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Schiebersteueruncg. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schiebersteuerung
für direkt wirkende Pumpen, bei denen ein durch ein Druckmittel bei einer direkt
wirkenden Pumpe also dampfgesteuerter f-Iauptschieber die Verteilung des Dampfes
oder aber Druckmittels auf die beiden Feiten des Arbeitskolbens bewirkt, wobei dieser
Schieber selbst durch einen oder eine Anzahl von Hilfsschiebern, die der Einwirkung
des Druckmittels unterliegen, gesteuert wird. - Die Erfindung bezweckt
eine
Vervollkommnung einer solchen Steuerung durch unmittelbare und rasche Umstellung
der Schieber, welche bei gr:ßerer Einfachheit und Betriebssicherheit ohne Stöße
wirkt und ohne Schmiermittel betriebsfähig ist.
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Diese vorteilhafte Wirkung wird im wesentlichen dadurch erreicht,
daß der Hauptschieberkolben den Zulaß von Frischdampf zu den Hilfsschieberkolben
steuert, um diese bei ihrem Arbeitshub durch Frischdampf zu bewegen. Hierbei ist
es weiter vorteilhaft, für die Bewegung der Hilfsschieberkolben Frischdampf nicht
nur in der einen Richtung, sondern nach beiden Richtungen zu benutzen und dabei
die Rückstellbewegung in die Anfangsstellung durch unausgeglichenen Frischdampfdruck
zu bewirken, damit bei rascher Vorbewegung die Rückstellung mit erwünschter Langsamkeit
vor sich gehen kann. Weiter ist es vorteilhaft, die Hilfsschieberkolben senkrecht
sich bewegen und die Abpufferung an ihrem unteren Ende erfolgen zu lassen. Ein weiteres
Kennzeichen dieser Anmeldung bildet die augenblickliche Aufhebung des Druckes an
einem Ende des Hauptschieberkolbens durch eine rasche Aufwärtsbewegung der Hilfsschieberkolben,
deren Rückstellung langsam durch unausgeglichenen Frischdampfdruck an beiden Enden
erfolgt. Vorteilhaft sind hierbei die Hilfsschieberkolben als Differenzialkolben
gebildet, und die Aufwärtsbewegung erfolgt dann durch Einwirkung des Frischdampfes
auf den Ringansatz zwischen den beiden Teilen verschiedenen Durchmessers, während
die umgekehrte Bewegung durch gleichzeitiges Einwirken auf die beiden gegenüberliegenden
Enden von verschiedenem Durchmesser erfolgt.
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Die Zeichnung zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform als Beispiel.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch den Arbeitszylinder mit der neuen
Steuerung.
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Abb. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Abb. i.
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Abb. 3 ist eine teilweise Oberansicht.
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Abb. .I eine schematische Darstellung, welche zur Verdeutlichung der
Wirkungsweise die Zylinder für die verschiedenen Kolbenschieber in die gleiche Ebene
versetzt zeigt, während sie in Wirklichkeit in rechte Winkel zum Arbeitszylinder
stehen.
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Abb.5 ist eine Draufsicht auf den Gleitschieber und seinem Schiebersitz
mit den zugehörigen Dampfkanälen aus Abb. .I.
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Abb. 6 ist eine entsprechende Darstellung der Abb. 4 in anderer Stellung
des Schiebers, und Abb.7 ist eine entsprechende Darstellung der Abb. 5 in anderer
Stellung, und zwar der der Abb. 7, während Abb. 8 einen Einzelschnitt durch eine
Schiebernut zeigt in der Stellung des Schiebers ganz nach rechts.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Arbeitsdampfzylinder ro
mit einem geeigneten Kolben ii versehen, der durch eine Kolbenstange. 12 mit dem
Pumpenkolben versehen ist oder mit diesem in anderer geeigneter Weise verbunden
sein kann. Der Zylinder io ist mit den üblichen Auslaßkanälen 13 und mit den Verbindungskanälen
14 und 15 versehen, welche wechselweise als Einströmungs- und Ausströmungsleitungen
entsprechend der Kolbenbewegung dienen. Die Kanäle 14. und 15 münden in den Zylinder
