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Steuerung für schwungradlose Kolbenkraftmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Steuerung für schwungradlose Kolbenkraftmaschinen jener bekannten
Bauart, bei der ein als Kolbenschieber ausgebildeter Hauptsteuerschieber die Beaufschlagung
und die Druckabspannung :des oder der Arbeitskolben regelt, wobei .dessen Beaufschlagung
mit steuerndem Treibmittel bzw. :die Entlüftung der für seine Verschiebung maßgeblichen
En-d- oder Stirnflächen durch einen Hilfssteuersohieber bewirkt wird, der als Stufenkolben
ausgebildet ist und seine Bewegung nach der einen Richtung hin unter :dem Einflusse
des Anstoßens durch einen Arbeitskolben der Kolbenkraftmaschine, nach der entgegengesetzten
Richtung hin unter Treibmittelbeaufschlagung durchführt.
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Steuerungen dieser Art finden beispielsweise Anwendung bei schwungradlosen
Kolbenkraftmaschinen, die zum Antrieb von ein-und zweistufigen Lokomotivluftpumpen
zur Beschaffung :der für .den Betrieb der Druckluftbremse erforderlichen Druckluft
dienen, und bei :den schwungrad- und gestängelosen Speisepumpen, die bei Dampflokomotiven
und ortsfesten Kesselanlagen Verwendung finden und bei denen der Pumpenkolben durch
:den oder die Dampfkolben einer Einzylinder-oder einer Zweizylinderverbundkolibenkraftmaschine
unmittelbar bewegt wird. Diese Hilfsmaschinen einer Dampflokomotive oder einer ortsfesten
Dampfkesselanlagesind durchweg in senkrechter Lage angeordnet. Der durch einen Arbeitskolben
in seine obere Endlage verschobene Hilfssteuerschieber wird, wenn der betreffende
Arbeitskolben seinen Abwärtsgang :durchführt, dadurch in der angedeuteten Stellung
gehalten, daß seine untere, kleinere Stirnfläche unter dem Druck einströmenden,
also hochgespannten Treibmittels
steht, wohingegen seine obere,
größere Stirnfläche unter Abdampfdruck oder, bei Verbundmaschinen, unter Zwischendampf-bzw.
Verbinderdruck steht.
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Wenn nun eine derartige Maschine mit stark gedrosseltem Einlaßventil
arbeitet uiid demgemäß der den Hilfststeuerscliieber in der oberen Endlage haltende,
seine untere, kleinere Stirnfläche beaufschlagende Treibm:itteldruck sehr gering
ist, so kann es vorkommen, daß der bis zur oberen, größeren Stirnfläche nur wenig
gedehnte Abdampfdruck oder der Verbinderdruck mit Rücksicht auf die von ihm beaufschlagte
größere Stirnfläche des Hi.lfssteuerschiebers diesen sogleich wieder umsteuert,
d. h. nach unten verschiebt, wenn der Arbeitskolben seinen Abwärtshub beginnt. Es
erfolgt dann zur Unzeit ein Umsteuern .der Maschine, deren ordnungsmäßiger Gang
dadurch gestört wird.
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Dies zu vermeiden, ist der Zweck der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird in der Treibmittelleitung, die der unteren, kleineren
Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers das Treibmittel unmittelbar vom Einlaßventil
her über den Hauptsteuerschieber zuführt, das den Hilfssteuerschieber in der oberen
Endlage halten soll, ein Speicherbehälter angeordnet, .der ein zum Gehäuse für den
Hilfssteuerschieber hin sich öffnendes Rückschlagventil aufweist.
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Auch bei langsamem Gang der Maschine füllt sich dieser Speicherbehälter
während des Verharrens des Arbeitskolbensatzes im oberen Hubwechselpunkt mit Treibmittel
allmählich hoch ansteigender Spannung. Wenn dann bei der Kolbenabwärtsbewegung .der
Druck zwischen dem .gedrosselten Einlaßventil und den sich abwärts bewegenden Kolben
sinkt, nimmt der Druck im Speicherbehälter an dieser Druckabnahme nicht teil und
hält den Hilfssteuerschieber in der oberen Endstellung, bis heim Hubwechsel seine
Abwärtsbewegung infolge Beaufschlagung seiner oberen, größeren Stirnfläche aus dem
entsprechend gefüllten Zylinderraum mit unverbrauchtem Treibmittel erfolgt.
