Znane i powszechnie dotad uzywane stawidla zwrotne posiadaja szereg wad, zmniejszajacych sprawnosc maszyn, w których sa obecnie stoso¬ wane.Sposród znanych stawidel, stosowanych w ma¬ szynach parowych o zmiennym kierunku biegu i zmiennym napelnianiu, najpowszechniej jest uzy¬ wane stawidlo Walschaerta, wyrózniajace sie za¬ sadniczo polaczeniem przesuwnego w kulisie ka¬ mienia z jednym koncem dzwigni rozrzadzajacej suwak, polaczonej swym drugim koncem przegu¬ bowo z wodzikiem trzonu tlokowego. Ten bardzo prosty na pozór i najwiecej rozpowszechniony sposób laczenia posiada wady, zmniejszajace znacznie sprawnosc i nie pozwalajace wykorzy¬ stac w pelni i tak juz malej sprawnosci maszyny parowej.Próbowano temu zaradzic w rozmaity sposób stosujac rózne dodatkowe urzadzenia majace po¬ lepszyc charakterystyki stawidla i prace suwaka.Tak np. wedlug patentu niemieckiego 549 534 proponuje sie polaczyc stawidlo z suwakiem i tlokiem poprzez dodatkowe urzadzenie o odpo¬ wiednio dobranej przekladni z kól zebatych. Roz¬ wiazanie to jest jednak niedogodne, komplikuje budowe stawidel, a przede wszystkim nie daje po¬ zadanych ostatecznie efektów.Stawidlo wedlug niniejszego wynalazku po¬ zwala usunac szereg wad wyzej przytoczonych i polepszyc sprawnosc maszyny parowej przy znacznym zaoszczedzeniu paliwa, przy czym pro¬ sta budowa nowego stawidla pozwala zastosowac je w istniejacych parowozach.Stawidlo wedlug wynalazku jest tak wykona¬ ne, ze przesuwny w kulisie kamien laczy sie z jed¬ nym koncem dzwigni rozrzadczej suwaka, drugi zas koniec tej dzwigni z samym suwakiem, przy czym dzwignia rozrzadcza jest polaczona z wo¬ dzikiem trzonu tlokowego poprzez lacznik wahli- wie< osadzony miedzy wymienionymi punktami i zlaczony przegubowo z dzwignia od wodzika, osa¬ dzona przesuwnie wzgledem swej osi podluznej w wahliwym elemencie prowadniczym.Na rysunku uwidoczniono schematycznie na fig. 1 przyklad wykonania stawidla wedlug wy¬ nalazku w jednej z mozliwych odmian konstruk¬ cyjnych; fig. 2 przedstawia geometryczne ujecie stosunku dróg odbywanych przez punkt napedo¬ wy suwaka i drogi wodzika trzonu tlokowego z polozenia srodkowego; fig. 3 :— graficzne ujecieI *» - ruchów elementarnych i ruchu ostatecznego su¬ waka wzgledem ruchów tloka przy uzyciu stawid- la wedlug wynalazku w porównaniu z ruchami stawidla'Walschaerta; fig. 4 — krzywe ruchu su¬ waka dla róznych napelnien, przy czyim wykres z lewej strony odpowiada krzywym ruchu suwaka, prowadzonego stawidlem wedlug wynalazku, z prawej zas strony —krzywym ruchu suwaka sta¬ widla dawnego typu; fig. 5 jest wykresem pracy uzytecznej maszyny parowej.W normalnym ukladzie dzwigni (scheniat fig. 1) wodzik 1 trzonu tlokowego 23 jest pola¬ czony korbowodem 20 z urzadzeniem napedzaja¬ cym maszyny, np. kolem napedowym parowozu, korba 21, przy czym kulisa 1U, wychylana woko¬ lo swej osi obrotu 15, jest polaczona swym dol¬ nym koncem, poprzez sworzen 18, dragiem 19 z mimosrodem 22 kola napedowego. W ukladzie wedlug wynalazku laczy sie wodzik 1 trzonu