DE820446C - Druckausgleich-Kolbenschieber fuer doppeltwirkende Dampfmaschinen, insbesondere fuer Lokomotiven - Google Patents

Description

• Druckausgleich-Kolbenschieber für doppeltwirkende Dampfmaschinen, insbesondere für Lokomotiven Bei Dampflokomotiven wird bei Verwendung von Kolbenschiebern der Regelbauart der Druckausgleich in den Zylinderräumen vor und hinter dem Treibkolben durch besondere Druckausgleichvorrichtungenerzielt. Demgegenüber sind neuzeitliche Kolbenschieber entwickelt, die diesen Druckausgleich ohne besondere Vorrichtungen unmittelbar über die Ausströmkanäle bewirken.
• Die Arbeitsweise dieser bekannten Druckausgleich-Koll>enschieber beruht im wesentlichen darauf, daß die Schieberkörper in je zwei besondere Kolbenkörper, die äußeren und die inneren, unterteilt sind, die beim Leerlauf durch einen Kraftspeicher auseinandergedrückt werden. Durch diese Trennung werden die Ausströmkanäle freigegeben. Somit ist über diese der Druckausgleich zwischen den Dampfzylinderräumen vor und hinter dem Treibkolben ermöglicht.
• Der beim Anstellen des Dampfes im Schieberkasten entstehende Dampfdruck schiebt nach überwindung des Kraftspeicherwiderstandes die Kolbenkörper wieder zusammen. Durch diese Vereinigung werden auf der Schieberstange zwei geschlossene Schieberkörper gebildet; deren Wirkungen beim Fahren unter Dampf mit den Kolbenschiebern der Regelbauart übereinstimmen.
• Diese Druckausgleich-Kolbenschieber haben jedoch Mängel. Der innere Kolbenkörper und die damit verbundene Körperführungsbuchse neigen bei plötzlicher Dampfeinströmung und Dampfabschaltung durch das schlagartige Anpressen an die Hubbegrenzungen zur Bruch- und Rißbildung. Dies hat den Ausfall hochwertiger Lokomotiven zur Folge.
• Die Behebung der Bruch- und Rißbildung durch Verstärkung der Wandungen ist wegen der damit, verbundenen Gewichtserhöhung nicht angängig, denn die maximalen Stückgewichte der hochbeanspruchten Einzelteile der bekannten Druckausgleich-Kolbenschieber sind bis an die Grenze der:Zulässigkeit ausgenutzt. Bei der hochtoürigeh Wechselbewegurig des Kolbenschiebers beeinflußt auch eine geringe Gewichtserhöhung nicht nur die Wirkungsweise des Schiebers selbst, sondern durch den am Umkehrpunkt auftretenden erhöhten Effekt v2) die Festigkeit des angeschlossenen Getriebes in ungünstiger Weise. Auch die inneren Spannungen der meist im Gießverfahren hergestellten Stücke werden durch eine bloße Verstärkung der Wanddicken nicht beseitigt.
• Durch die vorliegende Erfindung wird die Bruch-und Rißgefahr am inneren Kolbenkörper ohne Erhöhung des Stückgewichtes unterbunden.
• Der erfinderische Gedanke liegt darin, daß an Stelle der bisherigen geradlinigen unnachgiebigen Kolbenscheibenform ohne jede Verstärkung die statisch vorteilhaftere Form der gewölbten elastischen Glocke mit Verstärkungsrippen Verwendung findet.
• Während die bisherige Bauweise ein starres Gebilde darstellt, in dem sich vorhandene Materialspannungen nur durch Bruch- oder Rißbildungen entspannen können, gibt die gewölbte Glocke der neuen Ausführungsform die Möglichkeit einer bruch- und rißfreien Auslösung.
• Ähnlich ist es beim Auftreten einer plötzlichen Überbeanspruchung durch das schlagartige Anpressen an die Hubbegrenzungen. Die gerade starre Scheibenwandung muß hierbei brechen oder einreißen. Die gewölbte glockenförmige Scheibenwandung dagegen widersteht infolge ihrer Elastizität dem Augenblick der Überbeanspruchung.
