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Steuerung für umkehrbare Druckluft- oder Dampfmotoren. Bezüglich der
eigentlichen Fördermaschinen und der mehr für untergeordnete Zwecke verwendeten
Förderhaspel bzw. Wind« erke l.ißt sich ein eigentümlicher Entwicklungsgang feststellen.
Der ursprüngliche Ausgangspunkt beider Maschinengattungen war insofern derselbe,
als für die Steuerung und Umsteuerung die Stephensonsche Kulisse von der Lokomotive
übernommen wurde, wie dies auch bei anderen. umkehrbaren Maschinen, z. B. Walzenzugmaschinen,
der Fali «-ar. Mit den immer höher steigenden Anforderungen wurde nun bei den Förderniaschinen
die mit Schiebern zusammenwirkende Kulissenumsteuerung durch die Kraftsche Nockensteuerung
ersetzt, bei der zunächst jeder der vier zwecks Anfahrens in jeder Stellung unter
genügendem Anzugsmoment erforderlichen, gegeneinander um go° versetzten Arbeitsräume
zunächst ein Auslaß- und Einlaßventil besitzt; diesen zu einer Fördermaschine also
gehörigen acht Ventilen wurde nun je ein Vorwärts- und Rückwärtsnocken zugeordnet,
so daß insgesamt sechzehn Steuernocken notwendig waren. Diese Kraftsche Steuerung
gestattet jedenfalls eine außerordentlich feinfühlige Steuerung und Umsteuerung
einer Fördermaschine unter Erfüllung der erforderlichen Beschleunigungen und Verzögerungen
bei gleichzeitiger weitgehender Ausnutzung der Expansion des Betriebsmittels.
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Trotz dieser grundsätzlichen Vorzüge der Kraftschen Nockensteuerung
und ihrer langjährigen Bewährung für Fördermaschinen war sie für Förderhaspel nicht
in Anwendung genommen worden; v ieimehr behielt man hier die alte Kulissenumsteuerung
bei, obwohl man sich der Mängel in bezug auf die Erfüllung eines einigermaßen angepaßten
Beschleunigungsgesetzes einerseits und der mangelhaften Ausnutzung der Expansion
andererseits bewußt war. Ersichtlich hat die durch die große Zahl der Steuerorgane
erforderliche Umständlichkeit dieser Obernahme entgegengestanden, weil der für Förderhaspel
nur zulässige geringere Aufwand und auch die in Rücksicht auf die Verwendung unter
Tage erforderliche Raumbeschränkung dies verboten.
Mit der Erfindung
wird die grundsätzliche Übernahme des Gedankens der Kraftschen Nockensteuerung für
Fördermaschinen auf Förderhaspel und Windwerke unter entsprechender Anpassung durchgeführt,
indem eine durchgreifende Vereinheitlichung t,nd Vereinfachung der Steuerteile herbeigeführt
wird, ohne daß jedoch die Freiheit bezüglich des Steuerungsgesetzes selbst irgendwie
beeinträchtigt würde. Indem nämlich jeweilig die Einlaß- und Auslaßsteuerorgane
der erforderlichen Arbeitsräume zu einem Steuerschieber zusammengefaßt und den somit
erhaltenen einheitlichen Steuerschiebern für jeden Arbeitsraum je ein Steuernocken
für Vorwärtsgang und je einer für Rückwärtsgang im Sinne der Kraftschen Nockensteuerung
zugeordnet werden, erhält man eine Beschränkung sowohl der eigentlichen Steuerorgane
als auch der Steuernocken auf die Hälfte, womit die Bedingungen für die Anwendung
des grundsätzlichen Gedankens auch auf Förderhaspel gegeben s;nd. Dabei hat diese
Zusammenlegung bezüglich der Ausbildung eines spezifischen Beaufschlagungsgesetzes
für Fördermaschinen keinerlei beschränkende Bedeutung, da sowohl die Zusammenlegung
des . Einlaß- und Auslaßorganes für denselben Arbeitsraum wie auch die Ausbildung
des entsprechenden Steuernockens für Hingang und Rückgang ohne jede gegenseitige
Behinderung möglich ist. Da auch weiter die Förderhaspel nur für kleinere und mittlere
Leistungen in Frage kommen, so ist auch hier wieder rein baulich und betrieblich
die Anwendung von Steuerschiebern an Stelle der den Fördermaschinenbau jetzt beherrschenden
Ventile zulässig. Im allgemeinen sind dabei vier Arbeitsräume für die Gewährleistung
eines genügenden Anzugmomentes mit ebensovielen Steuerschiebern erforderlich, denen
acht Steuernocken gegenüberstehen. Zur Not könnte man mit drei Arbeitsräumen, drei
Steuerschiebern und sechs Steuernocken auskommen.
