DE548208C - Gestaengelose Kolbenschiebersteuerung - Google Patents

Gestaengelose Kolbenschiebersteuerung

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DE548208C
DE548208C DET35364D DET0035364D DE548208C DE 548208 C DE548208 C DE 548208C DE T35364 D DET35364 D DE T35364D DE T0035364 D DET0035364 D DE T0035364D DE 548208 C DE548208 C DE 548208C
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steam
slide
cylinder
valve
reversing
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FRITZ TOLKIEN DIPL ING
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FRITZ TOLKIEN DIPL ING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L15/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. with reciprocatory slide valves, other than provided for in groups F01L17/00 - F01L29/00
    • F01L15/08Valve-gear or valve arrangements, e.g. with reciprocatory slide valves, other than provided for in groups F01L17/00 - F01L29/00 with cylindrical, sleeve, or part-annularly-shaped valves; Such main valves combined with auxiliary valves

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Description

  • Gestängelose Kolbenschiebersteuerung Die Erfindung geht aus von der bekannten gestängelosen Kolbenschiebersteuerung, bei welcher der Dampf mittels eines Schiebers gesteuert ,vird, der an jedem Ende einen Differentialkolben aufweist und mit Hilfe dieser Kolben derart bewegt wird, daß der Schieber aus seiner einen Endstellung zunächst in eine Mittelstellung gelangt, in der er, kraftschlüssig festgehalten, den Dampfeinlaß zum Arbeitszylinder abschließt, um schließlich aus dieser Dampfabschlußstellung zwecks Umsteuerung des Dampfeintrittes in seine andere Endstellung zu gelangen.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß das Einhalten des Schiebers in dieser Mittelstellung lediglich durch Dampfkräfte unter Umständen zu unliebsamen, den Gang der Maschine störenden Schwingungen der Steuerung führen kann; insbesondere steht diese absatzweise Bewegung des Schiebers einer Steigerung der Hubzahl der Maschine im `'Lege.
  • Deshalb soll gemäß der Erfindung diese bekannte Kolbenschiebersteuerung zur Vermeidung der genannten Nachteile in der Weise ausgebildet werden, daß dieser bekannte Schieber zerlegt wird in zwei, also für jeden Dampfeinlaß gesonderte Schieber, die sich lediglich aus einer Endstellung ohne Zwischenstufe in die andere Endstellung bewegen. Dabei ergibt sich aber doch die für die bekannte Schiebersteuerung charakteristische absatzweise Schieberbe-,vegung dadurch, daß zuerst der eine Schieber den Dampfeinlaß abschließt, worauf der andere Schieber die Dampfzuführung umsteuert. Hierdurch wird gegenüber der bekannte Schiebersteuerung eine zuverlässigere Arbeits weise erzielt, da der Dampfabschluß wie die Füllstellung der Schieber hier ihren jeweiligen Endlagen entsprechen, welche durch Anschlag und Dampfkräfte eindeutig festgelegt sind.
  • Die Zerlegung des Steuerschiebers in zwei in getrennten Räumen angeordnete, aber durch Steuerleitungen miteinander verbundene Einzelschieber ermöglicht ferner eine bequeme und kleinste schädliche Räume ergebende Anordnung der Steuerelemente am Arbeitszylinder. Ebenso wird infolge dieser Teilung und des Fortfalles der' Verbindungsstangen zwischen den Differentialkolben der bekannten Steuerung das Gewicht der hin und her gehenden Massen wesentlich verringert, wodurch sich auch bei hohen Drehzahlen und kleinen Füllungen schnelles Schließen der Kanäle erreichen läßt.
  • Weiterhin wird gemäß der Erfindung die Restenergie des Steuerdampfes bei der Expansionsarbeit des Dampfkolbens verwendet und dadurch die Wirtschaftlichkeit der Steuerung verbessert.
  • Verteilt man die sich erfindungsgemäß ergebenden beiden Einzelschieber auf zwei um z8o ° zueinander versetzt arbeitende, einfach wirkende Dampfzylinder einer Gleichstromdampfmaschine, so ergibt sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung ein Schnelläufer mit sehr hoher Umdrehungszahl, bei dem jeder Einzelschieber den Dampfeinlaß des zugehörigen Arbeitszylinders steuert. Die Schieber liegen hierbei zweckmäßig quer zu den Zylindern. Eine der Öffnungsbewegung des Schiebers unterstützende Zusatzkraft, welche nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durch entsprechende Bemessung der den Frischdampfraum begrenzenden Schieberfiächen erzeugt wird, bewirkt das bei Schnelläufern besonders notwendige rasche Öffnen des Dampfeinlaßkanals, wie es durch Kompressionsdampf allein nicht möglich ist.
