DE38663C - Schiebersteuerung für Compound-Dampfmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Die Erfindung betrifft die Dampfvertheilungs-.organe für Wo ο If sehe Maschinen mit einem oder mehreren Niederdruckcylindern, vorzugsweise für dreicylindrige Compound - Dampfmaschinen nach dem System Queruel mit um i8o° versetzten Kurbeln, bei welchen der Dampf zuerst in einen central angeordneten Hochdruckcylinder eingelassen und von da in zwei seitlich angeschlossene NiederdruckCylinder übergeführt wird.

• Diese Dampfvertheilungsorgane können in verschiedener Weise ausgeführt werden.

Bei ganz kleinen Motoren genügt für die Dampfzulassung eine einfache Schieberplatte, die entweder voll oder mit Oeffnungen versehen ist. Diese Schieber werden durch das Schiebergestänge in Wirksamkeit gesetzt und gleiten direct auf der Schieberflä'che des kleinen Cylinders. Die Einströmungsdauer des Dampfes kann.. unveränderlich sein und die Regulirung des Ganges, besonders wenn der kleine Cylinder 0,6 bis 0,7 Füllung erhält, durch Drosselung des Dampfes bei seinem Eintritt in den 'Kasten geschehen.

Wenn es sich jedoch um eine gröfsere Maschine handelt, wie eine solche beispielsweise in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, so ist es zweckmäfsig, die Geschwindigkeit der Maschine durch die Einströmungsdauer zu reguliren, sei es mit der Hand oder durch das Spiel des Regulators oder durch andere Mittel. Z. B. kann die Absperrung nach System Meyer Anwendung finden. Vorzuziehen ist jedoch ,die Anwendung der Farcot'schen Schiebersteuerung. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen dieselbe combinirt mit einer neuen Art der Regulirung.

Der Schieber hat keine Ausströmungshöhlung, sondern ist in zwei Halbschieber für die beiden Cylinderkanäle zerlegt. Der Eintritt des Dampfes kann auf der Rückseite durch einen einfachen, doppelten oder dreifachen Kanal stattfinden. Der Hauptschieber wird durch die Schieberstange bewegt, wobei dieselbe durch ihn hindurchgehen oder ihn umfassen kann. Die Expansionsschieber werden vermittelst Mitnehmer bewegt. Die letzteren sind mit der Hand oder mittelst des Regulators verstellbar. Da die Dampfausströmung von diesen Schiebern unabhängig ist, kann man, ohne Nachtheil für dieselbe, das den Schieber in Bewegung setzende Excenter behufs späterer Oeffnung um einen gewissen Winkel gegen die normale Aufkeilung verdrehen. Hierdurch kann die Einströmung des Dampfes bis zu 0,75 des Kolbenhubes mit einer Maximalgeschwindigkeit des Schiebers für das Schliefsen herbeigeführt werden, wie sie bei der Einströmung für 0,20 bis 0,30 Füllung stattfindet.

Das Mitnehmen der Expansionsschieber geschieht auf verschiedene Weise. Fig. 3 zeigt die Verbindung zweier mit geringer Reibung in einem doppelten Cylinder sich bewegenden Kolben e e mit den Expansionsschiebern. Die Cylinder sind mit Oeffnungen ti versehen, welche in geeigneter Stellung abgeschlossen werden, wonach der comprimirte Dampf den betreffenden Kolben und Expansionsschieber festhält und der Schlufs der Einströmung bewirkt wird. Der Zeitpunkt dieses Schliefsens kann durch Aenderung der Entfernung der

beiden Kolben e¹, welche durch ein System von äufseren Hebeln verbunden sind, regulirt und die Absperrung dadurch variabel gemacht werden. Für eine feststehende Absperrung genügt es, die Kolben e¹ durch einen festen Boden f mit Ventil, wie bei den Kolben e, zu ersetzen. Will man in letzterem Falle volle Füllung geben, so genügt es, ein Ventil x, das am Boden des Cylinders placirt ist, zu öffnen. Dies Ventil läfst den eingesperrten Dampf in den Schieberkasten einströmen. Um dem Kolben zu gestatten, sich von den Cylinderböden zu entfernen, sind Klappen angeordnet, welche den Wiedereintritt des Dampfes durch Ansaugen vermitteln. Bei der Zurückschiebung des Expansionsschiebers in seine Offenstellung ergiebt die Entfernung der äufseren Cylinderkanäle i von den Deckeln hinreichend eingesperrten Dampf, um den Stofs zu mäfsigen. Eine andere Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Zwei Kolben e¹ bewegen sich in entgegengesetzter Richtung in Cylindern, die z. B., wie dargestellt, in einer Achse liegen können. Die Kolbenstangen dieser kleinen Kolben dienen als Widerlager für die .Expansionsschieber bei der Dampfabsperrung. Sie sind, um die Gleichmäfsigkeit der Einströmung zu sichern, mittelst Zugstangen und auf gemeinsamer Achse sitzender Kurbeln verbunden. Die Kurbeln sind 'ungleich aufgekeilt, um das schräge Angreifen der Zugstangen auszugleichen. Die Verschiedenheit der Einströmung kann durch Einwirkung mit der Hand oder durch einen beliebigen Regulator auf der Kurbelwelle erzielt

