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Anfahrvorrichtung für Verbunddampfmaschinen. Die Erfindung betrifft
eine Anfahrvorrichtung für Verbunddampfmaschinen mit Ventilsteuerung. Es sind gewisse
Vorrichtungen zum Ventilantrieb bekannt, bei denen die Einlaß- und Auslaßventile
mittels einer sich drehenden Hauptsteuerwelle angetrieben werden, welche mit zwei
Arten von Daumen versehen sind, von denen die eine zum Vorwärtslauf, die andere
zum Rückwärtslauf dient und jede ein so veränderliches Profil aufweist, daß für
jeden Laufsinn der Einlaßgrad nach Belieben geregelt werden kann, und zwar durch
eine Relativverstellung der besagten Steuerwelle und der durch die Daumen bewegten
Organe.
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Ferner sind gleichfalls Vorrichtungen be-. kannt, welche gestatten,
nach Belieben den Auspuffdampf des kleinen Zylinders oder Frischdampf im großen
Zylinder der Verbunddampfmaschine zu verwenden. Aber diese bekannten Vorrichtungen
müssen, jede gesondert für sich und unabhängig gegenüber den Veränderungen des Einströmgrades,
gesteuert werden, und ferner ist bei den bekannten Vorrichtungen der Ersatz des
Hochdruckauspuffdampfes durch Frischdampf nicht auf selbsttätige Art und in einem
bestimmten Augenblick durch einfache Regelung des Einlaßgrades zu erzielen.
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Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von diesen bekannten
Vorrichtungen hauptsächlich durch eine Vorrichtung, mit der durch Bewegung eines
einzigen Organes die Regelung des Laufsinnes und der Einlaßgrad und der Ersatz des
Hochdruckauspuffdampfes durch Frischdampf im großen Zylinder erlangt wird. Zur Erreichung
dieser Wirkung wird bei dem vorliegenden Erfindungsgegenstand die Hauptsteuerwelle,
von der oben die Rede war, mit einer Nebensteuerwelle verbunden, die parallel zur
ersteren liegt und sich nicht dreht, aber in Längsrichtung in
Verbindung
mit der Hauptwelle verstellbar ist, und zwar mittels eines einzigen Organs, das
zur Steuerung der letzteren dient, wobei die Nebenwelle mit Steuerdaumen derart
versehen ist, daß für jeden Laufsinn durch Inbetriebsetzung eines Hilfsventilspieles
geeigneter bekannter Bauart der selbsttätige Ersatz des Hochdruckauspuffdampfes
durch Frischdampf im großen Zylinder in dem Augenblick gesichert ist, in dem die
Relativstellung der Hauptwelle und der von ihr bewegten Organe einen Punkt erreicht
hat, in welchem die Daumen der Hauptwelle einen bestimmten niedrigsten Einströmgrad
(z. B. 8o Prozent) sichern.
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Der wesentliche technische Fortschritt wird dadurch erzielt, daß durch
Handhabung eines einzigen Steuerorganes die beiden Vorrichtungen zum Antrieb der
Einlaß- und der Auslaßventile und der Hilfsventile zusammen bewegt werden, so daß
der Maschinist nur die Regelung des Einströmgrades selbst bedienen muß, ohne daß
sein Eingreifen in irgendeinem Augenblick nötig wäre, um eine
| timmte und gesonderte Vorrichtung für |
| KW der des Frischdampfes im großen |
| der zu bedienen. |
Die Antriebsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist insbesondere für Maschinen
bestimmt, welche Dampf mit sehr hohen Spannungen verwenden, wie er beispielsweise
in Schnellheizkesseln erzeugt wird. Jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht allein
auf Hochdruckdampfmaschinen.
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In der Zeichnung stellt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt durch
eine Maschine mit zwei Kraftzylinderpaaren dar, die mit dem Erfindungsgegenstand
ausgestattet ist. Abb. 2 zeigt die Kraftmaschine teils im wagerechten Schnitt, teils
im Grundriß, Abb.3 im Querschnitt nach Linie A-A der Abb. i, während die Abb. 4.,
5, 6, 7 senkrechte Schnitte nach den Linien B-B, C-C, D-D und F_-E der Abb. 3 und
die Abb. 8 einen wagerechten Schnitt nach Linie F-F der Abb. 3 darstellen. Die Abb.9
und io zeigen schematisch, wie die Dampfverteilung unter verschiedenen Betriebsbedingungen
erfolgt.
