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Dampfinaschinen-Steuerungseinrichtung Gegenstand der Erfindung ist
eine Dampfmaschinen-Stenerungseinrichtungmitwährend des Betriebes verstellbarem
Hub. Sie dient zum Antriebe von Steuerkolben, Schiebern oder Schwinghebeln, die
bei ständig unilaufender Welle verschieden große, gegebenenfalls bis auf Null verstellbare
Sch-wingbewegungen machen sollen. Bei der Verstellung bewegt sich der Kurbelzapfen
der Steuerungseinrichtung praktisch auf einer Geraden oder einer flachen Bogenlinie,
die so gelegt werden kann, daß sie die Mittellinie der Kurbelwelle schneidet oder
seitlich an ihr vorbeigeht.
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Kurbelgetriebe mit verstellbarem Kurbel-hub sind an sich im
allgemeinen Maschinenbau bekannt. Es ist ferner nicht mehr neu, die Hubverstellung
so anzuordnen, daß sie während des Betriebes vorgenommen werden kann. Bei den meisten
Getrieben dieser Art ist jedoch die Kurvenbahn des für die Steuerwirkung gewählten
Punktes (die Scheitelkurve) ein Kreis bzw. ein Kreisbogen. Für Dampfmaschinen kommen
derartige Einrichtungen kaum in Betracht, höchstens für solche mit sehr kleiner
Füllverstellung. Für größere Verstellung, wie sie insbesondere bei Fahrzeugen nötig
ist, muß sich die Kurve möglichst einer Geraden angleichen, um günstige Steuerungsverhältnisse
zu erhalten.
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Es sind zwar auch schon Stenerungseinrichtungen für Dampfmaschinen
bekannt, bei denen die Scheitelkurve eine Gerade bildet. Die Exzenterscheibe, die
hierbei Verwendung findet, wird jedoch bei den für Fahrzeuge erforderlichen Abmessungen
derart groß und schwer, daß ihre Unterbringun#g auf Schwierigkeiten stößt. Außerdem
entsteht dabei große Reibung am Exzenterumfang.
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Den bekannten Einrichtungen gegenüber bietet der Erfindungsgegenstand
den wesentlichen Vorteil der kleinstmöglichen Abmessungen des Exzenters bei großen
Verstellwegen nach jeder Seite der Mittelstellung und Ruhestellung aller Teile zueinander
in jeder Betriebsstellung, wobei Relativbewegung nur bei Füllungsverstellung stattfindet.
Die
Erfindung besteht darin, daß in an sieh bekanntzr Weise der verstellbare Kurbelzapfen
eines Kurbelgetriebes auf einem Gelenkstück- sitzt, das verscliiebbar auf dein Hauptkurbelzapfen
des Getriebes gelagert ist und von einem gegenüber dem Hauptkurbelzapfen verschiebharen
Hilfskurbelzapfen gesteuert wird.
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In weiterer Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung sitzt der in
seiner Lage zur Hauptkurbelhohlwelle veränderliche Kurbelzapfen auf einem Gelenkstück,
das auf einem auf dem Hauptkurbelzapfen drehbar gelagerten Gleitstein verschiebbar
geführt ist '. wobei die Hubverstellung durch ',#'errlrelieil einer Kurbel erfolgt.
deren Welle in der hohlen Hauptwelle liegt und deren Kurbelzapfen an dein Gelenkstück
au-re'ft.
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Erfindun.-SI-eiiii-xii kann ferner die Hilfskurbel als exzentrische
Scheibe ausgebildet werden, welche die ebenfalls als Kreisscheibe ausgebildete 1.-1auptkurbel
init dein verstellbaren Kurbelza fen an ihrem Umfanp führend umfaßt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Steuerungseinrichtung besteht darin, dagi der Kurbelzapfen als Exzenterscheibe ausgebildet
ist, die das Hilfsexzenter umfaßt und an einem Punkte der Kurbelwelle drehbar und
llerschiebbar gelagert ist.
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In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Abb. i die erste Bauform bei Einstellung des größten Kurb,-lkreises,
Abb. 2 die gleiche Bauform bei -Ntillstellung des Kurbelkreises, Abb.
3 einen Schnitt III-III der Abb. 2; für das zweite Ausführungsbeispiel zeigt
in gleicher Weise - Abb. 4 die Einstellung des größten Kurbelkreises, Abb.
5 die Nullstellun g der Kurbel und Abb. 6 einen Schnitt VI-Vi
der Abb. 5;
Abb. 7 stellt das Gelenkscherna der dritten T# jiatiforin
dar, während diese selbst in Ub. 8 bei E#'nstellun#, des größten Kurbel #
ref *ses wiedergeg e ben ist; Abb. 9 ist ein 1-littelschnitt der in 2"T#ullstellung
gedachten Bauform nach Abb. 8.
