DE451658C - Gestaengelose Schiebersteuerung fuer Kolbendampfmaschinen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung der gestängelosen Schiebersteuerung für Kolbendampfmaschinen nach dem Hauptpatent 442 136, durch welche die genannte Schiebersteuerung besonders für größere Maschinen geeignet wird.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der Schieber des Hauptpatentsi in einen Ein- und einen Auslaßschieber zerlegt wird, die für sich im wesentlichen nach den Grundsätzen des Hauptpatents arbeiten. Dadurch wird eine Reihe wesentlicher Vorteile erzielt. In erster Linie könnien diese beiden getrennten Ein- und Auslaßschieber jeder für sich erheblich geringere Masse erhalten, weiter ist es möglich, den Schieberhub zu verkleinern und infolge der Verringerung der Massen sehr viel höhere Abschlußgeschwindigkeiten zu erzielen. Weiter gibt die Erfindung die Möglichkeit, den Auslaßschieber nur durch Expansionsdampf umzusteuern, so daß gewissermaßen die Steuerung dieses Schiebers kostenlos erfolgt, jedenfalls ein Frischdampfverbrauch hier nicht stattfindet, so daß also der Dampfverlust geringer wird. Die Erfindung ist auf den Zeichnungen in mehreren Ausführungsformen veranschaulicht.

In der Ausführungsform der Abb. 1 liegt der Arbeitszylinder α mit dem Kolben b in der

- Mitte und links davon der Einlaßschieber, rechts der Auslaßschieber. Der Einläßschieber arbeitet genau in der gleichen Weise wie der Schieber des Hauptpatents. Er setzt sich auch in der gleichen Weise aus den Differentialsteuerkolben e, e¹, e², e^z und den beiden Dampfverteilungsschiebern d¹ und d? zusammen. Der Dampfeintritt erfolgt bei g und folgt dem eingezeichneten Pfeil der Abbildung durch den Verteilungs schieb er d¹ und Einlaßschlitz a³ in den Arbeitszylinder α. Durch die Leitung« tritt Dampf hinter den kleinen Differentialkolben e und hält den Schieber in der veranschaulichten Stellung fest. Der Dampfschlitz ß⁴ des Zylinders ist durch den Verteilungsschieber d² geschlossen. Sobald nun der Arbeitskolben d die Öffnungen 1, 2 der Leitung m^x überschritten hat, tritt dann Dampf durch diese Leitung in den Umsteuerraum /² des größeren Differentialkolbens, e² ein. Infolgedessen beginnt der Schieber sich aufwärts zu bewegen. Dabei wird der Dampfschlitz a³ des Zylinders durch den Verteilungsschieber ή?¹ abgeschlossen und es beginnt die Expansion. Die Zuleitung m¹ zu dem Umsteuerraum/² wird durch den kleineren Differentialkolben e^s abgedeckt und gleichzeitig durch den größeren Differentialkolben e² die Entlüftungsleitung ο² dieses Umsteuerraumes geöffnet. Der Schieber befindet sich in Ab-Schlußstellung, wobei seine Bewegung durch den auf den Differentaükolben« wirkenden Expansionsdampf gedämpft wird. Unterhalb des Kolbens b beginnt nun nach Überdecken

des Auslaßkanals lft² die Kompression, die durch die Leitung· η¹ in den Umsteuerraum /³ sich fortsetzt, so daß sie auf den kleineren Differentialkolben e^s einwirkt, dergestalt, daß nunmehr der Schieber weiter nach oben bewegt wird, bis schließlich der Verteilungsschieber/i² den Zylinderschütz ä⁴ freilegt, so daß dann Frischdampf unter den Arbeitskolben & und durch die Leitung«¹ hinter den ίο kleineren Differentialkolben e³ eintreten kann, der den Schieberweg vollendet und vor allen Dingen den Schieber in der nunmehr erreichten Umsteuerstellung festhält.

