DE78526C - Regelvorrichtung für Kraftmaschinen mit Einwirkung des Regu'ators aut das Drosselventil und dadurch verursachter Aenderung des Iixpansionsschiebers - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei vorliegender Einrichtung für selbsttätig ■veränderliche Expansion wirkt der Regulator durch irgend einen gewöhnlichen Mechanismus auf ein Drosselventil, und die Lage, bei welcher Absperrung des Frischdampfes vom Cylinder durch die Steuerung erfolgt (also der Füllungsgrad), wird durch die Aenderung des Druckes im Schieberkasten infolge des Oeffnens oder Schliefsens des Drosselventils hervorgebracht. Eine Stange, welche die Absperrvorrichtung beherrscht, ist an einem Kolben befestigt, der sich in einem Cylinder bewegt. Ein Ende des Cylinders ist gegen den Schieberkasten zu offen, das andere ist für gewöhnlich dem Druck im Kessel ausgesetzt. Die beiden Enden des Cylinders stehen also für gewöhnlich in Verbindung mit, den zu beiden Seiten des Drosselventils befindlichen Theilen der Dampf- oder Druckflüssigkeitsleitung. Die Absperrung für den Frischdampf durch die Steuerung ist so angeordnet, dafs sie früher erfolgt, wenn der Kolben sich gegen den Schieberkasten hin bewegt, und später, wenn er sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt.

Dem Kolben kann ein Bestreben, sich vom Schieberkasten zu entfernen, wenn der Druck im Schieberkasten dem Druck des Kesseldampfes nahezu gleicht, entweder durch einen Unterschied in der wirksamen Fläche auf beiden Seiten des Kolbens oder durch eine Feder oder ein Gewicht ertheilt werden, oder die Auswärtsbewegung des Kolbens kann durch iwei kleine Ventile bewerkstelligt werden, welche durch die das Drosselventil bethätigende Stange bewegt werden. Eines dieser Ventile sperrt den Zutritt des Dampfes vom Kessel zu dem vom Schieberkasten abgekehrten Ende des Cylinders ab, das andere verbindet dieses Ende des Cylinders mit dem Auspuff oder einer sonstigen Stelle, wo geringerer Druck herrscht, wie etwa mit" dem Aufnehmer einer Verbundmaschine. Für gewöhnlich ist das Ventil offen, welches Dampf aus dem Kessel in besagten Cylinder einläfst, während das Auspuffventil geschlossen ist.

Die Verbindung zwischen den beiden kleinen Ventilen und der Drosselventilstange ist eine derartige, dafs keine Bewegung der Ventile stattfindet, wenn das Drosselventil sich in der Richtung gegen den Abschlufs zu bewegt, wohl aber dann, wenn das Drosselventil sich, wie ihm dies ermöglicht ist, über jene Stellung hinausbewegt, in welcher der Dampfweg durch dasselbe vollkommen freigelegt ist. Das Ventil sperrt ,dann den Dampfzutritt zum äufseren Ende des Cylinders ab und öffnet dieses Ende des Cylinders gegen den Auspuff hin.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einer einfach wirkenden Maschine mit in der Achse des Cylinders gelegenem Schieber, wie" sie in der Patentschrift Nr. 34792 beschrieben ist.

Fig. ι, 2 und 3 zeigen die ersterwähnte Anordnung und Fig. 4, 5, 6 und 7.die Abänderung dieser Anordnung.

Fig. ι ist eine Vorderansicht der Maschine, Fig. 2 ist ein vergröfserter Aufrifs, zum Theil Schnitt des Schieberkastens und Fig. 3 ist ein waagrechter Schnitt desselben.

A ist die Kurbelwelle der Maschine, B B sind zwei Sätze von über einander aufgestellten Cylindern.

