DE48723C - Direkt wirkende Wassersäulen-Maschine für Fahrkünste von Bergwerken - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

■- Der Zweck vorliegender Erfindung ist der, den direct wirkenden Wassersäulen-Maschinen die Fähigkeit zu verleihen, auch bei grofser und schneller Veränderlichkeit in der Belastung der Gestänge sich derart selbst zu regulären, dafs sie stets eine bestimmte Hubzahl machen und infolge dessen zum Betrieb von Fahr künsten verwendet werden können. Bei den Fahrkünsten kommen grofse und schnelle Veränderungen in der Belastung der Gestänge dadurch vor, dafs dieselben einmal ganz leer gehen, ein andermal mit Bergleuten theilweise oder voll besetzt sind, die aus- odef einfahren wollen. Im ersten Falle hat die Maschine nur die Reibung des ganzen Apparates zu überwinden, im zweiten Falle, beim Ausfahren, hat die Maschine bei jedem Hub eines Gestänges noch dazu das ganze Gewicht der aufgetretenen Mannschaft zu heben, und im. dritten Falle, beim Einfahren. wird sie von dem Gewicht der niederfahrenden Bergleute getrieben und mufs also Arbeit vernichten: dabei niufs. das Gestänge einen sanft und ziemlich genau begrenzten Hub haben, damit beim Lebertrelen die Tritte, auf welchen die Bergleute stehen, auf annähernd dieselbe Höhe kommen, und darf das Gestänge keine grofse Geschwindigkeit annehmen, weil sonst zwischen zwei Hüben nicht Zeit genug bleibt, um von einem Tritt auf den anderen überzugehen. Seither ■wurden die Fahrkünste deshalb nur von rolirendcn Wassermotoren betrieben, die Betriebskraft mit der Hand rec'iilirt und die über schüssige Kraft.beim Einfahren durch Bremsen des Sch" uiigi ades vernichtet. Die rotirend.en W assersäiile-n-Maschinen. welche man bei großen Gctällen seither ausschließlich-anwendete, haben aber die Nachtheile, dafs sie zur Uebertragung der Betriebskraft Zahnradübersetzungen erfordern, wodurch bei der wechselnden Belastung oft gefährliche Unruhen und Brüche entstehen, und dafs zu ihrer Aufstellung grofse Räume nöthig sind.

Um diese Uebelstände zu beseitigen, wird nach gegenwärtiger Erfindung zum Betriebe der Fahrgestänge eine direct wirkende Wassersäulen-Maschine benutzt, welche eine sich selbst regulirende Steuerung - besitzt.

Die Maschine besteht nach Fig. 1 beiliegender Zeichnung aus zwei stehenden Treibcylindem A und Ä', welche unten mit einander ! verbunden sind, und in welchen zwei KoI-ben B und B' sich bewegen. Der Raum unter den beiden Kolben ist stets mit demselben Wasser gefüllt. Das Betriebswasser tritt einmal über den Kolben B ein. treibt denselben abwärts, während das Wasser unter B den Kolben B' in die Höhe treibt: das andere Mal strömt das Betriebswasser über den Kolben B'. während das Wasser über B ab
flielsen kann. Die Kolbenstangen C und C' sind oben durch Stop) büchsendeckel hindurchgeführt und übertragen ihre Bewegung vermittelst Traversen D und D' auf die Fahrgeslänge F und F'. Die hydraulische Verbindung der beiden Treibcvlinder unterhalb der Ti'eibkolhen B und B' dient nicht blos zur Uebertragung der Betriebskrat't von einem Kolben auf Jen anderen, sondern bildet auch gleichzeitig die gegenseitige Au>gleichung Acr Gewichte eine·· Theiles der Fahrgestänge. Die Maschine hat kolhenstcuerung. Das. Betriebswasser tritt bei G in dieselbe ein und bei H imu Ji' aus derselben heraus.

