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Steuerung zur selbsttätigen Regelung der Leistung der Speisepumpen
von Dampfmaschinen, besonders von Lokomotiven. Für diese Anmeldung ist gemäß dem
Unionsvertrage vom a. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in Ungarn
vom 16. Juli 1924 beansprucht. Es ist ein altes Erfordernis, daß die Speisepumpen
immer so viel Wasser in die Kessel, besonders in die Lokomotivkessel, fördern sollen,
als dem durch die Zylinder zii verbrauchenden Wasser entspricht.
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Bei den bisher bekannten Steuerungen wurden nur die Änderungen der
Umdrehungszahl und der Füllung der Dampfmaschine beachtet, obwohl bei einem großen
Teil der fahrbaren Dampfmaschinen, so besonders bei Lokomotiven, der Dampfverbrauch
durch den einströmenden Dampfdruck ebenso beeinflußt wird wie durch die Umdrehungszahl
und die Füllung.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Steuerung, die die Speisepumpen
der Dampfmaschinen, besonders die der Lokomotiven, zwangläufig derart bewegt, daß
die Speisepumpen, von der Umdrehungszahl, dem einströmenden Dampfdruck und der Füllung
abhängig, immer genau so viel Wasser selbsttätig in den Kessel fördern, als dem
durch die Zylinder zu verbrauchenden Dampf entspricht.
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Gemäß der Erfindung wird nämlich der Kolben der Speisepumpe durch
eine Stange angetrieben, deren Hubzahl der des Dampfmaschinenkolbens gleich ist
und deren Hublänge durch eine von einem Servomotor geregelte Übersetzung bestimmt
ist, der voll der Größe des Druckes und der Füllung des in den Arbeitszylinder der
Dampfmaschine einströmenden Dampfes gemeinschaftlich abhängig durch Flüssigkeit
bewegt wird.
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In der Zeichnung ist die die Erfindung bildende Steuerung an Hand
von zwei schematischen Darstellungen erläutert und beispielsweise in zwei Ausführungsformen
dargestellt.
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Abb. r ist die schematische Darstellung der allgemeinen Anordnung
der Steuerung.
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Abb. 2 ist die schematische Darstellung der den Servomotor be,(vegenden
Organe in größerem Maßstabe.
Abb. 3 ist ein schematisches Bild der
den Servomotor der ersten Ausführungsform bewegenden Organe.
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Abb. q. ist eine Draufsicht und eine schematische Seitenansicht der
den Servomotor der zweiten Ausführungsform bewegenden Organe.
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Das eine Ende der Schubstange p (Abb. i) ist an dem Kolben P der Speisepumpe
angelenkt, während das andere Ende mittels des Gleitgelenkes 3 mit dem als Treiborgan
dienenden Arm k in Verbindung steht, der mittels der Vermittlerstange k1 durch den
Kreuzkopf der Dampfmaschine um die feststehende Welle l verschwenkt wird, so daß
Dampfmaschine und Speisepumpe synchron laufen, wodurch die Hubzahl des Kolbens P
be= stimmt ist.
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An die Schubstange p ist mittels des Gleitgelenkes 3 noch die den
Servomotor S durchsetzende gegliederte Servostange s gebunden. Durch den einströmenden
Dampfdruck und die Füllung werden in später beschriebener Weise die Höhestellungen
der Servostange s gemeinsam geregelt; diesen Höhestellungen entsprechend wird durch
das untere Ende der Servostange s das Gleitgelenk 3 auf dem Arm k, längs der Strecke
z-a, v, in kleinerer oder größerer Entfernung zur feststehenden Welle l festgehalten,
so daß die Schubstange entsprechend kürzere oder längere Wege beschreiben wird,
wodurch die Hublänge des Kolbens P der Speisepumpe, in- Abhängigkeit von dem einströmenden
Druck und der Füllung, bestimmt ist. Der durch den Servomotor S geregelte @Ybersetzungsmechanismus
besteht in vorliegendem- Falle aus der -Servostange s und dem Gleitgelenk 3, welch
letzteres auf dem Arm k durch die Servostange s auf und ab geschoben wird und an
welches auch die Schubstange p gebunden ist. In 'der Beschreibung ist durchweg diese
Art der übersetzung angenommen.
