DE50072C - Steuerung für Kraftmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

JULIUS FROLICH in BARMEN. Steuerung für Kraftmaschinen.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für Kraftmaschinen,. bei der das Oeffnen und Schliefsen der Einströmungskanäle durch eine zwangläufige Bewegung des Grundschiebers von der verlängerten Kolbenstange oder Schwungradwelle aus durch einen Mitnehmer, eine unrunde Scheibe oder ein Excenter eingeleitet wird, während die zur Vollöffnung bezw. Schliessung der Kanäle nothwendige weitere Bewegung durch besondere nicht mit dem Grundschieber verbundene Hülfsschieber erfolgt, die durch Steuerkolben, auf welche die bewegende Flüssigkeit durch Nebenkanäle wirkt, bewegt werden und bei der zur Erzielung von Expansion die Hülfsschieber dadurch den Abschlufs der Einströmungskanäle bewirken, dafs directer Dampf aus dem Dampfcylinder bei einer entsprechenden Kolbenstellung auf die Steuerkolben der Hülfsschieber einwirkt.

In der beiliegenden Zeichnung ist die Steuerung in ihren verschiedenen Modificationen zur Darstellung gebracht, und zwar zeigt:

Fig. i. die Steuerung mit getheiltem Grundschieber (Rundschieber) für Maschinen mit variabler Expansion in Ansicht,

Fig. 2 dieselbe Steuerung im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie a-ß der

Fig. 4 eine schematische Darstellung der durch den Regulator beeinflufsten, in den früheren Figuren dargestellten Steuerung,

Fig. 5 dieselbe Steuerung wie in Fig. 1 für Maschinen mit constanter Expansion,

Fig. 6 die Steuerung mit für beide Cylinderseiten gemeinschaftlichem Grundschieber (Flachschieber mit doppelarmigem Hebel) zur Uebertragung der Bewegung von der Kolbenstange auf den Schieber,

. Fig. 7 eine Modification der Fig. 6 mit Rundschieber,

Fig. 8 die in Fig. 6 dargestellte Steuerung in gröfserem Mafsstabe im Schnitt für variable Expansion,

Fig. 9 dieselbe Steuerung in Ansicht,

Fig. 10 ein Schnitt nach Linie ' y-d der Fig. 8,

Fig. 11 Detail zur Fig. 8, 9 und 10.

Fig. 12 bis 14 zeigen eine Modification der Steuerung, bei welcher die Grundschieber zwangläufig durch Excenter von der Kurbelwelle bewegt werden, während der Expansionsschieber direct durch die bewegende Flüssigkeit gesteuert wird, die durch Nebenkanäle und Kolben auf denselben wirkt, und zwar ist:

Fig. 12 ein Schnitt durch die Steuerung mit Grundschieber (Rundschieber) und Expansionsschieber für Maschinen mit constanter Expansion,

Fig. 13 ein Schnitt durch die Steuerung mit Grundschieber (Flachschieber) und Expansionsschieber für Maschinen mit variabler Expansion, Fig. 14 dieselbe Steuerung in Ansicht.

Die Steuerung besteht im wesentlichen, wie aus Fig. 5 ersichtlich, aus den mit dem Cylinder α durch die Ein- und Ausströmungskanäle f und f^l verbundenen Cylindern, in welchen die Grundschieber e durch die verlängerte Kolbenstange c¹ .vermittels des Bufferrohres (P die Traverse d¹ sowie das Gestänge d bewegt werden, wodurch das Oeffnen und Schliefsen der Oeffhungen der Einströmungs-

kanäle zwangläufig eingeleitet wird. Um die Einströmungskanäle vollständig zu öffnen und zu schliefsen, sind kleine Kanäle ti* angebracht, während für den Abschlufs der Einströmungskanäle besondere Steuerkolben g angeordnet sind, die durch Kanäle Z?¹ entsprechend mit dem Cylinder in Verbindung stehen. Der Vorgang während eines Kolbenhubes ist folgender:

• In der in Fig. 5 gezeichneten Lage steht die linke Seite des Cylinders α durch die Kanäle/ und f¹ mit dem Ausströmungsrohr in Verbindung, während die rechte Seite durch den Kanal f mit dem Einströmungsrohr verbunden ist (bei Fig. 2 steht die rechte Cylinderseite durch Kanäle h mit dem Dampfmantel und mit der bewegenden Flüssigkeit in Verbindung). Die Dampfeinströmung findet nun so lange statt, als der Kanal h¹ nicht mit der rechten Cylinderseite in Verbindung steht; hat der Kolben b auf seinem Wege von rechts nach links den Kanal h^l überschritten, so tritt durch diesen Dampf hinter den Kolben g¹ und schleudert den damit verbundenen Expansionsschieber bezw. Kolben g nach rechts gegen Grundschieber e und schliefst so die Einströmung ab. Gegen Ende des Kolbenhubes stöfst der rechtsseitige Buffer c² gegen die Traverse d^l und bewegt vermittels des Mitnehmergestänges d beide Schieber e zwangläufig nach links. Hierbei wird zunächst rechtsseitig der Kanal h² von der Ausströmung abgeschlossen und dann durch den Kanal h^A die Verbindung mit der Einströmung hergestellt. Infolge dessen tritt Dampf auf die hintere Kolbenfläche des Schiebers e und bewegt denselben in seine äufserste linke Stellung, wodurch die rechte Cylinderseite mit der Ausströmung verbunden wird. Linksseitig tritt der Cylinderraum links vom Schieber e durch den Kanal h² mit der Ausströmung in Verbindung; gleichzeitig wird der rechts vom Schieber e liegende Cylinderraum durch den Kanal h^s mit der Einströmung verbunden, wobei der eintretende Ueberdruck auf der rechten Kolbenseite des Schiebers e diesen selbstthätig weiter bewegt, bis der Einströmungskanal voll geöffnet ist.

Um diese Steuerung auch für variable Expansion anwenden zu können, ist der Raum hinter den Kolben g\ Fig. 2, welche den Expansionsschieber bewegen, nicht direct mit dem Cylinder α verbunden, sondern mit den Einströmungskanälen f durch die Kanäle h¹ und die winkelförmig durchbohrten Hähne i, die von der Kurbelwelle in einer Uebersetzung von 1 : 2 gedreht werden, und durch welche je nach Belieben die Verbindung mit dem unter Druck stehenden Cylinderraum früher oder später hergestellt werden kann. Zu diesem Zwecke sind die Hähne i mit einer Spindel I verbunden, die mit spiralförmigen Nuthen versehen ist. Auf dieser Spindel ist ein Zahnrad k angeordnet, welches mit einem von der Kurbelwelle getriebenen Zahnrad k¹ in Eingriff steht. Durch Verschiebung des Rades in der Längsrichtung kann nun die Expansion geändert werden. Bei der gewählten Uebersetzung von 1:2 genügt eine Drehung der Spindel um 18o°, um die Herstellung der Dampfverbindung durch die Hähne i um die ganze Hublänge zu verzögern und so Cylinderfüllungen von 0 bis 1 zu ermöglichen. An. Stelle der Spindel mit spiralförmigen Nuthen kann man auch eine runde Spindel mit gerader Nuth verwenden, nur muis man in diesem Falle die Räder k k^l mit zur Längsachse schraubenförmigen Zähnen versehen. Die Verstellung des Rades k geschieht durch die Spindel ο und die mit Armen m versehene Mutter n, und zwar kann dieses von Hand geschehen (Fig. 1) oder durch den Regulator (Fig. 4). Zur Aenderung der Bewegungsrichtung genügt das Umstellen der Schieber durch den Handhebel ρ während des Ganges. Die Bewegung des Mitnehmergestänges kann auch durch eine unrunde Scheibe g von der Kurbelwelle aus bewirkt werden, oder wie in Fig. 6 durch einen zweiarmigen Hebel p^l von der verlängerten Kolbenstange.

