DE100316C - - Google Patents

Description

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PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

FRANCOIS PANOUX in PARIS. Doppelschiebersteuerung mit Gangwechsel und hoher Expansion.

Zusatz zum Patente JVe 92370 vom 18. Oktober 1895.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 6. Oktober 1897 ab. Längste Dauer: 17. Oktober 1910.

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf die durch das D. R. P. Nr. 92370 geschützte Doppelschiebersteuerung mit Gangwechsel und hoher Expansion, für Lokomotiven, Schiffs- und andere Dampfmaschinen, und bezweckt, die Drosselung des Dampfes dadurch wesentlich zu vermindern, dafs sie selbst für die geringsten Dampfeinströmungen grofse Oeffnungen . und schnellen Schlufs zulä'fst. Die Perioden der Compression und Voreilung bis zur Ausströmung, welche beim vorliegenden System gegenüber den bekannten Systemen wesentlich verkürzt sind, sind verschieden und unabhängig vom Füllungsgrade. Indessen mufs bemerkt werden, dafs die angegebenen Vortheile sich nur auf den Gang im einen Sinne beziehen, während für den Gang im anderen Sinne die Steuerungsphasen die gleichen sind, wie bei einer gewöhnlichen Maschine.

Die mit dieser Steuerung versehenen Maschinen werden demnach derart angeordnet sein, dafs die vorgenannten Vortheile dem am meisten angewendeten Bewegungssinne entsprechen, d. h. für Lokomotiven und Schiffe also der Vorwärtsbewegung. Bei der letzteren kann die Dampfeinströmung zwischen 3 und 90 pCt. des Kolbenhubes wechseln, und der Maximalwerth der Compression und Voreilung bis zur Ausströmung beträgt etwa 15 pCt., je nach der Breite der Schieberdeckel, sie kann bis auf 4 pCt. abnehmen durch das Spiel der Schieber allein.

In beiliegenden Zeichnungen ist der Eröndüngsgegenstand veranschaulicht, und zwar stellt

Fig. ι die vorliegende Steuerung in Ansicht dar, die Schieber und den Cylinder jedoch im Schnitt,

Fig. 2 ist eine Endansicht des Cylinders von der Steuerseite gesehen, welche die drei Stangen der beiden concentrischen Schieber zeigt.

Fig. 3 stellt die Lage der Führungen in der Kulisse bei normaler Thätigkeit, d. h. bei einer Einströmung von etwa iopCt. dar.

Fig. 4 giebt die Stellung der Führungen in der Kulisse bei normaler Vorwärtsbewegung, d. h. bei einer Einströmung von etwa 10 pCt. wieder.

Fig. 5 veranschaulicht die Stellung der Führungen in der Kulisse bei Maximaleinströmung nach vorwärts und :

Fig. 6 bei Maximaleinströmung nach rückwärts.

Fig. 7 ist die Wiedergabe eines Arbeitsdiagramms.

In Fig. ι ist mit A ein cylindrischer Hohlschieber bezeichnet, welcher an seinem äufseren Umfange mit elastischen Segmenten α versehen ist zur wechselweisen Vertheilung des Dampfes vermittelst seiner kreisförmigen Oeffnungen a¹ a¹ in die Oeffnungen b b, welche

an jedem Ende des Antriebscylinders B vorgesehen sind und von der Dampfkammer direct zum Cylinder hindurchgehen, um so viel wie nur irgend möglich das Volumen der schädlichen Räume zu vermindern. Die kreisförmigen Oeffnungen des cylindrischen Hohlschiebers A A sind mit Rippen versehen, damit die elastischen Segmente des Vollschiebers C C nicht an den Kanten der Oeffnungen hängen bleiben. Auch die Oeffnungen b b des Antriebscylinders sind mit Rippen versehen, damit die elastischen Segmente des cylindrischen Hohlschiebers nicht hängen bleiben.

Mit C ist ferner ein cylindrischer Vollschieber bezeichnet, welcher äufserlich mit elastischen Segmenten versehen ist zur Absperrung des Dampfdurchganges durch die Oeffnungen a^l a^l unter den im Weiteren aus einander gesetzten Bedingungen. D ist der Mittelpunkt der Treibachse, E die Kurbel, F das Excenter für die Vorwärtsbewegung, G das Excenter für die Rückwärtsbewegung, H die in ihrem Mittelpunkt h an der Lenkkurbel / aufgehängte Steuerkulisse, J dagegen ist der vermittelst der Stange K und des Balanciere L (Fig. 2) den Hohlschieber A antreibende .Kulissenstein.