• Durch aufgesetzte Rippen, die die bisher bekannten Ausführungsformen nicht aufweisen, wird die Festigkeit der gewölbten Glocke zusätzlich erhöht. Der für die Rippen erforderliche geringe Mehraufwand an Rohstoff wird durch Einsparungen an der Kolbenscheibenwandung ausgeglichen, so daß die wesentlich erhöhte Gesamtfestigkeit und Elastizität ohne jede Gewichtserhöhung erzielt wird.
• In der Zeichnung werden Beispiele der neuen Aus= führungsform gezeigt. Abb. i stellt einen Schieberkörper in geöffnetem Zustande (Leerlaufstellung) im Schnitt dar. Es bedeutet: a den Schieberkasten, b die Schieberstange mit Bund b1 und Mutter b2, c den äußeren Kolbenkörper mit Ringdichtungsfläche cl und Durchlaßöffnungen c2, d die Führungsbuchse mit Flansch dl, e die Ringkammer, f den Kraftspeicher.
• Der innere Kolbenkörper ist aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt. Es bedeutet: g den Kolbenkranz mit konvex gewölbter Abstützwandung g1, mit Ringdichtungsfläche g2, mit anschließender konvex-konkav gewölbter, als Mantel einer Glocke ausgebildeter Kolbenscheibenwandung g3, mit Verstärkungsrippen g4 und Verschraubungs- oder Schrumpfflansch g5, h die konvex gewölbte Nabe mit Verstärkungsrippen hl, Verschraubungsflansch h2, Hohlzylinder h3 und h4 und Gleitflansch h5.
• Abb. a zeigt im Schnitt den aus dem Kolbenkranz g mit den vorstehend aufgeführten Teilen g1 bis g5 und der Nabe h mit den Teilen hl bis h5 zusammengesetzten inneren Kolbenkörper, jedoch bildet hier die konvex gewölbte Scheibenwandung g3 einen Teil einer Hohlkugel.
• Abb. 3 zeigt die Teile der Abb. 2, jedoch ist die Kolbenscheibenwandung g3 als Mantel einer konkav gewölbten Glocke ausgebildet. Die obere Hälfte ist eine Ansicht von A, die untere Hälfte eine Ansicht von B.
• Abb. q. zeigt den inneren Kolbenkörper der Abb. i in der Ansicht in seiner Kreisform, und zwar von den Punkten A und B gesehen. Es bezeichnet zusätzlich: i die Stelle der Verschraubung des Verschraubungsflansches gs mit dem Verschraubungsflansch h2.
• Die Wirkungsweise des neuen Druckausgleich-Kolbenschiebers ist folgende: In der Ruhe- oder Leerlaufstellung (Abb. i) befindet sich im Schieberkasten a kein Dampfdruck. Der innere Kolbenkörper, bestehend aus den Teilen g bis g5 und h bis 1c5, wird durch den in der Ringkammer e eingelagerten Kraftspeicher f an den Flansch dl angepreßt. Die Ausströmkanäle sind geöffnet und stellen somit über die Durchlaßöffnungen c2 zwischen den Zylinderräumen vor und hinter dem Treibkolben der Dampfmaschine eine Verbindung her, wodurch der Druckausgleich bewirkt ist.
• In der Fahrstellung schiebt der einströmende Dampf nach Überwindung des Widerstandes aus dem Kraftspeicher f den inneren Kolbenkörper auf der Führungsbuchse d an den festsitzenden äußeren Kolbenkörper c, so daß die Ringdichtungsflächen cl und g2 aufeinandergepreßt werden. Diese liegen außerhalb der Durchlaßöffnungen c2. Der Dampf kann mithin aus den Zylinderräumen nur dann entweichen, wenn die Ausströmkanäle freigegeben werden. Der neue Druckausgleich-Kolbenschieber arbeitet in dieser Stellung wie der Regelschieber.