C, Fig. 2, ist das vordere Ende der hohlen Kolbenstange eines Satzes, welche, wie in der oben erwähnten Patentschrift beschrieben, in den Schieberkasten D hineinragt. E ist eine das obere Ende der Kolbenstange umgebende Hülse, welche sich zwar frei drehen, aber nicht auf- und abwärts bewegen kann. In dieser sind schiefe Schlitze E^l angebracht, und entsprechende schiefe Schlize sind auch in die hohle Kolbenstange eingeschnitten. F ist ein Regulator, welcher von irgend einer gewöhnlichen Construction sein kann und auf eine Stange G wirkt, die am oberen Ende das als Schieber ausgeführte Drosselventil H trägt. / ist das Dampfzuleitungsrohr. KK, Fig. 3, sind Stangen, welche Arme an den Hülsen E mit einem Winkelhebel L verbinden, der bei L¹ drehbar ist. M¹ ist ein aus dem Schieberkasten herausragender Cylinder. N ist der zugehörige Kolben, dessen Kolbenstange JV¹ Ansätze trögt, die in radiale Schlitze in einem der Arme des Hebels L eingreifen. O ist ein Ventil, durch welches Dampf aus dem Schieberkasten frei in das innere Ende des Cylinders eintreten kann, welches aber ein Zurückströmen des Dampfes in der entgegengesetzten Richtung verhindert. .

O¹ ist ein kleiner Kanal, welcher dem Dampf aus dem Cylinder M langsam in den Schieberkasten zu strömen gestattet, wenn der Druck im Schieberkasten geringer ist als jener im Cylinder. P ist ein Rohr, welches Dampf vom Dampfzuleitungsrohr / zum äufseren Ende des Cylinders M leitet.

Q. ist die rückwärtige Verlängerung der Stange des Kolbens N, welche durch den Cylinderdeckel hindurchgeht.

Ihr Durchmesser ist derart bemessen, dafs der Flächeninhalt jener Seite des Kolbens N, auf welche der Kesseldampf wirkt, entsprechend verringert wird, so dafs, wenn im Schieberkasten der volle Dampfdruck herrscht, dieser auf die gröfsere Fläche der Innenseite des Kolbens wirkende Dampfdruck den auf die Aufsenseite ausgeübten Druck überwiegt und daher der Kolben nach aufsen bewegt wird.

Wenn die schiefen Schlitze in der Hülse E und in der hohlen Kolbenstange einander gegenüber liegen, so tritt Dampf in das Innere der Kolbenstange und von da aus durch andere Oeffnungen in der Kolbenstange in den Cylinder B der Maschine, wie in oben erwähnter Patentschrift angegeben ist. Wenn aber bei der Abwärtsbewegung der Kolbenstange die an derselben befindlichen Oeffnungen aus dem Bereich der Oeffnungen E in der Hülse gelangen, wird der Dampf abgesperrt.

Es ist klar, dafs die Stellung des Kolbens, bei welcher die Dampfabsperrung erfolgt, d. h. der Füllungsgrad durch Drehung der Hülse um ihre Achse verändert werden kann, indem hierdurch bewirkt wird, dafs die Oeffnungen in der hohlen Kolbenstange an einer früheren oder späteren Stelle des Hubes unter den unteren Rändern der Oeffnungen E¹ hinweggehen, je nachdem die Hülse in' der einen oder in der anderen Richtung gedreht wird.

Wenn der Kolben N sich gegen den Schieberkasten hinbewegt, wird die Hülse in einer solchen Richtung gedreht, dafs die Dampfabsperrung früher erfolgt, bei der entgegengesetzten Bewegung aber später. Die Auswärtsbewegung behufs Verspätung der Dampfabsperrung kann rasch erfolgen, weil der Dampf aus dem Schieberkasten durch das Ventil rasch in das innere Ende des Cylinders M gelangt. Eine Einwärtsbewegung, um die Dampfabsperrung früher eintreten zu lassen, findet langsam statt, da der Dampf am inneren Ende des Cylinders M aus diesem in den Schieberkasten nur durch den engen Kanal O¹ gelangen kann. Statt der obigen Anordnung kann irgend eine gleichwerthige benutzt werden, welche die Bewegung des Kolbens N in der Weise beherrscht, dafs die Auswärtsbewegung desselben rasch, die Einwärtsbewegung dagegen langsam erfolgt.

