DE251575C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- .M 251575 KLASSE Ud. GRUPPE

Steuerung für schwungradlose Kolbendampfmaschinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Juli 1911 ab.

Steuerungen für schwungradlose Kolbendampfmaschinen sind bekannt, bei welchen ein schwingender Drehschieber vermittels einer in der Zylinderachse liegenden, mit Schraubenführung versehenen Steuerspindel durch das Kolbenspiel hin und her bewegt wird.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Steuerungen besteht die Eigenart der neuen Steuerung darin, daß dem Drehschieber bei jedem Hubwechsel eine zusätzliche Bewegung im Sinne der durch den vorausgegangenen Kolbenhub hervorgebrachten erteilt wird. Durch diese zusätzliche Bewegung des Drehschiebers wird jedesmal im Augenblick des Hubwechsels die Einlaß-Öffnung der einen Kolbenseite bzw. die Auslaßöffnung der anderen Kolbenseite in voller Weite geöffnet, worauf die allmähliche Rückbewegung des Steuerorgans durch die Schraubenführung der Steuerstange bei dem neuen Kolbenhub eingeleitet wird.

Die zusätzliche Bewegung des Drehschiebers wird dadurch erreicht, daß die in der hohlen Kolbenstange längsverschiebbar und drehbar gelagerte Schiebersteuerstange bei jedem Hubwechsel mittels eines zweiten damit verbundenen Gewindes durch die Längsverschiebung der Kolbenstange auf der Schiebersteuerstange eine Teildrehung der letzteren und damit zugleich eine Weiterbewegung des Steuerorgans im Sinne der vorher stattgefundenen bewerkstelligt wird. Auf dem zweiten, steilen Laufgewinde verschiebt sich eine mit der Kolbenstange fest verbundene und undrehbar geführte Mutter zwischen zwei auf der Steuerstange sitzenden Anschlägen bei jedem Hubwechsel.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine 40

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mit der neuen Steuerung versehene, direkt gekuppelte Dampf pumpe dargestellt.

Fig. i, 2 und 3 sind Längsschnitte in Richtung der Achse, und zwar

Fig. ι bei Mittelstellung des Kolbens,

Fig. 2 bei Stellung · des Kolbens unmittelbar nach dem hinteren Hubwechsel,

Fig. 3 nach dem vorderen Hubwechsel.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Schiebers und Schieberspiegels,

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. 1, Fig. 6 einen Schnitt nach Linie C-D der Fig. 1.

Fig. 7 und 8 zeigen die den Kolbenlagen in Fig. 2 und 3 entsprechenden Schieberstellungen.

Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch einen Dampf zylinder mit einer anderen Ausführungsform des Steuerorgans und der Kupplung zwischen Schieberspindel und Pumpenkolbenstange,

Fig. 10 eine Ansicht der Rückseite des Schiebergehäuses nach Entfernung des Deckels, wobei der Schieber geschnitten gezeichnet ist.

ι bezeichnet den Dampfzylinder, 2 das Pumpengehäuse, welches durch Zug- bzw. Druckstangen 3, 3' mit dem Dampfzylinder verankert ist. 4 bezeichnet, den als Schiebergehäuse ausgebildeten, vorderen Zylinderdeckel, der mit dem Dampf einlaßstutzen 5 sowie mit einem zylindrischen Fortsatz 6 für die Schiebersteuerstange versehen ist. Der Dampfkolben 7 sitzt auf dem konischen Ende 8 der hohlen Kolbenstange 9 und wird durch eine Kolbenmutter 10 festgehalten. An dem hinteren Ende der Kolbenstange ist ein Führungsteil 11 befestigt, der an seinem vorderen Ende 12 halsartig ausgebildet und auf die Kolbenstange aufgeschraubt ist. Das halsartige Ende des Führungsteiles ist bei

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13 aufgeschnitten und mittels eines Schraubenbolzens 14 auf das Schraubengewinde der Kolbenstange aufgepreßt. Es ist ferner mit dem Führungsfortsatz 15 versehen, dessen gegabeltes Ende die eine den Dampfzylinder mit dem Pumpengehäuse verbindende Ankerstange 3 umfaßt und als Führung benutzt. Das hintere Ende 16 des Führungsteiles hängt mit dem halsartigen, vorderen Ende durch die beiden Rippen 17, 17' zusammen und besitzt die Gestalt einer viereckigen Platte mit abgerundeten Ecken. An diesem Ende des Führungsteiles ist eine mit steilem Flachgewinde versehene Mutter 18 durch vier Schrauben 19 befestigt.

