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Nockensteuerung für Dampfmaschinen Es sind Steuerungen für Dampfmaschinen
bekannt, bei denen die Veränderung der Füllung durch Verschieben schräger Steuernocken
eingestellt wird. Die Erfindung bezweckt, eine Steuerung dieser Art zu schaffen,
die insbesondere für Maschinen höher Drehzahl und mit einer Mehrzahl Zylinder geeignet
ist, bei denen die hin und her gehenden Massen der bisher üblichen Steuerungen unerwünscht
große Beschleunigungskräfte ergeben.
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Die Erfindung besteht darin, daß die zur Füllungsänderung dienende
zylindrische Steuerfläche auf den Nocken als Dreieck ausgebildet ist, dessen beide
Schenkelseiten wechselweise zur Steuerung der Einströmung bei Vorwärts- und 'Rückwärtsgang
dienen können. Man hat also die Möglichkeit, mit ein und demselben Nocken und unter
Verwendung derselben Steuerfläche die Füllung in beiden Fahrtrichtungen beliebig
zu ändern und spart entsprechend dem Fortfall des zweiten getrennt angeordneten
Steuernockens an Baulänge der Steuerwelle.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Verschiebung des Steuernockens in axialer
Richtung unter solcher gleichzeitiger Verdrehung, daß der Einströmzeitpunkt bei
allen Füllungen unverändert gehalten wird. Zu dieser Bewegungsübertragung auf die
Nockenwelle dient nach der Erfindung ein Planetenradgetriebe, bei welchem das eine
Glied, z. B. der Träger des Umlaufrades oder das äußere Sonnenrad, feststehend,
aber um beliebige Winkelwerte verschwenkbar angeordnet ist. An sich ist eine durch
Umlaufräder verstellbare Steuerung bekannt. Die Verstellung erfolgt aber dabei nicht
zu dem Zweck, daß bei Änderung der Füllung der Einströmbeginn jeweils unverändert
bleibt und nur der Einströmschluß sich, ändert.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i zeigt den senkrechten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles
mit Kegelradplanetengetriebe.
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Die Abb. z und 3 zeigen Querschnitte nach den Linien II-II und III-III
der Abb. i.
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In Abb.4 ist eine abgewickelte Steuerkurve dargestellt.
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Abb. 5 zeigt einen senkrechten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles
mit Stirnradplanetengetriebe, Abb. a abgewickelte Steuerkurven und Abb. einen Schnitt
nach Linie VI-VI der A_bb.5.
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Die Abb.7 und 8 zeigen Längsschnitte weiterer Ausführungsbeispiele.
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In den Abb. i bis 3 bezeichnet i die von der Kurbelwelle der Maschine
aus angetriebene Steuerwelle, z die abtreibende Steuerwelle und 3 den auf dieser
Welle 2 angeordneten Steuernocken in Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit den
schrägen Steuerkanten 4 für die Einströmung. Die Welle 2
wird von
der Welle i durch ein Kegelradplanetengetriebe mit den Kegelrädern 5, 6
| und 7 angetrieben. -Die Kegelräder 5 und 7-:: |
| sitzen auf den Wellen 1, 2, die in einem,ärPf |
| Maschinenralinien befestigten Gehäuse i8 g2: |
| lagert sind. Das Kegelrad 6 ist in einem UM |
Gehäuse i8 um die Welle 1, 2 drehbaren Ge= hä rise 8 gelagert, das durch Schneckenrad
9 und Schnecke io verdreht werden kann. Das Gehäuse 8 ist mit einer Kurvenbahn i
i versehen, die in Abb..I abgewickelt dargestellt ist. In diese Kurvenbahn greift
ein an einer Schubstange 12 sitzender Mitnehmet 13 ein. Die Schubstange 12 ist gelenkig
mit einem Schwirigliebel 14 verbunden, der an einem Bund i; der Welle 2 umfassenden
Schleifring 16 angreift und um einen im Gehäuse 18 gelagerten Zapfen 17 schwingbar
ist. Auf der Schneckenwelle io sitzt ein Handrad i9 mit einer geeigneten Anzeigevorrichtung,
an welcher die Einstellung der Steuerung abgelesen werden kann.
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Die Wirkungsweise der Steuerung ist nun folgende: Rollhebel üblicher
Ausführung laufen auf den Steuernocken 3 und werden durch die zwischen den -'#,teuerkariteii
4 liegende Steuerfä tlie angehoben. Die Dauer der Füllung ist abhängig von der Stellung
der SteuernOcke 3 zurr Rollhebel. Um die Füllung zu ändern, wird am Handrad i9 die
$chneckenwelie io gedreht. Dadurch wird infolge der Wirikelverdreliung der Achse
des Kegelrades 6 zur Achse des Wellensystems i und 2 die abgetriebene Welle 2 gegen
die Welle i verdreht und durch Vermittlung der Steuerkurve i i, der Schubstange
1 2 und des Schwinghebels 14 gleichzeitig in axialer Richtung verschoben. Dadurch
wird erreicht, daß sich zwar die Füllung ändert, aber der Einströrnzeitpunkt gleichbleibt.
Die Ausbildung der Steuerkurve ist aus Abb.4 ersichtlich, und zwar bedeutet die
Strecke a. Füllung bei Fahrt voraus, b Umsteuerung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt
und c Füllung bei Fahrt zurück.
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Die Steuerung ist vorwiegend aus drehenden Teilen aufgebaut, die Füllungsänderung
erfolgt jedoch lediglich durch Verschieben der schrägen Steuernocken 3, die als
gleichschenklige'Dreiecke ausgebildet sind und für beide Drehrichtungen die Füllung
ändern, um einen möglichst kurzen Weg der Steuernocken zu erreichen. Zur Konstanthaltung
des Einströnizeitpunktes erfolgt die erforderliche Winkelverdrehung, wie beschrieben,
in dein Getriebe.
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In einfacher `Verse kann außerdem erreicht werden, claß ohne Änderung
der Füllung, also bei beliebigem Füllungsgrad, von Fahrt voraus auf Fahrt zurück
umgesteuert werden kann. Hierzu hat man nur nötig, vor der Umsteuerung die Verbindung
zwischen dem schwenkbaren Gehäuse 8 und dem die Nocken-
| Gelle in Achsrichtung verschiebenden Ge- |
| _xänge zu lösen und nach erfolgter Umsteue- |
| Z3ig wieder einzuschalten. Das Lösen die- |
| '`e'r Verbindung könnte beispielsweise durch |
Ausheben des Mitnehmers 13 aus der Kurvennut ,i 1 geschehen. Durch entsprechendes
Drehen des Handrades i9 wird dann durch Drehen der Nockenwelle, ohne sie axial zu
verschieben, an Stelle der Steuerkante für Vorwärtsfahrt die Steuerkante für Rückw
a ärtsfahrt in Steuerstellung gebracht und die gleiche Länge des Steuerweges für
den Rollenhebel beibehalten.
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Für manche Fälle kann es erwünscht sein, bei einer Umsteuerung von
Vorwärtsgang auf Rückwärtsgang nicht gleich dieselbe Füllung, sondern beispielsweise
eine kleinere Füllung einzustellen. Die Steuerfläche des Steuernockens hat darin
nicht die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, sondern eines spitzwinkligen Dreiecks,
dessen einer Schenkel unter einem kleineren Winkel gegen die Mittelsenkrechte geneigt
ist als der andere Schenkel. An dem Wesen der Erfindung, daß beide Schenkelseiten
der dreieckigen Steuerfläche wechselweise zur Steuerung der Einströmung dienen,
wird dadurch nichts geändert.
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In der gleichen Weise, wie beschrieben, wirkt die Steuerung nach Abb.
5 und 6, bei welcher all Stelle eitles Kegelradplanetengetriebes ein Stirliradplanetengetriebe
zur Bewegungsübertragung von der antreibenden auf die- abtreibende Steuerwelle vorgesehen
ist. Es bezeichnet wieder i die antreibende Steuerwelle, .? die abtreibende Steuerwelle,
welche die Steuernocken trägt, und 18 das am Maschinenrahmen befestigte Gehäuse.
Auf der antreibenden Steuerwelle i sitzt der ini Gehäuse i8 geführte Käfig 20, in
dem die Umlaufräder 2i gelagert sind. Die Umlaufricler stehen in Eingriff riiit
dem InnenzahnranZ 22 des Außenrades23.des Planetensystems. Das Rad 23 ist außen
mit einem Schneckehzahnkranz 24. versehen, in welchen die Schnecke io des Stellrades
i9 eingreift. Die Umlaufräder 2i stehen innen in Eingriff mit der Verzahnung 25
der abtreibenden Steuerwelle 2. Das mittels des Schneckengetriebes 10, 24.
um beliebige Winkel verschw-enkbare Zahnrad 23 ist mit der Steuerkurve i i versehen,
in welche der an der Schubstange 12 befestigte Mitnehmet 13 eingreift. Die Schubstange
12 steht in der oben beschriebetten Weise durch einen Schwinghebel 14 mit der Steuerwelle
2 in Verbindung. Bei der Verschiebung der Steuerwelle 2 gleitet die Verzahnung 25
in den Umlaufrädern 21. In Abb. 5 ist noch eine zur Erfindung gehörende
neuartige
Auslaßsteuerung dargestellt, die später erläutert wird.
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Das Ausführungsbeispiel der Abb. 7 unterscheidet sich von dem eben
beschriebenen im wesentlichen nur dadurch, daß die abtreibende Steuerwelle 2 nicht
in der Verlänge= rung der antreibenden Steuerwelle i liegt. Bei dem gezeichneten
Beispiel ist die von der Kurbelwelle der Maschine aus angetriebene Welle 26 parallel
zur Steuernockenwelle 2 angeordnet. Sie könnte aber auch unter einem Winkel zu dieser
liegen. Die Welle 26 treibt über ein Stirnradvorgelege 27, 28 den Käfig 2o mit den
Umlaufrädern 21 des Planetenradgetriebes an. Diese Ausführung gibt die Möglichkeit,
das Steuergetriebe in der Mitte der nach beiden Seiten durchlaufenden Steuernockenwelle
2 anzuordnen.
