DE689053C - Wasserdruckmaschine - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
9. MÄRZ 1940

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 88b^K GRUPPE

L 92 7 op I a/88 b

Der Erfinder hat beantragt, nicht genannt zu werden.

Heinrich Loose in Gevelsberg Wasserdruckmaschine

Patentiert im Deutschen Reiche vom ii. Juni 1937 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 22. Februar 1940

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schiebersteuerung für Wassersäulenmaschinen mit schwingendem Kolben und durch diesen in den Hubenden umgesteuerten Hilfs- und Hauptsteuerschiebern, bei der die Umsteuerung des Hauptsteuerschiebers zunächst durch Anstoß des Kolbens und danach infolge Freilegung eines mit dem Einlaß in Verbindung kommenden Hilfssteuerkanals durch das Druckwasser erfolgt. Es sind bereits Wasserdruckmaschinen dieser Art bekannt, die jedoch eine umständliche Bauart aufweisen und dementsprechend teuer in der Herstellung sind. Durch die umständliche Bauart wird eine gewisse Betriebsunsicherheit / hervorgerufen, die. auch der Anlaß dazu ist, daß sich die bekannten Wasserdruckmaschinen mit schwingendem Kolben, trotzdem sie schon lange bekannt waren, bis heute nicht einführen konnten.

Erfindungsgemäß sind die Nachteile der bekannten Wasserdrückmaschinen dadurch vermieden, daß sowohl der Hauptsteuerschieber als auch der Hilfssteuerschieber aus sektorförmigen Ringstücken bestehen, daß der Hauptsteuerschieber in einer am Umfang des ebenfalls sektorförmig ausgebildeten Steuergehäuses vorgesehenen Nut zwischen diesem und der zylindrischen Wandung des Gehäuses und der Hilfssteuerschieber in einer an der Oberseite des Steuergehäuses eingearbeiteten Nut verschiebbar geführt sind und daß auch der Flügel des Drehkolbens sektorförmig ohne Vorsprünge ausgebildet und dadurch den Stirnflächen- des Steuergehäuses angepaßt ist.

■, Die besonderen Vorteile des Erfindungsgegenstandes 'bestehen in dem einfachen Aufbau und der ebenso einfachen Herstellbarkeit der Einzelteile. Die sektorförmigen Einzelteile lassen sich als auf der Drehbank einfach zu spannende Ringkörper drehen und an-• schließend auf die geforderte Länge abschneiden. Weiterhin ist im Gegensatz zu den meisten der bekannten Wassermotoren dieser Art der Zusammenbau des gesamten Steuerkörpers wegen der wenigen Teile sehr einfach. Der Hilf s- und der Hauptsteuerschie'ber lassen

sich einfach von außen in Nuten des Steuergehäuses einlegen. Die Wirkungsweise der neuen Wasserdruckmaschine ist ebenfalls sehr zuverlässig. Es kann durch die Aufteilung der Druckwassersteuerung in einen Hilfsund einen Hauptsteuerschieber, von denen der erste vollkommen und der zweite nur zur einen Hälfte mechanisch, zur anderen Hälfte dagegen hydraulisch bewegt wird, der Arbeitskolben nicht in einer Totpunktlage stehenbleiben, da die einmal eingeleitete Schaltung zwangsläufig vollendet wird. Die Einleitung der Bewegung des Hauptsteuerschiebers auf mechanischem Wege hat gegenüber der rein hydraulischen Steuerung den Vorteil, daß der Steuerschieber in seinem Sitz schon einmal gelockert wird, so daß ein etwaiges Verkanten des Schiebers in seiner Lagerung oder ein harter Lauf des Schiebers unbeachtlich wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigen

Fig. ι einen senkrechten Querschnitt durch die neue Wasserdruckmaschine,

Fig. 2 einen Schnitt nach H-II der Fig. 1, die

Fig. 3 bis 9 verschiedene Ansichten und Schnitte der Einzelteile,

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Steuerung kurz vor der Umschaltung,