Die Mutter 18 sitzt auf einem Kupplungsstück, welches symmetrische Gestalt besitzt, in der Mitte mit steilem, flachem Laufgewinde 20 und an den beiden Enden 21, 22 zylindrisch abgesetzt und mit scharfgängigem Schraubengewinde versehen ist, auf welches die Muttern 23, 24 aufgeschraubt sind, die durch Gegenmuttern 23', 24' gesichert sind. Das Kupplungsstück besitzt an beiden Enden konische "■ Ausdrehungen, welche einerseits das keilförmige Ende der durch die hohle Kolbenstange 9 hindurchgeführten Schiebersteuerstange 25, anderseits das keilförmige Ende der Pumpenkolbenstange 26 aufnehmen, wobei die Verbindung beider Stangen mit dem Kupplungsstück durch Keile 27, 28 bewirkt wird. Die Schiebersteuerstange ist gegen die hohle Kolbenstange durch eine in das halsartige Ende, des Führungsteiles 11 eingeschraubte Stopfbüchse 29 abgedichtet.
Die Schiebersteuerspindel ist in bekannter Weise auf dem über die Vorderseite des Kolbens hervorragenden Teil 30 mit einer schraubenförmigen Führung zum Antrieb des im Zylinderdeckel konachsial mit dem Kolben angeordneten Drehschiebers 32 versehen. Die Schraubenführung ist in vorliegendem Falle in der Weise hergestellt, daß die im Querschnitt quadratische Schieberspindel schraubenförmig gedreht ist. Auf der Spindel sitzt eine als Mutter ausgebildete, dicht schließende Büchse 31, welche undrehbar in dem Schieber 32 befestigt ist, welch letzterer durch eine Schraubenfeder 33 gegen den Schieberspiegel gedrückt wird. An die Büchse 31 schließt sich ein die Spindel dampfdicht umschließendes Gehäuse 34 an.

Der Schieber 32 ist bei dem Darstellungsbeispiel eine Drehscheibe, die mit den beiden Einlaßkanälen 35, 36 und dem Auslaßkanal 37 versehen ist. In den Schieberspiegel münden entsprechend die Einlaßkanäle 38, 39 sowie der Auslaßkanal 40, der zu dem an dem Dampfzylinder sitzenden Auslaßstutzen 41 führt.

Die Dampfsteuerung geht in folgender Weise vor sich:
Wenn beim Kolbenhingang (Fig. 1) der Dampfdruck auf der rechten, der vorderen, Kolbenseite wirkt, liegt die mit der hohlen Kolbenstange 9 fest verbundene Kupplungsmutter 18 an der Anschlagmutter 24 an und nimmt die Pumpenkolbenstange 26 und die Schieberspindel 25 mit. Durch die Schraubenführung 30 der letzteren wird der Schieber 32 im Sinne des Uhrzeigers derart gedreht, daß nach einem gewissen Kolbenwege die Schiebereinlaßöffnung 35 der vorderen Kolbenseite sich von der Einlaßöffnung 38 der vorderen Kolbenseite im Schieberspiegel entfernt und nach einer geringen Expansion der Auslaßkanal 37 des Schiebers mit dem Einlaßkanal 38 der vorderen Kolbenseite im Schieberspiegel zusammenzufallen beginnt. Der Überdruck des auf der anderen Kolbenseite komprimierten Restdampfes sucht nun den Dampfkolben in entgegengesetzter Richtung zu bewegen, während die mit der Pumpenkolbenstange 26 zusammenhängende Schiebersteuerstange 25 teils infolge des Wasserdruckes, teils infolge des an verschiedenen Stellen auftretenden Reibungswiderstandes in ihrer Endlage vorläufig zu beharren sucht. Die mit der Kolbenstange umkehrende Mutter 18 entfernt sich infolgedessen von der Anschlagmutter 24 und tritt mit der anderen Anschlagmutter 23 in Berührung, wobei sie, da sich Kolbenstange 9 und Mutter 18 infolge der geradlinigen Führung durch die Stange 3 nicht zu drehen vermögen, eine durch die Steigung des Lauf- go gewindes bestimmte Teildrehung der Schiebersteuerstange 25 sowie der Pumpenkolbenstange 26 herbeiführt. Diese Drehung der Schieberspindel 25 wird unmittelbar auf den Schieber 32 übertragen, und zwar ist diese Drehung in dem gleichen Sinne gerichtet wie die vorher durch die geradlinige Verschiebung der Spindel hervorgerufene Schieberdrehung. Diese durch den Druckwechsel im Dampfzylinder hervorgerufene Kolbenbewegung bewirkt also zu Anfang jedes Hubes eine Relativverdrehung zwischen Kolbenstange und Schieberstange und durch die dabei erfolgende plötzliche Weiterdrehung des Schiebers wird der Einlaßkanal 39 der nunmehr zur Wirkung kommenden hinteren bzw. linken Kolbenseite durch die ihn voll freigebende Einlaßöffnung 36 des Schiebers ganz geöffnet. Sobald die Kupplung zustande gekommen ist, wird die Schieberspindel 25 durch die Kolbenstange rückwärts bewegt und dreht nun den Schieber in entgegengesetzter Richtung zu seiner früheren Drehung, so daß nach einem durch die Steighöhe der Schraubenführung 30 der Schieberstange im voraus festgelegten Kolbenwege die Einlaßöffnung 39 durch den Schieber verschlossen und nach einem weiteren Kolben wege durch den Auslaß 37 des Schiebers mit dem Ausströmungskanal 40 des Schieberspiegels in Verbindung gesetzt wird. Der auf der anderen Kolbenseite komprimierte iso Restdampf erhält nun wieder das Übergewicht. Der Druckwechsel bewirkt die Relativverdre-

