DE97753C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14·: Dampfmaschinen.

7 Jf

in PANANTINE (Seine).

Steuerung für Dampfmaschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom g. Februar 1897 ab.

Es ist bekannt, dafs bei den mit elastischen Mitteln arbeitenden Maschinen, besonders bei Dampfmaschinen, zwei wesentliche Ursachen an Kraftverlust nachzuweisen sind:

1. die Gröfse der schädlichen Räume,

2. die Gröfse der sich abkühlenden Flächen. Diese Verluste veranlassen entweder eine

Erhöhung des Verbrauches an Brennmaterial oder eine Verminderung der Nutzleistung solcher Maschinen. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung soll dazu dienen, die genannten Verluste auf das praktisch geringste Mafs zu vermindern und dennoch hierfür möglichst einfach arbeitende Maschinentheile ohne irgend welche umständliche Anordnung zu verwenden.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch den Cylinder und seinen Deckel.

Fig. 2 und 3 zeigen Querschnitte durch den Deckel nach den Linien A-B und C-D in Fig. i.

Fig. 4 und 5 zeigen entsprechend in Ansicht das Vertheilungsorgan für die Einströmung und für den Austritt des Dampfes.

Fig. 6 zeigt in Ansieht den Mechanismus zur Bethätigung der Vertheilungsorgane, wobei sich der Kolben am Ende seines Hubes befindet. In dieser Figur befinden sich genannte Organe in derjenigen Stellung, welche sie einnehmen, wenn eben die Einlafsöffnung freigelegt und die Austrittsöffnung geschlossen ist.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht des Mechanismus zur Bethätigung der Vertheilungsorgane, wobei sich der Kolben in der Mitte seines Hubes befindet. In dieser Figur befinden sich die genannten Organe gerade in derjenigen Stellung, welche sie einnehmen, wenn die Umsteuerung stattgefunden hat und das Austrittsorgan geöffnet ist.

Die Fig. 8 und 9 zeigen in Längsschnitt und Querschnitt das Ventil für den Voreintritt des Kraftmittels.

Fig. 10 und 11 zeigen in Längsansicht und im Grundrifs die Gesammtanordnung einer Maschine,

Fig. 12 die Gesammtanordnung der Mechanismen zur Ableitung des Antriebes der Vertheilungsorgane von der Maschinenwelle.

Fig. 13 zeigt in Ansicht einen Cylinderdeckel mit mehreren Einlafs- und Auslafsvertheilungsorganen.

Die gesammte Maschinenanlage kennzeichnet sich:

1. durch den eigentlichen Cylinder 1, der entweder aus einem cylindrischen Raum, in welchem sich der Kolben hin- und herbewegt, oder aus zwei concentrisch in einander steckenden Hohlkörpern besteht, die an ihren Enden mit einander verbunden sind und zwischen sich einen auf die gesammte Länge des Cylinders sich erstreckenden breiten Zwischenraum lassen, um einen Dampfmantel zu bilden;

2. durch zwei Deckel 2 und 3, welche die Enden des Cylinders abschliefsen und in denen die eigentlichen Ein- und Austrittsorgane für die treibenden Kraftmittel vorgesehen sind. An diese Deckel sind die Zu- und Ableitungsstutzen 6 und 7 angegossen. Der Dampf tritt zunächst in die Kammern oder Kästen 8 für

die Einlafsorgane 4 ein und in den Cylinder ι über und hierauf aus letzterem in die Kammern oder Kästen 9 für die Auslafsorgane 5. Die Einlafsorgane sind von den Auslafsorganen durch doppelte Scheidewände getrennt, zwischen die eine Isolirschicht gelegt ist, um einen Ausgleich der Wärme zu vermeiden, der etwa infolge der Temperaturdifferenzen des Dampfes in beiden Kammern auftreten kann.

Die Kammern 8 für die Einlafsorgane 4 sind gewöhnlich sehr grofs, damit die Innenfläche der Cylinderdeckel als Dampfmantel an den Kolbenhubenden wirken kann, während dieKammern 9 für die Auslafsorgane 5 möglichst klein, und zwar so gehalten sind, als es sich mit dem guten Betriebe der Maschine vereinbaren läfst, um möglichst jeden Wärmeausgleich zwischen dem im Cylinder 1 und dem in diesen Kammern 9 eingeschlossenen Dampfe zu verhüten.

