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Einrichtung zum Umschalten von Mehrzylinderdampfmaschinen, insbesondere
Triebwagenmaschinen, von Zwillings- auf Verbundbetrieb und umgekehrt Bekannt sind
Anfahrvorrichtungen für Verbundlokomotiven, mittels deren beim Anfahren zwecks Erhöhung
des Anzugsmomentes dem Hochdruckzylinder in. bestimmten Kolbenstellungen Frischdampf
zugesetzt wird. Bei solchen Anfahrvorrichtungen ist zur weiteren Steigerung des
Anzugsmomentes vorgesehen, dem Niederdruckzylinder zusätzlich gedrosselten Frischdampf
zuzuführen.
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Bekannt sind ferner Steuerschieber zum Umsteuern von Dampfmaschinen
von Zwillings- auf Verbundbetrieb und umgekehrt. Mit diesen Schiebern ist der Nachteil
verbunden, daß beim Umsteuern eine Dampfstromunterbr echung und damit ein Stoß im
Gestänge der Dampfmaschine eintritt, weil während des Umsteuerns vorübergehend die
Dampfzufuhr zum Niederdruckzylinder vollständig rund die Dampfabfuhr vom Hochdruckzylinder
gleichzeitig fast vollständig abgesperrt ist.
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Demgegenüber bezweckt die Erfindung, eine Einrichtung dieser Art zu
schaffen, die es gestattet, die Umschaltung möglichst stoßfrei zu gestalten und
Sprünge in der Zugkraftkurve zu vermeiden.
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Die Zeichnung erläutert ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung. Abb. i zeigt schematisch .eine Umsteuerein-Achtung gemäß der Erfindung,
Abb.2 ein Diagramm.
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Die Dampfzuleitung i steht über den mittleren Teil eines Schieberkastens
2 mit dem Hochdruckzylinder 3 in Verbindung. Im Schieberkasten 2 ist ein Kolbenschieber
q. verschiebbar gelagert, dessen Kolben 5 ;und 6 die Verbindungskanäle 7, 8 zum
Hochdruckzylinder 3 abzusperren vermögen. Die äußeren Teile des Schieberkastens
2 stehen mit Kanälen 9, i o in Verbindung, die in eine Leitung i i münden, die nach
einem Aufnehmer 12 führt. Der Aufnehmer 12 hat ein Sicherheitsventil 13 und ein
Rückschlagventil 14, das in einer nach dem Schieberkasten 15 des Niederdruckzylinders
16 führenden Leitung 17 angeordnet ist. In ähnlicher Weise wie beim
Hochdruckzylinder 3 befindet sich in dem Schieberkasten i 5 ein Kolbenschieber 18,
dessen Kolben i9, 20 zum Niederdruckäylinder 16 führende Kanäle 2 i, 22 abzusperren
vermögen. Die äußeren Teile des Schleberkastens 15
stehen über Kanäle 23,
24 mit einer Abdampfleitung 25 in Verbindung.
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Von der Frischdampfleitung i zweigt eine Umgehungsleitung 26 ab, die
in die Leitung 17 mündet. In der Leitung 26 ist ein Ventil
27
angeordnet, das selbsttätig oder von Hand steuerbar ist.
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Zwischen den Aufnehmer 12 und die Ab-: dampfl_eitung 25 ist ferner
ein Schieberkasteg: 28 geschaltet, in dem .ein Kolbenschieber mit Kolben 30, 3 i
verschiebbar gelagert isf" Das eine Ende des Schieberkastens 28 steht über einen
Kanal 32 mit der Leitung 17 in Verbindung, während das andere Kastenende
mittels einer Leitung 33 an den Aufnehmer 12 angeschlossen ist. Der mittlere Teil
des Schieberkastens 28 ist mittels einer Leitung 34 an den Aufnehmer 12 und mittels
einer Leitung 35 an die Abdampfleitung 25 angeschlossen. Eine Feder 36 sucht den
Kolbenschieber 29 beim Regelbetrieb in die in Abb. i linke Endstellung zu schieben,
bei der die Verbindung zwischen Aufnehmer 12 und Abdampfleitung 25 unterbrochen
ist.
