DE43575C

DE43575C - Präzisionssieuerung für Dampfmaschinen

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Publication number: DE43575C
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Anticipated expiration: 1907-07-23

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

CARL PFAFF P r ä c i s i ο η 8 s t e u e r u η g

Fatentirt Im Deutschen Reiche in WIEN, für Dampfmaschinen.

vom 23. Juli 1887 ab.

Die Bedingungen, welchen bei der den Gegenstand dieser Erfindung bildenden Präcisionsstcuerung für Dampfmaschinen entsprochen werden soll, sind folgende:

1. Veränderlichkeit der FUllungsgrade in möglichst weiten Grenzen;

2. Unabhängigkeit der Compression von den Bewegungen der Einlafsschieber; • 3. Regulirbarkeit der Compression;

4. möglichst leichter Gang; ·

5 Elimination jeder Stofswirkung am. Ende des Schieberhubes;

6. gröfste Einfachheit. . '

Um diesen Bedingungen zu entsprechen,^! wird der Erfindung gema'fs die Einströmung: und die Ausströmung an beiden Cylinderenden durch besondere, absatzweise bewegte Drehschieber geregelt, welche cylindrisch-oder konisch geformt und auf ihrem Umfang mit einer gewissen Anzahl äquidistanter Oeffnungen ver-^s sehen· sind. Diese Drehschieber können ent-: weder nur mit einem Theil ihres Umfanges an einen correspondirend geformten Schieberspiegel mit einer einzigen Ausströmungs- oder Einströmungsöffnung anliegen, oder aber in oder auf Gehäusen sitzen, welche mit einer gleich grolsen Anzahl von Oeffnungen versehen sind. In beiden Füllen kann die Regulirung der Expansion und der Compression entweder mit- ; tclst HUlfsplatten geschehen, welche den Oeffnungen des Schieberspiegels oder Gehäuses gegenüber durch den Regulator oder von Hand ,Verstellt werden* ode)¹ übet irt der Wejse, dafs men liber diese Öffnungen jene der Schieber schneller oder langsamer hinüberführt.

Die absatzweise Bewegung der Schieber bietet den Vortheil, dafs die Bewegung der Steuerungstheile nur wenig Arbeit consumirt, und d;ifs die Regulirung der Expansion und der Compression durch Veränderung der Geschwindigkeit geschehen kann, mit welcher man die Schieberöffnungen an den Oeffnungen im Schieberspiegel oder Schiebergehäuse vorUberführt, doch entsprechen auch continuirlich rotirende Rundschieber, bei welchen diese Regulirung, wie leicht begreiflich, nur durch verstellbare Hülfsplatten geschehen kann, den eingangs angegebenen Bedingungen der wechselseitig unabhängigen Regulirarbeit von Compression und Expansion.

Der Bedingung möglichst leichten Ganges entsprechen am besten konische Drehschieber, welche in oder auf einem correspondirenden Schiebergehäuse sitzen, und bei welchen der Druck, mit welchem die Dampfspannung sie an ihr Gehäuse andrückt, durch an der Schieberspindel angebrachte Entlastungskolben auf das gewünschte Mafs reducirt wird. Gleichfalls im Interesse des leichten Ganges geschieht die Regulirung der Expansion und Compression besser durch Veränderung der Geschwindigkeit, mit welcher die Schieber die successiven Winkclbewegungen ausführen, als mittelst der verstellbaren Hülfsplatten.

Om diese absatzweisen Bewegungen der Drehschieber mit wechselnder Geschwindigkeit zu ermöglichen, geschieht die Drehung der Schieber mittelst Schieberäder, deren Klinken an geradlinig geführten Gleitstücken mit veränderlichem Hub sitzen. Die Bahn des Angriffspunktes der Klinke bildet innerhalb des Umfanges des

Schiebcravics eine Sehne von unveränderlicher L/i^e, so dafs die durch Einwirkung-des Reguhiors oder von Hand bewegten Wechsel im Hub des Gleitstückes auf die Gröfsc des Winkels, um welchen der Schieber gedreht wird, ohne Einflufs sind und. nur die Geschwindigkeit der Bewegung !indem.

