DE75879C - Steuerung für Dampfmaschinen mit besonderen Cylinderkanälen zur Ueberleitung des Compressionsdampfes nach der Admissionsseite - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schieber für Kraftmaschinen, und zwar insbesondere für Lokomotiven, gewöhnliche sowie Verbundlokomotiven. In ihrer Anwendung für gewöhnliche Lokomotiven bezweckt die Erfindung die theilweise Aufhebung der Kompression im Cylinder, während bei Benutzung derselben für Verbundmaschinen mit wie üblich unter rechtem Winkel eingestellten Kurbelzapfen auch an einer bestimmten Stelle eine vorherbestimmte Dampfmenge durch den Hochdruckcylinder in den Aufnehmer und den Niederdruckcylinder eingelassen werden soll.

Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung für Verbundlokomotiven mit Hochdruckcylinder auf der einen und Niederdruckcylinder auf der anderen Seite wird die Gröfse der Verminderung der Kompression durch die Form des Schiebers und die Lage und Gröfse der Extrakanäle im Schieber und Cylinder bestimmt. Durch die Verminderung der Kompression in den Cylindern, besonders bei geringerer Füllung, wird die Leistungsfähigkeit der Lokomotive erhöht, insbesondere in Bezug auf Geschwindigkeit und Leichtigkeit in der Erzielung der letzteren.

Bei Anwendung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Schiebers auf den Hochdruckcylindern einer Verbundmaschine der oben bezeichneten Art wird der Zeitpunkt des Dampfeintritts und die eingelassene Dampfmenge, welche durch den Hochdruckcylinder in den Aufnehmer und den Niederdruckcylinder geht, durch die Form des Schiebers und die Lage und Gröfse der Extrakanäle bestimmt und beherrscht. Durch das Einlassen einer vorherbestimmten Dampfmenge in den Niederdruckcylinder zu einer Zeit, wo der Niederdruckkolben seinen Hub angefangen hat oder anzufangen im Begriffe steht, wird das Stofsen der Niederdruckseite der Maschine vermindert und dadurch die Leistungsfähigkeit der Maschine erhöht.

In den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht Fig. ι die obere Hälfte eines gewöhnlichen Lokomotivcylinders im Längsschnitt. Der Schieber ist im Schnitt nach C-D der Fig. 6 dargestellt. Die Extrakanäle und der Schieber sind zum Gebrauch für eine Schnellzuglokomotive construirt; Kolben und Schieber sind in ihren richtigen Stellungen zu einander während oder kurz vor der Ausströmung dargestellt und die Bewegungsrichtungen von Kolben und Schieber durch Pfeile angedeutet. In dieser Ansicht reichen die Extrakanäle vom Ventilsitze oder Schiebergesicht durch die senkrechte Mitte des Cylinders nach der Cylinderbohrung, in Wirklichkeit gehen diese Kanäle aber durch die Seiten des Schiebergesichts und des Cylinders, wie in Fig. 3 und 4 richtig angegeben ist.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht wie Fig. 1, nur dafs die vordere Schieberhälfte im Schnitt C-D, Fig. 6, und die hintere Hälfte im Schnitt JE-F, Fig. 6, und Kolben und Schieber in ihren richtigen Stellungen zu einander unmittelbar nach der Ausströmung dargestellt sind, wobei die Bewegungsrichtung von Kolben und Schieber wieder durch Pfeile angegeben ist. Diese An-

sieht zeigt durch die Pfeile den Weg, auf welchem die zeitweilige Aufhebung der Kompression vor sich geht.

Fig. 3 ist ein voller Grundrifs von Fig. i; der Deckel des Dampf kastens und der Schieber sind fortgelassen und die Wandungen des Dampfkastens sind im Schnitt dargestellt. In dieser Ansicht sind die Extrakanäle im Schiebergesicht gezeigt.

Fig. 4 ist eine Endansicht des Cylinders mit abgenommener vorderer Kopfplatte und zeigt mit punktirten Linien die Extrakanäle, welche sich von dem Schiebergesicht bis zur Cylinderbohrung erstrecken.

Fig. 5 ist ein Längenschnitt durch den ganzen Schieber und dessen Gleitfläche (das Schiebergesicht) und zeigt die Kanäle und Extrakanäle in vergrößertem Mafsstabe.

Fig. 6 veranschaulicht den Schieber in umgekehrter Ansicht in vergröfsertem Mafsstabe.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht nach A-B, Fig. 6.

Fig. 8 zeigt ein eigentliches, d. h. besonders in den Cylinder einzusetzendes Schiebergesicht und verbildlicht die Art der Herstellung der Extrakanäle bei Benutzung eines derartigen abnehmbaren Schiebergesichts auf der Schiebergleitfläche eines gewöhnlichen Cylinders.