Keineswegs ist es bei vorliegender Steuerung aber nothwendig, für jede Cylinderseite einen besonderen Schieber zu verwenden; es genügt vielmehr ein für beide Cylinderseiten gemeinschaftlicher Schieber, der als Rundschieber (Fig. 7) oder Flachschieber (Fig. 8) ausgebildet sein kann, und zwar zeigt Fig. 7 die Steuerung für constante, Fig. 8 und 9 für variable Expansion. Bei Fig. 7 erfolgt die Bewegung des Mitnehmers d wie in Fig. .6 vermittels doppelarmigen Hebels, also in entgegengesetzter Richtung zur Kolbenstange. Bei der Darstellung ist angenommen, dafs der Kolben am Ende seines Hubes von links nach rechts angekommen und somit der Schieber e von rechts nach links bewegt ist. Infolge der Voreilung ist der rechtsseitige Einströmungskanal f schon etwas geöffnet; es kann somit die bewegende Flüssigkeit durch den Kanal h auf die rechte Seite des Kolbens gelangen. Hierbei wird der Schieber e immer weiter von rechts nach links bewegt, bis die Kanäle f vollständig geöffnet sind. Sobald nun der Kanal h¹ dem rechtsseitigen Dampfraum angehört, tritt der Dampf hinter den rechten Expansionsschieberkolben g¹, wodurch der damit verbundene Expansionsschieber g vorgeschleudert wird, bis er an dem Schieber e fest anliegt, den Kanal f deckt und somit die Einströmung beendet. Gegen Ende der Kolbenbewegung von rechts nach links wird der Schieber entgegengesetzt von links nach rechts bewegt und öffnet dann selbstthätig die Einströmung für die linke Cylinderseite, da der Expansions-

schieber g nicht vom Grundschieber mitgenommen wird.

Um für diese Construction eine variable Füllung zu ermöglichen, ist der Schieber e, Fig. 8, mit zwei Kanälen hⁱ versehen, welche durch Kanäle h^h und h⁶ vermittels der Ventilstangen V- mit dem Einströmungs- bezw. Ausströmungskanal in Verbindung gebracht werden können; dadurch wird auf einen Doppelschieber g² eingewirkt der den Einströmungskanal schliefst. Die Verbindung des Kanals h⁵ mit dem Kanal h⁶ geschieht durch die Ventilstangen i¹,' Fig. 9. Zu diesem Zwecke ist seitlich vom Cylinder eine Welle /² angebracht, auf welcher eine Hülse I ^J angeordnet ' ist. Letztere ist mit spiralförmigen Erhöhungen versehen, die die Ventilstangen herunterdrücken und so vermittels der Aussparung W in den Ventilstangen beide Kanäle h^B und h^e mit einander verbinden. Die Welle P wird von der Kurbelwelle gedreht, während die Hülse P vermittels der Gabel r vom Regulator seillich verschoben werden kann, um so den Füllungsgrad zu reguliren. Die Ventilstangen i werden durch die vermittels der Kanäle h^a hinter ihnen stehende bewegende Flüssigkeit beständig gegen die Welle /' gehalten. Der Vorgang während eines Kolbenganges ist folgender:

Während der Bewegung des Kolbens von links nach rechts bewegt sich der Schieber von rechts nach links. Ist nun der Kolben am Ende seines Hubes angelangt, so hat der Schieber die beiden Kanäle/ bereits ein wenig geöffnet, so dafs die hinter dem linksseitigen Kolben e¹ befindliche bewegende Flüssigkeit durch die Kanäle h²f und/¹ entweicht, während durch Eintreten von bewegender Flüssigkeit durch die Kanäle /²/ und Jj² hinter dem rechten Kolben e¹ Ueberdruck entsteht und der Schieber e infolge dessen von rechts nach links weiter bewegt wird; hierdurch werden die Kanäle / vollends geöffnet, wodurch die rechte Cylinderhälfte mit der bewegenden Flüssigkeit, die linke mit der Ausströmung in Verbindung tritt. Ist der Schieber in dieser seiner Endstellung angelangt, so stehen rechts sowohl wie links die Kanäle h* mit den Kanälen h^b in Verbindung, so dafs die hinter dem rechten Expansionsschieberkolben g¹ befindliche bewegende Flüssigkeit, je nachdem die Ventilstangen heruntergedrückt werden, durch die linksseitigen Kanäle /i⁴ /j^B h¹ h⁶ f und/¹ entweichen kann, während durch Eintreten von bewegender Flüssigkeit durch die rechtsseitigen Kanäle f^fWh¹ fr⁵ und Λ⁴ hinter den linken Expansionsschieberkolben g¹ der Doppelschieber g² infolge dessen von rechts nach links geschleudert wird und- so rechtsseitig den Einströmungskanal /² schliefst, linksseitig den Kanal /² für die Kolbenbewegung von links nach rechts öffnet.

In den Fig. 12 bis 14 ist eine weitere Modification der Steuerung dargestellt, bei der die Bewegung des Grundschiebers zwangläufig in bekannter Weise durch ein Excenter von der Kurbelwelle aus erfolgt, während der Expansionsschieber durch die bewegende Flüssigkeit direct gesteuert wird. Letztere wirkt durch Nebenkanäle und Kolben auf den ersteren.

Diese Anordnung besteht im wesentlichen, wie aus Fig. 12 ersichtlich, aus dem mit dem Cylinder λ durch die Ein- und Ausströmungskanäle / und/¹ verbundenen Schieberkasten, in welchem der Grundschieber e durch ein Excenter von der Kurbelwelle aus bewegt wird, um den Cylinder einerseits mit dem Einströmungskanal, andererseits mit dem Ausströmungskanal in Verbindung zu setzen. Für den Abschlufs der Einströmungskanäle sind besondere Expansionsschieber g angeordnet, die durch Kanäle h entsprechend mit dem Cylinder in Verbindung stehen. Der Vorgang während eines Kolbenhubes ist folgender:

In der in Fig. 12 gezeichneten Lage ist der Kolben b . am Ende seines Hubes von links nach rechts angelangt, während der Schieber e durch das Excenter bereits von rechts nach links bewegt wird und den Einströmungskanal / geöffnet hat, so dafs rechtsseitig Dampf hinter den Kolben b tritt und diesen von rechts nach links bewegt, während die linke Cylinderhälfte durch den Schieber e mit der Ausströmung in Verbindung gebracht ist. Hat der Kolben b auf seinem Wege von rechts nach links den Kanal h überschritten, so tritt durch diesen Dampf hinter den rechten Kolben g^l und schleudert den damit verbundenen Expansionsschieber bezw. Kolben g nach links gegen den Grundschieber e und schliefst so die Einströmung ab.

Um diese Steuerung auch für variable Expansion anwenden zu können, ist der Schieber e, Fig. 13 und 14, mit zwei Kanälen h¹ versehen, welche durch die Kanäle h² mit der bewegenden Flüssigkeit und durch die Kanäle h^s mit dem Ausströmungskanal in Verbindung gebracht werden können. Dadurch wird auf einen Doppelschieber g² eingewirkt, der den Einströmungskanal schliefst. Die Verbindung der Kanäle h³ mit dem Ausströmungskanal wird durch Ventile i, Fig. 14, hergestellt, die nach Belieben geöffnet oder geschlossen werden können. Zu diesem Zweck ist oberhalb des Cylinders eine Welle k angebracht, auf welcher eine Hülse / angeordnet ist. Letztere ist mit spiralförmigen Erhöhungen versehen, die die Ventile herunterdrücken und auf diese Weise dieselben öffnen. Die Welle k wird von der Kurbelwelle gedreht, während die Hülse I vermittels der Gabel r vom Regulator seitlich verschoben werden kann, um so entsprechend den Füllungsgrad zu reguliren. Der

