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Steuerung für schwungrad- und gestängelose Verbund- und Zwillings-Kolbenkraftmaschinen,
die in versetzter Phase arbeiten. Die Erfindung betrifft, eine Steuerung für Schwungrad-
und gestängelose Verbund- und Zwillings-Kolbenkrafttnaschinen, die in versetzter
Phase arbeiten.
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Zur Sicherung einer ununterbrochenen und l;leichmäßigen Förderung
müssen bei Maschinen mit nebeneinander arbeitenden Kolben diese gegeneinander versetzt
sein. Bei den schwungrad- und gestängelosen Kolbenkraftmaschinen, bei denen eine
Beeinflussung (ler Steuerschieber über Kreuz wie bei den Maschinen nach dem Worthingtonsystetn
nicht
möglich ist, hatte man ein besonderes, kraftbewegtes Steuerorgan zwischen die beiden
Antriebszylinder gelegt, \velches die Steuerkanäle der Hauptsteuerung des einen
der beiden Zylinder, bei Verbundmaschinen beispielsweise des Niederdruckzylinders,
derart überwacht, claß der NTiederdruckkolben seinen Hubwechsel nur dann bewerkstelligen
konnte, wenn der Hochdruckkolben eine bestimmte mittlere Lage überschritt. Die bekannte-
Steuerung dieser Art hatte den Nachleil, daß zur Umsteuerung des erwähnten Zwischenorgans
zwei vom Hochdruckzylinder ausgehende Steuerkanäle notwendig waren, die praktisch
so dicht beieinander lagen, daß die beiden Steuerkammern des erwähnten Zwischensteuerorgans
besonders bei rascher Kolbenbewegung im Hochdruckzylinder fast gleichzeitig mit
Treibmittel gleichen Druckes l.eaufschlagt wurden, wodurch die Sicherheit der Durchführung
der Umsteuerbewegung des erwähnten Zwischensteuerorgans stark beeinträchtigt wurde.
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Bei der Steuerung nach der Erfindung ist die Möglichkeit einer unzuverlässigen
Wirkungsweise des Zwischensteuerorgans dadurch vermieden, daß am Hochdruckzylinder
der Verbundmaschine oder an dem einen der beiden Zylinder der Zwillingsmaschine
nur ein einziger Steuerkanal angeschlossen ist, der zweckmäßig in der Mitte des
Kolbenhubes in den Zvlinder mündet. Während bei der vorerwähnten fehlerhaften Ausführung
die Umsteuerung .des Zwischensteuerorgans in der kurzen Zeit vor sich gehen mußte,
die zwischen dem Überschleifen der beiden benachbarten Steuerbohrungen am Hochdruckzylinder
liegt, steht bei der Ausführungsform der Steuerung nach der Erfindung für die Durchführung
der Umsteuerbewegung des Zwischensteuerorgans die Zeit zur Verfiigung, innerhalb
deren der Arbeitskolben des Hochdruckzylinders den halben Hub zurücklegt, und dieser
Zeitabschnitt genügt praktisch, um die Steuerbewegung des Zwischensteuerorgans zu
Ende zu führen.
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Die angestrebte Wirkung wird gemäß der Erfindung mittels zweier am
Hochdruckzylinder angeordneten, kleinen Kolbenschieber erreicht, deren j e einer
am Ende des Arbeitszylinders liegt, und die in der jeweiligen Bewegungsrichtung
des Arbeitskolbens, Nenn derselbe sich dem Hubende nähert, durch Anstoßen seitens
des Arbeitskolbens nach auswärts bewegt werden, während ihre Einwärtsbewegung durch
Treibmittel erfolgt, das die Außenflächen der kleinen Kolbenschieber beaufschlagt
und durch Steuerkanäle der den Kolbenschiebern abgewendeten Seite des ArbeitszvIinders
entnommen wird. Diese Kolbenschieber stellen jeweils zwischen dein Hochdruckzylinder,
und dein die Beaufschlagung des Steuerorgans des Niederdruckzylinders regelnden
Zwischensteuerorgan solche Verbindung her, daß beim Überschleifen der Zylindermitte
des Hochdruckzylinders durch den Hochdruckkolben die eine Steuerkammer des Zwischensteuerorgans
beaufschlagt und dadurch dessen Umsteuerbewegung eingeleitet wird, daß aber erst
beim Hubwechsel des Hochdruckkolbens ein Druckwechsel in der bisher beaufschlagten
Steuerkammer des Zwischensteuer o1-gans eintritt, derart, daß nunmehr beide Steuerkammern,dieses
Organs unter gleichem Druck, und zwar bei der Verbundmaschine unter dein Druck des
Aufnehmers, stehen.