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;Abt. 2 zeigt in Abhängigkeit von der Zeit t den Verlauf der Beschleunigung
b eines Fahrzeuges, dessen als Mehrzylinderdampfmaschine ausgebildete Antriebsmaschine
zuerst im Zwillingsbetrieb arbeitet und nach einiger Zeit auf Verbundbetrieb umgeschaltet
wird. Bedient man sich für diese Umschaltung z. B. eines Wechselschiebers der bekannten
Bauart, so wird sich die Beschleunigung etwa entsprechend dem ersten lotrechten
Teil. der b-Linie in Abb. - sprunghaft ,auf den dem Verbundbetrieb zugeordneten
Kurventeil absenken, was einen Stoß im Gestänge der Dampfinaschine zur Folge hat.
Im Gegensatz hierzu läßt sich mit Hilfe der Umschalteinric!h.-tung nach der Erfindung
beim Umschalten von Zwillings- auf Verbundbetrieb entsprechend dem gestrichelten
Teil der b-Kurve in Abb.2 ein allmähliches Absinken der Beschleunigung erzielen
und damit das Auftreten .eines Stoßes im Gestänge der Maschine vermeiden. Dies wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein z. B. durch das Rückschlagventil. 14 und
den Kolbenschieber 29 gebildeter Wechselschalter in Abhängigkeit von der Hauptschaltvorrichtung
derart gesteuert wird, daß er während des Umschaltens vorübergehend eine gleichzeitige
Verbindung der Dampfzuleitung 17 des Niederdruckzylinders 16 einerseits mit
der Abdampfleitung i i des Hochdruckzylinders 3 oder dem Aufnehmer 12, andererseits
über eine Druckminderstellie (Drosseleinrichtung 27) mit der Frischdampfzuleitung
i herbeiführt.
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Bei der in Abb. i dargestellten Stellung des die Hauptschaltvorrichtung
bildenden Ventils 27 und des aus dem Rückschlagventil 14 und dem Schieber 29 bestehenden
Wechselschalters arbeitet die Dampfmaschine im Zwillingsbetrieb.
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Hierbei strömt ein Teil des durch die Leitung i zugeführten Frischdampfes
über den mittleren Teil des Schieberl;astC ns 2 dem Hochdruckzylinder 3 zu und leistet
dort .?A"xbeit. Darauf verläßt der Dampf durch der Kanäle 7, 8 den Hochdruck-3 und
strömt über einen der 'e 9, i o in die Leitung i i und von da x~" , m den Aufnehmer
i 2. Aus diesem entweicht der Dampf durch die von dem Kolbenschieber 29 freigegebenen
Kanäle 34 und 35 in die Abdampfleitung 25. Der andere Teil des Frischdampfes strömt
durch das geöffnete Ventil 27, die Leitungen 26 und 17 in den mittleren Teil des
Schieberkastens 15 dos Niederdruckzylinders 16 und von dort über einen der Kanäle
21, 22 in diesen. Nach der Arbeitsleistung im Niederdruckzylinder strömt der Dampf
auf dem Wege über einen der Kanäle 21, 22, den äußeren `feil des Schieberkastens
15 und einen der Kanäle 23, 24 in die Abdampfleitung 25. Hierbei hält der
hohe Frischdampfdruck in der Leitung 17 das Rückschlagventil 14 entgegen dem geringen
Druck im Aufnehmer 12 geschlossen. Gleichzeitig wird der Kolbenschieber 29 durch
den Frischdampfdruck, der den Kolben 30 über den Kana132 beaufschlagt, entgegen
dem auf den Kolben 3 i wirkenden Druck der Feder 36 und des mit dem Aufnehmer 12
durch die Leitung 33 in Verbindung stehenden Dampfes in der dargestellten äußeren
rechten Lage gehalten. -Soll auf Verbundbetrieb umgeschaltet und dabei das allmähliche
Absinken der Beschleunigung etwa nach dem gestrichelten Verlauf der Beschleunigungskurve
in Abb.2 erzielt werden, so wird die Hauptschaltvorrichtung (das Ventil 27) langsam
geschlossen. Hierbei tritt im Ventil 27 eine Drosselung auf, und damit sinkt der
Druck in der Leitung 26 allmählich ab. Von einem bestimmten Druck in der Leitung
26 an beginnt die Feder 36 den Schieber 29 nach links (Abt. i) zu schieben. Im Aufnehmer
12 .entsteht darauf eine Druckerhöhung, die durch Drosselung des Auslasses (Kanäle
34, 35) durch den Schieber 29 bedingt ist, die Feder 36 in ihrer Wirkung unterstützt
und den Schieber 29 schließt. Infolgedessen öffnet das Rückschlagventil 14. Der
Wechselschalter 14, 29 ist also umgeschaltet worden, und die Maschine arbeitet mit
Verbundwirkung. Denn der von dem Hochdruckzylinder 3 kommende Dampf kann jetzt aus
dem Aufnehmer i2 nicht mehr in die Abdampfleitung 25 entweichen, er strömt vielmehr
über das geöffnete Rückschlagventil 14, die Leitung 17, den Mittelteil des
Schieberkastens 15 ;und einen der Kanäle 2 i und 22 in den Niederdruckzylinder
16, wo er abermals Arbeit leistet. Der einerseits mit dem Aufnehmer i 2 verbundene
Ni--derdruckzylinder 16 steht aber andererseits noch über das
als
Drosselglied wirkende Ventil 27 mit der
Frischdampfleitung i in Verbindung.
