DE80027C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 7. Mai 1893 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Bethätigung der Steuerungsorgane von Kraftmaschinen durch Druckflüssigkeit ähnlich der durch D. R. P. Nr. 33971 bekannten Art, deren motorische Substanz in (tropfbarer, dampfförmiger oder gasförmiger) Druckflüssigkeit besteht. Dieselbe kann jedoch allgemein Anwendung finden mit Mechanismen, bei denen sowohl die Einsetzung von Bewegungen piäcis erfolgen, als auch die zu durchlaufenden Wegelängen genau übereinstimmen müssen.

Bekanntlich wird in allen Gattungen von Dampfmaschinen die Umsteuerung der Vertheilungsorgane von der Kraftwelle aus in der Art vermittelt, dafs man eine unmittelbare Verbindung zwischen jenen und ihr vermittelst Zwischenmechanismen herstellt. Letztere sind complicirt, machen die Kraftmaschine schwer zugänglich und erhöhen ihre Herstellungskosten. Diese Nachtheile machen sich insbesondere bei Schiffsmaschinen mit drei- oder vierfacher Expansion fühlbar. Man hat sich daher die Aufgabe gestellt, die gewöhnliche Verbindung zwischen Kraftwelle und Vertheilungsorganen aufzuheben und, unter möglichster Vereinfachung der Einrichtung, jedes Vertheilungsorgan sowie seinen Mechanismus in der passendsten Lage anzuordnen. Diese Aufgabe ist in nachbeschriebener Weise auf hydraulischem Wege gelöst.

Fig. ι veranschaulicht eine Ausführungsform des hydraulischen Apparates in senkrechtem Durchschnitt.

Fig. 2 stellt die Druckpumpe in senkrechter Anordnung und als einfach wirkend angenommen dar.

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung zwei mit der Kraftwelle einer Maschine mit zweifacher Expansion verbunden gedachte einfach wirkende Druckpumpen.

Fig. 4 (Schnitt) und Fig. 5 (Vorderansicht) veranschaulichen die Anwendung des Apparates zur Bewegung der Einlafs- und Auslafsorgane einer Maschine mit vier Vertheilern.

Fig. 6 ist ein Schnitt durch das in diesem Falle benutzte Ventil V,

Fig. 7 ein senkrechter Schnitt durch eine Abänderung des Apparates für Maschinen mit vier Vertheilern.

Fig. 8, 8 a und 8 b zeigen in senkrechtem Längsschnitt einen Apparat für Maschinen mit einem Vertheiler, veränderlicher Expansion und raschem Abschlufs.

Der Mechanismus setzt sich in der Hauptsache aus. zwei Kolben A und B zusammen, deren mit tropfbarer Flüssigkeit gefüllte Cylinder hinter und vor den Kolben durch Rohre E und E¹ mit einander in Verbindung stehen. Der Kolben A oder Druckkolben wird von einer Welle M angetrieben, welche mit der Geschwindigkeit der Kraftwelle läuft. An den Kolben B oder Steuerkolben ist das Vertheilungsorgan geschlossen. Die Bewegungen von A übertragen sich also auf B vermittelst hydraulischen Gestänges. Die Cylinder beider Kolben sind von einem mit Flüssigkeit ge-

füllten Raum bezw. O und O¹ umgeben und sind diese beiden Räume unter einander durch ein Rohr F in Verbindung gesetzt. Ferner ist der Raum O mit dem Cylinder des Druckkolbens durch Oeffnungen D und der Raum O¹ mit dem Cylinder des Steuerkolbens durch Oeffnungen C in Verbindung.

