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Steuerung für schwungradlose Kolbenmaschinen. Der Gegenstand der Erfindung
ist eine Steuerung für schwungradlose Kolbenmaschinen mit Vorsteuerung durch das
Treibmittel und von der Kolbenmaschine unabhängiger Umsteuerung des Verteilungsschiebers
und der Kolbenmaschine. Eine derartige Steuerung findet Verwendung hauptsächlich
da, wo es :ich tim Kolbenmaschinen für eine geringe Hut=zahl handelt und wo es auch
iin übrigen nötig oder vorteilhaft ist, daß die Maschine mit regelbaren Hubintervallen
arbeitet. Kolbenmaschinen dieser Art kommen zur Verwendung z. B. bei Unterschubfeuerungen
für Dampfkessel, wobei die Beschickung des Feuerraumes durch eine Kolbenmaschine
in Verbindung mit einem an der Kolbenstange angebrachten Plunger oder einem Schubstück
bewirkt wird. Als Treibmittel wird dann gewöhnlich Dampf verwendet und um die Steuerungsvorrichtung
gegen die rauhen Verhältnisse vor dein Feuerraum zu schützen ist es vorteilhaft,
sie in einiger Entfernung von der Kolbenmaschine aufstellen zu können. Die Unabhängigkeit
der Umsteuerung von der Kolbenmaschine gestattet dabei auch, daß in geeigneten Fällen,
die häufig vorkommen, mehrere solche Kolbenmaschinen durch eine gemeinsame Steuerung
bedient werden, daß jedoch die einzelnen Maschinen unabhängig voneinander ausgeschaltet
«-erden können.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
unter Ver-
Wendung eines Kolbenschiebers als Verteilungsschieber,
dargestellt: Abb. i stellt die Steuerungsvorrichtung im senkrechten Längsschnitt,
teilweise in Ansicht dar nach der Linie C-D in Abb. 2.
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Abb. 2 ist eine Oberansicht, teilweise mit einem wagerechten Schnitt
nach der Linie A-B in Abb. i.
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Abb. 3 ist ein senkrechter Querschnitt nach der Linie E-F in Abb.
2.
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Abb. q. ist eine Oberansicht eines Unterstückes oder einer Konsole
für die Aufstellung der Steuerungsvorrichtung.
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Das Schiebergehäuse a (Abb. i) bildet einen oberen und einen unteren
Kolbenraum, die mittels Büchsen b und c für Differentialkolben angeordnet sind.
Im oberen Kolbenraum arbeitet der Differentialkolben d, (1' (der Schiebertreibkolben)
und der mit ihm vereinigte Verteilungsschieber e, e'. Im unteren Kolbenraum arbeitet
der Differentialkolben f, f (der Unistenerungskolben) und der von diesem
bewegte Hilfsschieber g. Ein Unterstück oder eine Konsole a' dient zur Aufstellung
des Gehäuses und vermittelt mit Rohrleitungen die Verbindung mit der Kolbenmaschine
und der Atmosphäre. Um (lein Gehäuse entweder Rechts- oder Linksaufstellung geben
zu können, kann (las Unterstück eine entsprechende Ausführung rücksichtlich der
anzuschließenden Rohrleitungen erhalten und Abb..f zeigt ein solches Unterstück
a" für eine entgegengesetzte Aufstellung des Gehäuses.
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Das Treibmittel wird dem Gehäuse durch die Einlaßöffnung 2 zugeführt.
An die Büchse b, in der der Verteilungsschieber seine Bewegung hat, schließen drei
Hauptkanäle an, von denen der mittlere Kanal 4. mit der Atmosphäre und die seitlichen
Kanäle 3 und 5 mit dem Arbeitszylinder der Kolbenmaschine in Verbindung stehen.
Für den Anschluß dieser Kanäle und für den Zutritt des Treibmittels zum Kanal 3
hat die Büchse b vier Ringkanäle mit durchgehenden Löchern 6 (Abb. 3), die das Treibmittel
durchlassen. Bei der Bewegung des Verteilungsschiebers setzt dieser die Kanäle 3
und 5 abwechselnd mit dem Treibmittel und (lern Auslaßkanal 4. in Verbindung.
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Die Bewegung des Verteilungsschiel-ers wird von (lern mit ihm vereinigten,
durch den Hilfsschieber gesteuerten Schiebertreibkolben bewirkt. Dieser, der Differentialkolben
d, d',
steht mit dem kleineren Kolbenende d' durch die Kanäle 7, 8, 9, 1 o
und -. in it der Atmosphäre und mit (fein größeren Kolbenende d mittels des Hilfsschiebers
g durch die Kanäle 11, 12, 13, 1 4 und .t abwechselnd .mit (lein Treibmittel und
der Atmosphäre in Verbindung. Die Hublänge wird für den Vorwärtshuh von einem in
der Büch-be b fest angeordneten Anschlagstück /a, das zugleich den Auslaßkanal 7
aufnimmt und für den Rückwärtshub von einer im Verschlüßdeckel des Kolbenraumes
beweglich angeordneten init Anschlagkopf versehenen Spindel i bestimmt. Diese Spindel
dient zugleich dazu, um die Lage des Verteilungsschiebers nötigensfalls prüfen zu
können.
