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Hilfssteuerung zur Verminderung der Verdichtung an Kraftmaschinen
Steuerungen bei Dampfkräftmaschinen mit gemeinsamem Steuerorgan für Dampfein-und
-auslaß auf beiden Zylinderseiten und besonderen Schiebern für Dampfein- und -auslaß
für jede Zylinderseite sind bekannt. Ferner ist bekannt, daß bei Verwendung solcher
Steuerungen die Verdichtung im Zylinder bei mittleren und kleineren Füllungen sehr
früh beginnt, wodurch sehr hohe Verdichtungsdrücke entstehen, die einen merkbaren
Arbeitsverlust und unruhigen Gang der Maschine verursachen. Diese hohen Verdichtungsdrücke
treten hauptsächlich dann in Erscheinung, wenn im Zylinder die schädlichen Räume
sehr klein sind.
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Der Erfindungsgegenstand bezweckt nun. den Beginn der Verdichtung
für jeden Fül lungsgrad annähernd bei der gleichen Kolbenstellung eintreten zu lassen.
und besteht aus einer Hilfssteuerung, die ihren Antrieb von einer bekannten Steuerung
erhält, «-elche, wie oben beschrieben, Ein- und Auslaß finit einem Steuerorgan zugleich
steuert und mittels in die schädlichen Räume des Steuerorgans eingebauter Hilfssteuerorgane
den Beginn der Verdichtung entsprechend der Einstellung für alle Füllungsgrade gleichbleibend
gestaltet.
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Eine solche bekannte Hebelsteuerung, die für einseitige Drehung oder
auch für Vorund" Rückwärtsgang der Maschinen verwendbar ist. ist beispielsweise
in beiliegender Zeichnung in Abb. d. dargestellt. Dieselbe besteht aus einem Hebel
i, der seine Bewegung von einem Exzenter oder einer Kurbel empfängt, dargestellt
durch den Exzenterkreis x-. An dem Hebel i ist bei da ein Stützhebel 2 mit verschiebbarem
Drehpunkt u angelenkt: am Ende des Hebels i ist bei d die Stange 3 angekuppelt,
die in bekannter Art die Bewegung der Steuerung auf das Steuerorgan, das zugleich
Ein- und Auslaß auf beiden Zylinderseiten steuert, überträgt. Im folgenden soll
diese bekannte Steuerung »Hauptsteuerung« und deren Steuerorgan »Hauptsteuerorgan«
benannt werden.
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Für die Dampfverteilung der Hauptsteuerung bedeuten für die Drehrichtung
im Sinne des Pfeiles (Vorwärtsgang) e, e', a, a' und c, c' den Beginn des
Dampfeinlasses, des Dampfauslasses und der Verdichtung. Für die entgegengesetzte
Drehrichtung (Rückwärtsgang) sind die entsprechenden Punkte e, e', a', a2
und c, c'. Beispielsweise sollen, wie in Abb. 4 für Vorwärtsgang dargestellt, die
Lagen h. z( des Hebels 2 für Nullfüllung, lt u' für -Maximalfüllung gelten. Für
die gleichen Füllungen entgegengesetzter Drehrichtung befindet sich der Stützhebel
in den Lagen 1a 7t. und h u=. Der Punkt lt beschreibt für diese Füllungen bei Vor-
-und Rückwärtsgang die Kreisbögen z, z', z= und der Punkt d für beide Drehrichtungen
und obige Füllungen die ellipsenähnlichen geschlossenen Kurven y, y', y=, bei denen
bekanntlich bei jeder Füllung die Punkte e und e' zusammenfallen.
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Durch die Stange 3 wird die Bewegung der Steuerung auf das Hauptsteuerorgan
übertragen.
Daselbst erfolgt je nach Lage der Kurven y, y1, yL der Beginn der Vorausströmung
und der Verdichtung früher oder später.
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Der Erfindungsgegenstand soll nun den durch das Hauptsteuerorgän bewirkten
veränderlichen Verdichtungsbeginn für alle Füllängen annähernd gleichbleibend gestalten.
Zu diesem Zweck nimmt die Stange .4 von der Stange i der Hauptsteuerung bei d die
Bewegung ab und überträgt sie durch einen ein- oder zweiarmigen Hebel 5 mit festem
Drehpunkt l und eine Stange 6 auf die Hilfssteuerorgane.
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Die Anordnungen der Hilfssteüerorgane am Zylinder sind in den Abb.
i, 2 und 3 für eine Zylinderseite dargestellt. Für die andere Zylinderseite sind
die Anordnungen entsprechend. In Abb. i ist als Hilfssteuerorgan ein Schieber vorgesehen,
dessen Bohrung o so nahe als möglich an die schädlichen Räume des Hauptsteuerorgans
am Zylinder angebaut ist. In diesem Falle bewegt sich der Schieber in einem Gehäuse,
das angeschraubt ist, kann jedoch auch angegossen sein. Der Innenraum des Schiebergehäusesist
durch eine Öffnung r mit dem schädlichen Raum des Hauptsteuerorgans im Zylinder
verbunden. Die Austrittsöffnung t ist an die Abdampfleitung angeschlossen. In Abb.2
und 3 sind die Hilfssteuerorgane als Tellerventile p und q dargestellt, die
direkt in die schädlichen Räume des Zylinders eingebaut sind. Auch hier sind bei
beiden Anordnungen die Austrittsöffnungen t mit der Abdampfleitung verbunden.