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Gemäß der Zeichnung sind i und 2 die übereinander angeordneten Zylinder
eines Zylinderpaares, welche an ihren hinteren Stirnenden durch Zylinderdeckel 3
und .4 und am vorderen Ende durch ein Hohlgußstück 5. das mit Büchsen 6 und 7 für
den Durchtritt der Kolbenstangen 8 und 9 versehen ist, abgeschlossen sind. Die Dichtung
der Kolbenstangen in diesen Büchsen erfolgt auf bekannte Art durch geschlitzte Kolbenringe
i o, ähnlich wie die Kolben i i und 12 durch Kolbenringe 13 gedichtet sind. Hinter
den Büchsen 6 und 7 sind die Kolbenstangen 8 und 9 durch Stopfbüchsen 14 geführt
und in einem gemeinsamen Kreuzkopf 15 befestigt. Dieser führt sich in der mit dem
Gußstück 5 einen Körper bildenden Kreuzkopfführung 16. An den Kreuzkopf ist auf
bekannte Art die Pleuelstange 17 angelenkt, welche die Kolbenbewegung auf die Kurbel
18 der Kurbelwelle i9 überträgt. Die Lager 2o für die Kurbelwelle sitzen im Gehäuserahmen
2r, welcher als O1bac1 ausgebildet ist und mit welchem die Gußstücke 5 gut abdichtend
verbunden sind.
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Der Frischdampf wird durch Rohr 28 in jedes Zylinderpaar geleitet
und durch Ventile verteilt, deren Achsen mit den Zylinderachsen parallel laufen.
Die Ventile sind in einem Gußkopf 29 der Zylinder angeordnet. Die Ventileinrichtung
besteht aus zwei Einlaßventilen 30 und 31 und zwei Auslaßventilen 32 und
33 für den Hochdruckzylinder, zwei Einlaßventilen 34 und 35 und zwei Auslaßventilen
36 und 37 für den Niederdruckzylinder, ferner aus einem Hilfseinlaßventil 38, durch
weiches der Frischdampf zu den Einlaßventilen des Niederdruckzylinders geleitet
werden kann, und aus einem Hilfsauslaßventil 39, durch welches der aus den Auslaßv
entilen des Hochdruckzylinders kommende Dampf unmittelbar in die Atmosphäre oder
einen Kon-(lensator strömen kann, schließlich aus einem Abschlußventil 40, welches
verhindert, daß (ler den Einlaßventilen des NlederdruckzyIinders zugeführte Frischdampf
in die Austrittsleitung des Hochdruckzylinders gelangt.
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Die Ventilgehäuse, welche alle diese Ventile enthalten, sitzen auf
der äußeren Seite des Gußstückes 2 (Abb. 3) und sind auf bekannte Art durch Gewindestopfen
41 geschlossen, die zum Zweck der Besichtigung und Instandhaltung der Ventile bequem
entfernt werden können. Die Ventilstangen 42 sitzen auf der Innenseite des Gußstückes
29 und weisen rund umlaufende, kreisringförmige 'Nuten .13 zwecks Dichtung in den
Büchsen .f.I auf. Sie werden auf bekannte Art mittels Federn 45 regen verstellbare
Stößel q6, .a.7, .I8, die in I'ührungen des Rahmens 21 geführt sind, auf ihren Sitz
gedrückt. Bevor die Steuerung zum Antrieb der Stößel erläutert wird, sollen die
Verbindungen der Ventile untereinander und mit den Zylindern zur Klarstellung der
Wirkungsweise beschrieben werden.
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Die Kammern 40, 51, 52 der Ventile 30, 31 und 38 stehen dauernd mit
der Frischdampfleitung durch Rohr 28 und untereinander durch den Kanal 53, der in
das Rohr 28 mündet, in Verbindung. Wenn (las Ventil .3o geöffnet wird, tritt der
Dampf in eine Eiammer 5.4, welche durch den Kanal 55 mit (lein Hochdruckzylinder
und durch Kanal 56 mit der Kammer 57 des Auspuffventils in Verbindung steht. Ebenso
läßt Ventil 31 bei
seiner Öffnung den Dampf in- eine Kammer 58 strömen,
welche durch den Kanal 59 mit dem Hochdruckzylinder und durch den Kanal 6o mit der
Kammer 61 des Auspuffventils 33 in Verbindung steht.
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Die Öffnung des einen oder des -anderen der Ventile 32 und 33 gestattet
den Durchtritt des Dampfes durch den Kanal 62 in die Kammer 63 des Ventils 39, und
wenn dieses offen ist, in den Kanal 64, der in die Atmosphäre mündet.
