DE597883C

DE597883C - Rotatable control for engines, especially steam engines

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Publication number: DE597883C
Application number: DEW88609D
Authority: DE
Original assignee: WARSZAWSKA SPOLKA AKCYJNA BUDO
Current assignee: WARSZAWSKA SPOLKA AKCYJNA BUDO
Priority date: 1931-04-01
Filing date: 1932-03-30
Publication date: 1934-06-02

Description

Drehbare Steuerung für Kraftmaschinen, insbesondere Dampfkraftmaschinen Die bisher bekanntgewordenen drehbaren Steuerungen für Dampfmaschinen haben trotz ihrer Vorzüge, die in der Umwandlung der Hinundherbewegung der Steuerorgane, z. B. eines Schiebers, in Drehbewegung bestehen, keine allgemeine Verwendung gefunden.Rotatable control for power machines, in particular steam power machines The previously known rotatable controls for steam engines have despite their merits, which result in the conversion of the reciprocation of the control organs, e.g. B. a slide, exist in rotary motion, found no general use.

Die drehbaren Steuerorgane wurden in Form von walzen- oder kegelförmigen Steuerhähnen gebaut. Diese Steuerhähne waren jedoch nur schwer abzudichten, wobei sie außerdem, falls sie zurRegelung derZylinderfüllung herangezogen wurden, große Abmessungen erhalten mußten.The rotatable controls were in the form of cylindrical or conical shapes Control valves built. However, these control valves were difficult to seal, whereby In addition, if they were used to regulate the cylinder filling, they are large Dimensions had to be preserved.

Es wurden auch Steuerungen vorgeschlagen, die aus einer dauernd umlaufenden, die Aufgabe des Steuerorgans erfüllenden und mit den gegeneinander versetzten Ein- und Auslässen der Durchströmkanäle versehenen Steuerscheibe und einer den Füllungsgrad der Zylinder regelnden, um einen bestimmten V#inkel drehbaren Absperrscheibe bestehen.Controls have also been proposed that consist of a continuously rotating, fulfilling the task of the tax organ and with the mutually offset and outlets of the flow channels provided control disc and one the degree of filling the cylinder regulating shut-off disk rotatable around a certain angle.

Diese bekannten, aus einer Steuerscheibe und einer Absperrscheibe bestehenden Steuervorrichtungen ermöglichen zwar die Veränderung des Füllungsgrades und die Umkehrung des Maschinenlaufes, jedoch werden hierzu bekannteKulissenverstellvorrichtungen oder der Regler verwendet, der, sei es die Absperrscheibe, sei es die Steuerscheibe, allein einstellt.These known, from a control disk and a shut-off disk Existing control devices allow the degree of filling to be changed and the reversal of the machine run, however, known link adjusting devices are used for this purpose or the regulator used, be it the shut-off disc or the control disc, hiring alone.

Gegenüber diesen bekannten Steuerungen besteht die Erfindung darin, daß die Absperrscheibe von Hand einstellbar angeordnet ist und die kreisausschnittförmigen Ein- und Auslässe jedes Durchströmkanals in der Steuerscheibe gegeneinander um einenWinkel versetzt sind, der annähernd dem durch sie selbst eingenommenen Winkel gleichkommt.Compared to these known controls, the invention consists in that the shut-off disc is arranged to be adjustable by hand and the circular segment-shaped Inlets and outlets of each through-flow channel in the control disc against each other at an angle are offset, which is approximately equal to the angle assumed by itself.