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Die Erfindung enthält darüber hinaus noch eine Reihe spezifischer
Anpassungen an diesen grundsätzlichen Gedanken, cl ie an Hand des der Zeichnung
zugrunde gelegten Ausführungsbeispieles näher beschrieben werden sollen.
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In diesen stellt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt durch die ganze
Maschine dar, Abb.2 einen wagerechten Schnitt durch einen Teil der Steuerung. Abb.
3 zeigt die eigentliche Steuerung im größeren Maßstabe in senkrechtem, Abb. d. in
wagerechtem Schnitt.
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Die einfach wirkenden Kolben 11, 12, 13 und 14 arbeiten auf die gemeinsame
Kurbelwelle 15, deren gekröpfte Kurbeln je um 9o° gegeneinander versetzt sind. Die
Steuerung liegt in den Zylinderdeckeln und wird durch eine hochgelegte Steuerwelle
16 angetrieben, die wiederum durch Kegelrädergetriebe o. dgl. von der Kurbelwelle
aus mitgenommen wird. Die Steuerung besteht aus kleinen Kolbenschiebern mit Inneneinströmung,
von denen je einer für jeden Zylinder vorhanden ist und der durch Nocken 17 auf
der Welle 16 bewegt wird, wobei eine Feder i8 für den erforderlichen Kraftschluß
sorgt. Eine in (lern Kopf des Steuerschiebers eingelassene Kugel i9 übermittelt
den Kraftangriff von dem Nocken unter Ermöglichung einer Relativverschiebung sowohl
im tangentialen als auch im achsialen Sinne dazu. Die Steuerwelle 16 kann durch
die zwischen zwei auf ihr sitzende Bunde eingreifende Gabel 2o, die wieder vom Handhebel
21 aus bewegt werden kann, in achsialer Richtung verschoben werden. Die Nocken 17
selbst sind im Sinne der Kraftschen Nockensteuerung in achsialer Richtung aus verschiedenartigen
Profilen aufgebaut, so daß bei Längsverschiebung der Welle 16 die Steuerschieber
zur Ausführung jedes gewollten Bewegungsspieles veranlaßt werden können, d. h. es
können nicht nur verschieden große Füllungen für das Anfahren und den Beharrungszustand,
sondern auch Vorwärts- und Rückwärtslau.f unter den gleichen vollkommenen Bedingungen
eingestellt werden. Die Möglichkeit einer leichten Ausbildung der Steuerschieber
als Kolbenschieber gestattet dabei auch die Anpassung an die für derartige Antriebe
wünschenswerten hohen Umdrehungszahlen.