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In den Abb. i bis 3 bezeichnet i i die von irgendeiner 1,7,raftquelle
angetriebene Kurbel-,welle, die hier beispielsweise als Hohlwelle - Met ist
und welche die zu ihr verdrehz au s-eb, # bare 11ilfskurbelwelle 12 umschließt.
Die Welle i i trägt :einen festen Kurbelarm i mit C, 3
einem Zapfen 14, auf
dein ein Gleitstein 15 drehbar angeordnet ist. Nuf diesem gleitet das mit einer
entsprechenden Führung 16 versehene. Gelenkstück 17, das somit an' dein festen Zapfen
14 der Kurbelwelle i i schwenkbar-und verschiebbar "yelagert ist. An diesem Gelenkstück
17, das an seinem fre-en Ende den eigentlichen verstellbaren Kurbelzapfen
i,', trägt. -reift die an der Hilfswelle 12 Hilfskurbel ig mit ihrem Zapfen 2o an.
Voni Kurbelzapfen 18 aus kann inittel., einer Schubstange .21 beispielsweise ein
Steuerschieber angetrieben werden.
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Bezeichnet man in Abb, i die Mittelpunkte der Zapfen j2, 1.4, iL9,
2o b7-,v. mit A. B -, C. D,
so ist ersichtlich, daß die
hier vorgesehene Verstelleinrichtung für den Kurbelzapfen ug eine Gelenkgeradführung,
und zwar einen ,Konchoidenlenker darstellt. Die Gerade BC bzw. das Gelenkstück
17 bildet den Hauptlenker, die Gerade AD bzw. die Hilfskurbel ig den
Gelenklenker, dessen fester Drehpunkt sich in --1 befindet. Bei Drehung des
Gegenlenkers AD gegenüber der Geradeij . IB. d. h. bei Verdrehung
der Hilfskurbel ig ,#eg nüber der Kurbelwelle ii neb-,#t dein l# e# e festen Kurbelarin
13 bewe,-t sich also der Punkt C bzw. der Kurbelzapfen 18 mit
grgßer Annalierung auf der Geraden. IC. Die Gerade AC stellt also den eigentlichen
veränderlichen Kurbelhalbinesser dar.
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In Abb. i ist die Hilfskurbel ig (AD) ge-
genüber
dein Kurbelarin 13 (AB) 11111 einen Winke19) gedreht, wodurch
sich ein KurbelhalbinesserAC ergibt. Bei Verkleinerung des Winkels (p bewegt sich
der Kurbelzapfen C
unter gleichzeitiger Schwenkung und Verschiebung des Gelenkstückes
17 (BC) um den Zapfen 14 (B) auf die Kurbelwellenmitte A
zu. Für (p
=
' 6 fällt D auf die. Gerade AB und der Punkt
C auf A. Diese Nullstellung, bei der also kein IZ-urbelhall)iiie-«er
mehr vorhanden ist, zeigt Abb. 2.
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Bei weiterer Drehung der Hilfslzuzbel ig bewegt sch, der Punkt C über
A hinaus, und es findet eine.Art Unisteuerung der vom Kurbelzapfen 18 abgenommenen
Bewegung statt.
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In Abweichung von d'ern soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann
die Lenkereinrichtung auch so ausgebildet werden, da!., die vom Punkt
C bei der Verstellung beschriebene Bahn nicht durch die Wellennlitte. solldern
an dieser vorbeigeht. Ini Bedarfsfalle kann an Stelle einer geraden Linie iür (1,«c
13alin des Punktes C durch entsprechende Wahl der Langenverhältnisse bei
dein Hauptlenker 17 (RC) und dem Gegenlenker 1 9 #-`AD) auch
eine flach gekrümmte Kun-e verwirklicht werden.
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Die Relativverdrehung zwischen der Kurbelwelle ii und der Hilfswelle
12 wird mit bekannten Mitteln durch-eführt, von deren Darstellung hier abgesehen
wurde. Es ist ein Z,
besonderer Vorztit, der erfindungsgemäß aus-,gebildeten
Verstelleinrichtung, daß durch eine recht kleine Relativdrehung zwischen den
Wellen
i i und 12 bereits ziemlich große Ver-.;tellwegeAC des Kurbelzapfens ig herbeigeführt
werden können. Dies wirkt sich sehr günstig aus auf den Rauinbederf der zur Erzeugung
der Relativdrehung dienenden Bauteile, so daß die ganze Einrichtung bei beschränkten
Raumverhältnissen mit besonderem Vorteil verwendet werden kann.
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Die. Ausführungsform des Erfindungsgedankens nach den Abb. 4 bis
6 unterscheidet sich von der soeben besprochenen dadurch, daß der in Abb.