io an einer Stelle in kurzem Abstand von den Zylinderenden und sind nach dem äußersten
Ende des Zylinders durch Einlaßkanäle 16 und 17 von kleinerem Querschnitt verlängert,
welche wechselweise zur Zulassung des Dampfes hinter dem Kolben ii dienen, wenn
der Auslaß des zugehörigen Hauptkanals 14. und 15 vom Kolben abgedeckt wird, um
den Kolben leichter in umgekehrter Richtung anlassen zu können. An der Seite des
Zylinders io ist eine Dampfkammer i8 angeordnet, welche den Dampf durch eine Zuleitung
ig im Zylindergußstück erhält. Die Dampfkammer 18 enthält einen Schiebersitz 2o,
auf dem der Gleitschieber 21 hin und her gleitet, um die Einströmung und Ausströmung
des Dampfes nach und von dem Hauptzylinder io zu steuern. Hierzu werden an entgegengesetzten
Seiten des Kolbens ii die Dampfkammer 18 und der Ausströmungskanal 13 wechselweise
mit dem einen oder dem anderen Kanal 14 bzw. 15 wie üblich verbunden. Der Schieber
21 wird durch einen abgesetzten Mittelteil eines Schieberkolbens 22 gehalten, dessen
gegenüberliegende Enden in den Hilfszylinder 24. und 25 laufen, die an entgegengesetzten
Seiten der Dampfkammer 18 vorgesehen sind. Inder Regel steht auf dengegenüberliegenden
Enden des Schieberkolbens 22 der gleiche Druck, so daß es in irgendeiner Stellung,
in die er bewegt wird, stehen bleibt. Der Hin- und Hergang des Schieberkolbens 22
erfolgt mittels des ausgeglichenen Druckes an seinen gegenüberliegenden Enden, der
durch abwechselweises Absperren des Dampfzutrittes in die Zylinder 24 und 25 bei
gleichzeitiger Offnung dieses Zylinders nach dem Auspuff erfolgt.
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Der Eintritt und Austritt des Dampfes in die Zylinder 24 und 25 wird
durch zwei Hilfskolbenschieber 26 und 27 gesteuert, deren jeder in Büchsen hin und
her geht, die in einem Hilfsschiebergehäuse 20 vorgesehen sind, welches an entgegengesetzten
Enden der Dampfkammer i8 befestigt ist.
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Jeder Hilfsschieber hat einen verbreiterten Kopf 29 an der Oberseite
und einen abgesetzten Teil 3o nahe seinem unteren Ende. Die beiden Zylinder 24.
und 25 sind durch einen Einlaßkanal31 mit dem Inneren des zugehörigen Hilfsschiebergehäuses
verbunden, das seinerseits wieder durch einen Einlaßkanal32 mit
der
Dampfkammer 18 verbunden ist. Jeder Zylinder 24 bzw. 25 ist ferner mit dem Inneren
des zugehörigen Hilfsschiebergehäuses mittels eines Auslaßkanals 33 verbunden, während
das Gehäuseinnere durch einen Kanal 34 mit dem Hauptauslaßkanal 13 in Verbindung
steht. Die verschiedenen Kanäle jedes Hilfsschiebers stehen mit dem Inneren des
zugehörigen Hifsschiebergehäuses an solchen Stellen in Verbindung, die gegenseitig
und in bezug auf den abgesetzten Teil 30 so liegen, daß, wenn der betreffende
Hilfsschieber sich in seiner untersten oder Regelstellung (Abb.4) befindet, der
Dampf nach dem zugehörigen Zylinder 24 oder 25 durch den Kanal 12, dem Ringspalt35
rund um den abgesetzten Kolbenschieberteil und dem Kanal 31 eintritt, während
die Verbindung zwischen dem Auslaßkanal 33 und dem Kanal 34 abgeschlossen ist, so
daß der Druck aus den Zylinder nicht austreten kann.. Wenn dagegen der Hilfsschieber
in seine Arbeitsstellung angehoben wird, wie sie die Abb. 6 bei dem Schieber 27
zeigt, so sind der Einlaßkanal 31 und 32 außer Verbindung, so daß der Zutritt des
Dampfes nach dem Zylinder 25 abgesperrt ist, während zwischen Auslaßkanal 33 und
34 durch den Ringraum 35 Verbindung hergestellt ist, so da3 der Dampf aus diesem
Zylinder austreten kann. Die Absperrung des Dampfes nach den Zylindern 24 und 25,
während gleichzeitig der Druck aus ihnen entweichen kann, sichert eine rasche Umstellung
des Gleitschiebers und verhindert Dampfverluste. Damit der Schieberkolben 22 verhindert
ist, zu dicht an die Enden der Zylinder 24 und 25 zu gelangen, mündet jeder Auslaßkana133
in den zugehörigen Zylinder an einer solchen Stelle, daß er durch den Schieberkolben
22 abgesperrt ist, ehe dieser seine Hubenden erreicht. Der so im Hilfsschieber eingeschlossene
