DE26028C - Neuerungen an elektrischen Ventilsteuerungen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Al ' KLASSE 14: Dampfmaschinen, //t-;

Patentirt im Deutschen Reiche vom 14. Januar 1883 ab.

Die Neuerungen sollen hauptsächlich da geeignet sein, wo geöffnete Ventile bei einer bestimmten Stellung des Kolbens plötzlich geschlossen werden sollen, also z. B. bei den Steuerungen von Corlifs, Sulzer, Zimmermann, Wheelock, Ramsbothom u. s. w. Der zu diesem Zwecke verwendete elektrische Strom wird von einer Batterie oder einer dynamoelektrischen Maschine erzeugt und wird zur Bildung von Elektromagneten oder Solenoiden benutzt, deren Arbeitskraft wieder zum Umsteuern der Hähne oder Schieber verwendet wird, indem durch den Anker der Elektromagnete die Sperrvorrichtungen der jeweilig geöffneten Ventile plötzlich ausgelöst werden, so dafs dieselben durch geeignete mechanische Vorrichtungen schnell geschlossen werden.

Wenn man mm den Moment des Stromschlusses von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine bezw. von den verschiedenen Stellungen des Regulators abhängig macht, so ist dadurch ein Mittel zur präcisen Steuerung gegeben.

Fig. ι und 2 zeigen zunächst die Neuerungen in Anwendung auf die Steuerung einer Corlifs-Maschine. Die beiden Dampf-Einlafshähne sowie die beiden -Auslafshähne werden wie gewöhnlich durch die Scheibe a, welche von dem Excenter aus bewegt wird, geöffnet und geschlossen. Die Hähne sind durch je zwei Hakenfedern / mit den Steuerstangen verbunden. Diese Hakenfedern werden nun durch Elektricität ausgelöst und gestatten dadurch das selbstthätige Schliefsen des betreffenden Hahnes unabhängig von der Stellung des Excenters und der Scheibe a.

Die Auslösung erfolgt dadurch, dafs im geeigneten Moment ein elektrischer Strom durch die Solenoide c geschickt wird, welche die Eisenkerne d anziehen und durch die Zungen e die Federn f auslösen. Hört der Strom auf, so federn die Schnepper in ihre ursprüngliche normale _s Stellung zurück und entfernen gleichzeitig den Kern d aus dem Solenoid c. Der Stromschlufs für die Solenoide oder Elektromagnete wird durch eine Contacttrommel g aus isolirendem Material, in welche schraubenförmige Metallstreifen h h eingelassen sind, hergestellt.

Fig. 7 und 9 zeigen diese Anordnung vergröfsert. Die Contactwalzen g mit den Contacten h sind auf der Welle J angebracht, welche durch Zahnräderübersetzungen direct von der Kurbelwelle aus bewegt wird. Die Streifen h sind mit dem einen Pol der Batterie oder sonstigen Elektricitätsquelle verbunden. Auf den Walzen g schleifen einzelne Contactbürsten i, von denen zu den einzelnen Elektromagneten oder Solenoiden der Strom weitergeführt wird. Die Contactwalzen mit den Contactstreifen h drehen sich mit der.Welle J, sind jedoch auf derselben in ihrer Längsrichtung leicht verschiebbar. Ihre Stellung auf der Welle J wird durch einen Winkelhebel bedingt, welcher die Walze je nach Stellung des Regulators verschiebt, wie aus Fig. 1 und 7 ersichtlich.

Geht der Regulator infolge zu schnellen Ganges der Maschine aus seiner Normalstellung heraus, so wird der Winkelhebel die Contactwalzen verschieben und dadurch die Contacte h mit den Bürsten i verhältnifsmäfsig früher (in Bezug auf die Kurbelstellung) in Contact bringen. Die Elektromagnete oder Solenoide werden dadurch

erregt, lösen die Federhaken aus und gestatten so einen Abschlufs der Einlafsorgane, welcher nicht von der Kurbelstellung allein abhängig ist. Die Dampfzuführung wird also früher abgeschlossen, als dies bei normalem Gange eintreten würde. Verringert sich dagegen die Geschwindigkeit der Maschine, so tritt die entgegengesetzte Wirkung ein. Die Abschlufsorgane werden später geschlossen, als dies bei normalem Gang der Fall wäre.