Der Auslaßsdhieber auf der anderen Seite des Arbeitszylinders α setzt sich ebenfalls aus zwei Paaren von Differentialkolben zusammen. In der veranschaulichten Stellung sind die Auslaßschlitze h¹ des Arbeitszylinders a durch den Differential- und Verteilungskolben d^s abgeschlossen. Der Dampf unterhalb des Arbeitskolbens b entweicht durch die Schlitze ft² in das Schiebergehäuse des Auslaßschiebers und aus diesem durch die Öffnung k. Durch eine Leitung ti² kann der in den Arbeitszylinder eintretende Dampf auf den kleineren Differentialkolben £⁴ einwirken und hält den Auslaßschieber in der dargestellten Stellung kraftschlüssig fest. Die Umsteuerung dieses Auslaßschiebers erfolgt nun im Totpunkt des Arbeitskolbens, und zwar dadurch, daß der Arbeitskolben die an dem Arbeitszylinder a angeschlossene Leitung p² freigibt. Infolgedessen strömt der Zylinderdampf durch diese Leitung p² in den Umsteuerraum des größeren Differentialkolbens d⁴=, der auch gleichzeitig als Verteilungsschieber dient, und bewegt den Auslaßschieber aufwärts. Dabei wird nun die Leitung p- wieder durch den kleineren Differentialkolben ie⁵ abgeschlossen und gleiehzeitig durch den Kolben # die Entlüftungsleitung o⁴ dieses Umsteuerraumes geöffnet. Die Ausiaßschlitze h¹ an der Deckelseite werden durch den Abschluß über d^s geöffnet tind die Auslaßschlitze ft² an der Bodenseite durch den Schieber^⁴ geschlossen. Die Leitung/?¹ wird durch den Differentialkolben tf⁴ geöffnet, . und da gleichzeitig der Einlaßschieber umgesteuert ist, so daß durch den Schütz a⁴ des Arbeitszylinders Dampf eintritt, gelangt der einströmende Frischdampf durch die Leitung Φ unter den kleineren Differentialkolben s$ und hält den Auslaßschieber in dler jetzt erreichiten Stellung fest. Da bei dieser Bewegung vorher schon die Leitung/;¹ von dem kleineren Differentialkolben^ geöffnet ist, kann auch noch der Expansionsdampf durch diese Leitung·/?¹ in den Umsteuerraum zwischen den beiden Kolben c⁴ und e³ eintreten, so daß er auf tten größeren Kolbend³ wirkt und dadurch' die Schieberbewegung dämpft. Da der Auslaß /z¹ hierbei schon geöffnet ist, so sinkt der Druck schnell ab und der Schieber kann ganz umgesteuert werden. Nach Öffnen des Auslasses h¹ findet ein Abfall des Dampfdruckes statt, der auch auf den Kolben e des Einlaßschiebers wirkt.

Der Kompressionsdruck unter dem Arbeitskolben wirkt auf den Kolben e^s und verschiebt den Verteilungsschieber d² bis zum Öffnen von ß⁴. Hierauf erfolgt, wie bereits vorhin geschildert, der Dampfeintritt an der Bodenseite, und die bedidein Schieber werdien wieder kraftschlüssig festgehalten während des folgenden Hubes, bei der der Arbeitskolben b aufwärts geht.

In der Abb. 2 ist die Erfindung bei einer Verbundmaschine mit i8o° Kurbelversetzung veranschaulicht. Der Einlaßschieber ist hier durch Wegfall besonderer Verteilungsschieber vereinfacht, indem die größeren Differentialkolben des Schiebers gleichzeitig auch als Verteilungsschieber benutzt werden. Der Auslaßschieber ist bei dieser Ausführungsform gleichzeitig für den Dampfeinlaß nach dem Niederdruckzylinder verwertet und hat seinerseits Verteüungssc'hieber, die den Austritt des Dampfes aus dem Niederdruckzylinder regeln.

Der Einlaßschieber setzt sich hier in der aus dem Hauptpatent bekannten Weise aus den vier Differentialkolben e, e¹, e², e³ zusammen, die in den Umsteuerräumen /, Z¹, /², /³ arbeiten. Die zu den Umsteuerräumen / und /³ der kleineren Differentialkolben e und .e³ führenden Dampfzuleitungen η und n¹ sind hier über Kreuz gelegt, während die zu den größeren Umsteuerräumen f¹ und f² führenden Leitungen m, nt¹ im Gegensatz zu der vorher beschriebenen Ausführungsfotm nicht gekreuzt sind. loö