4 erkennbare Hauptlenker BC am Punkte B nicht in seiner eigenen Längsrichtung, sondern
in Richtung AB verschieblich geführt ist. Die Einrichtung stellt somit keinen Konchoidenlenker,
sondern einen Eliipsenlenker dar. Die auf der zur Kurbelwelle ii verdrehbaren Hilfswelle
12 angebrachte Hilfskurbel (Gegenlenker AD) ist
hier als exzentrische
Kreisscheibe22 aUSgebildet. Sie umfaßt die in ihr drehbar gelagerte, den Hauptlenker
BC darstellende Kreisscheibe23, die einerseits den Kurbelzapfen 18, andererseits
den Schwenkzapfen 24 trä.-t. Auf diesem sitzt der Gleitstein 15, dessen GleitführUng
25 sich in dem festen Kurbelarm 13 der Kurbelwelle i i befindet.
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Die Arbeitsweise dieser Bauart ist die gl eiche wie diejenig ge der
vorher beschriebenen Ausführung nach Abb.. i bis 3. Abb. 4 zeigt wieder eine
Betriebsstellung mit einem wirksamen Kurbelhalbmesser AC, während Abb.
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die Nullstellung angibt, bei der Punkt C
auf A fällt.
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Aus Abb. 6 ist ersichtlich, daß das kreisscheibenförmige Gelenkstück
23 mit dem Kurbelzapfen iS sehr sicher in der Hilfskurbel 22 gelagert ist.
Diese Bauart eignet zi sich demnach für höhere Drehzahlen bzw. größere Übertragungskräfte
am verstellbaren Kurbelzapfen 18.
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Die Abb. 8 und 9 zeigen ein erfinduilgsgemäß verstellbares
Exzenter, wie es für die Schiebersteuerung von Dampfmaschinen zur Einstellung verschiedener
Füllungen und zum Umstenern verwendbar ist.
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Das dem Verstellexzenter zugrunde liegende Gelenkschema, zeigt Abb.
7, aus welcher hervorgeht, daß es sich hier wieder, wie bei Abb. i, um einen
I,'-onchoidenlenker mit dem Hauptl,enker BC und dem Gegenlenker AD
handelt.
Punkt A ist als Mitte der Maschinenwelle und AB als Richtung der Hauptkurbel der
Maschine anzusehen. AC ist die Exzentrizität, der Winkel CAB der Voreilwinkel des
Stenerexzenters. Der Punkt C bewegt sich bei Relativverdrehung der Hilfskurbel
AD auf der Geraden CU (Scheitelkurve der Steuerung), die um das Maß des linearen
Voreilens an der Wellenmitte A vorbei geht.
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el Die StellungAC möge der Größtfüllung in der einen Drehrichtung,
AC' derjen-,gen in der anderen Drehrichtung entsprechen. ACO DO ist dann die Nullfüllung.
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Bei der baulichen Ausgestaltung dieses Steuerungsantriebes nach Abb.
8 und 9 wird der Hauptlenker durch das Hauptexzenter 26
(Mittelpunkt
C) -gebildet. Dieses ist drehbar gelagert auf dem ebenfalls als Exzenterscheibe
27 (Mittelpunkt D) ausgebildeten Gegenlenker, der beispielsweise mit
der Hilfswelle 12 aus einem Stück besteht. Die Schwenkung des Hauptexzenters :26
erfolgt um den Zapfen:28 der Steuerwelle, die hier beispielsweise aus den Teilen
i i und i i' zusammengesetzt und beiderseits der Verstelleinrichtung gelagert ist.
Auf dem Zapfen 28 ist der aus zwei Teilen 29, 29' bestehende Gleitstein drehbar
angeordnet. Er gleitet in den an den Spitenflächen des Hauptexzenters
26 befindlichen Führungen 30, 3o'. Auf seinem äußeren Umfange trägt
das Hauptexzenter -,6 in üblicher Weise den Exzenterring 3 1, an dem
die zur Bewegungsübertragung auf den Steuerscbieber dienende Schubstange
32 befestigt ist.
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Die Einstellung der Füllung und des Drehsinnes der zugehörigen Dampfmaschine
ge-
schieht also durch Verdrehung der Hilfswelle 12 mit Hilfsexzenter
27 gegenüber der Steuerwelle i i, i i'. Hierbei wird das Hauptexzenter
26 unter Verschiebung auf dem Gleitstein 29, 29' um dein Zapfen
28 geschwenkt, und der Mittelpunkt C beschreibt die beabsichtigte
Scheitelkurve. Um diese Bewegungen der eng ineinander gebauten Teile zu ermöglichen,
muß bei dem dargestellten Beispiel das Hauptexzenter 26 mit einem Ausschnitt
33 und das Hilfsexzenter 27 mit einem Ausschnitt 34 versehen sein.