; werden. Mit dieser speciellen Anordnung wird der discontinuirliche Regulator von Larriviere combinirt, indem der comprimirte Dampf durch " eine Pumpe, welche den Dampf aus dem Kasten ' entnimmt, zur Anwendung gebracht wird. Das Ausströmungsventil wird mit der Hand oder zur Erzielung einer gröfseren Regelmäfsigkeit durch einen zweiten Regulator von passendem System regulirt.

Bei Verticalmaschinen erleiden die Expansionsschieber wegen der Fettung infolge ihres eigenen Gewichtes leicht eine unrichtige Verschiebung. Dieselben werden daher zweckmäßig durch Federn irgend welcher Art, insbesondere wie in Fig. 2 dargestellt, festgehalten.

"Eine Schraubenfeder r stützt hier eine Stange g\ welche mit dem Expansionsschieber verbunden ist. Ein Arm h, der auf der Bewegungsstange g des Grundschiebers befestigt ist, trägt eine 'Stopfbüchse, in welche die Stange g^l mit starker Reibung eingeklemmt ist, so dafs die Stange g¹ durch, die Bewegung des Armes h mitgenommen wird. Diese Anordnung gestattet es, während des Ganges das Functioniren der Absperrung von aufsen zu überwachen und dieselbe sogar innerhalb gewisser Grenzen zu variiren.

■ Die Ueberführung des Dampfes aus dem Hochdruckcylinder in den oder in die Expansionscylinder geschieht bei kleinstem schädlichen Raum vermittelst eines Schiebers mit centralem und directem Durchgang für den Dampf, welcher Schieber in zwei gleiche Theile getheilt ist, wovon jeder ein Ende der Cylinder bedient, Fig. 1. Jeder Theil dieses Schiebers besteht aus einer Hälfte, welche auf der Schieberfiäche des kleinen Cylinders, und einer Hälfte, welche auf der Schieberfläche des grofsen Cylinders gleitet. Beide Hälften sind so zusammengefafst, dafs sie sich wie Kolben und Cylinder in einander schieben, und sind dabei so durch ring- oder rahmenförmige Platten m mit einander verbunden, dafs diese Verschiebung der Schieberhälften gegen einander nicht behindert ist und kein Dampf nach aufsen gelangen kann. Die Fig. 7 bis 1 5 zeigen diese Schiebertheile in verschiedenen Variationen. Es ist ersichtlich, dafs hier eine directe Umfüllung des Dampfes von einem Cylinder zum anderen durch weite, gerade Oeffnungen eines zweiseitig arbeitenden Schiebers auf kürzestem Wege erzielt ist. Gleichzeitig dient die Anordnung der den äufseren Rand der einen Schieberhälfte (welche gleichsam als Cylinder dient) mit dem inneren Rand der anderen (welche als Kolben dient) verbindenden Platte m und des zwischen ihr und einer Schieberhälfte verbleibenden Raumes dazu, die beiden Schieberhälften gegenseitig zu entlasten bezw. dieselben gegen die Schieberflächen der beiden Cylinder zu drücken und so den Contact der Gleitflächen zu sichern Diese Verbindungsplatten in können in verschiedener Weise ausgeführt werden, entweder eben oder wellenförmig, oder concav oder convex gebogen, wie die Fig. 7 bis 15 beispielsweise zeigen.

Ein besonderer Vortheil der so angeordneten Umfüllungsschieber — gegenüber den bisher construirten mit bedeutendem Zwischenraum, in welchem, um dessen schädlicher Wirkung zu begegnen, Dampf comprimirt und so eine secundäre Expansion in dem grofsen Cylinder zugelassen wurde, eine secundäre Expansion, welche aufser Verhältnifs zu der Hauptexpansion stand — besteht darin, dafs derselbe ermöglicht, diesen Raum auf ein aufserordentlich geringes Mafs zurückzuführen (z. B. auf 2 1 für eine Maschine von 200 Pferdestärken). Dieser kleine Raum ist so unschädlich, dafs es gewöhnlich für überflüssig erachtet wird, seine geringe nachtheilige Wirkung durch theilweise Compression und secundäre Expansion in dem grofsen Cylinder zu beseitigen, obschon man thatsächlich im Stande ist, durch dieses künstliche Mittel auch hier die nachtheilige Wirkung dieses Zwischenraumes auf? zuheben.