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Dadurch, daß die Hubzahl der Speisepumpe von der Umdrehungszahl der
Dampfmaschine, die Hublänge aber von dem einströmenden Dampfdruck und der Füllung
abhängig ist, wird die Leistung der Speisepumpe der Umdrehungszahl der Dampfmaschine,
dem Drucke und der Füllung des einströmenden Dampfes proportional, d. h. die Speisepumpe
wird vollkommen gleichzeitig mit den Hüben der Dampfmaschine so viel Wasser in den
Kessel fördern, als zum Ersatz des durch den Zylinder verbrauchten Dampfes erforderlich
ist, wodurch der Wasserstand im Kessel immer beständig bleibt.
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Die gemeinsame Bewegung des Servomotors S bzw. der Bewegungen der
Servostange s durch den einströmenden Dampf und die Füllung erfolgt in folgender
Weise: An das obere Ende V der Servostange s ist das eine Ende der Rückführungsstange
y angelenkt, während das andere gabelförmige Ende dieser Stange mittels des Bolzens
III, Jer mit der Stange des Druckvermittlers !V in paralleler Gerade geführt wird
(Abb. 2), mit dem einen gabelförmigen Ende der kückführungsstange x verbunden und
das andere Ende dieser Stange an das Ende I der Relaisstange r angelenkt ist, durch
die der bekannten Doppelkolben T des Relais R bewegt wird.
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In dem Schlitz II der Rückführungsstange x ist- die Druckvermittlerstange
iz gelenkig gelagert, die mittels des Druckvermittlers N (Abb. i) im Maße des einströmenden
Dampfes ` die Rückführungsstange nach oben drückt. Sinkt der einströmende Dampfdruck
z. B. von 12 Atm. auf 6 Atm. (Abb. 2), so wird durch die Druckvermittlerstange zc
die Rückführungsstange x in ihrer ganzen Länge in die den 6 Atm. entsprechende Stellung
heruntergezogen, wodurch auch die Relaisstange r nach unten geht, so daß sich auch
der -Doppelkolben T des Relais R -nach unten bewegt. Dann wird jedoch durch die
Rohre d1, b, b, (Abb. i) Flüssigkeit unter den Kolben des Servomotors S gedrückt,
und es fließt das oberhalb des Kolbens des Servomotors befindliche überflüssige
Wasser durch die Rohre cl, c, e (Abb. 2) in das Saugrohr der Pumpe, so daß- die
Servostange s (Abb. i) sich anhebt, wodurch das Gleitgelenk 3 auf dem Arm k in eine
höhere Stellung gelangt und somit der Hub des Kolbens P kleiner wird. Dem kleineren
guck der Dampfmaschine entspricht also ein kleinerer Hub des Kolbens der Speisepumpe.
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Der Kolben des Servomotors S gelangt in die Ruhestellung, wenn der
Doppelkolben T des Relais R (Abb. 2) sich in die in der'Zeichnung dargestellte Stellung
einstellt, was im Falle von 6 At'm. dann erfolgt, wenn das Ende V der Rückführungsstange
y in die Stellung V", das Gelenk III aber in die Stel= Jung III' gelangt. Die Rohre
d, d, sind mit dem Druckrohr der Pumpe, das Rohr e aber mit dem Saugrohr derselben
in Verbindung.
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Die Speisepumpe kann durch Verschließen des Rohres g des Druckvermittlers
N (Abb. i) und durch Ablassen des im Druckvermittler befindlichen Dampfes oder Wassers
außer Betrieb gesetzt werden.
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Der Anschlag D (Abb. 2) dient zum - Begrenzen der Bewegungen der Rückführungsstange
x und zum Entlasten .der Relaisstange y.