tlo¬ kowego obrotowo w punkcie 2 z lacznikiem 3, który moze byc prowadzony wzdluznie w czesci wodzacej U wychylonej wokolo osi 5 i który jest polaczony przegubowo wokolo osi 6 poprzez, la¬ cznik 7 iv czop 8 z dzwignia rozrzadcza 9.Dzwignia rozrzadcza 9, wahliwa wokolo czo¬ pa 8, jest polaczona przegubowo poprzez swo¬ rzen 10 z trzonem i wodzikiem suwaka 12, dru¬ gi zas jej koniec laczy sie obrotowo poprzez czop 11 i drag 13 z wychylnie przytwierdzonym do osi 17 kamieniem 16, dajacym sie przesuwac w kulisie 1J.Opisany sposób laczenia wedlug wynalazku powoduje dwa zasadnicze^ elementarne ruchy no¬ wego stawidla, a mianowicie nie istniejacy w do¬ tychczasowych ukladach charakterystyczny ruch laczników od wodzika trzonu tlokowego, skombi- nowany z klasycznym ruchem draga od kulisy.Z schematu wedlug fig. 1 wynika, ze czop 2 wykonuje z wodzikiem 1 posuwisty ruch zwrotny o dlugosci skoku tloka. Jezeli wodzik 1 znajduje sie w polozeniu srodkowym, czyli czop 2 w punk¬ cie O, to lacznik 3 znajduje sie na linii, tworza¬ cej z linia posuwu kat 90°. Punkt obrotu 5 ele¬ mentu prowadniczego U jest punktem stalym.Punkt 6 przy prostoliniowym przesuwie punktu 2, na drodze o dlugosci skoku tloka, oddala sie od stalego punktu 5 i do niego zbliza, tak ze dro¬ dze, przebytej przez punkt 2, odpowiadac bedzie droga namiotowa punktu 6, wobec czego równym przyrostom drogi wodzika od linii srodkowej od¬ powiadaja nierówne przyrosty odleglosci punktu 6 od linii 0 — 5.Przenoszac dane fig. 1 na fig. 2 i okreslajac odleglosc punktu 2 od polozenia srodkowego O przez x, odleglosc punktu O do 5 przez a (ele¬ ment dla dawnego stawidla staly), dlugosc zas lacznika 3 przez b, a. odleglosc punktu napedowe¬ go suwaka 6 od linii Srodkowej przez y, otrzyma sie zaleznosc, która matematycznie wyraza rów- . nanie : x/Vx2+a2-b\ Vx2+a2 Jest to charakterystyczne równanie ruchu od wo¬ dzika dla sposobu laczenia wedlug wynalazku tloka i suwaka z urzadzeniem napedowym. Okres¬ lajac odpowiednie wspólzalezne wielkosci w tym równaniu otrzyma sie obraz krzywej 28, charak¬ terystycznej dla tego stawidla (fig. 3).Ruchy od kulisy sa te same w stawidle wed¬ lug wynalazku jak i klasycznym, w którym lacz¬ nik 13 przybiera rózne polozenia w granicach od 13 _ is0 dla biegów wprzód i od 13o — 13" dla biegów wstecz. Ruch posuwisty punktu 18 rozwiniety dla uproszczenia w prosta po uwzgled¬ nieniu redukcji okreslic mozna równaniem elipsy graficznie przedstawionym na fig. 3.Ruch ostateczny suwaka jest zlozony, jak wspomniano z dwóch ruchów, przy czym dla sta¬ widla wedlug wynalazku ruchy te skladaja sie na ruch charakterystyczny dzwigni 9. Dzwignia ta ma punkt obrotu 10 i dwa punkty zaczepu sil, pierwszy 8 oraz drugi punkt 11, to jest punkt zaczepu lacznika 13. Lacznik 7 przenosi ruch od wodzika trzonu tlokowego, lacznik 13 zas od ku¬ lisy.Na punkt 10 przenosi sie zatem ruch punktu 6 pomnozony przez stosunek odcinków ramion dzwigni 9; mianowicie c:d oraz ruch punktu 17 pomnozony przez stosunek odcinków / : d.Jesli nazwac