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Der in der Büchse c angeordnete Hilfsschieber g ist ein röhrenförmiger,
zylindrischer Schieber mit drei längsverlaufenden Bahnen oder Kanälen 15 (Abb. 3)
und drei längsgerichteten, geschlitzten Führungslöchern 16 versehen, wobei ein Kanal
einem Führungsloch gegenübersteht. Nur ein Kanal und ein Führungsloch kommen gleichzeitig
zur Verwendung, der erstere zum Auslassen des Treibmittels und das letztere in Verbindung
mit einer Führungsspindel j zur Führung des Schiebers. Die zwei übrigen Führungslöcher
dienen dabei zur vollständigen Entlastung des Schiebers und die zwei übrigen Kanäle
gestatten, den Schieber rücksichtlich der Führungslöcher beliebig einzulegen. Die
durchgehenden Bahnen 17 und 18 an den Schieberenden und der Kanal i9 im Gehäuse
gestatten dem Treibmittel den stetigen Zutritt zu der kleineren Druckfläche des
Umsteuerungskolbens und in der betreffenden Schieberlage den Zutritt zu der größeren
Druckfläche des Schiebertreibkolbens.
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Der Hilfsschieber erhält seine Bewegung von dem Umsteuerungskolben.
Dieser, der Differentialkolben f, f', verschiebt gegen das Ende seines Vor-
oder Rückwärtshubes durch-Anschlag von dein größeren oder kleineren Kolbenende den
Hilfsschieber in die entsprechende Lage. Während der übrigen Hubbewegung des Umsteuerungskolbens
spielt die Kolbenspindel im Hilfschiel:er, weshalb dieser dann in der betreffenden
Lage stehen bleibt, um dabei die Umsteuerung des Scliiebertreibkolbens und dadurch
des I#,-erteilungsschiebers zu bewirken.
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Der Umsteuerungskolben, der durch den Schiebertreibkolben gesteuert
wird, steht mit dem kleineren als Plunger ausgeführten Kolbenende f' vermittels
einer Flüssigkeitsbremse mit der Atmosphäre und mit. dem größeren Kolbenende f mittels
des kleineren Kolbenendes d' des Schiebertreibkolbens durch die Kanäle 2o, 21, 7,
8, 9, 10 und ¢ abwechselnd mit dein Treibmittel und der Atmosphäre in Verbindung.
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Um die Hubzahl der Kolbenmaschine durch regelbare Hubintervalle bestimmen
zu können, wird die Umsteuerung des Verteilungsscliiebers entsprechend geregelt.
Dies erfolgt in der Weise, daß besondere Regelvorrichtungen in Verbindung mit dem
Umsteuerungskolben
die Kolbengeschwindigkeit desselben bei seinem
Vor- und Rückwärtshub bestimmen, wodurch der Aufenthalt des Hilfsschiebers in seinen
betreffenden Endlagen und dadurch der Aufenthalt des Schiebertreibkolbens und des
Verteilungsschiebers in den entsprechenden Endlagen bestimmt «-erden.
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Für die Regelung der Kolbengeschwindigkeit des Umsteuerungskoll:ens
bei dem Vorwärtsbub steht das kleinere als Plunger ausgeführte Kolbenende f' mit
einer Flüssigkeitsbremse in Verbindung. Die Bremse besteht # -iti. , einer
mit z.B. einem geeigneten. Schinieröl gefüllten zylindrischen Hülse 1a, die mittels
einer V erschraubung m., firn an den unteren Kolbenraum cles Gehäuses a in der Verlängerung
der Büchse c anschließt und durch ein Rückschlagventil o, o' für den Zufluß und
ein Regelventil p, p' für den Ausfluß mit einem Behälter r für die Flüssigkeit in
Verbindung steht. Die beiden Ventile sind ini Behälter so eingebaut, daß der Umlauf
der Flüssigkeit zwischen dein Ausfluß- und dein Zuflußventil unter dem Flüssigkeitsspiegel
durch drn Kanal 22 stattfindet, um Luftzutritt zum Regelventil zu verhindern: Durch
die mit einem Schrauhenstöpsel r' versehene Öffnung 23 wird der Behälter bis zur
nötigen Höhe mit der Bremsflüssigkeit gefüllt und durch die Dose s, die mit' Siebboden
versehen und mit einem luftdurchlässigen Material, z. B. Putzbaumwolle als Staubschutz.
gefüllt ist, steht die Flüssigkeit mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Verschraubung
in, in' umschließt zugleich die Stopfbüchse iz, n', in der der in
der Büchse c artreitende Plungerf' ebenfalls arbeitet. Bei dein Rückwärtshube des
L`nisteuerungskolben saugt dieser mittels des Plungers f', der in der Hülse
h spi,-lt. die Bremsflüssigkeit aus dem Behälter durch das Rückschlagventil
in die Hülse und bei dem Vorwärtshube, nachdem das Rückschlagventil heim Hubwechsel
geschlossen wird, drückt der Kolben die Flüssigkeit durch (las Regelventil wieder
in den Behälter, wobei die regelbare Ventilöffnung den Widerstand der Flüssigkeit
und dadurch die Kolbengeschwindigkeit bestimmt.
