DE74670C - Selbsttätiges hydraulisches Stellzeug für zwangläufige Steuerungen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Alle zwangläufigen Steuerungen üben während des Ganges der Maschine auf das Stellzeug, welches die Steuerung für einen bestimmten Füllungsgrad einstellt, also auch auf den das Stellzeug direct bethätigenden Regulator oder Reversirhebel eine Rückwirkung aus, welche während einer Umdrehung der Kurbelwelle zweimal ihre Richtung ändert und abwechselnd im positiven und im negativen Sinne wirkt. Durch diese Rückwirkung wird das freie Spiel des Regulators und das Vermögen, desselben, die Steuerung auf einen bestimmten Füllungsgrad mit Präcision einzustellen, wesentlich beeinflufst.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Stellzeug, welches ermöglicht, dafs der Regulator oder der Reversirhebel die Steuerung trotz der von derselben ausgeübten Rückwirkung sicher beeinflufst, ohne die hierzu erforderliche Arbeit verrichten zu müssen, indem die Rückwirkung selbst dazu benutzt wird, die Steuerung der jeweiligen Stellung des Regulators oder Reversirhebels entsprechend einzustellen. Zu diesem Zwecke ist zwischen der Steuerung und dem Regulator oder Reversirhebel ein in mit Flüssigkeit gefülltem Cylinder verschiebbarer, mit der Steuerung verbundener Kolben eingeschaltet, in welchem ein durch den Regulator oder Reversirhebel verstellbarer Schieber gelagert ist, durch dessen jeweilige Stellung im Kolben oder im Schieber angeordnete Kanäle freigegeben oder geschlossen werden, so dafs im ersteren Falle eine Bewegung des Kolbens in der einen oder der .anderen Richtung bei gleichzeitiger Verdrängung der Flüssigkeit von einer Kolbenseite zur anderen stattfinden kann, im letzteren Falle dagegen eine Bewegung des Kolbens verhindert wird. Da die Steuerung nicht in directer Verbindung mit dem Regulator oder Reversirhebel steht, sondern mit dem erwähnten Kolben verbunden ist, wirkt die rückwirkende Kraft der Steuerung auf diesen im Cylinder verschiebbaren Kolben, ohne das Spiel des Regulators bezw. des von ihm bewegten Kolbenschiebers zu beeinflussen.

Damit nun durch die Rückwirkung eine Verschiebung des Kolbens immer nur in der zur richtigen Einstellung der Steuerung erforderlichen Richtung stattfinden könne, d. h. damit der Kolben den durch den Regulator oder Reversirhebel bewirkten Bewegungen des Kolbenschiebers genau folge, sind in den oben erwähnten Kanälen Ventile derart angeordnet, dafs ein Uebertreten von Flüssigkeit von der einen Kolbenseite auf die andere nur erfolgen kann, wenn der Kolben der Bewegung des Kolbenschiebers entsprechend verschoben wird.

Die Haupttheile des hydraulischen Stellzeuges können zur Ausführung einer hin- und hergehenden oder schwingenden Bewegung oder einer Combination beider Bewegungsarten geeignet angeordnet werden.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. ι einen Längsschnitt des hydraulischen Stellzeuges mit verschiebbar angeordnetem Kolben und Kolbenschieber im Ruhezustande.

Fig. 2 zeigt die Lage der verschiebbaren Theile des Stellzeuges während ihrer Bewegung.

Wie aus der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsart des Stellzeuges ersichtlich, bewegt sich im Cylinder ^, welcher mit einer

Flüssigkeit (Glycerin, OeI) gefüllt ist, ein Kolben k mit hohler Kolbenstange k^l. In dieser hohlen Kolbenstange ist ein mit Aussparungen s¹ s² versehener Kolbenschieber s angeordnet, dessen Gestänge s³ durch die Stopfbüchsen der Kolbenstange hindurchgeht. Der Kolben k ist mit Kanälen mn und m^l n¹ versehen. In den Kanälen nn^l sind Ventile ν derart angeordnet, dafs, wenn durch die Aussparung s¹ des Kolbenschiebers s ^xdie Verbindung der Kanäle η m hergestellt ist, der Kolben nach abwärts bewegt werden kann, indem die Flüssigkeit das im Kanal η sitzende Ventil hebt und von der Unterseite des Kolbens nach der Oberseite gelangt, während, wenn durch die Ausnehmung s'² des Schiebers s eine Verbindung der Kanäle η^l m^l hergestellt wird, eine Verschiebung des Kolbens nur nach aufwärts stattfinden kann. Auf das Gestänge s³ des Kolbenschiebers 5 wirkt bei i? der Regulator oder der Reversirhebel ein, während die am unteren Ende der Kolbenstange k^l sitzenden Zapfen k'² mit dem Steuerungsorgan der Maschine verbunden sind.

