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Selbsttätige Umsteuereinrichtung bei Dampfkraftanlagen für Hilfseinrichtungen,
insbesondere Brennstoffschieber Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige
Umsteuereinricht.ung von Dampfkraftanlagen für Hilfseinrichtungen, insbesondere
für Brennstoffschieber, mit hin und her gehendem Arbeitsglied, das - von einer schwungradlosen,
durch ein Druckmittel wechselnd gesteuerten Antriebsmaschine betätigt wird. Durch
die Erfindung soll erreicht werden, daß trotz großer Entfernung zwischen einem das
Absperrglied für die Dampfzufuhr beeinflussenden Steuerglied und der Antriebsmaschine
der Hilfseinrichtung, z. B. des Brennstoffschiebers, die Hilfseinrichtung mit Sicherheit
sofort in ihrer Totlage stehenbleibt, wenn das Steuerglied das Absperrglied für
die Dampfzufuhr zur Antriebsmaschine geschlossen hat. Die Erfindung besteht in erster
Linie darin, daß zwischen dem Steuerschieber und dem der Ruhestellung des Arbeitsgliedes,
z. B. des Brennstoffschiebers, entsprechenden Ende seines Antriebszylinders ein
Ventil vorgesehen ist, das vom Arbeitsglied über eine Steuereinrichtung ferngesteuert
wird, `nährend das andere Ende des Antriebszvlinders unmittelbar mit dem Steuerschieber
verbunden ist.
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Umsteuereinrichtungen für Hilfsinaschinenantriebe, z. B. für den Antrieb
eines Brennstoffschiebers, sind an sich bekannt. Bei der bekannten Einrichtung fehlen
aber sowohl das vom Brennstoffschieber betätigte Steuerglied als auch das von diesem
beeinflußte Ab-Sperrglied für die Dampfzufuhr, so daß diese Einrichtung kein Vorbild
für die Erfindung sein konnte.
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Abb. i der Zeichnung stellt grundzügig ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dar. Abb. a zeigt eine Einzelheit in einer anderen Stellung als in Abb.
i.
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Als Beschickungsvorrichtung für die Feuerung einer Lokomotive ist
ein Schieber i vorgesehen, der auf einer waagerechten Bahn 2 gleitet. Rechts am
Ende der Bahn 2 befindet sich die nicht dargestellte Feuerung. Der Schieber i ist
in Abb. i in einer mittleren Lage dargestellt. In der äußersten linken Stellung
schneidet die rechte Stirnfläche 3 des Schiebers i mit der linken Kante
einer
oberhalb von ihm liegenden Bunkeröffnung.4 ab. In seiner äußersten rechten Lage
deckt der Schieber i die Bunkeröffnung vollständig ab.
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Am Schieber i ist ein Schuh 7 befestigt: der vom Schieber abgewandte
Teil besitzt eine waagerechte Oberfläche 8, der dem Schieber zugekehrte Teil trägt
eine Nocke 9 mit glockenförmigem Profil. Eine lotrecht geführte Kolbenstange io
stützt sich unter der Wirkung einer Druckfeder i i mittels einer Rolle 12 gegen
den Schuh 7. Bei der äußersten linken Stellung des Schiebers i würde der Scheitel
der 1Tocke 9 in der Achsenrichtung der Kolbenstange io liegen. Diese trägt einen
Kolben 13, der in einem Zylinder 14. arbeitet. Aus einem Ölbehälter 15 führt nach
dein Zylinder 14. eine Saugleitung 16, in die ein Kugelrückschlagventil 17 eingeschaltet
ist. Der Zylinder 14 ist durch eine Leitung i8, in die ein Kugelrückschlagventil
i9 eingeschaltet ist, mit einem Zylinder -2o verbunden. Die Mündung der Leitung
18 liegt nahe an der Stirnwand 21 des Zylinders 20. In diesem gleitet ein Arbeitskolben
22, der sich über eine Druckfeder 23 gegen die Stirnwandfläche 24 des Zylinders
2o stützt. Der Kolben 22 trägt eine Kolbenstange 25, die durch die Stirnwand 21
hindurchtritt. Am Ende der Stange -25 sitzt gleichachsig zu dieser ein Führungszylinder
26 für eine Spindel 27, die einen Ventilverschlußkörper 87 trägt.
