DE3301C - Expansionsapparat für Dampfmaschinen - Google Patents

Description

1878.

sse 14.

RUDOLF AFFELTRANGER in BERN. Expansions-Apparat für Dampfmaschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 21. April 1878 ab.

Der den Inhalt der Erfindung bildende Expansions-Apparat soll auf wesentlich einfachere Weise, als es bei den demselben Zweck dienenden Apparaten der Fall ist, seine Aufgabe erfüllen. Derselbe ist insofern ein unabhängiger, für sich bestehender Mechanismus, als er an jeder älteren Dampfmaschine mit Schiebersteuerung nachträglich noch sich anbringen läfst.

Der Apparat findet in beiliegender Zeichnung Veranschaulichung. Darin giebt Fig. 1 einen verticalen Querschnitt, Fig. 2 eine Ober-Ansicht mit theilweisem Horizontalschnitt, Fig. 3 einen schematischen Plan, sich auf die jeweilig dem Dampfdruck ausgesetztenFlächen des Expansions-Ventiles beziehend.

Das cylindrische Gehäuse m, Fig. 1 und 2, sitzt mit seiner unteren Flantsche E auf dem Schieberkasten der Dampfmaschine auf; es enthält die Sitze für das kegelförmige Zweisitzventil F und die feststehende Büchse D für den Hahn C. Mit dem Seitenstutzen A schliefst sich das Gehäuse m an die Dampfzufuhr-Rohrleitung an, welche vom Kessel oder vom Dampfmantel des Cylinders kommen kann. Der Deckel η schliefst das Gehäuse nach oben ab; er trägt ein Handrädchen H, das mit Gewinde eingeschraubt ist, so dafs eine Drehung dieses Rädchens nach der einen oder anderen Richtung eine Abwärts- oder Aufwärtsbewegung der mit ihm verbundenen Hülse H¹ zur Folge hat. F ist . das hohlkegelförmige Expansionsventil. In dasselbe ist oben eine Stange q fest eingeschraubt, während es sich nach unten büchsenartig erweitert, um einen mit dem Gehäuse zusammengegossenen centralen Kern K mit geringem Spielraum umfassen zu können. Derselbe ist überdies mit einem Loch t von kleinem Durchmesser versehen, um dem im Rohrstutzen E befindlichen Dampf jederzeit die Ausübung eines vollen Druckes gegen die ganze, dem Ausgangsstutzen E zugewendete centrale Fläche/ (siehe die schematische Darstellung der Fig. 3) des Ventils zu ermöglichen. Durch die Feder r wird das Ventil auf seinen Sitz geprefst. Ist das Handrad H emporgeschraubt, um dem Ventil' eine Bewegung zu gestatten, und wird durch A Dampf zugelassen, so erfolgt eine Hebung des Ventils durch den Dampfdruck; der Niedergang geschieht, sobald das Ventilgewicht, der Druck der Spiralfeder r und des durch die Löcher a, sowie durch den Kanal b b und den Hahn C über das Ventil gelangten Dampfes gröfser ist, als der des gegen die ganze untere Fläche pressenden Dampfes. Bei seinen Bewegungen wird das Ventil F in dem ausgebohrten Gehäuse B und mittelst der Stange q im Deckel η bezw. in der Stopfbüchse ί geführt. Es ist endlich noch betreffs des Ventils hervorzuheben, dafs seine Wand ein oder mehrere kleine Löcher α trägt und dafs seine Construction betreffs der dem Dampfdruck ausgesetzten Flächen derartig gewählt wurde, dafs zwischen den Gröfsen der ganzen oberen Fläche/(s. Fig. 3), der unteren centralen Fläche/¹ und der unteren Ringfläche /² das Verhältnifs:

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besteht.

Mit b b ist eine Kniebohrung bezeichnet, Fig. 1, welche nach dem cylindrischen Gehäuse D des Hahnes C hinführt. Dieses Gehäuse ist in den Gufskörper eingetrieben und wird in seiner Lage durch eine Stellschraube p gesichert. In dem Gehäuse vermag sich, dampfdicht von aufsen abgeschlossen, der Hahn C zu drehen, ein cylindrischer Körper, mit einem oder mehreren Löchern b ¹ versehen, denen an die Kniebohrungen b sich anschliefsende Kanäle des Gehäuses D entsprechen. Auf der Axe des Hahnes C sitzt ein Schlitzhebel x, der durch Hebel und Stangen mit dem Stellzeug eines Centrifugalregulators in Zusammenhang steht und die Auf- und Niederbewegung der Hülse des letzteren in eine geeignete Drehbewegung des Hahnes umsetzt. Zweck der letzteren ist ein mehr oder weniger grofses Eröffnen des Durchgangskanals in der Büchse D bezw. ein völliges Abschliefsen desselben. Im letzteren Falle, der höchsten Stellung des Regulators· entsprechend, besteht während des Beharrens des Ventils in seinem Sitz keine Communication zwischen dem Raum B über dem Ventil und jenem Gunter demselben; bei der tiefsten Regulatorstellung andererseits ist der Kanal b¹ nicht verengt; .auf diesen Fall nimmt die Zeichnung Bezug.

Während des Stillstandes der Maschine wird das Ventil F durch das auf die Stange q aufstofsende Handrädchen H geschlossen gehalten. Der Kanal b' im Hahn C ist hierbei vollständig eröffnet.

