DE47871C - Präcisionssteuerung für Dampfmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Steuerungsmechanismus, welcher das Eröffnen und Schliefsen der Dampfabschlufsorgane fast so rasch bewirkt, als dies an C or Ii fs -Steuerungen stattfindet, aber Luftbuffer oder andere Regulirvorrichtungen entbehrlich macht, ohne dafs ein Stofs beim Oeffhen und Schliefsen der Abschlufsorgane auftreten könnte, und welcher auch bei gröfserer Tourenzahl sicher functionirt.

Als Quelle zur Antriebsbewegung kann jede verwendet werden, welche eine hin- und hergehende Bewegung hervorbringt. Diese Bewegungsart kann entweder vom Kreuzkopf der Dampfmaschine oder von einem Excenter auf der Kurbelwelle, welche der Kurbel voreilt, oder von einer eigens hierzu bestimmten Steuerungswelle, oder von der Kurbel, oder endlich von jedem entsprechenden Organ der Maschine entnommen werden.

Bei Entnahme der Bewegung von der Kurbel kann die Voreilung durch passende Anordnung, des Mechanismus oder die Uebertragung durch passende Hebel und Gestänge erzielt werden.

Beiliegende Zeichnung stellt die Anbringung des Mechanismus dar, und zwar:

Blatt I. Anordnung mit Steuerungswelle, welche parallel zur Maschinenachse liegt und zugleich zum Antrieb des Regulators dient, wobei zwei fast ganz entlastete Ventile als Einströmungsorgane in Anwendung kommen und die entsprechende Bewegung durch zwei um i8o° zu einander stehende Excenter erfolgt, welche zugleich die Ausströmungsventile steuern.

Blatt II. Aufrifs der Bewegungsmomente bei verschiedenen Füllungsgraden bei Eröffnung und Schlufs des Abschlufsorganes und bei Vorwärtsgang des Hebels, und Aufrifs der Bewegungsmomente bei verschiedenen Füllungsgraden bei zugehaltenen Abschlufsorganen und bei Rückwärtsgang des Hebels B.

Der Mechanismus besteht aus folgenden Haupttheilen:

A eine Stange beliebiger Form zur Uebertragung der hin- und hergehenden Bewegung. B ein gestreckter oder Winkelhebel. E ein Balancier. K Gelenkstangen. G eine verstellbare Büchse, in welcher die Gabel F mit einem Stift beweglich steckt, welche die Stütze des Balanciere bilden. J ein Hebel zur Veränderung der Lage der Büchse G. L ein Hebel in gestreckter oder Winkelform zur Uebertragung der resultirenden Bewegung auf das Abschlufsorgan und TV ein Hebel zur Aufnahme der Bewegung des regulirenden Organes.

Wird nun der Hebel B auf der Achse C mit dem Punkt D, Fig. 1, Blatt I, von links nach rechts bewegt, so drücken die in dieser Stellung in einer geraden Linie liegenden Balancier E und Gelenkstangen K auf den Hebel L, vermittelst welches das Dampfabschlufsorgan mit zunehmender Geschwindigkeit geöffnet wird.

Durch den bei der Weiterbewegung des Hebels mit dem Punkte D beschriebenen Bogen wird der kürzere Schenkel des in der Gabel F aufgehängten Balanciere E herabgedrückt und der längere Schenkel des letzteren nach oben gedreht, wodurch der Hebel L wieder angezogen wird und. der Schlufs des Ventils· erfolgt. Diese Ablenkung erfolgt durch zwei zum Balancier E entgegengesetzte Schwingungen,

