DE59899A - Drehschieber-Steuerung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung für kleinere schnelllaufende Dampfmaschinen und unterscheidet sich von den schon bekannten Einrichtungen dadurch, dafs ein vollständig entlasteter, cylindrischer Drehschieber für doppeltwirkende Eincylinder-, Zwillings- und Verbundmaschinen derart ausgebildet ist, dafs der Regulator die dem jeweiligen Belastungszustand der Maschine entsprechende Füllung bezw. Verdichtung leicht einstellen kann.

Das Schiebergehäuse ist zum Nachstellen eingerichtet, so dafs sich Schieber und Schieber-' gehäuse nachdichten läfst, da bei der gewählten Lage der Kanäle eine Dichtung nur einige Centimeter um dieselben herum stattzufinden braucht.

Auch das richtige Arbeiten des Regulators kann während des Betriebes von dem Maschinisten beobachtet und untersucht werden.

Auf den beiliegenden Zeichnungen ist in den Fig. ι bis 13 eine Steuerung für eine doppeltwirkende stehende Eincylindermaschine, in den Fig. 14 und 15 eine solche für eine Verbundmaschine mit um i8o° versetzten Kurbeln, in den Fig. 16 und 17 eine solche für eine einfachwirkende Zwillingsmaschine und in den Fig. 18 und 19 eine solche für eine einfachwirkende Verbundmaschine mit um i8o° versetzten Kurbeln dargestellt.

. Für die Eincylindermaschine ist die Fig. 1 ein axialer Schnitt durch den Cylinder und Schieberkasten, die Fig. 2 stellt in einem axialen Schnitt den Drehschieber und das zwischen demselben und dem Regulator eingefügte Gestänge dar. Die Fig. 3 ist eine Ansicht des Schieberkastens bei abgenommenem Deckel, die Fig. 4 ein Diagramm des Schiebers, worin die punktirten Linien die Kanten des Drehschiebers darstellen, während die Oeffnungen am Cylinderspiegel ausgezogen sind. Die Fig. 5 ist eine Abwickelung des Cylinderspiegels, die Fig. 6 eine solche des Schiebers mit durchschnittenen Muscheln, die Fig. 7 ein theoretisches Indicatordiagramm, die Fig. 8 ein Querschnitt des Cylinders, wobei der Schieber eine solche Lage einnimmt, dafs eben die Einströmung des Dampfes beginnt. Im Querschnitt Fig. 9 ist die dazu gehörende Stellung des Dampfaustritts dargestellt, während der Querschnitt Fig. 10 zeigt, wie der Eintritt des Dampfes in den Schieber vor sich geht.

Die Fig. 11 und 12 sind axiale Schnitte durch einen Schieber, bei welchem die Dampfwege vertauscht sind. Diese Anordnung hat den Nachtheil, dafs die Stopfbüchse der Steuerwelle wie die Stange in der Steuerwelle im directen Dampf liegen, wodurch für die Stange eine Stopfbüchse nöthig wird, welche die Verstellungskraft des Regulators ungünstig beeinflufst.

Die Fig. 13, 13a und 13 b veranschaulichen im Längsschnitt und in Querschnitten besondere Formen eines Einsatzes für den Schieberkasten. In Fig. 13a ist ein Einsatz im aufgefederten Zustand gezeichnet. Durch Nacharbeiten der Schnittkanten und darauf folgendes Tiefertreiben des Einsatzes im Gehäuse wird der dichte Schlufs des Schiebers an dem Einsatz wieder hergestellt. In der in den Fig. 1 bis 10 gezeichneten Anordnung ist der Dampfcylinder A mit einem in halber Höhe desselben gelegenen Raum α ausgerüstet, in welchen, wie aus Fig. 10 ersichtlich, der frische Dampf einströmt.