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In der Nähe der Stirnfläche 21 zweigt von dem Arbeitszylinder 2 o
eine Leitung 3o ab, die irr einen Schieberspiegel 31 mündet. Mit Abstand von der
Mündung der Leitung 30 zweigt von dem Schieberspiegel 31 eine Leitung 32 ab, die
nach dein Ölbehälter 15 führt. Von der Mündung der Leitung 3o aus verläuft in Richtung
auf die Abzweigstelle der Leitung 32 hin eine Nut 33, deren Tiefe nach dieser Abzweigstelle
hin abnimmt. Die Mündung der Leitung 30 und die Abzweigung der Leitung 32
«-erden von einem Drosselschieber 34. überbrückt, der auf dein Spiegel 31 gleitet.
Der Schieber 34. ist durch eine Stange 35 mit einem Kolben 36 verbunden, der in
einem Zylinder 37 geführt ist. Die von dem Drosselschieber 3.4 abgewandte Seite
des Zylinders 37 ist durch eine Leitung 38 mit dem nicht dargestellten Blasrohr
der Lokoznotive verbunden. Dem Blasrohrdruck entgegen wirkt eine im Zylinder 37
untergebrachte Druckfeder 39.
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Als Antriebsmaschine der Beschickungsvorrichtung dient eine schwungradloseDampfmaschine.
Der in dem Zylinder 54 der Antriebsmaschine gleitende Kolben 55 ist in nicht dargestellter
Weise mit dem Schieber i verbunden. Der oberen Endlage des Kolbens 55 entspricht
die äußerste linke Stellung des Schiebers i, der unteren Endlage des Kolbens 55
die äußerste rechte Stellung des Schiebers i.
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Eine Frischdampfleitung 56, die mit dein nicht dargestellten Lokomotivkessel
verbunden ist, mündet in einem Schieberkasten 57, von dessen als Schieberspiegel
ausgebildetem Bogen 58 drei Leitungen 59 bis 61 ausgehen. Die Leitung 59 führt nach
hem unteren Ende des Zylinders 5.4 der schwungradlosen Dampfznaschine. Die mittlere
Leitung 6o führt ins Freie, während die rechte Leitung 61 in ein Gehäuse 62 mündet,
das durch eine Leitung 63 mit dein oberen Ende des Zylinders 54 verbunden ist. Auf
dem Schieberspiegel58 gleitet ein Steuerschieber 64, welcher in der znit ausgezogenen
Linien dargestellten Lage die Leitung 59' freigibt, während die von ihm überdeckten
Leitungen 6o und 61 durch die Schieberhöhlung 65 miteinander verbunden sind. In
der gestrichelt dargestellten Lage gibt der Steuerschieber 6:I .die Leitung 61 frei
und verbindet die Leitungen 59 und 60 miteinander. Der Steuerschieber 64 ist über
eine Schieberstange 66 mit den hin und her gehenden Teilen der schwungradlosen Dampfmaschine
in nicht dargestellter Weise derart verbunden, daß er aus der mit ausgezogenen Linien
dargestellten Lage in die mit gestrichelten Linien dargestellte Lage umgeschaltet
wird, wenn der Kolben 55 in seine obere Endlage gelangt. Die umgekehrte Schaltung
erfolgt, wenn der Kolben 55 in die untere Endlage gelangt.
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Im zylindrischen Gehäuse 62 wird ein Kolben 67 geführt, der
die Kammer 68 des Gehäuseinnern, in die die Leitung 61 mündet, von der Zelle 69
des Gehäuseinnern trennt, die von der unteren. Stirnwand 7o des Gehäuses 62 begrenzt
wird. Die Mündung der Leitung 63 liegt in der oberen Stirnwand 71 des Gehäuses 62
und ist gegenüber dem Raume 68 durch ein nach diesem hin öffnendes Ventil
72, 73 absperrbar. Der Hohlzylinder 74 ist am oberen Ende als Ventilverschlußkörper
73 und etwa von der Breitmittellinie nach unten hin als Kolben 67 ausgebildet. Der
Hohlzylinder 74. ist gegenüber dem Raume 69 :durch eine in den Kolben 67 eingeschraubte
Scheibe 75 abgeschlossen, jedoch durch eine in der Scheibe 75 befindliche enge Bohrung
83 mit dem Innern des Hohlzylinders 74 und über die Öffnungen -9 mit dein Raume
68 verbunden. Eine in dem Raume 69 befindliche Druckfeder 76 stützt sich einerseits
gegen die Stirnwand 7o, andererseits gegen die Scheibe 75. Im Hohlzylinder 7¢ ist
ein Rückschlagventil 77, 78 angeordnet, dessen Verschlußkörper 78 nach dein Innern
des Hohlzylinders 74 hin öffnet, das durch Offnungen
79 mit der
Kammer 68 verbunden ist. Der Ventilverschlußkörper 781 des Rückschlagventils
besitzt einen Zapfen 8o, der in einem von der Scheibe 75 ausgehenden Zylinder 81
geführt ist. Eine diesen Zylinder umgreifende schwache Druckfeder 82 stützt sich
einerseits gegen die Scheibe 75, andererseits gegen den Verschlußkörper 78 des Rückschlagventils.
