DE6745C - Ventilsteuerung für Dampfmaschinen - Google Patents

Description

1879.

EHRHARDT & SEHMER in MALSTATT-SAARBRÜCKEN.
Ventilsteuerung für Dampfmaschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 19. Januar 1879 ab.
Längste Dauer: 12. Juni 1892.

Fig. ι der Zeichnung giebt die Disposition einer gewöhnlichen Ventilsteuerung mit vier Doppelsitzventilen. Die Ventile werden gehoben und gesenkt mittelst der Daumenhebel η s und q s, welche gesteuert werden durch die Zugstangen ν t und t r und durch das Excenter 0 r.

In der gezeichneten Mittelstellung des ganzen Hebelsystems befindet sich m von η in einem gewissen Abstande, ebenso p von q, und zwar ist m η gleich der äufseren und ρ q gleich der inneren Deckung eines entsprechenden Muschelschiebers.

Das Diagramm dieser Ventilsteuerung nach Zeuner ist genau dasselbe, wie das eines Schiebers, und ist in Fig. 2 ein solches Diagramm gegeben, bei welchem ο e gleich m η in Fig. i, und ο i gleich p q in Fig. 1 sein mufs.

Das Diagramm giebt dann die Längen e ν und i ν als lineare Voreilungsöffnung der Einlafsbezw. Auslafsventile; ist ferner ο r die Excentricität, reducirt auf die Hebellängen ί q und s η in Fig. 1, und ό der Voreilungswinkel, so giebt diese Ventilsteuerung bei halben Cylinderfüllungen solche Expansions- und Compressionsverhältnisse etc., wie sie in Fig. 2 verdeutlicht sind. Der Fehler einer solchen Dampfvertheilung liegt nach Ansicht der Erfinder in dem verfrühten Anfange und Ende der Dampfabzugsperiode.

Um nun diese mangelhafte Dampfvertheilung zu einer richtigen zu machen, haben die Erfinder eine Anordnung getroffen, . durch welche der Niedergang der Auslafsventile, also das Wiederabschliefsen derselben, um eine gewisse Gröfse verschleppt wird.

Denkt man sich, Fig. 4 bis 12, die auf den Hebelaxen s s lose drehbar aufgesteckten Hebel hh an einem Ende mit Gewichten GG belastet, und am anderen Ende mit Daumennasen ausgestattet, welche unter die Nasen u der Auslafsventilstiele greifen, so wird man den Gewichten G G eine solche Gröfse geben können, dafs die Auslafsventile sich zwar nicht unter der Einwirkung dieser Gewichte von ihren Sitzen abheben, dafs sie aber durch diese Gewichte schwebend erhalten werden, sobald sie durch die Hebedaumen s q in ihre höchste Stellung gehoben sind.

Das Niedergehen der Auslafsventile wird dadurch bewirkt, dafs an den Gewichtshebeln h h die Hakennasen z, Fig. 4 und 12, befestigt sind, welche so unter die Hebel ί q greifen, dafs diese beim Rückgang die Hebel h h, der Wirkung der Gewichte G G entgegen, nach unten bewegen. Die Nasen u der Ventilstiele werden dann frei, so dafs die Auslafsventile unter der Einwirkung der eigenen Schwere plus dem directen Belastungsgewicht niedersinken.

In der Mittellage des ganzen Hebelsystemes, Fig. ι und 4, werden die Hebedaumen der Gewichtshebel h h an den Nasen u der Auslafsventilstiele anliegen, während die Ventile geschlossen sind und die Daumen q und η um die betreffenden Ueberdeckungsgröfsen von ihren Anschlägen abstehen.