stosunek c : d = m. zas f : d = n, to ostateczny ruch suwaka okresli su¬ ma równan dwóch zasadniczych ruchów elemen¬ tarnych, pomnozonych przez odpowiednie wspól¬ czynniki : mfi (x) + nf2 (x) = F (x).Równanie to jest oczywiscie równaniem przy¬ blizonym, gdyz normalnie powstaja zaklócenia spowodowane przez skonczona dlugosc laczników.Jezeli wymienione równania ruchów przedsta¬ wi sie graficznie, to otrzyma sie dla stawidla wedlug wynalazku nastepujace charakterystycz¬ ne wykresy, uwidocznione na fig. 3, zestawione dla porównania z równaniami, wyrazajacymi te same ruchy w stawidle dawnego typu.Równanie ruchu od wodzika stawidla wedlug wynalazku posiada obraz graficzny, odpowiadaja¬ cy krzywej 28, krzywa 29 zas, wykreslona pelna linia, jest ta sama krzywa charakterystyczna, pomnozona przez wspólczynnik m. Odciete sc oz- — 2 —\ naczaja polozenie tloka, nzedtne y zas odleglosc suwaka od polozenia srodkowego. Ruch od kulisy przedstawia elipsa 30, która zaleznie od polozenia kamienia w kulisie bedzie wiecej lub mniej splasz¬ czona.Ostateczna postac ruchu suwaka w nowym stawidle wskazuje wykres 31.Dla stawidla dawnego typu (Walschaert), charakterystyczna prosta 32 przedstawia obraz graficzny ruchu od wodzika, ruch zas od kulisy ilustruje elipsa 30, odciete % i rzedne y, jak w poprzednim przypadku, okreslaja wzajemnie te same odleglosci od polozenia srodkowego tloka i suwaka. Krzywa ruchu suwaka dawnego typu posiada zatem znany ksztalt podobny do elipsy o wielkiej osi nieco odchylonej od prostej 32.Zalety nowego stawidla ujawniaja sie najle¬ piej na przykladzie porównania krzywych suwa¬ kowych wedlug wynalazku i krzywych starego typu.W porównaniu przyjeto w stawidle* wedlug wynalazku skok tloka za równy 1, wspólczynnik m = 2, a n = 1, odcinek O — 5 i 2 — 6 = 1.Stosunki odcinków moga byc oczywiscie inne, w wyniku czego mozna uzyskac stawidla wedlug wy¬ nalazku o róznych odmianach konstrukcyjnych.Na fig. 4 przedstawiono po lewej stronie wy¬ kres porównawczy pracy suwaka wedlug wyna¬ lazku o wymienionych proporcjach dla róznych napelnien pary, po prawej zas stronie wykres stawidla starego typu. Wykresy te przedstawia¬ ja prace suwaka w tych samych warunkach, te same pokrycia wewnetrzne i zewnetrzne (linie 3U i 35) i te same drogi suwaka, w biegu jalo¬ wym, przy czym skale na osiach a? nie sa te same co na osiach ys natomiast równe dla obydwóch wykresów. Wykresy te uwzgledniaja rózne napel¬ nienia para, a mianowicie 10% (krzywa 36), 30% (37), 6?% (38) i 72% (krzywa 39). Dla stawidla dawnego typu dla napelnienia 10% jest krzywa UO, 30% — krzywa U, 62% — krzywa U2 i 72% —- krzywa H- _ Ponizsza tabela porównawcza podaje dane, wynikajace z fig. 4, które wyraznie Wskazuja, ja¬ kie korzysci uzyskuje sie, stosujac rozwiazanie konstrukcyjne stawidla wedlug wynalazku w po¬ równaniu z dawnymi stawidlami. napelnienie pary w % skoku tloka I polozenie kamienia w kulisie stosun¬ kowe poczatek wylotu w % skoku tloka od lewego punktu martwego m koniec wylotu w °/0 skoku tloka od prawego pun¬ ktu martwego TV prz^ spieszenie liniowe wlotu w % skoku tloka V maksymalne otwarcie kanalu wlot. pokrycie zew. przyjeto=l vi Stawidlo wedlug wynalazku: 10 0,56 12,7 30 0,74 10,2 62 0,86 " 8,8 72 1,00 8,0 12,5 10,0 8,7 8,0 1,4 1,2 0,9 0,7 0,30 0,32 0,36 0,40 II. Stawidlo Walschaerta: 10 30 62 72 0,12 0,46 1,00 1,38 45,0 29,0 14,5 11,3 44,0 28,5 . 