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Steuerung für mehrzylindrige, schwungradlose Kolbendampfkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für mehrzylindrige, in Zwillings-
oder Verbundanordnung mit neben- oder übereinanderliegenden Dampfzylindern arbeitende,
schwungradlose Kolbenkraftmaschinen, bei welcher die Dampfverteilung in den Dampfzylindern
durch einen vom Treibmittel bewegten, differentialkolbenartig ausgeführten Hauptstenerschieber
geregelt wird, dessen Beaufschl.agung durch einen Hilfssteuerschieber überwacht
wird, der seinerseits seine Bewegung nach der einen Richtung hin unter Treibmittehvirkun:g
erhält, nach der entgegengesetzten Richtung hin unter Anstoß durch einen Arbeitskolben
der Maschine oder durch einen besonders für diesen Zweck vorgesehenen Hilfskolben
ausführt.
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Derartige Steuerungen finden beispielsweise bei den bekannten Lokomotivluft-
und Speisepumpen Anwendung.
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Diese Hilfsmaschinen verursachen bei ihrem Gang oft heftige Stöße,
die die zu ihrer Befestigung ah der Lokomotive dienenden Teile in unerwünschter
Weise beanspruchen und Lockerungen -dieser Befestigungsmittel sowie der Rohrverschraubungen
herbeiführen.
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Um dein abzuhelfen, hat man daher für solche Maschinen bereits eine
Anordnung vorgeschlagen, gemäß welcher die Dampfzylinder und -die von dieser beeinflußten
(Luft- oder Wasser-)Pumpenzylinder mit gemeinsamer Längsachse hinter- oder übereinanderliegen
und die aus zusammengehörigen Kolben bestehenden Kolbensätze gegenläufige Bewegungen
ausführen, wodurch ein Massenausgleich erreicht wird, der auch bei verhältnismäßig
großer Hubzahl einen stoßlosen Gang der Maschine gewährleistet.
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Bei noch weitergehender Steigerung der Hubzahlen treten aber auch
trotz der angegebenen Zylinder- und Kolbenanordnung bei derartigen Maschinen noch
Stöße auf, die sich nachteilig auswirken können. Diese Erscheinungen werden auf
die Massenwirkung
,des ziemlich großen und schweren Hauptsteuerschiebers
zurückgeführt. Sie zu beseitigen, ist der Zweck =der Erfindung.
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Dieser Zweck soll erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß der
Hauptsteuerschieber aus zwei gewichtsgleichen, gegenläufig arbeitenden Te.ilsteuerschiebern
besteht, deren Massenwirkung sich bei der Bewegung gegenseitig aufhebt. Diese stellen
selbst je einen Differentialkolbensatz dar, deren kleinere Endflächen ständig unter
Frisch.dampfwirkung stehen, während die größeren Endflächen abwechselnd vom Frischdampf
und Abdampf beaufschlagt werden, wobei der eine der beiden Teilsteuerschieber den
Dampfeintritt in den einen Arbeitszylinder und den Dampfaustritt aus dem anderen
Arbeitszylinder der Maschine steuert, während der andere Teilsteuerschieber den
Dampfaustritt aus dem ersterwähnten Arbeitszvlinder und den Dampfeintritt in den
letzterwähnten Arbeitszylinder steuert.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in Anwendung auf eine mit einer
kurbellosen Verbunddampfmaschine betriebene, zweistufige Lokomotivluftpumpe mit
axial übereinander angeordneten Zylindern schematisch dargestellt.
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Der Hochdruckdampfzylinder a ist gleichachsig mit dem Niederdruckdampfzylinder
b angeordnet. Um möglichst kurze Steuerkanäle zu erhalten und zur Vermeidung von
Wärmeverlusten können beide Zylinder unter Zwischenschaltung eines gemeinsamen Bodens
unmittelbar aneinander angeschlossen sein. Der Kolben a1 des Hochdruckdampfzy lindern
a wirkt unmittelbar auf den Kolben cl des N iederdruckluftzylinders c der ersten
Verdichtungsstufe der Luftpumpe. Der Kolben b1 des Niederdruckdampfzylinders b wirkt
unmittelbar auf den Kolben dl des Hochdruckluftzylinders d der zweiten Verdichtungsstufe.
Der Hauptsteuerschieber besteht aus den beiden je einen Differentialkofbensatz bildenden
Teilsteuerschiebern hl und k..