Die Nasen ζ ζ erhalten einen solchen Abstand von der Unterseite der Hebel sq, dafs dieser Abstand der auf die Hebellänge ί q reducirten nöthigen Verschleppungsgröfse entspricht. Dieselbe ist im Diagramm, Fig. 3, als Gröfse 0 s aufgetragen und mit derselben als Halbmesser der Kreis ί s beschrieben. Der Ueberdeckungsabstand/ q ist als Halbmesser ο i benutzt und ebenso der Abstand m η als Halbmesser 0 e. In diesem Diagramm markirt der Kreis e sowohl Anfang als Ende der Dampfeinströmung. Der Kreis i markirt auf seiner positiven Seite den Beginn, und der Verschleppungskreis ί auf seiner negativen Seite das Ende der Dampfabzugsperiode.

Indem die Auslafsventile während ihrer gröfsten Oeffnung durch die Gewichte G so lange schwebend gehalten werden (verschleppt werden), bis die Hebel s q bei ihrem Niedergange die Nasen ζ mitnehmen, wird die Dampfvertheilung, wie' sie Diagramm Fig. 2 giebt, verändert in die des Diagrammes Fig. 3. Die Expansionsperiode ist verlängert, die Vor-

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eilung des Dampfaustrittes vermindert und die Compression in Wünschenswerther Weise beschränkt. -.·. ."

In Fig. 4 und 5 ist eine vollständige Steuerung mit der vorbeschriebenen Anordnung dargestellt, und zwar zugleich als Umsteuerung mit einer GoOch'schen Steuercoulisse ausgerüstet. Die Gröfse der Verschleppung ο s ist hier gleich der inneren Deckung ο i gedacht, also gleich dem Abstande ρ q in Fig; 1. Dadurch fallen die beiden Kreise ο i und 0 s in einen zusammen und es markirt dieser Kreis, Fig. 13, sowohl den Beginn als auch das Ende der Dampfausströmung. Für die verschiedenen Stellungen der Coulissenbacken B, Fig. 5 und 6, erhält man in dem behandelten Falle Füllungen von ρ bis 77 ρ Ct.

In Fig. 13 sind die Schieberwege für alle Coulissenstellungen von ο bis 77 pCt. Füllung von 10 pCt. zu 10 pCt. eingezeichnet und die Verhältnisse der Dampfvertheilung für. 10 pCt. Füllung ausführlich markirt. Es ist für diesen Fall zugleich durch punktirte Linien angedeutet, wie die Dampfvertheilung sein würde, wenn die Verschleppung nicht vorhanden wäre. Uebersichtlicher ist das Diagramm Fig. 14, in welchem die Schieberwege als Ellipsen dargestellt sind. An Stelle der geraden Linie i b des gewöhnlichen Ellipsen-Diagrammes (wenn keine Verschleppung stattfände) tritt hier die gebrochene Linie ifgs, welche erkennen läfst, wie wesentlich . die Dampfvertheilung für alle Füllungsgrade durch diese Verschleppung verändert worden ist. Von 20 pCt. Cylinderfüllung bis abwärts gegen Null treten immer gröfser werdende Verfrühungen des Dampfeintrittes und hauptsächlich des Dampfaustrittes, sowie wachsende Compressionsperioden auf.

Das Druckdiagramm Fig. 15 (für 10 pCt. Füllung) zeigt, dafs die Expansionscurve die atmosphärische Linie genau in dem Punkte schneidet, welcher dem Oeffnen des Auslafsventils entspricht, worauf die Erfinder Werth legen.

Wollte man aber, während die Maschine vorwärts läuft, in der Weise, wie es nach Le cha telier beim Locomotivbetrieb. geschieht, die Steuerung auf rückwärts einlegen, um durch Ansaugen von Gasen aus dem Ausströmungsrohr, Compression derselben in den Dampfcylindern und Zurückdrücken derselben in den Kessel, zu bremsen, d. h. Arbeit zu consumiren, so wäre die Verschleppung der Auslafsventile hier insofern nachtheilig, als die Compressionswirkungen dadurch geringer ausfallen würden, wie auch aus dem Diagramm Fig. 14 zu ersehen ist.