Fig. 9 ist ein Schnitt nach G-H der Fig. 8.

Fig. io ist ein Grundrifs der Schiebergleitfläche eines Lokomotivcylinders gewöhnlicher Art und zeigt die Art der Anbringung der Extrakanäle, um darzulegen, wie die vorliegende Erfindung auch bei den zur Zeit in Gebrauch befindlichen Cylindern Anwendung finden kann.

Fig. 11 zeigt im umgekehrten Grundrifs einen gewöhnlichen Schieber, der der in Fig. io gezeigten Schieberfläche angepafst ist und die Extraschieberkanäle aufweist.

Fig. 12 ist eine Schnittansicht der Fig. ι ο nach I-J-, wobei der Schieber der Fig. ι ι in der Seitenansicht und ein Theil des Dampfkastens im Schnitt gezeigt ist.

Fig. 13 ist eine Schnittansicht der Fig. 10 nach K-L, wobei der Schieber nach M-N der Fig. 12 geschnitten ist.

Fig. 14 ist eine Endansicht des oberen Cylindertheils mit fortgelassener vorderer Kopfplatte, wobei ein kleiner Theil des Dampfkastens zur Darstellung gekommen ist. Diese Ansicht zeigt in punktirten Linien die in Fig. 11 bis 13 veranschaulichten Extrakanäle oder Dampfeintrittsöffnungen, die sich auf indirectem Wege von der Schiebergleitfläche bezw. dem Schiebergesicht bis zur Cylinderbohrung erstrecken.

Fig. 15 ist ein umgedrehter Aufrifs eines Schiebers, der für den Hochdruckcylinder einer Verbundmaschine mit Hochdruckcylinder auf der einen und Niederdruckcylinder auf der anderen Seite bestimmt ist. Derselbe ist wie der in den Fig. 1, 2, 5, 6 und 7 verbildlichte Schieber ausgeführt, mit dem Unterschiede nur, dafs ein Theil seiner Fläche an den Seiten seiner Auspuffhöhlung weggeschnitten ist, welcher Unterschied sich deutlich aus einer Vergleichung mit Fig. 6 ergiebt.

Fig. 16 ist eine Schnittansicht wie Fig. 1 und zeigt einen Hochdruckcylinder einer solchen Verbundlokomotive. Die Construction der Extrakanäle oder ExtradampfeinströmungsöfT-nungen ist ebenso wie die Anordnung derselben die gleiche wie in den Fig. 1 bis 5 und der Schieber im Schnitt gezeigt, und zwar dessen vordere Hälfte im Schnitt nach Q-R, Fig. 15, während die Bewegungsrichtung von Schieber und Kolben durch Pfeile angegeben sind. Kolben und Schieber sind annähernd in ihren richtigen Stellungen zu einander, beim gröfsten Wege des Schiebers, dargestellt. Der Weg des Dampfeintritts vom Dampfkasten nach der Ausströmung ist durch Pfeile angedeutet. Wie bekannt, ist bei Verbundmaschinen der Auspuff des Hochdruckcylinders mit dem Aufnehmer und Niederdruckcylinder verbunden, was aber in der Zeichnung nicht weiter zur Darstellung gebracht ist. Der in den Fig. 1 bis 5, 10 bis 14 und 16 gezeigte Lokomotivcylinder 20 ist von der gewöhnlichen Art und bezüglich seiner Einrichtung und Anordnung in bekannter Weise wie folgt ausgerüstet: Vordere Kopfplatte 21, hintere Kopfplatte 22, Stopfbüchse wie üblich, Kolben 23, Kolbenstange 24, Dampfkasten 25, Stopfbüchse desselben wie üblich, Deckel desselben 26, Schieberstange 27, Dampfeinströmungsöffnungen 28 und 29 und Dampfausströmungsöffnungen 30.

Die Extracylinderkanäle 31 und 32, welche von der Schiebergleitfläche bezw. dem Schiebergesicht 33 bis zur Cylinderbohrung reichen, können nach Mafsgabe der Darstellungen der Fig. ι bis 5 und 16 angeordnet und eingerichtet sein. Die Kanäle gehen von einem zwischen dem Einströmungs- und Ausströmungskanale liegenden Punkte aus, während ihr Einmündungspunkt in die Cylinderbohrung entsprechend der Geschwindigkeit, die die Lokomotive haben soll, verschieden angeordnet werden kann. Es kann also aus diesem Grunde die Gröfse dieser Kanäle verschieden sein und dieselben brauchen aus gleichem Grunde auch nur an der einen Seite des Cylinders angebracht werden.

