DE36046C - Rundschiebersteuerung für ein- und mehrcylindrige Maschinen-Gebläse oder Pumpen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Man bedient sich gegenwärtig zum Steuern namentlich mehrcylindriger Dampfmaschinen vielfach sogenannter Rundschieber oder Steuerhähne, von welchen manche im Innern mit verzweigten Kanälen versehen sind, die durch Längswände, Diagonalwände, spiralförmige Wände u. s. w. gebildet werden. Dies erschwert einerseits die Herstellung solcher Rundschieber, und andererseits ist ihre Anwendung auf das Steuern einer nur geringen Anzahl von Cylindern beschränkt.

Der bei der vorliegenden Steuerung Anwendung findende Rundschieber ist von diesen Uebelständen frei. Er besteht aus einem, an beiden Enden offenen, nur durch eine Querwand in zwei Abtheilungen getheilten Hohlkegel oder Hohlcylinder, und die durch die Querwand getrennten Ein- und Auslafskanäle bilden einfache Durchbrechungen der Schieberwand, welche durch die Kanäle einer den Rundschieber umgebenden festen Büchse mit einer Anzahl getrennter Abtheilungen des Schiebergehäuses in Verbindung treten, deren jede durch Anschlufsstutzen immer mit demselben Ende des betreffenden Maschinen- oder Pumpencylinders in Communication bleibt.

Mittelst des Schiebers kann man auch in einfachster Weise umsteuern und durch Einbringen eines Expansionsrundschiebers unter Einwirkung eines Centrifugal- oder Winddruckregulators verschiedene Füllungen geben. Namentlich aber kann man bei entsprechender Vergröfserung des Rundschiebers, Vermehrung der Anzahl der Kanäle und getrennten Abtheilungen im Gehäuse eine beliebige Anzahl von Cylindern durch nur einen Schieber bedienen.

Beiliegende Zeichnung zeigt in Fig. 1 und 2 Verticalschnitte durch den Steuerapparat, in Fig. 3 und 4 Querschnitte durch das Schiebergehäuse mit Anschlufsstutzen, die feste Büchse und die Rundschieber; Fig. 5 bis 7 zeigen Schnitte durch den Hauptrundschieber, Fig. 8 bis ι ο Schnitte durch die feste Büchse, Fig. 11 und 12 Schnitte durch den Expansionsschieber, und Fig. 13 stellt einen Verticalschnitt durch das Expansionsschiebergetriebe in Verbindung mit einem Winddruckregulator dar.

Das den Hauptrundschieber H und den Expansionsrundschieber P enthaltende Schiebergehäuse C mit oberem, den Einströmungsstutzen χ tragenden Aufsatz Z), Fig. 1 und 2, steht mittelst des - unteren Flantsches Y mit einem mit dem Ausströmungsrohr communicirenden Theil in fester Verbindung.

Im vorliegenden Falle ist angenommen, durch den Rundschieber sei die Dampfvertheilung in den beiden Cylindern einer Zwillingsmaschine zu bewirken, deren Kurbeln in der üblichen Weise unter 90° gegen einander versetzt sind. Alsdann communiciren die beiden Stutzen E¹ A¹ des Schiebergehäuses C, Fig. 3 und 4, mit dem vorderen bezw. hinteren Ende des einen Cylinders und die gegenüberliegenden Stutzen E² A² mit dem anderen Cylinder. Der Steuerapparat würde also die geeignetste Aufstellung mitten zwischen den beiden (der Einfachheit halber nicht dargestellten) Dampfcylindern finden...