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Auf der Zeichnung ist als ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung
der Erfindung eine mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerung ausgestattete
schwungradlose Verbundkol:benkraftmaschine mit axial hintereinander angeordneten
Arbeitszylindern und einem kolbenschieberartigen hauptsteuerschieber und mit einem
einerseits- durch Kolbenanstoß, andererseits durch Druckmittelbeaufsch:lagung bewegten,
stufenkolbenartig ausgefiihrten Hilfssteuerschieber veranschaulicht.
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Abb. i zeigt die für das Zustandekommen der Umsteuerung maßgeblichen
Teile im Augenblick des Beginnes der Umsteuerbewegung bei Annäherung des Arbeitskolbensatzes
an seinen oberen Hubwechselptirikt.
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Abb. 2 zeigt diese Teile im Augenblick der Vollendung der Umsteuerbewegung,
d. h. bei Beginn des Abwärtshubes des Arbeitskolben-Satzes.
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Bei der Darstellung nach Abb. i ist der aus dein ->,Ziederdruclzdampflcolben
i und dem Hochdruckrlampfkol.ben 2 bestehende, auf gemeinsamer Kolbenstange angeordnete
Arbeitskolbensatz in seiner Aufwärtsbewegung begriffen und .befindet sich kurz vor
dem oberen Hubwechselpunkt. Der stufenkolbenartig ausgeführte Hilfssteuerschie:ber
3 'hat unter dem Einflusse des Anstoßes seitens des Arbeitskolbensatzes soeben seine
Aufwärtsbewegung, begonnen. Der Hauptsteuerschieber .l, dessen linksseitige, kleinere
Endfläche im Raure 6 (Abb. :2) über die mit DE (Dampfeintritt) bezeichnete
und die .daran sich anschließende Steuerleitung 13 ständig unter dein Druck des
in das Schie:bergehäuse eintretenden Treibmittels steht, befindet sich noch in der
der Aufwärtsbewgung des Arbeitskolbensatzes entsprechenden linken Endlage, wobei
der vor seiner rechten Stirnfläche befindliche Raure @ entsprechend der urspriingliclfen
Lage .des Hilfssteuerschiebers 3 mit l@oclf@espanntern Treibrriittel gefüllt ist,
das über DE.
13 und 17 in den Raum 5 gelangte. Das Treibmittel strömte für
die Dauer des Aufwärtshubes .des Arbeitskol,bensatzes über DE, Kanal S in den Raum
unterhalb des Hochdruckkolbens :2, das oberhalb des genannten Kolbens befindliche
Treibmittel strömte über io und 7 in den Raum unterhalb des Niederdruckkolbens i,
das oberhalb des letzteren befindliche Treibmittel strömte über 9 und
DA
zur Außenluft.
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Hat gemäß der Darstellung in Abb. 2 die Umsteuerung stattgefunden,
so ist der rechts von der rechten Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers 4. befindliche
Raum 5 über die Steuerkanäle 1;, 11; an die Ausströmung DA
angeschlossen.
Das bei DE eintretende Treibmittel strömt über io in den Raum oberhalb des
Hochdruckkolbens z, das unterh.all) des Hochdruckkolbens 2 befindliche Treibmittel
verläßt den Hochdruckzylinder über g und gelangt über 9 in den Raum oberhalb des
'N iederdruckkolbens i ; das unterhalb dieses Kolbens befindliche Treibmittel entweicht
über ; und den Innenraum des hohlen Hauptsteuerschiebers .l sowie über
DA in die Außenluft. `Nenn der Arbeitskolbensatz 1, a aus seiner in Abb.
a dargestellten oberen Hubwechselpunktlage sich abwärts bewegt, muß der Hilfssteuerschieber
3 in der gezeichneten Lage verharren, bis der Arbeitskolbensatz sich dein unteren
Hubwechselpunkt nähert. Bei nicht gedrosselter Treibmitteleinströmung
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diese Bedingung ohne weiteres erfüllt, weil der Raum
i i unterhalb der unteren Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers 3 hochgespanntes
Treibmittel über DE und 13 -erhält. Die obere, größere Stirnfläche :bzw.
der oberhalb derselben befin41iche Raum i2 steht über Kanal 1q. unter dem geringeren
Druck des vom Hochdruckzylinder zum Niederdruckzylinder abströmenden und durch die
entsprechende Raumvergrößerung entspannten Treibmittels.
