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Mit Ölpuffer ausgerüstete Dampfumsteuerung für Lokomotivfahrzeuge
Gegenstand der Erfindung ist eine für Lokomotivfahrzeuge bestimmte Dampfumsteuerung,
die mit einem Ölpuffer ausgerüstet ist. Es sei gleich hier vorweggenommen, daß für
die Umsteuerung an die Stelle von Dampf auch Druckluft herangezogen werden kann.
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Bei den bekannten Ausführungen von Steuerungen dieser Art bestand
zunächst der Nachteil, daß die Füllungseinstellung schwierig «rar, weil der Handhebel
oder das Handrad für die Bedienung der ganzen Einrichtung nicht auf die jeweils
gewünschte Füllung eingestellt, sondern lediglich dadurch der Öldurchfluß durch
den Puffer und die Dampfzufuhr zur Steuerung selbst freigegeben wurde. Die so ausgelöste
Bewegung der Steuerung in Richtung auf die vorgesehene Einstellung zu mußte durch
Zurückverlegung des Handhebels oder Handrades in die Mittel- bzw. Ruhelage in dem
Augenblick abgestoppt werden, in dem die in Frage komtnende Steuerlage erreicht
war. Besonders bei kleinen Füllungsänderungen erforderte eine in dieser Weise vorgenommene
Steuerungseinstellung große Geschicklichkeit und eine Aufmerksamkeit, die der Lokomotivführer
den entsprechenden Handgriffen mit Rücksicht auf seine übrigen während der Fahrt
zu beobachtenden Obliegenheiten, z. B. Überwachung der Strecke usw., nicht immer
widmen konnte. Eine andere Steuerung amerikanischen Ursprunges sah daher einen doppelarmigen
Hebel in dem Betätigungsgestänge für die Steuerung vor, mit dessen Hilfe die Steuerung
selbsttätig den Dampfschieber in die Abschlußstellung 7urückbrachte, sobald sie
die einzustellende Lage erreicht hatte. Eine derartige Bauform hatte aber wieder
den Nachteil, daß der Dampfkolben in der jeweils eingestellten Steuerlage dauernd
spielen konnte, indem er bald von der einen, bald von der anderen Seite mit einer
entsprechenden, wenn auch nur geringfügigen Menge Dampf beaufschlagt wurde. Zwar
bringen diese Dampfstöße den Kolben stets wieder in die betreffende Steuerlage zurück;
aber ein bei jeder Steuerung stets vorhandener geringer Kraftimpuls reichte hin,
um-ihn sogleich wieder aus der Mittellage herauszubringen und das Spielen um diese
von neuem beginnen zu lassen. Dieses als Kriechen bezeichnete Hinundherpendeln der
Steuerung um ihre jeweilig eingestellte Mittellage stellt natürlich eine dauernde
Beanspruchung für das Betätigungsgestänge dar und ergab unter Umständen durch Ausschlagen
der Gelenke usw. darin eine Verkürzung in der Lebensdauer der ganzen Anordnung.
Weiterhin ergaben sich so Unger_auigkeiten in der Füllungseinstellung, was wieder
zu einem unruhigen Lauf (Zucken) der Lokomotive führte.
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Es muß daher das Bestreben sein, eine Umsteuerung zu entwickeln, die
die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist, also einerseits beim Betätigen der Umsteuerung
nach dem Erreichen der betreffenden Steuerlage kein Zurückverlegen des Handhebels
o. dgl. in die Nullage nötig macht und andererseits, statt um diese Einstellung
zu pendeln, dauernd in dieser Lage verharrt, bis eine neue Einstellung vorgenommen
wird. Ein in dieser Richtung liegender älterer Vorschlag
sah dafür
eine mit Druckluft oder Dampf betriebene, mit einem ölgefüllten Pufferzylinder verbundene
Hilfsumsteuerungseinrichtung . vor, bei der die Freigabe und der Absclilul3-für
beide Mittel gleichzeitig und ohne Phasenverschiebung durch eine einzige Betätigungsvorrichtung'
also in unmittelbarer Kopplung miteinander, vorgenommen wurde.
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Der vorliegende Vorschlag wählt demgegenüber einen anderen Weg, und
zwar derart, daß die Steuerung für den Betriebsmittelumlauf im Ölpuffer mit derjenigen
für die durch Dampf o. dgl. betätigte Hilfsumsteuerungseinrichtung nur mittelbar
und mit Phasenverschiebung in der Weise gekoppelt ist, daß ein volles Eröffnen bzw.