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Die Preßluft wird durch einen sich oben über sämtliche Zylinder erstreckenden
Kanal 22 zugeführt und strömt durch die in der Laufbüchse 23 des Kolbenschiebers
ausgesparten Fenster 27 in den Innenraum zwischen den Kolbenteilen 26 und 3o. Die
Verbindung zum Zylinderinneren stellt der Kanal 24. mit anschließendem Ringraum
25 her. Denkt man sich den Steuerschieber aus der Lage nach Abb. 3 und 4 um einen
kleinen Betrag nach links verschoben, so gibt die Innenkante des Kolbenteiles 26
der Preßluft den Weg ins Innere des Zylinders frei. Der Kolbenteil 26 ist innen
hohl (s. Abb. ,I) und trägt einen Kranz von Bohrungen 28. Be-,vegt sich also der
Schieber aus der gezeichneten Lage etwas nach rechts, so wird der Zylinderraum entlüftet,
indem die Luft durch die Bohrungen 28 hindurch ins Innere des Kolbenteiles 26 und
weiter durch die öffnung 31 ins Freie entweicht. In dem unteren Hubende überschleifen
außerdem die Kolben i i, 12, 13, 14. ähnlich wie bei den Gleichstromdampfmaschinen
einen Schlitz 32, der zu
einer Auspuffleitung 29 führt; auf diese
Weise entströmt diejenige Luftmenge, die dem nahe der Totlage noch vorhandenen Überdruck
im Zylinder entspricht, durch den Schlitz 32.
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An sich ist diese gleichzeitige Anwendung einer Steuerung des Betriebsmittelauslasses
durch das Steuerorgan und den Kolben bereits anderweitig bekannt geworden; im vorliegenden
Falle ergibt sich aber hiermit eine besondere Anpassung an den grundsätzlichen Gedanken
: Der Steuernocken für die Beaufschlagung der einzelnen Zylinderräume stellt über
den der ideellen Mittellage des Steuerschiebers entsprechenden Kreis hinaus eine
Erhöhung dar. Dagegen ist der Steuernocken für die Steuerung des Schiebers auf Auslaß
bzw. Kompression ein vertiefter insofern, als er von der der Mittelstellung entsprechenden
Kreislinie nach innen zugerichtet ist. Es entsprechen daher den gleichen Drehwinkeln
auf dem Einlaßnocken größere Längen als auf <iem Auslaßnocken; die Kurve des
letzteren erfährt also eine entsprechende Zusammendrängttng.
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Nun ist es gerade mit ein Vorteil der \okkenstetterung im Vergleich
zu der Exzentersteuerüng, daß das letzterer eigentümliche schleichende Öffnen und
Schließen der Abschlußkanäle durch entsprechend steiles Ansteigen der -Nocken in
eine schnellere Bewegung verwandelt «-erden kann, womit die sonst eintretenden Drosselverluste
vermieden werden. Dieses steile Ansteigen und Abfallen der Steuernocken kann nun
für den Einlaßnocken weit günstiger ausgebildet werden als für den Auslaßnocken.
Angesichts dieser Tatsache ist es von besonderer Bedeutung, wenn für die Steuerung
des Auslasses der Schieberhub verkleinert werden kann, so daß der Schieber zur Mittellage
eine ungleichseitige Bewegung ausführt. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der Kolben
bei Erreichung seines Hubendes den Auspuff öffnet, so daß schon hier ein großer
Teil des Betriebsmittels auspufft und nicht erst durch die Steuerschlitze des Schiebers
herausbefördert werden muß.
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Die Zeichnung läßt auch gleichzeitig die gute Anpassung der neuen
Steuerung an diejenige Form der Maschinen erkennen, die der bekannten Bauart der
Kraftfahrzeugmotoren entspricht. Die Anordnung der Steuernocken auf einer einzigen
Welle - im Gegensatz zu den eigentlichen Fördermaschinen, wo regelmäßig zwei Steuerwellen
vorhanden sind -und die Anordnung der vier Steuerschieber parallel zueinander auf
der einen Seite dieser Steuerwellen ergeben eine außerordentlich einfache und klare
Gesamtanordnung. Eine ebensolche Vereinfachung stellt die Ausgestaltung des steuernden
Kolbenschiebers mit dem die Kugel für den Eingriff mit dem Steuernocken enthaltenden
Führungskopf zu einem zylindrischen Stück dar; dies kann. nämlich einfach von der
der Steuerwelle 16 gegenüberliegenden durch das Schiebergehäuse 23 hindurchgeschoben
werden, um mit dem Steuernocken 17 durch eine Feder i8 in Eingriff gehalten zu werden,
die ihrerseits durch eine die Bohrung des Schiebergehäuses abschließende Kappe 3i'
ihr Widerlager erhält.