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Teilsteuerschieber
so angeordnet, daß ihre kleineren Endkolbenkörper h.1, und h." einander zugekehrt
sind, während die größeren Endkolbenkörper sich an den äußeren Enden .der Teilsteuerschieberkörper
befinden. Diese Anordnung ist aus baulichen Gründen zweckmäßig, ohne @daß sie unerläßlich
notwendig ist. Die Stirnflächen der kleineren Endkolben hl" und h.., der Teilsteuerschieber
lal und h. stehen über den Dampfeintritt DE ständig unter dem Druck frischen
Treibmittels. Die Stirnflächen der größeren Endkolben stehen abwechselnd unter Frischdampf-
und Abdampfdruck. Die wechselnde Beaufschlagung dieser Flächen wird durch den bekannten
Hilfssteuerschieber S geregelt, der ebenfalls als Differentialkolben ausgeführt
ist und in der einen Bewegungsrichtung .durch Frischdampfdruck, in der entgegengesetzten
Bewegungsrichtung unter Anstoß durch einen besonderen Hilfskolben S, verschoben
wird.
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Bei der auf der Zeichnung dargestellten Steuerschieberlage strömt
das Treibmittel durch die Dampfeinströmung DE in das Gehäuse für die beiden
Teilhauptsteuerschieber hl und h..; es tritt zwischen diese beiden und hält sie,
da ihre äußeren, großen Endflächen über die durch den Hilfssteuerschieber S miteinander
in Verbindung gebrachten Steuerleitungen i und 2 mit dein Dampfaustritt
DA verbunden sind, also unter Ausströrnspannung stehen, in der gezeichneten
Lage. Das bei DE eintretende hochgespannte Treibmittel ist durch den unteren
Teilhauptsteuerschieber h. .gegen das untere Ende des Hochdruckdampfzylinders a
abgesperrt; zu dem oberen Ende dieses Zylinders findet es Zutritt über den Kanal
3; der unterhalb des Hochdruckdampfkol.bens a, befindliche Zylinderraum steht
über den Kanal., den Teilhauptsteuerschieber h2 und den Kanal 5 mit dem unterhalb
des Niederdruckdampfkolbens b1 befindlichen Raum .des N iederdruckdampfzylinders
b in Verbindung. Die Kolben a1 und b1 bewegen sich also gegenläufig aufeinander
zu, wobei der über dem Niederdruckdamp-fkolben b1 befindliche Raum des Niederdruckdampfzylinders
b über den Kanal 6, den Teilhauptsteuerschieber lcl und den Kanal i mit dem Dampfaustritt
DA verbunden ist. Die Überwachung der Bewegung des Hilfssteuerschiebers S
erfolgt lediglich durch den Hochdruckdampfkolben a1, indem dieser die Steuerkanäle
S, 9 und io überläuft. Bei der .auf der Zeichnung dargestellten Lage ist die obere,
große Stirnfläche des Hilfssteuerschiebers S durch Steuerkanal io mit dem unteren
Raum des Hochdruckzylinders a. verbunden, steht also unter Verbinderspannung bzw.,
wenn es sich um eine Zwillingsmaschine handelt, unter Ausströmspannung. Durch den
Steuerkanal i" wird die untere Ringfläche des unteren, kleineren Kolbenkörpers -des
Hilfssteuerschiebers S mit Frischdampfdruck beaufschlagt, der Hilfssteuerschieber
also in der dargestellten Lage gehalten, wenn der Hilfskolben S1, der ihn nach oben
verschoben hat, sich unter der Wirkung seiner Treibmittelbeaufschlagung über den
Steuerkanal 8 wieder nach unten bewegt.
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Die Umsteuerung erfolgt, wenn beim Abwärtsgang des Hochdruckkolbens
a1 der Kanal io auf die Rückseite des Kolbens a1 gelangt. Frischdampf strömt dann
aus dem Zylinder a auf die obere, große Stirnfläche des
Hilfssteuerschiebers
S und steuert ihn nach unten um. Dadurch werden die Kanäle i und i" miteinander
verbunden. Frischdampf strömt dann aus dem oberhalb des Kolbens a1 befindlichen
Raum des Zylinders a durch Kanal io, den über dem Hilfssteuerschieber S in den mit
diesem über den Hilfssteuerschieber S verbundenen Kanal i und wirkt auf die großen
äußeren Endflächen der beiden Teilhauptsteuerschieber hl und k2 und schiebt befindlichen
Gehäuseraum und den Kanal i" diese nach der Mitte ,zusammen. Der Frischdampfeintritt
in den Hochdruckdampfzylinder a vollzieht sich dann über .,den Kanal q., der Kolben
a1 wird aufwärts bewegt; der oberhalb desselben befindliche Zwischendampf strömt
über die Kanäle 3 und 6 in den oberhalb des Dampfniederdruckkolbens b1 befindlichen
Raum des Niederdruckzylinders b und treibt den Kolben b1 .abwärts. Der unterhalb
des letzteren Kolbens befindliche Raum wird über den Kanal 5 mit (dem Ausströmkanal
DA
verbunden.