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Steuerung für doppelt wirkende, schwungrad'lose Kolbendampfkraftmaschinen
mit durch Druckmittel gesteuertem Hauptsteuerschieber und einerseits mechanisch,
andrerseits durch Druckmittel gesteuertem Hilfsschieber Die Erfindung bezieht sich
auf eine Steuerung für doppelt wirkende, schwungradlose Kolbendampfkraftmaschinen
mit kraftschlüssig gesteuertem, als Differentialkolben ausgeführtem Hauptsteuerschieber
und einem die Umsteuerbewegungen des letzteren veranlassenden Hilfssteuerschieber,
der seine Bewegungen nach der einen Richtung unter dem Einfluß von Treibmittel,
das ihm über den Arbeitszylinder der Maschine zufließt, und nach der anderen Richtung
unter dem Einfluß des ihn unmittelbar verschiebenden Arbeitskolbens vollzieht. Die
Steuerung nach der Erfindung ist sowohl für Einzylindervolldruckmaschinen wie auch
für Zweizylinderzwillings- oder Verbundmaschinen mit Tandemanordnung der Zylinder
anwendbar.
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Eine derartige Steuerung .ist bereits bekannt.
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Bei dieser bekannten Steuerung erfolgt die Beaufschlagung der großen
Stirnfläche des als Differentialkolben ausgeführten Hauptsteuerschiebers abwechselnd
mit Frischdampf und mit Dampf von Austrittsspannung, wobei der Hilfssteuerschieber
die Beaufschlagung dieser Fläche regelt und wobei der Frischdampf dem Arbeitszylinder
der Maschine über ein Rückschlagventil unmittelbar vor Erreichen des einen Hubwechselpunktes
der Bahn des Arbeitskolbens entnommen wird. Dieses Rückschlagventil ist notwendig;
weil sonst bei der Umsteuerbewegung des Hauptschiebers dessen für die Durchführung
der Umsteuerbewegung mit Frischdampf beaufschlagte Endfläche sogleich wieder unter
Ausströmdruck käme und der Schieber sich zurückbewegen würde.
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Ferner wird der Hilfsschieber bei der bekannten Steuerung in dem Augenblick,
in dem der Arbeitskolben den einen Totpunkt erreicht oder unmittelbar vorher, dadurch
-umgesteuert, daß über einen vom Arbeitskolben überschliffenen Steuerkanal Frischdampf
aus dem Zylinder nach Öffnen des in der Steuerleitung befindlichen Rückschlagv entils
den Hilfssteuerschieber beaufschlagt und diesen derart verschiebt, daß dadurch für
den Dampf .der Weg zum Hauptsteuerschieber frei wird. Sobald letzterer seine Umsteuerbewegung
vollzogen hat, ist der Zylinderraum, dem der Umsteuerdampf entnommen wurde und mit
dem die beiden Schiebergehäuse über das Rückschlagventil in Verbindung stehen, mit
der Ausströmung verbunden; es gelangt da-. her kein Frischdampf mehr zu der für
die
Umsteuerbewegung des Hauptsteuerschiebers maßgeblichen Stirnfläche
desselben. Da bei der Enge der Steuerkanäle der auf die andere Seite .des Arbeitskolbens
tretende Frischdampf nicht sofort im Steuerschiebergehäuse anlangt, da aber die
der Endfläche des Steuerschiebers gegenüberliegende Ringfläche seines größten Teiles
ständig unter Frischdampfdruck steht, so kann eine Rückverschiebung des Hauptsteuerschiebers
eintreten, durch die der regelmäßige Gang der Maschine empfindlich gestört wird.
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Undichtigkeit des Rückschlagventils kann dazu führen, daß der auf
die eine Seite des Arbeitskolbens sich auswirkende Frischdampf auch auf die andere
Kolbenseite, also in den mit der Ausströmung verbundenen Zylinderraum gelangt und
dadurch wirkungslos verlorengeht.
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Die erwähnten, der bekannten Steuerung der angedeuteten Bauart anhaftenden
Nachteile zu vermeiden, ist der Zweck der Erfindung.
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Dieser Zweck wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die kleine
äußere Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers ständig unter dem Druck des der Frischdampfleitung
unmittelbar entnommenen Treibmittels steht, während die große äußere Stirnfläche
des Hauptsteuerschiebers durch Vermittlung des Hilfssteuerschiebers abwechselnd
mit der Ausströmleitung oder mit der Frischdampfzu= leitung in Verbindung gesetzt
wird. Dadurch wird das bei der bekannten Steuerung vorhandene Rückschlagventil in
der zum Hilfssteuerschiebergehäuse führenden, vom Arbeitszylinder ausgehenden Steuerleitung
überflüssig.
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Auf der Zeichnung ist die Steuerung nach der Erfindung schematisch
veranschaulicht. Abb. i zeigt eine mit der Steuerung nach der Erfindung ausgerüstete
einzylindrige Maschine mit in oberer Totpunktlage befindlichem Arbeitskolben und
entsprechender Lage der Steuerschieber; in Abb. 2 nimmt der Arbeitskolben die untere
Totpunktlage und die Steuerschieber nehmen. die entsprechende Lage ein.
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Abb.3 zeigt den Hauptsteuerschieber in einer Zwischenlage, die bestimmte
hierunter erörterte Sonderheiten der Steuerung des Hilfsschiebers und Hauptschiebers
erforderlich macht.