Die im Innern des Gehäuses C vorspringenden Längsrippen c c¹ c¹ c³ bilden nun in Verbindung mit dem oberen Rande u und dem unteren Rande u^l des Gehäuses einen dichten Abschlufs an der in das Gehäuse fest eingesetzten Büchse B

derart, dafs jeder Stutzen E¹ A¹ E² A- in einen die Büchse B umgebenden abgeschlossenen Raum ausmündet, der mit dem Innern des Hauptrundschiebers H nur dann in Verbindung tritt, wenn die in einer oberen Reihe der Büchse, Fig. 8, angeordneten Durchlafskanäle e¹ für den Eintrittsdampf, Fig. 3, oder wenn die in einer unteren Reihe angeordneten Durchlafskanäle a^l für den Austrittsdampf durch die entsprechenden Kanäle e bezw. α des Rundschiebers H, Fig. 2 bis 5, eröffnet werden.

Dieser Hauptrundschieber H kennzeichnet sich gegenüber den gebräuchlichen Steuerhähnen dadurch, dafs er einen an beiden Enden offenen und nur durch eine Querwand »-, Fig. 2 und 5, getheilten Hohlkegel oder Hohlcylinder darstellt und dafs auf der einen Seite der Querwand w die Einlafskanäle e, Fig. 3 bis 5, und auf der anderen die Auslafskanäle a liegen.

Alle diese Kanäle bilden einfache Durchbrechungen der Wand des Schiebers und können irgend eine rechteckige, trapezförmige oder andere Form haben.

Der Steuerschieber wird nicht wesentlich complicirter werden, wenn man statt zweier Cylinder, wie angenommen, deren drei oder mehr zugleich steuern will. Es bedarf dann nur einer entsprechenden Vergröfserung des Gehäuses C, Vermehrung der Anschlufsstutzen und der durch die Rippen c gebildeten getrennten Abtheilungen, einer entsprechenden Vermehrung der Ein- und Auslafskanäle e bezw. α im Hauptschieber und e^l bezw. a¹ in der festen Büchse B, und endlich einer angemessenen Aenderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Schiebers bei angemessener Wahl der Abstände der Durchlafskanäle von einander.

Der Einströmungsdampf tritt durch den Stutzen x, Fig. 1, des Gehäuseaufsatzes D ein und durchströmt dann die Oeffnungen w^x, Fig. 2 und 5, des Aufsatzes A des Vertheilungsrundschiebers H. Der Aufsatz A trägt oben ein Schneckenrad s^s zur continuirlichen Drehung des Schiebers H in der festen Büchse B des Gehäuses C mittelst der Schnecke s der am Regulatorständer S gelagerten Welle n, Fig. 1 und 2. Diese erhält durch die von der Kurbelwelle zu drehende, ebenfalls am Ständer S gelagerte Welle m mittelst des Zahnrades s² Drehung, das in ein Zahnrad s¹ der mit Umsteuerungskurbel K, Fig. ι, versehenen Welle η eingreift. Der Schieberaufsatz A ist an dem Gehäuseaufsatz D mittelst Stopfbüchse f¹ abgedichtet und kann mit dem Rundschieber H durch Schrauben fest verbunden werden.

Um den Füllungsgrad mittelst des Regulators R, Fig. ι und 2, verändern zu können, ist der Expansionsschieber P mit Kanälen e², Fig. 2, 3 und 11, in den oberen Theil des Schiebers H eingesetzt, um früher oder spä'ter die Einlafskanäle des Schiebers H zu öffnen bezw. zu schliefsen.