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Vom Raume 69 führt eine Leitung 84 zum Ventilgehäuse 85, dessen unterer
Teil durch eine Leitung 86 mit der Leitung 59 verbunden ist. Durch den unteren Teil
des Ventilgehäuses 85 ist -die Stange 27 geführt die den Verschlußkörper 8.7 trägt.
Das Ventil wird durch Abheben des Verschlußkörpers 87 vom Ventilsitz 88 geöffnet.
Eine im oberen Teil des Ventilgehäuses 85 befindliche Druckfeder 89 sucht
das Ventil zu schließen.
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In Abb. i nimmt der Arbeitskolben 22 seine obere Endlage ein. Hierbei
sitzt :das freie Ende der Stange 27 auf der Kolbenstange 25 auf; der Ventilkegel
&7 ist angehoben. In Abb. 2 liegt der Arbeitskolben 22 tiefer als in
Abb. i. Hierbei sitzt der Verschlußkörper 87 auf seinem Sitz 88 auf; das freie Ende
der Spindel 27 hat von dem Ende der Kolbenstange 25 einen Abstand 29, der gleich
ist dem Abstand des Arbeitskolbens 22 von seiner oberen Endlage abzüglich des zur
vollen Eröffnung des Ventils 87, 88 erforderlichen Hubes.
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Bei der in ausgezogenen Linien dargestellten Lage des Steuerschiebers
64 strömt Frischdampf durch die Leitung 56 in den Schieberkasten 57 und durch die
Leitung 59 nach dem unteren Teil des Zylinders 54 und bewirkt eine Bewegung des
Kolbens 55 nach oben. Der oberhalb des Kolbens 55 befindliche Dampf entweicht hierbei
durch die Leitung 63. Der geringe Druck dieses Dampfes genügt, um das Rückschlagventi177,
78 gegen den Widerstand der Feder 82 zu öffnen; er strömt daher durch die 'Öffnungen
79, den Raum 68, die Leitung 6i, die Schieberhöhlung 65 und durch die Leitung 6o
ins Freie. Da der Raum 69 durch die Leitung 84, das geöffnete Ventil 87,
88 und die Leitung 86 mit der Frischdampf führenden Leitung 59 in Verbindung steht,
herrscht in diesem Raume Frischdampfdruck, der zusammen mit dem Drucke der Feder
76 unter Überwindung des geringen, auf der anderen Seite des Kolbens 67 herrschenden
Dampfdruckes den Verschlußkörper 73 auf den Sitz 72 drückt. Hierbei entweicht durch
die Bohrung 83 nur eine verschwindend kleine Dampfmenge aus .dem Raume
69 in den Raum 68 und von da ins Freie und wird über die Leitungen 8.4. und
86 sofort ersetzt. Die Bewegung des Kolbens 55 nach oben hat eine Bewegung des Brennstoffschiebers
i nach links zur Folge. Hierbei vergrößert sich der von dem Schieber i freigegebene
Teil der Bunkeröffnung 4, so daß Brennstoff aus dem Bunker auf die Bahn 2 fällt.
Während des letzten Teils des Schieberhubes schiebt sich die Nocke 9 unter die Rolle
12 und drückt dabei den Kolben 13 gegen den Widerstand der Feder i i nach oben.
Infolgedessen wird aus dem Zylinder 14 01 durch die Leitung i8 und das Rückschlagventil
i g in den Arbeitszylinder 2o gedrückt. Da wegen der Drosselwirkung des Schiebers
34 aus dem Arbeitszylinder 2o nur ein Bruchteil von der aus dem Förderzylinder 14
kommenden Ölmenge sofort nach dem Behälter 15 abfließen kann, schafft sich das Öl
in dem Arbeitszylinder 2o Raum, indem es den Kolben 22 gegen den Widerstand der
Feder 23 nach unten drückt, bis er die Stellung nach Abb.2 einnimmt. Das Ventil
8;7,89 ist dann unter dem Druck der Feder 89 geschlossen.