Die beiden gekuppelten Steuerkolben K und K' stehen in ihrer mittleren Lage so, dafs die beiden nach' den Cylindern A und A' führenden Kanäle J und ./' abgeschlossen sind. Bei der Bewegung der Steuerkolben nach rechts gelangt das Betriebswasser durch den Kanal J' nach dem Cylinder A\ während das gebrauchte Wasser aus dem Cylinder A durch J und H abfliefsen kann. Bei der Bewegung der Stcuerkolben nach links strömt das Betriebswasser durch J nach A und das gebrauchte Wasser aus A' durch J" und H' ins Freie.

Die Steuerkolben werden auf zweierlei Weise bewegt, einmal durch die Maschine selbst vermittelst der Zahnrad- und Zahnstangenübersetzung ZRr^, der Schubstange ^ q und des in der Steuerkolbcnstange gelagerten Hebels O Ö, und zweitens durch die doppelt wirkende hydraulische Hülfsmaschine W vermittelst des Kolbens M. der Schubstange N und des Hebels O.

Die Hülfsmaschine hat eine Kolbensteuerung, welche von der Hauptmaschine bezw. dem Fahrgestänge F aus im letzten Theil des Hubes und des Niederganges derselben bewegt wird, wodurch die Umsteuerung erfolgt. In den zwei Kanälen pp', welche das Betriebswasser in den Cylinder der Hülfsmaschine ein- und daraus abführen, befinden sich. Hähne, welche fein regulirt werden können; durch die Stellung dieser Hahne hat mari die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens M. ganz in der Gewalt. ■ ■ '■

Die Hähne werden so gestellt, dafs die Hülfsmaschine nur so viel Hübe macht, als die Fahrkunst machen soll. Der geometrische Zusammenhang der Hauptmaschine mit der Kolbensteuerung derselben und mit der Hülfsmaschine ist nun derart, dafs die Bewegung der Hauptmaschine stets die Hauptsteuerkolben in ihre mittlere Lage bringen, folglich Ein- und Auslafs des Betriebswassers abschliefsen will, die Bewegung des Hülfsmaschinenkolbens dagegen stets die Kin- und Ausströmungskanäle der Hauptmaschine zu öllnen strebt.

In der Fig. ι ist der Treibkolben B in seiner tiefsten, der Kolben B' in seiner höchsten Stellung gezeichnet. Das unterste Gelenk q des Hebels O stellt in seiner äuisersten Stellung nach rechts. Das Gestänge F hat kurz vor Vollendung seines Hubes die Sleuerkolben des Hülfscvlinders W vermittelst des Knaggens P und der Hehclühersetziing Q Γ nach links verschoben. Das Betriebswasser strömt durch den Kanal ρ in den Hülfscvlinder und hat den Kolben ΛΙ desselben bereits so weil bewegt. d;il's die Steuerkolben der Haupt maschine angelangen haben. den Kintnilskanal ./' nach dem Cvlinder A', sowie den Austntiskanal ./ vom Cvlmder .1 ins l'i'eie zu üilnen.

Nach einiger Zeit werden die- beiden Kolben B und B' auf halbem Hub stehen, wie Fig. τ, darstellt. Das Hebelende q hat dabei seine halbe Bewegung nach links gemacht, während der Kolben des Hülfscylinders und mit ihm das obere Hebelende 5 ihren Hub nach rechts vollendet haben, die Steuerkolben K und K' dagegen nur regulirend hin- und her- j

j geschoben worden, aber nicht vom Fleck ge- j

j kommen sind.

j Der Punkt 5 des Hebels O bleibt nun in Ruhe, während der Kolben B seinen Hub j nach oben vollendet (Fig. 4) und dabei die ! Steuerkolben K und K' so bewegt, dafs sie den Ein- und Austritt des Betriebswassers abj sehliefsen. Gleichzeitig hat der obere Knag-ί gen P' die Umsteuerung des Hülfscylinders bewirkt, wodurch das Betriebswasser auf die ! rechte Seite des Hülfsmaschinenkolbens eindringen kann und diesen nach links bewegt, während die Hauptmaschine und mit ihr der Punkt q des Hebels O stillstehen bleiben. Hat der Kolben des Hülfscylinders sich so weit bewegt, dafs die Hauptsteuerkolben, welche er mitschleppt, umgesteuert haben, so fängt ein neues Spiel der .Hauptmaschine an.