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Die zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens dienende Gesamteinrichtung
besteht bei der in Abb. i schematisch dargestellten Verbundmascbine aus folgenden
wesentlichen Einzelheiten: dem Hochdruckzylinder a mit dem Arbeitskolben c, dem
Hauptsteuerschieber o mit dem Differentialkolben p und d sowie dem Umsteuerungsschieber
ic und den beiden an den Enden des Arbeitszylinders a. angeordneten Kolbenschiebern
hl und h_. ferner (lern Niederdruckzylinder h mit denn Arbeitskolben d, dem
Hauptsteuerschieber t
mit den Differentialkolben r und s und dein Umsteuerungsschieber
v. Außerdem ist als steuerndes Zwischenorgan zur Überwachung der Steuerorgane des
Niederdruckzylinders der Hilfsschieber i mit den beiden gleich großen Steuerkolben
L und h vorgesehen und in die Verbindung zwischen Hoch- und Niederdr uckzylinder
der Aufnehmer R eingeschaltet. Mit DE sind die Einströmkanäle, mit LiA die
Ausströmöffnungen bezeichnet.
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Die Wirkungsweise der Steuerung bei der Verbund-Kolbenkraftinaschine
gemäß Abb, i ist die folgende: Bei der auf der Zeichnung veranschaulichten Stellung
der Steuerorgane tritt Frischdampf in die Steuerkammer zwischen die Kolben p und
q und gelangt über den Kanal r in .den Hochdruckzylinder a und treibt den
Hochdruckkolben c nach oben. Der auf dessen Oberseite befindliche verbrauchte Dampf
tritt durch den Kanal 2, die Höhlung des Hauptsteuerschiebers o und den Kanal 3
in den Aufnehmer R. Von dort gelangt der Aufnehmerdainpf über den Kanal 5 in die
zwischen den Steuerkolben r und s liegende Steuerkammer des Hauptsteuerschiebers
t für den Niederdruckzylinder und über den Kanal 6 auf die Oberseite des gerade
ini oberen Totpunkt befindlichen 1Tieder druckkolbens d. Der unter dein Kolben
d befindliche verbrauchte Dampf wird durch den Kanal 7, die Muschel des Hauptsteuer
Schiebers t und den Kanal 8 ins Freie abgelassen.
Der Arbeitskolben
c des Hochdruckzylinders U ist im Aufwärtsgang begriffen, während der Kolben
d im N iederdruckzvlinder b nach soeben im oberen Hubwechsel erfolgter
Umsteuerung die Abwärtsbewegung antritt. Der Hochdruckkolben c hat soeben den in
der Längsmitte des Zylinders a mündenden Steuerkanal 14 überschliffen. Infolgedessen
strömt Frischdampf aus dein unter dein Hochdruckkolben c befindlichen Teil des Zylinders
a durch die Kanäle 14, 16 und 18 in die Steuerkammer, die rechts vom Kolben k des
Hilfsstetierschiebers i. gelegen ist. Da der Raum links vom Kolben L des
Zwischensteuerorgans i durch die Kanäle 17 und 2o über den oberen Kolbenschieber
eil mit dein Raum oberhalb des Hochdruckkolbens c und damit weiterhin über den Kanal
2, die Muschel des Schiebers o und den Kanal 3 mit dem Aufnehmer R in Verbindung
steht, so wird der Hilfsschieber i., wie in Abh.1 dargestellt, in die linke Endlage
gebracht. Bei dieser Lage des Schiebers wird die zwischen den Kolben k und
L befindliche Steuerkammer durch den Kanal 21, die :\Itiscliel -- ini Umsteuerungsschieber
-z des Niederdruckzylinders und den Kanal 25 mit der Steuerkammer links vom
Steuerkolben r des Hauptsteuerschiebers t für den NiederdruckzvIinder verbunden.