Fig. 8 zeigt eine Modification dieser Anordnung. Hier sind die Coritacte nicht schraubenförmig hergestellt, sondern laufen längs einer Erzeugenden der Trommeln g\

Die letzteren können aber bei dieser Anordnung nicht mehr der Länge nach auf der Welle J verschoben werden, sondern werden durch einen Schraubenmuff /, der durch den Winkelhebel hin- und hergeschoben wird, vor- oder zurückgedreht, je nach dem Gang der Maschine, so dafs auch hier der Contactmoment und damit das Schliefsen der Einströmorgane von der Geschwindigkeit der Maschine abhängt.

Eine andere Anordnung der Contactvorrichtung für die Elektromagnete oder Solenoide ist in Fig. io, ii und 12 dargestellt. In diesem Falle ist eine Spirale h¹ in eine Isolirscheibe m eingelassen und steht durch die Bürste η mit dem einen Pol des Generators in Verbindung. Die Contactbürsten n¹ n² für die Solenoide etc. sind, von einander isolirt, auf den Stangen ο befestigt. Die beiden Stangen ο sind zu einem Rahmen verbunden, der durch passende Führung parallel zur Scheibe m bewegt wird. Die Stellung des Rahmens wird durch den Regulator bestimmt und die Bürsten η^λ η² werden daher beim Heben und Senken des Regulators wieder früher oder später mit der Spirale h in Contact gebrächt.

Durch Fig. 3 und 4 ist eine Anordnung dargestellt , bei der die Abschlufsorgane durch Anker/ geschlossen werden, welche die Kupplungen r der Abschlufsorgane mit der Steuerscheibe lösen. Die Kupplungen werden durch Zugfedern s, Fig. 4, in Eingriff gebracht und bleiben so lange in Eingriff, bis der Anker angezogen wird.

Durch Fig. 5 und 6 ist dieselbe Steuerung wie durch Fig. 1 und 2 dargestellt, nur kommen hier an Stelle von Solenoiden Elektromagnete zur Verwendung. '

In den durch Fig. 1 bis 6 dargestellten Mechanismen sind auch die Auslafsventile mit der elektrischen Auslösung versehen, was bei grofsen Maschinen von Nutzen sein kann, jedoch ist dies keineswegs unbedingt erforderlich.

Vorrichtungen zum Schliefsen der Hähne, wie Federn etc., sind in den Zeichnungen meistens weggelassen, da deren gebräuchliche Anordnungen genügend bekannt sind.

Die Verbindung dieser elektrischen Ventilsteuerung mit einer mechanischen ist in vielen Fällen rathsam, z. B. ist zu empfehlen eine mechanische Vorrichtung, um die Abschlufsorgane an einem bestimmten Punkt unter allen Umständen zum Abschlufs zu bringen, falls ein Solenoid oder Elektromagnet nicht functionirt haben sollte. ■ . .

Mittelst einer einfachen Vorrichtung ist es bei diesen Steuerungen möglich, für den Fall, dafs die Maschine durch Zerreifsen eines Riemens etc. plötzlich zu schnell laufen sollte, dieselbe automatisch anzuhalten. Wie aus vorgehender Beschreibung hervorgeht, werden durch den elektrischen Strom die . Kupplungen der Abschlufsorgane mit der Steuerscheibe ausgelöst. Bringt man nun aufser den Contacten auf der Welle g noch einen Nebencontact an, der den Strom gleichzeitig in die beiden Armaturen der Einlafsventile schickt, so wird dadurch die Maschine zum Stillstande gebracht. Der Stromschlufs dieses Nebenstromes wird automatisch durch den Regulator bewirkt, wenn derselbe die Maximalhöhenstellung überschreitet, wenn also die Maschine einen zu schnellen Gang angenommen hat. Selbstverständlich mufs der Contact so eingerichtet sein, dafs der Strom dann geschlossen bleibt, bis er von Menschenhand wieder unterbrochen bezw. ausgeschaltet wird.

In Fig. 13 ist ein solcher Generalcontact dargestellt, wie er an dem Regulator anzubringen ist. Der Winkelhebel Y des Regulators schwingt zwischen zwei Contactstiften oder Stöpseln u^l 1? hin und her. Die Contactstifte sind in Gehäusen t^x /² angebracht, welche mit dem einen Pol der Batterie oder der Zuleitung zur Walze g verbunden sind. In diesen Gehäusen sind Contactfedern m isolirt angebracht, von denen aus eine Leitung zu sämmtlichen Elektromagneten oder Solenoiden der Abschlufsorgane führt.