Statt der geradlinig geführten Gleitstücke, welche die Sperrkegel tragen, kann .selbstverständlich" auch ein in beliebigem Bogen geführtes Gleitstück oder der Arm eines oscillirenden Heb.els zur Bewegung der Sperrkegel verwendet werden. In diesen Fällen wird die Bahn der Spcrrkegclspitze statt einer Sehne einen sich stets gleichbleibenden Bogenabschnitt bilden; die Wirkungsweise wird jedoch vollständig gleich bleiben,

Diese entlasteten konischen Drehschieber machen noch einen Anschlag nothwendig, welcher verhindert, dafs der Schieber während des Oflenstehens der Dampfwege durch den Dampfdruck auf den Entlastungskolben abgehoben werde.

Aufserdem müssen dieselben am Schlufs jeder einzelnen Winkelbewegung gebremst werden, um sie trotz der infolge des geringen Reibungswiderstandes eintretenden Ansammlung von lebendiger Kraft immer genau in der erforderlichen Lage zum Stillstand zu bringen.

In den beiliegenden Zeichnungen ist:

Fig. ι ein Querschnitt und

Fig. 2 ein Längenschnitt eines Dampfcylinders, dessen Einlafs- und Auslafsdrehschieber um horizontale Achsen rotiren. ,

Fig. 3 stellt im Querschnitt einen Dampfcylinder dar, dessen Steuerungsdrehschieber um verticale Achsen drehbar sind.

Fig. 4 zeigt theilweise im Horizontalschnitt und theilweise in Oberansicht das Schieberad zur Bewegung der Spindel eines Einlafsschiebers, die zugehörige Bremsvorrichtung.und die Lenkstange, welche das die Klinke tragende Gleitstück hin- und herschiebt. ·

Fig. 5 und 7 sind zu Fig. 4 gehörige Verticalschnitte, und .

Fig. 6 ist eine Oberansicht.

Fig. 8 zeigt. im Verticalschnitt eine andere Form ' der Bremsvorrichtung für den Schieber, bei welcher das die Klinke tragende Gleitstück eine Mutter dreht.

Fig. 9 zeigt im Längenschnitt ein Ende eines Dampfcylinders mit absatzweise rotirenden, einseitig anliegenden Einströmungs- und Ausströmungsschiebern, wobei der Einlafsschieber eine verstellbare Expansionsplalte enthält.

Im Folgenden soll nun vor allem die vollkommenste Construction der in Rede stehenden Steuerung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben werden, während die Beschreibung der weniger vollkommenen, in den Rahmen der Erfindung fallenden Variante den Schlufs bilden wird.

Bei dieser am vollkommensten durchgebildeten Form der Steuerung ist an jedem Ende des Dampfcylinders A, wie Fig. 1 bis, 3 zeigen, ein konischer Einlafsdrehschieber und ein konischer Auslafsdrehschieber angeordnet.

Es sind das entweder Schieber B, welche von dem zugehörigen Schiebergehäuse C umschlossen werden (s. Fig. 1 und 2), oder aber Schieber ZJ¹, welche selbst das Schiebergehäuse C umschliefsen (s. Fig. 3). Diese Schieber besitzen eine grofse Anzahl schmaler, gleich weit von einander abstehender Longitudinalschlitze, welchen eine gleiche Anzahl von analogen Schlitzen im Schiebergehäuse entspricht. Die Bewegung dieser Schieber geschieht in der Weise, dafs sie vor jedem Hubwechscl um einen der Breite eines Schlitzes und eines vollen Zwischenfeldcs entsprechenden Winkel und stets nach derselben Richtung gedreht werden. $

Bei jeder solchen Winkelbewegung wird also jeder Schlitz über den ihm in der Bewegungsrichtung benachbarten Schlitz hinübergeführt. Der Scheitelwinkel dieser konischen Drehschieber wird etwas gröfser gemacht als der doppelte Reibungswinkel, so dafs ein Festsetzen des Schiebers infolge des Dampfdruckes nie eintreten kann.

