DE45303C - Indirekter Regulator für Dampfund Wassermotoren - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Um selbst die geringsten Abweichungen von der normalen Geschwindigkeit einer Turbine, eines Wasserrades oder einer Dampfmaschine sofort auszugleichen, ist zwischen dem Regulator der Turbine und dem Schützen — oder dem Regulator der Dampfmaschine und dem Expansionsschieber — ein selbstthätig wirkender Verstellapparat eingeschaltet, so dafs die ganze Arbeit, die der Regulator zu verrichten hat, nur in dem Verstellen eines minimal kleinen Schiebers besteht.

Es stellen dar:

Figi ι Aufrifs des Verstellapparates in Verbindung mit der Turbine,

Fig. 2 Seitenansicht des Verstellapparates in Verbindung mit der Turbine,

Fig. 3 Grundrifs des Verstellapparates in Verbindung mit der Turbine,

Fig. 4 Längenansicht des Verstellcylinders,

Fig. 5 Querschnitt des Verstellcylinders mit Schieber in seiner höchsten Stellung,

Fig. 5 a Querschnitt des Verstellcylinders mit Schieber in seiner tiefsten Stellung,

Fig. 6 Horizontalschnitt des Verstellcylinders und des Steuercylinders,

Fig. 7 Querschnitt des Schiebers des Verstellcylinders in seiner tiefsten Stellung,

Fig. 8 Querschnitt des Schiebers des Verstellcylinders in seiner höchsten Stellung,

Fig. 9 Ansicht des Schiebers des Verstellcylinders in seiner höchsten Stellung,

Fig. 10 Ansicht des Schiebers des Verstellcylinders in seiner tiefsten Stellung.

Fig. 11 Horizontalschnitt durch den Schieber und die Cylinderkanäle des Verstellcylinders,

Fig. 12 Verticalschnitt durch den Steuercylinder in gröfserem Mafsstabe,

Fig. 13 Querschnitt durch die Federbüchse des Steuercylinders,

Fig. 14 Anordnung des Apparates in Verbindung mit einer Dampfmaschine.

Der Verstellapparat besteht aus dem Steuercylinder 1 (Fig. 1, 2, 3 und 12), dem Verstellcylinder 3 (Fig. 1, 2, 3, 4, 5 und 6), sowie dem Regulator 2 (Fig. 1 und 2). Der Regulator wird vermittelst Riemscheiben und Riemen von der Haupttransmissionswelle 4 (Fig. 3) in Bewegung gesetzt; weicht nun die Geschwindigkeit der Turbine von der normalen ab, so beginnen die Regulatorkugeln zu spielen, und die Stange 8 des kleinen Schiebers 16 wird entsprechend nach rechts oder links bewegt, infolge dessen auch der kleine Kolben 15 (Fig. 6 und 12), der bei normaler Geschwindigkeit in der Mitte des Cylinders steht. Die nähere Beschreibung dieses Steuerorgans noch aufschiebend, soll zunächst der Einfiufs beleuchtet werden, welchen ein Verstellen des Kolbens 1 5 im Steuercylinder 1 (Fig. 6 und 12) auf den ganzen Apparat ausübt. Der Verstellcylinder 3, von welchem die Bewegung des Schützen oder der Regulirklappen ausgeht, ist in Fig. 4 bis 6 dargestellt; derselbe ist in seiner Construction gleich einem Dampfcylinder, versehen mit Kanälen und Schieber, mit Kolben und Kolbenstange, welche letztere zu einer Zahnstange 60 ausgebildet ist (Fig. 1 und 6).