14,2 11,0 4,9 3,0 1,4 1,0 0,18 0,26 0,72 1,05 Na tej tabeli podano liczby przecietne z uwagi na to, ze wykresy nie uwzgledniaja ruchów do¬ datkowych, a wiec rzeczywistego braku symetrii pracy prawej i lewej strony tloka oraz biegu ma¬ szyny w przód i wstecz. Rozpatrujac te tabele nalezy wysunac nastepujace oczywiste wnioski.Dla tych samych napelnien (kolumna I) w celu przejscia od jednego napelnienia do drugie¬ go kamien w stawidle wedlug niniejszego wyna¬ lazku (kolumna II) wykonuje znacznie krótsza droge niz w stawidle dawnego typu. Stosunek tych dróg wynosi mniej wiecej 1/3, wobec czego kulisa w stawidle wedlug wynalazku moze byc wykonana w rozmiarach znacznie mniejszych.Z kolumny /// i IV wynika, ze w stawidle wedlug wynalazku uzyskuje sie pózne zamknie¬ cie wylotu pary i to malo rózniace sie dla roz¬ maitych napelnien (12,5% — 8%), podczas gdy w stawidle Walschaerta róznice sa duze (44% — 11%). Opóznienie zamkniecia jest bardzo znacz-ne dla malych napelnien, jak wynika z tabeli, przeszlo 3-krotne (12,5% i 44%), stad wynika, ze mozna stosowac przestrzenie szkodliwe odpo¬ wiednio mniejsze nawet przy parze silnie prze¬ grzanej, co z kolei zmniejsza t znacznie rozchód pary. Pózne otwarcie wylotu, prawie jednakowe dla róznych napelnien powoduje zwiekszenie pra¬ cy uzytecznej maszyny. Liniowe przyspieszenie wlotu pary, które powinno byc jak najmniejsze, w celu zmniejszenia ujemnego dzialania, jest przy zastosowaniu nowego stawidla prawie ze idealnie osiagniete, gdyz przy malym napelnieniu przyspieszenie liniowe jest procentowo prawie ze 4-krotnie mniejsze niz przy zastosowaniu stawid¬ la dawnego typu (Walschaerta). Suwak w sta- widle wedlug wynalazku wykonuje równiez o wie¬ le mniejsza droge maksymalna, co wynika z ko¬ lumny IV tabeli, a mianowicie dla róznych na¬ pelnien od 0,30 — 0,40, dajac dluzsze otwarcie kanalu wlotowego dla malych napelnien, co jest bardzo wazne, chociazby ze wzgledu na to, ze ma¬ le napelnienia stosuje sie przy duzych obrotach.Jezeli dodac wysoko precyzyjne zamkniecia wlotu malych napelnien (na wykresie fig. 4 kat przeciecia krzywych z linia wlotu 35), a lagod¬ ne zamkniecia przy duzych napelnieniach, to za¬ chodzic moze w tym przypadku samoczynne dla¬ wienie przy duzych obrotach, a zatem uzyskuje sie samoczynna regulacje mocy. Moznosc stoso¬ wania malych napelnien daje moznosc podwyz¬ szenia cisnienia kotla, co z kolei dalej podwyzsza sprawnosc maszyny i daje nowe mozliwosci kon¬ strukcyjne.Z fig. 5, która przedstawia powierzchnie pra¬ cy stawidla wedlug wynalazku oraz stawidla daw¬ nego typu, jasno wynika znaczny przyrost po¬ wierzchni pracy uzytecznej uzyskanej dzieki za¬ stosowaniu