Diese Steuerkammer ist also finit Aufnehinerdarnpf gefüllt, wodurch der Hauptsteuerschieber
t in die in Al»). i dargestellte rechte Endlage bewegt wird. Wenn der Hochdruckkolben
c das olyere Hubende erreicht, stießt er den Umsteuer ungsschieber r( nach oben.
Dadurch wird die Verbindung des Kanals to finit den) Freiluftkanal 11 unterbrochen
und die Steuerkammer des Hoclidruckhauptschiebers o über den Kanal 9 mit Frischdampf
beaufschlagt, der auf die Außenfläche des größeren Kolbens p wirkt; dadurch wird
der Hauptsteuerschieber o in die linke Endlage gebracht, in der er die Kanäle i
und 3 verbindet und über Kanal 2 Frischdampf auf die obere Seite des Hochdruckkolbens
c leitet. Der- Raum unterhalb des Kolbens c ist durch die vorerwähnte, durch den
Schieber o vermittelte Verbindung zwischen den Kanälen i und 3 mit dem Aufnehmer
R verbunden. Gleichzeitig mit der Unisteuerung des Hauptschiebers o werden die beiden
Kolbenschieber hl und 1r, nach oben bewegt, und zwar der obere Schieber hl durch
Anstoß des Hochdruckkolbens c an die Stoßspindel des Schiebers, der Kolben h..,
durch Beaufschlagung seiner unteren Fläche mit Frischdampf über den Kanal 12. In
den neu gewonnenen Lagen der beiden Kolbenschieber h1 und h._ ist die Kolbenkainnier
links voni Kolben L des Hilfsschiebers i. durch die Bohrung i.1, Kanäle 15
und 17 init Aufnehmerdampf beaufscblagt, weil der Raum des Zylinders a unter dem
Kolben c auf dem vorher beschriebenen Wege mit dein Aufnehmer in Verbindung steht.
Auch die Kaminei rechts vom Steuerkolben k des Zwischensteuerorgans i steht über
die Kanäle 18 und 1.9, die durch den Kolbenschieber h., miteinander in Verbindung
gesetzt sind, mit der Aufnehinerseite des Hochdruckkolbens in Verbindung. Der Druck
in der Steuerschiel>erl:amnier links vom Kolben y hat also durch den Hubwechsel
des Hochdruckkolbens c keine Veränderung erfahren. Auf dem Wege von der Mittelstellung
des Hochdruckkolbens c bis zum oberen Hubende bleibt also der Überdruck in der beaufschlagten
Kammer des Hilfssteuerorgans i gegenüber der nicht beaufschlagten bestehen, und
erst beirr Hubwechsel des Hochdruckkolbens tritt ein Ausgleich der Druckverhältnisse
in der `'eise ein, claß beide Kammern unter Aufnehmerdruck gestellt werden. Während
der Hochdruckkolben c den oberen Hubwechsel vollzogen hat, überschreitet der Niederdruckkolben
d seine Mittellage beim Ahwärtsgang. Erreicht er das untere Hubende, so zieht er
den Uinsteuerungsschieber v herab und unterbricht dadurch die bisher durch die untere
Muschel N hergestellte Verbindung zwischen den Kanälen 25 und 21 und stellt dafür
die Verbindung zwischen den Kanälen 22 und 2.4 mittels der Muschel y her. Diese
Umschaltung des Unisteuerungsschiebers v hat aber .eine Umschaltbewegung des Hauptsteuerschiebers
t für den Nieder druckzvIinder erst dann zur Folge, wenn der Hoch-(lruckkoll)en