Schließen der ersterwähnten Steuerung zu einem Zeitpunkt stattfindet, der nicht
zusammenfällt mit dem Beginn des Wirksamwerdens bzw. dein Ende der Bewegung der
letztgenannten Steuerung. Durch diese Trennung in dein Wirken der beiden Steuerungseinrichtungen
wird es erst möglich, die Abschlußbewegung des Ölumlaufes in dem gewünschten Maße
unabhängig von der Bewegung der eigentlichen Dampfumstellung zu machen und so die
zweckmäßigsten Verhältnisse für die Betätigung der Lokomotivsteuerungen selbst unter
Vermeidung aller vorstehend geschilderten Mißstände zu erreichen. Gerade in dieser
Hinsicht war auch der zuletzt genannte ältere Vorschlag mit Mängeln behaftet; denn
die unmittelbare Verbindung der Abschlußmittel für beide Betriebsmittel (Druckluft
bzw. Öl) bedingte das Stehenbleiben der Steuerung, sobald der Ölumlauf unterbrochen
wurde.
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In Fortentwicklung dieses Grundgedankens werden sodann noch verschiedene,
besonders zweckmäßige Einzelheiten dafür angegeben. An sich ist nun zwar die Verwendung
vc:ri Drehschiebern für die Regelung der Dampfzufuhr bei Steuerungen o. dgl. auch
bereits bekannt; neuartig und das Wesen der vorliegenden Erfindung ausmachend ist
aber :lie Heranziehung eines solchen Bauteils gerade für den vorliegenden Zweck
und seine eigenartige Einfügung in die Gesamtanordnung.
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Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens ist dieser in der beiliegenden
Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Abb. i zeigt dabei in vereinfachter, schaubildlicher Darstellung eine
Gesamtanordnung für die Umsteuerung, diese in der Mittellage wiedergegeben.
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Abb. 2 bringt in demgegenüber vergrößertem Maßstabe einen Schnitt
durch den Dampfzylinder und den Hilfszylinder, wobei die Ansicht auf den Schnitt
von rückwärts her gesehen zu denken ist. Abb. 3 gibt in gleichem Maßstab .und in
derselben Blickrichtung wie Abb. 2 eine .-Draufsicht auf den Drehschieber wieder,
°.Avährend 2 : ;Abb. q., 5 und 6 Abwicklungen des Dreh-°@schiebers für verschiedene
Einstellungen "1'ängs des Kreises R der Abb. 2 und 3 und in gleichem Maßstab wie
diese Abbildungen darstellen.
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In Abb.7 wird ein Schnitt durch den Drehschieber des Ölzylinders gebracht,
der in einem noch größeren Maßstab als die vorhergehenden Abbildungen gehalten ist.
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Gemäß Abb. i ist im Führerhaus der Lokomotive ein Steuerbock i angeordnet,
dessen Handrad 2 in üblicher Weise über eine Steuerschraube 3 auf eine Steuermutter
.I einwirkt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in der Abbildung nicht mit wiedergegeben
eine hinter dem Handrad 2 gelegene Feststellscheibe mit Sicherung, durch die das
Handrad in der jeweiligen Lage festgehalten werden kann, sowie ein neben der Steuerschraube
angeordneter Maßstab zur Kenntlichinachung der betreffenden Steuerungseinstellung.
An der Steuermutter d. ist angelenkt mit seinem einen Arm ein doppelarmiger Hebel
5, der bei A am Steuerbock seinen festen Drehpunkt hat und dessen
anderes Ende über ein Gestänge 6 zu einem im folgenden als Pendelhebel bezeichneten,
gleichfalls zweiarmigen Hebel ? führt. Der Pendelhebel 7 besitzt keine feste Aufhängung.
sondern ist bei I3 mit einer quer dazu angeordneten Strebe 8 verbunden, die in beiderseitigen
Führungen 9 gleiten kann, so daß sich seine Abstützung entsprechend verlagern kann.
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An dem einen Ende =- im Bilde dein oberen - des Pendelhebels 7 greift
ein Gestänge io an, das zu einem Hebel i i führt, der seinerseits wieder auf der
Achse 12 eines Drehschiebers 13 befestigt ist. Dieser Drehschieber 13 sitzt zwischen
dem Dampfzylinder 14. für die Umsteuerung und einem Hilfszylinder 15. Der in dem
Dampfzylinder 14. gleitende Kolben 16 sitzt auf einer Stange 17 (s. Abb.2), die
zu der in der Zeichnung nicht mit wiedergegebenen eigentlichen Steuerung führt.