Um diese Vortheile nicht zu stören, ist es natürlich unbedingt nöthig, dafs die Dichtheit der Schieber eine möglichst vollkommene ist, und zwar um so mehr, wenn der Raum, in dem der Umfüllungsschieber arbeitet, mit dem Condensator (F, Fig. 2) in Verbindung steht. Zur Erreichung dieser Dichtheit sind die Verbindungsstellen beider Schieberhälften mit den Platten m mit grofser Sorgfalt und in besonderer Weise hergestellt. Dieselben stofsen einestheils dicht gegen Anschläge der Schiebertheile und erhalten anderentheils Zwischenlagen nt¹, Fig. 7 bis 9, aus geeignetem Dichtungsmaterial, besonders aus Asbest, welche Zwischenlagen in Nuthen der betreffenden Schieberhälfte eingelassen sind und auf die Platten m durch besondere Gegenringe oder Rahmen Mi² aufgeprefst werden. Durch diese Form der Verbindung ist man dahin gelangt, das Ausfressen der Verbindungsstellen unter der Wirkung des Dampfes und des Oeles und damit zugleich das Entweichen des Dampfes thatsächlich beseitigt zu haben.

Der Umfüllungsschieber kann, wenn er in . dem Vacuum des Condensators functionirt, aus zwei in ihren Aufgaben durchaus verschiedenen Theilen zusammengesetzt sein. Der eine Theil dient zum eigentlichen Umfüllen und der andere Theil, welcher die Stange der Steuerung trägt, dient als Auslafsschieber. Werden diese beiden Theile getrennt und läfst man den eigentlichen Umfüllungsschieber in derselben Kammer, aber unter höherem Druck, als den des Condensators, arbeiten, wie dies in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt ist, wird ferner eine Aussparung oder Erweiterung des Kanals zum grofsen Cylinder hergestellt und auf dem kleinen Cylinder eine Entweichungsöffnung von entsprechenden Abmessungen, z. B. wie Fig. 7 bis 9 zeigen, angeordnet, so kann man, indem man den Umfüllungsschieber mit einem Excenter, einem Mitnehmer oder einer sonstigen Bewegungsvorrichtung verbindet, nach einander folgende Wirkungen erhalten:

ι. Vorwärtsbewegung für die Dampfzulassung im kleinen Cylinder;

2. Dampfeinströmung im kleinen Cylinder;

3. Expansion im kleinen Cylinder;

4. Umfüllung in den grofsen Cylinder;

5. Schliefsung des kleinen Cylinders und Compression im kleinen Cylinder (und im Umfüllschieber, oder nicht);

6. Expansion im grofsen Cylinder;

7. Vorwärtsbewegung mit Auslafs im grofsen Cylinder;

8. Auslafsabsperrung;

9. Compression im grofsen Cylinder und Umfüllungsschieber;

10. Vorwärtsbewegung für Zulafs im kleinen Cylinder u. s. w.

Wie vorher beschrieben, kann man auf diese Weise entweder den Verlust zulassen, der aus dem für die Umfüllung nöthigen schädlichen Raum entspringt, indem man die Compression im kleinen Cylinder und die besondere Expansion im grofsen Cylinder etwas vermindert, oder man kann diesen Verlust auf ein aufserordentlich geringes Mafs reduciren, indem man Compression und eine besondere Expansion in dem grofsen Cylinder in geeigneten Verhältnissen anwendet.

In Fig. 8 ist der Umfüllungsschieber mit einer durchlochten, durch eine Schieberplatte s überdeckten Verlängerungsplatte versehen. Diese Schieberplatte kann vermittelst eines Mitnehmers nach System Far cot oder durch Excenter, Hebearm oder Klinke nach System Meyer in Bewegung gesetzt werden. In Fig. 9 ist eine besondere Schieberplatte s¹ zwischen dem Umfüllungsschieber und dem kleinen Cylinder angeordnet. Diese Schieberplatte ist ebenfalls durchlocht und kann ebenso in Betrieb gesetzt werden wie die obige Schieberplatte der Fig. 8, oder es kann umgekehrt der Umfüllungsschieber ebenso auf der Schieberplatte s¹ bewegt werden, wie die Schieberplatte s der Fig. 8. Es ist augenscheinlich, dafs es bei diesen Combinationen vortheilhaft sein kann, die Entweichung zu unterdrücken und sie nach einer anderen Seite zu verlegen, ebenso wie die Zulassung, indem man z. B. die Ueberdeckung des Schiebers vergröfsert.

