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Ventilsteuerung für umsteuerbare Dampfmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Ventilsteuerung für eine mit Dampf oder .einem anderen expansionsfähigen
Treibstoff arbeitende tunsteuerbare Maschine, bei der ein Nocken oder ein anderer
Steuerkörper, dessen Hub über eine zur Änderung des Hubübertragungsverhältnisses
dienende Vorrichtung auf das Ventil übertragen wird, einen eine Füllungsände ;rang
gestattenden Schwingantrieb erhält, beispielsweise unter Verwendung ei.ner Kulisse
wie bei der Heusinger-Steuerung.
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Die Schiebersteuerung hat sich zwar für umsteuerbare Dampfmaschinen
durchaus bewährt. Ihr gegenüber weist aber die Ventilsteuerung durch den Fortfall
der gleitenden Flächen wesentliche Vorteile auf, zumal man einen der Ventilsteuerung
anhaftenden erheblichen Nachteil beseitigen konnte. Dieser Nachteil bestand darin,
daß Ventile bei kleinen Füllungen und geringen Ventilerhebungen kleine Diurchflußquerschnitte
haben, die zu unerwünschten Drosselungen führen. Durch einfache Vergrößerung der
Ventilhübe läßt sich dieser Mangel nicht beseitigen, weil diese Maßnahme wiederum
zur übermäßigen Beschleunigung der Ventile bei großen Füllungen führt. Dagegen hat
man die Aufgabe, die Ventilerhebungen auszugleichen, d. h. den Ventilhub bei kleinen
Füllungen zu vergrößern und bei großen Füllungen zu verkleinern, für Steuerungen
verschiedener Art mit besonderen Verstelleinrichtungen lösen zu können. Unter anderem
hat man durch Verwendung von geeigneten, zwischen dem Steuerkörper, beispielsweise
einem Nocken, und .dem Ventilgestänge verschiebbar angeordneten Gleitstücken gleichzeitig
mit der Änderung der Füllung auch eine Änderung des Hubübertragungsverhältnisses
in dem gewünschten Sinne erreicht, also bei kleineren Füllungsgraden eine reichliche
öffnung und bei höheren Füllungsgraden eine nicht übermäßige Öffnung der Ventile
erzielt. Die Verstellung der Vorrichtung zur Änderung des Hubübertragungsverhältnisses
erfolgt .bei den bekannten Steuerungen entweder von Hand oder durch den gleichzeitig
die Änderung der Füllung bewirkenden Regler der Maschine.
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Die bekannten, ein verschiebbares Gleitstück aufweisenden Vorrichtungen
sind auch für umsteuerbare Maschinen mit Schwingantrieb verwendbar, jedoch nicht
ohne weiteres für solche Schwingantriebe, die auch eine Füllungsänderung gestatten,
wie z. B. die Kulissensteuerungen. Für eine derartige Steuerung wird die vorliegende
Aufgabe gemäß der Erfindung .dadurch gelöst, daB. die zur Änderung des Hubübertragungsverh,ältnisses
dienende Vorrichtung von dem die
Füllung einstellenden Steuerungsteil
des Schwingantriebes, beispielsweise der Umsteuerwelle einer Kulissensteuerung,
gleichzeitig mit der Änderung der Füllung so eingestellt wird, daß sich bei großen
Füllungen der Ventilhub verhältnismäßig verringert, bei kleinen Füllungen dagegen
vergrößert.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Ventilsteuerung
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Gesamtanordnung in schematischer
Darstellung, während Abb.2 und 3 Einzelheiten darstellen.
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Dem auf der Welle 2 angeordneten Kokken i wird mittels der Stange
3 .von einem Kulissengetriebe eine schwingende Bewegung erteilt. Der Nocken i wirkt
auf einen doppelarmigen Schwinghebel 4, 4' ein, der auf der Achse 5 sitzt und sich
mittels der Rolle 6 an den Nockenumfang anlegt. Nahe diesem Hebel ist ein um die
Achse 7 schwingender, zweiter doppelarmiger Hebel 8, 8' angeordnet, der sich mit
dem Arm 8 auf das Ventil, abstützt.
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Zwischen den Arm 4'@des Hebels 4, 4' und den ihm gegenüberliegenden
Arm 8' .des Hebels 8, 8' ist eine Vorrichtung zur Änderung des Hubübertragungsverhältnisses
eingeschaltet, welche bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer verschiebbaren Nuß
io besteht. Durch die Verschiebung der Nuß können die wirksamen Hebellängen der
Arme 4.' und 8' und dadurch das Verhältnis zwischen den Weglängen der Rolle 6 und
des Ventils 9 gegenseitig geändert werden, Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
wird dieses Verhältnis am größten (gröbter Ventilhub bei gegebenem Weg der Rolle),
wenn die Nuß io der Schwingachse 7 am nächsten liegt; dagegen ist in :der gezeichneten
Stellung der Nuß, nahe der Schwingachse 5, das Verhältnis das kleinste (kl,einster
Ventilhub bei gegebenem Weg der Rolle).
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Die N uß i o wird :gemäß der Erfindung mittels eines Hebels i i verschoben,
der mit der Umsteuerwelle 12, die auch zur Einstellung der Füllung :dient, verhunden
ist, so daß das Hub.übertragungsverhältnis sich gleichzeitig mit der Füllung ändert.