und zwar durch Ausschlag des Hebels B und der Stütze F. Die Veränderung der Füllungsgrade und der damit verbundene frühere oder spätere Abschlufs erfolgt durch Drehung des Hebels J um seinen festen Punkt 0, welcher mit dem Aufhängepunkt des Balanciers E beim Anhub zusammenfällt, um eine gleiche Voreilung bei jedem Füllungsgrad zu erzielen. Wird der Hebel J vom Regulirgestänge NPR um seine Achse 0 mit dem Zapfen H nach aufwärts gedreht, so wird die durch die veränderte Lage des Punktes H bedingte veränderte Richtung des Ausschlages des Balancieraufhängepunktes den letzteren in derselben Zeit eine gröfsere Schwingung machen lassen und den Hebel L schon früher zuziehen, womit ein kleinerer Füllungsgrad gegeben ist. Dafs zur Verstellung des Hebels J die geringste Energie des Regulators nothwendig ist, erhellt daraus, dafs beim Anhub des Hebels L weder eine Arbeit, noch eine Rückwirkung auf die Stütze F fallen kann, ferner dafs beim Schlufs das Anziehen des Hebels durch die Feder (im Glied K) eine kaum fühlbare Rückwirkung eintreten kann, und endlich, dafs beim Rückwärtsgang sämmtlichie Einflüsse auf den Hebel J Null sind.

Beim gröfsten Füllungsgrad ist die Schwingung des Balanciers nur so grofs, dafs die Länge des Gliedes K constant bleibt. Je gröfser aber der Ausschlag des Balanciers bezw. je kleiner der Füllungsgrad ist, desto~ mehr wird die Stange aus der Hülse K gezogen und um so energischer und sicherer wird der Hebel bezw. das Abschlufsorgan geschlossen. Einem zu trägen Schlufs ist somit vorgebeugt und wird die Function des Abschlufsorganes vollkommen beherrscht.

Nachdem, wie schon erwähnt, die Bewegungsquelle nur einer Art ist, und zwar eine hin- und hergehende, und eine andere Wirkung auf den Mechanismus nicht erfolgt, so müfste, wenn der Hebel B und die Stütze F G in constanter Länge verbleiben würden, das Abschlufsorgan sich auch beim Rückwärtsgang des Hebels öffnen, wodurch aber der Apparat unbrauchbar wäre. Behufs regelrechter Function ist nun die Stütze F in der Länge veränderlich. Es wird daher, der Balancier E von dem Bolzen D und dem Gelenkstück K bei theilweise aus der Stützenbüchse G gezogener Gabel F in gehobener Stellung so lange gehalten, bis der Hebel B so weit zurückgegangen ist, dafs der Balancier und das Gelenk K sich zwischen L und D senken können, ohne den Hebel L aus seiner Lage zu bringen. Diese Bewegung ist aber auch eine gezwungene zu nennen, weil sie nur dann fehlerhaft sein könnte, wenn die Feder nachläfst, was aber bei der hierzu erforderlichen geringen Kraft nicht zu befürchten ist.

Die Anordnung des Hebels L und der Feder im Gelenk K, wie dieselbe in Fig. ι und 2, Blatt I, dargestellt ist, empfiehlt sich für langsam gehende Dampfmaschinen oder Dampfpumpen mit Ventilsteuerung, weil hier die Bewegung der Ventile beim Schlufs mit fast constanter Geschwindigkeit erfolgt.

Für schnell gehende Dampfmaschinen und Dampfpumpen empfiehlt sich dagegen die Construction des Hebelmechanismus, wie in Fig. 3, Blatt I, ersichtlich ist, bei welchem das Oeffnen mit zunehmender, der Schlufs aber mit abnehmender Geschwindigkeit erfolgt, und welcher die Vortheile einer Schnappsteuerung mit jener einer zwangsläufigen Steuerung vereinigt.

Für den Mechanismus, Fig. 3, Blatt I, entfällt die im Gelenkstück K, Fig. 1 und 2, Blatt I, enthaltene Feder, und ist das Gelenkstück als einfache Stange mit zwei Augen oder Gabeln angeordnet.

