DE560545C

DE560545C - Three-cylinder additional engine for locomotives

Info

Publication number: DE560545C
Application number: DE1930560545D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Klug
Original assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Current assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Priority date: 1930-09-30
Filing date: 1930-09-30
Publication date: 1932-10-05

Description

Dreizylinder-Zusatzmotor für Lokomotiven Die Erfindung betrifft einen Zusatzmotor für Lokomotiven. Diese Zusatzmotoren, sogenannte Booster, wie sie für die Lokomotiven von üblichem Dampfdruck von 12 bis 2o at in Anwendung sind, um während des Anfahrens der Lokomotive oder bei Steigungen die Zugkraft der Lokomotive zu erhöhen, bestehen regelmäßig aus einer Zwillingsdampfmaschine, deren Rahmen um die vom Zusatzmotor anzutreibende Laufachse der Lokomotive oder des Tenders schwenkbar gelagert ist und außerdem einen dritten Stützpunkt in einem Pfannenlager eines Querbalkens hat, der seinerseits an seinen beiden Enden unter Einschaltung von Pufferfedern gegen den Lokomotivrahmen abgestützt ist. Diese Dreipunktaufhängung, bei welcher der Rahmen der Lokomotive bzw. des Drehgestelles von dem Gewicht des Zusatzmotors, bei Außertätigkeit desselben, praktisch entlastet ist, hat sich außerordentlich bewährt und ihre Beibehaltung muß als eine Vorbedingung beim Gbergang von der Zwillingsdampfmaschine zur Dreizylinderdampfmaschine angesehen werden. Andererseits ist diese Dreizvlinderanordnung erwünscht, wenn nicht notwendung, um die Vorteile des Überganges von dem üblichen Dampfdruck zu Hochdruck von 3o bis roo at und darüber nicht für die Hauptmaschine der Lokomotive allein, sondern auch für den Zusatzmotor auszunutzen. Bei der Zweizylinderanordnung, die für die üblichen Dampfdrücke sehr große Füllungen von 65 °1o und mehr erfordert, um bei jeder Kurbelstellung ein sicheres Anfahren zu ermöglichen, ergibt sich ein ungünstiger hoher Dampfverbrauch, und außerdem ist bei einer Zweizylindermaschine bekanntlich das Tangentialdruckdiagramm bzw. Drehkraftdiagramm sehr ungünstig, weil die Umfangskräfte in weiten Grenzen schwanken.Three-cylinder auxiliary engine for locomotives The invention relates to a Additional motor for locomotives. These additional motors, so-called boosters, as they are for The locomotives of normal steam pressure of 12 to 2o at are in use to during when starting the locomotive or on inclines, the tractive power of the locomotive increases increase, consist regularly of a twin steam engine, whose frame around the The running axle of the locomotive or tender to be driven by the auxiliary motor can be pivoted is stored and also a third support point in a socket bearing of a crossbeam has, in turn, at both ends with the intervention of buffer springs is supported against the locomotive frame. This three-point hitch, in which the frame of the locomotive or the bogie on the weight of the additional motor, when it is not active, is practically relieved, has become extraordinarily proven and their maintenance must be a precondition for the transition from the twin steam engine to be regarded as a three-cylinder steam engine. On the other hand, this is a three-cylinder arrangement desirable, if not necessary, to take advantage of the transition from the usual Steam pressure to high pressure from 3o to roo at and above not for the main engine the locomotive alone, but also for the additional engine. In the two-cylinder arrangement, which requires very large fillings of 65 ° 1o and more for the usual vapor pressures, in order to enable a safe start with every crank position, there is a unfavorably high steam consumption, and moreover is in a two-cylinder engine As is known, the tangential pressure diagram or torque diagram is very unfavorable because the circumferential forces fluctuate within wide limits.

Demgegenüber ermöglicht allein die Dreizylinderanordnung die Vorteile der hohen Dampfspannungen voll auszunutzen, da bei ihr die Füllungen auch für ein sicheres Anfahren erheblich kleiner, zu etwa 35 % bis 40 °(o, angenommen werden können, wodurch ein günstiger Dampfverbrauch und ein erheblich besseresTängentialdruckdiagramm erzielbar ist. Die hohe Dampfspannung ermöglicht es ferner, die Zylinder trotz dieser kleinen Füllungen so klein zu machen, daß sie in dem sehr beschränkten zur Verfügung stehenden Raum untergebracht werden können. Eine erhebliche Schwierigkeit liegt aber für diesen Fall in der erwähnten Vorbedingung der Beibehaltung der günstigen Dreipunktaufhängung. Diese erfordert, wie schon erwähnt, in der Mittelebene am dritten Aufhängepunkt die Anbringung eines Pfannenlagers zwischen dem abgefederten Querträger und dem Zylinderrahmen, und der Schwerpunkt des Rahmens mit Motor und Antrieb muß in diese Mittelebene fallen. Ferner benötigt die gekröpfte Kurbelwelle eine Lagerung durch mindestens drei Lager. Die naheliegendste Lösung des Problems, den dritten Zylinder der Hochdruckmaschine in die Mittelebene zu legen und die Antriebszahnräder auf die Laufachse und die Kurbelwelle, sowie das mittlere Lager der letzteren in zwei Hälften beiderseits der Mittelebene zu teilen, ist nicht möglich, weil das erwähnte, in der Mitte liegende Pfannenlager der Dreipünktaufhängung in die Mitte der Geradführungsbahn des mittleren Zylinders fallen würde.On the other hand, the three-cylinder arrangement alone enables the advantages of the high steam tensions to be fully exploited, as with it the fillings can be assumed to be considerably smaller, about 35% to 40 ° (o, for a safe start-up), whereby a favorable steam consumption and a considerably better tangential pressure diagram can be achieved The high vapor tension also makes it possible, despite these small fillings, to make the cylinders so small that they can be accommodated in the very limited space available As already mentioned, this requires a socket bearing to be attached in the middle plane at the third suspension point between the sprung cross member and the cylinder frame, and the center of gravity of the frame with motor and drive must fall in this middle plane through at least three camps. The most obvious solution to the problem of placing the third cylinder of the high pressure machine in the middle plane and dividing the drive gears on the running axis and the crankshaft, as well as the middle bearing of the latter in two halves on either side of the middle plane, is not possible because the aforementioned, in the three-point suspension's socket bearings in the middle would fall in the middle of the straight guideway of the middle cylinder.

Gemäß der Erfindung wird der innenliegende Zylinder so weit nach der einen Seite aus der Rahmenmitte verschoben, daß neben seiner Geradführung der Pfannenzapfen für den dritten Aufhängungspunkt in der Rahmenmitte angebracht werden kann, während das Antriebsrad auf der Radachse so weit nach der entgegengesetzten Seite verschoben ist, daß unter Lagerung der gekröpften Kurbelwelle mittels drei Lagern der Massenschwerpunkt in die Mittelebene des Rahmens fällt. Vorteilhaft sind ferner die Steuerungsexzenter für die drei Dampfzylinder nicht auf derKurbelwelle angeordnet, sondern auf einer hochgelegten Zwischenwelle, die von der Kurbelwelle aus durch ein Zwischengetriebe (Räder- oder Kettengetriebe) angetrieben wird, das von der Mittelebene aus auf derselben Seite wie das Antriebszahnrad auf der Radachse angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung des Zusatzmotors wird trotz des beschränkten Raumes nach Breite und Tiefe ein Zusatzmotor für Hochdrucklokomotiven geschaffen, welcher die günstige Dreipunktaufhängung und eine günstige Lagerung der Kurbelwelle mit einer vollen Ausnutzung der Vorteile der hohen Dampfspannung, nämlich günstiges Tangentialdruckdiagramm und geringen Dampfverbrauch, vereinigt.According to the invention, the inner cylinder is so far after one side moved from the center of the frame, that in addition to its straight line of the socket pin for the third suspension point in the middle of the frame, while the drive wheel on the wheel axle moved so far to the opposite side is that the center of gravity is supported by the cranked crankshaft by means of three bearings falls in the center plane of the frame. The control eccentrics are also advantageous for the three steam cylinders not arranged on the crankshaft, but on one raised intermediate shaft connected to the crankshaft through an intermediate gear (Gear or chain transmission) is driven from the center plane on the same How the drive gear is arranged on the wheel axle. Through this design The additional motor becomes an additional motor despite the limited space in terms of width and depth created for high-pressure locomotives, which the cheap three-point hitch and a favorable bearing of the crankshaft with full utilization of the advantages the high vapor tension, namely favorable tangential pressure diagram and low Steam consumption, combined.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform eines Zusatzmotors gemäß der Erfindung.The drawing shows an exemplary embodiment of an additional motor according to the invention.

Fig. i zeigt eine Draufsicht auf den Zusatzmotor, Fig.2 einen Längsschnitt nach der gebrochenen Linie A-B in Fig. i.Fig. I shows a plan view of the additional motor, Fig. 2 a longitudinal section after the broken line A-B in Fig. i.

Fig. 3 zeigt eine teilweise Endansicht der Hochgelegten Steuerwelle und der Zylinderköpfe.Figure 3 shows a partial end view of the raised control shaft and the cylinder heads.

In der Zeichnung ist i die Laufradachse, die in bekannter Weise außerhalb der Laufräder 2 und 3 im Lokomotiv- bzw. Drehgestellrahmen gelagert ist und das Antriebszahnrad 4 trägt, welches um einen Abstand x aus der Mittelebene des Rahmens 5 verschoben ist. Der Rahmen 5 des Zusatzmotors hat die bewährte Dreipunktaufhängung, d. h. er ist einmal bei 6 und 7 auf der Laufradachse i schwingbar gelagert und als dritten Aufhängepunkt mittels einer Pfanne 8 auf einem Kugelzapfen 9, der mit einem Querträger bzw. einer Traverse io verbunden ist, die beiderseits gegen den Lokomotiv- bzw. Drehgestellrahmen in nicht dargestellter bekannter Weise abgefedert ist. Der Zapfen 9 und die Pfanne 8 werden mit Spiel durch einen Bolzen i i zusammengehalten, der unter Einschaltung einer schwachen Feder 12 am einen Ende eine Mutter 14 trägt und am oberen Ende mittels eines Flansches 15 an derLagerpfanne 8 des Rahmens verschraubt ist. Die Mitte des Zapfenlagers geht durch die Mittelebene des Rahmens. Der Rahmen ist mit drei Lagern 16, 17 und 18 für eine gekröpfte Kurbelwelle i9 versehen, die wie beim üblichen Zusatzmotor mit Zwillingsmaschine an ihren Enden die Kurbefzapfen 2o und 21 für die außenliegenden Hochdruckdampfzylinder 22 und 23 hat. Der dazwischenliegende mittlere Zylinder 24 und der zugehörige Kurbelzapfen 26 der gekröpften Kurbelwelle i9 sind aus der Mittelebene so weit seitlich verlegt, daß die Geradführung bzw. Gleitbahn 28 der Zylindergeradführung des innenliegenden Zylinders neben dem Befestigungsflansch 15 des Bolzens ii des Pfannenlagers Platz findet. Die Steuerung der Dampfzylinder erfolgt durch Kolbenschieber 29 von einer hochgelegten Zwischenwelle 3o aus, die von der Kurbelwelle i9 aus mittels eines Räderzuges 31, 32 und 33 angetrieben wird, so daß sie sich mit der gleichen Drehzahl und in gleichem Sinne wie die gekröpfte Kurbelachse dreht. Die Verteilung des dritten Zylinders mit seinem Getriebe und der Kurbelwellenkröpfung einerseits, und des Zahnrädergetriebes für die Laufachse des dritten Kurbelwellenlagers und des Rädergetriebes für die Steuerwelle andererseits gegenüber der Rahmenmitte ist dabei eine solche, daß der Schwerpunkt der gesamten Masse des Rahmens mit Zusatzmotor in die Mittelebene fällt. Die Exzenter 34, 3 5 und 36 der hochgelegten Zwischenwelle 3o bewegen die Kolbenschieber 29 mittels Zwischenhebeln 38 mit der Übersetzung :2 : i. An Stelle des Räderzuges 31 bis 33 könnte auch ein geräuschloses Kettengetriebe treten. Das Antriebsrad 4 erhält in bekannter Weise seinen Antrieb mittels eines auf der Kurbelachse aufgekeilten Zahnrades 40, das mit einem auf dem Zapfen41 sitzenden, lose drehbaren Zwischenrad 42 in ständigem Eingriff steht. Das Zwischenrad 42 kann vom Führerstand aus mittels des Schwinghebels 43 durch Druckluft o. dgl. mit dem Zahnrad 4 in Eingriff gebracht werden. Dieser Antriebs- und Einrückmechanismus ist der übliche und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Ausführungsform ist nur eine beispielsweise und kann im Rahmen der Erfindung abgeändert werden.In the drawing, i is the impeller axis, which is outside in a known manner the wheels 2 and 3 is mounted in the locomotive or bogie frame and that Drive gear 4 carries, which by a distance x from the center plane of the frame 5 is shifted. The