Dieser Raum α,- der mit Dampfeintritt bezeichnet werden mag, steht durch eine Durchbrechung a¹ mit dem Hohlraum des Schieberkastens B in Verbindung. Dieser Hohlraum wird durch einen Drehschieber C in senkrechter Richtung in verschiedene Theile zerlegt, und zwar durch waagrechte Wände c¹ c² c³ c⁴,- wie die Fig. 6 erkennen läfst. Zwischen den beiden mittleren Wänden c² c³ sind symmetrisch vier in gleicher Höhe liegende rechteckige Durchbrechungen c⁵ angeordnet. Zwischen je zweien' dieser Durchbrechungen sind von c¹ bis c⁴ sich erstreckende senkrechte Wände c⁶ derart eingefügt, dafs, wie die Fig. 8 bis io erkennen lassen, dieselben mit einander einen zur Achse des Drehschiebers symmetrischen Hohlraum c⁷ mit quadratischem Querschnitt, je zwei und zwei derselben aber mit dem Mantel des Schiebers einen Hohlraum c⁸ mit nahezu dreieckigem Querschnitt umschliefsen. Derjenige Theil dieser Hohlräume c⁸, welcher — in senkrechter Richtung gemessen — zwischen den waagrechten Wänden c² und c³ sich befindet, steht bei vor einander stehenden Durchbrechungen a¹ und c⁵ mit dem Dampfeintritt a in Verbindung. Infolge des Umstandes, dafs an den Dampfeintritt α ein um den Schieberspiegel herumgeführter ringförmiger Hohlraum α² sich anschliefst, von welchem aus eine zweite, derjenigen a V waagrecht gegenüberliegende Durchbrechung a³ in den Schieberkasten führt, wird von dem frischen Dampf ein symmetrischer Druck auf den Schieber ausgeübt, also eine Anpressung der Reibungsflächen an einander vermieden.

Der in diese Hohlräume c⁸ eingetretene Dampf wird dadurch abwechselnd nach dem unteren und oberen, zum Dampfcylinder führenden Kanal α⁴ geleitet, dafs bei zwei neben einander liegenden Hohlräumen c⁸ einmal die waagrechte Zwischenwand c² und einmal diejenige c³ unterbrochen ist.

In einer gewissen, weiter unten zu bestimmenden Entfernung von den Durchbrechungen c⁵ sind zwischen den Wänden c¹ und c³ bezw. c² und c⁴ fernere Durchbrechungen .c⁹ angeordnet, welche, vor Durchbrechungen λ⁵ a^e des Schieberspiegels tretend, die Verbindung mit je einem den Schieberspiegel umgebenden ringförmigen Hohlraum a¹ herstellen. Der zwischen je zwei Durchbrechungen c⁹ gelegene Theil des Drehschiebermantels ist mit Aussparungen c¹⁰ versehen. Die waagrechten Wände c¹ und c⁴ sind an dieser Stelle durchbrochen. Es steht also dasjenige Cylinderende mit dem zunächst gelegenen Ende des Schieberkastens B in Verbindung, dessen Kanal α⁴ mit den beiden waagrecht gegenüberstehenden Durchbrechungen c¹⁰ communicirt.

Da die beiden Enden des Schieberkastens durch Kanäle b mit dem Dampfabgangsrohr in Verbindung stehen, so ist die symmetrische Ableitung des Dampfes ermöglicht.

Die unter Ausschlufs einer axialen Verschiebung stattfindend gedachte Drehung des Schiebers hat also zur Folge, dafs eine regelrechte Dampfvertheilung auf beiden Seiten des Dampfcylinders stattfindet, wobei keine andere als symmetrische, zur Achsenrichtung senkrechte Pressungen auf den Drehschieber wirken. Der Drehschieber wird mit der halben Tourenzahl der Dampfmaschinenwelle angetrieben durch die senkrechte Steuerwelle e, deren am oberen Ende befindliches Vierkant e¹ sich an die Wandungen des Hohlraumes c⁷ anlegt.

