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Drehschiebersteuerung. Dampfmaschinen, bei denen die Kolben einer
Anzahl um eine Wedle herum parallel zu dieser feststehend angeordnete Zylinder oder
gleichachsige Zylinderpaare eine auf einer schiefen Kröpfung dieser Welle linse
sitzende Taumelscheibe antreiben und alle Zylinder eines Kreises durch einen gemeinschaftlichen
Drehschieber gesteuert werden, sind bekannt. `''erden derartige Maschinen mit hoher
Umlaufszahl angetrieben, so machen sich die durch die- hin und her gehenden, in
Hubfolge arbeitenden Kolben und die Tarumelscheibenbewegung hervorgerufenen Massenwirkungen
sehr unangenehm bemerkbar, indem durch diese das Bestreben entsteht, die ganze Maschine
in kreispendelartige Schwingungen zu versetzen. Zu den erwähnten Massenwirkungen
kommt aber auch noch die Massenwirkung des, auf der Welle sitzenden Drehschiebers,
der ja infolge seiner Kanäle eine ungleichmäßige Verteilung der Masse um die Welle
herum besitzt und überdies noch die Wirkung der ihn jeweils einseitig belastenden
Dampfdrücke von jenen Zylindern her, die mit der Dampfzuströmung verbunden sind
oder in denen überhaupt noch eine höhere Dampfspannung als die Ausströmspannung
enthalten ist. Da immer eine Anzahl
von Zylindern eine höhere Spannung
enthält als eine andere Anzahl des gleichen Kreises, so ist auch dadurch der Drehschieber
einseitig belastet, desgleichen aber auch durch die Reaktionswirkung jener Teil
des Zylinderkreises, von dem aus der Drehschieber einseitig belastet wird, selbstverständlich
in entgegengesetzter Richtung. Die resultierende, einseitige Belastung des Schiebers
läuft ebenso wie die entgegengesetzt gerichtete, auf die Zylinder wirkende Reaktionskraft
mit der Umlaufszahl des Drehschiebers um die Welle um, und- wird der Schieber durch
die Fliehkraft eines Gegengewichtes entlastet, das sowohl seine Massenwirkung aufhebt
als auch den einsseitigen Dampfdrücken entgegenwirkt, so wird die erwähnte umlaufende,
auf die Zylinder wirkende Realttionskraft frei und sucht auch ihrerseits dieMaschine
in kreisende Schwingungen zu versetzen.
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Man sieht also, daß es nötig ist, all' diesen Kräften entgegenzuwirken,
was aber selbstverständlich nur dann möglich ist, wenn man die verschiedenen geschilderten
Wirkungen richtig erkannt hat. Insbesondere für eine rasch laufende Maschine ist
eine vollkommene Massenausgleichung . und; Entlastung des Schiebers nötig, wenn
ein ungestörter Gang gewährleistet und vorzeitige Abnutzungen vermieden werden sollen,
und dies wird durch die vorliegende Erfindung erreicht. In welcher Weise dies geschieht,
soll an Hand der in der Zeichnung in Abb. i in einem Achsi:alschnitt, in Abb. 2
in einem Querschnitt durch die Zylinder einer Kurbelseite und in Abb. 3 in einem
Ouerschiritt.irach der Linie .4-.d der Abb. i veranschaulichten Ausführungsform
einer Dampfm:kschine der geschilderten Art erläutert werden.