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Dieselbe Kammer 63 steht durch den Kanal 65 mit dem Ventil 4o in Verbindung,
so daß bei Öffnung desselben der aus dem Hochdruckzylinder entweichende Dampf in
die Kammer 66 gelangt und von da in die Kammern 67 und 68 der Ventile 34 und 35,
unter Vermittlung des Kanals 69. Wenn- das Ventil 34 geöffnet wird, so tritt der
Dampf aus der Kammer 67 in den Kanal 70 und die Kammer 71 des Auspuffventils
36; die Kammer 71 ist durch Kanal 72 mit dem 'l\iederdruckzylinder verbunden. Wird
das Ventil 35 geöffnet, so tritt der Dampf aus dem Kanal 68 in den Kanal 73 und
von da in die Kammer 74 des Ventils 37; die Kammer 74 ist durch den Kanal
75- gleichfalls mit .dem Niederdruckzyiinder verbunden. Die Öffnung des einen oder
anderen der Ventile 36 oder 37 bewirkt die Verbindung der Kammern 71, 74
mit einem in die Atmosphäre mündenden Austrittskanal 76. Wird das Hilfsventil 38
geöffnet, so gelangt der Hochdruckdampf aus der Kammer 52 durch den Kanal 77 in
die Kammer 66 des Ventils 4o. Die Wirkungsweise ist folgende: r. Normaler Betrieb
mit fortschreitender Expansion des Dampfes in beiden Zylindern. Hilfsventil 38 ist
geschlossen, Hilfsaustrittsventil 39 gleichfalls, Ventil 4o dagegen offen. Die Eintritts-
und Austrittsventile 30 und 37 der beiden Zylinder r und 2 treten abwechselnd
in Tätigkeit, so daß der Frischdampf abwechselnd zu beiden Seiten des Hochdruckzylinders
geleitet wird und der aus dem Hochdruckzylinder austretende Dampf gleichfalls abwechselnd
zu beiden Seiten des Niederdruckkolbens, während der Auspuffdampf des Niederdruckzylinders
in die Atmosphäre entweicht. Der Lauf des Dampfes ist hierbei der folgende:
z. Betrieb mit Vollast und .mit gleichzeitigem Zutritt des Frischdampfes in beide
Zylinder. Die Hilfsventile 38 und 39 sind offen, das Ventil 40 ist geschlossen.
Die Ventile 30 und 37 werden wie oben geschaltet und der Durchtritt des Dampfes
durch die Maschine erfolgt nach folgendem Schema:
Um von einem Betrieb zum anderen überzugehen, genügt die Umsteuerung der drei Ventile
38, 39 und 40, ohne daß an der Steuerung der Ventile 3o bis 37 etwas geändert werden
muß.
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Das wesentliche Merkmal der Erfindung beruht nun in der besonderen
Anordnung und Vereinigung von an sich bekannten Mitteln, die zwischen die Ventile
und deren Daumen-oder Steuerwellen geschaltet sind und welche gestatten, mittels
eines einzigen Hebels oder ähnlichen Organes die Ventile nach Belieben so zu steuern,
daß man einen Vorwärts- oder Rückwärtslauf, ferner für jeden dieser Laufsinne einen
beliebigen Dampfeinlaßgrad einstellen kann und mit hohem oder niedrigem Dampfdruck
in einem oder mehreren Zylindern bei allen Druckgraden arbeiten kann. Die Schaltung
erfolgt durch die Verschiebung einer Daumenwelle in ihrer Achsrichtung; diese Welle
ist im Maschinenrahmen angeordnet und wirkt mittels Daumenscheibe 78 auf die Ventilstößel
48 der Ventile 38, 39 und 4o ein.
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Die Steuerung der Dampfverteilungsventile 3o bis 37 erfolgt so, daß
die Füllung der einzelnen Zylinder von Null bis zu einer gegebenen Grenze und der
Sinn der Verteilung durch die Verschiebung eines Gleitstückes geändert werden kann.