Die Absperrscheibe wird nur dann um einen bestimmten Winkel nach der einen oder anderen Seite verdreht, wenn es heißt, den Füllungsgrad des Zylinders zu ändern oder den'Maschinenlauf umzukehren, während sich die Steuerscheibe dauernd, und zwar stets in einem und demselben Sinne wie die mit ihr gekuppelte Maschinenwelle dreht. Die Absperrscheibe hat demnach nicht nur den Zweck des den Zylinderfüllungsgrad regelnden Organs, sondern auch der Umkehrvorrichtung, d. h. sie erfüllt die Aufgaben, die in den bekannten Vorrichtungen der Kulissenverstellv orrichtung und der Umkehrvorrichtung obliegen: Durch Verdrehen der Absperrscheibe um einen bestimmten Winkel kann man sowohl den Füllungsgrad mit großer Genauigkeit gleichförmig von größter bis zur kleinsten Füllung verändern als auch den Maschinenlauf umkehren, indem man wieder .den Füllungsgrad von Null zum größten Wert ansteigen läßt. Dieses Ergebnis, und zwar das mathematisch genaue Vergrößern oder Vermindern des Füllungsgrades der Zylinder um beliebig kleine Werte und das gleichzeitige Umkehren des Maschinenlaufes mittels eines und desselben Organs ohne Zuhilfenahme von anderweitigen Vorrichtungen ist nur dann erzielbar, wenn die Auslässe der Durchlaßkanäle in der Steuerscheibe gegeneinander um einen durch sie selbst eingenommenen Winkel versetzt sind. Die Steuerscheibe dreht sich nur in einem Sinne und ist deshalb bei schnell laufenden Maschinen verwendbar.The shut-off disc is only then turned by a certain angle after the twisted one or the other side, if it means the degree of filling of the cylinder to change or to reverse the machine run while the control disc is constantly and always in the same sense as the machine shaft coupled to it turns. The shut-off disk therefore not only has the purpose of determining the degree of cylinder filling regulating organ, but also the reversing device, d. H. she fulfills the tasks in the known devices of the Kulissenverstellv device and the reversing device incumbent on: By turning the shut-off disc by a certain angle you can both the degree of filling with great accuracy uniformly from largest to smallest Change the filling as well as reverse the machine run, by again allowing the degree of filling to rise from zero to the highest value. This Result, namely the mathematically exact increase or decrease of the degree of filling the cylinder by arbitrarily small values and the simultaneous reversal of the machine run by means of one and the same organ without the aid of other devices can only be achieved if the outlets of the passage channels are in the control disk are offset from each other by an angle assumed by them. the Control disk only rotates in one sense and is therefore at high speed Machines usable.

Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, und es stellt Abb. i eine Steuervorrichtung in einem Längsschnitt dar; Abb.2 eine Zylindergleitfläche in Draufsicht, Abb.3 eine Steuerscheibe, gleichfalls in Draufsicht, Abb. q. die gleiche Steuerscheibe in einem entfalteten Schnitt, Abb. 5 ein Schema der Ausführung des Dampfeinlasses in einen doppeltwirkenden Zylinder mit einfacher Dampfdurchströmung, Abb. 6 ein der Ruhelage der Maschine entsprechendes Schema der Vorrichtung, während Abb. 7 ein Schema der Vorrichtung, deren Steuerscheibe mit einer halb so großen Geschwindigkeit wie die Maschinenwelle umläuft, zeigt; Abb. 8 ist eine Ansicht der Steuertrommel von der an der Gleitfläche anliegenden Seite her, Abb. 9 die gleiche Ansicht von der an der Absperrscheibe anliegenden Seite her; Abb. io zeigt die Steuertrommel in einem entfalteten Schnitt, Abb. i i die Absperrscheibe in Draufsicht, Abb. ia ein Schema der in Abb. 8 bis ii dargestellten Vorrichtung. Schließlich stellen Abb. 13 und 14 eine Ansicht der mit der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung versehenen Dampfmaschine in einem Längs- und Querschnitt dar.The invention is illustrated in the drawing and it represents Fig. I shows a control device in a longitudinal section; Fig.2 a cylinder sliding surface in plan view, Fig.3 a control disk, also in plan view, Fig. q. the same control disk in an unfolded section, Fig. 5 is a schematic of the execution the steam inlet into a double-acting cylinder with single steam flow, Fig. 6 shows a diagram of the device corresponding to the rest position of the machine, while Fig. 7 is a diagram of the device, the control disk of which is half as large Shows the speed at which the machine shaft rotates; Fig. 8 is a view of the Control drum from the side resting on the sliding surface, Fig. 9 the same View from the side lying against the shut-off disk; Fig. Io shows the control drum in an unfolded section, Fig. i i the shut-off disk in plan view, Fig. ia a diagram of the device shown in Fig. 8 to ii. Finally, Fig. 13 and 14 a view of the one provided with the control device according to the invention Steam engine in a longitudinal and cross-section.