Der auf den Schieber ausgeübte Dampfdruck, welcher bei geschlossenem Schieber dem Product des Dampfdruckes auf die Flächeneinheit in die Projection der massiven Schieberwand auf eine auf die Schieberachse senkrechte Ebene gleich ist, wird dadurch auf das wUnschcnswerthe geringe Mafse reducirt, dafs man an der zur Bewegung des Schiebers vorhandenen Spindel b^l einen Kolben b"¹ anbringt, welcher durch eine Stopfbuchse D nach aufsen reicht und auf dessen Endfläche der Dampfdruck in entgegengesetztem Sinne wie auf den Schieber wirkt. Während der Zeit, wo Ausströmung oder Einströmung stattfindet, hört der Dampfdruck auf den Schieber auf, und es mufs daher das 'Abheben des Schiebers durch den auf den Entlastungskolben b² wirkenden Dampfdruck verhindert werden. Zu diesem Zwecke steht dem freien Ende jeder Schieberspindel £>' eine Schraube b³ gegenüber, welche sie jedoch nicht berührt, sondern einen kleinen Zwischenraum für Ausdehnungen infolge von Temperaturänderungen freiläfst. Man stellt diese Schraube b³ am besten in der Weise ein, dafs man zwischen deren Ende und das Ende der Schieberspindel b^l einen dünnen Blechstreifen einschiebt, hierauf die Schraube b³ fest anzieht und schliefslich den Blechstreifen herauszieht.

Zur HeFvorMBgHng . der ImermiHiriftileH Winkelbewegungen der Schieber B oder B¹ dient ein auf die Schieberspindel b^{ aufgekeiltes

Schieberad E, neben welchem sich in einer Geradführung F ein die Schiebeklinke/ tragendes Gleitstück/¹ hin- und herbewegt. Durch eine Feder /² wird die Klinke / in der gewöhnlichen Weise an den Umfang des Schieberades E angedrückt, und mittelst einer Stellschraube /³, welche in den äufseren Arm der winkelhebelförmigen Klinke geschraubt ist und sich auf einen Ansatz des Gleitstückes/¹ stützt, kann man die Tiefe des Eingreifens der Klinke, also die Länge des Weges regulircn, wahrend dessen sie das Schieberad E mitnimmt.

Die Hin- und Herbewegung der Gleitstücke/¹ erfolgt für die Einlafsschieber von Kurbelschleifenhebeln G aus, für die Auslafsschieber von Kurbelschleifenhebeln G¹ aus. Diese Hebel sitzen lose auf einer Welle g, und eine andere parallele Welle g·¹ trägt die Kurbeln, an deren Zapfen g- die in den Schleifen der Hebel G und G¹ geführten Gleitbacken sitzen. Je nach ^vder Lage der Wellen g und g^l zu den Gleitstücken/¹ geschieht die Verbindung der zweiten Hebelarme von G und G¹ mit den Gleitstücken/¹ entweder, wie in Fig. ι gezeigt, durch einfache Lenkstangen H, oder es sind, wie in Fig. 3 ersichtlich, zwischen die Lenkstangen H und die Gleitstücke/¹ noch Winkelhebel h und Gelenkstücke /1¹ eingeschaltet. Selbstverständlich kann die Hin- und Herbewegung . der Gleitstücke auch auf mannigfaltige andere Weise erreicht werden, und bildet die Art, wie das geschieht, keinen Gegenstand der Erfindung.

Die Regulirung der Expansion und der Compression geschieht hier dadurch, dafs man die Schieberöffnungen schneller oder langsamer über die Oeffnungen der Sc.hiebergehäuse führt, vvas man durch Verlängern oder Verkürzen des Hubes des GleitstUckes /' erzielt.