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Sollte der im Raum 69 und in der Leitung 84 herrschende Dampfdruck,
der annähernd gleich dem Frischdampfdruck ist; aus irgendeinem Grunde absinken,
z. B. dadurch, daß durch die enge Bohrung 83 etwas Dampf nach dem Raume 68 übertritt,
so würde der in der Leitung 86 befindliche Frischdampf das durch die Feder 89 nur
schwach belastete Ventil 87, 88 öffnen und den Druck in der Leitung 04 und im Raume
69 wieder erhöhen. Der Abschlul3 des Ventils 87, 88 ist beendet, wenn der Schieber
i in die linke und der Kolben 55 in die obere Endlage gelangt.
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Hierauf wird der Steuerschieber 64 in die gestrichelt dargestellte
Lage umgeschaltet. Infolgedessen wird unter Vermittlung der Leitung 61 eine Verbindung
zwischen der Frischdampfleitung 56 und dem Raume 68 bzw. dem Innern des Hohlzylinders
74 hergestellt, so - daß sich in diesen Räumen Frischdampfdruck einstellt. Unter
der Wirkung dieses Druckes schließt sich das Rückschlagventil 77, 78, auf dessen
Außenseite nur der in der Leitung 63 herrschende Dampfdruck wirkt. Andererseits
hat der in dem Raume 68 herrschende Druck, der auf der von dem Zylinder 74 begrenzten
Ringfläche des Kolbens 67 lastet, das Bestreben, den Kolben 67 nach unten zu drücken
und damit das Ventil 72, 73 zu öffnen. Im gleichen Sinne wirkt der auf dem Ventilkegel
73 ruhende geringe Dampfdruck in der Leitung 63. Im entgegengesetzten Sinne wirkt
die Feder 76 und der im Raume 69 herrschende Druck, der die gesamte Fläche
des Kolbens 67 beaufschlagt. Dieser Druck ist ebenso wie vor dem Umschalten des
Steuerschiebers 64
gleich dem Frischdampfdrucke, da das geschlossene
Ventil 87, 88 einen Druckausgleich zwischen dem Raume 69 bzw. der Leitung 84 und
der nunmehr ins Freie führenden Leitung 86 verhindert. Sinkt durch Undichtheit des
Ventils 87, 88 oder durch teilweises Niederschlagen des in der Leitung 84 stehenden
Dampfes der Druck im Raume 69 etwas ab, so strömt aus dem Raume 68 durch die Bohrung
83 Frischdampf nach, so daß sich im Raume 69 wieder der volle Frischdampfdruck einstellt.
Da die auf den Kolben 67 nach oben wirkenden Kräfte die nach unten wirkenden Kräfte
überwiegen, bleibt das Ventil 72, 73 geschlossen. Es kann also kein Frischdampf
nach dein Zylinder 54 gelangen. Der Kolben 5 5 verharrt daher in seiner oberen Endlage
und der Brennstoffschieber i in ,einer äußersten linken Lage.
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Unter dem Einfluß der Feder 23 bewegt sich der Arbeitskolben 22 langsam
aus der in Abb. 2 dargestellten Lage nach oben und fördert das über ihm stehende
Öl durch die Leitung 3o, die Nut 33 und die Leitung 32 in den Behälter 15. Wenn
sich der Arbeitskolben 22 um die Strecke 29 nach oben bewegt hat, legt sich das
Ende der Kolbenstange 25 gegen das freie Ende der Ventilstange 27. Bei der weiteren
Aufwärtsbewegung hebt der Kolben 22 den Verschlußkörper 87 an und bringt ihn schließlich
in die Öffnungsstellung nach Abb. i. Nunmehr ist der Raum 69 über die Leitungen
84, 86 und 59, die Schieberhöhlung 65 und die Leitung 6o mit der Außenluft verbunden;
es stellt sich also im Raume 69 etwa Atmosphärendruck ein. Die dann aus dem Raume
68 durch die enge Bohrung 83 in ,den Raum 69 übertretende Dampfmenge ist so gering,
daß sie, ohne Druckerhöhung im Raume 69 zu bewirken, ins Freie entweicht. Die auf
den -Kolben 67 nach unten wirkenden Kräfte überwiegen jetzt, so daß das Ventil 72,
73 öffnet und Frischdampf durch die Leitung 63 nach dem Zylinder 54 strömen
kann. Der Kolben 55 bewegt sich daher nach unten, wobei der im unteren Teil des
Zylinders 54 befindliche Dampf durch die Leitung 59, die Schieberhöhlung 65 und
die Leitung 6o ins Freie entweicht. Gleichzeitig bewegt sich der Brennstoffschieber
i nach rechts und schiebt den auf der Bahn 2 befindlichen Brennstoff in die Feuerung.