Soll die Maschine angelassen werden, so ist das Handrädchen H emporzuschrauben: der im Stutzen A stehende Dampf öffnet alsdann das Ventil F und tritt durch den Stutzen E in den Schieberkasten der Dampfmaschine. Gleichzeitig tritt er sowohl durch die Löcher a des Ventils, als auch durch die Kniebohrung b b bezw. durch den Kanal b¹ des Hahnes C über das Ventil. Da erwähnte, über das Ventil F führende Dampfwege im Verhältnifs zum Dampfzuführrohr sehr kleinen Querschnittes sind, so wird der Uebertritt des Dampfes nach B kein plötzlich, sondern ein allmälig erfolgender sein, d. h. der nach B gelangte Dampf wird erst nach und nach diejenige Spannung annehmen können, die er unter dem Ventil besitzt. Ist das Ventil F, wie oben vorausgesetzt, geöffnet, so ist die dem Dampf dargebotene Druckfläche unter dem Ventil derjenigen über dem Ventil, abgesehen von der kleinen, vom Querschnitt der Stange q eingenommenen Fläche, gleich. Das gehobene Ventil strebt, durch sein Gewicht und den Druck der Feder r veranlafst, auf seinen Sitz zurückzufallen. Es wird thatsächlich zurückfallen, sobald der Druck des durch α und b b¹ b allmälig über das Ventil gelangenden Dampfes plus Gewichtswirkung und Federkraft gröfser geworden ist, als der auf die untere Ventilfläche ausgeübte Dampfdruck plus dem sich der Ventilbewegung entgegensetzenden Reibungswiderstande. Mit dem Zurückgehen des Ventils auf seinen Sitz tritt die Expansionsperiode im Dampfcylinder ein, und zwar nimmt vermöge der bestehenden Communication des Schieberkasten-Inneren mit dein Raum B über dem Ventil auch der hier vorhandene Dampf an der Expansion Antheil.

Während des Angehens der Maschine nach erfolgtem Aufschrauben des Handrädchens H wird die Regulatorhülse in ihrer tiefsten Stellung verharren, es wird also der Kanal b^! im Hahn C auch ganz eröffnet sein und am Ende der Expansionsperiode nahezu die nämliche Spannung (d. i. also eine niedrige) im Raum B herrschen, wie sie der Dampf im Cylinder hinter dem Dampfkolben kurz vor dem Kolbenwechsel hat.

Befindet sich dagegen die Maschine in normalem Arbeitsgange, der Regulator daher in seiner Mittelstellung, so ist der Kanal b^l um einen gewissen Betrag verengt. Es wird daher während der Expansionsperiode, d. i. während des Schlusses des Ventils F weniger Dampf aus B nach dem Cylinder überströmen können als vorher, also auch mehr Dampf sich beim Beginn eines neuen Kolbenhubes über dem Ventil vorfinden und so, da ja der im RaumB stehende Dampf incl. des während der Admissionsperiode, d. i. Eröffnung des Ventils F, in denselben durch α und b b^l b neu hinzukommenden, wie dargelegt, bestimmend für den Abschlufs des Ventils ist, ein früherer Schlufs. desselben veranlafst werden.

Je schneller die Maschine umläuft, desto mehr wird der Kanal b¹ verengt, desto weniger kann die Spannung des im Räume B befindlichen Dampfes abnehmen, desto früher tritt demnach hier diejenige Spannung ein, die erforderlich ist, um das Uebergewicht der das Ventil F nach unten drückenden Kräfte, gegenüber dem von unten wirkenden Dampfdruck herzustellen, desto früher folglich tritt Schlufs des Ventils F ein, mit desto geringerer Füllung arbeitet die Maschine.

Umgekehrt ist es bei einer Vermehrung des von der Dampfmaschine zu überwindenden Widerstandes: eine solche hat eine Verminderung der Geschwindigkeit, ein Sinken der Regulatorhülse, ein weiteres Oeffnen des Kanals b' im Hahn C, ein späteres Schliefsen des Ventils F, einen gröfseren Füllungsgrad des Cylinders zur Folge.

Es mag noch bemerkt werden, dafs selbstredend die Gröfse und Anzahl der Löcher α im Ventil F, sowie die Querschnittsgröfse der Kniebohrung b b so bemessen werden mufs, dafs jenes Uebergewicht des von oben, d. i. vom. Raum B aus auf das Ventil ^ausgeübten Druckes über den von unten gegen die gesammte Ventilfläche wirkenden Dampfdruck, jenes Uebergewicht, welches den Beginn der Expansionsperiode bestimmt, gerade dann eintritt, wenn diejenige Cylinderfüllung hergestellt ist, welche der jeweilig gerade von der Dampfmaschine auszuübenden Nutzleistung entspricht.

Dampfmaschinen, welche mit Umsteuerung versehen sind, also Schiffsmaschinen, Fördermaschinen, Locomotiven aller Art etc., lassen insofern eine kleine Abweichung betreffs des Betriebes des beschriebenen Expansions-Apparates als räthlich erscheinen, als man die drehende regulirende Bewegung des Hahnes C direct vom Maschinenführer mit Hülfe eines Handhebels hervorzubringen suchen wird. Der Maschinenführer wird damit einen Hebel zu bedienen haben, der ihn in den Stand setzt, den jeweilig richtigen Expansionsgrad schnell einzustellen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Expansions-Apparat für Dampfmaschinen, wie gezeichnet und beschrieben.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.

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