Zu diesem Zwecke sind die Zapfen zur Verbindung der Lenkstangen H mit den Hebeln G und G¹ verstellbar gemacht. Die Compression wird immer vor dem Anlassen der Maschine eingestellt und bleibt dann unverändert, weshalb der mit der Lenkstange H verbundene Arm des Hebels G¹ nur einen Schlitz besitzt, in welchen der Drehzapfen entsprechend eingestellt und dann durch in den Schlitz gelegte ZulagestUcke und Deckscheiben fixirt wird. Dagegen hat die Regulirung der Expansion, also das Verstellen des Lenkstangendrehzapfens am Hebel G vom Regulator aus zu geschehen, wozu folgende Einrichtung getroffen ist: Der den Drehzapfen tragende Arm des Hebels G ist als Coulisse hergestellt, deren Mittellinie mit der Lenkstangenlänge aus dem Punkt beschrieben ist, wo das andere Ende der Lenkstange H in dem Moment sieht, wenn die Küfiko / am Schieberado E anzugreifen beginnt, und der Stein Λ² dieser Coulisse trägt den Drehzapfen der Lenkstange H. Aufserdem ist die Welle g, auf welche die Hebel G und G¹ lose aufgesteckt sind, derartig mit dem Regulator verbunden, dafs sie durch denselben verdreht wird, und trägt starr mit ihr verbundene Arme /1³, welche durch GelenkstUckc h* mit den Lenkstangen H verbunden sind. Wird also Welle g gedreht, so verstellt sie mittelst des Armes /1³ und des Gelenkstückes /i⁴ das Gleitstück /1² in der Coulisse nach aufsen oder nach innen und verlängert oder verkürzt dadurch den Hub des Gleitstückes/¹, beschleunigt oder verzögert also die Bewegung der Klinke/¹.

Schon in der Einleitung wurde gesagt, dafs die Schieber nach jeder Winkelbewegung gebremst werden müssen. Es geschieht das durch Niederdrücken der nach unten federnd gelagerten Schraube b³, welche beim Eröffnen der Dampfwege das Abheben des Schiebers durch den Entlastungskolben b"¹ verhindert. Die Hülse /, in welche die Schraube b³ eingeschraubt ist, ist nämlich in eine Röhre ί eingeschlossen, welche eine starke Schraubenfeder i¹ enthält, so dafs beim Niederdrücken der Röhre i diese Schraubenfeder die Hülse / an ihrem Absatz i² mitnehmen und auf diese Weise die Schraube b^s elastisch an die Schieberspindel 2>' andrücken mufs. Auf dafs die Feder t'¹ nicht beständig auf den Absatz i² der Hülse / drücke, ist als Stütze - für die Feder ein besonderer Ring i³ vorhanden, welcher auf einem inneren Absatz z'⁴ der Röhre : ruht. Beim Senken der Röhre i ist es also eigentlich der Ring /^a, welcher auf den Absatz P der Hülse / drückt.

Das Senken der Röhre 1 geschieht durch eine geeignete Verbindung derselben mit dem Gleitstück/¹. In den Zeichnungen stellt Fig. 8 einen für diesen· Zweck geeigneten Zwischenmechanismus dar, und Fig. 4 bis 7 zeigen einen anderen Mechanismus zum gleichen Zwecke. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, dafs die Röhre » in einer Führung I^s ruht und an ihrcin dem Schieber näheren Ende steile Schraubengewinde besitzt, auf welchen eine Mutier iⁿ drehbar ist. Verschiebungen der Muitcr iⁿ längs der Spindel sind dadurch verhindert, dafs die Mutter zwischen ein Ende der FlHirungshülse i'^s und das Schieberad E eingeschlossen ist, und Drehungen des Rohres i sind durch einen Längskeil unmöglich gemacht. Mutter i'^fl trägt nur einen radial gestellten Arm /', welchen ein Gelcnkstück mit einem Querarm des die Klinke/ tragenden GleitstUckes /■ verbindet.

Um der Schraube b³, welche, wie weiter oben gesagt, auch das'Abheben des Schiebers vom Gehäuse zu verhindern hat, nach aufsen ein festes Widerlager zu bieten, ist ^auf die FuhrungshUlse i⁵ ein Bügel K aufgeschraubt, welcher eine Stellschraube k enthält.