Der Hohlschieber ist mit zwei Stangen d² a² versehen, welche zu beiden Seiten der Achse in ein und derselben Horizontalebene angeordnet und mit dem oberen Theil des Balanciers L verbunden sind, der zu diesem Zweck aus zwei Seitenwangen zusammengesetzt ist (Fig. 2). Der vordere Theil der Stange K besitzt die Gestalt einer Gabel, deren Zweige k sich je an den unteren Theil der Seitenwangen des Balanciers anfügen.

M ist ein Kulissenslein, welcher vermittelst der Stange N und des Balanciers O den Vollschieber C durch seine Stange c antreibt. Der Balancier O ist in seinem Mittelpunkt an der gleichen festliegenden Achse P drehbar gelagert wie der Doppelbalancier L und bewegt sich zwischen den beiden Seitenwangen des letzteren. Wenn sich die Kurbel im todten Punkte, vor oder hinter demselben befindet, projiciren sich die beiden Balanciers O und L stets genau einer auf den anderen, es ist das die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung.

Weiter ist Q die Aufhängestange für die Stange K, R die Aufhängestange für die Stange N, S der Winkelhebel für den Gangwechsel des Hohlschiebers A, S¹ der Winkelhebel für den Gangwechsel des Vollschiebers C, T die Antriebsmutter für den Kulissenstein J und T¹ die Antriebsmutter für den Kulissenstein H.

Die Schrauben U und U¹ für die Muttern T und T¹ sind fest mit einander verbunden, besitzen jedoch verschiedene Gewindehöhe. Die Mutter T¹ läfst ihre Schraube infolge ihrer Ganghöhe und ihrer Beziehung zu den sie mit dem Kulissenstein M verbindenden Hebeln einen Weg durchlaufen, welcher ungefähr dreimal gröfser ist als derjenige des Kulissensteines J für einen gleichen Drehungswinkel der Schraube.

Die Schrauben U und U¹ werden durch ein mit einem Feststellriegel versehenes Handrad u angetrieben.

Bevor auf die Auseinandersetzung der Wirkungsweise der vorbeschriebenen Anordnung eingegangen werden soll, mögen zunächst einige Angaben über das in Fig. 7 dargestellte Diagramm folgen.

In diesem Diagramm stellen die durch vollausgezogene Linien dargestellten Curven die Steuerungsphasen bei schwacher Einströmung dar, während die durch strichpunktirte Linien angedeuteten Curven sich auf das Anlassen der Maschine und auf den Gang derselben bei geschlossenem Regulator beziehen.

Um das Diagramm zu vereinfachen und seine Ablesung zu erleichtern, sind die sich auf die Kante α beziehenden Curven als auf die sich auf die Kante β beziehenden projicirt gedacht, so dafs die wirkliche Breite der den Schieber C darstellenden Platte C gleich sein mufs der dargestellten, vermehrt um die Breite der Oeffnungen a^x a} des Schiebers A. Die Einströmungsöffnungen zum Cylinder sind a- d^l. Der Abstand V stellt das Voreilen zur Maximalentweichung, V¹ das Voreilen zur Minimalentweichung dar; W ist die Maximalcompression, W¹ die Minimalcompression; X die Maximaleinströmung, X¹ die Minimaleinströmung; Y schliefslich ist der Kolbenweg; die Curven y beziehen sich auf den Hohlschieberhub A und die Curven y' auf den Hub des Vollschiebers C.

Angenommen, die Maschine befinde sich in Ruhe oder besser in Gang und der Regulator sei geschlossen, so nehmen die Kulissensteine / und M bezw. die in Fig. 5 angegebenen Stellungen ein. Die beiden Schraubenmuttern T und T¹ liegen dann nahe dem Vereinigungspunkte der Schrauben U und U¹. Unter diesen Bedingungen laufen die beiden Schieber während der Umdrehung der Maschine nach der gleichen Richtung. Die Curve % des Diagramms (Fig. 7), welche den Hub des Hohlschiebers A darstellt, läfst die Oeffnung a'² des Antriebscylinders bis zum Punkt ^⁰ unbedeckt, in welchem die Curve die Kante der Oeffnung kreuzt. Die den Hub des Vollschiebers C darstellende Curve ^¹ bleibt ungefähr 15 mm hinter der Curve ^ zurück und läfst mithin den Eintritt des Dampfes während des gröfsten Theiles des Kolbenhubes zu.