  • Die voneinander unabhängige Arbeitsweise der Schieber gestattet auch die Verwirklichung jeder konstanten oder veränderlichen Kompression; letztere läßt sich auch - unabhängig von der Füllung - während des Ganges der Maschine von Hand oder durch einen Regler leicht einstellen, was gegenüber den bekannten Steuerungen dieser Art ebenfalls als ein Vorteil zu betrachten ist.
  • Die Abb. i veranschaulicht die Erfindung an einem doppelt wirkenden Dampfzylinder.
  • Die Abb. 2, 5 und 7 zeigen die Erfindung an einer Gleichstromdampfmaschine mit zwei um 18o' versetzt arbeitenden, einfach wirkenden Dampfzylindern.
  • Die Abb. 3, q., 6, 8 und g geben Einzelheiten hierzu wieder.
  • Bei der Ausführungsform nach Abb. i arbeitet im Zylinder a der Kolben b mit Kolbenstange b1. Der Dampf tritt in den Zylinder a abwechselnd durch die Dampfeinlaßschlitze a1, a2 ein. Diesen Einlaßschlitzen entsprechend sind an den Zylinder a zwei Schiebergehäuse cl, c2 angeschlossen, von denen cl vier Umsteuerräume F, F1, F2, F3 aufweist, in welche ein sich aus den Kolben e, e1, c2, e3 zusammensetzender Schieber bewegt. Bei E hat das Schiebergehäuse cl seinen Dampfeintritt. Das Schiebergehäuse c2 ist mit Schieber und Leitungen genau in der gleichen Weise ausgebildet; die Teile dieses Schiebergehäuses sind in der Zeichnung mit den gleichen Buchstaben, jedoch mit einem Indexstrich, bezeichnet.
  • Die an beiden Enden des Dampfzylinders a vorgesehenen, von den Einlaßschlitzen a1, a2 ausgehenden Leitungen n, n1 verbinden den Zylinder a mit den Umsteuerräumen F und F' der beiden Schiebergehäuse. Der Schieberraum F1 steht durch die Leitung o dauernd mit dem Auspuff und der Außenluft in Verbindung.
  • An den Umsteuerraum F schließt sich eine Leitung r3 an, die zu einem gesteuerten Füllventil s führt, das durch eine Leitung in mit dem Umsteuerraum F2 in Verbindung steht. Von dem Füllventil s zweigt sich von der Leitung r3 eine Leitung r2 ab, die zu dem UmsteuerraumF3' des Schiebergehäuses c2 führt. Die gleichen Teile sind in entsprechender Lage für dieses Schiebergehäuse vorgesehen.
  • Die Steuerung der beiden Füllventile s und s' erfolgt durch einen von der Maschine getriebenen, umlaufenden Nocken y, der sich in bezug auf seine Antriebswelle verstellen läßt, so daß seine Anlaufkurven y1 und y2 früher oder später zur Wirkung kommen und damit den Füllungsabschluß bestimmen.
  • Zur Steuerung des Dampfauslasses ist auf der anderen Seite des Arbeitszylinders a in der Abb. i ein Schiebergehäuse c3 vorgesehen, in welchem der sich aus den Kolben e4 und es zusammensetzende Auslaßschieber arbeitet. Zur Führung und Pufferung sind an diesen Kolben kleine Führungskolben es und e' angeordnet. Die Auslaßkanäle u, 2i' sind durch Verbindungskanäle u1, u1' mit den höher oder tiefer gelegenen Hilfsauslaßschlitzena42, 2G2' verbunden. Die Hilfsauslaßschlitze u2, 212' können durch die eingebauten Ventile 1, L' ganz geschlossen oder gedrosselt werden, wodurch größte und kleinste sowie jede in diesem Bereich liegende Kompression bestimmt wird. Auch bei dieser Ausführung ergibt Steigen der Drehzahl höhere Kompressionsgrade.