Die in Abb. i dargestellte Vorrichtung besteht aus einer mit einer kreisausschnittförmigen Dampföffnung i versehenen Zylindergleitfläche A, aus einer Steuerscheibe B in Form einer Trommel, die auf einer durch die :Maschinenwelle angetriebenen Welle D sitzt, sowie aus einer Absperrscheibe C, die mit einer Öffnung 6 in gleicher Form wie die Öffnung i versehen ist. Die Trommel B ist mit Durchströmkanälen ausgerüstet, deren Einlässe 4., 5 und Auslässe 2, 3, die gleichfalls die Form von Kreisausschnitten gleicher Größe wie die Öffnungen i und 6 aufweisen, um den vollen Öffnungswinkel des Kreisausschnittes gegeneinander versetzt sind (Abb. 3 und q.). Die Absperrscheibe C, die bei der Steuervorrichtung die Rolle eines die Zylinderfüllung regelnden und den Maschinengang umkehrenden Organs spielt, ist auf einer Welle i angeordnet, mittels deren sie mit Hand um einen bestimmten Winkel in bezug auf die Zylinderfläche A verdreht werden kann, wodurch die Stellungen der öffnungen i und 6 zueinander geändert werden. Von den Stellungen der Öffnungen i und 6 zueinander hängt der Füllungsgrad der Zylinder ab. Der Füllungsgrad ist am größten, wenn die Öffnung 6 in bezug auf die Öffnung i um einen Winkel versetzt ist, der dem durch sie selbst eingenommenen Winkel gleichkommt, d. h. wenn diese Öffnungen gegeneinander um einen Winkel versetzt sind, der der Verstellung der Einlässe q., 5 gegen die Auslässe 2, 3 der Durchströmkanäle der Trommel B gleich ist. In Abb. 2, die die Zylindergleitfläche in- Draufsicht zeigt, entspricht die mit I bezeichnete Stellung der Öffnung 6 in bezug auf die Öffnung z der größten Füllung, Stellung II der mittleren und Stellung III der Nullfüllung, d. h. welche dann eintritt, wenn die Öffnung 6 in bezug auf die Öffnung i um einen Winkel versetzt ist, der zweimal so groß wie der volle Öffnungswinkel ist, da in diesem Fall der Durchströmkanal in der Trommel B außerstande ist, die Öffnungen i und 6 zu verbinden, indem er selbst einen Winkel einnimmt, der dem doppelten von der Öffnung i und 6 eingenommenen gleich ist (vgl. Abb. 3, die man sich auf die Abb. 2 aufgelegt zu denken hat). Die in Abb. 2 mit den Ziffern III, IV und V bezeichneten Stellungen der Öffnung 6 entsprechen dem umgekehrten Maschinengang.. The apparatus i shown in Fig consists of a having a circular sector-shaped vapor opening i provided Zylindergleitfläche A, from a control disk B in the form of a drum on a by: sitting driven machine shaft wave D, and of a shut-off disc C, with an opening 6 is provided in the same shape as the opening i. The drum B is equipped with throughflow channels whose inlets 4, 5 and outlets 2, 3, which also have the shape of circular sections of the same size as openings i and 6, are offset from one another by the full opening angle of the circular section (Fig. 3 and q.). The shut-off disc C, which in the control device plays the role of an organ regulating the cylinder charge and reversing the machine gear, is arranged on a shaft i, by means of which it can be rotated by hand through a certain angle with respect to the cylinder surface A, whereby the positions the openings i and 6 can be changed to one another. The degree of filling of the cylinders depends on the positions of the openings i and 6 in relation to one another. The degree of filling is greatest when the opening 6 is offset with respect to the opening i by an angle which corresponds to the angle assumed by it itself, ie when these openings are offset from one another by an angle which corresponds to the adjustment of the inlets q., 5 against the outlets 2, 3 of the flow channels of the drum B is the same. In Fig. 2, which shows the cylinder sliding surface in plan view, the position marked I of the opening 6 in relation to the opening z corresponds to the largest filling, position II to the middle and position III to the zero filling, ie which occurs when the opening 6 is offset with respect to the opening i by an angle which is twice as large as the full opening angle, since in this case the through-flow channel in the drum B is unable to connect the openings i and 6 by itself assuming an angle , which is equal to twice that occupied by the opening i and 6 (see Fig. 3, which one has to think of on Fig. 2). The positions of the opening 6 marked in Fig. 2 with the numbers III, IV and V correspond to the reverse machine gear.