nowego stawidla do tlokowych maszyn parowych.Powierzchnia 1" oznacza przyrost pracy u- zyskanej z wiekszego otwarcia kanalu wlotowego i zmniejszenia przestrzeni szkodliwej z 46 — J+5y a zatem uzyskania szybszego napelniania do wyzszego cisnienia. (Oczywiscie wykres nie obra¬ zuje calkowitej oszczednosci uzyskanej przez zmniejszenie przestrzeni szkodliwej).Punkty 5 U i 53 oznaczaja otwarcie wlotów pa¬ ry, 47 i 48 — zamkniecia wlotów, 49 i 50 — ot¬ warcie wylotów pary, 51 i 52 ^— zamkniecie wylo¬ tów pary. Pole //" jest przyrostem uzyskanym przez przedluzenie krzywej pracy i opóznienie wylotu pary w porównaniu z dawnym typem sta¬ widla. Powierzchnia III" wskazuje na przyrost " pracy uzytecznej przez uzyskanie opóznienia zam¬ kniecia wylotu.Dzieki osiagnietym korzysciom i zaletom sta¬ widla wedlug wynalazku cykl praey maszyny ca¬ rowej zbliza sie do idealnego cyklu teoretycznego.Stawidlo wedlug wynalazku przywraca zatem maszynom parowym o zmiennym kierunku biegu i zmiennym napelnianiu, np. parowozom tloko¬ wym okretowym, maszynom parowym poglebia- rek, kopaczek itd, dla przecietnych napelnien teo¬ retycznych wiecej niz 2/3 strat, co pozwala osiag¬ nac oszczednosci w opale i wodzie o 1/6 w sto¬ sunku do dzisiejszego zuzycia; mozna zatem zwiek szyc np. w przypadku parowozu, przebyta przez maszyne droge przy takin^ samym zuzyciu pali¬ wa o 1/6 lub zmniejszyc o B./6 zapas paliwa i wo¬ dy a tym samym rozmiary odnosnych zasobników i zbiorników dla tej samej do przebycia drogi.Powracajac do fig. 1, przedstawiajacej sche¬ matycznie stawidlo wedlug niniejszego wynalaz¬ ku, nalezy zaznaczyc, ze rozwiazanie konstrukcyj¬ ne samego stawidla wykonane byc moze inaczej niz to na tej figurze wskazano. ^ Na dzwigni rozrzadczej 9 os 8 moze byc u- mieszczona w dowolnym punkcie miedzy punkta¬ mi zaczepu 11 i 10J. Ponadto lacznik 3 moze byc przytwierdzony do wodzika trzona tlokowego w innym miejscu niz to uwidoczniono na tej figu¬ rze. Równiez czesc 4, w której lacznik 3 moze sie przesuwac wzdluznie do swej osi podluznej moze byc inaczej wykonana niz to jest uwidocznione przykladowo na rysunku. Stawidlo wedlug wy¬ nalazku moze tez byc tak wykonane, ze czesc wo¬ dzaca 4 oraz laczniki 3 i 7 moga sie znajdowac np. po drugiej stronie dzwigni 9 lub drazka su¬ waka.Stawidlo wedlug wynalazku moze byc oczywis¬ cie zastosowane do jakiejkolwiek badz maszyny parowej o zmiennym napelnieniu i zmiennym bie¬ gu, znajdujacej sie obecnie w uzyciu, przy czym zaopatrzenie maszyny tlokowej w stawidlo wed¬ lug wynalazku moze nastapic zasadniczo bez do¬ konywania zmiany tloków, cylindrów i tulei su¬ wakowych, przy najwyzej jedynie zmianie po¬ kryw cylindrowych, jesli sie zmienia objetoscia przestrzeni szkodliwych.Zaleznie od konstrukcyjnego rozwiazania wspomnianych szczególów otrzyma sie tylko nie¬ co inne obrazy krzywych graficznych. Zasada konstrukcyjna niniejszego stawidla pozostaje nie¬ zmieniona, tak iz inne odmiany konstrukcyjne o- parte na tej zasadzie sa objete niniejszym wy¬ nalazkiem. PL