Der Dampf tritt auch hier bei g in das Gehäuse des Einlaßschiebers und gelangt durch den Schlitz αλ über den Kolben des Hochdruckzylinders. Die Leitung n¹ ist an diesen Schlitz in der Weise angeschiossen, daß sie 105-mit dem Innern des Hochdruckzylinders auch dann in Verbindung ist, wenn bei Bewegung des Schiebers der größere Differtentialkolben e¹ den Schlitz a¹ gegen den Dampfeintritt absperrt. Durch den durch die Leitung/z¹ in den Umsteuerraum f³ eintretenden Dampf wird der Schieber in der dargestellten Stellung festgehalten. Wenn sich nun der Hochdruckkolben unter dem Einfluß des einströmenden Dampfes abwärts bewegt, so gibt er nach einiger Zeit eine der Öffnungen 1 oder 2 der Leitung m frei, so daß Zylinderdampf in den Umsteuerraum f¹ des größeren Differentialkolbens c¹ eintreten kann. Dadurch wird der Schieber bewegt, derart, daß er in seine Ab-Schlußstellung gelangt, so daß'also in dieser Stellung der- Dampfeintrittschlitz a> abge-

schlossen ist, während der Dampfeintrittschlitz a² noch abgedeckt bleibt, so daß also auf keiner Seite Dampfeintritt erfolgt und über dem Hochdruckkolben die Expansion einsetzt. Sobald der Hochdruckkolben den zu dem Niederdruckzylinder führenden S chlitz hüberdeckt hat, beginnt unter dem Hochdruckkolben die Kompression, die sich durch den Schlitz a² und die Leitung ti in den Umsteuerraum / des kleineren Differentialkolbens ie fortsetzt, so daß nunmehr der Schieber umgesteuert wird; wobei der Schlitz a? geöffnet wird, während der Schlitz«¹ geschlossen bleibt. Der Umsteuerraum Z¹ wird, wie bei der Ausführungsform der Abb. i, durch die Leitung o¹ entlüftet, die aber bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in den Dampfkanal r¹ des Niederdruckzylinders gelangt. Durch diese Verbindung der Entlüftungsleitungen ο¹, ο² der Umsteuerräume der größeren Differentialkolben c¹ und e² wird ein gleichmäßiger Druckabfall in. den Umsteuerräumen des Einlaßschiebers beim Eintreten der Expansion unter dem Arbeitskolben erreicht. Dieser für die einwandfreie Steuerung des Schiebers notwendige gleichmäßige Druckabfall des Dampfes dauert für die Zeit der Füllung an. Wird nämlich die Füllbohrung 1, 2 durch, den Kolben überdeckt, dann fällt der Druck im unteren Umsteuerraum durch die Expansion weiter, während der Druck in den anderen Umsteuerräumen steigt.

Der Auslaßschieber setzt sich hier aus den Differentialkolben e^, e⁵, e^e und e¹ und den beiden Dampfverteilungsschiebern d³ und <i⁴ zusammen. Bei der dargestellten Lage der Abb. 2 wird der kleinere Differentialkolben eⁱ durch die Leitung«² mit Hochdruckdampf beaufschlagt, so daß der Schieber die dargestellte Stellung beibehält. Der vor dem Hochdruckkolben befindliche Dampf geht durch den Schlitz Α², den zwischen den größeren Differentialkolben e^e und dem Verteilungsschieber d^l befindlichen Raum und durch die Lei- tungr² in den NiederdruckzyHnder und tritt unter den Niederdruckkolben. Der über dem Niederdruckkolben befindliche Dampf entweicht oben durch die Leitung r^x und den Schlitz a⁵ in das Auslaßschiebergehäuse, das in irgendeiner Weise mit einem Auslaß versehen ist. Zur Entlüftung der Umsteuerräume der größeren Differentialkolben e^b und e⁶ sind die Leitungen o³ und o* vorgesehen, die über Kreuz in die Kanäle r¹ und r² münden, und^! zwar aus den gleichen Gründen, aus denen die Verbindungen der Leitungen o¹ und o² des Einlaßschiebers in der vorher beschriebenen Weise vorgesehen sind.

