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Gestängelose Schiebersteuerung für Kolbendampfmaschinen Die vorliegende
Erfindung stellt eine weitere Ausbildung der gestängelosen Schiebersteuerung an
Kolbendampfmaschinen nach dem Hauptpatent 442 136 dar, die in der Hauptsache
dadurch gekennzeichnet ist, daß die besonderen Dampfverteilungsschieber des Hauptpatents
in Fortfall kommen, dergestalt, daßdi:e größeren Differentialkolben des Schiebers,
also die größeren Steuerkolben des Schiebers, gleichzeitig auch die Dampfverteilung
regeln. Durch den Fortfall der besonderen Dampfverteilungsschieber bzw. Kolben wird
die ganze Schiebersteuerung wesentlich einfacher und vor allen Dingen der Schieber
in seiner Gesamtheit erheblich leichter, so daß er durch die Erfindung für Maschinen
mit hohen Drehzahlen besonders geeignet wird. Die Umsteuerräume der größeren Differentialkolben
werden bei Wech@selstrommaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung für den Dampfaustritt
ausgenutzt, sie stehen mit den Austrittsöffnungen dauernd in Verbindung, so daB
die in dem Hauptpatent für die Entlüftung dieser Umsteuerräume notwendigen Leitungen
in Fortfall kommen.
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Die Erfindung ist auf den beiliegenden Zeichnungen in zwei Ausführungsformen
veranscha.ul,icht, und zwar zeigt Abb. i die neue Schiebersteuerung bei einem doppelt
wirkenden Wechselstromdasnpfzylinder, während in den Abb.2 und 3 die neue Schiebersteuerung
in Verbindung .mit einer aus zwei einfach wirkenden Gleichstromzylindern bestehenden
Dampfmaschine dargestellt ist.
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Gemäß Abb. i ist der Arbeitszylinder a, in dem der Kolben b mit Kolbenstange
b1 arbeitet, mit den Dampfei.n- und -auslaßschlitzen a1 und a2 ausgerüstet. Unmittelbar
an den Zylinder a schließt sich das Schiebergehäuse c an, in welchem der aus den
Differentialkolbenpaaren e, e1, e2, e3 sich zusammensetzende Schieber bewegt.
Bei o ist der Dampfeintritt und bei p und p1 der Dampfaustritt angedeutet. Zu den
Umsteuerräumen f l und f', die zwischen dem größeren und dem kleineren
Differentialkolben liegen, führen vom Arbeitszylinder a Leitungen in, ml, die an
den Zylinder mittels der Zweigleitungen i und 2 angeschlossen sind, deren jede für
sich ab- und angestellt werden kann. Die Umsteuerräume f und f 3 der
kleineren Differentialkolben e und e3 sind über Kreuz durch die Leitungen n, n1
an das Schiebergehäuse angeschlossen.
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Die Wirkungsweise ist die folgende: Bei der in Abb. i dargestellten
Stellung
des Kolbens b und des Schiebers erfolgt der Dampfeintritt
in den Arbeitszylinder durch den Schlitz al, so daß der Kolben b abwärts bewegt
wird. Der Abdampf des vorhergehenden Arbeitshubes unterhalb des Kolbens b entweicht,
in der Pfeilrichtung durch den -Schlitz a2, den Umsteuerraum f2 in den Austritt
p1. Durch die Leitung u1 tritt Frischdampf hinter den kleinen Differentialkolben
es und hält den Schieber in der gezeigten Stellung fest. Es sei nun angenommen,
daß zur Regelung der Füllung des Arbeitszylinders die Zweigleitungen 2 offen und
die Zweigleitungen i geschlossen sind. Gibt nun der Arbeitskolben b beim Abwärtsgiange
.die Zweigleitung 2 der Leitung m frei, so tritt durch,diese beiden Leitungen 2
und m Dampf aus dem Zylinder in den Umsteuerraum f l ein, der auf .den größeren
Differentialkolben e" einwirkt. Es erfolgt nun eine Bewegung des Schiebers, durch
:die der größere Differentialkolbenel den Dampfeintrittsschlitzal schließt, während
der andere Differentialkolben e2 den Dampfaustrittskanal a2 schließt. Gleichzeitig
verschließt auch der kleinere Differentialkolben e die Leitung
m, und es öffnet der größere Differentialkolben die Dampfaustrittsöffnung
p, so daß der größere Umsteuerraum f l entlüftet. Infolgedessen bleibt der Schieber
zunächst in der sogenannten Abschlußstellung stehen. In -dem Umsteuerraum f3 tritt
jetzt nicht mehr neuer Frischdampf durch die Leitung n1, sondern der Umsteuerraum
f 3 bleibt jetzt durch die Leitung n1 in Verbindung mit dem Arbeitszylinder. Die
in dem Schiebergehäuse vorgesehenen öffnungen, die den Dampfein- und -auslaßschlitzen
a1, a2 des Arbeitszylinders entsprechen, sind ,derart ausgebildet, daß trotz der
eben geschilderten Verschiebung des Schiebers, bei der die Differentialkolben e1,
e2 die Schlitze a1, a2 abdecken, eine Verbindung der Leitungen za und n1 mit dem
Arbeitszylinder bestehen bleibt.
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In der jetzt geschilderten Stellung beginnt nun oberhalb des Kolbens
b die Expansion und unterhalb des Kolbens b die Kompression. Es sei bemerkt, daß
sich die Kompression mit dem Verstellen der Füllung auf der anderen Seite des Kolbens
ändert, was besonders für Lokomotiven von Bedeutung ist.