Der in den Fig. 1, 2, 5, 6 und 7 veranschaulichte Schieber 34 ist von der üblichen Art, nur dafs er die Extraschieberkanäle 35 und 36 hat, die wie folgt eingerichtet und angeordnet sind: Beide Kanäle sind einander gleich und jeder liegt innerhalb der Schieberfläche, wobei die ausgesparten und rechteckigen Oeffnungen in jeder Schieberseite durch eine Nuth mit einander verbunden sind, wie in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Wie besonders aus Fig. i, 2 und 6 ersichtlich, liegen die Schieberseiten 37 und 38 zwischen den recht-

eckigen Oeffnungen der Extraschieberkanäle und sind weiter als diese. Dies hat den Zweck, einen Eintritt von Dampf in den Ausströmungskanal vom Cylinder aus und durch den Extracylinderkanal und die Schieberkanäle hindurch vorzubeugen. Um zu verhindern, dafs die Extracylinderkanäle nach dem Dampfdruck hin innerhalb des Dampfkastens während des vollen Ganges des Schiebers aufgedeckt werden, sind die Ansätze 39 am Schieber angeordnet.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist unter Hinweis auf. Fig. 1 und 2 wie folgt: In Fig. 1 sind Kolben und Schieber in ihren annähernd richtigen Stellungen kurz vor oder bei der zeitweiligen Aufhebung der Kompression an der einen Seite dargestellt und die Bewegungsrichtungen durch die eingezeichneten Pfeile angegeben. In Fig. 2 sind Kolben und Schieber in ihren richtigen Stellungen zu einander gezeichnet, nachdem sie in der Pfeilrichtung weiter gerückt sind und gerade nachdem die Kompression zwischen Kolben und vorderem Cylinderende begonnen hat; wie aus der Richtung der Pfeile ersichtlich, wird die Kompression im Cylinder und in der Dampfeinströmungsöffnung 29 durch die Extraventilkanäle 36 und den Extracylinderkanal 3 2 unterbrochen, der in den Cylinder mündet, aus welchem die Ausströmung des komprimirt gewesenen Dampfes durch die Einströmungsöffnung nach dem Auspuffkanal 28 stattfindet. Da beide Enden des Cylinders und Schiebers gleich sind, so findet die zeitweilige Aufhebung der Kompression auf diese Weise bei jedem Kolbenhube statt.

Bei einem neuen Cylinder können die Extracylinderkanäle leicht in dem Gufsstück des letzteren selbst angebracht werden; will man dagegen die vorliegende Erfindung bei einem Cylinder mit Schiebergesicht anwenden, so können die Extracylinderkanäle in dem Schiebergesicht nach Angabe der Fig. 8 und 9 wie folgt hergestellt werden: Das Schiebergesicht 40 von gewöhnlicher Construction wird mit den vier gleichen Extracylinderkanälen 41 versehen, von denen jeder durch entsprechendes Bohren und Nuthen des Sitzes, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt, hergestellt wird, wobei die Länge der Nuth genügend lang gemacht wird, um sich direct über den Einmündungspunkt des Kanals in den Cylinder, auf den das Schiebergesicht aufgelegt wird, zu erstrecken.

Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung für Lokomotiv.cylinder der jetzt üblichen Art können die Extracylinderkanäle und die Extraschieberkanäle nach Fig. 10 bis 14 construirt sein. Die Extraschieberkanäle 42 und 43 des Schiebers 44 entsprechen denen des Schiebers der Fig. 1,2,5 bis 7i ^nur ^^s die Extracylinderkanäle einen runden Querschnitt haben und die die Enden der Extraschieberkanäle bildenden ausgesparten Oeffnungen ,anstatt rechteckig länglich sind. Im Cylinder werden die Extraschieberkanäle 45 durch Ausbohren und nachheriges Verkeilen der nicht nöthigen Theile der Oeffnungen hergestellt. Jeder Kanal 45 beginnt an der Schieberfläche 46, geht dann nach unten, aufsen und nach oben bis zu einem einen Theil des Kanals bildenden Räume direct unter der Wandung des Dampf kastens 47 und den an dieser Stelle rechteckig geformten Kupferdrähten und alsdann nach abwärts zur Cylinderbohrung. An der Aufsenseite des Cylinders 20 kann jeder Extracylinderkanal gewünschtenfalls um einen Theil des Cylinders geführt werden, und zwar mittelst des Rohres 48, welches in Fig. 14 durch punktirte Linien angedeutet ist.

