DE72225C - Kolbenschiebersteuerung mit Antrieb durch die lebendige Kraft des Kolbens und besonderem Hemmwerk - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

PAUL PFEIFER in BRAUNSCHWEIG.

Hemmwerk.

Fatentirt im Deutschen Reiche vom 31. Januar 1893 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Kolbenmaschinen mit Hülfsdrehung, die für Dampfmaschinen, Druckluftmaschinen, Druckwassermaschinen Verwendung finden kann. Der Steuerungskolben oder Schieber liegt innerhalb der Kolbenstange, oder in einem mit dem Kolben verbundenen Gehäuse.

Der Steuerungskolben ist nicht zwangläufig mit der Kurbelwelle verbunden, sondern er kann sich frei in der Kolbenstange bewegen und wird nur in seinen Endlagen durch Luft oder Federbuffer von der Kolbenstange mitgenommen. Die Umsteuerung soll durch die lebendige Kraft des Steuerkolbens eingeleitet werden.

Wenn sich die Kurbel a, Fig. 3, unter der Einwirkung des Schwungrades mit annähernd gleichmäfsiger Winkelgeschwindigkeit umdreht, dann wird sich die Geschwindigkeit des Kolbens k und der Kolbenstange c b nach bekannten Gesetzen ändern. Während sich der Kurbelzapfen von der Stellung I nach der Stellung II bewegt, werden Kolben und Kolbenstange beschleunigt, und wenn sich innerhalb der Kolbenstange ein kleiner Vollcylinder m frei bewegen kann, so wird derselbe in der gezeichneten Endlage der Kolbenstange folgen müssen, und erfährt wie jene eine Beschleunigung. Dreht sich der Kurbelzapfen weiter von der Lage II bis zur Lage III, so tritt nun eine Verzögerung der Kolbenstangenbewegung ein, die am gröfsten in der Nähe der Lage III wird. Da sich der Steuerkolben m frei in der Kolbenstange bewegen kann, wird er bestrebt sein, seine gröfste Geschwindigkeit beizubehalten, und er wird, wenn ihm kein Hindernifs in den· Weg gelegt wird, in seine zweite Endlage überspringen. Die Kurbelstellung, bei welcher dieses Ueberspringen vor sich geht, wird abhängig sein von den Reibungswiderständen des Steuerkolbens, von seiner Masse und von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine. Bei der Drehung der Kurbel von der Stellung III über IV zurück nach Stellung I wird die Relativbewegung zwischen Steuerkolben und Kolbenstange in gleicher Weise vor sich gehen.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei einfachwirkende Kolbenmaschinen dargestellt, bei denen diese Relativbewegung des Steuerkolbens zur Kolbenstange benutzt wird. Setzt man Dampfmaschinen voraus, so ist das Spiel wie folgt: Durch den Rohrstutzen d dringt der Dampf in die Maschine ein. Bei der gezeichneten Stellung des Steuerkolbens m kann der Dampf durch die Oeffnungen e und f der Kolbenstange über den Kolben treten und dort zur Wirkung gelangen, indem er den Kolben nach unten drückt. Bevor der Kurbelzapfen seine tiefste Lage erreicht, wird der Steuerkolben, wie oben beschrieben, durch die ihm innewohnende lebendige Kraft überspringen, die Dampfzuflufsöffnung e abschliefsen und den Raum über dem Kolben mit dem Räume unter dem Kolben durch die Oeffnungen f und g mit einander verbinden. Bei der Drehung des Kurbelzapfens von der Lage III über IV nach I bleibt der Steuerkolben stehen und gestattet

dem Dampfe über dem Kolben den Austritt durch das Auspuffrohr h, bis durch erneutes Ueberspringen des Steuerkolbens die gezeichnete Stellung wieder eintritt.

Diese beschriebene Steuerbewegung ist aber noch nicht ohne weiteres verwendbar, denn wenn die Maschine sich beim Anlassen langsam umdreht, wird eine genügende Beschleunigung des Steuerkolbens nicht vorhanden sein und man müfste die Maschine erst vom Schwungrade aus bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit antreiben, ehe sie im Stande wäre, sich selbst zu steuern. Ferner würde bei wechselnden Reibungswiderständen das Ueberspringen des Steuerkolbens nicht immer in der beabsichtigten Kurbelstellung, sondern verfrüht oder verspätet eintreten und den sicheren Gang der Maschine beeinflussen können.

Um diese, beiden Uebelstände zu beseitigen, ist eine gesonderte Antriebvorrichtung des Steuerkolbens angebracht, welche auch bei langsamem Gang die beabsichtigte Bewegung sicher hervorruft, und welche gleichzeitig so eingerichtet ist, dafs sie den Steuerkolben so lange festhält, bis diejenige Kurbelstellung erreicht ist, bei welcher ein Ueberspringen eintreten soll.

