DE203471C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für

Simplex-Dampfpumpen mittels eines von der Kolbenstange bewegten Vorsteuerschiebers und eines durch diesen umgesteuerten Haupt- oder Verteilungsschiebers.

Das Neue besteht im wesentlichen darin, daß der Haupt- oder Verteilungsschieber außer .seiner nach jedem Hubende stattfindenden, durch Dampfdruck erzeugten schnellen Bewegung zur Umsteuerung noch eine langsame, mechanisch erzeugte Bewegung zwecks Veränderung des Querschnitts der Dampfeintrittskanäle während des Hubes erhält.
Bei Simplexpumpen ist es für ein zuverlässiges Arbeiten notwendig, den dampfbewegten Haupt- oder Verteilungsschieber während der Bewegung des Dampf- und Pumpenkolbens im Stillstand zu halten und dann am Ende des Pumpenhubes schnell und vollständig sich

ao hinüberbewegen zu lassen. Sollte dies letztere nicht der Fall sein, der Verteilungsschieber während des Pumpenhubes sich also nur teilweise hinüberbewegen, so werden kurze und unregelmäßige Hübe erfolgen, und wenn der Schieber etwa auf der Hälfte seines eigenen Weges stehen bliebe, so würde die Pumpe überhaupt zu arbeiten aufhören.

Die erwähnte Bewegungsart erschwert, obwohl sie notwendig ist, um den Betrieb der Simplexpumpen zuverlässig zu machen, doch ein ruhiges und gleichmäßiges Arbeiten sehr und gestattet nur, derartige Pumpen mit verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeiten laufen zu lassen, da der sehr plötzliche und volle Eintritt des Dampfes am Anfang heftige Schläge auf die Pumpenventile verursacht, und es ohne besondere Absperrorgane unmöglich ist, gegen Hubende eine langsame Kolbenbewegung zu erzielen.

Bei einer idealen Simplexpumpe sollte der Kolben langsam angehen, gegen Hubmitte an Geschwindigkeit zunehmen und dann am Hubende allmählich zur Ruhe kommen. Bei einer Schwungradpumpe geschieht dies bekanntlich vermittels der Kurbelbewegung. Ohne Schwungrad aber kann diese Bewegung nur durch Regelung des Dampfeintritts während des Hubes erhalten werden. Zweck der vorliegenden Erfindung ist es" nun, diese Bewegung zu erhalten, ohne irgendwie die Einrichtung verwickelter zu machen oder die Zahl der Teile zu vergrößern, oder auf das Merkmal einer zuverlässigen Simplexpumpe , nämlich: »daß der Hauptverteilungsschieber am Ende jeden Hubes plötzlich auf einmal seine ganze Umsteuerungsbewegung erhält und während des Hubes in dieser Stellung bleibt«,' zu verzichten.

Auf der Zeichnung ist eine Pumpe gemäß vorliegender Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Fig. ι ist eine Ansicht des Dampfzylinders mit dem Schieberkasten im Längsschnitt.

Fig. 2 zeigt den Dampf zylinder mit dem Schieberkasten und der Steuerung in einer zu Fig. ι um 90 ° gedrehten Ansicht.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen in vergrößertem Maßstabe Querschnitte durch die Dampfeintrittskanäle in dem Haupt- oder Verteilungs- , schieber, und zwar für den Aufwärtshub, am Anfang, in der Mitte und am Ende des Hubes.

Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen die gleiche Anordnung für den Abwärtshub.

Fig. 9 zeigt ebenfalls in vergrößertem Maßstabe in einem anderen Schnitt durch das Schiebergehäuse den Hilfs- oder Vorsteuerschieber zum Verteilen des den Haupt- oder Verteilungsschieber bewegenden Dampfes am Ende jeden Hubes.

In Fig. 10 ist eine Einrichtung gezeigt, durch die der Durchgangsquerschnitt, der am Anfang des Hubes dem Frischdampfe geboten ist, sowie der Punkt, an dem der Dampf vor Ende des Kolbenhubes abgesperrt werden kann, von Hand veränderbar ist.