Mit Rücksicht auf besseres Verständnis der Wirkungsweise ist die geschilderte Vorrichtung in Abb. 5, 6, 7, 8, 9, i o, i i und i 2 derart dargestellt, als hätte sie die Form eines Ventils mit zwei konzentrischen Spindeln, wobei die innere Spindel die mit der Öffnung 6 versehene Absperrscheibe, die mittlere eine mit Durchströmkanälen, mit Einlässen q., 5 und Auslässen 2, 3 ausgestattete Steuertrommel und schließlich der Ventilkörper eine mit der Öffnung i oder den Öffnungen i versehene Zylindergleitfläche darstellen.With a view to a better understanding of the mode of action is the one described Device shown in Fig. 5, 6, 7, 8, 9, i o, i i and i 2 as if had they take the form of a valve with two concentric spindles, with the inner spindle the shut-off disk provided with the opening 6, the middle one with flow channels, control drum equipped with inlets q., 5 and outlets 2, 3 and finally the valve body has a cylinder sliding surface provided with the opening i or the openings i represent.

In Abb. 5 ist eine Steuerung mit zweiseitiger Wirkung zur Darstellung gebracht. Die Öffnungen 6 der Absperrscheibe nehmen die Stellung x, x' ein, bei welcher der Dampf der rechten Zylinderseite zuströmt, da die Öffnung 6 mit der Öffnung i durch Vermittlung des in der Steuertrommel B befindlichen Durchströmkanals 5, 3 in Verbindung steht. In dieser Stellung erfolgt der Dampfeintritt hinter dem Kolben, und die Dampfmaschine läuft im Uhrzeigersinne, während umgekehrt bei der Einstellung der i ffnungen in die y-, y'-Lage der Dampfeintritt in die linke Zylinderseite vor dem Kolben stattfindet und die Dampfmaschine sich im entgegengesetzten Sinne in Bewegung setzt.In Fig. 5 is a control with two-sided effect for illustration brought. The openings 6 of the shut-off disk take the position x, x 'a which the steam flows to the right cylinder side, there the opening 6 with the opening i through the mediation of the flow channel located in the control drum B. 5, 3 communicates. In this position the steam enters behind the Piston, and the steam engine runs clockwise, while vice versa with the Adjustment of the openings in the y, y 'position of the steam entry in the left cylinder side takes place in front of the piston and the steam engine works in the opposite sense sets in motion.

In Abb. 6 ist die Steuervorrichtung in der dem Totpunkte entsprechenden Stellung gezeigt; in dieser Stellung ist die Öffnung i der Zylindergleitfläche symmetrisch sowohl für die vordere als auch die rückwärtige Einströmung geöffnet, und zwar im Ausmaße des Winkels der Voreinströmung. Dadurch, daß man die Einströmöffnung 6 der Absperrscheibe links oder rechts von der Mittellinie einstellt, kann man die Maschine nach vorwärts oder nach rückwärts laufen lassen. Die Stellungen x und y der Öffnung 6 entsprechen der größten Zylinderfüllung, die Stellung z der Nullfüllung derselben.In Fig. 6 the control device is in the one corresponding to the dead center Position shown; in this position the opening i of the cylinder sliding surface is symmetrical open for both the anterior and the posterior inflow, namely in the Extent of the angle of the pre-inflow. By the fact that the inflow opening 6 of the By adjusting the shut-off disc to the left or right of the center line, you can control the machine run forwards or backwards. The positions x and y of the opening 6 correspond to the largest cylinder filling, the position z to the zero filling of the same.

