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Hilfsmaschine, insbesondere für Dampfmaschinenregler Die Erfindung
bezieht sich auf eine Hilfsmaschine, die namentlich dazu bestimmt ist, einen Dampfmaschinenregler
derart zu steuern, daß dieser jede gewünschte Lage von der vollständigen Verschlußstellung
bis zur vollständigen Öffnung einnehmen kann, doch ist diese Hilfsmaschine auch
in allen den Fällen anwendbar, wo ein Organ mit Genauigkeit in verschiedene Stellungen
gebracht «erden muß.
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Man kennt bereits Hilfsmaschinen für die Steuerung der Verschlußorgane
an Kraftmaschinen, in welchen zwei miteinander fest verbundene Kolben in einem Zylinder
spielen, wobei der eine dieser Kolben wechselweise auf beiden Seiten der Wirkung
des Druckmittels ausgesetzt ist und der andere als Bremskolben wirkt. Bei den bekannten
Hilfsmaschinen dieser Bauart wirkt der Bremskolben nur in einer einzigen Verstellrichtung
während eines Bruchteiles seines Hubes, und wenn das Druckmittel auf beide Seiten
des Arbeitskolbens einwirkt, müssen mehrere unterschiedliche Zylinder vorgesehen
werden.
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Gemäß der Erfindung arbeitet der Kolben, der das Druckmittel auf seinen
beiden Seiten aufzunehmen vermag, mit dem zweiten als Bremskolben dienenden Kolben
in einem Zylinder mit einer einzigen Bohrung zusammen, und der Bremskolben sitzt
mit dem ersten auf einer gemeinsamen Stange, wobei eine auf den Bremskolben wirkende
Flüssigkeit im Zylinder von der einen Kolbenseite zur anderen je nach der Hubrichtung
der Kolben durch Bohrungen im Bremskolben übertritt.
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Dank dieser Anordnung kann das Druckmittel lediglich unter Benutzung
einer einzigen Zylinderbohrung in beiden Hubrichtungen zur Wirkung gelangen; ferner
äußert sich die Bremswirkung in beiden Hubrichtungen der Kolben zu jeder Zeit ihres
Hubes. Dies ermöglicht die Erzielung einer entsprechend geregelten Geschwindigkeit
für beide Hubrichtungen des Kolbensatzes und gestattet zugleich, diese Kolben für
eine beliebige Stellung fast augenblicklich anzuhalten. Die im Zylinder vorhandene
Flüssigkeit behält trotz des Spiels der Kolben stets einen gleichbleibenden Spiegel,
und da der Zylinder nach unten zu geschlossen ist, kann während des Betriebes kein
Flüssigkeitsverlust eintreten. In der Zeichnung stellen dar: Abb. i eine Hilfsmaschine
in der Ruhelage, d. h. bei geschlossenem Regler, im Längsschnitt nach i-i der Abb.
2, Abb. 2 den zugehörigen Aufriß und Abb. g eine abweichende Ausführung im Längsschnitt.
Bei
der Ausführungsform nach Abb. i und 2 weist die Vorrichtung einen Körper i auf,
der seiner ganzen Höhe nach mit einer nicht durchgehenden Bohrung i' versehen ist.
Die letztere nimmt 01 oder eine andere entsprechende Flüssigkeit bis zur
Höhe x-x auf. Der Körper i erhält zwei Öffnungen 2, 3 zur Zuführung von Druckluft
und ist im oberen Teil durch eine Stopfbüchse 4 abgesperrt, die von einer Stange
5 durchquert wird. Diese Stange schließt sich mit ihrem äußeren Ende, z. B. durch
einen Bügel 6, an das zu steuernde Organ an.
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Auf der Stange 5 sitzen zwei Kolben 7, 8 fest, die in der Bohrung
i' des Körpers i verschiebbar sind.
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Der Kolben 8 taucht in das Öl, das den unteren Teil der Bohrung des
Körpers. i füllt, und erhält große Öffnungen 9 für den Öldurchtritt. Ein auf der
Stange 5 gleitendes Ventil ro wird durch eine leichte Feder i i an den Kolben 8
angedrückt, sobald sich die Vorrichtung in der Ruhe befindet. In dieser Ventillage
ist die Verbindung zwischen den beiden Stirnflächen des Kolbens 8 durch eine im
Kolben 8 in der Abstützfläche des Ventils ro vorgesehene -Nut i2 möglich.
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Zwischen den Kolben 7, 8 ist ein Kegel 13 aus dünnem Blech festgestellt,
der auf der der Lufteinlaßöffnung 3 entgegengesetzten Seite mit zahlreichen Bohrungen
14 kleinen Durchmessers versehen ist.