Mit der Lage der Theile, welche Fig. ι darstellt, ist der Druckkolben A am Ende seines Rückwärtshubes und ebenso der Steuerkolben B. Bei dieser Kolbenlage hält der mit B durch eine Stange verbundene Vertheiler K die Einlafsöffnungen für die hintere Seite des Kraftkolbens offen und ebenso die Auslafsöffnung für die vordere Kolbenseite. Die Oeffnungen D sind geöffnet, die Oeffnungen C bedeckt. Wenn nun der Druckkolben vorgeht, so bleibt zunächst der Steuerkolben ohne Bewegung, indem die Flüssigkeit aus A¹ durch die Oeffnungen D nach O ausweicht. Erst wenn A die beregten Oeffnungen vollständig geschlossen hat, was allmälig geschieht, drückt er Flüssigkeit in das Rohr E, d. h. gegen die Oberseite des Steuerkolbens B und treibt diesen nach unten, wobei die vor ihm befindliche Flüssigkeit durch Rohr E¹ ausweicht und hinter den Kolben A tritt. Sobald Kolben B hinter die Oeffnungen C gelangt, bleibt er stehen, indem nunmehr die Flüssigkeit durch diese Oeffnungen nach O¹ ausweicht und aus diesem entsprechend Flüssigkeit durch .Fnach O tritt. Durch seinen Niedergang bewegt der Steuerkolben B nun den Vertheiler K, so dafs dieser die Einlafsöffnungen für die Vorderseite des Kraftkolbens, sowie die Auslassöffnungen für dessen Hinterseite entblöfst. Die Theile verharren in der eingenommenen Lage, bis die Welle M den Kolben A wieder zurückschiebt, worauf das Spiel sich wiederholt mit dem Unterschied, dafs nunmehr das Rohr E¹ als Gestänge wirksam wird und das Rohr E dagegen dem Abflufs dient.

In Fig. 2 ist die Druckpumpe AA¹ als einfach wirkende in senkrechter Anordnung dargestellt. Man mufs hier also zwei übereinstimmende Pumpen anwenden, eine mit dem Rohr E und die zweite mit dem Rohr E¹ verbunden, sowie ihre Mantelräume O in Verbindung mit dem Mantelraum O¹.

In Fig. 3 sind zwei einfach wirkende, unter 90 ° zu einander geneigte Druckpumpen A A¹ mit einem gemeinsamen Kurbelzapfen der Welle M verbunden dargestellt. Diese Einrichtungen sind anwendbar bei Maschinen mit zweifacher Expansion und zwei um 90⁰ zu einander versetzten Kurbeln. In ähnlicher Weise kann man auch bei Maschinen mit dreifacher oder vierfacher Expansion verfahren, indem man drei bezw. vier einfach wirkende Pumpen A A¹ entsprechend zu einander gelegt im Kreise um M anordnet.

Fig. 4 und 5 veranschaulichen die Anwendung der Erfindung bei einer Dampfmaschine mit vier Vertheilern. Ein auf die Welle M aufgekeiltes Excenter treibt die Kolben A Aa zweier doppelt wirkenden Druckpumpen; Kolben A bethätigt den Steuerkolben B für die beiden Einlafsschieber, Kolben Aa den Steuerkolben Ba für die beiden Auslafsschieber, welche durch Stange g so mit einander verkuppelt sind, dafs der eine in der Bedeckungslage ist, wenn sich der andere in der Oeffnungslage befindet. Wenn der Druckkolben Aa sich in Bewegung setzt, bleibt der Steuerkolben Ba zunächst noch stehen, bis jener allmälig die Oeffnungen D seines Cylinders gesperrt hat, worauf er sodann Flüssigkeit durch das Rohr E^la und gegen den Kolben Ba drückt, worauf letzterer sich mitbewegt, d. h. der Zeichnung gemäfs hochgeht unter Abwärtsbewegen des mit dem Auslafsschieber der anderen Seite verbundenen zweiten Kolbens Ba, bis er die Oeffnungen C seines Cylinders entblöfst hat, worauf Ba stehen bleibt, wenn auch Aa noch nicht sein Hubende erreicht hat, indem wie oben die Flüssigkeit durch C nach O¹ ausweicht. Ba und die zugehörigen Schieber verbleiben in der eingenommenen Lage, bis der Druckkolben Aa Rückgang vermittelst des Rohres Ea auf den zweitgenannten Kolben Ba bewirkt, dessen Aufhub den Niederhub des erstbetrachteten Kolbens Ba zur Folge hat.