Man läfst die Abwärtsbewegung rasch vor sich gehen, weil die vorstehend beschriebene selbsttätige Expansionseinrichtung bezweckt, dafs die Maschine bei plötzlicher Erhöhung der Belastung, wie sie z. B. bei Anlagen für elektrische Bahnen sehr häufig vorkommt, sich den Anforderungen augenblicklich anpassen könne. Die erforderliche Kraft kann vom Drosselventil nicht geliefert werden, da dieses im Augenblick der Erhöhung der Belastung nahezu völlig offen ist und die auf seine beiden Seiten wirkenden Drucke nahezu gleich sind. Der ■ nothwendige Kraftzuschufs mufs daher dadurch geliefert werden, dafs die Füllung gröfser gemacht wird, d. h. die Dampfabsperrung später erfolgt. Wären keine Vorkehrungen getroffen, um diese Aenderung rasch eintreten zu lassen, so würde die Maschine zeitweilig über ihre augenblickliche Leistungsfähigkeit hinaus belastet werden. Dies hätte zur Folge, dafs die Geschwindigkeit sich plötzlich und in beträchtlichem Mafse verringert und erst allmälig wieder bis zur gewöhnlichen Höhe ansteigen würde. Durch die angegebenen Mittel wird aber diese Schwierigkeit beseitigt und die Maschine kann sofort und ohne Verringerung der Geschwindigkeit die ihr auferlegte Belastung bewältigen.

Anders verhält es sich im umgekehrten Falle. Bei einer Verringerung der Belastung kommt das Drosselventil durch Verringerung des Druckes im Schieberkasten sofort zur Wirkung und verringert selbstthätig die Kraft der Maschine nach Bedarf, bis die Füllung so gering geworden ist, als sich mit einer nahezu völligen Oeffnung des Drosselventils verträgt. Dann herrscht im Schieberkasten Volldruck. Es ist sonach für die Regulirung nicht nothwendig, . dafs die Bewegung behufs Verringerung der Füllung rasch vor sich gehe, und wenn die Bewegung langsam erfolgt, wird die Wirkung der ganzen Einrichtung eine ruhigere.

In den Fällen, wo die Dampfabsperrung durch die Hülse E früher erforderlich wird, ist die Wirkung folgende:

Die Maschine laufe unter normaler Vollbelastung, wobei die durch das Drosselventil gehenden Kanäle völlig oder nahezu völlig offen sind und die Einrichtung zur Dampf- ' absperrung in der Hülse E sich in der für normale Vollbelastung erforderlichen Lage befindet. Bei Verringerung der Belastung und Erhöhung der Geschwindigkeit gehen die Regulatorkugeln aus einander, schliefsen das Drosselventil H und beeinflussen hierdurch die Maschine. Der Druck im Schieberkasten sinkt gleichzeitig, und wenn die Veränderung hinreichend grofs ist, so wird der oben erwähnte Kolben N, da er auf einer Seite dem Kesseldruck und auf der anderen dem nunmehr verringerten Druck im Schieberkasten ausgesetzt ist, sich gegen den Schieberkasten zu bewegen und die Dampfabsperrung in der Hülse E früher eintreten lassen. Diese Bewegung erfolgt langsam. Infolge dieser früheren Dampfabsperrung verringert sich die Geschwindigkeit und der Regulator öffnet dann das Drosselventil H etwas mehr. Hierdurch wird der Druck im Schieberkasten vergröfsert und wieder eine Verspätung der Dampfabsperrung angestrebt. Hören dann die Verschiebungen der Dampfabsperrung, also die Drehung der Hülse E, infolge der Ausgleichung des Druckes auf beiden Seiten des Kolbens .ZV auf, so befinden sich das.Drosselventil H und die Regulatorkugeln nahezu in ihrer ursprünglichen Lage; der ganze Unterschied ist der, dafs das Drosselventil etwas mehr geschlossen ist als vorhin, und zwar wegen der für die Zeiteinheit erforderten geringeren Dampfmenge.

