DE38557C - Hydraulische Kurbel mit während des Ganges veränderbarem Hub - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47: Maschinenelemente.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 20. Juni 1886 ab.

Die Kurbelwarze wird- in jeder ihrer verschiedenen Stellungen in Bezug auf die Achse zwischen zwei Flüssigkeitssäulen festgehalten, welche in einem Cylinder enthalten sind und auf die beiden Flä'chen eines Kolbens wirken. Dabei bleibt der Gesammtraum der beiden Flüssigkeitssäulen unverändert, während die beiden einzelnen Räume durch die Thätigkeit einer Steuerung oder eines Regulators verändert werden können. Die Vertheilung der Flüssigkeit auf die beiden Flächen des sich mit der Kurbel drehenden Kolbens geschieht von der Mitte des Cylinders aus unter Beihülfe von Kanälen, welche mit dem Regulator in Verbindung stehen, dessen Lage und Entfernung beliebig sind.

In Fig. ι ist A der Regulator, welcher die Verstellung der hydraulischen Kurbel bewirkt. Die festen Röhren B, welche sich vom Regulator abzweigen, laufen in biegsame Röhren C aus; letztere sind mit Röhren D vereinigt, welche von der Stange des Vertheilungsschiebers getragen werden. Die Treibkurbel E trägt den sich drehenden beweglichen Cylinder, welcher mit der Schieberstange gelenkig verbunden ist.

Die mit dem Treibzapfen b, Fig. 2, für die Pleuelstange versehene Treibkurbel α trägt einen Cylinder d, Fig. 3 und 4, welcher in der sich drehenden Schleife e der Kurbel a prismatisch geführt ist und den an den Enden der Schleife e befestigten Kolben mit durchgehender Kolbenstange f einschliefst.

Der Mittelpunkt der Treibachse befindet sich ber c, Fig. 2. Der bewegliche Cylinder d trägt einen Zapfen d^l für die Stange g, Fig. 3, welche die Verschiebung des Cylinders d in der Schleife e auf den Vertheilungsschieber überträgt. Die Mitte des Zapfens d¹ kann die äufsersten Stellungen oo¹, Fig. 2, oder auf der Linie 0 o^l, deren Mitte 0" ist, irgend einen zwischen 0 und o¹ liegenden Punkt einnehmen. Die Entfernungen coco¹ und co" stellen verschiedene Excentricitätshalbmesser dar, deren Längen nach Belieben von c 0 und co¹ für die gröfste Excentricität, bis zu co" für die kleinste veränderlich sind. Man erhält auf diese Weise für den Schieber veränderliche Wege 2 c 0, 2 c .0 u. s. w. und somit eine veränderliche Dauer für den Eintritt und Austritt des Dampfes. Aufserdem macht der Excentricitätshalbmesser zwischen den Stellungen c ο und co" mit der Mittellinie h der Kurbel a einen veränderlichen Voreilungswinkel, welcher sich auf einer Seite dieser Achse befindet und zwischen den Stellungen c 0" und c 0' einen anderen Voreilungswinkel, welcher nach der anderen Seite der Mittellinie h hingeht, so dafs sich auf diese Weise die Umkehrung der Bewegung des Schiebers und demzufolge die Umsteuerung der Maschine erzielen läfst.

Die Verschiebung des Cylinders d auf seinem Kolben wird durch . eine mit Hülfe des Regulators bewirkte Vertheilung der Flüssigkeit auf die beiden durch den Kolben getrennten Hälften des Cylinders d bewirkt. Zu diesem Zweck wird die Flüssigkeit quer durch ein Drehgelenk hindurchgeführt, welches in der Mitte des Zapfens d^l angeordnet ist und sich mit diesem verschiebt.

Das Drehgelenk ist wie folgt eingerichtet. i, Fig. 9 und 10, ist ein aus gehärtetem Stahl

bestellendes Einsatzstück, welches fest in den Cylinder d bezw. in den Zapfen d^l desselben eingeschraubt ist und sich mit demselben dreht.. Eine selbstthätige Drehung des mit sehr feinem Gewinde versehenen Einsatzstückes i in dem Zapfen d¹ wird durch kupferne Sperrstifte i¹, Fig. 8, verhindert, während die Abdichtung des Einsatzstückes i gegen die Cylinderwandung mittelst· Kupferringe i",, Fig. ίο, bewirkt wird, welche eine Verbindung des Mittelkanals I₁ und" des ringförmigen Kanals i₂ des Einsatzstückes i bezw. ein Entweichen von Flüssigkeit aus dem einen Kanal in den anderen verhüten sollen.