Bei der in Fig. 4 bis 7 gezeigten Construction der Bremsvorrichtung ist die Röhre ί

gleichfalls an ihrem dem Schieber zugewendeten Ende mit steilen Schraubengewinden versehen, welche aber in eine mit der Führung F fest verbundene Mutter f^e eingreifen. Zum Zwecke des Auf- und Abschraubens der Röhre i sitzt an derselben ein Arm i⁸, welchen wieder ein GclenkstUck f mit dem Arm /⁵ d.es Gleitstückes f^l verbindet. ·

Da Arm i⁹ sich mit der Röhre i hebt und senkt, ist das GelcnkstUck f, wie aus Fig. 5 und 7 ersichtlich, gabelförmig hergestellt, und zwischen beiden Gabelenden ist das Auge .des Armes t"⁸ auf dem Drehzapfen auf- und abbeweglich. Der Drehzapfen selbst bewegt sich dabei in einer Führung L. Die Aufwärtsbewegung der Hülse / wird hier durch den an derselben angebrachten Absatz /" begrenzt.

Diese Bremsvorrichtungen,- welche kurz vor Beendigung der Schieberbewegung den Schieber mit allmälig wachsendem, federndem Druck an sein Gehäuse andrücken, bewirken, dafs das Arretiren des Schiebers ganz ohne Stofs geschieht.

Den Bedingungen, welche eingangs ausgesprochen wurden, entspricht in gewissem Mafse auch die in Fig. 9 dargestellte Construction, bei welcher einseitig anliegende, absatzweise rotirende, besondere Einlafsschieber O und Auslafsschieber O¹ in Anwendung gebracht sind.

Die Bewegung geschieht auch hier mittelst einer Klinke, welche in ein an der Schieberspindel sitzendes Schieberad ' eingreift. Der Einlafsschieber O ist mit einer vom Regulator aus zu' verstellenden Expansionsplatte m versehen.

Wird diese Platte der Bewegungsrichtung des Schiebers entgegen Über die Ausströmungsöffnung verstellt, so beschränkt sie die Dauer der Einströmung. Der Auslafsschieber kann, wenn man auf die Regulirung der Compression verzichtet, die bei O' gezeigte Form erhalten;

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

soll die Compression regulirbar sein, so erhält er die gleiche Form wie der Einlafsschieber.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Bei konischen Drehschiebern mit freier Anlage auf der Schieberspindel angebrachte Entlastungskolben, welche den axialen Dampfdruck, der sich nach der Gröfse der Projection der Oeffnungen richtet, nach Mafsgabe der für sie gewählten Fläche aufheben.

2. Ein Mechanismus zur absatzweisen Bewegung von Schiebern der unter 1. angegebenen Einrichtung, bestehend aus einem auf der Schieberspindel angebrachten Schieberade E und einem die zugehörige Klinke tragenden, geradlinig oder bogenförmig geführten Gleitstücke oder Hebelarme, dessen Hublänge sich unter der Einwirkung des Regulators ändert oder von Hand geändert werden kann, so dafs die Oeffnungen des Schiebers rascher oder langsamer an den Oeffnungen des Schiebergehäuses vorbeigeführt werden.

3. Bei konischen Drehschiebern der unter 1. angegebenen Einrichtung Anschlagschrauben b³ und k, welche, in der Verlängerung der Schieberspindel angebracht, verhindern, dafs bei geöffneten Kanälen die Schieber •durch den Dampfdruck auf den Entlastungskolben abgehoben werden.

4. Bei konischen Drehschiebern der unter 1. angegebenen Einrichtung eine nach jeder Winkelbewegung eines Schiebers auf denselben wirkende Bremsvorrichtung, bestehend aus einer durch das Gleitstück f^l während seines activen Hubes mittelst eines entsprechenden Mechanismus auf die Schieber-

. spindel b^} niedergeschraubten, hohlen Spindel/, welche eine federnd gelagerte Schraubet⁸ enthält, so dafs durch diese der Schieber elastisch an sein Gehäuse angedrückt wird.