c auf seinem Wege nach abwärts die Bohrung 1.4 überschliffen hat. Denn dann tritt
der über dem Kolben c befindliche Frischdampf durch die Kanäle 14, 15 und 17 vor
den Kolben L des Hilfsschiebers, während die Steuerkammer rechts vorn Kolben k nach
wie vor unter Aufnehmerdruck steht. Der Schieber i. wird also in die rechte Endlage
gebracht. Erst durch diese UnisteuerbewegUng des Hilfsschiebers i wird der Kanal
2:: über den Auslaß 23 mit der freien Luft verbunden. Die Steuerkammer des Niederdruckhauptsteuerorgans
links vom Kolben j -
wird über 24, Y, 22, 23 entlüftet und dadurch der Hauptsteuerschieber
t für den Nieder-(Iruckzylin (ler nach links verschoben, so dar über den Kanal 7
nunmehr Aufnehmerdampf unter den Niederdruckkolben d tritt, während der über diesem
Kolben befindliche verbrauchte Dampf durch den Kanal 6, die Muschel des Schiebers
t und den Kanal 8 ins 1# reie entweicht. Die Beaufschlagungs- und Entlüftungskanäle
der Steuerkammer des Hauptschiebers für die N iederdrucksteuerung «-erden also vom
N iederdruckkolben durch
den Umsteuerungsschieber v, vom Hochdruckkolben
vermittels des Hilfsschiebers i derart überwacht, daß der Hubwechsel des ;\ iederdruckkolbens
nur an seinem Hubende eintreten kann, aber erst nachdem der Hochdruckkolben den
Kanal 14 überschliffen hat.
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Bei der Zwillings-Kolbenkraftmaschine gemäß Abb. 2 hat man sich zur
Erzielung der Kolbenbewegung in versetzter Phase im wesentlichen der gleichen Mittel
bedient wie bei der Verbundmaschine nach Abb. i. Das Schema der Steuerung für die
Zwillingskraftmaschine unterscheidet sich von dem für die Verbundkraftmaschine nur
durch den Fortfall des Aufnehmers und durch die Beaufschlagung der Kammern des Hilfssteuerorgans
mit Frischdampf anstatt mit Aufnehrnerdampf bei der Verbundmaschine. Ferner wird
der bei der Verbundmaschine zum Aufnehmer führende Kanal 3 bei der Hauptsteuerung
des ersten Zylinders der Zwillingsmaschine ins Freie geführt. Schließlich läßt sich
bei der Zwillingsmaschine mit der Steuerung gemäß der Erfindung eine Anordnung treffen,
die es ermöglicht, die beiden Maschinen einzeln und unabhängig voneinander zu betreiben.
Zu diesem Zweck ist in die vom Hilfssteuerorgan i zur Steuerkammer des Hauptschiebers
des zweiten Zylinders führenden Steuerkanäle 2i und 22 ein Hahn 26 mit Bohrungen
in zwei Ebenen eingesetzt. In der normalen Stellung dieses Hahnes sind die Kanäle
2i und 22 mit den zum Umsteuerschieber v führenden Kanälen 2i' und 22' verbunden.
Bei einer Drehung des Hahnes um einen bestimmten Winkel aber werden die Kanäle 21
und 22 von den Kanälen 21 und 22 abgeschaltet und unmittelbar mit der Frischdampfzuleitung
und einer zur Atmosphäre führenden Leitung verbunden. Die Steuerbewegungen des Hilfsschiebers
i. bleiben in diesem Falle ohne Einfluß auf die Steuerung des Zylinders b.