DE48030C - Drehschieber-Steuerung für Dampfund Gaskraftmaschinen, sowie für Pumpen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für Dampf- und Gasmaschinen, sowie für Pumpen, welche charakterisirt ist durch die Anwendung ungleichmäfsig rotirender Steuerungsorgane, die mit einer rotirenden Welle periodisch oder constant verbunden und bewegt werden. Dabei läfst diese Steuerung eine Regelung der Geschwindigkeit durch einen Centrifugal-Regulator oder eine andere Regelvorrichtung zu.

Die Verbindung der Steuerorgane mit der rotirenden Welle kann entweder periodisch durch Mitnehmer oder constant durch elastische Zwischenglieder oder Getriebe erfolgen.

Als Steuerungsorgan wird ein Drehschieber, und zwar als Plan-, Hohl- oder Konusschieber in Anwendung gebracht.

Auf beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungsarten der Steuerung in der Weise zur Darstellung gebracht, dafs entweder die Verbindung der Steuerorgane mit der Steuerwelle periodisch oder constant ist und in letzterem Falle durch elastische oder starre Zwischenglieder erreicht wird.

Fig. ι, 2 und 4 bis 6 zeigen eine Ausführungsart der Steuerung, bei welcher die Verbindung der Steuerorgane mit der rotirenden Steuerwelle periodisch erfolgt.

Fig. ι ist der Längsschnitt durch die Steuerung nach A-B der Fig. 2,

Fig. 2 ein Querschnitt nach C-D der Fig. 1,

Fig. 3 ein Schnitt durch eine Steuerung mit excentrisch gelagerter Steuerwelle.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt nach G-H, Fig. ι, und gleichzeitig eine Modification der Vorrichtung dahin, dafs zwei Sperrzähne zum Halten bezw. Auslösen der Federhülse in Anwendung kommen.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch den Steuerungstheil nach der Schnittlinie J-K,

Fig· ι, Fig. 6 einen Querschnitt nach der Schnittlinie L-M.

Bei der vorliegenden Ausführungsart wird eine Bewegung der vier Schieber α b a¹ b^l dadurch erreicht, dafs bei .festgelegten Steuerorganen durch die Bewegung der Steuerwelle eine Spiralfeder aufgewunden und . infolge dessen bei festgehaltener Federhülse gespannt wird, und dafs dann bei gespannter Feder zur Bewegung des Steuerorgans die Federhülse freigelassen wird.

Die vier Schieber aba¹ b¹, von denen a und a¹ für den Einlafs auf beiden Cylinderseiten, b und b¹ für den Auslafs dienen, erhalten ihre Rotationsbewegung von den Hülsen oder Büchsen CC¹C² c³, welche auf der Steuer-welle d lose sitzen, Fig. 1. Die Steuerwelle erhält eine stetig rotirende Bewegung und überträgt diese Bewegung mittelst Naben d¹ auf die vier Schneckenfedern e, welche mit den Hülsen f, Fig. 4, verbunden sind. Bei der Rotation der Steuerwelle werden die Schneckenfedern e gespannt und dadurch befähigt, die Hülsen f zu drehen, wenn letztere nicht festgehalten sind. Dadurch, dafs man die Hülsen f durch besondere Vorrichtungen längere oder kürzere Zeit festhält und dieselben dann früher oder später sich frei bewegen läfst, kann eine gröfsere oder geringere Füllung gegeben werden. Um letztere variable Füllung zu er-

reichen, ist der äufsere Umfang der Hülse f mit Sperrzähnen g g^l versehen, welche derart angeordnet sind, dafs sie der Federwirkung entgegen die Hülse beim Spannen der Feder festhalten, Fig. 4.

Eine Sperrklinke h legt sich gegen die Sperrzähne und ist von solcher Form, dafs sie die Hülse f freigiebt, wenn die Sperrklinke eine drehende Bewegung macht (s. Fig. 6). Die Hülse f ist auf der hohlen Welle oder Büchse c bezw. c¹ c² c³ befestigt und überträgt die Bewegung auf die Drehschieber a bezw. b a¹ b¹.