In den Fällen, wo die Dampfabsperrung durch die Hülse E später erforderlich wird, ist die Wirkung folgende:

Die Maschine laufe unter geringer Belastung und natürlich mit frühzeitiger Dampfabsperrung, wobei der Druckunterschied auf den beiden Seiten des Kolbens N ein derartiger ist, dafs er . sich in keiner Richtung bewegt, und die Belastung vergröfsere sich nun; das hierdurch bewirkte Zusammengehen der Regulatorkugeln öffnet des Drosselventil H weiter und der Druck im Schieberkasten D wird erhöht.

Infolge dessen wird der Kolben vom Schieberkasten D weggedrückt und die Hülse E so gedreht, dafs die Absperrung später erfolgt; die Absperrung mag nun wohl zu spät stattfinden, dies veranlaßt aber keine Unzukömmlichkeiten, weil die Maschine von dem Drosselventil H beherrscht wird, welches durch Verringerung des Druckes im Schieberkasten die Absperrung allmälig auf jenen Punkt verlegt, der mit der Rückkehr des Drosselventils H bis nahezu zur Vollöffnung vereinbar ist.

In Fig. 4, 5, 6 und 7 ist die vorstehend beschriebene Anordnung in anderer Ausführung dargestellt, wobei die Auswärtsbewegung des Kolbens behufs Verspätung der Dampfabsperrung durch zwei kleine Ventile beherrscht wird, die durch die Bewegung der Drosselventilstange bethätigt werden. Die Anordnung ist bei einer einfach wirkenden Maschine derselben Art wie in Fig. 1, 2 und 3 angewendet.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Maschine.

Fig. 5 ist ein Aufrifs, zum Theil Schnitt des Schieberkastens in vergröfsertem Mafsstab.

Fig. 6 ist ein waagrechter Schnitt desselben und Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt des Ventils zur Regelung des Dampfzutritts zum äufseren Cylinderende behufs Regelung des Füllungsgrades in noch gröfserem Mafsstab.

Die mit A, B, C, D, E, E¹, F, G, H, I, K, L, L\ M, N, N¹ bezeichneten Theile sind dieselben, wie mit Bezug auf Fig. 1, 2 und 3 beschrieben.

O¹ ist ein kleiner Kanal, welcher Dampf aus dem Schieberkasten langsam in das innere Ende des Cylinders M oder umgekehrt strömen läfst. P¹ ist das Gehäuse eines Doppelventils P, von dem drei Röhren ausgehen.

Nr. ι führt zu irgend einem Theil des Dampfrohres zwischen dem Drosselventil und dem Kessel. Nr. 2 führt zum äufseren Ende des Cylinders M und Nr. 3 zum Auspuff oder zu einer anderen Stelle, wo geringer Druck herrscht.

R ist ein Hebel, von dem ein Arm durch die Stange G bethätigt wird, der andere wirkt auf die Stange des Ventils P, um dieses nach abwärts zu ziehen, wenn die Stange G sich nach aufwärts bewegt, um das Drosselventil H zu öffnen.