Die Umsteuerräume der größeren Differentialkolben c°, e⁶ sind durch die Leitungen p¹, p² mit dem Innern des Hochdruckzylinders verbunden. Kurz vor dem Totpunkt gibt der Hochdruckkolben die Leitung p² frei, so daß Dampf aus dem Hoc'hdruckzylinder in den Umsteuerraum des größeren Differentialkolbense⁰ eintreten kann. Der Auslaßschiebier wird dadurch umgesteuert, und es ergibt sich dann folgendes Bild:

Die Leitung p² wird durch den kleineren Differentialkolben e¹ abgeschlossen. Die Auslaßschlitze α⁵ des. Niederdruckzylinders werden durch den entsprechend verstellten Dampfverteilungsschieber d³ geschlossen, so daß der Auslaß des Niederdruckzylinders an der'Deckelseite geschlossen ist. D er Auslaß aus dem Hoch druckzylinder nach, dem Niederdxuckzylinder wird durch den größeren Differentialkolben <?⁵ geöffnet, so daß nunmehr der Hochdruckdampf an der Deckelseite des Niederdruckzylinders eintreten kann. Der größere Differentialkolben e^e öffnet die Entlüftungsleitung σ⁴, so daß der Umsteuerraum dieses Kolbens sich nach dem Kanal r¹ entlüften kann. Der Dampfverteüungsschieber<i⁴ hat den Auslaßschlitz α^β an der Bodenseite des Niederdruckzylinders geöffnet, so daß der Dampf nunmehr an der Bodenseite des Niederdruckzylinders austreten kann. Der in den Hochdruckzylinder nunmehr unten einströmende Dampf wirkt durch den Kanal«³ auf den kleineren Differentialkolbene¹ und hält den Auslaßschieber in der beschriebenen Stellung umgekehrt zu der Abb. 2 fest.

Die Kompression des Niederdruekzylindersbei dieser Ausführungsform ist gering; infolgedessen ist die Maschine für Gegendruck geeignet, so daß ζ. B. die Möglichkeit besteht, eine derartige Kolbenmaschine vor eine Turbine vorzuschalten.

Die Kompression im Hochdruckzylinder auf der Bodenseite bewirkt lediglich, daß der Einlaßschieber soweit vorgesteuert wird, daß der Einlaß α² in dem gewünschten ' Augenblick geöffnet wird.

Bei der Ausführungsform der Abb. 3, einer doppelt wirkenden Einzylindermaschine, ist die Erfindung in der Weise ausgebildet, daß der Einlaßschieber ohne die sonst bei der Erfindung vorkommende Ab Schluß stellung arbeitet, vielmehr aus einer Endstellung direkt in die andere übergeht, so daß also etwaige Schwingungen, die, wie in dem Hauptpatent angedeutet, auftreten können, hier fortfallen. Die Folge hiervon ist, daß noch ein besonderer Schieber vorgeschaltet werden muß, der erst im Totpunkt den Einlaßkanal öffnet. Als solcher ist hier der Auslaßschieber verwendet, der in der gleichen Weise wie bei der vorher beschriebenen Ausführung, aus den beiden Differentialkolbenpaaren und den Dampfverteilungsschiebem besteht, während der Einlaßschieber nur die Differentialkolbenpaare auf-

weist. Die zu den Umsteiierräumen der kleinen Differentialkolben e, e^% des Einlaßschiebers führenden Dampfzuleitungen n, n¹ sind hier, wie in Abb. 2, über Kreuz angeordnet. Der Dampf tritt in das Einlaßschiebergehäuse bei g· ein und gelangt durch den Dampf schlitz a¹ über den Zwischenraum zwischen dem größeren Differentialkolben e⁵ und dem Verteilungsschieber d¹ des Auslaßschiebers in den Zylinderschlitz ß^s über den Kolben des Arbeitszylinders. Durch die Leitung«¹ tritt Frischdampf unter den kleineren Differentialkolben e³, so daß der Einlaßschieber in der gezeigten Stellung festgehalten wird. "Wienn durch dien abwärts gehenden Arbeitskolben der jeweils offene Anschluß 1 oder 2 der Leitung m freigegeben wird, so tritt dann Zylinderdampf durch die Leitung m in den Umsteuerraum des größeren Differentialkolbens e¹ ein, so daß nunmehr der EinlaBschiebor umgesteuert wird. Hierbei wird der EinlaßschJitz a¹ durch den Kolbene¹ abgeschlossen; es beginnt also in dem Arbeitszylinder die Expansion. Die Leitung m des Kolbens e¹ wird durch den Kolbens abgeschlossen und gleichzeitig durch den Kolben e^x die Entlüftungsleitung o¹ dieses Umsteuerraumes geöffnet. Der Dampfeinlaßkanal a² an der Bodenseite wird von dem Differentialkolben ^² freigegeben. Infolgedessen kann sofort Frischdampf durch die Leitung η hinter den kleineren Differentialkolb en e gelangen, so daß der Schieber in der unteren Endstellung festgehalten wird. Wenn nun der Arbeitskolben auf der Bodenseite eine der Öffnungen der Anschlüsse 1, 2 der Füllleitung m¹ freigibt, so wird zwar Dampf durch diese Leitung in den Umsteuerraum des größeren Differentialkolbens e² eintreten und auf diesen Kolben einwirken, der Einlaßschieber kann· aber jetzt nicht mehr hochgesteuert werden, da der kleinere Differentialkolben e auf der Deckelseite unter Frischdampfdruck steht.