Dampf bildet ein Kissen, welches den Schieberkolben gegen ein Anschlagen an den
Zylinderkopf sichert und dafür sorgt, dag der Kolben ohne Stoß umkehrt. Die Hilfsschieber
werden in ihre Wirkungsstellung durch Dampf aus dem Hauptzylinder io, welcher in
den Ringspalt 37 unter jedem Schieberkolbenkopf 29 zugelassen wird, angehoben. Damit
der Schieber 27 die Verschiebung des Gleitschiebers und die Umkehr des Dampfkolbens
ii nach seiner Bewegung nach links bewirken kann, geht ein Kanal 38 von dem Raum
37 unter den Kolbenkopf nach abwärts und endet in einer flachen Öffnung 39 im Schiebersitz
2o nahe dem unteren Ende eines Kanals 40, der von dem Schiebersitz nach abwärts
geht und bei 41 und 42 in den Hauptzylinder mündet. Eine Nut 43 in der unteren Fläche
des Gleitschiebers 21 dient dazu, wenn sich letzterer in seiner äußersten Linksstellung
befindet (Abb. 4), mit den Endmündungen der Kanäle 38 und 40 im Schiebersitz so
zusammenzuwirken, daß die Verbindung zwischen dem Schieber 27 und Dampfzylinder
io hergestellt wird, hierdurch gewinnt Frischdampf von der rechten Seite des Kolbens
ii Zutritt durch Öffnung 41, Kanal 40, Nut 43 und Kanal 38 in den Ringspalt 37,
so daß der Schieber 27 rasch angehoben wird. i)ie Öffnung 41 befindet sich in einem
solchen Abstand von den benachbarten Enden des Zylinders io, daß der Dampfkolben
ii über diese Öffnung kurz vor seinem Hubende geht, während die Verlängerung des
Kanals 40, die in der Öffnung 42 mündet, einen größeren Querschnitt hat als der
übrige Kanalquerschnitt und dazu dient, eine kurzes Anschlagen des Kolbens == am
Zylinderende in der üblichen «"eise zu verhüten. Das Anheben des Schiebers 27 hebt
den Druckausgleich auf dem entgegengesetzten Ende des Schieberkolbens 22 auf, indem
der Druck aus dem Zylinder 7,5 herausgelassen wird, so daß der Schieberkolben
22 unmittelbar nach rechts geht, bis er durch den Dampf abgepuffert wird und angehalten
wird, der in diesem Zylinder nach dem Abschluß der Auspuffmündung 33 durch den Kolben
z2 eingeschlossen ist. Während dieser Zeit ist der Gleitschieber so weit verschoben,
daß er die rechte Seite des Hauptzylinders :co mit dem Auspuff verbindet und Dampf
von regelrechtem Druck in den Kanal 14 zuläßt. Der Dampf tritt in den Zylinder io
durch den Einlaßkanal 16 ein, der ganz links im Zylinder io mündet, so daß die Verbindung
mit dem Zylinder io durch diesen Einlaßkanal niemals durch den Kolben ii abgedeckt
ist. Der so in den Zylinder io tretende Dampf puffert erst die Bewegung des Kolbensii
nach links ab, um dessen Anschlagen gegen den Zylinderkopf zu verhindern, und treibt
dann den Kolben leicht in entgegengesetzter Richtung anliegend an. Nachdem der Hilfsschieber
27 angehoben ist (Abb. 6), was durch Maß des Dampfes in den Ringspalt 37 geschieht,
und wodurch der Kolben ii angehalten und in entgegengesetzter Richtung angelassen
wird, kann der Druck aus dem Ringspalt 37 entweichen, während gleichzeitig Druck
gegen Kopf und Boden des Kolbenschiebers 27 zugelassen wird, um zwangsweise diesen
Schieber in die Regelstellung zurückzubringen. Dies geschieht durch den Drucküberschuß
über den Kopf 29, welcher einen größeren Querschnitt hat als die Kolbenfläche am
Boden. Für diese Umstellung bringt die Verschiebung des -Gleitschiebers nach links
die Nut 43 in eine solche Stellung, daß der Kanal 38 mit einer Verlängerung 7o des
Kanals 15 verbunden wird, der nach dem Auspuffkanal 13 führt. Hierbei kann infolge
der Verbindung zwischen dem Kanal 38 und der Nut 43 der Druck aus dem Raum 37 mittels
der abgeflachten Mündung 39 (Abb. 8) auspuffen. Gleichzeitig wird infolge der Öffnung
des Kanals 14 für den Frischdampfeintritt
Dampf von hier durch den
Kanal 45 und die Öffnungen .16 und 47 nach dem Kopf und Boden des Schieberkolbens
27 zugelassen. Der Durchgang des Dampfes von der Öffnung 46 nach dem Schieberkopf
wird durch eine Ringnut 4.8 (Abb. 2) in den Kopf 29 erleichtert, welche mit der
Mündung 46 in Deckung steht, wenn sich der Schieber in der oberen Stellung befindet.