Nimmt der Kolbenschieber 5 im Kolben k seine Mittelstellung ein, so sind die Kanäle nn¹ geschlossen, der Kolben k kann daher durch die Rückwirkung der Steuerung nicht verschoben werden. Wird der Kolbenschieber s vom Regulator oder Reversirhebel nach abwärts bewegt (s. Fig. 2), so verbindet die Aussparung s¹ des Schiebers s die Kanäle mn im Kolben k und letzterer kann durch die Rückwirkung der Steuerung wohl nach abwärts, aber nicht nach aufwärts bewegt werden! Der Kolben k folgt dem Kolbenschieber s und gelangt zum Stillstand, wenn der Kanal η wieder verschlossen wird. Eine in entgegengesetzter Richtung stattfindende Verschiebung des Kolbens k durch eine nach aufwärts gerichtete Rückwirkung der Steuerung kann eintreten, wenn der Schieber s durch den Regulator oder den Reversirhebel so hoch gehoben worden ist, dafs die Aussparung s² die Kanäle m¹ n^l im Kolben k verbindet; es tritt dann das beschriebene Spiel im entgegengesetzten Sinne ein.

Sind die Kanäle mn, m^l n^l genügend weit, so wird der Kolben k dem Kolbenschieber s sofort durch eine einzige Rückwirkung der Steuerung in die neue Stellung folgen; sind die Kanäle klein oder wird der Hub der Ventile ν verkleinert, so wird der Kolben infolge des vergröfserten Durchflufswiderstandes -der Flüssigkeit dem Kolbenschieber s erst nach einigen Rückwirkungen der Steuerung folgen. Es kann daher die Geschwindigkeit der Regulirung beschleunigt oder verzögert werden.

Den freien Raum in der hohlen Kolbenstange k¹ füllt eine Flüssigkeit aus, deren Circulation durch Anbringung eines Kanals s⁴ im Kolbenschieber s ermöglicht wird. Damit eine zu weite Verschiebung des Kolbenschiebers s im Kolben verhindert werde, ist das Gestänge s³ mit Anschlägen ρ versehen. Diese haben überdies den Zweck, die Steuerung beim Ingangsetzen der Maschine einzustellen, indem der durch den Regulator oder Reversirhebel bewegte Schieber s, sobald der Anschlag ρ an der Kolbenstange k¹ anliegt, den Kolben mit verschiebt, welcher Bewegung, da die Kanäle m η durch die Aussparung s¹ oder die Kanäle m^l n^l durch s² verbunden sind, nur der Reibungswiderstand im Gestänge und der Steuerung entgegenwirken. Da, so lange die Maschine nicht im Gange ist, keine Rückwirkung der Steuerung vorhanden ist, mufs die Verschiebung der Steuerung vom Regulator oder Reversirhebel bewirkt werden.

Während des Ganges der Maschine verrichtet die rückwirkende Kraft der Steuerung die zur Verstellung des Kolbens nothwendige Arbeit. Es hat daher der Regulator oder der Reversirhebel keine andere Arbeit zu verrichten, als den Schieber s, welcher vollkommen entlastet ist, in der jeweilig notwendigen Richtung zu bewegen.

Aus Fig. 2 a ist zu ersehen, dafs die Kanäle mn, TIi¹Ii¹ sammt Ventilen ν auch in dem Kolbenschieber s angeordnet sein können, während durch Aussparungen s¹ s² im Kolben k oder der Kolbenstange k^l die Verbindung der Kanäle mit dem Cylinder ^ hergestellt wird.

In Fig. 3 ist schematisch die Anordnung des Stellzeuges (Fig. 1) bei einer Hackworth-Steuerung dargestellt. Der Cylinder \ ist am Regulatorständer befestigt; am oberen Ende des Kolbenschiebers greift der Regulator an und am unteren Ende k*~ der Kolbenstange k¹ die Steuerung.

Uebt die Steuerung nur nach einer Richtung eine Rückwirkung aus — wie dies bei allen Maschinen der Fall ist, welche für jede Cylinderseite eine besondere Steuerung haben —, so wird zum Ersatz der fehlenden Rückwirkung ein der Richtung derselben entsprechend wirkendes Gewicht g angehängt, welches ungefähr halb so grofs sein mufs als die rückwirkende Kraft.