• Bei der Dampfeinströmung erhält die Abstützwandung g1 und die Kolbenscheibenwandung g3 Flächendruck, der sich beim Treffen der Ringdichtungsflächen g2 auf cl schlagartig verstärkt und zu einer Überbeanspruchung der bisher geradlinig verlaufenden Abstütz- und Kolbenscheibenwändungen führt. Die neue gewölbte Form dieser Wandungen mit Verstärkungsrippen nimmt dagegen die auftretenden Beanspruchungen auf und gleicht vorhandene Materialspannungen aus.
• Ein ähnlicher Vorgang, wie vorstehend geschildert, tritt auch beim plötzlichen Ausschalten der Dampfzufuhr auf. In diesem Falle drückt der Kraftspeicher f den inneren Kolbenkörper schlagartig an den als Hubbegrenzung wirkenden Flansch dl zurück. Die neue Nabe h mit den Verstärkungsrippen hl nimmt die auftretende Überbeanspruchung unbeschadet elastisch auf, während die bisher bekannte starre Ausführungsform zur Bruch- und Rißbildung neigt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Druckausgleich-Kolbenschieber für doppeltwirkende Dampfmaschinen, insbesondere für Lokomotiven, bei dem die beiden Schieberkörper aus je zwei Kolbenkörpern bestehen, von denen der äußere mit Durchlaßöffnungen versehen ist und mit seiner Nabe fest auf der Schieberstange sitzt, während der innere Kolbenkörper auf der Nabe des äußeren verschiebbar gelagert ist und beim Arbeitsgang der Maschine durch den Druck des einströmenden Dampfes gegen eine die Durchlaßöffnungen ringförmig umgebende Dichtungsfläche des äußeren Kolbenkörpers gepreßt und beim Aufhören des Dampfdruckes von dieser Dichtungsfläche durch einen Kraftspeicher abgehoben wird, wodurch über die während des Leerlaufes offen bleibenden Ausströmkanäle ein Druckausgleich erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenscheibe des inneren Kolbenkörpers, ausgehend von dem Kolbenkranz (g), über eine stark vorgewölbte, die ringförmige Dichtungsfläche (g2) aufweisende Abstützwandung (g1) in eine gegen den äußeren Kolbenkörper (c) offene glockenförmige Kolbenscheibenwandung (g3) übergeht, die in einem zur Befestigung auf der Nabe (lc) dienenden Verschraubungs- oder Schrumpfflansch (g5) endet.
2. 2. Druckausgleich-Kolbenschieber nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenscheibenwandung (g3) des inneren Kolbenkörpers durch in axialen Ebenen liegende Rippen (g4) versteift ist.
3. 3. Druckausgleich-Kolbenschieber nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die glockenförmige Kolbenscheibenwand (g3) des inneren Kolbenkörpers im Längsschnitt ein- oder mehrfach nach innen oder außen oder nach innen und außen gewölbt ist.
4. 4. Druckausgleich-Kolbenschieber nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (h) des inneren Kolbenkörpers einen größeren Hohlzylinder (h4) besitzt, der auf der Nabe des äußeren Kolbenkörpers gleitet, und einen kleineren Hohlzylinder (h3), der auf einer Führungsbuchse (d) der Schieberstange (b) gleitet, und daß die Verbindung der beiden Hohlzylinder (h3, la4) der Nabe (h) glockenförmig gestaltet ist und die Fortsetzung der glockenförmigen Kolbenscheibenwand (g3) bildet.
5. 5. Druckausgleich-Kolbenschieber nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (h) mit einem von dem größeren Hohlzylinder (h4) getragenen Verschraubungsflansch (h2) zur stirnseitigen Abstützung des Schraub- oder Schrumpfflansches (g5) der Kolbenscheibe versehen ist und der glockenförmige Teil der Nabe (h) mit zwischen diesem Flansch und dem kleineren Hohlzylinder (h3) sich erstreckenden Versteifungsrippen (hl) versehen ist.