  • Die Wirkungsweise der Steuerung nach Abb. i, bei der ein stehender Dampfzylinder vorausgesetzt ist, ergibt sich wie folgt: Infolge ihres Eigengewichtes haben die Ein-und Auslaßschieber vor dem . Anstellen des Dampfes die dargestellte Lage eingenommen, in welche sie auch durch besondere, nicht dargestellte Hilfsmittel hätten gebracht werden können. Der Einlaßschieber der Deckelseite hat den Einlaß a1 freigegeben, so daß Dampf über den Arbeitskolben gelangt. Mit dem Zylinder steht durch Leitung ü der Umsteuerraum F in Verbindung und mit diesem über r3 und r2 das Füllventil s und der Umsteuerraum F3' des Kolbenschiebers der Kurbelseite. Beide Einlaßschieberwerden durch den auf sie wirkenden Zylinderdampfdruck in diesen Endstellungen festgehalten. Die Lage des Auslaßschiebers, dessen Kolben e4 den Auslaßkanal ic abschließt, während der Kolben e5 den Auslaßkanal zc' geöffnet hat, ist gleichfalls durch Beaufschlagung des Kolbens e4 mit Zylinderdampf über die Leitung r bestimmt. Kurz vor dem jeweiligen Füllungsschluß wird das Füllventil s durch den umlaufenden Nocken y geöffnet, so daß Zylinderdampf über das Füllventil s durch die Leitung in in den großen Umsteuerraum F2 des Schiebergehäuses cl eintritt. Der Zylinderdampf wirkt nunmehr auf den Umsteuerkolben e2 des Deckelschiebers und bewegt ihn in seine obere Endstellung, so daß der Dampfeinlaßschlitz a1 überdeckt, der Dampfeintritt in den Zylinder ca also abgesperrt wird.
  • Die Leitungen n und y3 bleiben miteinander in Verbindung, so daß also der Schieber in dieser Abschlußstellung durch den expandierenden Dampf über ii, y3, s und m festgehalten wird. Der andere Schieber wird gleichzeitig durch Zylinderdampf, der durch die Leitung y2 auf den Kolben e3' im Umsteuerraum F3' einwirkt, in der Stellung der Abb. i festgehalten. Der Auslaß u' bleibt hierbei immer noch ganz geöffnet, bis nach Überdecken des Auslaßkanals ai' durch den Arbeitskolben b die Kompression eintritt, sofern das Kompressionsventil l,' den Hilfskanal u2' abgeschlossen hat. Der ansteigende Kompressionsdruck wirkt über die Leitung n' auf den Kolben e' des unteren Einlaßschiebers, desgleichen über die Leitung y' auf den Kolben e5 des Auslaßschiebers wie auch über die Leitungen r3' und v2' auf den Kolben e3 des Deckelschiebers, so daß dieser trotz des infolge der Expansion im Umsteuerraum F2 sinkenden Druckes in seiner oberen Endstellung festgehalten wird. Im Totpunkt des Arbeitskolbens b gibt dieser, wie Abb. i zeigt, den Auslaßkanal u' frei, durch den der Expansionsdampf hinter dem Arbeitskolben b nach dem Auspuff k3 entweichen kann. Damit werden auch die bisher mit der Deckelseite des Arbeitszylinders verbundenen UmsteuerräumeF und F3' des oberen und des unteren Schiebers druckfrei, und der untere Schieber bewegt sich in seine obere Endstellung, in der er den Dampf -einlaßschlitz a2 freilegt; desgleichen entweicht der Dampfdruck über dem Kolben e4 des Auslaßschiebers, der beim Expandieren gesunken ist, über den Arbeitszylinder nach dem Auspuff k3. Der unter den Arbeitskolben b tretende Dampf, welcher den Kolben nach oben bewegt, gelangt auch unter den Kolben e5 des Auslaßschiebezs und vollendet dessen Umsteuerung mit Sicherheit. Durch Leitung n' wird jetzt der Kolben e' des unteren Schiebers mit Zylinderdampf beaufschlagt und in seiner Öffnungsstellung festgehalten; ebenso wird jetzt durch die Leitungen r3', 72' der Kolben e3 des Deckelschiebers durch Zylinderdampf in seiner oberen Abschlußstellung festgehalten. Durch den geöffneten Auslaßkanal it der Deckelseite entweicht der Restdampf nach dem Auspuff, bis wiederum der Arbeitskolben b durch Überdecken des Kanals it die Kompression einleitet. Vorher hat aber der Nocken y das Füllventil s' geöffnet, so daß ebenso wie vorhin beide Deckelschieber nunmehr Zylinderdampf über dies Füllventil und die Leitung yfal den Kolben e2' des Bodenschiebers beaufschlagt und letzteren wieder in seine untere Abschlußstellung gemäß Abb. i bringt. Es erfolgt dann Expansion unterhalb des Arbeitskolbens, so daß sich hier die gleichen Vorgänge wiederholen, wie sie vorhin bei dem Deckelschieber beschrieben sind.
  • Als Vorteil der Steuerung des Arbeitskolbens in der eben geschilderten Weise ist hervorzuheben, daß ein großer Teil des Abdampfes durch den .im Totpunkt freigelegten Auslaßkanal zi' schon aus dem Zylinder entweichen kann, wodurch der Auslaßschieber infolge der doppelten Kanäle im Durchmesser klein auszuführen ist. In den Abb. 2, 5 und 7 ist eine Ausführungsform der Erfindung bei einer Gleichstromdampfmaschine mit zwei um i8o ° zueinander versetzt arbeitenden, einfach wirkenden Dampfzylindern dargestellt. Hierbei steuert jeder Einzelschieber den Dampfeinlaß je eines Zylinders; die Schieber liegen quer zu den Zylindern. Ein Auslaßschieber fehlt hier, da bei der Gleichstromdampfmaschine der Auspuff in bekannter Weise durch Schlitze erfolgt.