Um daher die Lechatelier'sche Dampfbremsung vortheilliaft anwenden zu können, mufs die Verschleppung der Auslafsventile aufgehoben werden. Dieses geschieht dadurch, dafs man die Haken k k in Fig. 4 und 6 unter die Hebel h h greifen läfst. Dadurch wird der Niedergang der Gewichte und folglich auch deren verschleppende Wirkung auf den Gang der Auslafsventile aufgehoben. Das Einhängen und Auslösen der Haken k k erfolgt durch Verschiebung der Hülse A. Diese trägt nämlich Laufbahnen für die Rollen r r, deren Heben oder Senken das Aus- oder Einrücken der Haken k k bewirkt. Diese Laufbahnen haben zwei Einschnitte, durch welche die zwei Röllchen r r immer gleichzeitig gehoben oder gesenkt werden.

Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Steuerung ist eingerichtet für regelmäfsig wiederkehrende Aus- und Einrückung der Verschleppung. Denkt man sich, die Maschine habe die Aufgabe, in regelmäfsigen Perioden mit ihrer vollen Dampfwirkung anzufangen, dann mit immer schwächer werdenden Füllungen ihre Arbeitsleistung auf Null zu reduciren und dann mit allmälig wachsenden Compressions- und Gegendampfwirkungen. stärker und stärker, negativ zu arbeiten (bremsend zu wirken), so ist diese Aufgabe lösbar durch entsprechende allmälige Verschiebung des Coulissenbackens B von. seiner äufsersten Stellung gegen seine Mittellage hin. Auf diesem Wege müssen die Röllchen r r auf der Höhe der Laufbahnen des Schiebers A sich bewegen, so dafs die Verschleppung eingerückt bleibt. Sobald aber der Coulissenbacken B über seine Mittellage hinaus tritt, hat sich der Schieber A soweit verschoben, dafs die Röllchen r r gleichzeitig in die Ausschnitte ihrer Laufbahnen einsinken und dadurch die Verschleppung der beiden Auslafsventile aufheben. Dieses geschieht selbstthätig durch einen Hebel H, welcher auf der Umsteuerwelle W festgekeilt ist und durch Zwischenhebel und Zugstangen den Schieber A bewegt. Die Zugstange Z, mittelst welcher A verschoben wird, hat an einem Gelenkende einen Schlitz, in welchem sich der Gelenkbolzen eine Strecke lose verschieben kann. Bei minus 40 pCt. Füllung rückt die Verschleppung ein, um für den Rücklauf der Maschine eingerückt zu bleiben, bis die Nullfüllung passirt ist. Von da bis zu der 40 pCt. Füllung entsprechenden Stellung des Coulissenbackens bleibt sie ausgelöst, um beim weiteren Ausschlag des Backens B wieder einzurücken und das Spiel von neuem zu beginnen.

Dieses periodische, zu der Nullstellung symmetrisch, aber wie linke und rechte Hand liegende Ein- und Ausrücken der Verschleppung kann für ganz bestimmte und beliebige Stellungen des Gleitbackens B in der Coulisse hervorgerufen werden; es hängt dies nur von der Länge des Schlitzes in der Zugstange Z und von der Lage und Länge der Ausschnitte in den Laufbahnen der Auslöseröllchen r ab, wobei der Schlitz in der Stange Z bewirkt, dafs

Claims (1)

1. έ 7 if S

   die Compressionsperiode sich jedesmal verschleppt, bis die Null passirt ist.

   Die vorliegende Steuerung löst also die Aufgabe, eine Dampfmaschine sowohl vorwärts als rückwärts laufend mit ganz beliebigen Cylinderfüllungen, sowie auch mit beliebigen Compressionsgraden und Gegendampfwirkungen arbeiten zu lassen.

   Pat en τ-An spruch:·

   Eine Expansionssteuerung für Dampfmaschinen mit vier Steuerventilen, welche durch bekannte Kreisexcentermechanismen bewegt werden, bei welchen jedoch die Auslafsventile bei· ihrem Niedergange verschleppt werden in der gezeichneten und vorbeschriebenen Weise und zum Zwecke der Erzielung richtiger Dampfvertheilung.

   Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.