In dem Dampfzylinder α bewegt sich der Dampfkolben, dessen Kolbenstange a¹ in bekannter Weise den Pumpenkolben oder Plunger bewegt.

Der Schieberkasten δ ist in zwei Teile geteilt, den Zylinder δ¹ mit dem Haupt- oder Verteilungsschieber c, und die Kammer d, die den Hilfsschieber d¹ enthält.

Der Hilfsschieber erhält seine Bewegung durch einen auf einer Spindel e sitzenden Mitnehmer m.

Die Spindel β erhält eine drehende Bewegung von der Hauptkolbenstange a¹ aus, indem sie in geeigneter Weise, beispielsweise durch einen einfachen Hebel e¹, wie dargestellt, mit der Hauptkolbenstange verbunden ist.

Durch die Spindel e wird auch eine drehende Bewegung auf den in dem Zylinder δ¹ befindlichen Haupt- oder Verteilungsschieber c übertragen.

Der Dampf wird in die Kammer d durch ein mit Drosselventil d³ versehenes Rohr d² zugelassen, das mit dem Hauptdampfrohr vor dem Hauptdrosselventil verbunden ist.

Der Hilfsschieber steuert die Kanäle η und n¹ (Fig. 9), die je zu einem Ende des Zylinders δ¹, in dem der Hauptverteilungsschieber c arbeitet, führen, und zwar derart, daß der eine immer dem Auspuff offen ist, wenn der andere dem Frischdampf offen ist.

Der Schieberkasten δ ist mit einem mit dem Hauptdrosselventil versehenen, nach dem Zylinder δ¹ führenden Dampfzuführungsrohr f versehen und besitzt in dem Mantel des Zylinders δ¹ Kanäle f¹ und daneben Kanäle f², beide für den Eintritt von Frischdampf in das Innere des hohlen Haupt- oder Verteilungsschiebers c. Dieser Schieber c ist mit Einlaßkanälen p und Auslaßkanälen p² und p³ versehen. Die Kanäle p² vermitteln die Verbindung des Schieberhohlraums mit dem unteren Teil des Arbeitszylinders durch den Kanal g, während die Kanäle p³ mittels des Kanals h die Verbindung mit dem oberen Teil des Arbeitszylinders herstellen, je nach der Stellung des Schiebers c.

Durch eine Aussparung A¹ am Umfang des Haupt- oder Verteilungsschiebers c kann abwechselnd die Verbindung der beiden Zylinderseiten mit dem Auspuffkanal k hergestellt werden.

Die Einrichtung wirkt in folgender Weise:

Denkt man sich den Arbeitskolben in seiner untersten Hubstellung, so ist der Haupt- oder Verteilungsschieber c in seiner äußersten Linkslage (Fig. 1). Der Dampf tritt dann durch die Kanäle f¹ des Schieberkastens in das Innere des Verteilungsschiebers c durch die Kanäle p und von dort durch die öffnungen p² in den Kanal g zu dem unteren Teile des Arbeitszylinders, während der Auspuffdampf von dem oberen Teile des Kolbens durch den Kanal h in den Auslaßkanal h¹ des Hauptverteilungsschiebers und so in das Auspuffrohr k eintritt. Der Kolben beginnt dann seinen Aufwärtshub. Vermittels der Spindel e erhält der Verteilungsschieber eine Drehbewegung mit der Wirkung, daß die Öffnung der Kanäle p von der in Fig. 3 gezeigten — die die Weite am Anfang des Hubes ist — allmählich bis zu der in Fig. 4 gezeigten — die bei Hubmitte vorhanden ist — zunimmt, um dann wieder abzunehmen, und daß die Kanäle, wie in Fig. 5 gezeigt — die die Stellung bei Hubende ist —, für den Dampf abgesperrt werden, während der Haupt- oder Verteilungsschieber c diese ganze Zeit über. in seiner äußersten Linkslage bleibt. Gerade vor Hubende aber bewegt der Mitnehmer m den Hilfsschieber d¹ etwas hinüber, so daß der Kanal n¹ und daher das rechte Ende des Zylinders δ¹ mit dem Auspuff in Verbindung gebracht werden und frischer Umsteuerungsdampf durch η an dem linken Ende des Zylinders eintritt. Der Haupt- oder Verteilungsschieber wird dann umgesteuert und bewegt sich von links nach rechts hinüber, bis er seine äußerste Rechtslage erreicht.