Das Einsatzstück j aus gehärtetem Stahl dreht sich nicht, da es an seinem äufseren Ende von dem an der Schieberstange g sitzenden Bügel k festgehalten wird. Die zwischen die EinsatzstUcke i und j eingeschaltete Platte I kann sich zwischen denselben frei drehen, und zwar in einem Ringe m, welcher ebenfalls frei beweglich ist. Die beiden Einsatzstücke ij haben ein und dieselbe Achse, der Ring m aber ist zu dieser Achse um einen geringen Betrag, ungefähr ι mm, excentrisch und die Platte I ist in diesem Ringe m selbst excentrisch, Fig. 7. Das Einsatzstück i macht mit dem Cylinder d 100 Umdrehungen. , Da das Einsatzstück j sich nicht dreht, so macht die Platte Z, welche auf beiden Seitenflächen einen gleich grofsen Druck erleidet, ungefähr ^o Umdrehungen, und der Ring mi, welcher zwischen zwei kreisförmige Flächen eingeschlossen ist, von denen die eine 100 Umdrehungen und. die andere nur 50 macht, macht im Mittel ungefähr 75 Umdrehungen. Da die Theile Z und m excentrisch sind in Bezug auf die Einsatzstücke i und j, so veranlal'st der Unterschied in der Anzahl der Umdrehungen ein geringes Gleiten der Platte zwischen den Gleitflächen der Einsatzstücke. Dieses Gleiten hat den Zweck, die Gleitflächen der Einsatzstücke und des Gleitstückes, welche übrigens gut mit dem in dem Raum η enthaltenen OeI geschmiert werden, genau eben zu erhalten; diese Flächen nutzen sich sehr langsam ab und werden vollkommen glatt.
. Die beiden Einsatzstücke i und j haben in der einen Mittellinie je einen Kanal i, J₁ und einen ringförmigen Kanal J₂J₂) Pig- 9· Der Mittelkanal I₁ des . sich drehenden Einsatzstückes i steht durch den Kanal ρ mit dem einen. Ende des Cylinders d in Verbindung, während der Mittelkanal J_x des sich nicht drehenden Einsatzstückes j durch ein Rohr q mit dem Regulator verbunden ist. Der ringförmige Kanal i₂ des sich drehenden Einsatzstückes i ist durch den Kanal ρ ^! mit dem anderen Ende des Cylinders verbunden, der ringförmige Kanal J₂ des sich nicht drehenden Einsatzstückes j dagegen mit dem Regulator durch ein zweites Rohr q'. Die zwischen den Einsatzstücken i und j eingeschaltete Platte Z hat ein Mittelloch und eine Reihe von kleinen Löchern, welche gegenüber den ringförmigen Kanälen i₂j₂ im Kreise angeordnet sind; diese kleinen Löcher, durch welche die ringförmigen Kanäle Z₂ und J₂ beständig in Verbindung bleiben, haben zusammengenommen einen etwas gröfseren Querschnitt als das Rohr q. Die Kerben oder Einschnitte r r¹ r" in den Theilen j", m und /, Fig. 6, 7, und 9, erleichtern den Zutritt des im Räume η vorhandenen Oeles zu den sich reibenden Flächen.

Das Einsatzstück j wird an die Platte I mittelst elastischer Scheiben s, Fig. 9 und 10, angedrückt, welche fest oder beinahe fest zusammengeprefst sind durch eine Platte s¹, hinter welcher sich eine Reihe über einander gelegter Ringe s" befinden. Das Ganze wird durch einen mit einer Packung η ' versehenen Deckel t, welcher den Oelraum η abschliefst, an der richtigen Stelle erhalten. Die biegsamen Scheiben s sind in eine ringförmige Höhlung des Einsatzstückes j eingeschlossen und so fest zusammerigeprefst, dafs der zufällige Bruch einer' Scheibe die Wirkung der aus' den Scheiben gebildeten Feder nicht aufhebt; die gebrochene Scheibe bleibt an ihrer Stelle und dient den benachbarten Scheiben als Keil.