  • Die Bezeichnung der Einzelteile ist hier die gleiche wie vorhin; die am rechten Arbeitszylinder befindlichen Teile haben hier die gleichen Zeichen mit dem Indexstrich.
  • Gemäß Abb. 2 ist der Arbeitszylinder a, in dem sich der Kolben b mit der Kolbenstange bl bewegt, mit dem Dampfeinlaßschlitz al ausgerüstet. Unmittelbar an den Zylinder a schließt sich das Schiebergehäuse cl mit den Umsteuerräumen F, Fl, F2, F3 an, in welchen sich der sich aus den Kolben e, el, e2, e3 zusammensetzende Schieber bewegt. Die äußeren Kolben e und e3, deren Umsteuerräume F, F3 durch die Leitungen -ii und zal in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise mit den Zylindern a', a verbunden sind, haben gleiche Durchmesser. Die beiden mittleren Kolben el und e2 sind in bezug auf den Dampfeinlaßkanal E so angeordnet, daß sie diesen niemals abdecken, so daß der Frischdampf zur Unterstützung der Öffnungsbewegung dadurch herangezogen werden kann, daß der Kolben el einen etwas größeren Durchmesser erhält als der Kolben e2. Diese Anordnung steigert beim Öffnungsvorgang erheblich die Schiebergeschwindigkeiten und ermöglicht damit die Ausbildung der Dampfmaschine als Schnelläufer.
  • Der durch die Kolben e2 und e3 gebildete Raum F2 steht durch die Entlüftungsleitung o mit dem Auspuff in Verbindung. Leitung o ist derart an den Raum F2 angeschlossen, daß sie der Kolben e2 beim Umsteuern überdeckt, wodurch ein den etwaigen Schlag des Schiebers aufnehmendes Dampfkissen vor diesem Kolben gebildet wird.
  • Der zur Bewegung des Schiebers erforderliche Dampf wird über Leitung r' dem betreffenden Arbeitszylinder a entnommen und gelangt durch Leitung zzl oder r3 zu dem gesteuerten Füllventil s, welches gemäß der gewünschten Füllung den Eintritt des Umsteuerdampfes über Leitung m in den großen Umsteuerraum F' des Schiebers regelt. Die Steuerung des Füllventils erfolgt durch den von der Maschine angetriebenen, umlaufenden Nocken y, durch dessen Verstellung in bezug auf seine Antriebswelle die Anlaufkurven y' und y2 früher oder später das Füllventil öffnen und damit den Füllungsschluß festlegen.
  • Damit der Umsteuerdampf zum Zwecke hoher Wirtschaftlichkeit noch bei der Expansionsarbeit des Kolbens ausgenutzt werden kann, wird das Füllventil s so gesteuert, daß der Umsteuerraum F1 über das Füllventils mit dem Arbeitszylinder a während des Arbeitshubes in dauernder Verbindung bleibt. Beim Kolbenrückgang muß das Ventils wieder geschlossen werden, damit kein die Schieberbewegung beeinträchtigender Druckanstieg im Umsteuerraum F1 infolge des im Zylinder ansteigenden Kompressionsdruckes eintreten kann. Dies wird für die Normalfüllung durch entsprechend großen Öffnungswinkel oder entsprechende Länge der äußeren Rast des Nockens erreicht. Bei großen Füllungen bleibt jedoch das Füllventil s infolge der Verdrehung des Nockens während des Kolbenrückganges länger geöffnet, so daß Kompressionsdampf, welcher auf den Schieberkolben e1 wirkt, die Öffnungsbewegung des Schiebers dämpfen würde.
  • Um diese letztere Möglichkeit wirkungslos zu machen, um also unter allen Betriebsverhältnissen ein einwandfreies Öffnen des Einlaßkanals a1 zu erzielen, ist an die Leitung in ein zur Sicherheit dienendes Ventil q1 angeschlossen. Dieses am besten zwangläufig gesteuerte Ventil stellt während der Kompressionsperiode im Arbeitszylinder eine dauernde Verbindung zwischen dem Umsteuerraum F1 und dem Auspuff her. Die hierdurch geschaffene Entlüftung beugt dem vorhin angedeuteten Einfluß des Kompressionsdampfes auf den Schieberkolben e1 wie auch einem unbeabsichtigten Druckanstieg, der auf etwaige Undichtigkeiten der Ventile zurückzuführen ist, in sicherster Weise vor.