Eine die Verschiebung der Steuerwelle gegen den Drehschieber hindernde Verbindung ist aber nicht vorhanden, so dafs der letztere gegen die unverschiebbar gelagerte, durch eine Stopfbüchse f abgedichtete Steuerwelle e verstellt werden kann. Diese Verstellung des Drehschiebers C wird durch den auf der Welle angeordneten Regulator g veranlafst, mit dem eine in der zu diesem Zweck hohlen Steuerwelle e gelagerte, nach oben durch dieselbe hindurchreichende und unter die waagrechte Wand c¹ sich legende Stange h verbunden ist.

Die erwähnte Verstellbarkeit des Drehschiebers bewirkt nun die Veränderung der Füllungen bezw. der Verdichtungen in folgender Weise. Die Durchbrechungen c⁵ haben, in senkrechter Richtung gemessen, eine solche Ausdehnung, dafs unabhängig von der Verstellung eine stetige Verbindung zwischen dem Dampfeintritt α und dem Drehschieberinnern erhalten bleibt. Die Durchbrechungen c⁹ d⁵ a^a aber haben eine Dreieckform, und zwar eine derartige, dafs die Spitzen der Dreiecke am Drehschieber sämmtlich nach unten zeigen, die Spitzen derjenigen am Schieberspiegel nach oben. Der Regulatorhub ist dabei, wie die Fig. 4 erkennen läfst, derart bemessen, dafs beim gröfsten Ausschlag der Schwungkugeln die Dreiecke überhaupt nicht mehr vor einander treten, also ein Durchtritt von Dampf durch dieselben ausgeschlossen ist.

Die Steuerung kann demnach eine Füllung gleich Null einstellen.

Die Grundform der Durchbrechungen c¹⁰ ist ebenfalls ein Dreieck, die untere Spitze desselben läuft aber in ein Rechteck aus, dessen Grundlinie etwas länger als diejenige der Durchbrechungen ä⁵ a⁶ ist.

Durch eine Verstellung des Drehschiebers vom Regulator aus wird demnach eine Aenderung in dem Beginn der Verdichtung je nach Ermessen herbeigeführt werden können, während die Vorausströmung unter allen Umständen bei derselben Kolbenstellung stattfindet.

Als Hülsengewicht des Regulators dient aufser dem Gewicht des Drehschiebers noch eine Spiralfeder k, welche von aufsen während des Ganges der Maschine durch die Schraube i nachgespannt werden kann.

Der zwischen der Messingstange h und der hohlen Steuerwelle etwa durchtretende Dampf (oder das Wasser) wird durch einen Wasserverschlufs aufgefangen, welcher aus einem in eine Schale I¹ des Regulatorbockes / eingreifenden, mit der Hülse Z¹ des Regulators g dicht schliefsend verbundenen Kranz m besteht. Dabei ist der eine Kupplung der Hülse g¹ mit der Steuerwelle e bewirkende Keil η gegen die Hülse g^l abgedichtet, so dafs der Dampf unter der Voraussetzung, dafs diese Hülse g¹ infolge ihrer bedeutenden Länge einen Abschlufs zwischen sich und der Steuerwelle e herbeiführt, gezwungen wird, zwischen der letzteren und dem unterhalb des Keiles η gelegenen Theil der Hülse g¹ hindurch in den Wasserverschlufs I¹ m überzutreten, was ihm durch eine kleine eingefeilte Nuth erleichtert wird.

Hat das Wasser in dem Wasserverschlufs' eine bestimmte Höhe erreicht, so wird es durch ein an die Schale /' angeschlossenes Röhrchen ο unsichtbar abgeleitet.

Die Fig. 14 und 15 veranschaulichen eine andere Ausführungsform der beschriebenen Steuerung in ihrer Anwendung auf eine Verbundmaschine mit um 18o° versetzten Kurbeln.

Von diesen Figuren ist die erstere ein axialer Schnitt durch die Cylinder, die letztere ein Diagramm des Schiebers.

Zwischen den Dampfcylindern, von denen der mit A¹ bezeichnete der Hochdruck-, der mit A² bezeichnete der Niederdruckcylinder ist, befindet sich ein Schieberkasten B¹. Im letzteren bewegt sich ein Drehschieber C¹, welcher sich von demjenigen C der Anordnung Fig. 1 bis 10 durch Folgendes unterscheidet.