Während nun der Vertheilungsschieber H für eine bestimmte Umlaufsrichtung der Maschine beständig nach der gleichen Richtung, beispielsweise im Sinne des Pfeiles, Fig. 4, gedreht wird, erhält dagegen der Expansionsrundschieber P mittelst der Spindel o¹ durch den Regulator R bald Rechts- bald Linksdrehung. Die am Aufsatz A mittelst Stopfbüchse / abgedichtete und in dem Halter g des Regulatorständers S gelagerte Spindel o¹ trägt zu diesem Zweck oben das Schneckenrad o², Fig. 2, welches mit einer Schnecke d¹ der Welle d² in Eingriff ist. Das Theilschneckenrad d¹ dieser Welle befindet sich in Eingriff mit der Schnecke d, die zwischen der Hörnerschraube g·¹ des Halters g und dem oberen Halter g² vertical gelagert ist. Auf der Achse dieser Schnecke d ist mittelst Flügelmutter die Riemscheibe r¹ feststellbar, und diese steht durch den Riemen t¹ in Verbindung mit der auf der Regulatorspindel i drehbaren Riemscheibe r. Diese kann mittelst ihrer an den Enden angeordneten Reibflächen bald mit dem oberen Zahnrade ^, bald mit dem entgegengesetzt gedrehten unteren Zahnrade ^¹ gekuppelt werden, derart, dafs die auf der Spindel i drehbare, aber durch Vorsprünge auf der Spindel gegen Verschiebung gesicherte Riemscheibe r bald nach der einen, bald nach der anderen Richtung gedreht wird, je nachdem die Kugeln des durch Räder ^² \. mittelst Hohlspindel P gedrehten Regulators R steigen oder fallen.

Auf diese Weise also wird bei geringen Geschwindigkeitsänderungen in der Maschine der Expansionsrundschieber P bald hin-, bald hergedreht. Uebrigens würde am Wesen der Sache nichts geändert, wenn man im Expansionsschieber P ebenso viel Kanäle anordnete wie im Vertheilungsschieber H, im vorliegenden Falle also statt vier Kanäle deren fünf, und wenn man dabei den Expansionsschieber P im Sinne der Drehung' des Vertheilungsschiebers H sich mitdrehen liefse, aber bei Aenderungen im Kraftbedarf der Maschine vermittelst Regulatorwirkung den Expansionsschieber P langsamer oder schneller mitrotiren liefse.

Die Drehung wird auf die am Ständer S gelagerte Welle 0 des Zahnrades ^² des beschriebenen Wendegetriebes ^ ^¹Jj²T ι von der Riemscheibe y^l der genannten Welle m aus mittelst Riemens t und Riemscheibe y übertragen. . Indessen ist die Art der Uebertragung einer Drehung auf den Regulator R, den Expansionsschieber P und auf den Hauptschieber H ganz nebensächlich. Ebenso wie man den letzteren, statt durch ein Schnecken- und

Schneckenradgetriebe durch ein Kegel- oder Stirnradgetriebe drehen könnte, könnte man auch den Regulator durch Frictionsräder in Drehung versetzen. Bemerkenswerth ist am Regulator hauptsächlich, dafs man die in der Hohlspindel i² liegende Feder, Fig. i, welche auf Hebung der Spindel i wirkt, durch Höheroder Tieferschrauben der Büchse b verschieden stark spannen kann..

Nach Fig. 3 decken sich in dem dargestellten Falle die Kanäle e² des Expansionsschiebers P genau mit den Kanälen e¹ der festen Büchse B, so dafs Maximalfüllung gegeben wird. Der Vertheilungsschieber H hält den mit dem Vorderende des einen Cylinders durch Stutzeni"¹ communicirenden Kanal der Büchse noch zur Hälfte geöffnet, Fig. 3. Dampf kann also nach der Pfeilrichtung in diesen Cylinder einströmen. Der nach dem Hinterende des Cylinders führende Stutzen A¹ ist alsdann gegen die Dampfeinströmung hin abgesperrt, er communicirt aber mit der Ausströmung durch die Kanäle a¹ und a_: Fig. 4, und der Hinterdampf kann deshalb abblasen.

Der Kolben des zweiten, an die Stutzen E'¹ IJ änschliefsenden Cylinders hat in diesem Falle seinen Hub eben erst begonnen. Der betreffende Kanal e¹ des Vertheilungsschiebers H hat den durch E² mit dem vorderen Cylinderende communicirenden Kanal e der Büchse B kurz vorher geöffnet, während die Ausströmung vom hinteren Ende des zweiten Cylinders her, wie üblich, etwas mehr eröffnete Durchlässe am Stutzen IJ vorfindet.