Beim gewöhnlichen Gang der Maschine, wenn das Drosselventil vollkommen offen ist und die Ventile sich in der in Fig. 5 und 7 gezeigten Stellung befinden, stehen die Röhren Nr. ι und 2 in Verbindung mit einander und Nr. 3 ist geschlossen, so dafs zwischen dem Kessel und dem äufseren Ende des Cylinders M

Claims (2)

eine freie Verbindung besteht. Wenn aber unter Einwirkung einer vergröfserten Belastung die Geschwindigkeit der Maschine sich verringert und eine spätere Dampfabsperrung (stärkere Füllung) erfordert wird, so geht die Regulatorstange hinauf und führt das Drosselventil über die Vollöffnungslage hinaus, wodurch das Ventil P niedergedrückt und das äufsere Ende des Cylinders M mit dem Auspuff oder einer sonstigen Stelle von geringem Druck verbunden wird. Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen Rohr Nr. ι und Nr. 2, also auch zwischen dem äufseren Ende des Cylinders und dem Kessel unterbrochen. Da hierdurch der Druck im äufseren Ende des Cylinders M verringert wird, so bewegt sich der Kolben N vom Schieberkasten weg und die Dampfabsperrung durch die Hülse E erfolgt später. Wenn der Kolben sich gegen den Schieberkasten zu bewegt, so ist die Bewegung langsam, da der Dampf vom inneren Ende des Cylinders blos langsam durch die kleine Oeffnung O1 in den Schieberkasten entweichen kann. Wenn der Kolben sich nach aufsen bewegt, so ist das äufsere Ende des Cylinders mit dem Auspuff in Verbindung gebracht worden. Der Dampf im inneren Ende des Cylinders wirkt dann durch Expansion und die Bewegung geht rasch vor sich. Die Kleinheit der Oeffnung O1, durch welche Dampf aus dem Schieberkasten in den Cylinder M eintreten kann, verhindert daher eine rasche Auswärtsbewegung des Kolbens nicht. Der Kolben kann am äufseren Ende seines Hubes gebremst werden, indem man ihn über die zum Rohr Nr. 2 führende Oeffnung hinweggehen und dieselbe schliefsen läfst, oder durch andere geeignete Mittel. Es ist klar, dafs der beschriebene Kolben N bei den vorstehend beschriebenen Anordnungen ebensogut mit dem beweglichen Theil vieler anderen Formen verstellbarer Absperreinrichtungen verbunden werden kann, welche keiner Beschreibung bedürfen. Es kann beispielsweise eine Verlängerungsstange hinzugefügt und in irgend einer geeigneten Weise mit der Stange verbunden werden, welche einen gewöhnlichen Expansionsschieber bethätigt, der am Rücken eines Steuerungsschiebers angeordnet ist. Dabei ist dieselbe Regel einzuhalten, dafs, wenn der Kolben sich gegen das mit dem Schieberkasten verbundene Ende des Cylinders bewegt, die Absperrung früher erfolgt und umgekehrt. Der Kolben kann auch die Lage einer Platte mit schiefen Oeffnungen beherrschen, welche auf der Rückseite eines gewöhnlichen Schiebers liegt. In dem letzteren Fall wären entsprechende schiefe Oeffnungen oder schiefe Rippen in dem Schieber anzubringen. Die Bewegung der Platte dagegen ist senkrecht zu jener des Schiebers und die Absperrung erfolgt früher oder später, je nach der Richtung der Verschiebung. Patenτ-Ansρrüche:

1. Regulirvorrichtung für Dampf- und andere Druckflüssigkeitsmaschinen, dadurch, gekennzeichnet, dafs der Regulator das Drosselventil beeinflufst, und dafs durch die hiermit verbundene Spannungsänderung im Schieberkasten der Kolben eines Cylinders bewegt wird, der auf der einen Kolbenseite mit dem Kessel und auf der anderen mit dem Schieberkasten in Verbindung steht, während der Kolben seine Bewegung auf das Expansionsorgan überträgt.

2. Eine Regulirungsvorrichung nach Patent-Anspruch ι , bei welcher die Auswärtsbewegung des Kolbens vom Schieberkasten weg dadurch veranlafst wird, dafs der Cylinder auf der einen Kolbenseite mit dem Auspuff oder einer anderen Stelle von geringem Druck durch die unmittelbare Wirkung des Regulators verbunden wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.