DE64750C

DE64750C - Absperrvorrichtung für Kraftmaschinen mit regelbarer Ueberleitung des Kraftmittels von einem Cylinderende zum andern

Info

Publication number: DE64750C
Application number: DENDAT64750D
Authority: DE
Original assignee: O. JONES in London, 58 Great Rüssel Street
Anticipated expiration: 1911-12-10

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

OWEN JONES in LONDON.

einem Cylinderende zum andern.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 10. December 1891 ab.

Nach dem vorliegenden Verfahren der Geschwindigkeitsregelung bei Kraftmaschinen soll das sogenannte »Durchgehen« z.B. von Schiffsmaschinen u. s. w. verhindert bezw. herabgemindert werden.

Bisher wurde dieser Zweck dadurch zu erreichen gesucht, dafs man in das Dampfzuleitungsrohr ein Ventil einschaltete, welches durch geeignete Uebertragungsmittel von der Maschine selbst oder durch eine veränderliche Wassersäule gesteuert wurde, die in einem Rohr oder Cylinder eingeschlossen ist, welche mit dem Wasser aufserhalb des Schiffes communiciren. Dieses Verfahren, die Geschwindigkeit zu regeln, ist besonders bei Verbund- oder anderen Vielfachexpansionsmaschinen unzureichend, weil infolge der Luftleere im Condensator und der Expansion im Cylinder ein groiser Kraftaufwand erforderlich wird, die Maschine zu treiben, nachdem der Regler das Ventil gestellt hat und der Dampf abgesperrt ist.

Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Enden des Cylinders mit einander derart zu verbinden, dafs der Dampf hinter dem Kolben nach der Auspuffseite desselben entweichen kann. Der Nachtheil dieses Verfahrens ist jedoch der, dafs der Dampf, welcher von der einen auf die andere Seite des Kolbens tritt, freien Zutritt zum Receiver des nächstfolgenden Cylinders oder zum Condensator hat.

Um diesen Uebelständen. abzuhelfen, wird nach vorliegendem Verfahren, um in der Maschine selbst einen Widerstand zu erzeugen, die Verbindung des Cylinders sowohl mit dem Zuleitungsrohr, als auch mit dem Auspuff unterbrochen, so dafs der Dampf im Cylinder eingeschlossen bleibt, während die Enden des Cylinders durch ein oder mehrere Rohre oder Kanäle von solchem Querschnitt verbunden werden, dafs der hin- und hergehende Kolben den Dampf abwechselnd von einem Cylinderende nach dem anderen drückt. Es ist vortheilhaft, die beiden Enden eines jeden Cylinders der Maschine in dieser Weise zu verbinden und den Widerstand in der Maschine, je nach der Umdrehungsgeschwindigkeit zu ändern.

Um den Zu- und Austritt nach und von dem Cylinder abzusperren und die Enden desselben in Verbindung zu setzen, werden geeignete Hähne oder Ventile in die betreffenden Kanäle eingeschaltet, welche entweder durch selbstthätige Regler oder von Hand bewegt werden und zur gleichen Zeit die Kanäle nach dem Zuleitungs- und Auspuffrohr abschliefsen, sie dagegen nach dem Verbindungsrohr für die beiden Cylinderenden öffnen. Um den Widerstand in der Maschine zu regeln, wird ■ in diesem Verbindungsrohr ein Ventil angebracht, welches durch einen von der Dampfmaschine selbst angetriebenen Regler gestellt wird und die Durchgängsöffnung vom einen Ende nach dem anderen je nach der Maschinengeschwindigkeit ändert.

Fig. ι zeigt einen senkrechten Längsschnitt eines Theiles einer Verbunddampfmaschine, Fig. ι a einen ebensolchen Schnitt eines Cylinders mit Hähnen in verschiedenen Stellungen,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. ι , Fig. 3 einen Schnitt eines Hahnes zum Regeln des Zu- oder Austritts des Dampfes und Herstellung der Verbindung . zwischen . beiden Cylinderenden; Fig. 4 und 5 zeigen die Einrichtung bei einer bereits vorhandenen Maschine. Fig. 6 zeigt eine Abart, bei welcher die Verbindung der Cylinderenden durch Anordnung besonderer Kanäle im Schieberkasten hergestellt werden kann und das Absperren des Dampfes durch Schliefsen der gewöhnlichen Cylinderkanäle geschieht. Fig. 7 und 8 zeigen eine Abart, bei welcher ein Kolbenschieber zur Verwendung kommt, Fig. 9 bis 12 weitere Abarten.