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In dieser Schieberabschlußstellung beginnt nun, wie bereits bemerkt,
unterhalb des Kolbens b die Kompression, :die sich durch den Schlitz a2 und die
an diesen angeschlossene Leitung yz fortsetzt und in dem Umsteuerranm f auf den
kleineren Differentialkolben e einwirkt. Infolgedessen wird der Schieber weiter
über die bisher innegehabte Abschlußstellung nach oben verschoben, bis der kleine
Differentialkolben es die Leitung ml freigibt. In diesem Augenblick tritt durch
(die Leitung,nzl bzw. ihre Abzweigung 2 der gleiche Kompressionsdruck -in den Umsteuerraum
f 2, so daß der Schieber in der erreichten Stellung wieder festgehalten wird, bis
der Kolben über die Zweigleitung 2 der Leitung ml hinaus nach unten gegangen ist,
so daß dann der Kompressionsdruck aus -dem Unvsteuerraum f 2 wieder in den Zylinder
entweichen kann. Der Schieber geht dann in die Endstellung über, wobei der Einlaßkanal
a2 geöffnet ist, während der obere Schlitz a1 schon vorher geschlossen war. Der
kleinere Differentialkolben e wird dann durch Frischdampf mittels der Leitung n
beauf.schlagt, so daß der Schieber .in dieser neuen Endstellung festgehalten wird.
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Bei der Ausführungsform, die in den Abb.2 und 3 veranschaulicht ist,
liegt der Schieber quer zu den beiden Arbeitszylindern a3 und a4 und hat nur die
Aufgabe, den Dampfeinlaß zu steuern, da es sich ;hier um einfach wirkende Dampfzylinder
handelt, bei denen der Dampf nachdem Gleichstromprinzip den Zylinder durchströmt.
Der Dampfeintritt erfolgt hier wie in Abb. i in der Mitte des Schiebergehäuses durch
den Stutzen o, während der Auspuff bei jedem Zylinder in bekannter Weise durch die
Schlitzek erfolgt. Im übrigen sind hier dieselben Teile vorhanden und auch die gleichen
Bezeichnungen verwandt wie bei Abb. i.
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Die Abb. 2 veranschaulicht die Füllstellungen, d. h. die Teile befinden
sich in der Stellung, die dem Beginn eines Arbeitshubes der beiden Zylinder I und
II entspricht. In der Abb. 3 hat der Schieber die schon vorhin erwähnte Abschlußstellung
erreicht.
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Bei Beginn des Arbeitshubes tritt der Frischdampf aus dem Zylinder
.durch eine der Zweigleitungen i, 2, 3 und die Leitung m in den größeren Umsteuerraum
f 1 des größeren Differentialkolbens e1 .ein. Der Frischdampf gelangt durch die
Leitung n1 in den Umsteuerraum f 3, wirkt auf den kleineren Differentialkolben e3
ein und hält ihn fest. Der Schieber wird nunmehr durch die Einwirkung,des aus dem
Zylinder in den Umsteuerraum f 1 einströmenden Dampfes auf den Differentialkolben
e1 nach rechts verschoben, und zwar bis in die Stellung der Abb. 3. Dabei werden
die beiden Dampfeintrittsschlitze al und a2 der beiden Zylinder abgedeckt, und es
beginnt in dem linksseitigen Zylinder a3 die Expansion, wobei in der gleichen Weise,
wie in Abb. i geschildert, die Verbindung des Innenraumes des Zylinders durch die
Leitung n1 mit dem Umsteuerraum f g des kleineren Differentialkolbens e3 aufrechterhalten
bleibt. In dem rechtsseitigen
Arbeitszylinder a4 beginnt gleichzeitig
die Kompression, die durch den Schlitz a2 und die an diesen angeschlossene Leitung
n in dem Umsteuerraum f auf den kleineren Differentialkolben e einwirkt. Der größere
Umsteuerr.aum f1 ist in der Abschlußstellung durch die Leitung o entlüftet. Der
Schieber wind nun durch den auf den Differentialkolben e wirkenden Kompressionsdruck
weiter nach rechts verschoben, dergestalt, daß dann die Kompression in dem Arbeitszylinder
a4 auch durch die Leitung in' und die entsprechend geöffnete Zweigleitung i, 2 oder
3 in dem Umsteuerraum f2 zur Wirkung gelangt, so daß selbst .durch zu hohen Kompressionsdruck
der Schieber nicht ganz umgesteuert wird, weil in diesem Augenblick, wenn also der
Umsteuerraum f2 ebenfalls unter Kompressionsdruck steht, die Bewegung des Schiebers
gehemmt wird. Erst wenn der Kolben II des Arbeitszylinders a4 die Zweigleitung 3
freigegeben hat, kann der Kompressionsdruck aus dem Umsteuerraum f2 in den Zylinder
abblasen, so daß dann der Schieber seine Endstellung erreicht.
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Die Schieberbewegung wird dabei durch den Dampfdruck, der auf die
kleineren Differentialkolben jeweils auf der entgegengesetzten Seite wirkt, gedämpft
und ,ist von der Drehzahl abhängig, mit der Wirkung, daß bei hoher Drehzahl nur
eine geringe Dämpfung, bedingt durch schnellen Abfall der Expansion, eintritt, während
bei kleiner Drehzahl eine starke Dämpfung infolge langsamen Fallens des Expansionsdruckes
eintreten wird. Die vorliegende Ausführungsform eignet sich also besonders für Schnellläufer.