DE18817C - Muschelschiebersteuerung mit zwangläufiger Expansionsregulirung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Als Zweck dieser Construction wird angegeben :

ι. Vereinfachung der inneren Steuerung durch Anwendung nur zweier gewöhnlicher Muschelschieber, so dafs also nur zwei Abdichtungsflächen entstehen und somit weniger .Dampfverlust durch Undichtheit eintreten kann als bei anderen Präcisionssteuerungen, die meist vier innere Steuerorgane besitzen.

2. Erreichung sehr geringer schädlicher Räume, da nur zwei sehr kurze, gerade Dampfkanäle am Cylinder vorhanden sind.

3. Zwangläufige Expansionsregulirung der Schieber mit geringem Kraftaufwand des Regulators.

4. Vereinfachung der äufseren Steuerungstheile.

5. Unter Bezug auf 1. und 4. billige Herstellung und auf 2. und 3. geringer Dampfverbrauch.

Die beiden Muschelschieber a, Fig. 2 und 3, werden durch je eine Schieberstange b bewegt, welche mit einem Hilfskolben c fest verbunden ist. Dieser Kolben kann entweder ein massiver Plungerkolben und direct durch eine Stopfbüchse geführt, Fig. 1 und 2, oder ein Federkolben sein, Fig. 5. Im letzteren Falle bewegt er sich in einem an den Schieberkasten angegossenen Cylinder, während die Schieberstange durch eine enge Stopfbüchse nach aufsen geführt ist. Ein Röhrchen führt dann den etwa durch die Liderung des Hülfskolbens gehenden Dampf in das Abdampfrohr der Maschine, so dafs . dieser Kolben denselben Gegendruck erfährt wie derjenige der Maschine. Die Gröfse des Querschnittes dieses Kolbens ist gleich dem Product aus der Druckfläche des Muschelschiebers und dem Coefficienten der Schieberreibung (also ungefähr gleich '/₈ jener Schieberfiäche). Es wird dann der auf diesen Hülfskolben wirkende Dampfdruck jederzeit ungefähr eben so grofs sein als die Schieberreibung, mag die Dampfspannung grofs oder klein sein. Wenn nun der Schieber öffnet, der Hülfskolben sich also nach dem Innern des Schieberkastens hinbewegt, so ist a) die Schieberreibung, b) der Dampfdruck auf den Hülfskolben, c) die Stopfbüchsenreibung zu überwinden. Macht dagegen der Schieber die entgegengesetzte Bewegung, zum Zweck des Dampfabschlusses oder zum Zweck der Dampfableitung aus dem Cylinder, so ist lediglich die Stopfbüchsenreibung zu überwinden. Es gehört also zur Schlufsbewegung des Schiebers nur eine sehr geringe Kraft, welche man nahezu auf Null bringen könnte, wenn der Querschnitt des Hülfskolbens um so viel noch vergröfsert würde, dafs der entsprechend gröfsere Dampfdruck auch noch die Stopfbüchsenreibung überwindet. Mit Rücksicht auf die später zu beschreibende Zwangläufigkeit der Schieberbewegung hat man jedoch gar nicht nöthig, die Stopfbüchsenreibung derartig auszugleichen; ja sie ist sogar in anderer Richtung dieser Steuerung nützlich.

Beide Schieberstangen b erhalten ihre Bewegung durch einen Rahmen von einem auf der Schwungradwelle sitzenden Excenter. Dieser Rahmen besteht aus zwei Traversen d und zwei Führungsstangen e, Fig. 1 und 6, und es ist jede Schieberstange einerseits durch einen aufserhalb der Traversen befindlichen Bund und andrerseits durch eine Klinke /, Fig. 1, 2 und 6,

mit der Traverse zu verkuppeln. Ist die Klinke eingelegt, so mufs der Schieber der Rahmenbewegung folgen, gleichviel ob dieselbe nach rechts oder links stattfindet. Sind nun, wie es sein soll, beim Beginn der Bewegung des Dampfkolbens beide Schieber mit dem Rahmen zusammengekuppelt, so öffnet der eine für den Dampfeintritt, der andere für den Austritt nach Mafsgabe der gegebenen Deckungen und der Excentervoreilung. Da in diesem Fall die beiden Hülfskolben in entgegengesetzter Richtung vom Dampfdruck in Anspruch genommen werden, so heben sich diese Kolbendrücke auf, kommen also als Widerstände bei der Schieberbewegung nicht in betracht, es handelt sich mithin nur um Ueberwindung der gewöhnlichen Schieberreibung und der etwas gröfseren Stopfbüchsenreibung. Im Durchschnitt ist jedoch der Kraftbedarf dieser Schiebersteuerung kein gröfserer wie gewöhnlich, weil vom Moment der Abhängung des Einlafsschiebers die Widerstände erheblich vermindert, ja sogar zeitweise auf Null gebracht werden. Dieses Abhängen des jeweiligen Einlafsschiebers erfolgt durch Aushebung der Klinke f vermöge einer Abdruckstange g, die ihre periodische, absetzende Bewegung durch einen besonderen Steuerapparat erhält. Die Gröfse des Ausschubes dieser Stange ist gleich der Excentricität des Schieberexcenters plus demjenigen linearen Weg, welcher erforderlich ist, die Klinke aufser Eingriff mit der Schieberstange zu bringen.