Diese Zahnstange steht im Eingriff mit dem Zahnrad 61, das auf der verticalen Welle 62 befestigt ist (Fig. 1) und durch zwei konische Räder 63 und 63 die Querwelle 64 bewegt,

welche, je nachdem sie rechts oder links gedreht wird, die Klappen zwischen den Leitschaufeln öffnet oder schliefst und somit den Wasserzuflufs zur Turbine regelt. Der Schieber 32 des Verstellorgans (Fig. 5, 5 a und 6) hat jedoch nicht, wie üblich, nur Bewegung in einer Richtung, sondern er hat zwei Bewegungen, eine in horizontaler und eine in verticaler Richtung. Die Bewegung in verticaler Richtung ist eine continuirlich auf- und abwärtsgehende, hervorgerufen durch das Excenter 10 (Fig. ι und 2), welches auf der Antriebwelie 70 des Regulators sitzt, während eine Bewegung in horizontaler Richtung des Schiebers nur bei veränderter Regulatorgeschwindigkeit, und zwar durch den Kolben 15 des Steuercylinders 1 (Fig. 6 und 12) bewirkt wird. Die Schieberstange 33 des oben erwähnten Schiebers ist versehen mit zwei Mitnehmern 31 und 31 (Fig. 8, 11 und 5), welche den Schieber umfassen und ihm die Bewegung der Schieberstange mittheilen. Die runden Köpfe 31 a der Mitnehmer 31 greifen zwischen die Vorsprünge Z¹/¹/¹/¹ (Fig. 8, 9 und 10) des Schiebers 32, so dafs durch ein Drehen der Schieberstange 33 der Schieber in horizontaler Richtung bewegt und der Kolben 25 des Verstellcylinders entsprechend gesteuert wird. Da die Schieberstange 33 auf- und abwärts bewegt wird und sie zu gleicher Zeit eine drehende Bewegung hat, so ist das obere Ende derselben mit dem Kreuzzapfen 66 (Fig. 5) versehen. Das Drehen der Schieberstange 33 geschieht nun, wie in Fig. 1, 3 und 6 ersichtlich, durch den Kolben 15 des kleinen Steuercylinders 1 (Fig. 1, 6 und 12). Der Hebel 34 (Fig. 5, 6 und 3) auf der Schieberstange ist mit einem Keil versehen, während die Schieberstange eine längere Keilnuth hat. Ein gegabeltes Führungsstück 35 (Fig. 5) am Schieberkasten umfafst die Nabe des Hebels 34 und hält diesen Hebel immer in gleicher Höhe, während die Schieberstange und mit ihr der Schieber sich auf- und abwärts bewegt. Beginnen nun bei veränderter Turbinengeschwindigkeit die Regulatorkugeln zu spielen, so wird die Regulatormuffe 40 (Fig. 1) bewegt und setzt durch den Querhebel 5 die Zugstange 6, den Winkelhebel 7 (Fig. 1) und die Schieberstange 8 den kleinen Schieber 16 des Steuercylinders (Fig. 1 und 12) in Bewegung, wodurch der Kolben 15 des Steuercylinders (Fig. 6 und 12) entsprechend gesteuert, der Hebel 34 und mit ihm der Schieber 32 (Fig. 5) des Verstellcylinders entsprechend gestellt und der Kolben 25 des Verstellcylinders, sowie die mit Zahnstange versehene Kolbenstange 24 (Fig. 1, 3 und 6) nach rechts oder links bewegt wird, so dafs der Wasserzuflufs zur Turbine entsprechend vermehrt oder vermindert wird. Wenn nun der Schieber 32 nur eine Bewegung, und zwar nur eine solche in horizontaler Richtung hätte, so könnte es leicht eintreten, dafs der Kolben 25 (Fig. 6) über das Ziel nach rechts oder links verstellt wird, d. h. dafs er springt; aus diesem Grunde mufs die Bewegung des Kolbens in Intervallen erfolgen, was erreicht wird durch die verticale Auf- und Abwärtsbewegung des Schiebers 32, betrieben durch das Excenter 10 (Fig. 2).