Bei der Bewegung der Kurbel isf der Vorgang folgender. Das Einsatzstück j, die biegsamen, oder federnden Scheiben 5 und die Platte s \ welche durch einen Sperrstift s'" an dem Einsatzstück j festgehalten wird, drehen sich nicht; der Deckel t dreht sich mit dem Cylinder d, und die Zwischenringe s" drehen, sich auf einander mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Der mit dem Deckel t in Berührung befindliche Ring s" dreht sich am schnellsten, der mit der Platte s^l in Berührung befindliche Ring s" dagegen am langsamsten. Diese allmälig abnehmenden Geschwindigkeiten sind der Erhaltung der reibenden Flächen förderlich, besonders deshalb, weil sie die Erhitzung vermindern, welche von der bei der Reibung aufgewendeten Arbeit herrührt.

Die Drehbewegung des Einsatzstückes j wird durch eine mit ebenen Flächen versehene Muffe u verhindert, welche im Bügel k Führung hat. Die Muffe u trägt die Verschraubungen für die Röhren q und q¹, welche die Flüssigkeit quer durch das Drehgelenk hindurch in den Cylinder d einleiten. Es ist vorteilhaft, der Muffe u ein wenig Spiel oder Beweglichkeit in dem Bügel k zu lassen, um dieselbe gegen die Stöfse zu schützen, welche von der Abnutzung der Lagerschalen der Schieberstange herrühren, an welcher der Bügel k befestigt ist. Man macht die Platte s' und die Ringes" aus gehärtetem

Stahl, das Gleitstück Z dagegen aus gewöhnlicher Bronze, Phosphorbronze oder irgend einem anderen Stoff, welchen die Erfahrung in jedem besonderen Falle anempfiehlt.
: Während des Ganges ist der Zapfen d^l, auf welchem die Stange des Vertheilungsschiebers drehbar lagert, durch den Widerstand dieses Schiebers Kräften von veränderlicher Richtung und Gröfse unterworfen. Diese wechselnden Kräfte zerlegen sich in zwei Componemen, von welchen die eine von der Schleife e und die andere von einer der Flüssigkeitssäulen . in dem sich drehenden Cylinder d allmälig aufgenommen wird. Damit diese wechselnden, von den Flüssigkeitssäulen aufgenommenen Kräfte sich nicht beständig quer durch das Drehgelenk hindurch auf die Röhren und den-Regulator übertragen, sind in dem Drehgelenk Rückschlagventile x, Fig. 5, angeordnet, welche die Kanäle ρ ρ ^: absperren. Diese Ventile χ sind mit einander gekuppelt, d. h. sie heben und senken sich gemeinschaftlich, so dafs ein Flüssigkeitsdruck. in der einen Leitung, welcher ein Ventil hebt, eine entsprechende Flüssigkeitsentleerung durch die andere Leitung veranlafst, indem er gleichzeitig auch das andere Ventil hebt. Die Ventile sind mit Federn versehen, welche dieselben auf ihre Sitze drücken, und so eingerichtet, dafs ihre. Regulirung und Reinigung leicht auszuführen ist. So lange der Wärter den Regulator nicht in Thätigkeit setzt, bleiben die Rückschlagventile geschlossen, und die wechselnden, auf den Zapfen der Schieberstange ausgeübten Drucke werden lediglich von dem sich drehenden Kolben aufgenommen. Die Stöpsel jr, Fig. 4 und 5, dienen zum Füllen oder Entleeren der Vorrichtung. Der Regulator, Fig. 11 bis 14, besteht aus zwei mit einander verbundenen Cylindern, deren Durchmesser und Hub gleich dem Durchmesser und Hub der sich drehenden Cylinder d der Kurbeln . ist. Die Cylinder des Regulators enthalten je einen Kolben, deren Stangen durch Querstück a_x fest mit einander gekuppelt sind. Die Kolben lassen sich gemeinsam mittelst einer durch ein Handrad C] in Bewegung zu setzenden Spindel b_x verschieben. d_n Fig. 11 und 12, sind die Verschraubungen für die Leitungsröhren, welche, in der Anzahl von zwei für jede Seite der Maschine, mit den sich drehenden Cylindern d in Verbindung stehen. Die in Fig. 2 und 13 "angedeuteten Scalen auf der Schleife e bezw. der Schraubenspindel b_x ermöglichen, durch einfaches Ablesen die Uebereinstimmung der Stellungen der Kolben des Regulators und derjenigen der sich drehenden Cylinder d zu prüfen. Es ist vorteilhaft, den Kolben des Regulators einen etwas gröfseren Hub zu geben, als den sich drehenden Kolben d, um allzu häufige Regulirungen der gegenseitigen Lagen der Kolben zu vermeiden.