Die den Kolben A enthaltende, die beiden Einlafsvertheiler bethätigende Druckpumpe wirkt in derselben Weise wie die Pumpe mit dem Kolben Aa, dagegen ist ein wesentlicher Unterschied betreffs der von ersterer bethätigten Steuerkolben B darin gegeben, dafs letztere in ihren Bewegungen von einander unabhängig sind. Jeder Kolben B setzt sich hier aus drei Theilen verschiedenen Durchmessers zusammen: der untere Theil b bildet den eigentlichen Steuerkolben; der mittlere Theil b¹ hat die Bestimmung, die sonst aus der raschen Rückkehr des Kolbens B im Augenblick des Einlafsschieberschlusses sich ergebenden Stöfse zu verhüten; der obere Theil b² dient dazu, den ä'ufseren Atmosphärendruck zum Rückschub des Kolbens B nutzbar zu machen und so den entsprechenden Einlafsschieber in die Schlufslage zu bringen, sobald das unterhalb des Cylinders des Kolbens B angeordnete Ventil V die vom. Kolben A unter den Kolben B gedrückte Flüssigkeit durch die Oeffnungen ν ν nach dem gemeinsamen Mantelraum O¹ abströmen läfst. Dem Ventil V wird von der Welle M aus durch, einen geeigneten, sonst beliebigen, vom Regulator beeinflufsten Mechanismus periodisch in Schwingung versetzt. Die Ventile V sind durch eine Stange mit einander verkuppelt.

Wenn der . in Richtung des Pfeiles y sich bewegende Kolben A die Oeffnungen D geschlossen hat, drückt das durch das Rohr E und das Ventil F strömende Druckwasser gegen die untere Fläche b des Kolbens B, der sich hebt und den mit ihm verbundenen Einlafsschieber in die Oeffhungslage bringt. Sobald B die Oeffnungen C entblöfst hat, bleibt er stehen, während A seinen Hub fortsetzt. Während des Hubes von B ist Flüssigkeit aus dem Behälter O¹ durch die Oeffnungen t t^l t² unter den mittleren Kolbentheil b¹ getreten, während sich unter dem oberen Kolbentheil b² Luftleere hergestellt hat, indem das im Cylinderrand s angeordnete Ventilchen r sich nur nach dem Raum O¹ hin öffnen kann. Der Kolben B bleibt ruhend in seiner gehobenen Lage, bis das Ventil F herumschwingt und die Oeffnungen ν ν entblöfst; indem nunmehr die Flüssigkeit unterhalb des Kolbens B abströmt, gestattet die unter dem Kolbentheil b² herrschende Luftverdünnung dem Atmosphärendruck, den Kolben B schnell in sein unteres Hubende zurückzudrücken, d. h. den Einlafsschieber in die Schlufslage zu bringen. Bei diesem Rückschub wirkt die unter den Kolbentheil b¹ gedrungene Flüssigkeit als Dämpfer.

Wenn Kolben A sich entgegengesetzt zur. Pfeilrichtung y bewegt, bethätigt er in übereinstimmender Weise einen zweiten mit dem zweiten Einlafsschieber verbundenen Steuerkolben B vermittelst des Rohres E¹.

Die Mantelräume O und O¹ sind selbstverständlich unter einander (durch Leitung F) in Verbindung. Da die Ventile F von der Kraftwelle M aus unter Mitwirkung des Regulators Bewegung erfahren, so kann der Schieberschlufs in einem beliebigen Zeitpunkte des Kolbenhubes herbeigeführt und also die Menge des einzulassenden Dampfes beliebig geregelt werden.