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Die Öffnung 3 für den Einlaß von Luft mündet in den unteren Teil eines
Olfangsacks 15, der auf einem bearbeiteten Ansatz des Körpers i befestigt ist. Der
Fangsack erhält einen Anschlußstutzen 16, auf dem die Luftzuführleitung befestigt
wird. Gegen einen im Anschlußstutzen 16 vorgesehenen Sitz wird ein Ventil 17 durch
eine leichte Feder i8 angedrückt. Dieses Ventil ist axial mit einer Bohrung i9 geringer
lichter Weite versehen.
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An einen zweiten bearbeiteten Ansatz des Körpers i wird ein selbsttätiges
Ventil angesetzt, in dessen Körper 2o drei Kammern 2i, 22, 23 und zwei gleichachsige
Bohrungen 24, 25 vorgesehen sind.
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Die Kammer 21 erhält einen Verschluß 26 zur Ölfüllung. Diese Kammer
ist einesteils mit dem Boden der Bohrung i' durch einen Kana127 und andernteils
mit der Kammer 22 durch eine Öffnung 28 verbunden, deren obere Seite den Ventilsitz
bildet.
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Die Kammer 22 ist unmittelbar mit der mittleren Zone der Bohrung i'
in der Höhe x-x des oberen Ölspiegels durch einen Kanal 29 verbunden.
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Der Boden der Bohrung 24 ist durch einen Kanal 30 mit der Atmosphäre
verbunden. Die obere Kammer 23 steht einesteils in Verbindung mit dem Scheitel der
Bohrung i' durch Kanäle 3 i, 32 und andernteils mit der Bohrung i' an einer gerade
unterhalb des Kolbens 7 an dessen Hubende gelegenen Stelle durch Kanäle 33, 34.
In den Kanälen 3i, 34 sind Kugelventile 35, 36 oder andere Ventile angeordnet.
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In den Bohrungen 24, 25 lagert ein Stufenkolben 37, 37d, dessen untere
Fläche das Ventil für die Öffnung 28 bildet und der in der Ruhelage nach oben durch
einen Stößel 38
getrieben wird, welcher von einer in einem Verschluß 4o angeordneten
Feder 39 beeinflußt ist.
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Der Kolben 37d erhält eine Kreisnut 4, die in der unteren Kolbenlage
durch die Kanäle 42, 43 mit der Bohrung i' verbunden ist.
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Um der Stange 5 eine von unten nach oben gerichtete, beispielsweise
dem Öffnungssinn eines Lokomotivreglers entsprechende Bewegung mitzuteilen, wird
Druckluft oder ein anderes verdichtetes Mittel durch den Anschlußstutzen 16 eingeleitet.
Diese Luft hebt unter Zusammendrücken der Feder 18 das Ventil 17 und gelangt
durch die Öffnung 3 zur unteren Stirnfläche des Kolbens 7, auf den sie in der Richtung
von unten nach oben wirkt. Die Luft dringt gleichfalls durch den Kanal 34, in dem
die Kugel 36 angeordnet ist, und den Kanal 33 in die Kammer 23. Beim Durchtritt
drückt sie die Kugel 35 an ihren Sitz an. Der Kolben 37 wird nach unten getrieben
und bringt den Kolben 37a zum Aufsitzen auf den Sitz der Öffnung 28, so daß die
obere Ölfläche x-x und die untere Ölfläche y-y nicht weiter verbunden sind.
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Unter der Wirkung der Druckluft steigt der Kolben 7 und nimmt den
Kolben 8 mit. Das zwischen den beiden Kolben befindliche Öl legt das Ventil ro an
den Kolben 8 an, so daß das Öl von der oberen zur unteren Stirnfläche des Kolbens
8 nur durch die Nut 12
gelangen kann. Die Bewegung geht also mit wesentlich
gleichbleibender Geschwindigkeit vor sich.
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Zu bemerken ist, daß bei dieser Aufwärtsbewegung der Kolben der Ölspiegel
sich nicht heben und die, Ölschicht nicht unterbrochen werden kann, da sich unterhalb
des Kolbens 8 ein leerer Raum bilden würde. Sobald nämlich der Öldruck unterhalb
des Kolbens auf einem dem atmosphärischen Druck gleichen Wert gesunken ist, ist
der aus der Stange 5 und den beiden Kolben bestehende Satz bis auf sein Gewicht
ausgeglichen, da die von der Druckluft auf die beiden einander gegenüberliegenden
Kolbenflächen ausgeübten Kräfte gleich sind.