Zur Umsteuerung der Maschine bedarf es nur einer Drehung des Vertheilungsschiebers H. Diese mufs aber unabhängig von der Drehung der Kurbelwelle derart erfolgen, dafs den hinteren, mit Stutzen A¹ A² communicirenden Enden der beiden Cylinder Dampf zugeführt wird, während von den vorderen Enden. durch die Stutzen E¹E² und durch den unter der Querwand w liegenden Theil des Schiebers H der Dampf abströmen kann. Der Schieber H dreht sich dann im entgegengesetzten Sinne und die im vorigen Falle als Eröffnungskanten wirkenden Kanten der Ein- und Auslafskanäle e α des Schiebers H werden jetzt Abschlufskanten.

Zum Zweck einer solchen Drehung des Hauptschiebers H, unabhängig von der Drehung der Kurbelwelle, ist die Schneckenwelle η in einer mit Gewinde versehenen Büchse V mit Anschlagringen ν und v¹ drehbar gelagert, derart, dafs, wenn man mittelst der Umsteuerungskurbel K die Büchse V dreht, diese durch das zu ihrer Lagerung dienende Muttergewinde am Regulatorstä'nder S¹ verschoben wird. Die Schnecke s verschiebt sich dann mit, ohne sich indessen zudrehen; entsprechende Drehung des Hauptschiebers H erfolgt unabhängig von der Kurbelwelle und die Welle η wird mit ihrer Feder n^l, Fig. 1, in der Nuth des durch Seitenränder am Zahnrade s² gegen Mitverschiebung gesicherten Zahnrades s¹ hierbei verschoben.

Bei Anordnung der Rundschiebersteuerung an Gebläsemaschinen und Wasserhaltungsmaschinen erfolgt die Einstellung des Expansionsschiebers P mittelst eines Winddruckregulators, Fig. 13.

Die Riemscheibe r des Wendegetriebes^^\²ri sitzt in diesem Falle lose und gegen Verschiebung gesichert auf der Spindel i, die mit der zwischen dem Cylinder W und dessen haubenförmigem Deckel I eingespannten nachgiebigen Scheidewand i¹ fest verbunden ist. Die Scheidewand kann aus gummirtem starken Segeltuch, Leder u. dergl. bestehen. Die Feder h in der zur Lagerung des Kegelrades \' dienenden Hülse h^l kann entgegen dem von oben auf die Scheidewand i¹ wirkenden Druck des durch Stutzen F des Deckels J eintretenden und durch Stutzen F¹ austretenden Windes mittelst der Schraube /j² stärker oder schwächer gespannt werden. Man kann also dadurch den Regulator für verschiedenen Druck leicht einstellen.

Die beiden Stutzen F und -F¹ sind mit dem Windkessel der Gebläse- oder Wasserhaltungsmaschirien in geeignete Verbindung zu bringen. Bei einer Druckzunahme senkt sich die Scheidewand z¹ mit der Spindel i und das Kegelrad ^¹ des in der beschriebenen Weise mittelst Riemscheibe y bewegten Wendegetriebes drückt alsdann die Riemscheibe r nach der einen Richtung. Dagegen wird infolge Druckes der Feder h die Spindel i bei einer Druckabnahme über der Scheidewand i¹ gehoben; die Riemscheibe r wird dadurch an das obere Kegelrad ■{ des Wendegetriebes gekuppelt, und durch dieses erhält dann die Riemscheibe Drehung nach der entgegengesetzten Richtung.

Diese Rechts- und Linksdrehung der Riemscheibe r wird mittelst des Riemens f¹, Fig. 13, ferner mittelst Riemscheibe r¹, Schnecke d u. s. w., Fig. 2, auf die Spindel o¹ des Expansionsschiebers P übertragen und bei zunehmendem Druck des Windes wird dann die Dampfmaschine auf geringere Füllung gestellt und die Arbeit entsprechend kleiner. Das Umgekehrte findet statt bei abnehmendem Druck des Windes.