Die Zuleitungskanäle b b^l eines jeden Cylinders α, Fig. ι, sind unter sich durch einen Kanal d verbunden. An den Vereinigungsstellen der Durchgänge sind Hähne e e¹ angeordnet, durch welche der Zutritt des Dampfes aus dem Schieberkasten nach dem Cylinder, wie auch der Austritt durch das Auspuffrohr abgeschlossen werden kann. Diese Hähne sind so eingerichtet, dafs gleichzeitig mit dem Schliefsen derCylinderkanäle nach dem Schieberkasten hin Verbindung mit dem Kanal d eintritt (Fig. ia)., so dafs der im Cylinder befindliche Dampf vollkommen eingesperrt ist und durch d abwechselnd von einem Cylinderende nach dem anderen übertritt.

Zum Steuern der Hähne oder anderer dieselben ersetzender Vertheilungsorgane kann ein Regler angewendet werden, der bei Zunahme der Maschinengeschwindigkeit wirkt, als auch ein solcher, bei welchem eine Wassersäule in einem im Schiffsraum untergebrachten Rohr öder Cylinder durch Höhenänderung wirkt. ■

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung sind an den Hähnen e e¹ Hebel g g·¹ befestigt, welche durch Zugstangen h mit einander verbunden sind. Ein Hebel j des Hahnes e steht durch eine Stange k mit einem Regler in Verbindung, welcher von der Maschine selbst getrieben wird, und einem zweiten, welcher unter dem Einflufs einer Wassersäule steht, die mit dem äufseren Wasser communicirt. Der Hahn e des Niederdruckcylinders hat einen Hebel j\ welcher mil dem Hebel j des Hahnes e des Hochdruckcylinders durch eine Stange /1¹ verbunden ist, so dafs die beiden Hähne e nach einer Richtung gedreht werden, wenn die anderen Hähne e¹ in entgegengesetzter Richtung sich drehen.

Die Stange k wird zweckmäfsig mit dem Kolben eines Dampf- oder Wasserdruck- bezw. Luftdruckcylinders verbunden, nach welchem die Zuleitung durch den Regler beeinflufst wird. Um die Durchgangsöffnung des Verbindungsrohres d zu ändern, ist der Hahn/, Fig. ι a, eingeschaltet, der mit einem gewöhnlichen, von der Maschine selbst getriebenen Regler derart in Verbindung steht, dafs jede zu hohe Maschinengeschwindigkeit auf Schliefsen des Hahnes / wirkt und dem Durchgang des Dampfes durch d gröfserer Widerstand entgegengesetzt wird.

Auf diese Weise kann der innere Widerstand je nach der zu- bezw. abnehmenden Geschwindigkeit verändert werden.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, sind die Hebel / der beiden Hähne/ durch eine Stange m verbunden und durch Stange m^l in weiterer Verbindung mit einem Winkelhebel n, welcher bei M¹ drehbar gelagert ist. An den Winkelhebel η greift eine Stange ρ an, die mit der Kolbenstange q^l eines Dampfcylinders q verbunden ist, dessen Schieber von einem Regler r gestellt wird, der von der Kraftwelle α der Maschine getrieben wird.

Bei der Abart Fig. 4 und 5 befindet sich der Verbindungskanal d in einem Stück d' mit Ausbohrungen für die Hähne e e^l und /.

Die Anordnung der Hähne e und e¹ ist aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich. Ihre Kegel liegen in Stopfbüchsen 11 ^x und sind durch Muttern uu^l anziehbar. Sobald die Cylinder vom Dampfzutritt und Dampfaustritt abgeschlossen und die Cylinderenden durch den Verbindungskanal d verbunden sind, tritt an Stelle der Geschwindigkeitserhöhung eine Verzögerung ein.

Die Einrichtung ist in der Weise zu treffen, dafs, sobald der Widerstand zu sehr nachläfst und eine zu hohe Geschwindigkeit eintritt, die Hähne e e¹ die Einlafs- und Auspuffkanäle schliefsen und gleichzeitig den Verbindungskanal d, Fig. ι a, öffnen. Ist hierdurch die Geschwindigkeit noch nicht genügend vermindert, so dreht der Regler r den Hahn / und sperrt den Durchgang d theilweise ab, wodurch sich der innere Widerstand der Maschine erhöht. Durch vorliegende Einrichtung kann das Durchgehen der Maschine also verhindert oder zum grofsen Theil herabgemindert werden.

Ein weiterer Vortheil besteht darin, dafs, sobald die Durchgangsöffnungen wieder auf Normalstellung gebracht sind, die Maschine sofort unter denselben Verhältnissen weiter arbeitet wie vor der eingetretenen Störung, da der Dampf im Innern des Cylinders sofort zum weiteren Antrieb verwendet wird. Auch bei eintretendem Triebwellenbruch arbeitet die Vorrichtung und ruft einen inneren Widerstand gegen die weitere Bewegung hervor.