Daraus ergibt sich eine Aufladung des Niederdruckzylinders 16. Hoch- -und Niederdruckzylinder
3 und 16 rufen daher zwar eine geringere Beschleunigung des Fahrzeuges hervor als
bei Zwillingsbetrieb, aber eine größere Beschleunigung als bei reinem Verbundbetrieb.
Zwischen diesen beiden Grenzwerten ergeben sich für die Beschleunigung verschiedene
Zwischenwerte. Ihre Größe hängt davon ab, wie stark der zur Aufladung des Niederdruckzylinders
16 dienende Frischdampf durch das Ventil. 27 gedrosselt wird. Durch allmähliches
Schließen dieses Ventils 27 kann man daher einen allmählichen Übergang von den hohen
Beschleunigungswerten bei Zwillingsbetrieb auf die niedrigen Werte bei Verbundbetrieb
erzielen.
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In entsprechender Weise erfolgt das Umschalten von Verbund- auf Zwillingsbetrieb
durch Öffnen des Ventils 27.
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Das Fahren mit Zwillingswirkung kommt wegen der hiermit verbundenen
hohen Dampfaufnahme nur beim Anfahren für kurze Zeit bis zum Erreichen einer gewissen
Geschwindigkeit in Frage. Es ist deshalb zweckmäßig, den zeitlichen Ablauf des Umsteuervorganges
in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zu bringen, d. h. das Ventil 27 durch
einen Geschwindigkeitsregler auf mechanischem, elektrischem oder hydraulischem Wege
zu steuern.
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Wenn der Verdampfer im Gleitdruckverfahren arbeitet, ist es am zweckmäßigsten,
das Ventil.27 in Abhängigkeit vom Verdampferdruck zu steuern, wobei der Frischdampf
selbst die Steuerimpulse auf das Ventil ausübt. Die Federn des Ventils 27 müssen
dann so bemessen sein, daß der Übergang von Zwillings-,auf Verbundwirkung möglichst
allmählich erfolgt.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Aufnehmer 12 niemals unter
Frischdampfdruck steht und daher nur für den höchsten Aufnehmerdruck beim Verbundbetrieb
bemessen zu sein braucht. Sein Druck wird durch das Sicherheitsventil 13 begrenzt.
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Die erläuterte Anordnung läßt sich ohne Schwierigkeit für Verbundmaschinen
mit beliebiger Zylinderzahl und mehr als zwei Druckstufen anwenden.
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Das Gehäuse 2$ für das Absperrglied 29 kann statt mit dem Aufnehmer
12 mit der Abdampfleitung i i des Hochdruckteiles 3 verbunden sein. Auch ist es
möglich, an diese Leitung i i eine Leitung (Anschlußleitung ) anzuschließen, die
den Abdampf des Hochdruckteiles 3 unmittelbar abführt, und in der Leitung i i ein
vom Druck in der Umgehungsleitung 26 beeinflußtes Absperrglied anzuordnen, das die
Leitung i i absperrt und dann den Abdampf des Hochdruckteiles 3 durch die Anschlußleitung
strömen läßt.