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Die Zyliinder i sind um die Hauptwelle 2 der Maschine irn Kreise angeordnet,
und zwar derart, daß die Zylinderachsen parallel zur Wellenachse gelegen sind. Die
Kolbenstangen 3 sind mit einer auf der schiefen Kröpfung .I der Welle sitzenden
Tawmelscheibe verbunden, durch deren Vermittlung die in ihren Phasen entsprechend
verschobenen Kolbenbewegungen die schiefe Kröp-f ting .I und damit die Welle
2 in Umdrehung versetzt wird. ' Das Gehäuses, das- die Zylinder enthält, und die
Gehäuse 6, die die Zylinderdeckel 7 bilden, ergeben zusammen ein Gehäuse, das zu
beiden Seiten durch Deckel 8, die auch Lager für die @#-klle 2 enthalten, abgeschlossen
ist. Die Zy-linderdeckelgehäuse 6, deren Innenrauen zylindrisch ist, dienen nun
als Schieberspiegel für den auf jeder Seite der Maschine angeordneten Drehschieber
9, der von der Maschinenwelle 2 angetrieben wird. Da die ganze Maschine sy-rnm:etrisch
der Linie B-B (Abb. i) ausgebildet ist, so genügt die Betrachtung ii;!i einer Seite.
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Der Drehschieber 9 enthält einen ringför -inig herunifatifenden Kanal
io, dessen nach außen führender Sclil.itz i i durch Stege i-2 aus konstruktiven
Gründen unterteilt ist. Dieser Schlitz i i befindet sich gegenüber einem Schlitz
13 in 'der Wandung des Gehäuses 6, der'gleichfalls aus konstruktiven Gründen durch
Stege 14 (Abb.3) unterteilt ist, und der zu einer ringsherum laufenden Kammer 15
führt, in die der Einström.stutzen 16 mündet, der mit der Dampfzuleitung verbunden
ist. Der Dampf strömt also durch den Stutzen 16 in die Kammer 15 und kann von hier
durch die Schlitze 13 und ii .in den ringförmigen Kanal io des urnJlaufenden Drehschiebers
gelangen.
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Von dem Kanal io des Drehschiebers geht nun ein Längskanal 17 aus
(Abb. i und 2,). dessen Ende gegen die Bahn der Öffnungen i8 der Zylinder i offen
ist, derart, daß der Dampf aus dem Ringkanal io zu jenen Zylindern strömen kann,
deren Öffnungen 18 sich gerade im Bereiche des Längskanals 17 befinden. Der Drehschieber
9 enthält .auch im Bereiche der Zvlinderöffnu.ngen 18 einen ringsektorförmigen Kanal
i9 (Abb. 3) gegenüber dem Längskanal 17, und dieser Kanal i9 enthält einerseits
einen gegen die Zylinderöffnungen i8 gerichteten Schliaz 2o und anderseits einen
gegen das Innere des Gehäuses 5 gerichteten Schlitz 21, wodurch die Zylinder, deren
Öffnungen 18 mit dem Schlitz :2o je--,vei.ls zusammenfallen, mit dem Innenraum des
Gehäuses ; in Verbindung gebracht sind, vor: dein die Abs.trömleitung abgezweigt
ist. Bei der Drehung des Drehschiebers werden also ein oder zwei Zylinder jeweils
durch den Kanal 17 m-it der Dampfzuströmung und eine Anzahl anderer Zylinder
durch den Kanal i9 mit der Dampfabs.irömrung verbunden, und die Verhältnisse sind
selbstverständlich so gewählt, daß in den Zylindern in entsprechender Reihenfolge
die Dampfmlströmung, die Expansion, die Ausströmung und die Kompression stattfindet,wobei
also die Steuerung s amtlicher Zylinder einer Kurbelseite von einem einzigen Drehschieber
besorgt wird.
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Der Drehschieber 9 wird von der Hauptwelle 2 der Maschine aus angetrieben,
und zwar empfiehlt es sich, diesen Antrieb durch einen Mitnehrner besorgen zu lassen,
der die Beeinflussung des Drehschiebers durch die <irlisialeil Schwankungen der
Welle :2 aus-:,chließt. Der Drehschieber 9 ist dabei in seinem zt-lindris@chen Gehäuse
achsmal unverückbar . geführt, und der Mitnehmer muß infolgedessen achsiale Verschiebungen
,ler Welle zugassen, ohne die kraftschlüssige
Verbindung zwischen
Welle und Drehschieber zti beeinträchtigen. Hierzu genügen Gleitkeile 22, die bei
der dargestellten Ausführungsforni in das scheibenförmige -Massenr_usgleichsgewicht
23, das auf der Welle 2 :sitzt, eingesetzt sind und den Drehschieber o anfassen.
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Zur Entlastung des Drehschiebers kann dieser mit einem Ausgleichsgewicht
ad. (Abb. 2) versehen werden, das den Zweck hat, sioiwohl die Unsymmetrie des Drehschiebers
als auch die einseitig wirkenden Dampfdrücke auszugleichen. Wie .aus Abb: 2 zu ersehen
ist, wirken auf den Drehschieber in der dort gezeichneten augenbliold@ichen Lage
von links her die in den Zylindern bestehenden Dampfdrücke, während dies von der
rechten Seite her nicht (ler Fall ist. Wird daher an der linken Seite ein Gewicht
angebracht, das infolge der Fliehkraft nach außen drückt, also entgegen dien Dampfdrücken,
so kann eine vollkommene Entlastung des Schiebers herbeigeführt wer-(len, wenn nur
das Gewicht an jener Stelle angebracht isst, an der die Resultierende der Dampfdrücke,
die von außen her ,auf dem Schieber lasten, angreift. Selbstverständlich ist diese
vollkommene Entlastung aber nur dann möglich, wenn das Gewicht 2d. entsprechend
den ganz bestimmten Dampfdrücken. und einer ganz bestimmten Umlaufszahl des Schiebers
bemessen ist. Da man aber mit ganz .bestimmten Dampfdrücken und mit ranz bestimmten
Umlaufszahlen rechnen kann, so kann .alsio bei normalem, Gang der Maschine die gänzliche
Schieberentlastung erreicht werden.
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Die Belastung des Schiebers 9 durch Gien Dampfdruck eines Teiles der
Zylinder erzeugt in diesen Zylindern selbstverständlich einen Reaktionsdruck in
entgegengesetzter Richtung, also radial auslvärts, und ebenso wie der restilltierende
einseitige Dampfdruck auf den Drehschieber sich .als eine durch die Wellenachse
hindurchgehende, mit dem Schieber tttnilaufelide Kraft darstellt, ist auch der auf
die Zylinder wirkende resultierende Reaktionsdruck eine -radial auswärts .gerichtete,
mit der Um@leufszahl des Drehschiebers umlaufende Kraft zu denken. Ist nun der Drehschieber
9 durch das Ausgleichsgewicht 2 gänzlich entlastet und seine Massenwirkung aufgehoben,
so ist die auf die Zylinder wirlceil,le, umlaufende Reaktionskraft frei ur_-1 würde
(las Zylindergehäuse und damit die ganze Maschine in eine kreisende Bewegung versetzen,
wenn nicht auch hiergegen Vorkehrungen getroffen werden. Hierzu kann das (ic gengewiclit
23, das die Massenwirkungen der Koil.en, der Taunielscheibe und der schiefen liröpfung
ausgleichen soll, herangez(,gen «erden, indem man bei der Bemessung und Anordnung
des Gegengewichtes 23 auch a.uf jene unilaufende Real<tio lskraft Rücksicht ninnlit.
Durch das Zusammenwirken der Gegengewichte 23 und 2:). wird also ein vollkoimilener
Massenausgleich in der ganzen Maschine und eine vollleoin:lriene Entlastung des
Schiebers bei der normalen Um.laufszahl der Maschine erreicht. Weil die 'lassen
23 und 2.4 sich ill ihrer Wirkung gegenseitig ergänzen, so empfiehlt es sich, den
Drehschieber g unmittelbar auf die das Gegengewicht 23 tragen._le Scheibe zu setzen,
gewisserii-iaß:ln also die Gegengewichte 23 und 24 miteinander zu vereinigen, was
übrigens auch konstruktiv ohne weiteres geschehen könnte.
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In baulicher Beziehung .lüßt die Erfindung selbstverständlich mannigfache
Wandlungen zu.