Im dargestellten, Falle ist der Hebel i i mit der Umsteuerwelle 12 durch eine Gelenkstange
13, einen zweiarmigen Hebel 14, 14', eine Gelenkstange 15 und einen Kurbelarm 16
verbunden. Die Welle 12 beeinfiußt gleichzeitig durch einen Kurbelarm 17 und eine
Gelenkstange 18 .die Stellung des Steines ig .der schwingenden Kulisse 2o einer
Kulissensteuerung bekannter Art, im vorliegenden Falle einer Heusinger-Steuerung,
auch Walschaert-Steuerung genannt. In der gezeichneten Lage hält die Welle i-- den
Stein i g in der einen der Außenlagen. der Kulisse, also in der Stellung des größten
Füllungsgrades für den Gang in einem bestimmten Sinne, z. B: den Vorwärtsgang. Zugleich
wird ;die Nuß i o in ihrer der Achse 5 nächstliegenden Stellung gehalten, also in
der Lage für das kleinste Hubübertragungs@ verhältnis, in der der Ventilhub im Verhältnis
zum Weg der Rolle am kleinsten ist.
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Wird zur Verringerung des Füllungsgrades der Kulissenstein. i g der
Mittellage i g' genähert, dann nähert sich auch der Arm 14' der Mittellage X-X,
und die Nuß i o nähert sich der Achse 7. Die Abmessungen der verschiedenen Teile
sind derart gewählt, daß . auch der Arm 1q.' die Mittellage X-X erreicht und die
Nuß i o in ihre der Achse 7 nächstliegende Stellung gelangt, wenn der Stein
19 seine Mittellage i g' erreicht. In diesem Zeitpunkt der kleinsten Füllung
erreicht das Verhältnis zwischen dem Hub. des Ventils und dem Weg der Rolle seinen
größten Wert.
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Wird die Umsteuerwelle 12 weitergedreht, so kehrt sich die Gangrichtung
um. In denn Maße, wie sich der Kulissenstein i g dem unteren Ende der Kulisse 2o
unter a11n-iä.hlicher Vergrößerung der Füllung nähert, entfernt sich die Nuß io
von der Achse 7 und gelangt wieder in die Nähe der Achse 5, wobei das Verhältnis
des Ventilhubes zum Rollenweg allmählich verringert wird. Wenn der Arm i4' an die
untere Grenze seines Weges gelangt, befindet sich die Nuß i o wieder in der .der
Achse 5 nächstliegenden Stellung.
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An Stelle der Gestängeverbin:dung 11, 13, 14' kann auch eine gesetzmäßige
Verstellung der Nuß io durch eine Kurvenscheibe erfolgen, wie in Abb.2 gezeigt ist.
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Hierbei ist auf die Achse des Hebels 14 eitle Kurvenscheibe 21 aufgek
eilt, gegen deren Profil 22 sich eine Rolle 23 anlegt, die sich am Ende eines die
Nuß io verschiebenden und wlter :der Wirkung der Feder 25 stehenden Doppelhebels
11, 24 befindet. Das Profil22 der Steuerkurvenscheibe 2i ist nach dem für die Änderung
des übersetzungsv erhältnisses in Abhängigkeit von dem Füllungsgrad gewünschten
Gesetz ausgebildet.
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Es ist vorteilhaft, in das Stellzeug der Nuß eine Überwachungsvorrichtung
einzuschalten, durch welche die Entstehung von Nachteilen vermieden wird, wenn die
Maschine aus irgendeinem Grunde, Anbringungsfehler, Bruch, Irrtum o. dgl., bei falsch
eingestellter oder entkuppelter Hubübertragungsvorrichtung läuft.. In einem solchen
Falle könnte es eintreten, daß die Nuß io sich der Achse 7 mehr nähert, als es bei
dem für den Gang der Maschine eingestellten Füllungsgrad
der Fall
sein darf; dann könnte für das Ventil eine Hubvergrößerung eintreten, die in mechanischer
Beziehung gefahrvoll ist.
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Abb.3 zeigt schematisch eine diesem Zwecke dienende Vorrichtung, welche
die Stellung der N uß i o überwacht.
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An den die Nuß i o bewegenden Hebeln i i ist ein Arm 26 angefügt,
dessen Lage durch eine Rolle 27 mittels einer Stange 28 beeinflußt wird. Auf der
Achse 2 des Schwingnockens i ist ein Arm 29 angebracht, der gegen die Rolle 27 anschlägt,
wenn der Kokken um einen solchen Winkel ausgeschwungen ist, daß das Ventil teilweise
geöffnet ist. Lage und Länge des Armes 26 sowie die gegenseitigen Lagen der Rolle
27 und des Armes 29 sind so gewählt, daß der Arm 29 auf die Rolle 27 stößt und die
Lage der Nuß io berichtigt, wenn eine irrige Lage der Nuß io einen gefährlichen
Ventilweg herbeiführen würde.
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Der Arm 29, der bestrebt ist, die Nuß io in die Nähe .der Achse 5
zurückzuschieben, kann bei der Ausführungsart nach Ab;b.2 die Rolle 23 ungehindert
beeinflussen, da diese ohne weiteres von dem Proiil22 der Kurvenscheibe 2i gegen
die Wirkung ;der Feder 25 abgehoben werden kann. Dagegen würde bei der Anordnung
nach Abb . i die starre Stange 13 eine solche Arbeitsweise unmöglich machen. In
diesem Falle wird es zweckmäßig sein, die Stange ausziehbar zu machen, indem man
z. B. den Anschluß ihres Endes an das Ende des Hebels 14' als Auge 13' ausbildet,
derart, daß das Ende des Hebels 14' in Längsrichtung verschiebbar ist. Diese Verschiebung
wird indessen bei üblichen Verhältnissen durch eine im Auge angebrachte Feder 13"
gehemmt.
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Die Erfindung ist auf Ventile mit 'Doppelsitz und mit einfachem Sitz
anwendbar, mit waagerechter, senkrechter oder geneigter Ventilstange und auch auf
Steuermittel, die auf einem Spiegel gleiten, wie Hähne oder Ventilkolben.