An die Stelle der Durchbrechungen c¹⁰ des Drehschiebers C treten solche c^u, welche eine constante Vorausströmung und veränderliche Verdichtung im Hochdruckcylinder A¹, im Zusammenwirken mit zum Niederdruckcylinder A² führenden Durchbrechungen α⁸ α⁹ (deren erstere unmittelbar, deren letztere durch einen ferneren ringförmigen Kanal a^w mit dem Kanal α¹¹ in Verbindung steht) das Uebertreten des Abdampfes vom Hochdruck- in den Niederdruckcylinder ermöglichen. Dabei ist vorausgesetzt, dafs der in diesem Falle längere Drehschieber mit ferneren waagrechten' Wänden versehen ist, durch deren Durchbrechungen der Abdampf des Hochdruckcylinders hindurchströmt, sobald die Durchbrechungen c¹² des Drehschiebers vor diejenigen α⁸ α⁹ des Schieberspiegels treten. Die Kanten dieser Durchbrechungen c¹², sowie diejenigen der Durchbrechungen c¹¹ sind derart abgeschrägt, dafs bei zunehmender Füllung im Hochdruckcylinder die Verdichtung in demselben kleiner, im Niederdruckcylinder gröfser wird, und umgekehrt, wie dies nach dem in Fig. 20 veranschaulichten theoretischen Indicatordiagramm nöthig ist.

Durch die Fig. 16 bis 20 ist die Anordnung der bereits gekennzeichneten St.euerung dargestellt, wie dieselbe für eine e nfachwirkende Maschine zur Ausführung gebracht werden kann.

Dabei ist die Fig. 16 ein Schnitt nach der Cylinderachse, der Schieberkastenachse und der Kurbelwellenachse, die Fig. 17 ein solcher nach der Achse des Schieberkastens quer zur Kurbelwellenachse, die Fig. 18 ein Schnitt entsprechend demjenigen der Fig. 16, bei welchem eine einfachwirkende Verbundmaschine dargestellt ist, die Fig. 19 ist ein Theil der Fig. 18, wobei die Stellung des Schiebers eine veränderte ist.

Zwischen den beiden auf um i8o° versetzte Kurbeln wirkenden Cylindern A³ Aⁱ, Fig. 16 und 17, von gleichem Durchmesser ist ein Schieberkasten B² befindlich. Dieser Schieberkasten ist von drei ringförmigen Hohlräumen α¹² α¹³ a^u umgeben, von denen derjenige α¹² in der Mitte liegt und stetig mit frischem Dampf gespeist wird. Der ringförmige Hohlraum α¹³ ist durch einen Kanal λ¹⁶ mit dem oberen Ende des links gelegenen Cylinders Α^Ά, derjenige a^u durch. einen Kanal α¹⁶ mit dem rechts gelegenen Cylinder A^ in Verbindung gesetzt.

Von diesen drei Hohlräumen führen Durchbrechungen a¹¹ a^w λ¹⁹ ins Innere des Schieberkastens. In gleicher Höhe mit diesen Durchbrechungen α^ιΊ a^w a^w sind Durchbrechungen im Drehschieber C² angeordnet, so dafs der Dampf, wie dies durch Pfeile in der Fig. 16 angegeben ist, in den linksseitigen Cylinder A³ eintritt, während derselbe aus dem rechtsseitigen Aⁱ austritt, und umgekehrt. Um dieses zu ermöglichen, stehen von den Durchbrechungen stets zwei der mit c¹⁷ bezeichneten mit dem Hohlraum· α¹² in Verbindung, während die senkrecht über denjenigen c¹⁷ gelegenen Durchbrechungen c¹⁸ den Durchtritt zum Cylinder A³ gestatten.