  • Das Entlüftungsventil q1 kann auch als selbsttätiges ausgebildet werden, und zwar derart, daß eine Feder das Ventil in einstellbarer Weise dauernd öffnet und somit den UmsteuerraumFl entlüftet. Nur der vom Füllventil s gesteuerte und plötzlich in den Umsteuerraum F1 einströmende Dampf überwindet den Federdruck des Ventils und schließt dieses, während ein allmählich ansteigender Druck, wie er bei Undichtigkeiten und während der Kompression eintritt, über das geöffnete Ventil q1 nach dem Auspuff entweichen kann.
  • Durch die Anordnung dieses zwangläufig oder selbsttätig wirkenden Entlüftungsventils q1 wird nicht nur eine unbedingte Zuverlässigkeit der Arbeitsweise der Steuerung geschaffen, sondern auch die Veränderlichkeit der Kompression in Abhängigkeit von der Füllung und Drehzahl erreicht. Infolge des späteren Anlaufens der Rast des Nockens y auf die Ventilrolle wird das Füllventil s, wie oben bereits erwähnt, bei großen Füllungen auch entsprechend später schließen. Der vor dem Arbeitskolben befindliche und nach Überdecken der Auspuffschlitze k1 komprimierte Dampf kann daher über das noch geöffnete Füllventil s und das Entlüftungsventil q1 teilweise nach dem Auspuff entweichen. Selbst bei kleinen Abmessungen dieser Ventile wird hierdurch ein erheblich langsamerer Kompressionsanstieg im Zylinder stattfinden, bis nach erfolgtem Abschluß des Füllventils s die Kompression wieder schneller ohne Abblaseverlust ansteigt. Da mit dem Größerwerden der Füllung auch der Schluß des Füllventils später erfolgt, ergeben sich zwangläufig bei großen Füllungen kleinere Kompressionen. Diese Tatsache spricht für die Verwendung der Steuerung besonders für solche Maschinen, die großen Leistungsschwankungen unterworfen sind, als da sind: Lokomotiven und Fahrzeuge. Bei kleineren Drehzahlen wird die auf diese Weise vorgenommene Kompressionsverminderung von größerer Wirkung sein als bei höherer Drehzahl. Bei letzterer kann nämlich infolge der geringen zur Verfügung stehenden Zeit weniger Dampf entweichen, was höhere Kompressionsgrade zur Folge hat. Es ergibt sich somit ein Steigen der Kompression mit der Zunahme der Drehzahl.
  • Die Ausbildung der Nockenrast mit zwei Anlaufkurven y1 und y2, die entsprechend der Drehrichtung abwechselnd zur Wirkung gelangen, ermöglicht auch eine Füllungsregelung in beiden Drehsinnen der Maschine. Wie Abb. a veranschaulicht, stellt y2 die Anlaufkurve der Rast für den gezeichneten Drehsinn des Nokkens y dar, während y1 als Ablaufkurve dient. Läuft die Maschine in der anderen Drehrichtung, dann wird, wie Abb. q. zeigt, das Füllventil von der Anlaufkurve y1 gehoben. Der Übergang von der größten und kleinsten Füllung der einen Drehrichtung auf die kleinste und größte Füllung des anderen Drehsinnes erfolgt allein durch Verdrehung des Nockens in bezug auf seine Antriebswelle um 18o'. Die Verdrehung des Nockens, welche z. B. durch eine Wuimbuchse in bekannter Weise erreicht werden kann, wird bei der Umsteuerung entgegengesetzt der gewünschten Drehrichtung vorgenommen. Um schon durch kleine Verdrehungswinkel der Füllungsnocken y einen großen verstellbaren Füllungsbereich zu ermöglichen, braucht die Steuerwelle nur mit halber Drehzahl der Maschinenwelle angetrieben zu werden.
  • Da bei dieser Ausführung einer Umdrehung der Maschinenwelle nur eine halbe Umdrehung der Steuerwelle entspricht, müssen die Nocken mit zwei gegenüberliegenden Rasten ausgebildet werden, wie es Abb. g veranschaulicht.
  • Infolge der nur kleinen Verdrehungswinkel kann die zur Füllungsregelung notwendige Verstellung der Nocken in einfacher Weise durch einen auf der Steuerwelle angeordneten Achsenregler R vorgenommen werden, der nur eine Drehung der mit dem Nocken y verbundenen Büchse B in bezug zu der Steuerwelle auszuführen hat.
