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Elektrische Steuereinrichtung für Kolbendampfmaschinen Die Verwendung
von Dampfmaschinen für Umkehrantriebe, beispielsweise für den Walzwerksantrieb,
ist seit Jahren immer mehr durch die Verwendung von Elektromotoren ersetzt worden,
obwohl die Dampfmaschine an sich wertvolle Eigenschaften für derartige Antriebe
aufweist. Wesentlich für den Übergang zum elektrischen Antrieb war vor allem die
leichte Steuerbarkeit des- Elektromotors von einer :beliebigen Stelle aus. Es wurde
dadurch möglich, den Bedienungsstand an einer geeigneten, einen Überblick über die
Walzvorgänge ermöglichenden Stelle anzuordnen; anstatt unmittelbar an der Antriebsmaschine.
Die Erfindung betrifft eine neue Ausbildung der elektrischen Dampfmaschinensteuerung,
welche es ermöglicht, diese ebenfalls von einer beliebigen Bedienungsstelle aus
zu steuern, so wie es beispielsweise der Walzwerksbetrieb erfordert.
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Elektrische Steuerungen @ für Dampfmaschinen sind an sich seit langer
Zeit bemannt. So sind beispielsweise Steuerungen vorgeschlagen worden, bei welchen
die Ein-und Auslaßventile durch Elektromagnete bewegt werden, deren Stromkreise
mittels einer auf der Kurbelwelle sitzenden Schaltwalze gesteuert werden, welche
gegebenenfalls .besondere Schleifbeläge für - den Vorwärts- und Rückwärtsgang der
Maschine aufweist. Es ist ferner bekannt, mittels mechanischer Mittel eine Verstellung
dieser an der Kurbelwelle angeordneten Steuervorrichtung vorzunehmen. Für die Verwendung
bei Walzwerksantrieben, Fördervorrichtungen u. dgl.» eignen sich diese bekannten
elektrischen Steuerungen aber nicht, weil die Möglichkeit fehlt, von beliebiger
Stelle sowohl die Umsteuerung als auch die Änderung des Füllungsgrades vorzunehmen.
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Gemäß der Erfindung wird die Steuerung der Dampfmaschine, z. B. einer
Walzenzugmaschine, von einem geeignet angeordneten Bedienungsstand aus dadurch ermöglicht,
daß dieser eine in die Stromkreise der Hubinagnete eingeschaltete, von Hand bedienbare
Steuervorrichtung erhält, deren Steuerwalze synchron mit der Kurbelwelle angetrieben
wird. Der synchrone Antrieb erfolgt beispielsweise mittels eines Motors, der durch
einen mit der Kurbelwelle gekuppelten Generator gespeist wird.
Derartige
synchrone Übertragungen sind an sich bekannt. So hat man bei einem elektrisch angetriebenen
Verdichter beispielsweise den Drehschieber des Verdichters und seine Kurbelwelle
mittels * zweier syn-, ehron laufender elektrischer Maschinen an-'. getrieben.
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Bei Ausführung der Erfindung kann man beispielsweise auf der Kurbelwelle
eine auf größte Füllung eingestellte Steuerwalze anordnen und in die Stromkreise
der die Einlaßventile beeinflussenden Elektromagneten außer dieser Steuerwalze noch
die am Bedienungsstand angeordnete, mit der Kurbelwelle synchron angetriebene Steuerwalze
einschalten, um so vom Bedienungsstand aus mittels der Beeinflussung der Einlaßventile
die gewünschte Reglung vorzunehmen. je nach Einstellung der am Bedienungsstand angebrachten
Steuervorrichtung wird dann der Stromkreis der beiden Einlaßventile jeweils früher
oder später geöffnet, obwohl ihn die an der Kurbelwelle angeordnete Schaltwalze
noch nicht unterbricht. Die Einlaßventile «-erden infolgedessen schon vor Erreichung
der Höchstfüllung geschlossen. Die für den Übergang vom Vorwärtsgang auf den Rückwärtsgang
oder unigekehrt erforderliche Verstellung der Bürsten an der Hauptsteuerwalze erfolgt
dabei erfindungsgemäß zweckmäßig mittels eines Elektromagneten, dessen Schaltvorrichtung
sich ebenfalls am Führerstand befindet, so daß beispielsweise der gesamte Dampftnaschinenbetrieb
eines Umkehrwalzwerks von dein an geeigneter Stelle vorgesehenen Bedienungsstand
aus erfolgen kann wie beim elektrischen Antrieb.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Steuerung gemäß der
Erfindung als Beispiele dargestellt. Es zeigen: Fig. i eine Steuerung für eine Dampflilaschine
mit Umkehrung der Dampfströmungsrichtung und Fig.2 eine Steuerung für eine Gleichstromdampfmaschine.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. i ist der Zylinder i mit zwei Einlaßventilen
2 und zwei .'#,uslaßvenitilen 3 versehen. Diese Ventile werden geöffnet durch Elektromagnete
:1 bzw. 5, während das Schließen durch Federn erfolgt. Die Vorrichtung zum Steuern
der Elektromagnete 4 und 5 ist rein schematisch dargestellt. Zur Steuerung dient
zunächst eine Hauptsteuerwalze 6, die auf der Kurbelwelle angeordnet ist und acht
Schleifbeläge aufweist, nämlich je zwei Beläge a1, a2, b1, b2, cl, c2 und dl, d=
für jeden Elektromagneten, je einen für den Vorwärtsgang und den Rückwärtsgang der
Maschine. Die Leitung e führt beispielsweise über den Magneten 4 zu beiden Belägen
a1, a .°. Auf diesen Belägen schleifen die beiden Bürsten g1, g2, und diese können