hung zwischen Schieberspindel und Kolbenstange, und der Schieber erhält hierbei wieder eine plötzliche Drehung im Sinne der bisherigen, durch welche der Einlaß der jetzt wieder in Wirkung tretenden vorderen Kolbenseite und gleichzeitig der Auslaß der hinteren Kolbenseite auf einmal weit geöffnet werden.

Die Verhältnisse der Steuerung seien an einem bestimmten Beispiel dargelegt, und zwar

ίο betrage der Spielraum der Kupplungsmutter 18 zwischen . den beiden Anschlagmuttern 23, 24 20 mm; die Steighöhe des Flachgewindes 20 sei 150 mm, so daß also einer geradlinigen Verschiebung der Mutter 18 von 20 mm eine Drehung des Gewindes bzw. der Spindel und des Schiebers von 48° entspricht. Die Steighöhe der Schraubenführung der Spindel betrage 1200 mm. Unter Zugrundelegung der gegebenen Verhältnisse und Abmessungen der Steuerkanäle des Schiebers und des. Schieberspiegels würden sich folgende Kolben- und Schieberwege ergeben:

1. Nimmt man an, daß der Kolben weg vom Hubende bis zum Augenblick des Anschlages 20 mm und die Drehung des Schiebers 48 ° beträgt. Nimmt man ferner an, daß die den Einlaß der vorderen Kolbenseite steuernden Kanten 49 des Schiebers und 42 des Schieberspiegels im Augenblick des Hubwechsels mit-' einander einen Winkel von 3° bilden, so wird die Steuerkante 49 des Schiebers am Ende des Kupplungshubes mit der Steuerkante 42 des Schieberspiegels einen Winkel von 45 ° bilden (Fig. 8). Diesen Winkel hat der Schieber bei seiner Rückdrehung durch die Schraubenführung 30 der Steuerstange zu durchlaufen, bis die Steuerkanten 49, 42 sich wieder decken und den Einlaß sperren. Bei der angenommenen Steighöhe von 1200 mm entspricht einer Drehung von 45° ein Kolbenweg von 150 mm. Die gesamte Füllung würde demnach 20 + 150 mm = 170 mm betragen.

2. Nach einer weiteren Schieberdrehung von 18 ° würden die Auslaßsteuerkanten 43 des Schiebers und 44 des Schieberspiegels sich decken; der Expansionsweg würde demnach 60 mm betragen.

3. Indessen haben sich die den Auslaß der anderen Kolbenseiten steuernden Kanten 45 des Schiebers und 46 des Schieberspiegels bereits um einen Winkel von 10 ° voneinander entfernt, so daß, wenn auf der vorderen Kolbenseite der Auslaß geöffnet wird, auf der hinteren Kolbenseite bereits ein Kompressionsweg von 33,3 mm vorhanden-ist.