Der Einflufs der verticalen Bewegung des Schiebers des Verstellcylinders 32 auf die Steuerung des Kolbens 25 ist am besten zu erkennen aus Fig. 7 bis 11. Der Schieber 32 (Fig. 9) ist mit dem Kanal 80 versehen, während x w die Kanäle in dem Cylinder darstellen; steht nun der Schieber 32 auf seiner tiefsten Position, wie er in Fig. 5 a, 7 und 10 gezeichnet, so kann — ^mag ^er sich so viel als er will nach links oder rechts bewegen — in den Cylinder weder Wasser eindringen, noch daraus entweichen, weil der Schieberkanal 80 nicht mit den Cylinderkanälen χ \\ in Berührung kommt; es sind also Ein- und Ausströmungskanäle überdeckt, mithin die Bewegung des Kolbens des Verstellcylinders 25 (Fig. 6) sistirt, und sie wird so lange sistirt bleiben, bis der Schieber 32 wieder nach aufwärts gezogen wird, wie es in Fig. 5 und 8 dargestellt ist. Es wird durch die in Intervallen vor sich gehende Kolbenbewegung Folgendes bezweckt:

Angenommen, es gehe durch eine beliebige Ursache die Turbine zu langsam, so könnte es sich ereignen, dafs die Steuerung des Schiebers 32 zu intensiv auf den Kolben 25 des Verstellcylinders einwirkt und derselbe dann zu weit öffnet; durch ein Heben und Senken des Schiebers 32 wird jedoch die Bewegung des Kolbens 25 in Intervallen geschehen, sie wird stetig sein und gerade in dem Augenblicke abgeschlossen werden können, wenn die Turbine ihre normale Geschwindigkeit wieder angenommen hat.

Der Steuercylinder 1 (Fig. 12, 1, 2 und 3) ist folgendermafsen eingerichtet: Er ist, gleich einem Dampfcylinder, mit Schieber und mit Ein- und Austrittskanälen versehen, wie Fig. 12 zeigt. In den Schieberkasten 45 mündet das Wasserrohr 11, welches das Druckwasser dem Cylinder zuführt. Der Regulator wirkt auf die Schieberstange 8 ein. Der Kolben 15 ist versehen mit einer Kolbenstange 14. Die Kolbenstange trägt ein Kreuz 21, das, wenn der Kolben 15 in der Mitte des Cylinders steht, die Spiralfedern weder rechts noch links berührt. Die Spiralfedern ruhen einerseits auf dem Boden, bezw. Deckel der Federbüchse 19, andererseits auf den Schraubenstiften 22. Wird der Kolben 15 (Fig. 12) nach links bewegt, so wird die linke Spiralfeder comprimirt und bei seinem Rechtsgang die rechte. Die Spiralfedern wer-

Claims (3)

1. den demnach den Kolben in seiner mittleren Stellung zu erhalten suchen.

   Die Wirkungsweise des ganzen Apparates ist nun die folgende:

   Angenommen, die Turbine wird entlastet und beginnt rascher zu laufen, so schwingen die Regulatorkugeln, die Schieberstange 8 (Fig. ι und 12) wird bewegt, der Schieber 16 verstellt und der Kolben 15 verschoben, die Kolbenstange 14, auf den Hebel 34 einwirkend, verstellt den Schieber 32, wodurch der Kolben 25 und die mit ihm verbundene Kolbenstange 24 bewegt wird.

   Die Zahnstange 60, in das Zahnrad 61 eingreifend, dreht die Welle 62 (Fig. 1), wodurch vermittelst der konischen Räder 63 die Welle 64 (Fig. 1) bewegt, die Regulirklappen entsprechend geschlossen und die Turbine wieder auf ihre normale Geschwindigkeit gebracht wird.

   Wenn dies eingetreten, so nehmen die Regulatorkugeln zunächst ihre normale Position ein, wodurch der kleine Schieber 16 des Steuercylinders auch wieder auf seine mittlere Position zu stehen kommt; sobald dies geschehen, und ein Ueberdruck des Wassers auf der einen oder anderen Seite des Steuerkolbens nicht mehr existirt, wird dieser Kolben durch die Spiralfedern 20 bezw. 20 a auch wieder in seine Mittelstellung gedrängt, und das Spiel kann von neuem beginnen.