wechselweise durch einen Umschalter h an 'die Leitung e1 angeschlossen werden, die
zu der . lfsschaltvorrichtung führt. Die Beläge a2 und cl, c2 der Hauptsteuerwalze
6 nd den Elektromagneten 4 der Einlaßventile zugeordnet, während die Beläge b1,
b2 und dl, d= den Elektromagneten 5 der Auslaßventile zugeordnet sind. Die Beläge
a1, a2 und cl, c2 sind so ausgeführt, daß beim Betrieb der Maschine die größtmögliche
Füllung besteht, wenn die Steuerung der Elektromagnete 4 nur durch die Hauptschaltwalze
erfolgt. Um die Maschine auf geringere Füllung einstellen zu können, führen die
Stromkreise der Elektromagnete 4 von der Hauptsteuerwalze über die Hilfssteuervorrichtung
6o, welche zwei Schleifbeläge i i und 12 aufweist, auf denen Bürsten 9 und io angeordnet
sind. Diese Bürsten sind mit einem Handhebel 8 verbunden, der um die Achse der Vorrichtung
schwenkbar ist. Von dein Schalter h der Hauptsteuerwalze führt beispielsweise die
Leitung e1 zu dem Belag i i, während von der zugehörigen Bürste 9 die Leitung e`=
zum anderen Pol der Zuleitung zurückführt. Der Antrieb der Schaltwalze erfolgt mittels
des Motors 13, der von dem auf der Kurbelwelle angeordneten Generator 14 gespeist
wird. Es besteht Synchronismus zwischen dein Antrieb der Hauptsteuervorrichtung
und der Hilfssteuervorrichtung. Werden die Bürsten 9, 1o mittels»! des Handhebels
8 so eingestellt, daß sie die Beläge 11, 12 erst dann verlassen, wenn die Bürste
g1 oder g2 den Belag a1 bzw. a2 verläßt, so wird durch die Hilfssteuervorrichtung
an dem Betrieb der Dampfmaschine nichts geändert, cl. h. es besteht die größte Füllung,
welche der Anordnung der Hauptsteuerwalze entspricht. Erfolgt dagegen die Einstellung
der Bürsten 9, io mittels des Handhebels derart, daß an der Hilfssteuervorrichtung
vorzeitig eine Stromunterbrechung eintritt, so wird dadurch der Grad der Füllung
bestimmt, da die Ventile bei Stromloswerden der Elektromagnete sofort durch die
Federn geschlossen werden.
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Man kann die Hilfssteuervorrichtung auch dazu benutzen, die Maschine
selbsttätig auf eine bestimmte Umdrehungszahl unabhängig von der Belastung zu regeln.
Die Umdrehungszahl wird dann durch einen an das Netz angeschlossenen Nebenschlußmotor
23 bestimmt, der mit konstanter Umdrehungszahl läuft. Die Regelvorrichtung dieses
Motors ist mit 24, 25 bezeichnet. Die Bürsten 9, io der Hilfssteuervorrichtung bzw.
der mit ihnen verbundene Handhebel 8 sind beispielsweise mit dein Statur 2o eines
kleinen
Drehstrommotors gekuppelt, der aus dem Läuferstromkreis
des Generators 14 gespeist wird, während .der Läufer 21 von einem Generator 22 gespeist
wird, der von dem Ne'benschlußmotor 23 angetrieben wird. Besteht bei dieser Anordnung
ein Unterschied zwischen der Drehzahl des Generators 14 und der des Generators 22,
so ergibt sich an dem Stator 2o - ein Drehmoment, welches die Bürsten verstellt
und damit die Steuerung so lange verändert, bis die Umdrehungszahl der Kurbelwelle
und damit des Generators 1I der Umdrehungszahl des Nebenschlußmotors 23 entspricht.
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Die Vorrichtung zur Verstellung der Umschalter k, welche die Bürsten.
für den Vorwärtsgang bzw. den Rückwärtsgang in den Stromkreis einschalten, ist bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel an einen Elektromagneten 16 angeschlossen,
dessen Schalter 17 sich an dem Bedienungsstand befindet, so daß also von dieser
Stelle auch die Umsteuerung der Dampfmaschine bewirkt werden kann. Der von der Kurbelwelle
aus angetriebene Fliehkraftregler 18 beeinffußt einen Schalter lz, der im
Stromkreis des Elektromagneten -i9 eines Hauptschalters m angeordnet ist. Eine zu
hohe Drehzahl der Maschine wird dadurch vermieden, da gegebenenfalls durch den Fliehkraftregler
der Hauptschalter in, geöffnet und damit die gesamte Stromzufuhr zur Maschine verhindert
wird, so daß die Ventile nicht geöffnet werden können.
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Fig. -2 zeigt die Steuerung in Verbindung mit einer Gleichstromdampfmaschine.
Die Füllung des Zylinders 29 wird durch die Ventile 30 der Maschinenseite
bzw. 3oa der Deckelseite bewirkt, während der Dampfauslaß durch Schlitze 31 der
Maschinenseite bzw. 31a der Deckelseite erfolgt. Das Öffnen der Ventile geschieht
hier mittels Öldruckzylinder 33 bzw. 33a, denen das- Drucköl von einem Sammler 34
über die elektrisch gesteuerten Oldruckventile 35 der Maschinenseite bzw.
35" -der Deckelseite zugeführt wird. Die Hauptsteuerwalze trägt in diesem
Fall nür zwei Paare von Kontaktbahnen. Im übrigen entspricht ihre Ausbildung der
Fig. i.
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Anstatt die Hilfsschaltvorrichtung von der Hauptsteuerwalze zu trennen,
beide aber synchron anzutreiben, könnte man auch beide Schaltvorrichtungen an der.
Bedienungsstelle anordnen und sie synchron mit der Kurbelwelle antreiben.