Um die Vorrichtung in geeigneter Weise zu reguliren, um ferner die Füllung derselben zu bewirken, sowie um der Flüssigkeit einen Anfangsdruck zu ertheilen, welcher die gänzliche Füllung sichert, ist über dem Regulator eine Pumpe angebracht. Der Pumpenstiefel e₁₇ welchen man durch einen Hahn f_x mit Flüssigkeit füllt, ist mit einem Tauchkolben g_x und mit federnden Ventilen H₁ versehen, welche letzteren an den Enden jedes Cylinders des Regulators angebracht sind. Die Ventile Tz₁ schliefsen sich von unten nach oben; der Kolben g_x , welcher durch eine Feder Z₁ in den Pumpenstiefel hineingetrieben wird, kann mittelst einer durch ein Handrad^ in Bewegung zu setzenden Schraubenspindel der Wirkung der Feder Z₁ entgegen nach aufsen bewegt werden. Ist der Kolben durch die Schraube zurückgeführt, die Feder I₁ also zusammengedrückt und die Vorrichtung, ohne Luftblasen zu enthalten, gänzlich gefüllt, so kommt, wenn, man die Schraube, welche den Kolben zurückhält, nach innen dreht, die zusammengedrückte Feder zur Wirkung, d. h. sie ertheilt der Flüssigkeit in der Vorrichtung einen ihrer Spannkraft entsprechenden Anfangsdruck. Hat man Sorge getragen, den Pumpenstiefel hinreichend zu speisen und die Feder Z₁ mehr oder weniger gespannt zu erhalten, so kann kein leerer Raum in der Vorrichtung entstehen; denn es würden sich sonst sogleich die Ventile durch die Wirkung der Feder Z₁ öffnen und einen Theil' der Flüssigkeit des Pumpenstiefels in die Cylinder des Regulators hineinfliefsen lassen. Die Ventile schliefsen sich von selbst, wenn die Vorrichtung gänzlich gefüllt und Druckgleichheit in demselben hergestellt ist. Die Stangen der Ventile ragen aufserdem nach aufsen hervor, so dafs sie im Bereich des Wärters sind; letzterer kann, indem er dieses oder jenes Ventil herabdrückt, mit Hülfe der VorrathsflUssigkeit in dem Pumpenstiefel die Stellungen der 'Kolben des Regulators nach denjenigen, der sich drehenden Cylinder d regeln.

Fig. 14 zeigt eine geeignete Kolbenliderung und eine passende Stopfbüchsendichtung für die Kolbenstange.

Die Form und die Anordnung der biegsamen Röhren, Fig. 15 bis 17, können sehr verschiedenartig sein. . Die Röhren können die Gestalt eines Jagdhornes, an einander grenzender, cylindrischer oder kegelförmiger oder flacher (archimedischer) Spiralen besitzen. Sie können auch aus starren Röhren gebildet sein, welche wie die Gasröhren mittelst Kniegelenke oder Kugelgelenke beweglich gemacht sind; ferner sogar aus Röhren aus Kautschuk oder einem anderen formbaren Stoff, welche

Claims (1)

1. genügend verstärkt und beinahe unausdehnbar gemacht sind, oder aus einer Art Kabel, welches aus mehreren kupfernen oder stählernen Röhren von sehr geringem Durchmesser besteht, die mit sich selbst nach Art der Telegraphenkabel zusammengedreht sind u. s. w. Bei jeder Anordnung der biegsamen Röhren mufs die Wirkung der Trägheit oder des Beharrungsvermögens auf diese Röhren während der Bewegung so viel als möglich abgeschwächt werden. Zu diesem Zweck mufs man den schwersten Theil der biegsamen Röhren durch starre und haltbare Stücke, welche je nach den Umständen fest oder beweglich sind, unterstützen; der leichtere Theil der Röhren, jener, welcher z. B. in gerader oder wenig gekrümmter Linie die obere oder mittlere Reihe der Spiralen bildet, kann sich in dem Raum frei bewegen.