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Ist nun die Trei;bmitteleinströmun:g stark gedrosselt, so würde, wenn
nicht erfindungsgemäß besondere Maßnahmen dies verhinderten, beim Anlaufen des Arbeitskolbensatzes
1, 2 nach unten die Haltekraft, :die ,den Hilfssteuerschieher 3 in der oberen Lage
halten soll, sehr gering sein. Infolgedessen würde ,der auf die obere, größere Stirnfläche
,des Hilfssteuerschiehers 3, d. h. der im Raum 12 sich :auswirkende Druck den HilfssteIiersch,ieber
3 vorzeitig nach unten verschieben können, bevor der Arbeitskolbensatz 1, 2 seine
Ab-
wärtsbewegung vollendet hat. Hierdurch würde vorzeitige Umsteuerung des
Hauptsteuerschiebers q., also unregelmäßiger Gang ,der Maschine hervorgerufen werden.
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Dies zu verhindern, ist der Zweck der Erfindung. Zu :diesem Zweck
ist in die Steuerleitung 13; durch welche dem Steuerraums i i bei angehobenem Hilfs.steuerschieber
3 Treibmittel zufließt, ein Speicherbehälter 15 eingebaut, der ein zum Steuerraum
i i hin sich öffnendes Rückschlabgventil 16 :besitzt. Dieser Behälter wird mit Treibmittel
gefüllt, der Abfall des Treibmitteldruckes in der Zuleitung, der durch die Abwärtsbewegung
des Arbcitskolbensatzes 1, 2 und im Hinblick .auf die Treibmitteldrosselung bei
langsam arbeitender Maschine eintritt, kann sich wegen des Vorhandenseins des Speicherbehälters
15 und es Rückschlagventiles 16 im Raum i i nicht schädlich auswirken.
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Bei der Steuerungslage nach Abb. 2 befindet sich der Arbeitskolbensatz
1, 2 im oberen Hubwechselpunkt, er soll nunmehr seine Abwärtsbewegung antreten,
der H:auptsteuerschieber ¢ und der Hilfssteuerschieber 3 haben die Lage, die für
diese Abwärtsbewegung der beiden Arbeitskolben erforderlich ist. Der Frischdampf,
der bei DE eintritt, strömt durch Kanal io in den Raum oberhalb &s HochdrucJcarbeitskotbens
2. Der unter diesem Kolben befindliche Dampf strömt über 8 und 9 in :den Raum oberhalb
des Niederdruckkolbens i; er füllt jetzt den Raum unterhalb des Arbeitskolbens 2,
die Kanäle 8 und 9 und -den sich ständig vergrößernden Raum oberhalb des Arbeitskolbens
i, ist also von geringerer Spannung als der von oben auf den Arbeitskolben 2 wirkende
Frischdampf. Der Raum unterhalb des Arbeitskolbens i ist über 7, :den Hohlraum des
Hauptsteuerschiebers q. und DA
entlüftet. Die Kolben i und 2 bewegen sich
abwärts, ohne daß zunächst ,an der Lage vom Hilfssteuerschieber 3 und Hau.ptsteuerschieber
q. etwas geändert wird. Die beiden Kolben nähern sich nun allmählich ihrer unteren
Endlage; sobald hierbei der Hochdruckkolben :2 lie Mündung :des Kanals 1q. hinter
sich läßt, d. h. sobald :diese oberhalb -des Kolbens 2 liegt, strömt :durch sie
der die beiden Kolben immer nach abwärts drückende, auf ,den Kolben 2 von oben her
wirkende Frischdampf durch Kanal 1q. auf :die obere, große Stirnfläche des Hilfssteuerschiehers
3, auf welche vorher Verbinder- oder Zwischendampf geringerer Spannung einwirkte.
Der Hilfssteuerschieber 3 wird nach unten verschoben. Das kann widerstandslos geschehen,
weil der Kolben >, ihn ja nichtmehr, wie in Abb. 2 dargestellt, von unten berührt
und weil die Frisch:dampfwirkunig auf @die obere, große Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers
3 die Frisch@d@ampfwirkung auf dessen untere, kleinere Ringfläche überwiegt. Dadurch
wird der Parallelkanal zu dem in das Gehäuse für den Hilfssteuerschiaber 3 mündenden
Teil des Kanals 13, der sich dicht über letzterem befindet, mit dem Kanal 17 verbunden.
jetzt strömt Frischdampf von DE über 13, die mittlere, spulenförmige Ausdrehung
des Hilfssteuerschiebers 3 und Kanal 17 in den Raum 5 .des Gehäuses für den Hauptsteuerschieber
4. und verschiebt ihn nach links.