Die Einrichtung dieser Schieber und die Anzahl der Sperrzähne g g^l am Umfang der "Hülse f sind so gewählt, dafs die Bewegung der Hülse f um einen Sperrzahn die Veränderung der Lage des Drehschiebers aus der einen Grenzlage in die andere ausmacht. Wenn demgemäfs ein Sperrzahn g der Hülse f von der Sperrklinke h freigelassen ist, so bewegt sich der Drehschieber aus der Stellung für volle Oeffnung in die zweite Stellung für vollkommenen Schlufs oder aus der Stellung für vollständigen Schlufs in die zweite Stellung für vollständige Oeffnung, worauf dann während des Beharrens des Drehschiebers in der einen oder anderen Lage die Federn e gespannt werden. Es kommt nun zum Zweck des regelmäfsigen Ganges der Steuerung darauf an, die Sperrklinken hh^lh², Fig. 1, 4 und 6, durch die Steuerung selbst so zu drehen, dafs sie die Hülse f freigeben, und zwar mufs diese Bewegung der Sperrklinken für die Auslafsorgane des Dampfes in regelmäfsigen Zeitabschnitten erfolgen, dagegen für die Einlafsorgane des Dampfes sich innerhalb bestimmter Grenzen verändern lassen, um auf solche Weise die Cylinderfüllung verändern zu können.

Zur Erreichung beider Zwecke sind die Sperrklinken h mit Armen z, Fig. 5, versehen, deren Enden gegen Daumenräder k wirken, die auf der Steuerwelle befestigt sind. Bei der gleichmäfsigen Rotation der Steuerwelle wird der Arm i der Sperrklinken durch Anschlagen der Daumenräder hin- und herbewegt und infolge dessen die Sperrklinken h so gedreht, dafs sie die Sperrzähne g g¹ an der Federhülse f freilassen. Um die Zeit, welche zwischen dem einen und dem nächstfolgenden Aufheben der Verbindung von g g¹ und h liegt, zu verändern, sind, wie in Fig. 1, 4 und 5 angegeben ist, je zwei solche Sperrklinken h¹ K² für je einen Schieber in Anwendung gebracht und ist die Hülse f infolge dessen nur mit halb so viel Zähnen versehen, als nöthig sind bei der Bewegung nur einer einzigen Sperrklinke (s. Fig. 4 und 6). Wenn die Sperrklinken nach Fig. 4 angeordnet sind, so hemmt die eine Klinke h\ die Hülse für den Schlufs des Drehschiebers und die andere h ² die Bewegung des Schiebers für das Oeffhen.

Die Sperrklinke h² bestimmt somit die Voreilung und die Sperrklinke /ζ¹ den Füllungsgrad. Wenn man das Daumenrad k verbreitert und die Sperrzähne desselben schräg legt (nach Art der Steuerungsdaumen für Ventildampfmaschinen), so hat man es durch Verschieben eines solchen Rades in der Hand, die Füllung zu verändern.

In Fig. ι sind solche Steuerungsdaumen k^l für veränderliche Füllung angegeben. Der Dampf tritt durch die Kanäle III, Fig. 1, 2 und 14, in den Schieberkasten ein und durch den Kanal m wieder heraus. Die Räder k¹ werden mittelst Nuth und Feder verschiebbar auf der Steuerwelle d aufgesetzt und durch den Zaum eines Centrifugalregulators entsprechend auf derselben verschoben. Diejenigen Räder Ar, welche die Voreilung bestimmen, werden wie gewöhnliche Däumenräder, d. h. ohne Schraubengänge ausgeführt und auf der Steuerwelle d unverrückbar befestigt. Eine Füllung von opCt.läfst sich nicht erreichen, weil die Feder immerhin erst gespannt werden mufs, um die Bewegung des Drehschiebers zu veranlassen.

Die Arme i werden durch eine Feder gegen die Räder k k geprefst.

Fig. 13, 14 und 17 bis 24 auf Blatt II zeigen dieselbe Anordnung der Schieber, nur sitzt die Feder e nicht direct in der Hülse f, sondern in einer besonderen geschlossenen Büchse, welche durch die Feder das Bestreben erhält, um die Steuerwelle d zu rotiren.

Fig. 13' zeigt einen Längsschnitt durch Cylinder und Steuerung.

Fig. 14 ist ein Horizontalschnitt durch den Schieberkasten mit herausgenommenen Drehschiebern.

Fig. 15 ist ein Querschnitt der gezahnten Steuerungshülse und des Getriebes der Fig. 3.

Fig. 16 stellt ein Stück äufsere Ansicht des Getriebes der Fig. 1 5 mit schrägen Zähnen dar.

Fig. 17 bis 24 sind Querschnitte nach I, II, III, IV, V, VI und VII der Fig. 13, und zwar Fig. 17 nach I-I, Fig. 18 nach II-II; Fig. 19 ist ein Querschnitt nach III-III und zeigt den Eintrittsschieber.

Fig. 20 ist ein Querschnitt nach Schnittlinie IV-IV und zeigt den Austrittsschieber.