  • Bei Anwendung schwingender Nocken, welche um i8o ' versetzt zur Kurbel, z. B. Kreuzkopfantrieb, angetrieben werden, ist der Wechsel der Drehrichtung auf die Wirkungsweise der eben beschriebenen Füllungsregelung selbstverständlich belanglos.
  • Mit den bisher erläuterten Steuerungselementen dieser Ausführungsform der Erfindung ist weiter eine Hilfsvorrichtung verbunden, welche die Kolbenschieber beim Anfahren der Maschine in die richtige Stellung wirft. In einem Gehäuse 1a, welches durch das Ventil v in regelbarer `'eise mit Dampf gefüllt wird, dreht sich ein mit der Welle w verbundener Schieber ;. Ein in diesem Schieber g halbkreisförmig angeordneter Schlitz l überschleift abwechselnd die Anschlüsse il und i2 und gestattet über dieselben und die angeschlossenen Leitungen r4, r4' den Eintritt des Frischdampfes in die kleinen Umsteuerräume F, F3 und F' und F3'. Entsprechend der jeweiligen Stellung des Schlitzes L zur Kolbenstellung wird immer nur eine bestimmte Umsteuerleitung y4 oder y4' mit Steuerdampf beaufschlagt, wodurch sich zum Zwecke des richtigen Anfahrens die erforderlichen Schieberstellungen ergeben.
  • Das Umsteuern der Maschine erfolgt durch Verdrehen des Schiebers g um rund iSo °, dessen Schlitz l hierdurch eine andere Lage zu den Anschlüssen il, i2 bekommt, wie Abb. 2 punktiert andeutet. Die in dieser Abbildung ersichtlichen Anschlüsse i5, il sind zu den vorhandenen um go versetzt angeordnet und führen zu den Schiebern eines hier nicht dargestellten Maschinenaggregats mit um go ° versetzten Kolben. Der Drehschieber g ist nur beim Anfahren in Tätigkeit und wird in einfacher Weise durch Abschalten des Frischdampfes, also Schließen des Ventils z" der den Schieber auf seine Unterlage preßt, ausgeschaltet. Durch diese Maßnahme wird unnötige Reibungsarbeit vermieden.
  • Damit der Drehschieber g während des Betriebes vom Dampfzylinder abgeschlossen bleibt, ist in der Leitung r4 ein selbsttätiges Rückschlagventil pl vorgesehen. Um den Eintritt von Anlaßdampf in den Zylinder beim Anfahren zu verhindern, ist das Ventil pl doppelsitzig ausgeführt. Abb. 2 zeigt das Ventil in der Anlaßstellung. Der von der Leitung y4 kommende Steuerdampf gelangt durch die freigelegte Bohrung t des Ventils über Leitung ul und y2 in den Umsteuerraum F3 sowie über Leitung n' in den Umsteuerraum F' der anderen Maschinenseite. Beim Abstellen des Steuerdampfes drückt der Arbeitsdampf des Zylinders cc das Ventil P1 wieder in die rechte Endstellung, in welche die Bohrung t abgeschlossen ist. Das Zurücksteuern des Rückschlagventils pl kann durch eine Feder unterstützt werden. Bei der soeben beschriebenen Anlaßvorrichtung,welche als mit zur Steuerung gehörig anzusehen ist, ist die einfache Durch-Bildung des Drehschiebers bemerkenswert insofern, als ein Schlitz L nur allein die Dampfverteilung für mehrere Zylinder bewerkstelligt. Die Verdrehung des Drehschiebers zum Zwecke des Umsteuerns kann von Hand oder auf andere Weise durchgeführt werden.
  • Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Steuerung ergibt sich wie folgt: '.Nachdem durch den Anlaßdrehschieber g in der soeben erläuterten Weise die beiden Kolbenschieber in die richtige Stellung gebracht worden sind, wird das Hauptdampfventil geöffnet und der Anlaßdrehschieber g durch Schließen des Ventils v abgeschaltet. Abb. 2 zeigt die beiden Arbeitskolben in der Totpunktstellung, der linke Kolbenschieber hat den Einlaßkanal dl voll geöffnet, während der Kolbenschieber der rechten Maschinenseite den Einlaßkanal al' geschlossen hält. Beide Schieber werden durch Arbeitsdampf, welcher über Leitung yl, y2 und nl in die Umsteuerräume F3 bzw. F' gelangt, in den eingenommenen Stellungen kraftschlüssig festgehalten. Kurz vor Füllungsschluß beginnt das Füllventil s zu öffnen und läßt Dampf aus dem Arbeitszylinder a über die Leitungen n', y3 und zza in den Umsteuerraum F'. Durch Wirkung des größeren Differentialkolbens ei wird der Schieber in die rechte Endstellung geworfen, wobei er den Einlaßkanal dl mit großer Geschwindigkeit schließt (Abb. 5). Das rechtzeitige Überdecken der Entlüftungsleitung o des Raumes F2, der mit dem Auspuff in Verbindung steht, verhindert ein Anschlagen des Schiebers. Abb. 5 veranschaulicht die Stellung der Schieber, der beiden Arbeitskolben und der Füllventile nach erfolgtem Füllungsschluß.
