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Druckausgleichender Kolbenschieber. Gegenstand der Erfindung ist ein
Kolbenschieber, der ohne besondere Einrichtungen oder Hilfsmittel druckausgleichend
wirkt. Der Schieber ist auf der Schieberstange innerhalb gewisser Grenzen frei verschiebbar.
Der Frischdampf drückt ihn gegen einen Anschlag der Schieberstange. Wenn der Regler
geschlossen wird und der einseitge Dampfdruck aufhört, bleibt der Kolbenschieber
in seiner Endlage stehen und legt die Dampfkanäle ganz frei, worauf Druckausgleich
durch den Schieber und die Ausströmleitung erfolgt.
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Bei Lokomotiven mit Kolbenschiebern ist ein Druckausgleich zwischen
den Räumen auf beiden Seiten des Kolbens während des Leerlaufs erforderlich. Die
bekannten Luftventile am Zylinder haben die Nachteile, daß sie unzuverlässig sind,
während der Schließperiode Dampf entweichen lassen und bei langen Talfahrten die
Zylinder stark abkühlen. Druckausgleicher im eigentlichen Sinne vergrößern die schädlichen
Räume und Flächen. Wenn sie selbsttätig sind, haben sie, wie die Luftventile, den
Nachteil der Unzuverlässigkeit. Wenn sie gesteuert sind, legen sie dem Führer eine
besondere Mühe auf, ebenso wie gesteuerte Luftventile.
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Diese -Mängel werden dadurch vermieden, daß man den Kolbenschieber
selbst für den Druckausgleich benutzt, jedoch hat diese Einrichtung, bei der, wie
oben beschrieben, der Schieber sich auf seiner Stange 'verschieben kann, den -Nachteil,
daß der Schieber, wenn wieder Dampf gegeben wird, sehr hart gegen seinen Anschlag
auf der Schieberstange schlägt und die Dichtungsfläche des Anschlags bald zerstört.
Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, daß die ruhende Reibung des Schiebers
durch einen verhältnismäßig großen Druck überwunden werden muß. Ist aber der Schieber
einmal in Bewegung, so ist die gleitende Reibung so gering, etwa nur ein Drittel
der ruhenden Reibung, daß der Schieber heftig angeschlagen wird. Man versuchte,
den Stoß des Schiebers durch Biegungsfedern abzufangen. Dies gelang aber nicht,
da die beiden auf einer gemeinsamen Stange sitzenden Schieber durch die Federn nicht
nur wiederholt gegen ihre Anschläge, sondern auch gegeneinander geschlagen wurden,
was das Übel nur verstärkte.
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An und für sich und abgesehen von diesem Mangel arbeitet die Einrichtung
ausgezeichnet, der Druckausgleich ist vollkommen und die Lokomotive läuft außerordentlich
leicht.
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Nach der Erfindung wird zwischen den Schieber und die Schieberstange
eine Reibungsfeder eingeschaltet; das ist eine Feder aus einem Ring oder auch aus
mehreren Ringen, deren Teile sich nur unter Überwindung einer beträchtlichen Reibungsarbeit
gegeneinander verschieben können, so daB die abgegebene Arbeit um den Betrag der
Reibungsarbeit kleiner ist als die aufgenommene.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch einen unter Dampfdruck befindlichen
Kolbenschieber mit einer aus mehreren Einheiten zusammengesetzten Reibungsfeder,
Abb. z ist ein achsialer Teilschnitt eines Kolbenschiebers
mit einer
einfachen Reibungsfeder, Abb. 3 ein achsialer Teilschnitt des Schiebers nach Abb.
i in größerem Maßstabe und in der Stellung, in der er nicht unter Dampfdruck steht.