Fig. 21 stellt einen Querschnitt nach V-V durch die excentrische Führung der Büchse dar.

Fig. 22 zeigt einen Querschnitt nach VI-VI durch das Federgehäuse.

Fig. 23 zeigt einen Querschnitt nach VIII durch die Steuervorrichtung des Austrittsschiebers und

Fig. 24 einen Schnitt nach VII-VII gegen das Federgehäuse des Austrittsschiebers gesehen.

Die Feder e¹ sitzt in einer geschlossenen Büchse Z, mit welcher sie verbunden ist, und welche durch die Feder das Bestreben erhält, um die Steuerwelle d zu rotiren.

Die Rotation der Büchse / wird dadurch verhindert, dafs ein Zapfen Z¹ sich gegen die Sperrklinke h legt. Die Bewegung der Schieber wird dadurch beeinfiufst, dafs durch die Anordnung der Büchse / auf einem Excenter in ein Zurückziehen des Zahnes / ^l von den Klinken h veranlafst wird. Auch hier dient die eine der Sperrklinken h für das Oeffnen des Drehschiebers, die nächstfolgende für das Schliefsen. Sitzt z. B. die Büchse / auf dem Excenter m in der Stellung Fig. 21, in welcher ihre Bewegung durch eine Klinke h gehemmt ist, so dreht sich bei der Bewegung der Steuer-" welle d das Excenter m ebenfalls und zieht den Zahn Z¹ von der Klinke h weg. Dadurch wird die Büchse Z frei und dreht sich infolge der gespannten Feder e, um dann, dem Excenter nacheilend, auf der nächsten Sperrklinke h anzuschlagen. Durch die Länge der Anschläge wird die Dauer der Arretirung der Büchse Z bestimmt.' Da nun die Regulirung des Dampfaustrittes nach unveränderten Perioden geschieht, so kann man die Bewegung des betreffenden Schiebers b bezw. b ¹ durch einen festen Ring von Anschlägen regeln, wie in Fig. 23 und 24 dargestellt ist, d. h. die Klinken h werden durch einen an der Innenseite mit Sperrzähnen versehenen Kranz η ersetzt, welcher gleichmäfsig gezahnt ist. Bei den Dampfeintrittsschiebern dagegen sind, wie in Fig. 21 und 22 dargestellt ist, bewegliche Sperrklinken angewendet, welche abwechselnd die Eintrittsmomente und die Schlufsmomente des Drehschiebers fixiren. Die Verdrehung dieser Klinken gestattet eine Veränderung der Voreilung und des Füllungsgrades in der früher angegebenen Weise während des Ganges der Maschine. Die Verdrehung der Klinken erfolgt hier durch gezahnte Scheiben 0, Fig. 17, welche an der Maschine drehbar angeordnet sind und durch den Regulator nach der einen oder anderen Richtung um einige Grade gedreht werden.

Bei den Anordnungen Fig. 1, 2 und 4 bis 6 und 13, 14 und 17 bis 24 müssen an den Stellen ρ und p¹, da, wo Einlafsschieber und Auslafsschieber an einander stofsen, Stopfbüchsen q eingefügt werden, welche sich selbstthätig feststellen lassen, da ein Anziehen von aufsen nicht erfolgen kann. Diese Feststellung wird bei den vorliegenden Gonstructionen dadurch erreicht, dafs die Hülse q Aufsengewinde erhält, so dafs sie durch eine in die Höhlung r eingelegte Feder durch Drehung fest auf den Austrittsschieber b b¹ äufgeprefst wird, wodurch die in ρ bezw. ρ¹ entstehende Reibung zwischen der Hülse q und dem Austrittsschieber b b¹ die Hülse q dreht, so dafs sie sich dicht gegen b bezw. b^l preist.

Fig. 3, 15 und 16 zeigen die Verbindung des sich periodisch bewegenden Drehschiebers mit der Steuerwelle d durch starre Glieder, nämlich Zahnräder. Hierbei liegt die Steuerwelle d excentrisch zu den hohlen Wellen c c¹, welche die Schieber α b drehen, Fig. 3 und 15. Die hohlen Wellen sind an ihren den Drehschiebern entgegengesetzt liegenden Enden mit Muffen c⁴ versehen, welche innere Verzahnung haben. Auf der Steuerwelle d sitzt ein Triebrad d*, das mit einem oder mehreren Zähnen versehen ist, Fig. ϊ 5. Die gezahnte Muffe c⁴ hat ebenfalls einige Zähne, und infolge der excentrischen Anordnung der Steuerwelle d und des darauf sitzenden Zahnrades dⁱ ist der Eingriff beider Räder kein constanter, sondern der Drehschieber wird nur. über bestimmte Strecken mitgenommen und dann stehen gelassen, bis der nächste Zahn von d⁴" wieder in die Verzahnung der Muffe c⁴ trifft. Um eine Zeitveränderung zwischen den einzelnen Vorstöfsen, welche die Steuerungsorgane erhalten, behufs Veränderung des Füllungsgrades zu erreichen, kann man in der Weise verfahren, dafs man das Zahntriebrad dⁱ auf der Steuerwelle .d verschiebbar macht und den Zahn bezw. die Zähne desselben schräg zur Achse stellt, so dafs der Eingriff von dⁱ in c⁴ früher oder später, je nach Wunsch und Veränderung der Lage von d⁴, erfolgen kann, Fig. 16.