In Abb.7 ist eine Steuervorrichtung gezeigt, deren Trommel sich mit zweimal kleinerer Geschwindigkeit dreht. Die Anzahl der Durchströmkanäle in der Trommel B sowie die Zahl der Öffnungen i der Zylinderfläche ist zweimal so groß wie in der Abb. i bis 6 dargestellten Vorrichtung; die diametral angeordneten Öffnungen i, i' der Gleitfläche vereinigen sich zum gemeinsamen Dampfeinströmkanal.In Fig.7 a control device is shown, the drum of which is with rotates twice as fast. The number of flow channels in the Drum B and the number of openings i in the cylinder surface is twice as large as shown in Figs. i to 6 device; the diametrically arranged openings i, i 'of the sliding surface unite to form a common steam inflow channel.

In Abb. 8 bis 12, ist eine Steuervorrichtung gezeigt, deren Trommel mit einer dreimal kleineren Geschwindigkeit als die Maschinenwelle umläuft, wobei Abb. 8 die Ansicht der Steuertrommel von der der Zylindergleitfläche anliegenden Seite her und Abb. g von der Seite der Absperrscheibe her darstellen, während Abb. io die Steuertrommel im entfalteten Schnitt veranschaulicht; in Abb. i i sind die Lagen der Öffnungen der Absperrscheibe in bezug auf diejenigen der Zylindergleitfläche gezeigt. Die Anzahl der Durchströmkanäle der Steuertrommel B ist dreimal größer als in der in Abb.i bis 6 gezeigten Vorrichtung.In Fig. 8 to 12, a control device is shown, the drum rotates at a speed three times lower than that of the machine shaft, whereby Fig. 8 the view of the control drum from the one in contact with the cylinder sliding surface Show from the side and Fig.g from the side of the shut-off disc, while Fig. io illustrates the control drum in the unfolded section; in Fig. i i are the Positions of the openings of the shut-off disk in relation to those of the cylinder sliding surface shown. The number of flow channels in the control drum B is three times greater than in the device shown in Fig.i to 6.

Wenn man die Öffnungen 6 der Absperrscheibe in die Stellung x bringt, d. h. wenn eine von den Öffnungen 6 in bezug auf die Öffnung i die Stellung T (Abb. i i) einnimmt, erhält man die größte Füllung für den Vorwärtslauf; gelangen die Öffnungen 6 der Steuertrommel B in die Stellung y, d. h. nimmt eine von den Öffnungen 6 in bezug auf die Öffnung i die Stellung 4 ein, dann erhält man die größte Füllung für den Rückwärtsgang der Maschine. Die Zwischenstellungen von z bis z' (Stellungen II und III_ in Abb. i i) entsprechen der totalen Absperrung der Dampfeinströmung.If you bring the openings 6 of the shut-off disc into position x, d. H. if one of the openings 6 is in position T with respect to opening i (fig. i i) occupies the largest filling for the forward run; get the Openings 6 of the control drum B in the position y, d. H. takes one of the openings 6 a position 4 with respect to the opening i, then the largest filling is obtained for the reverse gear of the machine. The intermediate positions from z to z '(positions II and III_ in Fig. I i) correspond to the total shut-off of the steam inflow.

In Abb. 13 und 14 ist eine stehende Dampfmaschine dargestellt, die mit einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist und sich zum Schiffsantrieb eignet.In Fig. 13 and 14 a standing steam engine is shown, which is provided with a control device according to the invention and is suitable for ship propulsion.