Cylinder 1 bildet mit seinen Deckeln 2 und 3 ein Ganzes, welches in geeigneter Weise an dem Grundbett der Maschine befestigt ist, um mittelst des Kolbens die Bewegung an einen Mechanismus oder Kraftaufnehmer zu übertragen, je nachdem es sich um eine Betriebsmaschine handelt oder nicht;

3. durch die Einlafsorgane 4 und die Auslafsorgane 5, welche in die Kammern oder Gehäuse 8 und 9 eingesetzt sind. Die Zahl der genannten Organe kann je nach der Erzielung eines bestmöglichen Nutzeffectes eine beliebige sein. Diese Organe bestehen je aus mehreren ebenen Flügeln, die an einer gemeinsamen Nabe sitzen. Durch diese Nabe wird eine Drehachse oder Spindel hindurchgeführt, weiche durch aufsenliegende Antriebsmechanismen abwechselnd hin- und hergedreht wird. Diese Flügel legen Oeffnungen von Dreieckform abwechselnd frei und überdecken dieselben ebenso. Diese Oeffnungen, weiche von derselben Form wie die Flügel sind, sind in den inneren Kopfflächen der Deckel 2 und 3 vorgesehen, um sämmtliche Phasen der Vertheilung zu sichern, d. h. um die zum Betrieb der Maschine dienenden oder die durch die Maschine getriebenen Kraftmittel eintreten, zurückhalten und dann austreten zu lassen;

4. durch aufsenliegende Mechanismen, welche aus einer parallel zur Längsachse der Maschine liegenden Transmissionswelle 10 bestehen. Auf dieser Welle sitzen entweder -Excenter 11, 12 oder Kurbeln oder Kurbelzapfen zur Uebertragung der genannten Bewegung von der Welle auf die flügeiförmigen Ein- und Auslafsorgane 4 und 5, damit letztere die Vertheilung des Dampfes unter Vermittelung von Pleuelstangen 13, Schubstangen 14, Zwischengelenken 15, Kurbeln 16 u. s. w. bewirken können., wie dies weiter unten beschrieben werden wird. Die Einlafsorgane 4 und besonders diejenigen bei Dampfmaschinen müssen sich an bestimmten Punkten des Kolbenhubes schliefsen, welche sich mit der Kraftleistung ändern und durch die Einwirkung des Reglers bestimmt werden.

Zu diesem Zweck wird das Excenter 11 zur Uebertragung der Bewegung mit einem auf der Spindel der Einlafsorgane 4 sitzenden Hebel 16 oder einer Kurbel verbunden, an welche die Excenterstange 13 oder eine Pleuelstange von folgender Anordnung angelenkt ist.

Die Stange 1 3 trägt an ihrem oberen, in der Nähe des Excenters 11 oder des diese Stange in Bewegung setzenden Drehzapfens einen Finger 18 von geeigneter Form, welcher gegen einen der Wirkung des Reglers unterstehenden Stift anstöfst. Dieses Anstofsen wird, wie leicht ersichtlich, an verschiedenen Punkten der Bewegungsbahn der Excenterstange 13 und demzufolge an verschiedenen Punkten des Kolbenhubes stattfinden, was sich ganz nach den jeweiligen Stellungen des vom Regler eingestellten Stiftes 19 richtet.

Beim Anstofsen des Fingers 18 an den Stift 19 senkt sich ersterer und nimmt eine Spindel 20 mit, welche durch ein Federgehäuse 21 hindurchgeführt ist. Die Schraubenfeder 22 dieses Gehäuses gleicht den Finger 18 aus und führt denselben in seine Ausgangsstellung zurück, wenn der Finger bei seiner Rückwärtsbewegung nicht mehr gegen den Stift 19 anstöfst. Spindel 20, welche unter der Einwirkung des Fingers 18 nach abwärts gleitet, stöfst gegen das Ende eines zweitheiligen Zwischengelenkes 15 an, welches aus seiner in der Anfangsbewegung eingenommenen Stellung aus einander klappt, so dafs es die Stellung Fig. 7 einnimmt. Diese Aenderung in der Form des zweitheiligen Zwischengelenkes wird je nach der Stellung des vom Regler eingestellten Stiftes 19 im Verhältnifs zum Kolbenlauf mehr oder weniger zeitig stattfinden.

Der linksliegende Theil des Zwischengelenkes 15 ist mit einer kurzen Schubstange 14 verbunden, auf deren anderes Ende eine Hülse 23 aufgesteckt ist. Durch diese Hülse geht der Zapfen der Kurbel 16 auf der Spindel für das Einlafsorgan 4 hindurch. Die Hülse ist aufserdem gleitbar in die in die Excenterstange 13 eingearbeiteten Führungslineale eingelegt.

An dem Zapfen der Kurbel 16 zum Antrieb des Einlafsorganes 4 ist noch eine Schubstange 24 angelenkt, welche mit dem Luftoder Metallbuffer 25 für das Organ 4 in Verbindung steht.