Aus Fig. ι und 4 ist weiter ersichtlich, dafs auf der Abdruckstange g eine Muffe h zwischen beiden Schiebern sitzt, und dafs diese Muffe eine Stange i führt, die ihrerseits über die nach hinten verlängerte Schieberstange geschoben ist. Stehen beide Schieber in ihrer Mittellage und liegt die Stange i an der rechtsseitigen Schieberstange an, so verbleibt zwischen dem linksseitigen Schieberanschlag und der Stange i ein Spielraum, welcher der Excentricität des Schieberexcenters gleich ist. In diesem Fall kann die Schieberbewegung ungehindert von links nach rechts erfolgen, also der Dampf links eintreten, rechts austreten. Erfährt dann während dieser Schieberbewegung die Abdruckstange g eine Bewegung von rechts nach links, so wird an irgend einer Stelle der auf derselben befestigte Frosch k gegen den abwärts gerichteten Klinkenarm stofsen und zunächst die Klinke ausheben, dann aber wird der Schieber durch die Muffe h bis in die Mittellage zurückgeschoben werden. Der dabei erforderliche Kraftaufwand kann durch ein geringes Abschrägen der Angriffsflächen der Klinken vermindert werden. Ein Weiterbewegen des Einlafsschiebers über seine Mittellage hinaus wird durch die Stopfbüchsenreibung verhindert. Während nun in dieser Weise der eine Schieber zur vollständigen Ruhe gelangt, bewegt sich der andere, den Dampf auslassende Schieber mit dem Rahmen ungehindert weiter, bis auch dieser in seine Mittellage zurückgekehrt ist, wonach das Spiel in gleicher Weise, nur mit gewechselten Functionen der beiden Schieber vor sich geht.

Es kann je nach Wahl der Voreilung des Expansionsexcenters die Klinkenaushebung schon in dem Moment erfolgen, in welchem eben erst die Eröffnung des Einlafskanals b beginnt, dem Leergang der Maschine entsprechend, während andrerseits alle beliebigen Füllungen bis 0,7 gegeben werden können. Da das Expansionsexcenter einen vier- bis sechsmal so grofsen Hub besitzt, als der Dampf kanal Breite hat, so erfolgen alle Schlufsbewegungen schnell.

Fig. 7 bis 11 stellen die Construction des Steuerapparates zur Bewegung der Abdruckstange g dar, während in Fig. 12 bis 15 die Gesammtordnung der ganzen Maschine gezeigt ist.

Ein Expansionsexcenter k bewegt durch die gegabelte Excenterstange den Mitnehmer /, welcher in prismatischen Führungen läuft. Dieser Mitnehmer verschiebt die unter ihm in derselben Verticalebene gelegene und in Lagern geführte Steuertasche tn, mit welcher die Abdruckstange g fest verbunden ist, während jedes Kolbenspieles durch die Arme η um den schon vorher bezeichneten bestimmten Weg einmal nach rechts, einmal nach links und hängt hierdurch, wie oben beschrieben, wechselweise die beiden Schieber von ihren Rahmen ab und bringt sie in ihre Mittellage zurück.

Der Zeitpunkt dieser Einwirkung wird durch den Regulator in folgender Weise bestimmt: Die beiden Arme η sind gewissermafsen Winkelhebel; die beiden kürzeren, in der Mitnehmertasche liegenden Hebelarme sind mit Verzahnung' versehen, und es greifen beide Zahnsegmente in eine gemeinschaftliche doppelte Zahnstange 0 aus Stahl ein. Die beiderseitigen Zähne sind sauber gefräst und greifen dicht in einander. Die Zahnstange ist durch ihre abgedrehten Enden in Deckeln der Mitnehmertasche so sicher geführt, dafs ein Ecken unmöglich ist; dieselbe ist in verticaler Richtung verschiebbar mittelst einer Zugstange p, die an einen Arm des festgelagerten doppelarmigen Hebels angreift, während eine am anderen Arm angebrachte Stahlrolle sich gegen eine keilförmige Platte r stützt, die ihre Einstellung direct durch den Regulator erfährt. Diese Keilplatte ist derart geführt, dafs ein Ausweichen derselben in der Druckrichtung der Hebel nicht erfolgen kann, und die Keilhöhe ist so bemessen, dafs bei dem Maximalausschub der Platte r auch der Maximalausschlag der Hebel η erzielt wird. Wenn nun seitens des Regulators die Keilplatte verstellt wird, so senkt oder hebt sich die Zahnstange ο in der Mitnehmertasche und verstellt gleichzeitig beide Arme n. Ein Senken der