   Die Fig. 15 bis 17 veranschaulichen eine besondere Anordnung und Aufstellung der biegsamen Röhren, welche für Lokomotiven sehr geeignet ist. Ein Rohr q₁ von ungefähr 6 mm innerem Durchmesser ist nach Art der Schraubenfedern auf einer Schraubenschneidebank um eine cylindrische Stange herumgewunden und darauf dergestalt gebogen, dafs es fast einen vollkommenen Ring bildet. Das eine Ende r₍ des Rohres q₁ ist mit Zinn an einen am Rahmen oder Kessel sitzenden festen Träger .angelöthet, das andere Ende S₁ in gleicher Weise an einen Träger, welcher an der Stange des Vertheilungsschiebers befestigt ist. Das Ende r_x ist mit der festen Leitungsröhre des Regulators verbunden, während das Ende S₁ mit einem von der Schieberstange getragenen, bis zu dem sich drehenden Cylinder d führenden Rohr vereinigt ist. Die beiden biegsamen Röhren auf einer Seite der Maschine führen eine parallele Bewegung aus; sie sind bei Jf₁ mit einander verbunden, um dieselben gegenseitig abzusteifen. U₁ ist eine Schutzhaube für die Röhren q₁. Diese Anordnung hat den Vortheil, die während der Bewegung eintretende Formänderung des biegsamen Rohres in gleichem Grade auf seine ganze Länge zu vertheilen und das Lockerwerden der ersten eingekapselten oder festgelötheten Windungen an den festen Punkten zu verhüten.

   Die für die hydraulische Kurbel zu verwendende Flüssigkeit kann Wasser sein, in den meisten Fällen ist jedoch eine Flüssigkeit vorzuziehen, welche dem Einflufs der Kälte widersteht. Die Flüssigkeit mufs gleichförmig, fettig und möglichst frei von Säuren sein, z. B. reines oder gemischtes Glycerin, Steinöl, Salzlösungen, Chlormagnesium u. s. w. Die Drehgelenke, welche im vorliegenden Falle aus Einsatzstücken und Gleitplatten gebildet sind, können auch durch Zwei- oder Mehrwegehähne, Universalgelenke, Stopfbüchsen, cylindrische Stangen mit Metall- oder anderen Liderungen ersetzt werden. Der zum Bewegen eines oder mehrerer sich drehenden Cylinder dienende Regulator kann aus einem einzigen Cylinder bestehen oder aus mehreren Cylindern von entsprechendem Inhalt, welche gemeinsam oder einzeln regiert werden können. Die zum Füllen oder Reguliren der Vorrichtung dienende Pumpe kann mitunter durch Hähne oder Stöpsel ersetzt oder zuweilen auch ganz fortgelassen werden. Die Rückschlagventile der sich drehenden Cylinder sind nicht durchaus nothwendig; ihre gleichzeitige Bewegung kann durch Hebelwerke, Rädergetriebe, hydraulischen Druck u. s. w. erzeugt werden.

   Patenτ-Anspruch:

   Eine hydraulische Kurbel, deren Excentricität während des Ganges sowie während des Stillstandes verändert werden kann, gebildet aus

   a) einem Cylinder d, welcher mit einem Zapfen d¹ zur Aufnahme des Pleuel- oder Lenkstangenkopfes versehen, auf einem excentrisch zur Treibachse gelegenen und fest mit derselben verbundenen Kolben verschiebbar gelagert ist,

   b) einem Regulator A, bestehend aus einem mit einem Kolben versehenen Cylinder, wobei der Cylinder auf dem Kolben oder der Kolben in dem Cylinder verschiebbar sein kann, und

   c) zwei den Regulator A mit dem sich drehenden ' Cylinder d verbindenden Leitungsröhren, welche auf einem Theil ihrer Länge' beweglich oder biegsam gemacht sind,

   wobei der ganze innere Raum derart mit Flüssigkeit gefüllt ist, dafs durch Verschieben des Kolbens oder des Cylinders des Regulators eine Verschiebung des Cylinders d der Kurbel, d. h. eine Aenderung der Excentricität der letzteren bewirkt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.