Dagegen ist eine lange, gebogene Plattenfeder U, Fig. 3, in dem beweglichen Scharnierkopf V befestigt, welche mit dem kürzeren Schenkel U₁ den Niedergang der Stange M, mit welcher das Dampfabschlufsorgan direct verbunden ist, sichert und mit dem längeren Arm alle jene Functionen verrichtet, welche der Feder der oben beschriebenen Construction obliegen. Auch greift hier die Gelenkstange K₁ nicht direct an den Hebel L, sondern drückt erst vermittelst des Daumens S auf denselben, wodurch nach dem Princip der Gegenhebelconstruction ein sanfter Hub und Schlufs erzielt wird, jedoch nicht in derselben Weise, wie bei dsn constant gezwungen arbeitenden Steuerungsmechanismen. Der Anhub ist gezwungen, beim Schlufs aber fällt die Stange M sehr rasch herab infolge des Druckes des Federschenkels U₁, wobei der Balancier E sammt dem lose in der Büchse G, Fig. 1, Blatt I, steckenden Gabelstift F rasch gehoben wird. Vor Vollendung des Weges von M bezw. vor Schlufs des Abschlufsorganes wird aber das Hebelende L₁, Fig. 3, Blatt I, ohne Schlag aufgefangen und die betreffende Abschlufsvorrichtung sanft geschlossen.

Die Wirkungsweise der Feder bei dieser Construction ist für die Art der Construction dieses Mechanismus ganz besonders günstig. Beim Anhub von M nimmt der Druck der Feder nicht zu, weil die Spannung durch das Vorbeugen des Daumens S nachläfst, wodurch die Auslösung nicht zu früh stattfinden kann und die Bolzen nicht leiden. Beim Falle von M vermindert sich die Spannung der Feder anfangs und wächst erst zu Gunsten des Auffangens, wenn der Daumen infolge des Falles zurückgedrängt wird. In dem Augenblick, in welchem sich das Hebelende L₁ an den Daumen legt, sind die Hebelverhältnisse solche geworden, dafs auch bei starker Anfangsspan-

nung der Feder der Niedergang beherrscht wird. Bei weiterer Neigung des Daumens S nach rückwärts nimmt die Spannung immer mehr zu und sichert den Schlufs des Ventils.

Der Voreilungswinkel vom Excenter soll nur ίο bis 30⁰ zur Kurbel der Dampfmaschine betragen, womit selbst bei Anwendung der letzt beschriebenen Construction verhältnifsmäfsig grofse Füllungsgrade erreicht werden. Wenn je ein Einströmungs- und je ein Ausströmungsäbschlufsorgan von einem gemeinschaftlichen Excenter angetrieben werden, so stehen die die Bewegung übertragenden Leitstangen in einem Winkel von nahezu ioo° zu einander.

Sämmtliche der Abnutzung' unterworfene Bolzen und Zapfen sind konisch und nachstellbar, so dafs mit Leichtigkeit ein todter Gang vermieden werden kann.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Eine Präcisionssteuerung für Dampfmaschinen, bestehend aus einem Balancier E, dessen Stützpunkt von einer in der verstellbaren Büchse G lose steckenden ausschiebbaren Gabel F gebildet ist, in Combination mit einem von der Maschine in hin- und hergehende (schwingende) Bewegung versetzten zweiarmigen Hebel B einerseits und der federnden bezw. ausziehbaren Gelenkstangen K andererseits, so dafs bei der Tourbewegung des Hebels B der Balancier von derselben zuerst vorwärts gedrückt, dann abwärts gedreht und dadurch vermittelst der Stange K der Hebel L zur Eröffnung und hierauf zum Schlufs des Dampfeinlafsorganes veranlafst wird, während bei der Rückwärtsbewegung des Hebels der Balancier mit seiner Gabel F aus der Büchse G herausgezogen und dadurch der Todtgang des Mechanismus bewirkt, sowie die Stange K ausgezogen und dadurch das entlastete Einlafsorgan an seinen Sitz fest angedrückt wird.
2. 2. Für schnellgehende Dampfmaschinen als Ersatz der unter 1. genannten federnden bezw. ausziehbaren Gelenkstange K die Anordnung einer starren, mit dem Daumen S verbundenen Gelenkstange K₁ in Combination mit einer gebogenen, im beweglichen Scharnierkopf V befestigten Plattenfeder U U₁ derart, dafs der kürzere Schenkel U₁ der letzteren auf das Einlafsorgan M, der längere Schenkel U auf den an den Hebel L₁ anliegenden Daumen S wirkt, zum Zwecke, einen sanften Hub und Schlufs zu erzielen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.