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Bei der Ausführungsform der Abb. 8 entsprechen die gegenseitige Anordnung
der antreibenden Steuerwelle i und der abtreibenden Steuerwelle 2 und die Ausbildung
des Planetengetriebes im wesentlichen derjenigen nach Abb. 5 und 6. Die Abweichung
besteht darin, daß der in die Steuernut i i eingreifende Mitnehmer 13 nicht
an einer im Gehäuse 18 verschiebbaren Schubstange, sondern am Gehäuse 18 selbst
gelagert ist. Infolgedessen wird bei .einer Winkelverdrehung des mit der Steuerkurve
i i versehenen Rades 23 das gesamte Planetenradgetriebe zusammen mit der Steuernockenwelle
2 gegenüber dem Gehäuse 18 verschoben. Der Außenzahnkranz 24' gleitet dabei in dem
Zahnrad io' der Stellradwelle.
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Die neue Einlaßsteuerung kann in geeigneten Fällen zusammen mit einer
bekannten Auslaßsteuerung, z. B. bei einer Gleichstrommaschine mit Auslaßschlitzen,
Verwendung finden. Eine aus dem Wesen der Erfindung entwickelte Auslaßnockensteuerung
ist in den Abb. 5 und 5a veranschaulicht. Diese nette Auslaßnockensteuerung entspricht
der Bedingung, daß Beginn und Dauer des Auslasses unverändert bleiben, ganz gleich,
welche Füllung für Vorwärts- oder Rückwärtsgang mit den Einlaßsteuerriocken eingestellt
ist. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß eine Auslaßsteuerwelle
mit zwei um i8o° versetzten Steuernocken für Vorwärts- und Rückwärtsgang vorgesehen
ist und daß dieseAuslaßsteuerwelle beimUmschalten der Einlaßsteuernockenwelle von
Vorwärts- auf Rückwärtsgang durch axiale Verschiebung gleichzeitig umgeschaltet
wird, aber unbeeinflußt bleibt, wenn die Einlaßsteuernockenwelle zwecks Füllungsänderung
verstellt wird.
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In Abb. 5 bezeichnet 3o die Auslaßsteuerwelle, die ebenso wie die
Steuerwelle i von der Kurbelwelle der Maschine aus angetrieben wird. Die Steuerwelle
30 ist in ihrem am Maschinenrahmen gelagerten Antriebskegelrad 31 axial verschiebbar.
Sie trägt einen Steuernocken 32 für Vorwärtsgang und einen Steuernocken 33 für Rückwärtsgang.
Die Steuernocken sind um i8o° gegeneinander versetzt, in einer gewissen Entfernung
voneinander angeordnet und an den einander zugekehrten Seiten mit Anlaufflächen
34, 35 versehen. Die axiale Verschiebung der Steuerwelle 3o erfolgt ebenso, wie
dies oben für die axiale Verschiebung der Steuernockenwelle :2 beschrieben wurde,
von einer Kurvenbahn aus, die mit dem verschwenkbaren Glied des Planetenradgetriebes
verbunden ist. In Abb. 5 bezeichnet 36 die Kurvenbahn für die Auslaßsteuerung, die
am Zahnrad 23 des Planetenradgetriebes um iSo° versetzt zur .Kurvenbahn i i liegt.
In die Kurvenbahn 36 greift ein Mitnehmer 38 ein, der an einer im Gehäuse 18 verschiebbaren
Schubstange 37 sitzt. Die Schubstange 37 ist gelenkig mit einem am Gehäuse 18 gelagerten
Schwing-. hebel 39 verbunden, der an einem den Bund 4o der Welle
30 umfassenden Schleifring 41 angreift.
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In Abb. 5a sind die beiden Steuerkurven i i für Vorwärtsgang und 36
für Rückwärtsgang in der Abwicklung dargestellt. Bei der Kurve i i bedeutet in Übereinstimmung
mit der Bezeichnung in Abb. 4 die Strecke a Füllung bei Fahrt voraus, b Umsteuerung
von Vorwärts- auf Rückwärtsgang und c Füllung bei Fahrt zurück. Die entsprechenden
Strekken der Steuerkurve 36 sind mit d, b' und c' bezeichnet. Wie ohne weiteres
ersichtlich ist, erfolgt bei den Strecken d und c' der Steuerkurve 36 keine Einwirkung
des Mitnehmers 36 auf die Schubstange 37, während die Strecken a- und c der Steuerkurve
i i durch den Mitnehmer 13 die Schubstange 12 und damit die Steuernockenwelle
2 zwecks Füllungsänderung verschieben. Andererseits bewirkt die Strecke b' der Steuerkurve
36 beim Umschalten eine axiale .Verschiebung der Schubstange 37 und damit der Auslaßsteuerwelle
30.