Eine andere Ausführungsart zwecks Drehung der Steuerungsorgane ist in Fig. 9 und 10 zur Darstellung gebracht. Hier ist der Drehschieber b bezw. α an seinem hinteren Ende mit einer Kuppelungsmuffe α versehen, in welche die Zähne einer anderen auf der Mauerwelle d verschiebbaren Kuppelungsmuffe β eingreifen; letztere wird durch eine Führungsrippe γ derart geführt, dafs abwechselnd ein Eingriff von α in β stattfindet und wieder aufgehoben wird. Die Veränderlichkeit der Expansion läfst sich hier durch geringe Drehung der Zickzackrippe γ gegenüber der Stellung der Steuerwelle d erreichen.

Fig. 11 und 12 zeigen eine andere Ausführungsart der Anordnung Fig. 9 und 10.

Hierbei ist die verschiebbare Kuppelungsmuffe einerseits mit Sperrzähnen versehen, welche in die Zähne von a¹ greifen, andererseits mit geschweiften Zähnen, welche in die der Steuerscheibe y¹ greifen, infolge des Druckes der auf Muffe ß¹ geschobenen Spiralfeder s. Je nachdem die Klauen von γ¹ und ß¹ in einander greifen oder freigelassen werden, findet Zahneingriff und Drehung des betreffenden Schiebers statt oder nicht.

Fig. 12 zeigt die Führungsklaue α¹ im Querschnitt. Durch geringe Drehung derselben

Claims (1)

1. können verschiedene Expansionsgrade hervorgerufen werden.

   Es sei schliefslich noch hinzugefügt, dafs die Mechanismen auf Blatt I sich auch für Umsteuerungen einrichten lassen, wenn man die Hülse f mit zwei Federn von entgegengesetzter Richtung versieht, die Verzahnungen derselben doppelsinnig macht und die Daumenscheibe k ebenfalls mit Doppelzähnen versieht; indem man die Scheiben k mit jeweilig entgegengesetzter Verzahnung unter die Arme i bringt, findet Umsteuerung statt. Letztere läfst sich bei den Constructionen Fig. 9 und 10 bezw. 11 und 12 sehr einfach durch stärkere Verdrehung der cylindrischen Zickzackrippe bezw. Scheibe α α¹ erreichen.

   Pat ε nt-Anspruch:

   Eine vom Regulator beeinflufste Steuerung für Dampf- und Gasmotoren, sowie Pumpen, bei welcher die Drehschieber dadurch periodisch von einer stetig und gleichmäfsig rohrenden centrischen oder excentrischen Steuerwelle in demselben Sinne gedreht werden, dafs entweder

   a) die Steuerwelle bei ihrer stetigen Rotation eine Spiralfeder e in einer gezahnten Hülse/ spannt, welche durch Sperrklinken h h^l bald gehalten, bald freigelassen wird und dadurch die Hülse eine begrenzte Bewegung ausführen und auf den Drehschieber a bezw. b übertragen läfst, wobei das Freigeben der Hülse / durch Hebel i und die auf der Steuerwelle d sitzenden Räder k oder Excenter m erfolgt, oder

   b) die excentrisch zum Drehschieber gelagerte Steuerwelle d durch das mit graden oder schräg stehenden Zähnen versehene Getriebe dⁱ die innen gezahnte Muffe c⁴, welche mit dem Drehschieber verbunden ist, periodisch aufnimmt und freiläfst, oder

   c) eine auf der Steuerwelle d sitzende Kuppelungsmuffe J3 β ^J durch eine Rippenführung γ γ¹ zeitweilig mit der Kuppelungshülse α α¹ des Drehschiebers in Eingriff kommt und letzteren abwechselnd dreht oder stehen läfst, wobei noch durch Verdrehen der Führung γ γ¹ die Umsteuerung erzielt wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.