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Für den Beginn der Eröffnung und der Verdichtung an den Hilfssteuerorganen
sind für die Drehrichtung im Sinne des Pfeiles am Exzenterkreis x die Punkte
v und v' maßgebend, und für die entgegengesetzte Drehrichtung v' und
v2. Diese Punkte liegen in den geschlossenen Kurven y, y1, y 2 entsprechend den
Füllungsänderungen und Vor-und Rückwärtsgang, wie Abb. 4 zeigt, insofern günstig,
als ihre Lagen auf den zugehörigen Zylinderseiten für alle Füllungsänderungen annähernd
auf Kreisbögen m und iz liegen, die als Radius die'Stangenlänge 4, als Mittelpunkte
die Punkte v4 und v5 besitzen, so daß, wenn der Punkt d der Stange i sich in den
Punkten v1, v=, v, va der Kurven y, y1, y= befindet, der Endpunkt
der Stange 4 annähernd in den Punkten v4 und v5 liegt. Da nun die Punkte v4 und
vr, gemeinsam für verschiedene Lagen der Punkte v1, v= und v, v'
auf den Bogen
na und n sind, so können dieselben mit Vorteil zur Steuerung der Hilfssteuerorgane
Verwendung finden. Zu diesem Zweck wird nun, wie Abb. 4 zeigt, die Stange 4 mit
dem Hebel 5 gekuppelt, und zwar wird der Drehpunkt l des Hebels 5 so gelagert,
daß dessen Endpunkt g in seiner Hinundlierbewegung durch die Punkte v4, v5, wie
durch einen Kreisbogen s angedeutet, schwingt. In bekannter Art werden mittels Stange
6 die Hilfssteuerorgane beider Zylinderseiten bewegt. Dadurch ergibt sich, daß auf
der einen Zylinderseite für alle Füllungsgrade für Vor-und Rückwärtsgang der Maschine
bei v4, für die andere Zylinderseite bei v5 die Eröffnung und der Schluß der Hilfssteuerorgane
erfolgen. Hierdurch wird für alle Füllungsgrade der Hauptsteuerung der Verdichtungsbeginn
an den Hilfssteuerorganen annähernd gleichbleibend erfolgen.
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Aus den Kurven y, y1, y2 in Abb..4 ist ferner ersichtlich, daß beispielsweise
je nach Größe der Füllung die Eröffnung des Hilfssteuerorganes in den Punkten v3
erfolgt, für die gleiche Zylinderseite beginnt der Dampfauslaß am Hauptsteuerorgan
bereits imPunkt a1, also viel früher wie am Hilfssteuerorgan.. Der Dampf kann also
bis zum Schluß des Hauptsteuerorgans und Beginn der Verdichtung bei c den Zylinder
fast restlos verlassen. Das gleiche gilt natürlich auch für die andere Zylinderseite,
dort beginnt der Dampfauslaß am Hauptsteuerorgan beim Punkte a und dauert bis zum
Beginn der Verdichtung beim Punkte cl. Diese Erscheinung in der Dampfverteilung
gilt auch für die umgekehrte Drehrichtung. Nach Schluß des Hauptsteuerorgans bei
Beginn der Verdichtung bleibt das Hilfssteuerorgan jedoch noch offen bis v und v1
und veranlaßt dadurch, daß ein Verdichtungsdruck im Zylinder nicht aufkommen kann,
indem eine Verbindung zwischen dem Verdichtungsraum im Zylinder und der Abdampfleitung
durch die Öffnung t (Abb. i, 2 und 3) verbleibt. Erst bei Schluß der Hilfssteuerorgane
erfolgt die tatsächliche Verdichtung, ' also erheblich später als am Hauptsteuerorgan,
und zwar für alle Füllungsgrade bei annähernd gleicher Kolbenstellung. Da nun die
Dampfausströmung fast restlos durch das Hauptsteuerorgan erfolgen kann, so ist es
des Dampfaustrittes halber nicht notwendig, den Austrittsquerschnitt der Hilfssteuerorgane
reichlich zu bemessen; geringe Abmessungen genügen, um die Verdichtungsdrücke im
Zylinder zurückzuhalten. Infolge dieser geringen Querschnittsbemessungen ist es
möglich, wie in Abb. i, 2 und 3 dargestellt, die Hilfsorgane in den schädlichen
Räumen der Zylinder unterzubringen, ohne die letzteren merklich vergrößern zu müssen.
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Dieser große Vorteil der Hilfssteuei:ung gegenüber bekannten Steuerungen,
die, um gleichbleibenden Beginn der Verdichtung zu erreichen, getrennte Ein- und
Auslaßorgane und dafür getrennte schädliche Räume, vielfach
noch
getrennte Steuerungsantriebe erfordern. besteht darin, daß durch die erreichten
kleinen schädlichen Räume die Wirtschaftlichkeit der Maschine erheblich gesteigert
und durch die sich ergebenden geringeren Verdichtungsdrücke die Leistung derselben
erhöht wird. Ferner sind die Gestehungskosten der Hilfssteuerorgane infolge ihrer
kleinen Abmessungen und des einfachen Hilfsgestänges gering, und die Zylinderkonstruktion
wird einfach und ihre Herstellungskosten gegenüber Zylindern mit gesonderten Ein-
und Auslaßorganen und getrennten schädlichen Räumen geringer.
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Der Beginn der Verdichtung am Hilfssteuerorgan kann nach Belieben
eingestellt «-erden, ohne die Hauptsteuerung verändern zu müssen, am einfachsten,
indem die Längen der Stangen 5 oder 6 verstellbar gemacht «-erden, oder die Verstellung
an den Hilfssteuerorganen selbst vorgenommen wird. Ebenso kann die Antriebsbewegung
der Hilfssteuerung von anderen geeigneten Hebeln, Stangen oder Exzentern der Hauptsteuerung
abgeleitet «-erden.