Die den Einlaß der hinteren Kolbenseite steuernden Kanten 47 des Schiebers und 48 des Schieberspiegels schließen in diesem Augenblick einen Winkel von 8° ein. Nimmt man an, daß bis zum Druck- bzw. Hubwechsel der Kolben noch einen Weg von 16,6 mm, entsprechend einem Schieberweg von 5⁰, zurücklegt-, so würde der gesamte Kompressionsweg 50 mm betragen, und es würden bei Hubwechsel genau dieselben Verhältnisse für die hintere Kolbenseite vorhanden Sein, wie im vorhergehenden für die Vorderseite beschrieben.

Bei der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform ist die Pumpenkolbenstange mit der Schraubenspindel in der Weise verkuppelt, daß sie sich nicht gegeneinander verdrehen können. Die Kupplung kann aber auch, wie in Fig- 9 gezeigt ist und in der praktischen Ausführung wohl stets der Fall sein wird, in der Weise eingerichtet sein, daß sich die Schiebersteuerstange 25 unabhängig von der mit ihr verkuppelten Kolbenstange drehen kann. Zu diesem Zweck ist das mit dem flachen Laufgewinde versehene Kupplungsstück (Fig. 9), welches an dem einen Ende mit der Schieberspindel starr verbunden ist, an dem anderen Ende, an der Stirnseite, mit einer Ausdrehung 50 und einem ringförmigen Vorsprung 51 versehen. Die Pumpenkolbenstange 52 ist nahe an ihrem Ende ebenfalls mit einem ringförmigen Vorsprung 53 versehen, welcher auf beiden Seiten von Ringscheiben 54 eingefaßt ist, die mit Laufrillen 55 für eine Anzahl Kugeln 56 versehen sind. Ähnliche mit Laufrillen versehene Ringscheiben 57 sind an der Ausdrehung 50 des Kupplungsstückes sowie in der Höhlung eines über die Pumpenkolbenstange 52 geschobenen Überwurfstückes 58 angeordnet. Letzteres ist an seinem Umfange mit Schraubengewinde versehen, während eine von dem Vorsprung des Kupplungsstückes festgehaltene Überwurfmutter 59 mit entsprechendem Muttergewinde versehen ist. Durch Verschraubung der Teile 58 und 59 wird die Kupplung der Pumpenkolbenstange 52 mit dem Kupplungszwischenstück in der Weise bewerkstelligt, daß letzteres samt der Überwurfmutter 59, deren Überwurfteil 58 und deren Ringscheiben 57 sich frei um die Kolbenstange 52 auf den Kugeln 56 drehen kann. Die Verschraubung zwischen den Teilen 58, 59 kann in beliebiger Weise gegen unbeabsichtigte Lösung gesichert werden.

Bei der in Fig. 9 und 10 gezeichneten Aus- ■ führungsform ist der Schieber 60 als entlasteter zylindrischer Drehschieber ausgeführt, während im Dampfzylinder besondere Kanäle für. den Auslaß und Einlaß jeder Kolbenseite vorgesehen sind, deren Öffnungen im Zylinder gegeneinander versetzt sind, was in manchen Fällen von Vorteil sein kann. Entsprechend sind im Schieberspiegel je zwei Einlaßkanäle 61,62 und Auslaßkanäle 61', 62' vorgesehen, welche durch die Einläßkanäle 63, 64 und den Auslaßkanal 65 des Schiebers gesteuert werden. Durch die Anordnung besonderer Einlaß- und Auslaßöffnungen auf jeder Kolbenseite wird der Schieberhub bedeutend verringert.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:
   Steuerung für schwungradlose Kolbendampfmaschinen mit einem Steuerorgan, welches vermittels einer in der Zylinderachse liegenden, mit Schraubenführung versehenen Steuerspindel durch das Kolbenspiel hin und her bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (32) bei jedem Hub wechsel eine zusätzliche Bewegung im Sinne der durch den vorhergegangenen Kolbenhub hervorgerufenen Bewegung erhält, indem die durch die hohle Kolbenstange (9) hindurchgeführte Steuerspindel (25) mit steilem Laufgewinde (20) versehen ist und bei jedem Hubwechsel eine durch Anschläge (23 bzw. 24) begrenzte Verschiebung auf dem steilen Gewinde (20) ausführt, durch welche eine Drehung des Gewindeteiles (20) und der mit diesem starr verbundenen Steuerstange (25) herbeigeführt wird, die größer ist als die in der gleichen Zeit erfolgende Drehung zwischen dem schlanken Gewinde (30) und dem Steuerorgan (32) in entgegengesetztem Sinne.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.