Der Dampf strömt dann durch den Kanal/² und den Kanal p des Haupt- oder Verteilungsschiebers c und dann durch den Kanal p³ in den Kanal h und den oberen Teil des Arbeitszylinders, während der Auspuffdampf von dem unteren Ende durch den Kanal g und von dort durch den Auspuffkanal h¹ im Verteilungsschieber in das Auspuffrohr k entweicht.

Der Kolben beginnt damit seinen Niederwärtshub, wobei die öffnung des Kanals p allmählich von der in Fig. 6 gezeigten bis zu der in Fig. 7 gezeigten Weite — die etwa bei Hubmitte vorhanden ist — zunimmt und dann bis zu der in Fig. 8 gezeigten — die etwa bei Hubende vorhanden ist — abnimmt und den Dampf absperrt.

Der Mitnehmer steuert dann den Hilfsschieber um, wodurch der Verteilungsschieber c wieder in die in Fig. 1 gezeigte Lage kommt und der Aufwärtshub wieder beginnt.

Claims (8)

Bei dieser Steuerung bleibt der Auspuff während des ganzen Hubes völlig offen, und nur der Querschnitt des Einlaßkanals wird geändert, der am Anfang des Hubes sehr klein ist, bis Hubmitte zunimmt und dann abnimmt und- vor Hubende den Frischdampf ganz absperrt. Es wird also die ideale Bewegung einer Pumpe ohne Schwungrad erreicht, indem der Kolben langsam angeht, schnell an Geschwindigkeit zunimmt, dann wieder abnimmt und am Hubende sanft durch den Pumpenwasserdruck zur Ruhe kommt, also ohne nennenswerten Gegendruck auf den Dampfkolben. Es ist also möglich, eine Simplexpumpe ohne sog. Puffer oder mit nur ganz geringen Puffern zu betreiben. Bei der vorliegenden Anordnung erhält der Hauptverteilungsschieber zwei besondere Bewegungen, eine hin und her gehende und eine Drehbewegung. Die hin und her gehende Bewegung findet schnell am Ende jeden Hubes statt, und es werden die zu den Enden des Hauptzylinders führenden Kanäle umgesteuert, während die Drehbewegung langsam während des ganzen Hubes erfolgt, den Eintritt und den Abschluß des Dampfes bewirkend. Es ist somit also möglich, mit einem einzigen Verteilungsschieber eine sichere Umsteuerung sowie den Vorteil einer allmählich zunehmenden Kanalöffnung während der ersten Hälfte des Hubes zu erhalten, die dann während der zweiten Hälfte des Hubes ebenfalls allmählich abnimmt und schließlich ganz geschlossen wird, wodurch der Dampf abgesperrt wird und wonach der im Zylinder eingeschlossene Dampf allein weiter wirkt. Diese Einrichtung ermöglicht auch die vollständige Trennung des Umsteuerungsdampfes von dem den Hauptkolben bewegenden Arbeitsdampf, da dieser unmittelbar in den Hauptoder Verteilungsschieber und von dort abwechselnd an jedes Zylinderende strömt. Dies bedeutet einen großen Vorteil, da der zum Umsteuern des Haupt- oder Verteilungsschiebers erforderliche Dampfdruck konstant bleibt, während der Druck des Arbeitsdampfes entsprechend der jeweilig zu leistenden Arbeit schwankt. Bei Pumpen, die zum Fördern elastischer Flüssigkeiten (Luftkompressoren, Naßluftpumpen für Oberflächenkondensatoren u. dgl.) verwendet werden, bei welchen die Arbeit am Kolbenhubanfange gering ist und mit fortschreitendem Hube wächst, werden die Kanäle so angeordnet, daß ihre öffnung sich während des ganzen Hubes der Pumpenarbeit entsprechend vergrößert, statt wie bei Pumpen für unelastische Flüssigkeiten, also mit.konstantem Arbeitsdruck (Wasserpumpen), bei welchen sich die Öffnung des Frischdampfeintrittskaiials bis zum halben Hub erweitert und von da ab bis zum Hubende abnimmt. Dies beseitigt die harte stoß- oder ruckartige' Kolbenanfangsbewegung, die zu bemerken ist, wenn eine direkt wirkende Pumpe zum Pumpen elastischer Flüssigkeiten verwendet wird. In Fig. 10 ist eine Einrichtung zur Verände-' rung des Querschnitts des eben eintretenden Dampfstromes und zur Veränderung des Zeitpunktes der Dampfabsperrung am Ende des Hubes dargestellt. Zu diesem Zweck sind besonders Durchtrittskanäle f1 und f2 in einer Ringbüchse geschaffen, die über den Haupt- oder Verteilungsschieber c paßt und mittels eines Schneckenantriebes s durch eine Spindel s1 drehbar ist. Bei Drehung der Spindel s1 wird die Ringbüchse r so um den Haupt- oder Verteilungsschieber c gedreht, daß die Absperrung früher oder später eintritt. Wenn die Ringbüchse auf einen früheren Dampfabschluß eingestellt wird, so findet auch eine- Vergrößerung des Querschnitts für den Dampfeintritt am Anfang statt, was einer erhöhten Kolbenanfangsgeschwindigkeit oder einer erhöhten Hubzahl entspricht. Dies ist nicht nur erwünscht, sondern auch beabsichtigt, da bei höherer Geschwindigkeit wegen der erhöhten Massenwirkung die Expansion größer sein kann oder auch größer sein muß. Paten τ-Ansprüche:

1. Steuerung für Simplex-Dampf pumpen mittels eines von der Kolbenstange bewegten Vorsteuerschiebers und eines durch diesen umgesteuerten Haupt- oder Verteilungsschiebers, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupt- oder Verteilungsschieber außer seiner nach jedem Hubende stattfindenden, durch Dampfdruck erzeugten schnellen Bewegung zur Umsteuerung noch eine langsame, mechanisch erzeugte Bewegung zwecks Veränderung des Querschnitts der Dampfeintrittskanäle während des Hubes erhält.

2. Ausführungsform der Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Kolbenschieber ausgebildete Verteilungsschieber (c) zur Umsteuerung eine achsiale Bewegung, zur Veränderung des Querschnitts der Dampfeintrittskanäle (f¹,^) dagegen eine Drehbewegung ausführt.

3. Ausführungsform der Steuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Umsteuerungsbewegung des Kolbenschiebers (c) eine kleine Kanalöffnung für den Zutritt des Frischdampfes zum Arbeitszylinder freigegeben wird, die sich durch die Drehbewegung des Kolbenschiebers bis zur Hubmitte vergrößert und von hier ab verkleinert.

4· Ausführungsform der Steuerung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor Hubende der Dampfzulaß abgeschnitten wird, um die Expansionsfähigkeit des Dampfes auszunutzen.

5. Ausführungsform der Steuerung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vorsteuerschieber (d¹) eine Drehbewegung, und zwar von der gleichen Vorrichtung erteilt wird, die den Haupt- oder Verteilungsschieber (c) in Drehbewegung setzt.

6. Ausführungsform der Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des oder der am Anfang des Hubes unmittelbar nach Umsteuerung des Verteilungsschiebers (c) dem Frischdampf dargebotenen Einlaßkanäle veränderlich ist, zum Zwecke, eine größere oder geringere Anfangskolbengeschwindigkeit zu erzielen.

7. Ausführungsform der Steuerung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß um den Haupt- oder Verteilungsschieber (c) eine von Hand drehbare Büchse fr) mit Einlaßöffnungen für den Frischdampf angeordnet ist, durch deren Drehung die Füllung verändert werden kann.

8. Ausführungsform der Steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Bewegung des Haupt- oder Verteilungsschiebers (c) dienende Dampfdruck unabhängig von dem zur Bewegung des Arbeitskolbens dienenden Dampfdruck veränderbar ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.