Bei der Abart Fig. 6 ist der Cylinder mit zwei Kanälen ν und v¹ versehen, die im Schieberspiegel ausmünden und bei normalem Gang der Maschine durch die Hähne e und e¹ geschlossen sind. Werden diese so gedreht, dafs sie die Vertheilungskanäle b b ¹ schliefsen, so ,wird gleichzeitig mittelst der Kanäle vv¹,

eine Verbindung beider Cylinderenden mit dem Innern des Schieberkastens hergestellt und beide Cylinder werden gleichzeitig mit frischem Dampf gespeist, so dafs auf beiden Seiten des Kolbens gleich starker Druck herrscht.

In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Abart dargestellt. . Der Schieber c wird hier zur Verhinderung des Durchgehens der Maschine um ungefähr i8o° um seine Achse gedreht und, wie in Fig. 7 dargestellt, so gestaltet, dafs der Schieberfufs c'⁶ bei entsprechender Drehung den Auspuffkanal in jeder Stellung des Schieberhubes geschlossen hält, während zu derselben Zeit die Kanäle b und b¹ durch den Schieberkanal c⁴ in Verbindung gesetzt werden. Dadurch wird entweder Druckgleichheit auf beiden Seiten des Kolbens erzeugt, oder es wird dem Durchziehen des Dampfes von einem Cylinderende zum anderen mehr oder weniger Widerstand geboten, je nachdem der Querschnitt des Kanals c⁴ kleiner oder gröfser ist. Der Schieber c ist auf der Schieberstange c^e drehbar, aber gegen Längsverschiebung auf derselben gesichert. Der Schieber hat einen hülsenförmigen Fortsatz c⁵, durch welchen die Stange c^a führt, um die Drehung des Schiebers c bewirken zu können. Bei der in Fig. 7 und 8 dargestellten Anordnung sitzt auf der Hülse c⁵ ein gezahntes Segment w fest, in welches eine Zahnstange j/- greift, die mit dem Kolben eines Dampfcylinders, dessen Bewegung geregelt wird, verbunden ist, oder in anderer Weise verschoben wird. Zur Begrenzung des Hubes dieser Stange bezw. der Drehung des Schiebers c ist erstere mit Ansätzen y^x und y² versehen, welche nach Drehung des Schiebers an den flachen Theil des Segments n> anschlagen. Die Zähne der Zahnstange sind so breit, dafs Eingriff in jeder Stellung des Schiebers stattfindet.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Abart kommen aufser dem Schieber c zwei Kanäle ν ν¹, ähnlich dem der beschriebenen Abart, zur Verwendung. In diesem Fall ist der Schieber c so beschaffen, dafs nach erfolgter Drehung der Auspuffkanal durch den Fufs c³ geschlossen wird, während beide Cylinderenden in jeder Schieberstellung durch zwei oder mehr der Kanäle b b\ ν und v¹ mit der Dampfzuleitung verbunden sind. Bei normalem Gang der Maschine werden die Kanäle ν und v¹ durch ■die Gleitflächen c⁷ des Schiebers verdeckt.

Eine weitere Abart ist in der Fig. ι ο dargestellt. Bei derselben deckt der Fufs c³, wie vorher bei entsprechender Drehung, den Auspuffkanal ab, während die Kanäle b und b¹ in allen Hubstellungen geöffnet sind. Die Kanäle b b¹ sind also durch den Schieberkasten verbunden und Druckgleichheit ist vor und hinter dem Kolben hergestellt.

Bei den in Fig. 11 und 12 dargestellten Abarten sind zur Dampfvertheilung~ Dreh-, schieber c angeordnet. Zur Verhütung des Durchgehens der Maschine sind dieselben von drehbaren Hülsen \ umgeben, welche von einem Regler s eingestellt werden.

Bei der Anordnung nach Fig. 11 gelangt der frische Dampf durch den Kanal ^¹ in das Innere der Hülse ^, wobei bei normalem Gang der Maschine die Kanäle \~\'^Α und ^⁴ der Hülse die Verlängerung der Kanäle b b¹ und des Auspuffkanals des Cylinders bilden. Neben diesen radial durchgehenden Kanälen ist ein sich seitlich erstreckender Kanal ^⁵ an der Hülse \ vorgesehen, welcher nach entsprechender Drehung (etwa 120⁰) der Hülse die Kanäle b und b¹ mit einander verbindet. Aus der Zeichnung geht hervor, dafs nach erfolgter Drehung sowohl der Auspuffkanal, wie auch der Zuleitungskanal des Cylinders geschlossen werden, dann also der Zutritt des frischen Dampfes nach dem Cylinder, sowie der Austritt des verbrauchten Dampfes aus demselben abgeschnitten, durch den Kanal 7* aber die beiden Cylinderenden mit einander verbunden sind.