Vorgang während eines Kolbenhubes ist folgender:

In der in Fig. 13 gezeichneten Lage ist der Kolben am Ende seines Hubes von links nach rechts angelangt, während der Schieber e bereits eine dem gewählten Voreilungswinkel entsprechende Strecke seines Weges von rechts nach links zurückgelegt und so die rechte Cylinderhälfte mit der Einströmung, die linke mit der Ausströmung in Verbindung gebracht hat.

Der Doppelschieber g² hält den Kanal f² durch die hinter dem rechten Schieberkolben desselben befindliche bewegende Flüssigkeit geöffnet. Während des weiteren Ganges des Schiebers e gelangt der rechte Schieberkanal h¹ mit dem Ausströmungskanal h^s in Verbindung,, während linksseitig der Kanal h¹ durch den Kanal h² mit der bewegenden Flüssigkeit in Verbindung tritt, so dafs, sobald das Ventil i geöffnet wird, der Dampf hinter dem rechten Kolben des Doppelschiebers entweicht, während gleichzeitig der hinter den linken Kolben tretende Dampf den Doppelschieber g² von rechts nach links schleudert und so rechtsseitig die Einströmung abschliefst und gleichzeitig linksseitig den Schieberkanal f² für die Bewegung des Kolbens b von links nach rechts öffnet.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Eine Steuerung für Kraftmaschinen mit einem oder mehreren Flach- bezw. Rundschiebern , bei welcher durch eine zwangläufige Bewegung des Grundschiebers das Oeffnen und Schliefsen der Einströmungskanäle f eingeleitet wird, und zwar entweder durch einen von der verlängerten Kolbenstange c¹ vermittelst eines Buffer^ rohres d² oder von der Schwungradwelle aus durch eine unrunde Scheibe q bewegten Mitnehmer d, während die zur Vollöffnung der Kanäle nöthige weitere Bewegung des Grundschiebers e sowie der Abschlufs der Einströmungskanäle durch Steuerkolben e¹ und e² bezw. g erfolgt, auf welche die bewegende Flüssigkeit durch Nebenkanäle h² h³ bezw. h^l wirkt, welche erstere durch den Grundschieber e bei seiner zwangläufigen Bewegung geöffnet und geschlossen werden.

   ■2. An der unter 1. gekennzeichneten Steuerung 'die Anordnung von Expansionsschiebern g bezw. g² (Fig. 2, 5, 6, 7 und 8), die in einer Richtung vom Grundschieber mitgenommen werden, in der anderen Richtung behufs Schliefsens der Einströmungskanäle vermittelst Kolben g^l durch den Dampf bewegt werden, derart, dafs bei constanter Füllung (Fig. 5 und 7) die Kanäle h¹ zur Bewegung der Steuerkolben g¹ direct mit der zugehörigen Cylinderhälfte in Verbindung stehen, während bei variabler Füllung (Fig. 2, 6 und 8) Hähne i oder Ventile i^l eingeschaltet sind, deren Oeffnen in bekannter Weise von Hand oder vom Regulator verändert werden kann.

   3. Die unter 1. gekennzeichnete Steuerung dahin abgeändert, dafs die Bewegung des Grundschiebers e in bekannter Weise zwängläufig von der Kurbelwelle durch Excenter erfolgt, während die Expansiönsschieber g (Fig. 12) und g² (Fig. 13) durch die bewegende Flüssigkeit mittelst Kolben, welche durch Nebenkanäle h h¹ h² und ft³ (Fig. 12 und 13) gesteuert werden, ihre Bewegung erhalten.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.