Bei sauberer Arbeit kann dieser Winddruckregulator sehr empfindlich werden, so dafs er z. B. bei Pumpmaschinen zur Wasserversorgung der Städte behufs Erhaltung eines möglichst constanten Druckes im Windkessel zweckmäfsige Anwendung finden kann.

Auch bei Wassersäulenmaschinen kann der beschriebene Steuerapparat mit einigen Abänderungen leicht Anwendung finden. Für

diesen Fall läfst man das Wasser durch den Stutzen χ des Aufsatzes D eintreten und wählt zugleich den Aufsatz A des Hauptschiebers H möglichst grofs, so dafs er gleichzeitig als Windkessel zur Ausgleichung hydraulischer Stöfse beim Hubwechsel dienen kann.

Auch zum Ersatz der Ventile bei Pumpen eignet sich das Schiebergehäuse C mit der festen Büchse B und dem Hauptrundschieber H, und ebenso können, wie bei Dampfcylindern, mehrere Pumpcylinder durch einen einzigen Steuerapparat bedient werden.

Zum Steuern von Gasmotoren ist der Apparat ebenfalls mit Vortheil verwendbar.

Soll die beschriebene Rundschiebersteuerung an alten vorhandenen Maschinen angebracht werden, für welche bei Schiebersteuerungen die Schieber oder bei Ventilsteuerungen die Auslafsventile beibehalten werden sollen, so fällt die untere, die Auslafskanäle enthaltende Kanalreihe der festen Büchse B, Fig. 8, und des Hauptrundschiebers U, Fig. 5, als überflüssig fort.

Statt der beschriebenen Regulatoren könnte auch jeder andere passende Regulator auf den Rundschieber einwirken, und endlich könnte man den Hauptrundschieber H nebst dem Expansionsschieber P und der festen Büchse B auch stark konisch werden lassen, so dafs eine Art Tellerform entsteht, welcher natürlich die äufsere Form des Schiebergehäuses C angepafst werden müfste.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Eine Rundschiebersteuerung mit einem kegelförmigen oder cylindrischen Vertheilungsrundschieber H und durch eine Querwand n> getrennten Ein- und Auslafskanälen, welche bei Drehung des Schiebers durch die Kanäle einer den Rundschieber H umgebenden festen Büchse B in Verbindung treten mit getrennten und mit Stutzen E¹ A¹ E² A² versehenen Abtheilungen des Schiebergehäuses C, so dafs es nur einer entsprechenden Vermehrung der Zahl der Schieber- und Büchsenkanäle und der getrennten Abtheilungen des Gehäuses C bedarf, um durch nur einen Schieber eine gröfsere Anzahl von Maschinen oder Pumpencylindern bedienen zu können.
2. 2. Bei der unter 1. bezeichneten Rundschiebersteuerung:

   a) die Anordnung des Expansionsrundschiebers P, der mittelst eines Centrifugalregulators R, Fig. 1 und 2, oder eines Winddruckregulators W, Fig. 13, unter Benutzung einer auf der Regulatorspindel drehbaren, aber gegen Verschiebung auf derselben gesicherten Kuppelriemscheibe r des Wendegetriebes \ \^l ^² r bei Hebung und Senkung der Regulatorspindel i in der Einlafsabtheilung des Vertheilungsschiebers H eingestellt werden kann;

   b) die Anordnung der nach der Achsenrichtung stellbaren Schnecke s, zum ' Zwecke, eineDrehung auf das Schneckenrad s³ des Aufsatzes A des Vertheilungsschiebers iiunabhängig von der Drehung der Kurbelwelle übertragen und dadurch umsteuern zn können.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.