  • Mit dem Sinken des Arbeitsdruckes im Zylinder a durch die Expansion hinter dem Arbeitskolben b nimmt auch gleichzeitig der Druck in den Umsteuerräumen F3 und F' ab. Infolge der anhaltenden Beaufschlagung des Kolbensel, der ungefähr doppelt so groß ist als der Steuerkolben e3, mit Zylinderdampf bleibt der Kolbenschieber während des weiteren Abwärtsganges des Arbeitskolbens b in der rechten Endstellung liegen. Bei gleichzeitigem Aufwärtsgang des Kolbens b' der rechten Maschinenseite hat nach Überdecken der Auspuffschlitze k2 des Zylinders n' durch den Kolben die Verdichtung des Dampfes in diesem Zylinder begonnen. Die ansteigende Kompression im Zylinder a' wirkt über Leitung y1' auf Kolben e3' des rechten Kolbenschiebers, während gleichzeitig auch durch die Leitung n der Umsteuerraum F des linken Kolbenschiebers mit Kompressionsdampf gefüllt wird. Da das Füllventil s' bereits geschlossen hat, wie aus Abb. q ersichtlich ist, bleibt der Umsteuerraum Fl' des rechten Kolbenschiebers druckfrei.
  • Die entsprechend der Expansion im Arbeitszylinder a stattfindende Abnahme des Druckes im Umsteuerraum F' des rechten Schiebers einerseits und der Anstieg des Kompressionsdruckes auf Kolben e3' bewirken im Totpunkt der Arbeitskolben das=Umsteuern des rechten Schiebers und damit das Öffnen des Einlaßkanals a1'. Die Bewegung dieses Schiebers in die Stellung der Abb. 7 muß erfolgen, da einerseits der Druck aus dem Umsteuerraum F' über Zylinder a und dessen nach dem Auspuff geöffneten Schlitz hl entweicht und anderseits die Kompression über den Arbeitskolben b' des rechten Zylinders a' ihren Höchstwert erlangt hat.
  • Bei sehr hohen Drehzahlen, welche die vorliegende Ausführungsform der Steuerung hauptsächlich verwirklichen will, ließe sich jedoch durch den Kompressionsdruck allein nicht das erforderliche rasche Umsteuern des Schiebers erreichen. Es würde ein der Drehzahl entsprechend verspätetes Öffnen des Einlaßkanals eintreten.
  • Durch größere Bemessung des Kolbens e1 gegenüber Kolben e2 wird, wie schon vorhin bemerkt, eine Zusatzdifferentialfläche geschaffen, die mit Frischdampf beaufschlagt, jede erforderliche Beschleunigung des Öffnungsvorganges gestattet. Schon bei gleicher Höhe des Kompressions- und des Expansionsdruckes in den Räumen F3' und F' wird die Zusatzkraft die Bewegung des Schiebers einleiten. Diese Ausbildung der Differentialkolben e1 und e2 der Schieber bringt noch den Vorteil, daß die Wirkungsweise der Steuerung weniger von der Kompression abhängig ist.
  • Bei niederen Drehzahlen kann einem zu frühen Öffnen des Einlaßkanals durch ein in die Leitung y2 eingebautes, von Hand oder einem Regler gesteuertes Drosselventil q oder q' vorgebeugt werden.
  • Nachdem der Einlaßkanal a1' des rechten Schiebers im Totpunkt des Arbeitskolbens geöffnet ist, beginnt hier das gleiche Arbeitsspiel, wie für den linken Schieber bereits erläutert.
  • Um bei hohen Drehzahlen auch kleine wirtschaftliche Füllungen durchführen.: zu können, braucht das Füllventil s nur in entsprechender Vorsteuerung des Nockens früher geöffnet zu werden.