Der Cylinder A^ steht während dieser Zeit mittelst zweier der Durchbrechungen c¹⁹ mit der an den Hohlraum ■ des Schieberkastens grenzenden Kurbelkammer ρ in Verbindung. Für einen wechselweisen Antrieb der Cylinder ist es also erforderlich, dafs vor die Durchbrechungen α¹⁸ α¹⁹ abwechselnd eine solche c¹⁸ und c¹⁹ tritt. Um den Austritt des Dampfes aus dem linksseitigen Cylinder zu ermöglichen, ist das obere Ende des Schieberkastens durch einen Kanal p^l mit der Kurbelkammer in Verbindung gesetzt. Bei dieser Ausführungsform ist die hohle Steuerwelle e durch eine solche nicht ausgehöhlte E ersetzt und der Fortfall

der Messingstange h dadurch ermöglicht, dafs die Hülse g¹ des Regulators g nach oben verlegt ist, so dafs dieselbe den Drehschieber C² unmittelbar stützt. Die Verdrehung des letzteren gegen die Steuerwelle E wird durch einen Keil q verhindert.

Der Schieber C² hat genau dieselbe Abwickelung wie der Schieber C, Fig. i, so dafs für gewisse Maschinengröfsen dieselben Modelle benutzt werden können.

Bei der Anordnung Fig. 18 und 19 ist der rechts gelegene Cylinder A⁶ gröfser als der links gelegene A⁵. Entweder tritt der frische Dampf aus dem ringförmigen Hohlraum α²⁰ durch Durchbrechungen α²¹ und <z²² in den Cylinder A^B und der Abdampf von A^e durch einen ringförmigen Hohlraum <z²³ und Durchbrechungen α²⁴ in die Kurbelkammerp, Fig. 18, oder der Abdampf von A ⁵ durch die Durchbrechungen α²² und a²ⁱ zu A⁶, Fig. 19. Auch dieser Schieber ist vollständig entlastet, da der etwa durch a²¹ und den Drehschieber nach oben durchschlüpfende directe Dampf durch einen Kanal ρ \ ähnlich wie in Fig. 17 gezeigt, in die Kurbelkammer ρ abgeleitet wird.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Bei Steuerungen für doppeltwirkende Eincylinder-, Zwillings- und Verbunddampfmaschinen mit entlasteten Drehschiebern die Anordnung des auf der Steuerwelle (e) aufserhalb des Schieberkastens befindlichen Regulators (g) in der Weise, dafs derselbe auf die Cylinderfüllung durch einen in der hohlen Steuerwelle (e) befindlichen Stab (h) einwirkt, wobei sowohl die Stopfbüchse (f) der Steuerwelle, als auch der Stab (h) im Abdampf liegen, so dafs der etwa zwischen dem Stab und der hohlen Steuerwelle durchdringende Dampf (oder das Wasser) durch einen am Regulatorbock (I) befindlichen Wasserverschlufs (l^l m) aufgefangen bezw. durch ein Röhrchen (0) unsichtbar abgeleitet wird (Fig. 1 und 2).
2. 2. Der Ersatz des unter 1. erwähnten, in der hohlen Steuerwelle befindlichen Stabes (h) durch eine auf der Steuerwelle (E) befindliche Hülse (g^l), Fig. 16, 17 und 18.
3. 3. Bei Steuerungen der unter 1. und 2. gekennzeichneten Art die Abschrägung der Austrittskanten der sowohl seitlich als auch in der Achse vollständig entlasteten Drehschieber (CC¹C²) für doppeltwirkende und einfachwirkende Eincylinder-, Zwillings- und Verbunddampfmaschinen, sowie der zugehörigen Durchbrechungen des Schieberspiegels derart, dafs durch die Einwirkung des Regulators nicht allein veränderliche Füllungen, sondern auch veränderliche Verdichtungen erzielt werden (Fig. 4, 6, 15, 17 und 20).
4. 4. Bei Steuerungen der unter 1. und 2. gekennzeichneten Art die Anordnung einer aufserhalb des Schieberkastens (B B¹ B²) zugänglichen Schraube '(i), welche direct auf die den Regulator (g) belastende Feder (k) drückt, so dafs dadurch die Tourenzahl der Maschine in gewissen Grenzen verändert werden kann (Fig. 1, 14, 16, 17 und 18).

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.