Aus der beschriebenen Anordnung, ergiebt sich, dafs, so lange die beiden Theile des Zwischengelenkes 1 5 ganz oder nahezu in einer geraden Linie liegen, die Bewegung des Ex-

centers 11 sich unverändert auf das Einlafsorgan 4 übertragen wird. Sowie der Finger 18 an den Stift 1 g des Reglers anstöfst, senkt sich ersterer und klappt das zweitheilige Zwischengelenk ι 5 aus einander; ist dann der von den beiden Theilen dieses Zwischengelenkes gebildete Winkel so grofs geworden, dafs er gröfser als der Reibungscoefficient der Gelenktheile ist, so klappt das Zwischengelenk unter der Einwirkung des Luftbuffers 25 wieder zusammen und das Einlafsorgan 4 wird plötzlich geschlossen, mit anderen Worten, es wird jede Verbindung zwischen dem Dampfgehäuse 8 und dem Cylinder-1 aufgehoben. .

Um ein richtiges Arbeiten sämmtlicher Organe zu sichern, wird das zweitheilige Zwischengelenk 15 so angeordnet, dafs in der Arbeitsstellung seine drei Drehpunkte nicht in einer geraden Linie liegen, sondern einen kleinen Winkel mit einander bilden. Dieser kleine Winkel wird durch zwei winklig abgebogene Ansätze begrenzt, die an einander zu liegen kommen und jede Umänderung in der Form verhüten. In jeden dieser Ansätze ist ein Lederstück eingelegt, damit beim Zusammenschlagen derselben kein Geräusch entsteht.

Das zweitheilige Zwischengelenk 15 nimmt von selbst seine ursprüngliche Stellung wieder ein, wenn das Excenter 11 in seine Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, wodurch das Scharnier 15 wieder aus einander gezogen und in die gerade Linie zurückgeführt wird, in welcher es für einen neuen Arbeitsvorgang bereit . steht.

Für den Fall, dafs sich der Stift 19 entweder durch Herabgehen des Reglers auf seinen tiefsten Punkt oder aus einem anderen Grunde zu schnell anhebt, um die Umsteuerung zu bewirken, ist ein zweiter Stift 26 vorgesehen, der durch zwei Zahnräder 19¹, 26 ¹ mit dem Stift 19 in Verbindung steht und sich in umgekehrter Richtung zu letzerem bewegt. Dieser zweite Stift 26 trifft gegen den Finger 18 an und sichert die Umsteuerung bezw. verhindert eine Störung im Betriebe der Maschine; er bildet hierdurch einen ebenso einfachen, selbstthätig wirkenden, wie auch in seiner Wirkung sicheren Anhalter.

Die Spindeln der Auslafsorgane 5 sind bis über die Deckel 2 und 3 hinaus verlängert, um in dieselben die für ihre Bethätigung nöthige Bewegung einzuleiten. Auf jeder dieser Spindeln sitzt ein Hebel 27 mit einer zur Hälfte geraden und zur Hälfte gekrümmten Coulisse.

Das für den Austritt des Dampfes bestimmte Excenter i 2 · (oder der Zapfen) wirkt auf eine Schubstange 28, deren anderes Ende mit einem Zwischenzapfen eines noch zwei andere Zapfen tragenden Hebels 29 in Verbindung steht. Der feststehende Zapfen befindet sich am unteren Theile genannten Hebels. Auf den oberen Zapfen des Hebels 29 ist ein Stein 30 aufgesetzt, der in einer Führung der Coulisse im Hebel 27 gleitet; letzterer ist auf der Spindel des Austrittsorganes 5 befestigt.

Aus dieser Anordnung ergiebt sich, wenn das Excenter 12 (oder der Zapfen) für das Austrittsorgan 5 eine halbe Umdrehung macht, d. h. sich ein halb Mal hin- und ein halb Mal herbewegt, welche Bewegungen dem Weg des Kolbens unter der Einwirkung des in den Cylinder 1 eingetretenen Dampfes entsprechen, der obere Zapfen und sein Stein 30 in der Coulisse des Hebels für das Auslafsorgan 5 den gekrümmten Theil dieser Coulisse durchlaufen, welche sich dann um den mittleren Zapfen als' Drehpunkt dreht, wobei der Hebel 27 am Auslafsorgan 5 zum Stillstand kommt. Demzufolge bewegt sich auch dieses Organ nicht, so lange es unter dem Druck des einströmenden Dampfes oder anderen Kraftmittels steht. Hierdurch wird keine andere Arbeit verbraucht, weil keine Reibung zu überwinden ist. Die Abnutzung der Ausflufsorgane 5 ist also praktisch gleich Null.