  • Die in den Abb.2 bis 8 dargestellte Ausführungsform der Steuerung nach der Erfindung kennzeichnet sich infolge des Fortfalles eines besonderen Auslaßschiebers durch die hohe Kompression, welche den Schnelläufern eigen ist. Durch Anordnung eines ebenfalls selbsttätig gesteuerten Auslaßorgan# lassen sich bei kleinen Füllungen kleine Kompressionen erreichen, welche die Steuerung auch für Gegendruckmaschinen verwendbar machen.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gestängelose Schiebersteuerung für Kolbenkraftmaschinen, deren Schieber durch zwei an seinen Enden vorgesehene Differentialkolben zuerst in eine den Dampfeintritt abschließende Mittelstellung und dann in die den Dampfeintritt umsteuernde Endstellung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber in zwei aus je zwei Differentialkolben (e, e1, e2, e3 und e', e1', e2', e3') sich zusammensetzende Einzelschieber zerlegt ist, die einzeln für sich in getrennten Räumen arbeiten und unabhängig voneinander durch Dampfdruck aus der einen Endstellung in die andere bewegt werden, derart, daß jeweils die Endstellung des einen Schiebers den Dampfeintritt abschließt, während der danach in seine Endstellung bewegte andere Schieber die Umsteuerung des Dampfeintrittes bewirkt (Abb. i).
  2. 2. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelschieber durch von Ventilen (s, s') gesteuerten Zylinderdampf in die eine Endstellung, in der sie den Dampfeintritt absperren, und durch Kompressionsdampf in die andere Endstellung, in der sie den Dampfeintritt öffnen, bewegt werden.
  3. 3. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einzelschieber jeder für sich den Dampfeinlaß je eines von zwei um 18o° zueinander versetzt arbeitenden, einfach wirkenden Dampfzylindern einer Gleichstromdampfmaschine steuern.
  4. 4. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Zylinderdampf zwecks Abschließens beaufschlagte Umsteuerraum (F1) des Schiebergehäuses mit dem Arbeitszylinder (a) nach Füllungsschluß in Verbindung bleibt, so daß der im Umsteuerraum und seiner Zuleitung befindliche Dampf die Expansionsarbeit im Arbeitszylinder unterstützt.
  5. 5. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenrast des den Füllungsschluß beeinflussenden Ventils (s) einesteils zwecks Verbindung des Umsteuerraumes (F1) mit dem Arbeitszylinder (a) sich über einen großen Öffnungswinkel von etwa i8o ° erstreckt, andernteils zur Regelung der Füllungen in beiden Drehrichtungen zwei Anlaufkurven (y1 und y2) aufweist, die entsprechend der Drehrichtung abwechselnd zur Wirkung gelangen.
  6. 6. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den vom Zylinderdampf zwecks Abschließens beaufschlagten Umsteuerraum(Fl) bzw. die zu ihm führenden Leitungen ein gesteuertes oder selbsttätiges Ventil (q1) angeschlossen ist, das einen allmählich wachsenden, unzulässigen Druckanstieg in den Umsteuerräumen verhindert.
  7. 7. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Füllungsnocken (y) tragende Steuerwelle zum Zweck kleinster Verstellwinkel mit halber Drehzahl der Maschinenwelle arbeitet, wobei die Nocken mit zwei entsprechenden Rasten versehen sind und durch einen auf der Steuerwelle angeordneten Achsenregler zwecks Füllungsregelung verdreht werden. B.
  8. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Offnungsbewegung des Schiebers der eine der beiden größeren Differentialkolben (e1), zwischen denen der Frischdampfeintritt liegt, einen größeren Durchmesser hat wie der andere (e2), so daß der Frischdampf die Öffnungsbewegung unterstützt. g.
  9. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch i bzw. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßschieber mit einer Anlaßvorrichtung in Verbindung stehen, die aus einem in einem Gehäuse (h) drehbaren Schieber (g) besteht, der mit einem halbkreisförmigen Schlitz (l) abwechselnd die Öffnungen von Leitungen überfährt, die zu den kleinen Umsteuerräumen der Einlaßschieber führen, so daß durch Beaufschlagung der darin arbeitenden kleineren Differentialkolben die Schieber in die gewünschte Stellung gebracht werden. io.
  10. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die von der Anlaßvorrichtung zu den Einlaßschiebern führenden Leitungen (-r4, y4') Ventile (P1) eingeschaltet sind, die den Eintritt des von der Auslaßvorrichtung zugeführten Frischdampfes in die Arbeitszylinder verhindern. ii.
  11. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern des Dampfauslasses ein aus zwei gleich großen Kolben (e4, e5) zusammengesetzter Schieber in einem Gehäuse (c3) vorgesehen ist, der durch Zylinder- oder Expansionsdampf in seiner jeweiligen Stellung festgehalten und durch Kompressionsdampf allein oder unterstützt durch Zylinderdampf aus der einen in die andere Stellung geworfen wird.
  12. 12. Gestängelose Schiebersteuerung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß eine Veränderung der Kompression zwischen dem Hauptauslaßkanal (u) und einem angeordneten Hilfsauslaßkanal (222) durch Abschluß oder Drosselung des gemeinsamen Verbindungskanals (u1) mittels des Ventils (l) vorgenommen wird.
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