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Um dem Kolben eine Bewegung von oben nach unten mitzuteilen, d. h.
um beispielsweise
den Regler einer Lokomotive zu schließen, wird
Druckluft oder ein anderes verdichtetes Mittel durch die Öffnung 2 zur oberen Stirnfläche
des Kolbens 7 eingelassen. Die Luft drückt also auf diese Fläche und überdies auf
den Kolben 37, da sie in die Kammer 23 durch den Kanal 32, durch die die Kugel 35
enthaltende Kammer und den Kanal 31
eingelassen wird; die Kugel
35 wird nämlich von ihrem Sitz abgehoben. Die Kugel 36 wird hingegen an ihren
Sitz angedrückt: Der Kolben 37 drückt nunmehr den Kolben 37a an den Sitz der Öffnung
38, so daß die Verbindung zwischen der oberen Ölfläche x-x und der unteren Ölfläche
y-y aufgehoben ist.
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Unter der Wirkung der Druckluft senkt sich der Kolben 7 und nimmt
die Stange 5 und den Kolben 8 mit. Das Öl strömt von der unteren zur oberen Fläche
des Kolbens 8 durch die Öffnungen 9, deren Querschnitt entsprechend der gewünschten
Senkhubgeschwindigkeit des Kolbens bestimmt werden kann. Das Ventil io ist bei diesem
Senkhub abgehoben und die Feder i i *zusammengedrückt.
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Im Falle, daß die Bewegung rasch vor sich geht, könnte das aus den
Löchern 9 ausspritzende Öl von der Luft, die aus der zwischen dem Kolben 7 und dem
oberen Ölspiegel befindlichen Kammer getrieben wird, nicht mitgenommen werden, da
der Ölstrahl durch den Kegel 13 gebrochen wird, aus dem er ohne Geschwindigkeit
durch die zahlreichen Öffnungen 14 tritt. . Etwaige mitgerissene Öltropfen werden
von dem Fangsack 15 aufgenommen.
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Das hierbei an seinen Sitz angedrückte Ventil 17 läßt die Luft, die
der Kolben 7 zwischen seiner unteren Fläche und dem Öl verdichtet, nur langsam durch
die Bohrung i 9 entweichen. Es ergibt sich sc, ein Gegendruck, der den Stoß der
an ihr 1-iubende angelangten Organe dämpfen kann.
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Im Falle, .daß die Hebe- und Senkgeschwindigkeiten der Kolben die
gleichen sein sollen, kann das Ventil io entfallen. Die Geschwindigkeit wird in
diesem Falle durch den Querschnitt der Öffnungen 9 geregelt.
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Die den Boden der Bohrung 24 mit der Atmosphäre verbindende Öffnung
3o gestattet zu vermeiden, daß sich unter dem Kolben 37 infolge von Undichtigkeiten
um ihn herum ein Druck der aus der Kammer 23 durchgesickerten Druckluft äußert.
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Was die Nut 41 des Kolbens 37a anbetrifft, die sich, sobald der Kolben
37a auf seinen Sitz gelangt, gegenüber den Kanälen 42, 43 einstellt, so verhütet
sie hierdurch, daß das Öl um den Kolben herum von der Kammer 22 an aufsteigt und
durch die Bohrung 30 entweicht. Die beschriebene Vorrichtung bietet zahlreiche Vorteile.
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Bei entsprechender Wahl der Öffnungen 9 und der Nut oder Nuten 12
kann- man, wie gezeigt, beliebig die Verstellungen der Stange 5 unbeschadet der
Richtung regeln, da die Druckluft bei den beiden Verstellrichtungen die Verbindung
zwischen den beiden Kolbenflächen durch die Kanäle 27,29 infolge des Andrückens
des Kolbens 37a an seinen Sitz 28 unterbricht.
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Sind hingegen die beiden Kolbenflächen verbunden oder ist der Durchtritt
ermöglicht, so werden die Kolben 37, 37a durch den Stöße138 nach oben gedrängt und
das Öl kann frei durch die Kanäle 27, 29 streichen. Die Bedienung des Reglers kann
nun leicht von Hand erfolgen, da die Bremsvorrichtung kurzgeschlossen ist.
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Die Hubgeschwindigkeit der Kolben ist beim Niedergang größer als beim
Hochgang. Der Arbeitsgang kann leicht dadurch umgekehrt werden, daß, wie in Abb.
3 gezeigt, die Klappe oder das Ventil io und die Feder ii versetzt werden.
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Die beschriebene Hilfsmaschine kann einen zusätzlichen Teil 44 (Abb.2)
erhalten, welcher bei Verwendung der Hilfsmaschine zu einer Fernsteuerung seine
Kolbenlage entnehmen läßt. Das Zahnrad 45 zur Übermittlung der Bewegung des Organs
44 wird von einer Zahnstange 46 angetrieben, die durch einen mit dem Bügel 6 verbundenen
Finger 47 mitgenommen wird.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele, die nur erläuterungshalber angeführt wurden.