Bei der in Fig. 12 gezeigten Anordnung ist der Schieber c röhrenförmig und der Dampf tritt an einem Ende desselben in sein Inneres. Bei c⁸ kann der Schieber geschlitzt sein, damit der innere Druck den Schieber ausdehnt^ und eine gute Dichtung zwischen ihm und Hülse \ herstellt, die, wie beschrieben, eingestellt wird.

Anstatt in dem Verbindungsrohr zwischen den Cylinderenden einen Hahn oder sonstiges Vertheilungsorgan zum Regeln des inneren Widerstandes anzuordnen, kann ein solcher auch in dem einen oder anderen der nach dem Cylinder führenden Kanäle eingeschaltet und, wie beschrieben, von einem Regler bewegt werden. Mit gleichem Erfolg kann diese Einrichtung bei allen Arten Kraftmaschinen angewendet werden, gleichgültig, ob die Vertheilung der Treibflüssigkeit (Dampf oder dergleichen) durch Muschelschieber oder Drehschieber oder sonstwie erzielt wird.
¹ Auch kann die Verbindung beider Cylinderenden in anderer Art als beschrieben geschehen; beispielsweise kann man einen oder mehrere Kanäle durch den Kolben führen, welche durch Ventile abgeschlossen werden, die sich nur dann öffnen, wenn der Druck den Anfangsdruck im Cylinder überschreitet.

Claims

Patent-Ansprüche:

ι . Absperrvorrichtung zur Verhütung des Durchgehens bei Kraftmaschinen, bei welcher die Einlafs- und Auspuffkanäle des Cylinders entweder beide oder nur einer

derselben abgesperrt und eine Verbindung beider Cylinderenden hergestellt wird, und zwar: ·

a) mittels eines Kanals (ä c⁴ oder ^⁵J, so dafs, während die Dampfzuleitung abgesperrt ist, dem Durchstreichen des Dampfes von einem Cylinderende nach dem anderen Widerstand geboten wird, welcher je nach der Geschwindigkeit der Maschine verändert werden kann, oder

b) mittels des Schieberkastens, derart, dafs Druckgleichheit zu beiden Seiten des Kolbens erzeugt wird.
2. Eine Vorrichtung der unter i. gekennzeichneten Art, bestehend aus den Hähnen (e e^l), welche in den nach dem Cylinder führenden Kanälen (b b¹) angeordnet sind und von Reglern mittelbar oder unmittelbar derart bewegt werden, dafs sie gegebenenfalls die Verbindung des Cylinders mit der Dampfzuleitung und dem Auspuff absperren und gleichzeitig das Verbindungsrohr (d) zwischen den beiden Enden des Cylinders öffnen, wobei in dem Rohr (d) ein Hahn ff) eingeschaltet werden kann, welcher von einem Regler bewegt wird, um den durchströmenden Dampf entsprechend der Geschwindigkeit der Maschine zu drosseln (Fig. ι bis 5).
3. Eine Abart der zu 2. gekennzeichneten

Vorrichtung, bei welcher zwei besondere Kanäle (vv^x) angeordnet sind, welche durch die in die Zuleitungskanäle (b b¹) eingeschalteten Hähne (e e¹) geschlossen gehalten werden, so dafs nach Drehen der letzteren und Schliefsen der Zuleitungskanäle (b b^l) die Cylinderenden mit dem Innern des Schieberkastens verbunden werden.
4. Eine Abart der zu 2. gekennzeichneten Vorrichtung, bei welcher ein Schieber (c) angeordnet ist, der in der normalen Stellung als Muschelschieber.dient, jedoch um einen bestimmten Winkel drehbar und so ausgeführt ist, dafs er nach erfolgter Drehung auf dem ganzen Hube den Auspuffkanal geschlossen hält und zwischen den Cylinderenden durch seinen Kanal (c^A). oder durch den Schieberkasten eine Verbindung herstellt (Fig. 7 bis 10). . '
5. Eine Abart der zu 2. gekennzeichneten Vorrichtung, bei welcher ein Drehschieber mit Muschel angeordnet und von einer drehbaren Hülse (\) umschlossen ist, welche um einen bestimmten Winkel drehbar ist und mittelbar oder unmittelbar von einem Regler bethätigt wird, derart, dafs nach Drehung derselben sowohl der Dampfzutritt, als auch der Auspuff abgesperrt und gleichzeitig die Enden des Cylinders durch einen Kanal (%⁵) der Hülse (\) verbunden werden (Fig. 11 und 12).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.