Die Dampfmaschine besteht aus einfach wirkenden Zylindern, die gruppenweise zu zwei verteilt sind und um i8o° gegeneinander versetzte Kurbeln besitzen. Der Dampfauspuff erfolgt unter Zuhilfenahme des Kolbens.The steam engine consists of single-acting cylinders that are grouped are divided into two and have cranks offset from one another by 180 °. Of the Steam exhaust takes place with the aid of the piston.

Die Steuervorrichtung besteht aus einer Steuertrommel B, die auf der Welle D in der Weise angebracht ist, daß sie sich entlang der Wellenachse verschieben kann, so daß sie an die am Zylinderdeckel befindliche Gleitfläche ständig angepreßt- wird.The control device consists of a control drum B which is mounted on the shaft D in such a way that it can move along the shaft axis so that it is constantly pressed against the sliding surface on the cylinder cover.

Die Welle samt Trommel B wird mittels Zahnradübersetzung E, F in Drehbewegung mit einer dreimal kleineren Geschwindigkeit als die Maschinenwelle versetzt.The shaft including drum B is rotated by means of gear ratios E, F offset at a speed three times slower than the machine shaft.

An der Steuertrommel B liegt ein flaschenförmiger Absperrkörper C an, der an einer mittels Stopfbüchse T abgedichteten Welle D sitzt. Die Welle D läßt sich samt dem flaschenförmigen Absperrkörper C nach beiden Seiten um einen bestimmten Winkel verdrehen, so daß man es durch Änderung der Stellung der Öffnungen 6 in bezug auf die Öffnungen i (Abb. 8 bis i2) in der Hand hat, den Füllungsgrad der Zylinder zu ändern oder den Maschinengang umzukehren. Zum Drehen der Welle D dient eine mit Hand einstellbare Schneckenübersetzung K. Der Absperrkörper hat die Form einer Flasche, deren Inneres mit der Dampfzuströmung in Verbindung steht und deren Außenseite von einer ringförmigen Kammer, die mittels Leitung H an die Dampfausströmleitung angeschlossen ist, umgeben ist, welcher Umstand die Entlastung des Absperrkörpers bewirkt. Der Hals der Flasche C ist mittels einer Stopfbüchse im Bereich der Kopfteile abgedichtet.A bottle-shaped shut-off body C rests on the control drum B and is seated on a shaft D sealed by means of a stuffing box T. The shaft D, together with the bottle-shaped shut-off element C, can be rotated to both sides by a certain angle, so that the degree of filling can be obtained by changing the position of the openings 6 in relation to the openings i (Fig. 8 to i2) change the cylinder or reverse the machine gear. A manually adjustable screw transmission K is used to turn the shaft D. The shut-off body is in the form of a bottle, the inside of which is in contact with the steam inflow and the outside of which is surrounded by an annular chamber which is connected to the steam outflow line by means of line H, which circumstance causes the relief of the shut-off device. The neck of the bottle C is sealed by means of a stuffing box in the area of the head parts.

Die geschilderte Steuervorrichtung, die in Abb. 12 schematisch in Form einer Ventilsteuerung dargestellt ist, weist gegenüber der Vorrichtung nach Abb. i bis 6 den Vorzug auf, daß die Steuerscheibe mit einer dreimal kleineren Geschwindigkeit als die Maschinenwelle umläuft.The described control device, which is shown schematically in Fig. 12 in Shown in the form of a valve control, points to the device Figs. I to 6 have the advantage that the control disc operates at a speed three times slower as the machine shaft rotates.

Claims

PATENT CLAIM: Rotatable control for prime movers, in particular Steam engines, consisting of a continuously rotating, the task of the control organ fulfilling and with the mutually offset inlets and outlets of the flow channels provided Control disk and one regulating the degree of filling of the cylinder to a certain Angle rotatable shut-off disc, characterized in that the shut-off disc (C) is arranged adjustable by hand and the circular segment-shaped and Outlets of each through-flow channel in the control disk (B) against each other by one Angle are offset, which is approximately equal to the angle assumed by themselves.