In Tandemanordnung zum Zylinder 14 ist noch der als Puffer wirkende Ölzylinder 18
mit darin gleitendem Kolben angeordnet (s. wieder Abb. i). An dem im Bilde unteren
Ende des Pendelhebels 7 greift ein Gestänge i9 an, das zu einem an der Kolbenstange
17 zwischen den beiden Zylindern 14 und 18 angeordneten Hebel -2o führt.
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Der in dein Hilfszylinder 15 verschiebliche Kolben 21 (s. Abb. 2)
steht mit einer Kolbenstange 22 in Verbindung, auf die an ihrem freien Ende eine
RilckStellfeder 23 einwirkt
(s. Abb. t), die bestrebt ist, den
Kolben 21 dauernd in die Nullage zurückzubewegen. Ferner ist vor der Rückstellfeder
23 an der Stange 22 noch ein bei C in geeigneter Weise am Gestell für die Umsteuerung
o. dgl. drehbar gelagerter doppelarmiger Hebel 24 mit dem einen Arm angelenkt, während
dessen. anderer Arm über ein Zwischenglied 25 auf einen Hebel 26 einwirkt, der auf
der Welle 27 eines die Ölzufuhr zum Pufferzylinder 18 regelnden Drehschiebers 28-
sitzt. Dieser Drehschieber weist, wie Abb.7 erkennen läßt, einen Durchgang 29 auf,
der je nach seiner Einstellung mit im Schiebergehäuse 3 i angeordneten Kanälen
30 in Verbindung gebracht werden kann, von denen aus das Öl über Zuleitungen 41
vor und hinter den Kolben im Ölzylinder 18 geführt wird. In der in Abb.7 ausgezogen
wiedergegebenen Mittelstellung deckt sich der Durchgang 29 im Drehschieber 28 mit
keinem der Kanäle 30 im Schiebergehäuse 34 so daß dann also kein Ölumlauf
stattfindet.
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Der die Dampfzufuhr zu den Zylindern 14 und 15 regelnde Drehschieber
13 weist, wie Abb.3 erkennen läßt, einmal zwei den Schieber ganz durchsetzende
Bohrungen 32 auf, zwischen denen eine nur nach der Seite der im folgenden noch näher
erläuterten-Ein-und Ausströrnkanäle im Schieberspiege133 hin offene Bohrung 34 gelegexi
ist. Damit in Verbindung steht eine in gleicher Weise nur nach dein Schiebe.r.spiegel
33 zu offene, große Ausnehmung 34", die sich über etwa die Hälfte der restlichen
Drehschieberfläche erstreckt. Der Schieberspiegel 33 ist seinerseits, wie insonderheit
aus Abb.2 hervore, mit drei verschiedenen Arten von g lit, Durchlässen für den Dampf
ausgestattet, nämlich erstens mit einer Öffnung 35, die über einen Kanal
36 den Dampfzutritt zum Hilfszylinder 15 vermittelt und ihn dort auf die
eine Seite des Kolbens 21 leitet, zweitens mit zwei in entsprechender Entfernung
rechts und links von der Bohrung 35 gelegene Öffnungen 37, die in Verbindung mit
Kanälen 38 der Einströmung des Dampfes in den Hauptzylinder 14 vor und hinter den
Kolben 16 dienen, und drittens mit einer Öffnung 39, die in Verbindung mit einem
Kanal 4o den Dampf aus dem Zylinder 14 entweichen lassen kann.
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Der Betrieb mit der Anordnung gemäß der Erfindung geht nun dergestalt
vor sich, daß der Lokomotivführer nach Lösen der Feststell- und Sicherungsvorrichtung
durch Drelien des Handrades 2 die Steuermutter 4 mit Hilfe der Steuerschraube 3
in die jeweils erforderliche Richtung auslegt; angenommen sei z. B. eine solche
nach rechts, im Bilde in Richtung des Pfeiles D. Dadurch ist bedingt eine Bewegung
des Gestänges 6 und des Pendelhebels 7 nach links in der Darstellung, wobei bei
dieser Bewegung für den letzteren Hebel die untere Anlenkung bei E am Gestänge z9
als Drehpol dient. Denn die Kolbenstange 17 samt den damit verbundenen Kolben
usw. ist ja vorerst noch durch das Ölpuffer im Zylinder 18 in ihrer Lage festgehalten.