Nach der Ueberführung des Dampfes tritt die Zuströmung beim kleinen Cylinder ein, welche mit dem . Auslafs im grofsen Cylinder zusammentrifft. Während dieser Periode sucht der Druck auf den Schieber des kleinen Cylinders den Schieber in die Höhe zu heben. Zur Vermeidung dessen ist folgende, in Fig. 12 und 14 dargestellte Anordnung getroffen. Der Theil t besitzt eine fast ebene Oberfläche vor der Einströmungsöffnung o¹ des kleinen Cylinders., und Oeffnungen v, mittelst deren der dem Cylinder zuströmende Dampf seinen Druck gegen eine diese Oeffnungen bedeckende, federnde Membran m³ ausübt. Hinter dieser Membran befindet sich eine Stütze <j, welche den Druck aufnimmt und durch stellbare Schrauben auf den Theil i¹ überträgt. Dieselbe Wirkung kann durch irgend welche Feder oder durch eine Anordnung mit Kolben und Cylinder, ähnlich wie sie für die Ueberführung des Dampfes von einem Cylinder zum andern benutzt und in Fig. 15 gezeigt ist, erhalten werden.

Anstatt ein und denselben Schieber für die Ueberführung und für den Auslafs einzurichten und zu benutzen, kann man für jede dieser Functionen einen gesonderten Schieber anordnen und beide zusammen in einem oder jeden in einem besonderen Schieberkasten anordnen. Ferner können, anstatt die Schieber-

hälften mittelst Platten m fest und doch gegen einander verschiebbar zu verbinden, diese fortgelassen und die beiden Hälften auf einer gröfseren Strecke wie Kolben und Cylinder in einander eingreifen, wobei erstere gegen letztere mit Kolbenliderungsringen d, Fig. 15, abgedichtet werden.

Claims (2)

PATENT-ANSPRfTCHE: An Dampfmaschinen, vorzugsweise an Wo ο 1 fsehen Maschinen mit einem oder mehreren Niederdruckcylindern und unter i8o° nach System Queruel angeordneten Kurbeln: I. Bei der Dampfvertheilung zum Hochdruckcylinder:

1. eine Vorrichtung, bestehend aus zwei gekuppelten Kolben, Fig. 6, welche unter der Wirkung von comprimirtem Dampf stehen, der von einem geeigneten Apparat, z. B. einer Dampfpumpe nach System Larriviere, in den Raum, der die Kolben trennt, hineingeprefst wird, wodurch diese Kolben gegen einander verschiedene Stellungen annehmen und auf diese Weise den mit ihnen mittelst Widerlager in Beziehung stehenden Farcotschen Expansionsschieberplatten verschiedene Stellungen ertheilen können;

2. eine Modification dieser Vorrichtung, bestehend aus zwei nicht verkuppelten Kolben e e, Fig. 3 und 4, welche mit den Expansionsschieberplatten verbunden sind und durch Dampf- oder Luftkissen in ihren Bewegungen regulirt werden, wobei ihre Cylinder durch eine oder zwei feste, mit Ventilen χ versehene Zwischenwände f getrennt sind, oder noch zwei bewegliche Kolben e¹ mit Ventilen χ hinzugefügt werden, um die Spannung hinter den Kolben e zu verändern:
3. die Anwendung von Federn r zur Stützung solcher Kolben und Schieberplatten, Fig. 2.

II. Bei der Dampfvertheilung zu den Niederdruckcylindern:

1. die Anwendung von Umfüllungsschiebern mit centralem und directem Dampfdurchgang, welche in dem Vacuum des Condensators oder in einer Kammer mit höherem Druck, nöthigenfalls von gleichem oder höherem Druck als dem des zuströmenden Dampfes, functioniren und aus Theilen zusammengesetzt sind, die sich in der Art wie Cylinder und Kolben in einander einschachteln und zwischen parallelen Schieberbahnen gleiten, wobei die Wirkung des Dampfes selbstthätig die Höhe der Schieber, entsprechend der Entfernung der Schieberbahnen, regulirt, besonders durch den Druck auf die Platten m, welche die bezüglichen beweglichen Theile biegsam verbinden;

2. die Abdichtung dieser Platten gegen die beiden beweglichen Schiebertheile mittelst verschiedener Stoffe, vorzugsweise mittelst Asbests, welches Dichtungsmaterial in mit Gegenplatten versehene Vertiefungen eingelegt ist, zum Zweck, die Dichtigkeit zu sichern und das Auswaschen unter der Wirkung der Schieberplatten und des Dampfes zu verhindern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.