Fig. 11 eine Draufsicht wie Fig. 10, jedoch nach erfolgter Umschaltung des Hilfsschiebers.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ι eine zylindrische und unten offene Kappe, die den Arbeitsraum umschließt und oben in der Mitte eine ebenfalls kreisrunde Ausbuchtung 2 zur Aufnahme eines Kugellagers 8 besitzt. Neben dieser Ausbuchtung sind, und zwar etwas gegen den Umfang des Arbeitsraumes hin versetzt, eine Bohrung 3 und ein Rohrstutzen 4 angeordnet. In der senkrechten Wand des Arbeitsraumes befinden sich ferner eine Bohrung 13 und ein Rohrstutzen 14. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Bohrungen 3, 13 auf einer von der Mitte der Wasserdruckmaschine ausgehenden radialen Linie liegen. Nach unten hin ist der Arbeitsraum durch eine Grundplatte 5 abgeschlossen, die in ihrer Mitte eine Ausbuchtung 6 und um diese Ausbuchtung einen an seinem oberen Ende mit Innengewinde versehenen Halsansatz 7 aufweist. In den Ausbuchtungen 2 und 6 befinden sich Kugellager 8 und 9, durch die eine Welle 10 hindurchgesteckt ist. Eine in den Halsansatz 7 hineingeschraubte Hohlschraube 11 legt sich gegen einen Bund 12 der Welle 10 und hält diese fest. An dem in dem Arbeitsraum 1 befindlichen Wellenende ist ein aus einem sektorförmigen Flügel bestehender Drehkolben mit seiner Nabe 16 befestigt. Ebenfalls in dem Arbeitsraum ist ein sektorförmiges Steuergehäuse 17 fest angeordnet, z. B. indem es durch nicht dargestellte Aufsteckzapfen an der Grundplatte gegen Verschiebung gesichert ' und im übrigen zwischen Kappe 1 und Grundplatte5 angeschlossen ist. Das Steuergehäuse 17 liegt mit seiner inneren Ringfläche an der Kolbennabe dicht an und in gleicher Weise mit seiner Außenfläche an der Wand des Arbeitsraumes. In seiner Oberseite besitzt das Steuergehäuse 17 eine flache Ringnut 18. In den Umfang des Steuergehäuses ist ebenfalls eine Nut 19 (Abb. 4) eingedreht, durch die das Sektorstück einen etwa U-förmigen Querschnitt erhält. In der Nut 18 ist ein sektorförmiger Hilfsschieber 20 (Abb. 1) geführt, der in seiner Mitte eine länglich rechteckige öffnung 21 (Abb. 2) aufweist, die mit zwei an beiden Seiten derselben symmetrisch angeordneten Bohrungen 22, 23 über Kanäle 24, 25 verbunden ist. Die Bewegung des Hilfsschiebers ist durch einen im Steuergehäuse 17 vorgesehenen Anschlag 26 begrenzt, der mit einer Aussparung 27 am 'Hilfsschieber zusammenarbeitet. In der Mitte der Ringnut 18 ist eine rechteckige öffnung 28 (Abb. 3) vorgesehen und symmetrisch zu ihr zwei kleinere Bohrungen 29, 30. Diese Bohrungen stehen in einer solchen Entfernung auseinander, daß je eine derselben in den beiden Endstellungen des Hilfsschiebers sich mit einer seiner Bohrungen 22, 23 deckt. Da die mittlere Öffnung 21 des Hilfsschiebers größer ist als die mittlere Öffnung 28 der Ringnut, bleibt diese in jeder Stellung des Hilfsschiebers frei. In der Nut 19 des Steuergehäuses 17 ist ein ebenfalls sektorförmiger Steuerschieber 31 verschiebbar geführt, dessen möglicher Hub durch jeitte im Steuergehäuse 17 befindliche Schraube 32 (Abb. 3) begrenzt ist, die in eine Aussparung 33 des Steuerschiebers 31 eingreift. In dem Steuerschieber sind Drückkanäle 34, 55 angeordnet, die mit zwei an der Oberseite des Schiebers austretenden Wassereinlaßöffnungen 36, 37 (Abb. 7) verbunden sind. Diese beiden Wassereinlaßöffnungen liegen um die Breite eines Zwischen-Steges 38 (Abb. 7, 11) auseinander, der die gleiche Breite wie die öffnung 28 des Sektorstückes 17 besitzt. Symmetrisch zu dem Zwischensteg 38 sind in dem Steuerschieber 31 zwei Bohrungen 39·, 40 (Abb. 7, 8) vorgesehen, die in die Druckkanäle 34, 3.5 münden und in der Mittelstellung des Steuerschiebers 31 genau unter den Bohrungen 29, 30 des Steuerungsgehäuses 17 liegen. Von den Druckkanälen zweigen noch senkrechte und waagerechte Ausgleichsbohrungen 41 ab, die in Nuten 42 am äußeren Umfang des Steuerschiebers und

