DE82480C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Hydraulischer Regulator für Motoren.

Der vorliegende hydraulische Regulator ist vorteilhaft für Verbund-Dampfmaschinen zu verwerthen und bezweckt dann, ein Ventil in der Weise selbsttätig zu steuern, dafs die Maschine ohne Hülfe des Maschinenführers als Compoundmaschine oder als einfach wirkende Dampfmaschine arbeiten kann.

Auf beiliegender Zeichnung bedeutet:

Fig. ι einen senkrechten Schnitt durch den eigentlichen Regulator,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach Linie x-x der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht desselben mit theilweisem Schnitt in Verbindung mit den Haupttheilen einer Dampfmaschine und die

Fig. 4 bis 6 schematische Darstellungen der dem Regulirmechanismus angehörigen Arbeitstheile in verschiedenen Stellungen.

Der Regulator wird aus drei Cylindern, einem primären A, einem secundären C und einem Zwischencylinder B gebildet, welche in geeigneter Weise mit einander verbunden sind.

Zwei Rohre A¹A² münden in verschiedener Höhe in den Boden des Cylinders A. Im Innern desselben ist ein pfannenförmiger Ventilkörper α vorgesehen, welcher von einer Spindel a¹ getragen wird, die in einer Stopfbüchse im Boden des Cylinders A Führung erhält. Der Ventilkörper a, welcher, der Innenwandung des Cylinders A angepafst ist, erhält an seinem Theil eine Einschnürung, so dafs dieser Theil mit der Cylinderwandung nicht in Berührung kommt. Der Ventilkörper wird an seiner einen Seite mit einem zugespitzten Schlitz ausgestattet, welcher mit dem Rohre A¹ correspondirt. Durch Drehen der Spindel a¹ läfst sich der Kanal, welcher durch den zugespitzten Schlitz a? gebildet wird, abschliefsen oder freilegen. Im Boden des Ventilkörpers α sind Oeffnungen b vorgesehen, welche eine derartige Lage haben, dafs das Rohr A² mit dem Innern des Ventilkörpers α communicirt.

Durch eine Stopfbüchse am oberen Ende des Cylinders A geht eine Kolbenstange D mit einem Kolben D¹, der in das Innere des Cylinders A pafst. Die Kolbenstange D ist hohl und nimmt eine zweite dünnere Kolbenstange D² auf für einen Kolben b\ der in dem ,pfannenartigen Ventil α arbeitet. Der Kolben b¹ besitzt eine kleine Ausnehmung b² und das obere Ende der Kolbenstange D trägt das eine Ende eines Armes E.

Zwischen dem in der Kolbenstange D sitzenden Theile des Armes E und einer Schulter der Kolbenstange -D² ist eine Spiralfeder c angebracht , welche auf die Kolbenstange D² wirkt und das Bestreben hat, dieselbe in ihrer tiefsten Stellung zu halten, so dafs auch der Kolben b¹ gewöhnlich seine tiefste Lage einnimmt. Der Arm E, welcher horizontal angeordnet ist, steht mit dem geschlossenen Ende eines Rohres E¹ in Verbindung, welches durch eine Stopfbüchse im oberen Theile des Cylinders B Führung erhält. Der letztere erstreckt sich tiefer nach abwärts als die beiden Cylinder A und C und nimmt eine Spiral-

feder E² auf. Diese Feder arbeitet einem Herausbewegen des Rohres E¹ aus seinem Cylinder entgegen.

Im unteren Theile B¹ des Cylinders B ist zwischen dem Rohre E¹ und der Innenwandung des Cylinders ein Raum freigelassen, so dafs das an dieser Stelle einmündende Rohr B'² durch die am unteren Theile des Rohres E¹ vorgesehenen Oeffnungen c¹ mit dem Innern des Rohres E¹ communicirt.

Das Innere des Cylinders C, welcher sich dem Cylinder B anschliefst, steht durch einen Schlitz C¹ und eine Oeffnung C² mit dem Innern des Rohres E¹ in Verbindung. .

Im Cylinder C ist eine Kolbenstange d angeordnet, welche einen Kolben d^l trägt, welcher eine mit der Höhe der Oeffnung C² übereinstimmende Aussparung besitzt. Um den Durchgang, welcher sonst zwischen der Kolbenaussparung und dem Schlitz C vorhanden sein würde, abzuschliefsen, sind zwei Platten e^! e^l im Innern des Kolbens d^l angebracht, welche aus dem Kolben heraus- und in den Schlitz C¹ eindringen. Die Enden dieser Platten legen sich gegen die Aufsenwandung des Rohres E^] an, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Um die Platten e¹ e^l in ihrer geeigneten Lage zu erhalten, ist eine Feder e² vorgesehen, welche dafür sorgt, dafs die beiden Platten stets aus einander gedrückt werden, und zum Begrenzen des Ausschlages der Platten e¹ e¹ sind Anschlagsstifte f an der Seitenwandung des Kolbens vorgesehen.