Nach Fig. 5 kann das Betriebswasser jetzt über den Kolben B gelangen und das Wasser, welches sich über dem Kolben B ' befindet, durch J' und H' ausfliefsen. Die Hauptmaschine fängt an, sich und damit auch den unteren Punkt q des Hebels O zu bewegen, und zwar mit einer Geschwindigkeit, welche die Steuerung selbst regulirt. ..··.■·

Würde die Maschine zu rasch gehen, ■ so würde auch der Punkt q des Hebels O schneller nach rechts verschoben, als der Punkt s durch die Hülfsmaschine nach links; die Folge wäre, dafs die Hauptsteuerkolben K und K' die Kanüle J und J' mehr abschliefsen würden.

Ginge die Maschine zu langsam, so würde

auch der Punkt q des Hebels O langsamer

j nach rechts verschoben, als der Punkt s nach j links. Die Hauptsteuerkolben würden die Ein- und Ausströmungskanäle der Hauptmaschine

^: weiter öffnen.

. Nach einiger Zeit haben die Kolben B ' und B' wieder ihren halben Hub, der Kolben M seinen ganzen Hub vollendet; es tritt die Stellung Fig. (i ein. Beim weiteren Niedergange des Kolbens B wird der Punkt q in seine äulserste Stellung nach rechts versetzt, und damit sehliefsen die Hauptsteuerkolben das Betriebswasser ab und die Maschine kommt zur Ruhe.

Da die Kolben KK' etwas länger sind als die Hin- und Ausirittsörmungen der Kanäle J und ./'. so müssen sie einen kleinen Weg deich der doppelten äulseren 1 eberdeckung' zurücklegen, ehe sie Betriebswasser durch ./ ein- und durch ./' auslassen.

Ls entsteht also eine Pause, in welcher die Bergleute Zeit haben, von einem Gestänge aiii das andere überzutreten.¹

Der Knaggen P hat oben die Steuerkölbchen des Hülfscylinders verschoben und der Kolben M fängt seine Bewegung nach rechts an und kommt wieder in die Stellung Fig. ι.

Es ist leicht zu überschauen:

1. dafs man mit der äufseren Ueberdeckung der Kolben K und K' die Länge der Pause bestimmen kann;

2. dafs man durch Regulirung der Hähne ρ und p' die Dauer des Hubes des Hülfscylinders und damit die Hubzahl der ganzen Fahrkunst in der Gewalt hat;

3. dafs das Fahrgestänge niemals eine gewisse gröfste Geschwindigkeit überschreiten kann, da die Hauptwassersäulen-Maschine sich selbst den Wasser-Zu- ■ und -Abflufs regulirt';'

4. dafs infolge der langsamen Bewegung der Hauptsteuerkolben die Maschine langsam aus der Ruhe in die Bewegung übergeht und infolge der allmäligen Wirkung der Knaggen P und P' auf die Steuerkölbchen der kleinen Hülfsmaschine auch langsam zur Ruhe kommt, und

5. dafs die Begrenzung des Hubes der Fahrkunst durch die regulirbare Stellung der Knag-

^gen P und P' ganz genau bewirkt werden kann. ·

Bringt man während des Ganges der Fahr-

jkunst den Handsteuerhebel U in seine mittlere

j wagrechte Lage, so stellt sich die Maschine von selbst still. Bekommt nämlich der Hülfs-