Infolgedessen wird der Schieber 13 bei der vorerwähnten Verdrehung des Pen-. delhebels
7 um den augenblicklichen Drehpol E über das Gestänge 1o und den Hebel II so betätigt,
daß er aus einer Mittellage, die in der Abwicklung nach Abb. 4 wiedergegeben ist,
in die Lagen gemäß Abb. 5 und 6 in Richtung des Pfeiles F übergeht; d. h. aber folgendes
Während in der Mittellage des Drehschiebers 13 entsprechend Abb.4 die mit
der Frischdampfzuleitung zum Schieber in nicht näher dargestellter Weise in Verbindung
stehenden Kanäle noch keine Überdeckung mit den Öffnungen 37 zu den beiden Seiten
des Kolbens 16 im Hauptzylinder 14 aufweisen, vielmehr die beiden letzterwähnten
Öffnungen 37 mit Hife der großen Ausnehmungen 34" mit der zum Auspuff 4o führenden
Öffnung 39 in Verbindung gebracht sind (s. Pfeile G in Abb. 4) und ferner die zum
Hilfszylinder 15 führende Öffnung 35 gleichfalls über die Bohrung 34' mit
dem Auspuff verbunden ist (s. Pfeil H in Abb. 4), wird bei einer Verschwenkung des
Drehschiebers 13 in Richtung des Pfeiles F (s. Abb. 5 und 6) einerseits der eine
Kanal 32 - in Abb. 5 und 6 der linke - mit der Einströmöff nung 35 nach dem Hilfszylinder
15 und anderseits der im Bilde rechte andere Kanal 322 mit der einen Einströmöffnung
37 zum Hauptzylinder 14 hin zur Deckung gebracht, so daß, wie Abb.6 erkennen läßt,
Dampf einmal in Richtung des Pfeiles I hinter den Kolben 2i irn Hilfszylinder 15
und zum zweiten in Richtung des Pfeiles K auf die eine Seite des Kolbens 16 im Umsteuerzvlinder
14 gelangen kann. Gleichzeitig wird durch diese Verschwenkung des Drehschiebers
die Bohrung 34' in diesem Teil von der Öffnung 35 im Schieberspiegel abgesperrt,
während die nicht mit Dampf beaüfschlagte Seite des Kolbens 16 über die Ausnehmung
34" auch weiterhin mit dem zum Auspuff führenden Kanal 39 in Verbindung verbleibt
(s. Pfeile G in Abb. 5 und 6).
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Dadurch, daß der Dampf hinter den Kolben 21 iin Hilfszylinder 15 kommt,
wird dieser entgegen der Spannung der Rückstellfeder 2'3 in Richtung des Pfeiles
L (s. Abb. r und 2) bewegt, so daß auf diese Weise durch Vermittlung der Hebel 24
und 26 sowie des dazwischengeschalteten Gestänges 25 der
Drehschieber
28 für die Einstellung des Ölumlaufes im Ölzylinder 18 in die Stellung gebracht
wird, die einen Ölumlauf zwischen den Leitungen 41 über die Kanäle 3o und den Durchlaß
2g im Schieber gestattet. Ferner kann infolge der einseitigen Beaufschlagung des
Kolbens 16 im Hauptzylinder 14 mit Dampf und auf Grund der eben erwähnten Freigabe
des Ölumlaufes im Pufferzylinder 18 die Kolbenstange 17 nunmehr entsprechend, d.
h. in Richtung nach der beabsichtigten Auslegung hin, sich verstellen. Dabei nimmt
an dieser Bewegung der Pendelhebel 7 infolge seiner Anlenkung über das Gestänge
19 und den Hebel 2o an der Kolbenstange. 17 mit teil: er findet dabei jetzt bei
B einen Drehpunkt. Diese Verschwenkung des Pendelhebels 7 hat wieder zur Folge,
daß zu einem gewissen, der jeweiligen Steuerungsauslage entsprechenden Zeitpunkt
das mit dem oberen Arm des Hebels 7 verbundene Gestänge io entgegen der zuvor erfolgten
Bewegung wieder in die Ausgangslage zurückgeführt wird. Damit wird aber auch der
mit dem Gestänge io über den Hebel i i verbundene Drehschieber 13 gleichfalls in
seine Mittellage entsprechend Abb.4 zurückgebracht; das bedeutet aber, daß die Dampfzufuhr
zum Hilfszylinder 15 ebenso wie auch zum Hauptzylinder 14 unterbrochen und
die mit Dampf erfüllten Räume in den beiden Zylindern mit dem Auspuff in Verbindung
gebracht werden. Dadurch kann nunmehr die Rückstellfeder 23 wieder in volleer Stärke
auf den Hilfszylinderkolben 21 einwirken, drückt diesen also ebenfalls in seine
Ausgangslage zurück, wobei gleichzeitig durch diese Bewegung der an die Kolbenstange
22 angeschlossene Drehschieber 28 am Ölzylinder i8 in die Anschlußstellung gebracht
und der als Feststellvorrichtung dienende Ölpuffer in vollem Umfange wirksam wird.