Der Dampf gelangt nach der Oberfläche des Schieberkopfes 29, indem er aus der Nut
.18 rund an den Kopfseiten nach der Oberfläche gelangt, und infolge des Querschnittsunterschiedes
zwischen Kopffläche und Bodenfläche wird der Kolbenschieber zwangsweise und sanft
in seine Regelstellung zurückgeführt, sobald dies durch die Abnahme des Druckes
im Ringspalt 37 mcglich geworden ist. Bei Beginn der Bewegung des Schieberkolbens
22 nach links hält der Druck auf Kopf und Boden den Hilfsschieber in seiner Regelstellung.
Wenn diese Bewegung fortschreitet und der Gleitschieber den Kanal 14 mit dem Auspuff
verbindet, so kann dieser Druck durch den Kanal ,15 in den Auspuff gelangen. Um
zu verhindern, daß irgendwelcher Dampf, der möglicherweise nach abwärts aus dem
Ringspalt 35 durchtreten kann, das äußerste untere Ende des Hilfsschieberkolbens
erreicht und diesen durch Unterdruck anhält, ist eine Ringnut 4.9 (Abb. 2) nahe
dem Bodenende vorgesehen. Wenn der Hilfsschieberkolben in seiner untersten Stellung
steht, so deckt sich diese Nut .19 mit der Öffnung .17, so daß etwa nach abwärts
durchtretender Dampf in der Nut gefangen wird und durch den Kanal 15 in den Auspuff
abgeführt wird. 1)a Hochdruckdampf dazu benutzt wird, um den Hilfsschieberkolben
27 nach beiden Richtungen zu bewegen, ist es äußerst wichtig, daß dafür gesorgt
ist, ein Gegenschlagen gegen das Schiebergehäuse an jedem Hubende zu verhüten. Wie
ersichtlich, wird bei der vorliegenden Ausbildung die Aufwärtsbewegung des Schieberkolbens
durch den Auspuffdampf abgepuffert, welcher in der Kammer über den Kopf 29 eingeschlossen
ist, nachdem der Auspuff aus dieser Kammer durch Hochgehen des Kopfes über die Öffnung
16 abgesperrt worden ist. Das so geschaffene Kissen ist deshalb besonders wirksam,
weil es auf die größere Querschnittsfläche des Kolbenkopfes 29 wirkt, während der
Hochdruckdampf auf die kleinere untere Kolbenfläche wirkt. Die Rückwärts- oder Abwärtsbewegung
des Hilfsschieberkolbens wird durch Frischdampf abgepuffert, der in die Kammer unter
dem Boden des Schieberkolbens tritt. Der Hilfsschieber 26 ist mit dem Hauptzylinder
io und mit dem Auspuffkanal 13 durch eine Gruppe von Kanälen verbunden, welche
nach Form und Anordnung die gleichen sind wie diejenigen für den Hilfsschieber 27.
Der Dampf gelangt in den Ringspalt 37 unter den Kopf des Hilfsschiebers 26 mittels
eines Kanals 5o, der von dort nach abwärts geht und in eine flache Öffnung 51 im
Schiebersitz 2o nahe der Verlängerung 52 des Kanals 53 endigt, welche vom Schiebersitz
2o nach abwärts geht und bei 54 und 55 in den Hauptzylinder io mündet. Eine Nut
56 an der Unterfläche des Gleitschiebers 21 wirkt mit den Kanalenden 5o und 53 des
Schiebersitzes zusammen, wenn dieser sich in seiner äußersten Rechtslage befindet,
so daß Frischdampf aus dem Zylinder io auf der rechten Seite des Kolbens ii in den
Raum 37 gelangen kann. Der Zulaß des Dampfes zu dem Kopf und Boden des Schiebers
26 geschieht mittels eines Kanals 57, der von dem Kanal 15 abzweigt und mit dem
Schieberinneren durch die Öffnungen 58 und 59 in Verbindung steht.