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Zu diesem Zweck werden die Stößel der Ventile 30, 32, 34, 36 der hinteren
Zylinderenden und die Stößel 47 der Ventile 31, 33, 35, 37 der vorderen Zylinderenden
durch zwei Satz Schwinghebel 79, 80, 81 und 82, 83, 84.° geschaltet,
welche auf den beiden parallelen
Achsen 85 und 86 schwenkbar angeordnet
sind. Diese Achsen sind im Rahmen der Maschine geführt und sind quer zu der Zylinder-
und den Ventilachsen verschiebbar. Ein jeder der Schwinghebel besitzt ein Anschlagstück
87 zum Antrieb der Stößelstangen und eine Rolle 88, die gegen eine der unrunden
Scheiben 89 einer im Rahmen gelagerten Welle abgestützt ist. Diese Welle steht mit
der Kurbelwelle i9 durch Getriebe 9o, 9i, 92, 93 in Verbindung und weist so viel
Paare unrunder Scheiben auf, als Schwinghebel angeordnet sind. Ein jedes Scheibenpaar
besitzt ein Hubkurvenstück 94 für den Vorwärtsgang und ein Hubkurvenstück 95 für
den Rückwärtsgang. Zwischen den Kurvenstücken 94, 95 befindet sich ein zylindrisches
Trennungsstück 96. Die Schwinghebel sitzen zwischen Schultern 97 der Achsen 85 und
86, so daß sie deren Längsverschiebungen, welche durch die Schaltung einer diese
Achsen verbindenden Traverse 98 hervorgerufen werden, mitmachen müssen.
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In der in der Zeichnung veranschaulichten Lage (Abb. 2) liegen alle
Rollen 88 gegen die konzentrischen Teile 96 der Hubscheibenwelle an, so daß während
der Drehung dieser Welle die Schwinghebel nicht geschaltet werden, die Ventile
30 bis 37 also geschlossen bleiben. Die Leistung der Maschine ist dann 1\7u11.
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Verschiebt man die Achsen 85 und 86 im Sinne des Pfeiles X (Abb, z),
so geraten die Rollen 88 der Schwinghebel auf die Kurve des Kurvenstückes 94 der
unrunden Scheiben, so daß die Schwinghebel ausschwingen müssen und die Ventile abwechselnd
bewegen, wodurch ein Vorwärtslauf der Maschine erzeugt wird.
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Werden die Wellen 85 und 86 in entgegengesetzter Richtung verschoben,
so stützen sich die Rollen 88 auf das Hubkurvenstück 95; die Schwinghebel
werden entgegengesetzt ausschwingen und die Maschine läuft rückwärts. Die Leistung
der Maschine ändert sich mit dem Grad der Verschiebung der Wellen 85 und 86, da
die Ventile um so mehr geöffnet werden, je größer (je nach der Lage der Hubkurven
der Kurvenstücke 94 und 95) der Ausschlag der Schwinghebel ist. Erfolgt also eine
Verschiebung der Wellen 85 und 86, so wird der Dampf zu den Zylindern gemäß dem
Grad der Verschiebung dieser Wellen geleitet.
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Da die Welle 78 mittels Traverse 27 mit den Wellen 85 und 86 gekuppelt
ist, verschiebt sie sich gleichfalls, ohne daß sie jedoch zunächst, infolge ihrer
zylindrischen Ausgestaltung, zur Einwirkung gelangt. Erst wenn die Verschiebung
der Wellen 85 und 86 groß ist (entsprechend etwa einer Füllung von 8o Prozent) beginnen
die Hubkurven der Welle 78 auf die Stößel der Ventile 38, 39, 40 zu wirken, so daß
Frischdampf in die Niederdruckzylinder zur Herbeiführung der Maximalleistung der
Maschine strömt. Die Anschläge 87 der Schwinghebel haben eine ausreichende Länge,
um die Stößel in allen Schaltlagen der Wellen 85 und 86 anzutreiben. Zwei der Schwinghebel,
79 und 82, steuern die Einlaßventile 30 und 31 des Hochdruckzylinders, zwei
andere, 8o und 83, steuern die Auspuffventile des Hochdruck- und Einlaßventils des
Niederdruckzylinders, schließlich die beiden Schwinghebel 81 und 84 die Auspuffventile
36 und 37 des Niederdruckzylinders.
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Die Anordnung der Ventile in verschiedenen senkrechten und vertikalen
Reihen gemäß der Darstellung gestattet die Unterbringung der Ventile auf beschränktem
Raum, ebenso die bequeme Anordnung ihrer Antriebe, jedoch könnte diese Anordnung
unter Beibehalt der grundsätzlichen Schaltung geändert werden. Auch kann an Stelle
der Füllungsänderung und Umsteuerung der Maschine durch Verschiebung der Schwinghebel
zur Daumenwelle, umgekehrt die Daumenwelle zu den Schwinghebeln verschiebbar gelagert
werden.