an dessen Unterseite münden. Diese Bohrungen dienen dazu, den Reibungswiderstand des Steuerschiebers infolge des auf ihn ausgeübten Wasserdruckes zu verringern bzw. aufzuheben. Ferner sind in dem Steuerschieber noch zwei Wassera'blaufkanäle 43, 44 untergebracht, die teilweise übereinanderliegentmd - in zwei Ausläufen 45, 46 enden, die so durch einen Zwischensteg 47 getrennt sind, daß dieser in der Mittelstellung des Steuerschiebers die Bohrung 13 der Wand des Arbeitsraumes ι verschließt.

Im nachstehenden ist an einem Arbeitshub die Wirkungsweise der neuen Wasserdruckmaschine beschrieben:

Das Wasser strömt in Pfeilrichtung durch die Öffnungen 21, 28, 36 hindurch in den Druckkanal 34 und treibt den Drehkolben 15, wobei dieser die Welle 10 mitnimmt bis in die Stellung nach Fig. 10. Das dabei-von dem Drehkolben verdrängte alte Wasser läuft durch den Kanal 43, den Auslauf 45 und die Bohrung 13 in der Wand des Arbeitsraumes ab. Hat der Kolben die Stellunganach Fig. 10 erreicht, dann nimmt er bei seiner Weiterdrehung den Hilfsschieber 20 und den Steuerschieber 31 bis in die Stellung nach Fig. 11 mit. Da der Flügel 15 des Drehkolbens ebenfalls sektorförmig ausgebildet ist, drückt er auf die Schieber 20, 31 in Umfangsrichtung und nicht tangential, so daß sich die S.chieber unter dem Kolbendruck nicht mehr verklem:- men können. In dieser Stellung liegt der Zwischensteg 38 des Steuerschiebers 31 vor der Öffnung 28- des Sektor Stückes 17 und sperrt somit den Druckwasserzufluß ab." Auch der Wasserabfluß ist in dieser Stellung gesperrt durch den Zwischensteg 47 des Steuerschiebers, der vor der Bohrung 13 in-der Wand des Arbeitsraumes 1 liegt. Ein Teil des Druckwassers strömt jetzt durch den Kanal 25 und die Bohrung 23 des Hilfsschiebers 20, die Bohrung 30 des Steuergehäuses 17 und die Bohrung 40 des Steuerschiebers 31 in den Druckwasserkanal 35. Der von. diesem kleinen Wasserstrom in dem Raum zwischen dem Arbeitskolben 15 und dem Steuergehäuse 17 erzeugte Druck schiebt den Steuerschieber 31 vollständig in die Lage nach Fig. 2. Jetzt strömt das Druckwasser durch die Öffnungen 21, 28, 37 und den Druckkanal 35 in den zwischen Steuerung und Drehkolben befindlichen Raum und dreht den Kolben 15 und damit auch die mit diesem fest verbundene Welle bis zum Anschlag an die andere Seite der Steuerung. Das auf diesem Weg von dem Kolben verdrängte gebrauchte Wasser strömt durch die Auslaßbohrung 44, deren Mündung 46 und die Bohrung 13 in der Wand des Arbeitsraumes nach außen. Ist der Drehkolben an den Hilfsschieber angeschlagen, dann beginnen die vorbeschriebenen Vorgänge, jedoch von der anderen Seite her, von neuem.