Am oberen und unteren Theil des Cylinders C sind Rohre F und F¹ vorgesehen. Eine kleine Oeffnung f¹ ermöglicht eine Verbindung zwischen dem unteren Ende des Cylinders C und dem ringförmigen Raum, welcher zwischen dem Rohre E und dem Theile B¹ des Cylinders B gebildet ist.

Mit dem eigentlichen eben beschriebenen Regulator stehen drei Druckpumpen in Verbindung. Diese Pumpen G, G¹ und G² (Fig. 3) sind mit einem beweglichen Theil des zu regulirenden Motors verbunden, so dafs dieselben gemeinsam mit der Maschine arbeiten können, und dafs ihre Geschwindigkeit und daher auch die Flüssigkeitsmenge, welche dieselben in Circulation setzen, in einem bestimmten Verhaltnifs zu der Geschwindigkeit des Motors steht.

Die Pumpen saugen aus einem Reservoir H Flüssigkeit auf, in welches auch die verbrauchte Flüssigkeit zurückkehrt, so dafs nur wenig davon verloren geht. Die Pumpe G² drückt Flüssigkeit durch das Rohr IJ in den ringförmigen Raum, welcher den Ventilkörper a in dem Cylinder A umgiebt. Von diesem Raum fiielst die Flüssigkeit durch die Oeffnungen b hindurch in den Ventilkörper a, und nachdem sie den Kolben b^l gehoben, durch den Schlitz a² in das Rohr A¹, welches zu dem Reservoir H zurückführt.

Die Pumpe G¹ drückt Flüssigkeit in den unteren Theil des Cylinders C und steht aus diesem Grunde durch ein Rohr F¹ mit dem Cylinder in Verbindung; die Pumpe G drückt in den oberen Theil des Cylinders C Flüssigkeit ein, zu welchem Zwecke ein Rohr F vorgesehen ist. Der Rücklauf für die aus beiden Rohren F und F¹ kommende Flüssigkeit findet durch das vom Rohre B¹ abgezweigte Rohr JB² und durch die Verbindung, welche zwischen den Cylindern B und C hergestellt ist, statt. Zu dem Zwecke ist genügend Platz zwischen den drehbaren Platten e¹ und der Oeffnung C² des Rohres E¹, so dafs die Verbindung der Rohre F und F¹ mit dem Rohre B² dann hergestellt ist, wenn der Kolben d¹ mit der Oeffnung C² correspondirt. Ist ein höherer Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt, so drückt die Flüssigkeit die Platten e¹ etwas zusammen und der Durchgang für die Flüssigkeit wird hierdurch vergröfsert.

Vor dem Anlassen der Maschine wird ein Hahn K verstellt, welcher den Durchgang zwischen den Rohren A¹ und A'² regelt, so dafs eine bestimmte Menge Wasser direct von IJ· nach A^x fliefst. Darauf wird die Spindel a¹ gedreht und mit derselben der Schlitz a² verstellt, so dafs auch dieser nur eine bestimmte Flüssigkeitsmenge zu einer gewissen Zeit durchläfst. Eine graduirte Scala, über welche ein Zeiger K¹ (Fig. 3) spielt, wird mit der Spindel a¹ verbunden und zeigt so die jeweilige Stellung der letzteren an. Mit Hülfe des Hahnes K und der Regulirung des Schlittens α² läfst sich eine genaue Regelung des Wasserlaufes bewirken.

Im vorliegenden Falle wird eine Verbundmaschine zu Grunde gelegt, welche in bekannter Weise entweder als Maschine mit zwei einfach wirkenden Cylindern arbeitet, wenn der Hahn Ϊ² die in Fig. 4 ersichtliche Stellung einnimmt, indem dann der Abdampf des Hochdruckcylinders L¹ direct in die Atmosphäre oder in den Condensator geleitet wird, ohne in den Niederdruckcylinder L zu gelangen, oder als Compoundmaschine arbeitet, wenn die Hähne i^l ϊ² die in Fig. 6 ersichtliche Stellung einnehmen.

Angenommen, dafs beim Anlassen einer solchen Maschine zu beiden Cylindern L und L¹ frischer Kesseldampf durch die Hähne i¹ und P (Fig. 4) eingeführt wird, so werden die drei Pumpen G, G¹ und G² die aus dem Reservoir H angesaugte Flüssigkeit in das Ventil a drücken. Von hier aus tritt dann die Flüssigkeit unter den Kolben b^l und hebt den letzteren in die in Fig. 5 angegebene Stellung, so dafs die Flüssigkeit durch den Schlitz a² in das Rohr A¹ eintreten kann.