Die Anwendung der Erfindung bei einem Hochdruckcylinder einer Verbundmaschine ist durch die Fig. 15 und 16 veranschaulicht. In diesen Ansichten sind Cylinder 20 und Extracylinderkanäle 31 und 32 dieselben, wie in den Fig. ι bis 5, und sind Schieber 34¹ und Extraschieberkanäle 35¹ und 36' wie in den Fig. 1, 2, 5 bis 7 construirt, mit dem Unterschiede nur, dafs Schieber 34¹ gegenüber der Auspuffhöhlung nach hinten zu ausgeschnittene Seiten 37 * und 38 * hat, wie Fig. 15 zeigt, und zwar zu dem Zwecke, den Durchtritt des Dampfes aus dem Dampfkasten durch den Einströmungskanal, einen Theil des Cylinders und den Extracylinderkanal 32 in den Ausströmungskanal zu ermöglichen, aus welch letzterem Kanal der Dampf in den Aufnehmer und den Niederdruckcylinder überströmen kann, die weiter nicht dargestellt sind. Der Weg des Dampfes vom Dampfkasten nach der Ausströmungshöhlung ist in Fig. 16 durch Pfeile angedeutet. Es ist ersichtlich, dafs, da beide Enden des Cylinders und Schiebers in ihrer Construction einander gleich sind, insoweit die Extrakanäle hierbei in Betracht kommen, der Dampfzulafs aus dem Dampf kasten nach dem Ausströmungskanal bei jedem Hube der Maschine stattfindet, nachdem der Kolben an der Mündung des letzten Extracylinderkanals in seiner Hubrichtung bei voller Bewegung des Schiebers vorbeigegangen ist.

Construction und Anordnung, der Extracylinder- und Schieberkanäle einer Maschine müssen je nach den Erfordernissen der betreffenden Maschinengattung getroffen werden; die Extraschieberkanäle lassen sich leicht bei den sogenannten Allan- und Allan-Richardson- und anderen Schiebern anbringen, indem man kleine Abänderungen in der Gröfse und Lage der Extraschieberkanäle vornimmt, wie solche sich in Gemäfsheit der vorstehenden Beschreibung als zur Erzielung der angestrebten Effecte nothwendig herausstellen. So kann auch die innere und äufsere Ueberlappung des Schiebers nicht nur bezüglich der Dampfeinlafs- und

Auslafskanäle, sondern auch hinsichtlich der Extrakanäle vergröfsert oder verringert werden. Folgende Vortheile werden unter anderen durch die Anwendung der beschriebenen Erfindung infolge der Aufhebung der Kompression erzielt: Erstens die. innere Ueberlappung des Schiebers kann vergröfsert werden, wodurch eine gröfsere Dampfexpansion bedingt ist. Zweitens, bei einer Lokomotive angewendet, wird durch die Erfindung eine weniger plötzliche und mehr zusammenhängende Ausströmung erzielt, so dafs der durch den Auspuff hervorgerufene Zug weniger heftig ist und die Kohlen nicht so sehr emporreifst und gleichzeitig neben einer Ersparnifs an Brennmaterial eine bessere Verbrennung sichert. Drittens kann der Schieber gleichmäfsiger ausbalancirt, die Reibung des Schiebers also verringert werden, da die Kompression aufgehoben oder verringert wird. Viertens, da die Kompression aufgehoben oder verringert wird, so hebt sich der Schieber nicht, was von grofser Wichtigkeit ist, da hierdurch der Schieber nur mit einem Minimum von Reibung auf seinem geschmierten Sitze gleitet. Der gewöhnliche Schieber wird, besonders bei einer laufenden Lokomotive, häufig hochgehoben, was zur Folge hat, dafs das Schmieröl von den Reibungsflächen fortgeblasen wird, Dampf in den Auspuff verloren geht und der Schieber selbst bei seinem Zurückfallen . auf seinen Sitz einen schädlichen Schlag empfängt. Alle diese schädlichen Wirkungen werden durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung vermieden. Fünftens die Füllung des Cylinders kann bei Anwendung vorliegender Erfindung kleiner sein,, als dies bisher nothwendig oder rathsam war.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Steuerung für Dampfmaschinen, bei welcher eine theilweise Aufhebung der Kompression dadurch erzielt wird, dafs zwischen Ein- und Ausströmung im Cylinder mündende Kanäle 31, 32 und im Schieber zu deren Verbindung Kanäle 35, 36 vorgesehen werden, welche während des Kolbenhubes den einen Cylinderraum mit dem anderen Cylinderraum und dem Auspuffkanal oder bei Verbundmaschinen den einen Raum des Hochdruckcylinders mit dem nach dem Aufnehmer und Niederdruckcylinder führenden Kanal verbinden.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.