Das von oben kommende Druckwasser übt auf den Steuerschieber 31 einen Druck aus, der dessen leichte Bewegbarkeit behindert. Auch wird von dem in dem Arbeitsraum befindlichen Wasser ein einseitiger Druck auf das über das Sektorstück vorstehende Ende des Steuerschiebers nach außen ausgeübt. Dieser Druck nach außen bewirkt aber, daß der Steuerschieber fest an der senkrechten Wand ' des Arbeitsraumes anliegt, was ebenfalls die leichte Beweglichkeit beeinträchtigen könnte. Zur Behebung dieses Mangels sind nun in dem Steuerschieber senkrechte und waagerechte Druckausgleichskanäle 41 vorgesehen, die an der Außen- und an der Unterseite des Steuerschiebers in offene Kanäle 42 münden. .Das beim Arbeiten der Wasserdruckmaschine in diesen Bohrungen unter Druck stehende Wasser hält den Steuerschieber schwimmend und gewährleistet dadurch eine nahezu reibungslose Beweglichkeit des Schiebers, die sich, wiederum auf das zuverlässige Arbeiten der Steuerung in günstigem Sinne auswirkt.

Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, zeichnet sich die neue Wasserdruckmaschine sowohl durch ihre einfache Bauart und große Billigkeit in der Herstellung als auch durch ihre zuverlässige Arbeitsweise aus. Haben sich die verhältnismäßig dünnen Hilfskanäle einmal infolge zu hohen Kalk- oder Eisengehaltes des verwendeten Wassers zugesetzt, was, da das Wasser in diesen Kanälen eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit hat, nur selten vorkommt, so können das den Arbeitsraum bildende Gehäuse schnell abgenommen, die Schieber herausgenommen und alle Kanäle für die Reinigung freigelegt werden.

Die neue Wasserdruckmaschine kann aus jedem beliebigen Werkstoff gefertigt sein. Es empfiehlt sich jedoch, von zwei auf einander gleitenden Teilen mindestens das eine aus Kunstpreßstoff herzustellen, da dieser Werkstoff die Eigenschaft aufweist, daß zu seiner Schmierung kein besonderes Schmiermittel erforderlich ist, sondern das in reichlichem Maße vorhandene Wasser die Schmierung in no vollständig ausreichender - und zufriedenstellender Weise besorgt. Außerdem lassen sich dadurch auch die Teile von verwickelter Gestalt besonders einfach herstellen.

Selbstverständlich ist die Erfindung mit dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht erschöpft, sondern es sind in ihrem Rahmen noch mannigfaltige Abänderungen und andere Ausführungen möglich, so kann beispielsweise die Anordnung und Form der Druck-, Druckausgleichsund Wasserauslaufkanäle eine andere sein.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schiebersteuerung für ■Wassersäulenmaschinen mit schwingendem Kolben und durch diesen m den Hübenden umgesteuerten Hilfs- und Hauptsteuerschie'bern, bei der die Umsteuerung des Hauptsteuerschiebers zunächst durch Anstoß des Kolbens und danach infolge Freilegung eines mit dem Einlaß in Verbindung kommenden Hilfssteuerkanals durch das Druckwasser erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Hauptsteuerschieber (3>i) als auch der Hilfssteuerschieber (20) aus

   sektorförmigen Ringstücken bestehen, daß der Hauptsteuerschieber (31) in einer am Umfang des ebenfalls sektorförmig ausgebildeten Steuergehäuses (17) vorgesehenen Nut (19) zwischen diesem und der zylindrischen Wandung des Gehäuses und der Hilfssteuerschieber (20) in einer an der Oberseite des Steuergehäuses (17) eingearbeiteten Nut (18) verschiebbar geführt sind und daß auch der Flügel (15) des Drehkolbens sektorförmig ohne Vor-Sprünge ausgebildet und dadurch den Stirnflächen des Steuergehäuses (17) angepaßt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. ÜEnnitCKT IN DER