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Die Regelung der Kolbengeschwindigkeit beim Rückwärtshub, die nur
innerhalb kleiiierer Grenzen nöti- ist, wird durch das Treibmittel in Verbindung
mit einem Regelventil bewirkt. Zu diesem Zweck ist hinter (lein in der Büchse b
des oberen Kolbenraunies angeordneten Anschlagstück h, (las den Auslaßkanal 7 für
das Treibmittel vom Uinsteuerungskolben aufnimmt, ein Regelventil t, t' in
Verbindung mit dem Auslaßkanal angeordnet, wobei (nie regelbare Durchgangsiiffnung
den Widerstand des Treibmittels und dadurch die Kollhengeschwindigkeit des Umsteuerungskolbens
beim Rückwärtshub bestimmt.
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Für das Gehäuse a sind Ablaßliähne v und z@ und für den Flüssigkeitsbehälter
r ist ein Ablaßhahn v ' angeordnet.
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Die Steuerung arbeitet nun in folgender eise: Die Zeichnung (Abb.
i) zeigt den Schiebertreibkolben und den Hilfsschieber in der einen ihrer Endlagen,
wobei die größere Druckfläche des Schiebertreibkolbens durch den Hilfsschieber mit
der Atinosphä re in Verbindung steht. In dieser Lage hat der Verteilungsschieber
den Kanal 3 mit dem Treibmittel und den Kanal'5 mit dein Auslaßl:anal 4 in Verbindung
gesetzt, wol-ei die Kolbenmaschine ihren Rückwärtshüb macht. In der gezeigten Lage
des Schiebertreibkolbens hat dieser mittels des kleineren Koll-enendesd' die größere
Druckfläche des Unisteuerungskolbens mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt, weshalb
der Umstetierungskolben in der gezeigten Lage seinen Rückwärtshub anfängt, mit der
Kolbengeschwindigkeit durch (las Regulierventil t, t' bestimmt. Während des
Rückwä rtshubes saugt der Umsteuerungskolben mittels des Plungers f' die Bremsflüssigkeit
aus dein Behälter J- durch das Rückschlagventil o, o' in die Hülse k und
gegen das Ende des Hubes verschiebt er den Hilfsschieber in die andere entgegengesetzte
Endlage, wobei der Hilfsschieber den Kanal 12 abdeckt und die größere Druckfläche
des Schiebertreibkolbens finit dem Treibmittel in Verbindung setzt. Hierbei wird
der Schiebertreibkoll;en nebst dem Verteilungsschieber umgesteuert, so daß der letztere
den Kanal 5 mit dein Treibmittel und den Kanal -3 finit dein Auslaßkanal 4. in Verbindung
setzt, wodurch die Kolbenmaschine ebenfalls umgesteuert wird und ihren Vorwärtshub
macht. Da der Schieberkolben nach vollendetem Vorwärtshub seine Endlage an denn
Anschlagstück li einnimmt, setzt er mittels des kleineren Kolbenendes d' die größere
Druckfläche des Umsteuerungskolbens finit (lein Treibmittel in Verbindung, wobei
der Umsteuerungskolben unigesteuert wird und seinen Vorwärtshub anfängt. Während
des Vorwärtshubes, nach-(lein das Rückschlagventil o, o' beim Hubwechsel geschlossen
wird, drückt der Umsteuertingskolben mittels des Plungers f' die Lreinsflüssigkeit
aus der Hülse lz durch das Kegelventil p. p' in den Behälter, wobei die Kolbengeschwindigkeit
vom Regelventil bestimmt wird und gegen (las Ende des Hubes verschiebt er den Hilfsschieber
in die auf der Zeichnung gezeigte Endlage, wobei der Hilfsschieber die größere Druckfläche
des Schiebertreibkolbens finit der Atmosphäre in Verbindung setzt, wodurch der Schiebertreibkolben
nebst
dem Z"erteilungsschieber umgesteuert wird, tun die auf der Zeichnung gezeigte Endlage
wieder einzunehmen, worauf die vorerwähnten Bewegungen sich wiederholen.
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Die auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
zeigt einen finit dein Schiebertreibkolben vereinigten Kolbenschieber als Verteilungsschieber,
doch könnte statt eines Kolbenschiebers auch ein Schieber irgendeiner anderen Art
in geeigneter Weise durch den Schiebertreibkolben bewegt werden und bei der nötigen
Durchbildung des Schiebergehäuses zur Verwendung kommen.
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Statt der auf der Zeichnung gezeigten freistehenden Aufstellung der
Steuerungsvorrichtung kann diese auch unmittelbar an der Kolbenmaschine angebracht
werden, wobei das Unterstück fortfallen würde.