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Die Zwischenschaltung des Drehschiebers 13 als Einstellvorrichtung
für die Dampfzuleitung zum Haupt- und Hilfszylinder 14 bzw. 15 und die gemäß der
vorbeschriebenen Anordnung bedingte Trennung der Dampfsteuerung von der Ölsteuerung
macht es möglich, daß bei Einleitung des geringsten Bewegungsimpulses einerseits
sofort ein volles Eröffnen bzw. Schließen des Ölumlaufes 'stattfindet und daß anderseits
dennoch kein andauerndes Spielen der Steuerung um die jeweilige Einstellung vor
sich geht. Durch eine Anordnung der die Einströmung zum Hauptzylinder 14 und. zum
Hilfszylinder 15 steuernden Kanten M und N am Drehschieber gegenüber den Kanten
der entsprechenden Kanäle 35 und 37 (s. Abb.5) derart, @daß erst eine gewisse Einströmdeckung
überwunden werden muß, bevor die Dampfzufuhr zu den Zylindern 14 und 15 einsetzt,
wird ebenfalls ein weiteres für die Erzielung eines dichten Abschlusses der entsprechenden
dampfführenden Kanäle in bezug auf den Dampfein- und -austritt getan, so daß keine
schleichende Eröffnung oder Absperrung der diesbezüglichen Leitungen stattfindet,
die als weitere Folge wieder eine Überschneidung der Eröffnung von Dampf- und Öldrehschieber
13 bzw. 31 zur Folge haben könnte. Man kann weiterhin, was in dem dargestellten
Beispiel nicht mit wiedergegeben ist, die im Drehschieber 13 und im Schieberspiegel
33 sitzenden Durchlässe 32, 34', 34" bzw. 37, 35, 39 für den Dampf mehrfach unterteilen,
um auf diese Weise ein entsprechend schnelleres Wirksamwerden der Kolben 16 und
21 an .diesen Stellen sowie ein sofortiges Entweichen des Dampfes aus den betreffenden
Räumen herbeizuführen. Man kann aber auch bei Vorhandensein entsprechend großer
Dampfdurchgänge an den erwähnten Stellen den umgekehrten Weg einschlagen, indem
man in die Dampfwege entsprechend Drosseleinrichtungen einschaltet, um so die gewünschte
Einregelung, insbesondere des Abschlußzeitpunktes für die Dampfwege, zu erreichen.
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In. bezug auf die bauliche Ausgestaltung der Anordnung sind mancherlei
Abänderungen gegenüber dem Ausführungsbeispiel möglich. So kann z. B. die Ausnehmung
34' im Drehschieber entsprechend kleiner gehalten werden, und an die Stelle der
einzigen großen Ausnehmung kann eine entsprechende Anzahl kleiner Einzelausnehmungen
treten, die in geeigneter Weise miteinander bzw. mit dem zum Auspuff 4o führenden
Kanal 39 in Verbindung stehen. Weiterhin kann man den Steuerbock i mit Handrad 2,
Steuerschraube 3 und Steuermutter 4 durch einen Betätigungshebel mit Klinkengesperre
ersetzen. Ebenso besteht die Möglichkeit, den Pendelhebel 7 unter Fortlassung des
Gestänges io unmittelbar mit dem auf der Drehschieberwalle 12 sitzenden Hebel ii
zu verbinden. Schließlich kann man auch für die praktische Ausführung den Hauptzylinder
14, .den Hilfszylinder 15 und den Drehschieber 13 in einem Gußstück vereinigen,
ebenso wie auch der Drehschieber 29 in einem mit dem Ölzylinder 18 hergestellt «erden
kann.