In der Ausführungsform Fig. 7 ist die Einrichtung dahin abgeändert, dafs die Rückkehr des Steuerkolbens durch Druckflüssigkeit bewirkt wird, welche das zweckentsprechend bethätigte Ventil F¹ abwechselnd unter und über den Kolben B treten läfst und dadurch schnell Oeffnung oder Schlufs des Einlafsschiebers veranlafst. Wie man aus der Zeichnung ersieht, ist der Kolben oben mit einer Ringfläche b° von kleinerem Flächeninhalt als seine untere Ringfläche α¹ versehen, so dafs der Einlafsschlufs rascher stattfindet als die Einlafsöffnung, und zwar im Verhältnifs der beiden genannten Ringflächen. Das durch die Druckpumpe zugebrachte Flüssigkeitsvolumen bleibt für jede Pulsation constant. Der Abflufs der Flüssigkeit aus dem Cylinder des Steuerkolbens nach dem Raum O¹ vollzieht sich durch das Innere des Ventils V\

Fig. 8 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung zur Steuerung einer Maschine mit einem einzigen Schieber. Hier sind zwei mit Differentialflächen α und b° ausgerüstete Steuerkolben B und Ba mit einander und durch Stange G mit dem einzigen, dem Einlafs, raschem Einlafsschlufs und Auslafs dienenden Schieber verkuppelt.

Wie in den vorhergehenden Einrichtungen sind die Wände der Steuerkolbencylinder von Oeffnungen C durchbrochen; ferner ist jeder von ihnen noch mit drei Oeffnungen v¹ v² v^s versehen: v¹ und v^B je an einem Cylinderende, v² in der Cylindermitte in der Achse des hohlen Ventils F¹ mit der Bestimmung, den Hub der Steuerkolben in bestimmten Zeitpunkten anzuhalten bezw. raschen Einlafsschlufs zu veränderlichen Zeiten je nach der Beziehung zwischen den Ventilen F¹ F¹ und dem Regulator zu veranlassen. Die Ventile F¹ F¹ leiten die Druckflüssigkeit abwechselnd hinter gleichliegende Kolbenseiten.

Wenn die Kolben B und Ba die Lage Fig. 8 haben und der Druckkolben A sich in der in Fig. 4 gezeigten Pfeilrichtungj-- bewegt, drückt er nach Schlufs der Oeffnungen D Flüssigkeit durch Rohr E und die Oeffnung v^l gegen die Fläche α des Kolbens Ba und bringt dadurch beide Kolben B und Ba in das rechtsseitige Hubende. In diesem Augenblick sperrt der Schieber den Auslafs für die hintere Kolbenseite, öffnet den Auslafs für die vordere Kolbenseite und öffnet den Einlafs für die hintere Kolbenseite. Während sich der Kolbenhub nach rechts hin vollzieht, tritt die im ringförmigen Raum vor der Fläche b° des Kolbens Ba befindliche Flüssigkeit durch v³ und das Innere des linksseitigen Ventils F¹ in den Raum O¹, während der Kolben B die vor seiner Seite a befindliche Flüssigkeit durch die Oeffnung v^l und das Ventil F¹ auf der rechten Seite nach O¹ drückt; andererseits saugt Kolben B Flüssigkeit durch die Oeffnungen C hinter seine Seite b°. Indem der Kolben A seinen Hub in der Pfeilrichturig y, Fig. 4, fortsetzt, treibt er, indem sich inzwischen die Ventile F¹ F¹ aus der Lage Fig. 8 in diejenige Fig. 8 a gedreht haben, Flüssigkeit durch die linksseitige Oeffnung v^s gegen die Seite b° des Kolbens Ba und treibt ihn in der Pfeilrichtung \ vor, bis er die Oeffnung v² bedeckt. Indem nunmehr die vor der Seite a des Kolbens Ba befindliche Flüssigkeit nicht mehr durch v² und F¹ entweichen kann, hält der Kolben Ba an und die fernerweit von der Druckpumpe zugedrückte Flüssigkeit strömt durch die Ba entsprechenden Oeffnungen C in den Raum O¹. Während der Verschiebung des Kolbens in der Richtung ι kehrt die den ringförmigen Raum vor der Seite b° des Kolbens B erfüllende Flüssigkeit durch die rechtsseitige Oeffnung v³ und das Rohr E¹ nach der Druckpumpe zurück. Die