Der Auslaßschieber, an dessen Innenraum der Auspuff angeschlossen ist, wird bei dieser Ausführungsform in der vorher beschriebenen Weise im Totpunkt umgesteuert, dadurch, daß der Arbeitskolben die Leitung p² fredgibt. Der bisher durch den Dampfdruck durch die Leitung«² auf den kleineren Differentialkolben ß⁴ in der dargestellten Stellung festgehaltene Auslaßschieber wird dann durch Eintritt des Zylinderdampfes unter den größeren Diff er entialkolb en e⁶ an der Bodenseite umgesteuert. Der Dampfeintrittischlitz a³ des Zylinders wird dann durch den Verteilungsschieber d¹ geschlossen und der Auslaß h¹ gleichzeitig geöffnet. Der Dampfeinlaß ß⁴ an der Bodenseite wird von dem Verteilungsschieber d² geöffnet, der größere Differentialkolben ig⁶ gibt die Enüüftuingisleitung o⁴ frei, und der Dampfauslaß A² an der Bodenseite des Zylinders wird durch; den Verteilungsschieber d² geschlossen. Die beiden Schieber sind nunmehr so umgesteuert, daß Dampf an der Bodenseite unter den Arbeitskolben in den Zylinder eintritt und die umgekehrte Bewegung sich vollzieht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gestängelose Schiebersteuerung für Kolbendampfmaschinen nach Patent 442 136, dadurch gekennzeichnet, daß für den Dämpfein- und -auslaß zwei getrennte Steuerschieber (d¹, d² und d³, #) vorgesehen sind und die Bewegung des Auslaßschiebers (d^s, d^A) unabhängig vom Einlaßschieber (d¹, d²) im Totpunkt des Arbeitskolbens (b) durch Zylinderdampf einge- leitet und durch Frischdampf vollendet wird.

2. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch 1 für Verbundmaschinen mit um 18.0⁰ gegeneinander versetzten Kurbeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßschieber des Hochdruckzylinders mit seinen Steuerkolben (e⁵, e$) den Dampfeinlaß (A¹, r^x und A², ή) und mit Verteilungsschiebern (d³, d⁴*) den Auslaß (ß⁵, a^e) für den Niederdruckzylinder steuert.·

3. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Umsteuerräume der größeren Differentialkolben· (e¹, e²) der Einlaßsteuerung vorgesehenen Entlüftungsleitungen (ο¹, ο³) mit den auf- denselben Zylinderseiten liegenden Dampfkanälen I/¹, r²) des Niederdruckzylinders verbunden sind, während die Enüüftungsleitungen (o³, o⁴) der größeren Differentialkolben (e⁵, e⁶) der Auslaßsteuerung über Kreuz in die Kanäle (r¹, r²) münden.

4. Gestängelose Schiebersteuerung nachAnspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß der EMaßschieber (e¹, e²) beim Abschluß des Einlaßkanals (a¹, ß²) sofort von einer Endstellung in die andere übergeht und durch Frischdampf in dieser Stellung festgehalten wird, während der Auslaßschieber als Vorschaltschieber beim Umsteuern im Totpunkt des Kolbens (b) erst die Einlaßschlitze (α³, ß⁴) für den Eintritt 'desl Frischdampfes, in den Zylinder freilegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.