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Bei der in Abb. i veranschaulichten Sachlage strömt der Frischdampf
durch die Leitung 4 zunächst in den mit 5 bezeichneten Raum des Gehäuses für den
Hauptsteuerschieber 3 und um diesen herum und durch die Leitung 6 in den oberhalb
des Kolbens i befindlichen Raum des Arbeitszylinders fi. Durch den vom Einströmkana14
abzweigenden Kanal 12 wird der unter der kleineren, unteren Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers
3 befindliche Gehäuseraum mit Frischdampf beaufschlagt. Der Raum oberhalb der oberen
großen Stirnfläche des als Differentialkolben ausgeführten Hauptsteuerschiebers
3 ist durch den Kanal 13, die Eindrehung 14 des Hilfssteuerschiebers 2 und den Kanal
i5a mit dem Ausströmkanal 15, d. h. mit der freien Luft verbunden. Der Hilfssteuerschieber
2 befindet sich in seiner oberen Endlage; der Raum 2i des Schiebergehäuses steht
durch den an den Einströmkanal 4 angeschlossenen Kanal 17 und den davon abzweigenden
Kanal 22 unter Frischdampfwirkung. Der obere, über der großen oberen Stirnfläche
des Hilfsschiebers 2 befindliche Raum des Hilfsschiebergehäuses ist über den Kanal
18, den Zylinder 7 und den Ausströmkanal 8 entlüftet. Die Stoßstange 16 des Hilfssteuerschiebers
2 braucht im Zylinderboden nicht dicht geführt zu werden, da im Raum 21 stets dieselben
Druckverhältnisse herrschen wie in dem oberhalb des Arbeitskolbens i befindlichen
Raum des Arbeitszylinders 7.
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Der vom Arbeitskolben i bei seiner Abwärtsbewegung verdrängte Dampf
entweicht durch den Kanal 8, die Eindrehung 9 des Hauptsteuerschiebers 3, dessen
Hohlraum io und den Zweigkanal i i in den Ausströrnkanal 15.
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Wenn der Arbeitskolben i bei seiner Abwärtsbewegung die Bohrung 1811
überschliffen hat, so gelangt Frischdampf über den Steuerkanal 18 auf. die obere
Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers 2 und verschiebt ihn nach unten (Abb. 2). Die
Eindrehung 14 des Hilfssteuerschiebers 2 verbindet die Kanäle 17 und 13 miteinander
und trennt die Kanäle 13 und i5a voneinander. Der Zweigkanal 22 wird gesperrt. Der
Raum über der oberen großen Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers 3 wird über 4,
17 und 13 mit Frischdampf beaufschlagt; der Schieber wird abwärts bewegt und verbindet
durch die Eindrehung 5 den Frischdampfkanal4 mit dem Kanal 8. Der Raum oberhalb
des Kolbens i wird über den Kanal 6 mit dem Kanal i i, somit mit der Ausströmung
15 verbunden. Dadurch wird der Raum oberhalb des Hilfsschiebers 2 über 18, 18a,
6, i x mit der Ausströmung ver-Bunden.
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Hat der Arbeitskolben i bei seiner Aufwärtsbewegung den Zweigkanal
i8b überschliffen, so wird der Hilfssteuerschieber von oben her mit Frischdampf
beaufschlagt. Wenn sich jetzt der Arbeitskolben i bei seiner Aufwärtsbewegung dem
oberen Hubwechselpunkt nähert, so stößt er an ,die Stoßstange i6 des Hilfssteuerschiebers
2 und bewegt diesen nach oben. Hierbei wird der Kanal 17 gesperrt
und
der Zweigkanal 2:2 freigelegt, so daß die Aufwärtsbewegung des Hilfssteuerschiebers
2 durch Frischdampfbeaufschlagung seiner unteren Stirnfläche begünstigt wird. Daß
dies im hohen Maße wünschenswert ist, lehrt Abb. 3. Wenn nämlich der Kanal 17 soeben
durch den obersten Dichtungsring des unteren Teiles des Hilfssteuerschiebers 2 gesperrt
worden ist, so findet keine Beaufschlagung der oberen Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers
3 mit Frischdampf mehr statt. Der Kanal 13 ist aber noch nicht mit dem Kanal
15" verbunden; infolgedessen kann in dem Raum über dem Hauptsteuerschieber
3 keine vollständige Entlüftung eintreten, die auf dessen größere Endfläche sich
auswirkt und seine hindert. Hierbei kann
der Hauptsteuerschieber sich in der in Abb. 3 dargestellten Lage befinden, in der
die Kanäle 8 und 6 mit der Ausströmung verbunden sind. Infolgedessen tritt auf beiden
Seiten des Arbeitskolbens z Druckgleichheit ein, die zum Stillstand des Kolbens
führt. Diese Sachlage ist dadurch bedingt, daß die beiden mittleren Kolbenkörper
des Hauptsteuerschiebers unsymmetrisch zu den Mündungen der Kanäle 6 und 8 angeordnet
sind. Eine Stellung des Hauptsteuerschiebers, bei der beide Kanäle 6 und 8 mit der
Einströmung 4 verbunden sind, gibt es bei der Steuerung nach der Erfindung nicht.
Eine solche Stellung würde die Gefahr mit sich bringen, daß - da beide Zylinderräume
mit Frischdampf gefüllt sind - auch der Raum über dem Hilfssteuerschieber, dessen
Aufwärtsbewegung durch den Arbeitskolben bereits veranlaßt war, mit Frischdampf
beaufschlagt wird; er könnte dann seine Aufwärtsbewegung nicht durchführen, weil
die Wirkung der Beaufschlagung mit Frischdampf auf der Unterseite durch die Frischdampfbeaufschlagung
von oben her wirkungslos gemacht würde.