Das Heben der Kolbenstange Z)² geschieht natürlich erst dann, wenn die Maschine gut im Gange ist, und die Bewegung dieser Kolbenstange wird dazu benutzt, den Hahn z'¹ zu bethä'tigen, welcher den frischen Kesseldampf von dem Cylinder L abschneidet und mit dem Hahn z², welcher für die Weiterleitung des Abdampfes des Hochdruckcylinders sorgt, gekuppelt ist. Durch Heben der Kolbenstange D'² werden die Hähne z'¹ und i² so gestellt, dafs die Maschine als Compoundmaschine arbeitet.

Um dies herbeizuführen, wird von dem oberen Ende der Kolbenstange D² ein Arm g getragen, der in das gabelförmige Ende eines Hebels g'² eingreift, welcher mit der Spindel eines Dreiweghahnes h durch ein Gelenk g¹ in Verbindung steht.

Je nach der Stellung dieses Hahnes wird zu dem oberen oder unteren Theil eines kleinen Cylinders h¹ Dampf zugelassen und demzufolge ein in diesem Cylinder befindlicher Kolben /z² gehoben oder gesenkt. Die Kolbenstange ζ dieses Kolbens steht mit den Hähnen z'¹ und z'² in Verbindung, welche in der üblichen Weise zu dem Cylinder L frischen Kesseldampf oder den Abdampf des Cylinders L¹ zuführen. Die Einrichtungen, welche beim Bewegen der Stange D² das Bethätigen der Hähne z¹ und z'² besorgen, können natürlich mannigfachen Aenderungen unterworfen werden, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen.

Wird die Kolbenstange D'² gehoben, so erhält der Hahn h eine solche Stellung, dafs der Kolben /z² gehoben wird und dafs hierdurch die Maschine als Compoundmaschine zu arbeiten beginnt.

Die übrigen Theile des Regulators werden dazu verwendet, um den Dampfzulafs zu regeln.

Wächst die Geschwindigkeit der Maschine derart, dafs mehr Wasser in den Cylinder A eindringt, als durch die Oeffnungen b, den Schlitz a² und das Rohr A¹ hindurch kann, so werden beide Kolben D¹ und b^l in dem Cylinder A gehoben. Durch eine Aufwärtsbewegung der Kolbenstange D wird das Rohr E¹ in dem Cylinder B in die in Fig. 6 dargestellte Lage gehoben und hierdurch wird das Heben des Kolbens d^l und der Kolbenstange d in der folgenden Weise herbeigeführt:

Gewöhnlich steht die Flüssigkeit, welche zu beiden Enden des Cylinders C eingeführt wird, im Gleichgewicht und sorgt dafür, dafs der Kolben d^l sich direct vor der Oeffnung C² des Rohres E¹ befindet. Es fliefst somit von beiden Seiten des Kolbens d¹ dieselbe Flüssigkeitsmenge zum Rohre E¹. Dieser Gleichgewichtszustand wird so lange innegehalten, bis das Rohr E¹ bewegt wird. Bei einer Bewegung des Rohres E¹ nach der einen oder anderen Richtung werden die Kanäle zum Durchlassen der ober- oder unterhalb des Kolbens d^l befindlichen Flüssigkeit vergröfsert oder verkleinert, so dafs der Druck auf der einen oder anderen Seite des besagten Kolbens vergröfsert wird, während er an seiner anderen Seite sich verkleinert. Die Folge davon ist, dafs der Kolben sich nach aufwärts oder abwärts bewegt, und zwar so weit, bis der Gleichgewichtszustand, welcher von der Stellung des Rohres E¹ abhängt, wieder hergestellt ist. Eine gröfsere Geschwindigkeit der Maschine hebt sowohl das Rohr E¹ als auch den Kolben d\

Die Bewegung des letzteren wird durch die Kolbenstange d einer Stange M übertragen, welche in Führungen M¹ gleitet. Die Stange M ist durch eine Stange Af² mit der Coulisse JV verbunden , welche durch die Excenter JV¹ und JV'' ihre Bewegung erhält. Gleichzeitig ist die Stange M mit einem schwingenden Hebel O verbunden, welcher die Spindel O¹ des Dampfabsperrventiles bethätigt. Die Verstellung der Coulisse JV findet in ähnlicher Weise durch die Stange M² statt, wie dies jetzt von Hand oder mit Hülfe eines Dampfkolbens geschieht.

Wie aus der eben beschriebenen Wirkungsweise zu ersehen, dienen der Kolben Z)¹ und der Cylinder A nur als Relais für den Kolben d¹, indem dadurch nur die Stellung des letzteren geregelt wird. Hierdurch wird erreicht, dafs der erstgenannte oder primäre Kolben Z)¹, auf welchen die Flüssigkeit mit ihrer ganzen Kraft drückt, mit verhältnifsmäfsig grofser Empfindlichkeit arbeitet, während der secundäre, einem doppelseitigen Drucke ausgesetzte Kolben d¹ mit verhältnifsmäfsig grofser Kraft arbeitet und sich nur sehr wenig bewegt.