- cylinder kein Wasser mehr, so hört seine Einwirkung auf den Hebel O O auf und die Hauptmaschine schliefst ihr eigenes Betriebswasser ab. Selbstverständlich werden aber doch die Ein- und Auslafsröhren der Kolbensteuerungen, sowohl der Hauptmaschine als auch der Hülfsmaschine^ mit Abflufsvenlilen versehen, um eventuell auch damit noch die Maschine beeinflussen und stillstellen zu können. Da kleine Wasserverluste an den Treibkolben B und B' nicht zu vermeiden sein werden, so ist an der Achse des grofsen Zahn rades R bei F, Fig. 2, ein Excenter zum Betrieb einer kleinen Druckpumpe angebracht, welche etwas mehr Wasser unter die Treibkolben B und B' einpreist, als voraussichtlich durch die Kolben verloren geht. Durch einen kleinen Hahn w. Fig. 1. am Füllstück A^y Maschine wird das zu viel eingepumpte Wasser bei jedem Hub durch einen Zapfen χ am Fahrgestänge /""'. Fig. S. selbsttätig wieder entfernt. Der Hahn schliefst sich durch ein kleines BeiasUin^sgew ich', . dessen Bewegung nach unten begrenzt im. sobald der Kolben B' I¹L-ZW. das Fahrgeslänge /"' mit dem Zapteii .v um so viel Lieslinken is!, als dem /u viel eini:cpmrr.Men Wa^c:' em^ri·. hl.

Es ist klar, dafs diese Steuerung ebenso gut für eine Fahrkunst mit nur einem Fahrgestänge gebraucht werden kann.

Man hat in diesem Falle nur den Hauptcylinder A' wegzulassen und dafür den Cylinder A doppelt wirken zu machen.

In den Fig. 8 und 9 ist der Regulirhahn w ni(her angegeben. Das Hahngehäuse steht unten mit dem Fufsstück der beiden Treibcyiinder A und A' und oben durch ein Rohr mit dem Raum J' (über dem Kolben B') in Verbindung.

Auf dem Hahn ist ein Hebel befestigt, der rechts durch ein Gewicht belastet ist und links eine Verlängerung hat, welche sich zur Begrenzung der Drehung des Hahnes, nachdem derselbe abgeschlossen hat, an einen Stift anlegt, wie es Fig. 3 und 8 zeigen.

Geht der Treibkolben B' infolge des zwischen beide Kolben.£ und B' eingepumpten Wassers zu. hoch, so hebt ein am Fahrgestänge F' angebrachter Stift x, Fig. 9, den Hebel des Hahnes w in die Höhe und öffnet denselben, wodurch das zu viel eingepumpte Wasser über den Kolben B' entweicht und der Kolben zu sinken anfängt und so lange sinkt, bis der mitsinkende Stift χ des Fahrgestä'nges F' den Hahnhebel so weit freiläfst, dafs das Belastungsgewicht den¹ Hahn wieder abschliefsen kann.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Eine direct wirkende Wassersäulen-Maschine mit zwei Treibcylindern zum Betrieb von Fahrkünsten für Bergwerke, welche Cylinder oben als einfach wirkende Wassersäulen-Maschinen wirken und unten zusammenhängen und mit Wasser gefüllt sind, um die Betriebskraft sich abwechselnd zu übertragen und um gleichzeitig als hydraulische Ausgleichung der Gewichte der Fahrgestänge dienen zu können.
2. 2. Bei Maschinen der unter Patent-Anspruch 1. gekennzeichneten Art die Anordnung einer Steuerung zur Regelung der Geschwindigkeit und llubzahl der Fahrgesteinge und zur !erzeugung von Hubpausen, bestehend aus zwei durch eine Stange verbundenen .Sleuerkolhen Ä" A"' 'und einem Steuerhebel η. welcher einerseits von einer kieinen Hüllswasseriiruckmasciiine Il und andererseits, und zwar gl ei ch zeit ig. von einem der beiden 1-ahrgestä'nge 1' oder· /' ' vermittelst einer Zahnrad- und .Zahnstangen-Übersetzung oder einer HehelühersetzuiiL: