DE57178C - Expansionsvorrichtung für Schiebersteuerungen für schwungradlose, direktwirkende Dampfmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT. \%

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Dampfmaschinen.

Zum Zwecke der Erzielung von in gewissen Grenzen beliebiger Expansion in direct wirkenden Motoren ohne Schwungrad, also solchen, bei denen die Arbeit der Treibkolben nicht durch Pleuelstange, Kurbel, Kurbelschleife u. s. w. auf eine Schwungradwelle übertragen wird, werden, Fig. 1 bis 4, vermittelst an der Kolbenstange angreifender Hebel h be.zw. i die Wege der Kolben zweier Motorencylinder A und A₁ auf ein bestimmtes Mafs verkürzt, wobei die Wege als nahezu constant vorausgesetzt sind. Die mit den Hebelenden verbundenen Pleuelstangen f bezw. g greifen an die rechtwinklig zu einander stehenden Kurbelzapfen einer kleinen Hülfswelle O an und versetzen diese in ständig drehende Bewegung. Da von dieser sich ständig drehenden Welle die Bewegung der Motorvertheilungsschieber abgeleitet wird, so kann man durch geeignete Wahl des Voreilungswinkels, unter dem je eine der Excenterkurbeln . dem entsprechenden Hauptzapfen / bezw. // voreilt (beziehentlich mit Rücksicht auf den doppelarmigen Hebel h bezw. i nacheilt) einerseits die Kolben so beeinflussen, dafs ihr Gang ungefähr so ist, als wären sie beide in Art gewöhnlicher Zwillingsrotationsmaschinen durch Schwungradwelle mit einander verbunden, andererseits beliebige Expansion in den Motorcylindern erzielen.
■ Fig. i, 2, 3 und 4 geben die schematisch dargestellten Unterlagen für die Steuerung.

Vermittelst der Hebel h und i, die in der Praxis gewöhnlich in Ebenen 90° zur dargestellten arbeitend gedacht werden können; und der, an einem Ende mit länglichem Schlitz s S₁ versehenen Pleuelstangen/ bezw. g, die bei / und II an die an der Welle O befindlichen und rechtwinklig zu einander stehenden Kurbelzapfen / und II angreifen, wird die hin- und ,hergehende Bewegung der mit Kolben A und A₁ verbundenen· Kolbenstange der Treibcylinder in eine ständig drehende Bewegung der Welle O umgesetzt. Die Schlitze s und S₁ der Pleuelstangen/ und g können ohne Aenderung der Wirkung auch am Kurbelzapfenende der Pleuelstangen angebracht sein. In diesen Schlitzen bewegen sich zu bestimmter Zeit die Hebelzapfen I und II mit todtem Gang, d. h. es ist dann die betreffende· Pleuelstange für den Antrieb der Welle als ausgerückt zu betrachten.

Wenn man sich den Kurbelkreis (Fig. 1 bis 4) in vier Quadranten Oab, Oac, Ocd und Obd getheilt denkt, *so steuert jeder der mit der Kolbenstange verbundenen Hebel h bezw. i vermittelst der an einem Ende mit länglichem Schlitz versehenen Pleuelstangen f bezw. g die Kurbelzapfen / bezw. II abwechselnd durch einen der Quadranten, und zwar ist der jedesmal in einem der schraffirten Quadranten befindliche Kurbelzapfen der treibende der Welle O. Es ist also stets nur einer der Kurbelzapfen der Welle O treibend; der andere wird zu derselben Zeit von derselben getrieben.

Z. B. hat in Fig. 1, wenn die Kurbelzapfen sich umgekehrt wie der Zeiger der Uhr drehen, / zu treiben aufgehört und II beginnt gerade

zu treiben; in Fig. 2 treibt // und / wird getrieben u. s. w.

Da somit stets nur einer der Hebel in Wirksamkeit mit Bezug auf Drehung der Welle ist und an dieser wieder in gewöhnlicher Weise die betreffenden Schieberstangen der Schieber angeschlossen sind, so beeinflufst der? zur Zeit in Wirksamkeit getretene Hebel einerseits den Schieber seiner eigenen Maschine, andererseits-aber auch den Schieber der anderen Maschine, und es kann, obgleich beide Schieber in ununterbrochener Bewegung sind, einer der Hebel h bezw. i stets als ausgerückt gelten.

Da nun andererseits die Bewegungen der Kolben in den Cylindern wiederum von ihren betreffenden Schiebern geregelt werden, so können, wie erwähnt, beide Hebel nie gleichzeitig auf die Hülfswelle wirken, diese auch nicht ungehörig durch die Wucht der beiden Kolben zugleich beeinflufst werden.

Die Hülfswelle selbst hat beständig drehende Bewegung; es sind, wie schon erwähnt, daher auch die Schieber in steter Bewegung, während die Kolben selbst, wie weiter unten noch erörtert werden soll, je nach der Schieberüberlappung und Voreilung, die auch die zulässige Expansion regeln, beliebige Ruhepausen haben.

Es ist ohne Weiteres klar, dafs, da man Hülfsdrehbewegung zum Antriebe der Schieber hat, man unter Benutzung von einer oder zwei Excenterkurbeln an jeder Cylinderseite beliebige Expansionsgrade erhalten kann.

Es . zeigt Fig. 1 den Augenblick, wo der Kolben A am rechten Ende seines Hubes, der Zapfen I des Hebels h in seiner äufsersten linken Stellung angelangt ist. Soll jetzt der Kurbelzapfen / der Hülfswelle sich noch weiter drehen, so mufs von nun an der Kurbelzapfen II den Hebelzapfen // vermittelst Pleuelstange g treibend beeinflussen. Hierbei ist die Drehung der Welle umgekehrt der eines Zeigers der Uhr vorausgesetzt. Das Diagramm Fig. ι ist ohne Weiteres verständlich; ξ ist der ganze Schieberweg, e die Schieberüberlappung. Läuft nun einer der .Schieberexcenterpunkte ι bezw. 2 durch den mit 4, 5 und 6 bezeichneten schraffirten Theil, so findet an der Stelle für den betreffenden Schieber Absperrung des Dampfes statt.

Bewegt sich nun Kurbelzapfen / weiter über seinen schraffirten Quadranten Ob a (Fig. 4) hinaus, so ist klar, dafs, so lange Schieberexcenterkurbel ι sich nicht über Punkt 4 zur Linken bewegt hat, für den entsprechenden Dampfcylinder A Dampfabschnitt stattfindet, also Ruhepause in der rechten Endstellung des Kolbens A eintreten mufs. Zur gleichen Zeit steht aber Schieber 2 des Cylinders A₁ fast im Maximum seiner Eröffnung; es findet also eine rasche Fortbewegung des Kolbens A₁ und somit des Hebels g und des Kurbelzapfens // statt.

Es stellt nun Fig. 5 bezw. 6 eine solche Anordnung , wie sie oben beschrieben worden ist, angewendet auf eine Zweicylindermaschine, dar.' Die beigefügten Buchstaben sind dieselben, wie in den schematischen Fig. 1 bis 4.

Der am unteren Ende h_x schleifenförmig geformte Hebel h wird weiter unten ,näher besprochen.

Fig. .7 zeigt die Umänderung der schwingenden Pleuelstange / in eine hin- und hergehende Kurbelschleife Z₁ ; es zeigt ferner Fig. 8 einen ähnlichen Uebertragungsmechanismus, wo Pleuelstange/ durch eine Kurbelschleife f_x ersetzt ist und das früher seitlich von Lager D angebrachte Lager C der drehenden HülfswelleO jetzt direct oberhalb Lager D des Hebels h angebracht worden ist. Fig. 9 zeigt endlich eine ohne Weiteres aus Fig. 8 sich ableitende Abänderung, darin bestehend, dafs die obere Kurbelschleife und der untere Schlitz (Fig. 8), in den der Treibzapfen des Hebels h angreift, in eine im mittleren Theile durch Aussparung unterbrochene Schleife (Fig. 9) sich umsetzen.

Direct wirkende., schwungradlose Motoren haben stets etwas wechselnden Hub, und würden somit auch die Hebelschwingungen wechselnde sein. Um diese, wie es nach dem Obigen für die richtige Bewegung der Schieberhülfsrotafion erforderlich ist, gleich zu machen, kann man dem Hebel h die in Fig. 10 bis iia dargestellte Form geben. Aus Fig. 10 ersieht man, dafs der an der Kolbenstange befestigte Zapfen m in der offenen Schleife h_x des Hebels h gleitet, und schliefsen, wenn man mit 2 λ den Ausschlagwinkel des Hebels h bezeichnet, die geradlinigen Ausläufer der Schleifer einen Winkel von 180 — 2λ ein.

Fig. 11 und iia stellen eine mit der vorigen gleichen Zweck verfolgende Anordnung- dar, nämlich die Hebelschwingungen von gleicher Weite- zu machen. Die Schleife h_x mit den beiden einen Winkel von 180 -- 2 λ einschliefsenden Ausläufern geht in Fig. 11 über in ein auf Hebel h sich schiebendes Gleitstück, dessen· Ausläufer ebenfalls einen Winkel von 180—' 2λ einschliefsen. Der frühere Zapfen m ist in einen Stein JM₁ von beliebiger Gestalt verwandelt und kann sich um einen an der Kolbenstange befestigten Zapfen m drehen. Der sich aus Fig. iia ergebende ideale Mittelpunkt der Ausläufer des Gleitstückes Ir_x, der hier mit dem des Zapfens m zusammenfällt, mufs für den ganzen Kolbenweg gleichfalls mit der Kolbenstangenachse zusammenfallen, und kann dies in beliebiger Weise, z. B. durch eine durch Stange r gebildete einfache Geradführung geschehen.

Behufs Veränderung der Expansion, welche durch Aenderung des Voreilwinkels geschieht,

macht man die Zapfen ι und 2 um O drehbar dadurch, dafs die äufseren Kurbeln der₍ Zapfen I bezw. // in mit Schraubengewinde versehene Scheiben η bezw. W₁ umgewandelt werden, über welche die mit Muttergewinde versehenen Schieberexcenterplatten 0 mit Zapfen 1 bezw. O₁ mit Zapfen 2 greifen. Das Gewinde ist ,derart, dafs durch die Drehbewegung der Welle 0 die Scheiben 0 bezw. O₁ sich stets nach innen ziehen müssen. Durch die durch ι bezw. 2. gehenden Schrauben ρ bezw. ^₁ kann ein Feststellen der Zapfenscheiben 0 bezw. O₁ erfolgen.

In Fig. 5 und 6 sind beide Treibcylinder gleich grofs angenommen worden. Dies ist aber nicht nöthig," und zeigt Fig. 13 und 14. die Anordnung ungleicher Treibcylinder unter Beibehaltung des in Fig. 1 bis 4 dargelegten Principes. Der zweite Hebel hat in der dargestellten Form die Länge Null erhalten, d. h. der zweite Cylinder A₁ treibt seinerseits die Hülfswelle O direct an. Die Welle D ist nicht mehr wie in Fig. 5 gelagert, sondern, wie in Fig. .14 gezeigt, erheblich tiefer, um eventuell bequeme Anbringung des Kraftaüsgleichers K_r (D. R. P. No. ,50880) oder ähnlicher Vorrichtungen zu ermöglichen.

Je nach der Stellung dieses. Lagers D (Fig. 14) kann man es eventuell ermöglichen,, dafs Kurbelzapfen / und Excenterzapfen 1 in eins zusammenfallen, wodurch unter Umständen eine bequeme Vereinfachung . der Hülfswelle O geboten wird. ■

Claims (2)

Patent.-Ansprüche:

1. Eine .Expansionsvorrichtung, um bei directwirkenden Zwillingsmaschinen, sogenannten' schwungradlosen Hubmaschinen, eine kleine ' Hülfswelle 0, von der die Schieber oder Ventile der Hubmaschine den Antrieb erhalten, in ständig drehende Bewegung zu versetzen, bestehend in zwei je durch eine der Kolbenstangen der Motorcylinder angetriebenen Haupthebeln h .und i, die ihre pendelnde Bewegung vermittelst mit Schlitzen versehener Pleuelstangen f und g auf zwei

- um gö° versetzte Kurbelzapfen der genannten Hülfswelle O übertragen, wobei . die Länge der Schlitze in den Pleuelstangen /und g so bemessen ist, dafs abwechselnd nur eine derselben die Welle antreibend beeinflufst.

2. Dieselbe Vorrichtung für eincylindrige, schwungradlose Hubmaschinen mit der Abänderung, dafs. an Stelle des einen von der Kolbenstange mitgenommenen Hebels hoder i ein kleiner Hülfscylinder tritt, dessen Kolben seine Bewegung direct auf· eine der um go° versetzten Kurbeln der in Drehung zu versetzenden Welle O überträgt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.