frame 5 of the additional motor has the proven three-point suspension, d. H. he is once at 6 and 7 on the impeller axis i swingably mounted and as third suspension point by means of a pan 8 on a ball stud 9, which with a Cross member or a traverse io is connected, which on both sides against the locomotive or bogie frame is cushioned in a known manner not shown. Of the Pin 9 and the pan 8 are held together with play by a bolt i i, which carries a nut 14 at one end with the involvement of a weak spring 12 and screwed at the upper end to the bearing socket 8 of the frame by means of a flange 15 is. The center of the journal bearing goes through the center plane of the frame. The frame is provided with three bearings 16, 17 and 18 for a cranked crankshaft i9, the as with the usual additional motor with twin engine, the crank pins at their ends 2o and 21 for the external high pressure steam cylinders 22 and 23 has. The one in between middle cylinder 24 and the associated crank pin 26 of the cranked crankshaft i9 are laid to the side from the central plane so that the straight line or Slideway 28 of the straight cylinder guide of the inner cylinder next to the mounting flange 15 of the bolt ii of the socket bearing takes place. The control of the steam cylinder takes place by piston valve 29 from a raised intermediate shaft 3o, the is driven from the crankshaft i9 by means of a gear train 31, 32 and 33, so that they move at the same speed and in the same sense as the cranked one Crank axle rotates. The distribution of the third cylinder with its gearbox and the crankshaft offset on the one hand, and the gear drive for the running axis the third crankshaft bearing and the gear train for the control shaft on the other hand compared to the center of the frame is such that the focus of the entire The mass of the frame with the additional motor falls into the center plane. The eccentrics 34, 3 5 and 36 of the raised intermediate shaft 3o move the piston slides 29 by means of intermediate levers 38 with the translation: 2: i. Instead of the gear train 31 to 33, a Step silent chain transmission. The drive wheel 4 receives in a known manner its drive by means of a gear 40 wedged on the crank axle, which with a loosely rotatable intermediate wheel 42 seated on the pin 41 in constant Engagement is. The intermediate wheel 42 can be operated from the driver's cab by means of the rocker arm 43 are brought into engagement with the gear 4 by compressed air or the like. This Drive and engagement mechanism is the usual and not the subject of the present Invention. the illustrated embodiment is only an example and can be modified within the scope of the invention.

Claims

PATRNTANSPRi, CHR: i. Three-cylinder auxiliary engine for locomotives, in particular High-pressure locomotives with three-point suspension of the frame swinging around the wheel axle and triple bearing of the cranked crankshaft. characterized in that the inner cylinder (24) so far to one side from the center of the frame is shifted that the attachment of the socket pin (ii) for the third suspension point in the middle of the frame next to the straight guide (28) is possible while the drive wheel W is shifted so far to the opposite side on the wheel axle that the center of mass falls in the middle plane.

2. Additional motor according to claim i, characterized in that the control eccentrics (34, 35, 36) for the three steam cylinders (22, 23, 24) sit on a raised intermediate shaft (30) that is supported by the cranked crankshaft (ig) driven out by an intermediate gear (chain or gear train3i, 32, 33) which, from the center plane, is on the same side as the drive wheel (4) is arranged.