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Mrenn der Arbeitskolben ii bei seiner Rechtsbewegung über die Mündung
41 gelangt ist, wird der Hilfsschieber 26 in der gleichen «'eise, wie beim Hilfsschieber
27 beschrieben, in Tätigkeit gesetzt, um den Gleitschieber zu verstellen und das
Anhalten und sanfte Umkehren des Kolbens ii zu erzielen. Die Wirkungsweise der neuen
Steuerung ist folgende: Wenn der Arbeitskolben ii die Stellung in Abb. 6 erreicht,
ist die Öffnung q1 freigegeben, so daß Dampf unter Regeldruck durch den Kanal .l0
die Nut .13 im Gleitschieber und den Kanal 38 in den Ringspalt 37 unter dem Kopf
des Hilfsschiebers 27 gelangen kann und diesen rasch anhebt. Wenn der Schieber sich
hebt, wird die Verbindung zwischen dem Kanal 31 und 32 unterbrochen und damit der
Dampfzulaß nach dem Zylinder 25 abgestellt, während die Verbindung zwischen der
Auspufföffnung 33 und dem Kanal 3.1 durch den Ringraum 35 hergestellt wird. Hierdurch
kann der Dampf aus dem Zylinder austreten, und der Druck gegen den Schieberkolben
2-2 ist nicht mehr ausgeglichen, infolgedessen bewegt sich augenblicklich der Schieberkolben
22 und der Gleitschieber nach rechts, wodurch der Dampf nach der rechten Seite des
Hauptzylinders io durch den Kanal 15 abgesperrt wird und letzterer mit dem Auspuff
verbunden wird. Gleichzeitig erfolgt Dampfeintritt in den Zylinder io an der linken
Seite des Kolbens ii durch den eianal 1.1 und den Anlaßkanal 16, wodurch der -Kolben
ii angehalten und in entgegengesetzter Richtung angelassen wird. Die Bewegung des
Gleitschiebers nach rechts hebt die Verbindung der Kanäle 38 und -1o auf, und der
Dampf wird von dem Ringspalt 37 unter dem Kopf des Hilfsschiebers 27 abgesperrt
und der Ringspalt 37 nebst Kanal 38 mit dem Auspuff durch die Nut .13 im Gleitschieber,
die Verlängerung .15 und dem Kanal 15 verbunden, wie aus Abb. 8 ersichtlich ist.
Der Dampf aus dem eianal 1.1 hat nunmehr Zutritt zu dei Kopfseite und Bodenseite
des Hilfsschiebers 27 durch den Kanal
45 und die Öffnungen 46 und
47. Da an der Oberseite eine grcßere Kolbenfläche dem Druck ausgesetzt ist als am
Boden des Hilfsschiebers 27, so wird dieser ebenso rasch nach abwärts bewegt, als
der Druck unter dem Kopf 27 auspuffen kann. Wenn der Gleitschieber nach rechts zu
gehen beginnt, wird der Hilfsschieber 26 zwangsweise in seiner unteren Regelstellung
durch den ungleichen Druck an Kopf und Boden festgehalten, der durch den Dampf ausgeübt
wird, welcher vom rechten Ende des Zylinders io durch die Kanäle 15 und 57 sowie
die Öffnungen 58 und 59 zutritt. Während der Bewegung des Gleitschiebers
gleicht sich indessen der Druck am Kopf und Boden des Hilfsschiebers und der Druck
in dem Ringspalt 37 aus, und der :Druck an Kopf und Boden des Hilfsschiebers wird
durch den Kanal 57 infolge der Verbindung des Kanals 15 mit dem Auspuffkanal
13 herausgelassen, während der Ringraum 37 mit dem Auspuff durch den Kanal 5o, Nut
56 und Kanal 53 gleichfalls verbunden wird. Auf diese Weise steht der Hilfsschieber
26 bereit zum raschen Anheben für das Umsteuern des Gleitschiebers, sobald der Kolben
ii über die Öffnung 54 hinausgetreten ist, worauf der Kolben ii angehalten und in
der gleichen Weise, wie vorher beschrieben, am linken Ende des Zylinders io in umgekehrter
Richtung angelassen wird.
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Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß die neue Steuerung außerordentlich
einfach und kompakt ist und sich dadurch auszeichnet, daß die Hilfsschieber zwangmäßig
und rasch in ihre Wirkungsstellung durch unmittelbare Zulassung von Fiischdampf
aus dem Hauptzylinder gebracht werden und ebenso zwangmäßig in ihre Regelstellung
zurückgeführt werden. Ferner ist für ein wirksames Abpuffern der Bewegung der Hilfsschieber
nachbeidenRichtungen gesorgt, so daß jede Gefahr durch Gegenschlagen des Schiebers
gegen das Gehäuse beseitigt ist. Obgleich die dargestellte Ausführungsform, bei
welcher die Hilfsschieber in senkrechter Richtung hin und hergehen, besonders vorteilhaft
ist, kann im Rahmen der Erfindung in dieser und in anderer Hinsicht die Ausführungsform
abgeändert werden.