In einigen Fällen wird das Umwandeln einer Maschine von einer Compound- in eine einfach wirkende Maschine nicht erforderlich sein ■und wird dann der Kolben b¹ des primären Cylinders A nicht mit einer Einrichtung zum Steuern der Hähne z¹ und z'² verbunden, sondern veranlafst dann nur zu den erforderlichen Zeitpunkten eine Aenderung in der Stellung des Dampfeinlafsventils.

Der Hauptvortheil, welcher durch den vorliegenden ' Regulator erreicht wird, besteht darin, dafs er zu irgend einem bestimmten Zeitpunkte nach dem Anlassen der Maschine vollständig selbstthätig sowohl das Umwandeln der Maschine in eine Compoundmaschine bewirkt, als auch die Geschwindigkeit derselben vollständig genau regelt. Hierdurch wird die Erfindung besonders nützlich für Dampfstrafsenbahnen, und es kann mit Leichtigkeit dafür Sorge getragen werden, dafs ein Dampfwagen, wenn derselbe belebte Strafsen passirt, eine vorher bestimmte Geschwindigkeit nicht zu überschreiten vermag. Um diese Regulirung

vorzunehmen, ist nur eine entsprechende Einstellung des Ventils α erforderlich.

Bei einer bestimmten Geschwindigkeit der Maschine wird die Coulisse N ihre Mittelstellung einnehmen (Fig. 3 und 6), und bei einem Wachsen der Geschwindigkeit wird dann die Maschine in umgekehrter Richtung laufen, so dafs z. B. bei einem Fahren des Wagens auf schiefer Bahn das fortwährende Bremsen und Aufpassen des Maschinenführers fortfallen kann.

Die einzige Arbeit, welche von Hand zu verrichten ist, wenn eine Maschine mit dem neuen Regulator verwendet wird, besteht in dem Anlässen und Aufsergangsetzen der Maschine.

Bei jedem neuen Anlassen der Maschine arbeitet dieselbe zunächst mit vollem Füllungsgrade und beide Cylinder erhalten frischen Kesseldampf (Fig. 4). Dieses bewirken die schon beschriebenen Einrichtungen, wobei die Spiralfeder E² dafür sorgt, dafs das Rohr E¹ und die Kolbenstange D in ihre normale Lage zurückgebracht werden.

Der Kolben b¹ wird in seine normale Stellung durch die Feder c zurückgebracht, und befindet sich unter dem Kolben b¹ Wasser, so wird dieses durch die Oeffnung b'² hindurchgedrückt. Der Kolben d^l geht durch sein Eigengewicht in die Normalstellung zurück und das unter ihm befindliche Wasser wird durch die Oeffnung f¹ herausgedrückt.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Hydraulischer Regulator für Motoren, dadurch gekennzeichnet, dafs ein das Absperrorgan der Maschine beeinflussender Kolben (d¹) an seiner oberen und unteren Fläche dem gleichen Flüssigkeitsdruck unterworfen bleibt, also in seiner Normalstellung verharrt, bis durch ein Vergröfsern der Maschinengeschwindigkeit ein in einem Cylinder (A) arbeitender Kolben (D¹) ein von einem dritten Cylinder (B) umgebenes Rohr (E¹) bewegt, dessen mit der Höhe des Kolbens (d¹) übereinstimmende Oeffnung (C²) dann die Durchlafsöffnungen für die ober- und unterhalb dieses Kolbens drückende Flüssigkeit und demzufolge auch die Druckstärke ober- und unterhalb des Kolbens ändert.
2. 2. Ein Regulator der unter 1. gekennzeichneten Art, sofern bei demselben der Kolben (d¹) mit zwei unter der Einwirkung einer Feder (e'²j stehenden Platten (e^l) ausgestattet ist, welche dafür sorgen, dafs der Kolben stets der Oeffnung (C'²) des Rohres (E¹) gegenübersteht.
3. 3. Ein Regulator der unter i. gekennzeichneten Art, sofern in dem Cylinder (A) noch ein zweiter Kolben (b¹) vorgesehen ist, welcher durch seine Stange (D-) auf die Steuerhähne (i¹ und i²) einer Compoundmaschine in der Weise einwirkt, dafs beim Anlassen der Maschine sowohl der Hoch- als auch Niederdruckcylinder mit frischem Dampf versorgt wird, während, sobald die Maschine eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat und sich der Kolben (b^]) in gehobener Stellung befindet, die Hähne derart gestellt werden, dafs die Maschine als Verbundmaschine wirken kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.