Zahnstange hat ein Auseinanderziehen, ein Heben derselben ein Zusammenziehen der beiden Arme zur Folge. Es stehen nun die unteren Zapfen der letzten durch Gelenkstücke mit zwei kleinen, aus Stahl hergestellten Schlitten ί in Verbindung, welche an der Steuertasche m geführt werden. Je nach Stellung der beiden Arme η werden die in der Tasche m gelagerten Klinken t früher oder später wechselweise von dem Schlitten s erfafst. Sobald der Eingriff erfolgt ist, findet die Fortbewegung durch den Mitnehmer / statt. Das bestimmte Mafs dieser Fortbewegung sichern die beiden Hängestangen u, an welchen mit ihren vorderen Enden die Klinken aufgehängt sind.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, steht im Zeitpunkt des Angriffes die betreffende Hängestange u lothrecht, und es durchläuft bei dem folgenden Vorschub der Aufhängepunkt der Klinke einen Kreisbogen, dessen Pfeilhöhe genau gleich der ursprünglichen Eingriffshöhe der Klinken gegenüber dem Schlitten s ist, die Hängestange zwingt also die Klinke, sich frei auszuheben. Der Ausschub der Steuertasche hängt mithin lediglich von der Tiefe des Klinkeneingriffes und der Art der Klinkenaufhängung ab. Nach erfolgter Aushebung der Klinke läuft bei weiterem Vorschub des Mitnehmers der Schlitten ί unter die Klinke, und es ist, damit beim Rücklauf desselben kein Klemmen des Schlittens eintritt, die Klinke in einer länglichen Oese aufgehängt, welche ein Aufheben der Klinke durch den Schlitten nachtheilslos gestattet.

Es ist noch bemerkenswert!!, dafs der Regulator bei der Verschiebung der Steuertasche bezw. der Schieber keine nachtheilige Rückwirkung erfährt, weil die Druckwirkung sich normal zur Bewegungsrichtung der Keilplatte äufsert und augenblicklich die eintretende, gleitende Reibung in der Keilführung mindestens so grofs ist wie die kleine Componente, welche nach Mafsgabe der Keilform in der Richtung des Regulators wirksam wird. Die geringen Reibungswiderstände , welche bei der Bewegung des Schlittens s gegen die Steuertasche vi erzeugt werden, bilden ein Kräftepaar, welches eine Drehung der Zahnstange zu bewirken versucht, jedoch eine lineare Verschiebung derselben nicht hervorzubringen vermag. Jenem Drehmoment wirkt die. sichere Führung der Zugstange entgegen.

Das beschriebene Steuerungssystem kann ebensowohl bei verticalen als bei horizontalen Dampfmaschinen angewendet werden; ebenso können die Schieber in getrennten Schieberkästen liegen, und die nach dem so entstehenden Zwischenraum durch Stopfbüchsen geführten Schieberstangenenden können dann ganz gleiche Bewegungen durch einen schwingenden, mit Klinken versehenen Verticalhebel erhalten, wie dies im vorliegenden Fall durch den"Steuerrahmen geschieht.

Desgleichen kann, wenn man auf zwangläufige Bewegung keinen Anspruch macht, die Abdruckstange g mittelst eines kleinen Steuercylinders durch Dampf bewegt werden, wobei der Kolbenhub gleich dem gewünschten Ausschub der Stange ist, das Steuerorgan jedoch unter dem Einflufs des Regulators steht, um einen früheren oder späteren Vorschub jener Stange zu bewirken, um so die Expansion zu beeinflussen.

Claims (4)

1. P ATENT-An sprüche:

   ι . Eine Präcisionssteuerung für Dampfmaschinen mit Anwendung zweier einfachen Muschelschieber, welche, wie dies in Fig. 1 bis 6 dargestellt und oben beschrieben ist, in ihrer durch Vermittelung des Regulators lösbaren Verbindung mit dem durch Excenter bewegten Gestänge wechselweise sowohl zur Regulirung des zuströmenden Dampfes als zur regelmäfsigen Steuerung, des Abdampfes dienen.
2. 2. Die Verbindung der Muschelschieber mit je einem Hülfskolben, welcher den Zweck hat, den Reibungswiderstand des Schiebers zu überwinden, um die Bewegung desselben durch den äufseren Steuermechanismus vermöge der Abdruckstange g, Fig. 1, zu erleichtern.
3. 3. Der äufsere Steuermechanismus für die periodische, durch den Regulator beeinfiufste Bewegung der Abdruckstange g, wie solcher in Fig. 7 bis 15 dargestellt und oben beschrieben ist, speciell die Anordnung des durch das Excenter bewegten Mitnehmers /, \velcher mit seinen gezahnten Armen η in Verbindung mit den Schlitten ί den bestimmten Ausschub der mit den Klinken / versehenen Steuertasche m bewirkt, wie solcher für die Bewegung der mit letzterer gekuppelten Abdruckstange g erforderlich ist.
4. 4. Die durch Regulator stellbare Keilplatte r, Fig. 7 und 12, welche in Verbindung mit dem Rollenhebel q, der Zugstange /, der Zahnstange ο die Stellung der Mitnehmerarme η und hierdurch den jeweiligen Expansionsgrad bestimmt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.