Einlafsöffnung auf der Hinterseite des Kraftkolbens ist dann geschlossen, während der Auslafs auf der Vorderseite noch offen bleibt, indem der Schieber in seiner Lage verharrt, bis der Druckkolben, in der zu y entgegengesetzten Richtung sich bewegend, die Oeffnungen D wieder abgesperrt hat und gleichzeitig die Ventile F¹ F¹ in die Lage Fig. -8 b geschwungen worden sind. Jetzt drückt der Kolben A Flüssigkeit durch E¹ unter das rechtsseitige Ventil F¹ und die dortige Oeffnung v¹ gegen die Seite α des Kolbens B und treibt die Kolben B Ba in der Pfeilrichtung ^ zurück. Die den ringförmigen Raum vor der rechten Seite des Kolbens B erfüllende Flüssigkeit entweicht durch die rechtsseitige Oeffnung v^s und Ventil F¹ in den Raum O\ während die vor der Seite α des Kolbens Ba befindliche Flüssigkeit durch die Oeffnung v¹ und das Ventil F¹ dahin getrieben wird, dagegen Flüssigkeit aus O¹ durch die linksseitigen Oeffnungen C in den ringförmigen Raum an der Seite b° des Kolbens Ba eindringt. Bei dieser Kolbenstellung, d. h. im linksseitigen Hubende, hält der Schieber den Auslafs auf der Vorderseite des Kraftkolbens geschlossen, dagegen den Auslafs sowie den Einlafs auf der Hinterseite offen, und hat der Druckkolben A noch nicht das zur Pfeilrichtungj^ entgegengesetzt liegende Hubende erreicht. Indem der Kolben A diesem zustrebt und die Ventile F¹ F¹ in die Lage Fig. 8a geschwungen werden, drückt ersterer Flüssigkeit durch E¹ und die rechtsseitige Oeffnung v^s hinter den Kolben B (b°) und treibt dadurch B und Ba nach rechts hin, bis B die rechtsseitige Oeffnung bedeckt, in welchem Augenblick der Schieber den Zulafs für die vordere Kraftkolbenseite geschlossen hat, dagegen den Auslafs auf der Hinterseite noch offen hält.

Während dieser rechtsläufigen Bewegung der Steuerkolben, entweicht die rechts vor dem Kolben B befindliche Flüssigkeit durch v² und F¹ auf der rechten Seite nach O¹, während die vor der Seite b° des Kolbens Ba vorhandene Flüssigkeit durch die linksseitige Oeffnung x>³ und das Rohr E nach der Druckpumpe zurückkehrt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Eine Schiebersteuerung, bei welcher der Cylinder eines mit dem Schieber verbundenen Steuerkolbens (B) auf beiden Seiten des letzteren mit den Räumen des Cylinders eines von der Kraftwelle bethätigten Druckkolbens (A) durch Leitungen (E E^l) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dafs zum Zweck der Constanthaltung des Volumens der hydrostatischen Säule die Cylinder beider Kolben durch Oeffnungen (bezw. D und C) in Verbindung sind mit mit einem gemeinschaftlichen Flüssigkeitsraum (O F Oy, Fig. i, 5 und 8.

2. Eine Ausführungsform der unter i. geschützten Schiebersteuerung, dadurch gekennzeichnet, dafs behufs raschen Schlusses des Einlafsschiebers bei Expansionsmaschinen der Abflufs der auf den Steuerkolben des genannten Schiebers wirkenden Druckflüssigkeit durch ein zugleich von der Kraftwelle und dem Regulator beeinflufstes Ventil (V) bewirkt wird (Fig. 5).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.