   Die ganze Arbeit, die der Regulator zu verrichten hat, ist also die, den Schieber 16 um einige Millimeter zu verstellen, also eine verschwindend kleine Arbeit. Wenn ein energischer Regulator jedoch nur einen solchen geringen Widerstand zu überwinden bezw. eine solche geringe Arbeit zu leisten hat, so kann er dies thun, wenn er seine Geschwindigkeit auch nur um ^l/_i pCt. ändert, d. h. dieser automatische Verstellapparat wird daher Abweichungen von Y₂ pCt. von der normalen Geschwindigkeit der Turbine augenblicklich reguliren.

   Wenn das Wasser, das die Turbine betreibt, zu unrein, oder wenn. das Gefälle ein zu geringes, oder wenn der Verstellcylinder nur schwierig auf dem Niveau des Unterwassers anzubringen wäre, so müfste noch eine Luftpumpe mit Windkessel beigefügt werden, und wäre der Verstellcylinder dann, anstatt mit Wasser, mit comprimirter Luft zu speisen.

   Die zum Betrieb von Spinnereien dienenden Schieberdampfmaschinen sind alle mit zwei Schiebern, mit einem Grund- und einem Expansionsschieber, versehen, auf welch letzteren der Regulator aber in einer sehr unvollkommenen Weise einwirkt.

   Nun kann der oben beschriebene, für Wasser anwendbare Verstellapparat auch sehr gut für Dampf angewendet werden, wie Fig. 14 zeigt. Die Schieberstange des Vertheilungs- oder Expansionsschiebers 72 wird dann mit einer gezahnten Walze 73 versehen, in welche das Zahnrad 74 eingreift.

   3 ist nun der eigentliche Verstellcylinder, dessen Kolben 25 eine Kolbenstange 24 hat, deren äufseres Ende mit dem Schraubengewinde 75 versehen ist (Fig. 14) und wozu 80 eine feststehende, mit dem vorderen Cylinderdeckel verbundene Mutter bildet. Bewegt sich der Kolben 25 nun vorwärts oder rückwärts, so wird Zahnrad 74 infolge des Gewindes gedreht, die gezahnte Walze 73 ebenfalls in drehende Bewegung gesetzt, wodurch auf die bekannte Art der Vertheilungsschieber verstellt wird. Auch dieser Apparat ist mit einem kleinen Steuercylinder 1 (Fig. 14) versehen, auf dessen Schieber , wie bereits beschrieben, der Regulator einwirkt.

   Paten τ-Ansprüche:

   ι . Ein automatischer Verstellapparat für Wassermotoren oder Dampfmaschinen, bei welchem der Kolben einer vom Regulator gesteuerten Steuermaschine 1 seine Bewegung auf die Steuerung 31 bis 33 einer Verstellmaschine 3 überträgt, deren Kolbenbewegung wiederum die Verstellung des Schützens u. s. w. direct einleitet, wobei zur Verhütung stofsweiser, springender Bewegung des Verstellkolbens 25 der Steuerschieber 32 durch Excentertrieb ständig auf- und abbewegt wird, damit die von der· Steuermaschine hervorgerufene Horizontalbewegung desselben den Druck der Treibflüssigkeit auf den Kolben nur in kurzen Intervallen zulasse.
2. 2. Bei der unter. 1. erwähnten Steuermaschine die Anordnung einer Federbüchse 19 vor dem Cylinder (Fig. 12), auf deren Böden sich zwei gleich starke. Spiralfedern 20 und 20a stützen, welche beim Gang der Maschine durch den Kreuzkopf 21 der Kolbenstange 14 abwechselnd zusammengeprefst werden, so dafs sie nach Abstellung der Treibflüssigkeit den Kolben automatisch in seine Mittelstellung zurückdrängen.

   Hierzu
3. 3 Blatt Zeichnungen.