Im ersten Teil der nach rechts gerichteten Bewegung des Schiebers i bewegt sich
der Förderkolben 13 unter der Wirkung der Feder i i nach unten, wobei sich die Rolle
12 auf der Nocke 9 abwälzt, bis sie auf die Fläche 8 gelangt. Durch die Abwärtsbewegung
des Förderkolbens 13 wird über die Leitung 16 und das Rückschlagventil 17-
Öl
aus dem Behälter 15 in den Förderzylinder 14. gesaugt. Hat der Brennstoffschieber
i seine äußerste rechte Lage und der Kolben ;,; seine untere Endlage erreicht, so
wird der Steuerschieber 64 in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage umgeschaltet.
In der oben beschriebenen Weise bewegt sich dann wieder der Kolben 55 nach oben
und der Schieber i nach links.
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Da der Zylinder 54. mit dem den Stillstand bewirkenden Ventil 72,
7 3 nur durch die kurze Leitung 63 verbunden ist, befindet sich zwischen dem Kolben
55, wenn dieser seine obere Endlage einnimmt, und dem dann abgesperrten Ventil 72,
73 nur eine sehr geringe Dampfmenge. Das Arbeitsvermögen diese Dampfes genügt nicht,
um den Kolben 55 merklich aus seiner oberen Endlage herauszubringen. Der Brennstoffschieber
i bleibt demnach stets in seiner äußersten linken Lage stehen, in der er den größten
Abstand von der Feuerung hat. Er ist daher während des Stillstandes dem Einfluß
der hohen Temperaturen im Feuerraume entzogen.
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Die Zeitspanne, während welcher der Kolben 55 in seiner oberen Endlage
und der Brennstoffschieber i in seiner äußersten linken Stellung verharrt, ist um
so größer, je stärker der Ölabfluß aus dem Arbeitszvlinder zo nach dem Behälter
15 durch den Schieber 34 gedrosselt wird. Denn bei starker Drosselung wird der Arbeitskolben
22 sehr weit nach unten gedrückt, und die Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens 22
erfolgt nur ]angsam, so daß eine lange Zeit vergeht, bis das bei der Abwärtsbewegung
des Arbeitskolbens geschlossene Ventil 87, 88 wieder öffnet. Eine Vergrößerung der
Drosselung tritt ein, «-eng sich :der Drosselschieber 34 nach unten (Zeichnung)
bewegt und damit den von der Nut 33 freigegebenen Querschnitt verringert. Diese
Abwärtsbewegung des Schiebers 34. erfolgt unter dem Einfluß der Feder 39 dann, @t-enn
der auf den Kolben 36 wirkende Blasrohrdruck sinkt, d. h. «-eng sich der Dampfverbrauch
der Lokomotive verringert. Einem kleinen Dampfverbrauche entspricht also ein langer
Stillstand (Arbeitspause) des Brennstoffschiebers i zwischen zwei Arbeitsspielen
und damit eine geringe Brennstoffzufuhr. Umgekehrt ergeben sich bei großem Dampfverbrauche
kleine Arbeitspausen, so daß viel Brennstoff gefördert wird.
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Die Regeleinrichtung nach der Erfindung läßt sich vorteilhaft bei
einer mechanischen Rostfeuerung nach Patent 7124g8 anwenden, bei der die Dauer der
Pausen zwischen zwei aus vollständigen Hin- und Rückhüben bestehenden Arbeitsspielen
der Beschickungsvorrichtung z. B. in Abhängigkeit vom Dampfverbrauche geregelt wird.
Sie ist z. B. auch für Lokomotivspeisepumpen und Luftpumpen,
insbesondere
für schwungra.dlose Pumpen, geeignet.
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Die Wirkung der engen Bohrung 83 kann auch durch Spiel zwischen dem
Kolben 6; und dem Zylinder 62 erzielt werden.