Dieses Antrieb - und Hemmwerk kann auf sehr verschiedene Weise angeordnet werden. In Fig. ι ist an der Kolbenstange ein Scheibenkolben ο angebracht, welcher in dem einseitig geschlossenen Cylinder u die in demselben befindliche Luft beim Niedergang ausdehnt, beim Aufgang zusammendrückt. Die Luftverdünnung in der unteren, die Luftverdichtung in der oberen Kurbelstellung soll bei dieser Anordnung zum Antreiben und Hemmen des Steuerkolbens verwendet werden. An dem unteren Ende des Steuerkolbens ist ein besonderer Antriebkolben ρ angebracht, welcher sich in dem Cylinder η bewegt. Von diesem Cylinder n führt eine Bohrung q nach der, Dichtungsfläche des Kolbens o. In der obersten und untersten Stellung des Kolbens ο trifft diese Bohrung auf die Nuthen r und s, welche die Verbindung des Cylinderraumes η mit dem Cylinderraume u herstellen. In der höchsten Stellung der Kurbel α gelangt die Preisluft aus dem Cylinder u durch die Nuth r und die Bohrung q nach dem Cylinder η und drückt dort den Steuerkolben, der schon durch seine lebendige Kraft nach oben geschnellt ist, in seiner höchsen Stellung fest. Am oberen Ende des Steuerkolbens befindet sich ein Buffer z, welcher die Luft in dem abgeschlossenen Räume über sich zusammendrückt und einen harten Stofs vermeidet. Bei der Abwärtsbewegung der Kurbel α bleibt die Prefsluft im Cylinder η und hindert den Steuerkolben so lange am Vorschnellen, bis die Prefsluft durch die untere Nuth s in den nunmehr mit verdünnter Luft angefüllten Cylinder u überströmen kann. Nunmehr schnellt der Steuerkolben vermöge seiner lebendigen Kraft und vermöge der hinter dem Buffer i comprimirten Luft nach der unteren Endstellung. Die Luftverdünnung im Cylinder n hält den Steuerkolben beim Aufgang der Kurbel wieder so lange fest, bis die Bohrung q auf die Nuth r stöfst und Prefsluft von u nach η überströmt.

In Fig. 2 ist eine andere Antriebvorrichtung und Hemmung dargestellt. Der Antriebkolben ρ ist hier an dem oberen Ende des Steuerkolbens angebracht und wird abwechselnd durch den Dampfdruck und durch den atmosphärischen Druck belastet. Wenn sich der Kurbelzapfen in seiner tiefsten Stellung befindet, tritt der Dampf durch das Rohr q nach dem Cylinder η und unterstützt das Ueberspringen des Steuerkolbens nach unten, wobei gleichzeitig im Buffercylinder i Luft verdichtet wird. In der obersten Kurbelstellung ragen die Oeffnungen t über den Dichtungsring η hinaus und der Dampf kann aus dem Cylinder η durch q und t ins Freie gelangen und gestattet nun dem Steuerkolben ein Ueberspringen nach oben, unter Einwirkung seiner lebendigen Kraft und der Prefsluft im Buffer i. Die Wirkung ist also genau so, wie bei dem in Fig. ι dargestellten Antrieb- und Hemmwerk.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, dafs unter dem Einflüsse dieser Hülfssteuerung sich der Kolbenschieber auch bei langsamem Gang der Maschine in gewünschter Weise bewegt.

Die Steuerung kann in derselben Ausführung auch angewendet werden, wenn mehrere Kolben auf derselben Kolbenstange sitzen und eine stufenweise Ausnutzung der . Dampf- oder Luftarbeit beabsichtigt wird!

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Eine Steuerung für ein- oder mehrstufig wirkende Kolbenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dafs in der Kolbenstange oder in einem an dem Kolben befestigten Gehäuse ein Steuerkolben mitgenommen und an den Hubenden unter Einwirkung der lebendigen Kraft und Mitwirkung eines Antrieb- bezw. Hemmwerkes rechtzeitig derart umgesteuert wird, dafs abwechselnd die Betriebsflüssigkeit (Dampf oder dergleichen) in der einen Richtung durch die Kolbenstange oder ein besonderes Gehäuse behufs Arbeitsabgabe . über den Kolben k, Fig. ι und 2, und nach Arbeitsabgabe in der anderen Richtung durch die Kolbenstange unter den Kolben in die Auspuffleitung überströmen kann.
2. 2. Eine Steuerung der unter 1. geschützten Art, bei welcher das Antrieb- bezw. Hemmwerk dadurch gekennzeichnet ist, dafs die

   Kolbenstange der Maschine mit einem Hülfskolben o, Fig. i, verbunden ist, welcher die in einem geschlossenen Cylinder u befindliche Luft bei der Aufwärtsbewegung comprimirt und am Hubende durch eine NuIh r und einen Kanal q unter den mit dem Kolbenschieber verbundenen Antrieb- und Hemmkolben ρ führt, wodurch dieser Kolben in die Höhe getrieben wird ' und so lange in. seiner höchsten Stellung verweilen mufs, bis der Kanal q beim unteren Hubwechsel der Maschine der Nuth s gegenübersteht und die Prefsluft unter dem Antrieb- bezw. Hemmkolben in den nun mit verdünnter Luft angefüllten Hülfscylinder η wieder überströmen läfst.
   
3. 3. Eine Steuerung der unter 1. geschützten Art, bei welcher das Antrieb- bezw. Hemmwerk dadurch gekennzeichnet wird, dafs die hohle, geschlossene Kolbenstange der Maschine durch zwei Ringdichtungen r und s, Fig. 2, so durch das Dampfgehäuse hindurchtritt, dafs die Oeffnungen t in der Kolbenstange beim unteren Hubwechsel mit dem Dampfraum in Verbindung stehen und den Dampf durch den Kanal q über den mit dem Kolbenschieber verbundenen Antrieb- und Hemmkolben ρ führen, wodurch dieser Kolben so lange in seiner höchsten Stellung verweilen mufs, bis die Oeffnungen t der Kolbenstange beim oberen Hubwechsel über den Ring r treten und den Dampf über den Kolben ρ ins Freie gelangen lassen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.