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Der Kolbenschieber i ist auf der Schieberstange 2 durch eine Buchse
3 an einem Ende gleitend geführt. In den Schieber ist eine Kappe 4 eingesetzt, die
am äußeren Stirnende mit einer Dichtungsfläche versehen ist und auf einer Buchse
5 gleitet. Die Buchse 5 ist auf der Schieberstange 2 befestigt und liegt einem Ring
6 an, auf den die Stirnfläche der Kappe .4 dampfdicht aufgeschliffen ist. Auf der
Schieberstange sind Ringe 7, beispielsweise aus Bronze, befestigt, die oben in zwei
aneinanderstoßenden Keilflächen enden. Zwischen je zwei dieser Ringe sind Reibungsfederringe
8 aus Stahl eingelegt. Die Buchsen 3 und 5 sind mit geneigfen Anlageflächen für
den ersten und ietzten Ring 8 versehen. Die Buchse 5 hat in einigem Abstand von
der Dichtungsfläche des Ringes 6 einen Anschlag 9 für das innere Stirnende io der
Kappe 4. Die Ringe 8 sind geteilt, so daß sie nachgeben können, wenn durch achsiale
Verschiebung ein radialer Druck der Keilflächen hervorgerufen wird.
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Bei der Stellung des Schiebers in Abb. i wirkt von links der Dampfdruck
auf den Kolbenschieber i und schiebt ihn nach rechts, bis die Dichtungsfläche der
Kappe 4 dem Anschlag 6 anliegt. Die Federn 8 sind gespannt. Wenn der Dampfdruck
nicht mehr auf den Schieber N@:irkt, bleibt der Schieber hinter seiner Stange zurück,
soweit es der Anschlagg gestattet. Der Abstand zwischen dem Anschlag 9 und der Kante
io ist gleich dem Schieberhub. Dabei gleitet die Buchse 3 unter dem ersten Ring
8 hervor, so daß dieser sich zusammenziehen und dabei gleichzeitig, da er in achsialer
Richtung nicht mehr gehemmt ist, auf der Keilfläche des Ringes 7 abgleiten kann.
In ähnlicher Weise verhalten sich die übrigen Ringe 8, wobei sie durch ihre Keilwirkung
die Ringe 7 etwas verschieben. Die Federn 8 sind entspannt. Diese Stellung ist in
dem Teilschnitt Abb. 3 dargestellt.
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Wenn wieder Dampf eingelassen wird, schiebt der Dampfdruck den Schieber
i nach rechts in Abb. 3. Wie schon erwähnt, kann der Schieber im Augenblick des
Dampfgebens um den vollen Schieberhub von seinem Anschlag entfernt sein. Wenn der
Dampfdruck den Schieber nach rechts schiebt werden die Ringe 8 allmählich wieder
gespannt, bis schließlich die Dichtungsfläche der Kappe 4 wieder an der Dichtungsfläche
des Anschlags 6 anliegt. Das Anlegen erfolgt vollkommen stoßfrei, da der Widerstand
der Ringe 8 um so größer wird, je mehr sich die Stirnfläche der Kappe dem Anschlag
6 nähert.
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Der Schieber wird durch. diese Einrichtung allerdings etwas schwerer
als ein gewöhnlicher Kolbenschieber, ist aber trotzdem wirtschaftlicher als ein
solcher, denn er macht Luftventile und Druckausgleicher mit den oben angeführten
Nachteilen überflüssig und verhindert außerdem die Abnutzung des Kolbenschiebers
beim Leerlauf.
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Wenn die Feder aus sehr hochwertigem Material ist und geringere Arbeitsfähigkeit
hat, kann die Einrichtung vereinfacht werden wie Abb. 2 zeigt. Hier ist nur eine
Feder i i zwischen dem Schieber und dem Anschlag 6 vorgesehen. Die Kappe wird als
kurzer Ringansatz auf die Schiebernabe 12 gesetzt und trägt keine Dichtungsfläche,
sondern die Dichtung findet zwischen der Schiebernabe i2 und dem Ansatz 6 unmittelbar
statt.