Sobald nun der eine der beiden Stöpsel z/¹ it¹ in das Gehäuse gedrückt wird, ist der Stromschlufs für sämmtliche Solenoide oder Elektromagnete bewirkt. Der Contact «² wird in Wirkung treten, wenn der Regulator eine zu grofse Geschwindigkeit annimmt, während «' bei plötzlichem Fallen des Regulators den Stromschlufs herbeiführen würde. Das Eindrücken der Stöpsel wird durch zwei Knöpfe w und w¹ an dem Winkelhebel y bewirkt, welche zwischen den beiden Contactstiften u^ und κ² hin-und herschwingen, ohne sie jedoch bei normalem Gange zu berühren. Es ist sehr zweckmäfsig, den Knopf w¹ nicht direct am Winkelhebel y, sondern auf einer langen starken Feder s¹ zu befestigen. Die Contactstöpsel werden, einmal eingedrückt, durch kleine Sperrhaken i² s^s in ihrer Stellung festgehalten, damit nicht der Contact durch Zurückschwingen des Knopfes w

oder w¹, welches ja nothwendig eintreten mufs, wieder gelöst wird.

Fig. 14 zeigt eine ähnliche Anordnung. Da der 'Regulatorhebel y^l im Ruhezustande den Contact u^x constant berührt, so wird, um das Anlassen der Maschine zu ermöglichen, die Leitung, welche nach dem Solenoid oder dem Magnet läuft, mit einem Unterbrecher verbunden, der so mit dem drosselartigen Ventil verbunden ist, dafs der Stromschlufs für die Solenoide blos bei geöffnetem Hauptventil stattfinden kann.

Fig. 15 und 16 zeigen die allgemeine Anordnung einer Maschine, bei welcher die Contactwalzen und der Regulator in einiger Entfernung von der Maschine aufgestellt sind, um eine Vibration zu verhindern und um die Anwendung eines sehr empfindlichen Regulators zu ermöglichen. Die Zeichnung stellt einen Regulator dar, ähnlich wie solcher zum Reguliren der Bewegung von astronomischen Instrumenten verwendet wird. Die besondere Form des Regulators bildet natürlich keinen Theil dieser Erfindung.

In Fig. 15 ist noch eine besondere zweckmäfsige Anordnung veranschaulicht. Unten an der Maschine ist eine kleine elektrodynamische Maschine B angebracht, welche entweder von der Welle oder der Transmisson aus getrieben wird, um den für die Steuerung nöthigen Strom zu erzeugen. Gleichzeitig ist mit der Maschine ein kleiner Accumulator A verbunden, der genügend Elektricität aufnehmen kann, um gleich bei dem Anlassen der Maschine hinreichende Elektricität für die Solenoide zu haben.

Fig. 17 und 18 stellen eine Maschine mit Schiebersteuerung dar. Der Schieber C, Fig. 17, wird durch den Daumen D geöffnet, welcher gegen den Anschlag ζ des Winkelhebels E drückt. Der eine Arm des Hebels E ist an dem einen Ende der Schieberstange F befestigt und der andere Arm bewegt sich über einen federnden Haken S⁸, an welchem der Anker G befestigt ist. Dieser Anker wird von dem Elektromagnet _/angezogen. Die Wirkungsweise ist folgende: Der Daumen D öffnet den Schieber bei dem Beginn des Hubes und bewegt das untere Ende des Hebels E nach oben über den Haken S²; dieser schnappt nun ein und hält den Schieber offen, bis der Anker G durch den Magnet J angezogen wird. Hierdurch wird der Haken S² zurückgezogen, der Hebel E bewegt sich nach unten und der Schieber wird dadurch schnell geschlossen, dafs der Dampf auf den kleinen Kolben J wirkt. Dieser kleine Kolben J ist mit einem Contactstift K versehen, welcher in das kleine kegelförmige Contactgehäuse L mit dem Ventil M eingreift.

Fig. 18 zeigt den Auslafsschieber, welcher durch das Excenter P bewegt wird. Dieses Excenter b^x sitzt auf derselben Welle mit dem Daumen D, Fig. 17.

Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht der.Maschine. Der Stromschlufs für die Solenoide oder Elektromagnete erfolgt wie bei den früheren Constructionen durch die Welle b\ mit der Contactwalze h\ An Stelle des Regulators ist hier ein Solenoid <r⁵ benutzt. Diese Anordnung ist da zu verwenden, wo eine Kraftmaschine zur Erzeugung von Elektricität mittelst einer dynamoelektrischen Maschine benutzt werden soll. Den Strom für das Solenoid ίΤ⁵ erhält man durch eine Abzweigung von dem erzeugten Strom der dynamo - elektrischen Maschine oder dadurch, dafs man den ganzen erzeugten Strom durch das Solenoid gehen läfst, bevor er 2ur Arbeitsstelle weitergeleitet wird. In diesem Solenoid ist ein Kern d^] frei an dem Hebel 0 aufgehängt und durch die Feder s³ ausbalancirt. Da nun die Stärke des erzeugten Stromes von der Tourenzahl der dynamo-elektrisch en Maschine abhängt, so wird auch bei der kleinsten Geschwindigkeitsänderung der Kraftmaschine eine mehr oder weniger grofse Schwankung in dem erzeugten Strome und daher auch in dem Strome des Solenoids entstehen. Der Kern d^l wird also tiefer oder weniger tief in das Solenoid hineingezogen, und diese Bewegung wird dann auf die Contactbürste «übertragen, welche durch die bekannte Anordnung mit der Contactwalze h^l die Umsteuerung bewirkt.

Fig. 20 zeigt die Erfindung in ihrer Anwendung auf Maschinen mit Expansionsschiebern, die auf dem Rücken der Grundschieber arbeiten. Die Wirkungsweise der Elektromagnete geht aus dem Vorhergehenden hervor. Die Contactvorrichtung weicht nur ein wenig von der bisherigen ab, indem hier die Isolirwalze g^ mit dem Contactstreifen h* durch den Regulator eine regelmäfsige Drehung nach rechts oder links erhält und die Contactbürsten i- durch irgend einen bewegten Theil der Maschine, z. B. durch das Querhaupt, direct oder mittelst Zwischenglieder an der Walze auf- und abgeführt werden.

Fig. 21, 22 und 23 zeigen eine andere Anordnung der Contactvorrichtung. Die Isolirwalze g³ mit den Contactvorrichtungen ist direct an dem Querhaupt S befestigt, so dafs ihre Bewegung mit der des Kolbens identisch ist. Der permanente Contact der Contactschrauben h³ mit dem einen Pol der Batterie wird durch die Stange T hergestellt, welche sich in die Walze ^³ hineinschiebt. Die beiden Contacte, welche den Strom nach den Umsteuerungsorganen hinführen, , sind auf einem Muff u, Fig. 22, aus isolirendem Material befestigt, welcher durch einen Zahnbogen y von dem Regulator aus gedreht wird. Durch das Steigen und Sinken des Regulators wird der Muff u gedreht und dadurch der

Claims (1)

1. Strom der Solenoide oder Elektromagnete früher oder später geschlossen. Die Contactstange T ist mit einer kleinen Ausschaltevorrichtung versehen, da sonst jeder Elektromagnet bei jedem Hube zweimal statt einmal arbeiten würde.

   Durch Fig. 24, 25, 26 und 27 ist eine andere Construction einer elektrischen Schiebersteuerung dargestellt. Fig. 26 und 27 zeigen die Details der Steuerung. Die Schieber W werden durch einen T-förmigen Hebel X bewegt, welcher durch das Excenter Y eine oscillirende Bewegung erhält. An der Schieberspindel o^x ist ein Gehäuse o² befestigt.
   Einschnitten versehen

   Dieses Gehäuse ist mit und wird durch den

   Doppelsperrhaken /^s mit dem Hebel X gekuppelt. Der Sperrhaken wird durch die Elektromagnete ausgelöst. So lange also der Strom geschlossen ist, hängt die Schieberbewegung von der Bewegung des Hebels X ab. Sobald durch den elektrischen Strom die Kupplung F^z ausgelöst wird, wird der Schieber durch den Kolben des kleinen Dampfcylinders Z², Fig. 24, geschlossen.

   Pat en τ-An SP rüche:
   Die durch Zeichnung und Beschreibung dargestellte und beschriebene Anwendung von temporär erregten Elektromagneten oder Solenoiden zur plötzlichen Auslösung der Ventilkupplungen f und JF^Z, so dafs dieselben durch Federn, Dampf oder sonst in geeigneter Weise plötzlich geschlossen werden. Die Combination dieser elektrischen Auslösung der Ventilgesperre mit der sich selbstthätig nach dem Gange der Maschine einstellenden Contactvorrichtung, deren wichtigster Bestandtheil die Schraubencontacte h, Fig. 7, oder die den Schraubencontacten ähnlich wirkenden, in Fig. 8 dargestellten Vorrichtungen sind.

   Die durch Fig. 13 und 14 dargestellte Einrichtung zur Herbeiführung eines automatischen, bleibenden Stromschlusses für sämmtliche Elektromagnete oder Solenoide im Moment einer Betriebsstörung in Combination mit der unter 1. bezeichneten Anordnung zum Anhalten der Maschine.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.