der Stützflächen sich gegen das Ventil und die andere sich gegen das Gehäuse legt und beide ' gegen einander verstellbar sind, zum angegebenen Zweck; k) der durchbrochene, konische Hahnsitz mit ringförmiger Rinne s1 an der Basis in Verbindung mit dem durchbrochenen, hohlen, glockenförmigen Hahn V, der innen so be: arbeitet ist, dafs er sich an den Ventilsitz aufsen anlegt Und der untere Ventilrand in die Rinne s1 eintritt, und dessen Mantel langer ist als der Sitz, so dafs ein hohler Raum zwischen der Decke des Sitzes und dem Boden der Hahnglocke entsteht und der Hahn sich in die genannte Rinne und auf die konische Oberfläche dicht auflegen kann und die Abnutzung zwischen dem Hahn und dem Hahnsitz ausgeglichen wird;

1) der drehbare, glockenförmige Hahn V und der hohle, durchbrochene Sitz U in Verbindung mit dem im Innern des Sitzes angegossenen oder sonstwie befestigten Brechungskegel X, der die aus- oder einströmenden Flüssigkeiten nach oder von den Oeffnungen des Ventilsitzes ableitet.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.