Fig. 4 zeigt schematisch die Anordnung des horizontal gelagerten hydraulischen Stellzeuges bei einer Hackworth-Steuerung, und Fig. 5 eine analoge Anordnung des Stellzeuges bei einer St ep he ns on-Steuerung bei welcher der Kolbenschieber durch den Reversirhebel bewegt wird.

Bei der in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsart des hydraulischen Stellzeuges sind der verschiebbare Kolben k und der Kolbenschieber s durch schwingende Kolben ersetzt, welche mit den nöthigen Kanälen m η,ηι¹ n\ s^l s² und Ventilen ν versehen sind. Die Kurbel b des Kolbens k wird durch die

Steuerung und die Kurbel c des Kolbenschiebers s durch den Regulator oder Reversirhebel bewegt.

In Fig. 9 ist gezeigt, dafs auch zwei schwingende Segmentkolben k k angewendet werden können. Die Wirkungsweise der schwingenden Kolben ist genau dieselbe, wie bei geradlinig hin- und herbewegtem Kolben und Kolbenschieber.

In Fig. to ist die Anordnung des Stellzeuges mit schwingendem Kolben bei einer Stephens ο n- Reversirsteuerung dargestellt.

Aus den Fig. 11 und 12 ist ersichtlich, dafs statt des Kolbens k auch der Cylinder ^ auf der feststehenden Kolbenstange k¹ verschoben werden und statt eines Kolbenschiebers s ein schwingender Schieber s, ähnlich wie in Fig. 6 dargestellt, verwendet werden kann, welcher mit den Durchlässen S¹S² versehen und vom Kolben k getrennt angeordnet ist. Auch iri diesem Falle wird der Cylinder ^ durch die Rückwirkung der Steuerung und der schwingende Schieber s durch den Regulator odei den Reversirhebel bewegt.

Die Fig. 13 und 14 zeigen zwei weitere Modificationen, bei welchen der Schieber s bei seinem Aufwärtsgang die Kanäle in solcher Weise freigiebt, dafs die Bremsflüssigkeit von oben nach unten fliefsen, der Kolben k also ebenfalls sich heben kann. Hierbei kann, wie in allen übrigen Fällen, der Cylinder fest und der Kolben beweglich sein, oder umgekehrt; k d F

der

in

Fi

13

ersichtebenso können statt

lichen Ringventile V¹V² auch Ringklappen verwendet werden.

Zum 'besseren Verständnifs. der Erfindung soll die Rückwirkung im Nachfolgenden an der Hand zweier Beispiele, und zwar an einer Stephenson- und einer Hackworth-Steuerung gezeigt werden.

In den beiden, eine Stephenson'sche Steuerung veranschaulichenden Fig. 15 und 16 wirkt in der einen oder anderen Schräglage der Coulisse α, je nach der Richtung, in welcher die Schieberstange S gezogen wird, eine Componente p¹ oder p² der Schieberstangenzugkraft q entweder nach aufwärts oder nach abwärts. Da die Coulisse während eines Hubes in beide Schräglagen kommt und in beiden Lagen einmal den Schieber zieht und einmal stöfst, so findet pro Hub zweimal ein Druckwechsel in dem Stellzeug st, also auch in dem Kolben k des hydraulischen Stellzeuges statt. Diese abwechselnd positiv und negativ wirkende Kraft wird nun zum Bewegen des Stellzeuges ausgenutzt.

Dasselbe geschieht auch bei der in Fig. 17 gezeigten Hackworth'schen Coulisse. Je nachdem in den Lagen I oder II des Excenterhebels der Schieber abwärts oder aufwärts gezogen wird, wirkt auf die Hebelarme α oder β die Kraft P aufwärts oder abwärts und übt daher auch auf das Stellzeug eine Kraft aus, welche während eines Hubes die positive oder negative Richtung zweimal ändert.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein selbstthätig wirkendes, hydraulisches Stellzeug für zwangläufige Steuerungen, gekennzeichnet durch einen zwischen Regulator oder Reversirhebel und der Steuerung angeordneten, mit letzterer verbundenen, in einem mit Flüssigkeit gefüllten Cylinder beweglichen Kolben k und einen vom Regulator oder Reversirhebel verstellbaren Schieber s, durch dessen Bewegung die Kanäle mn oder m^l n^l, welche der Flüssigkeit den Uebertritt von einer Kolbenseite zur anderen ermöglichen, mit einander verbunden werden, so dafs der Kolben k durch die Rückwirkung der Steuerung stets in die Lage gebracht wird, in welcher die Kanäle m n, Wi¹Ti¹ geschlossen sind, wodurch die Steuerung der jeweiligen Stellung des Regulators oder Reversirhebels entsprechend festgehalten wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.