Während das Excenter 12 die zweite Hälfte seines Weges durchläuft, d. h. noch die beiden Weghälften zu durchlaufen sind, die einem Rückgange des Kolbens entsprechen, gelangt der Stein 30 am Hebel in den geraden Theil der Coulisse im Hebel 27 oder der Kurbel für das Auslafsorgan 5, das hierdurch geöffnet und dann schnell wieder geschlossen wird, wobei dieses Organ dem austretenden Dampfe einen grofsen Durchgangsquerschnitt darbietet.

Die vorbeschriebenen Vorrichtungen werden durch einen besonderen kleinen Apparat vervollständigt, welcher für den Voreintritt des Dampfes bewegt ist, um Stöfse in der Bewegung zu vernichten und die Einlafsorgane 4 in dem Augenblick auszugleichen, in welchem sie soeben die Oeffnungen freigelegt haben, wobei auf der Vorderfläche der genannten Organe ein genügend grofser Gegendruck hergestellt wird.

Dieser Apparat besteht aus einem länglichen Hohlcylinder (Fig. 8), der in das Innere des Maschinencylinders 1 hineinragt und gegen welchen der Kolben vor seinem Herankommen an das Hubende anstöfst. Auf diesem Hohlcylinder 31 sitzt ein bewegliches Ventil 32, welches mittelst einer Klinke 33 vom Cylinder 31 mitgenommen wird, wenn sich dieselbe nach rückwärts bewegt. In dem Sitz 34 für das Ventil 32 sind eine Anzahl Löcher angebracht , die mit dem Cylinder 1 und dem Dampfgehäuse 8 in Verbindung stehen. Im Maschinencylinder ist eine Glocke 35 mit seitlichen Durchbrechungen vorgesehen; in diese die genannten Theile überdeckende Glocke ist eine Feder 36 eingelegt, welche nach der

Freigabe des Ventils das letztere auf seinen Sitz niederdrückt.

Trifft der Kolben an den Hohlcylinder 31, so wird letzterer nach rückwärts mitgenommen; stöfst dann der Klinkenhebel 33 an einen geeigneten Theil der Glocke 35 an, so wird das Ventil oder der Teller 32 freigegeben, der durch die Feder 36 sich gegen seinen Sitz 34 anlegt und dadurch so lange verhindert, dafs Dampf oder ein anderes Mittel in den Cylinder ι übertreten kann, als sich eben der Kolben von Neuem vom Boden des Hohlcylinders entfernt, der in das Dampfgehäuse 6 hineinragt. Der genannte Hohlcylinder 31 wird durch den Druck des eingeschlossenen Dampfes in seine Anfangsstellung zurückbewegt. So lange also der Teller 32 die Löcher im Sitz 34 freigelegt hat, ist der Dampf allmälig in den Cylinder 1 übergetreten, so dafs in letzterem am Ende des Kolbenhubes ein Druck hergestellt wird, welcher genügt, um die Bewegung des Kolbens abzuschwächen und das Einlafsorgan 4 von demjenigen Druck zu befreien, welcher gegen dessen andere Fläche durch den soeben für einen neuen Kolbenhub eingetretenen Dampf wirkt. Es ergiebt sich hieraus, dafs der erstrebte Zweck erzielt wird, der darin sich kennzeichnet, dafs durch Anwendung der Vertheilungsorgane 4 und 5 die schädlichen Räume wie auch die abkühlenden Innenflächen auf das geringste Mafs beschränkt werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Steuerung für Dampf- und andere Maschinen, gekennzeichnet durch dreieck- oder fiügelförmige Drehschieber (4, 5) innerhalb der durch eine Scheidewand in einen Ein- und Auslafsraum getheilten Cylinderdeckel, welche Drehschieber durch scheerenartig aufklappende Zwischengelenke (ι 5) an durch den Regler bestimmten Punkten des Kolbenhubes rasch abgeschlossen werden und von denen der als Auslafsorgan wirkende Schieber (5) durch eine Coulissenführung (27, 29,30) in seine Ruhestellung übergeführt wird, bei welcher Anordnung zur Erzielung des Dampfvoreintritts in den Cylinder, dessen Stirnwände von einem Löcherkranze durchbrochen sind, welcher durch ein unter Federdruck stehendes Ventil (32) geschlossen gehalten, dagegen durch Anstofsen des Kolbens an die in den Cylinderinnenraum hineinragende Ventilspindel (31) geöffnet wird, dergestalt, dafs der Dampf zur Vollendung des jeweiligen Kolbenhubes durch die Durchbrechungen einer über das. Ventil gestülpten Glocke (35) hindurch in den Cylinder eintreten kann.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.