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Die Rückführungsstange y ist mittels des Gleitgelenkes IV an einem
verschiebbaren Lager befestigt, das z. B. durch die Dampfmaschinensteuerung verstellt
wird, deren Bewegungen
nämlich der Füllung der Dampfmaschine proportional
sind. Die B-)h@i dieses Lagers ist derart bemessen, daß der Kolben des Servomotors
S (Abb. i) beider größten Füllung (go Prozent) die tiefste, bei der kleinsten Füllung
(o Prozent) jedoch die höchste Stellung einnimmt, wodurch das Gleitgelenk 3 auf
dem Arm k ebenfalls in die tiefste bzw. in die höchste Stellung gelangt und somit
der wirksame Hub des Kolbens P sich von seinem größten bis zu seinem kleinsten Wert
ändert. Der größeren oder kleineren Füllung der Dampfmaschine entspricht also der
größere oder kleinere Hub der Speisepumpe.
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Da in der der o-Füllung entsprechenden Stellung (Abb. 2) das Gleitgelenk
IV und das Gelenk V der Servostange s in der Stellung V" zusammenfallen, d. h. die
Rückführung aufhört, geht das Gleitgelenk IV nicht unter die der Füllung von 5 Prozent
entsprechende Stellung, wodurch diese neutrale Stellung verinieden ist.
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Um die im Relais R und im Rückführungsgestänge eventuell auftretenden
schädlichen Beanspruchungen zu vermeiden, ist bei der ersten Ausführungsform der
Steuerung (Abb. 3) einerseits zwischen die Rückführungsstangen x, y mittels Gabelkupplungen
die Vermittlerstange N eingeschaltet und an diese mittels des Gelenkes Z das Relais
12 gebunden und anderseits das der jeweiligen Füllung entsprechend bewegte Lager
nicht in (las Gleitgelenk y, IV (Abb. 1, 2) der mit der Kolbenstange des Servomotors
verbundenen Rückführungsstange y, sondern in das Gleitgelenk X der Rückführungsstange
x befestigt Abb. 3).
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Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist auf Grund der an Hand
der Abb. i und 2 gemachten Erläuterungen vollkommen verständlich.
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Die zweite Ausführungsform (Abb.4) ist gedrängter ausgebildet, ihre
Wirkungsweise ist auf Grund der vorherigen Erörterungen ebenfalls vollkommen verständlich.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Rückführungsstange y als einarmiger
Hebel ausgebildet, an dessen Bolzen A das gegabelte Ende der Verrnittlerstange z
angeschlossen ist.
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Innerhalb ihrer Konstruktions- und Wirkungsgrenzen können auch die
Kennzeichen der vorliegenden Erfindung geändert werden, ohne daß hierdurch die Erfindung
selbst eine Änderung erleiden würde.
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So kann eine Steigerung der Leistung der Speisepumpe auch dadurch
erreicht werden, daß (las Relais in beliebiger Stellung der Rückführungsstangen,
unabhängig von diesen, bewegt wird. Dies kann z. B. derart geschehen, daß die Relaisstange
vor dem Relaiskolben mittels eines zweiärmigen Hebels in zwei Teile geteilt wird,
dessen Drehpunkt in der Ouerrichtung beweglich ist.
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Das Relais und der Servomotor müssen nicht mit dem Druck- bzw. Saugraum
der Pumpe in Verbindung sein, sondern es genügt, wenn das Überfl:eßeii irgendeiner
die beiden Flüssigkeitsräume des Servomotors ausfüllenden Flüssigkeit aus dem einen
Flüssigkeitsraum in den anderen, und zwar nur in der entsprechenden Richtung, mittels
der oben beschriebenen Wirkung des Relais ges'euert wird. Der- Kolben des Servomotors
steht nämlich durch die Vermittlung der Servostange während eines jeden Pumpenhubes
unter der Wirkung einer Kraft von wechselnder Richtung, und kann sich demzufolge
der Kolben des Servomotors in der entsprechenden Richtung bewegen, wenn das Relais
auf derjenigen Seite das Überfließen der Flüssigkeit ermöglicht.