Dreht man nun die Antriebsschrauben U U¹, so entfernen sich die beiden Schraubenmuttern T und T¹ voneinander; die Kulissen-

steine J und M nehmen bezw. die in Fig. 4 angezeigten Stellungen ein. Bei normalem Lauf mufs sich der den cylindrischen Hohlschieber A A bewegende Kulissenstein J nahe der Mitte der Kulisse befinden, d. h. dem Mittelpunkt weniger genähert als bei einer gewöhnlichen Kulissensteuerung, aber genügend weit entfernt vom Kulissenende, dafs die Compression die zur vollständigen Ausfüllung der schädlichen Räume genügende Gröfse erreicht und die Voreilung für die Ausströmung gleichfalls genügt. Der Kulissenstein M mufs gleichfalls bei normalem Gang sich möglichst nahe demjenigen Kulissenende befinden, welches dem den Kulissenstein J führenden gegenüberliegt, damit der Hub des Vollschiebers C möglichst grofs ist (Fig. 3) und durch seinen Lauf, welcher entgegengesetzt zu demjenigen des Hohlschiebers AA ist, einen schnelleren Schlufs der Oeffnungen a^x a¹ bewirkt. Die Curve ^¹ nähert sich der Curve ^. Sobald der Kulissenstein des Vollschiebers C den Kulissenmittelpunkt überschritten hat, besitzen die beiden Schieber entgegengesetzten Lauf. Die Curve ^¹ deckt stufenweise die Curve \ bis zum Schnittpunkt ^ x, in welchen der Eintritt am geringsten ist und die Compressionsperiode ihr Minimum erreicht.

Der beschriebene Antrieb ist normal, bei der üblichen Bedienung, d. h. wenn der Maschinenführer vom Anlassen der Maschine bis zu einer beliebigen Dampfeinströmung geht oder umgekehrt, ohne dabei auf andere Organe einzuwirken als auf das Handrad. Er kann jedoch auch den Kulissenstein J verstellen, ohne dafs sich der Kulissenstein M bewegt, und weiter kann er die Stellung der .Kulissensteine unter sich und in der Kulisse verändern, um eine verschiedene Compression für eine bestimmte Einströmung zu erzielen. Zu diesem Zweck ist die Schraubenmutter T¹ aus zwei Theilen zusammengesetzt, der eigentlichen Mutter, welche mit Gewinde' auf der Stange aufgesetzt ist und nicht mit der Antriebsstange verbunden ist, und einer Hülse, die lose auf der cylindrischen Mutter sitzt und ihrerseits an der Antriebsstange angeordnet ist. Diese Hülse kann auf der eigentlichen Schraubenmutter festgeklemmt werden. Infolge dieser Anordnung dreht sich die Mutter, wenn die Hülse nicht auf der Mutter festgeklemmt ist, mit der Schraube ohne Längsverschiebung auf derselben; sobald jedoch die Hülse auf der Mutter festgeklemmt ist, wirkt das Ganze in der gleichen Weise wie eine gewöhnliche Mutter, beispielsweise wie die Mutter T.

Der Maschinenfünrer setzt nun die Klemmmutter nur in zwei Fällen in Thätigkeit:

i. wenn er den relativen Werth der Dampfeinströmung zur Compression abändern mufs, und

2. wenn er zur Rückwärtsbewegung übergehen mufs.

Während der Rückwärtsbewegung nehmen die Kulissensteine J und M die in Fig. 6 gezeigten Stellungen ein. Unter diesen Umständen laufen die beiden Schieber noch nach der gleichen Richtung. Der Schieber C hat einen gröfseren Hub als der andere und eilt vor die Oeffnungen a^l a\ welche während der Einströmung niemals bedeckt sind. Die Steuerungsphasen sind dann gleich jenen einer gewöhnlichen Maschine. Die Maximaleinströmung geht -nur bis ungefähr 70 pCt. des Kolbenhubes, da der Kulissenstein des Schiebers A nicht bis zum Kulissenboden gehen kann, welcher von dem Kulissenstein des Schiebers C eingenommen wird.

Hat man eine Maschine, in welcher die Steuerungsachse in der gleichen Horizontalebene angeordnet ist, wie diejenige des Antriebscylinders, so greifen die Stangen ÜTund N direct an den Schieberstangen an, die Balanciere L und O können dann in Wegfall kommen und die Excenteraufkeilung wird dementsprechend geregelt.

Hat man eine Maschine, bei welcher der Abstand zwischen Cylinder und Treibachse gering ist, wie dies bei Schiffsmaschinen allgemein der Fall ist, so wird die concave Seite der Kulisse der Treibachse zugewendet und die Stangen K und N werden gleichfalls nach dieser Richtung angeordnet, so dafs sie die Schieberstangen entgegengesetzt angreifen und dadurch eine gröfsere Länge erhalten.

Dieses Steuerungssystem kann auf die' Cylinder der )?Verbundmaschinen« und besonders für die Hochdruckcylinder solcher Maschinen angewendet werden, indem man den Vortheil im Auge behält, die übermäfsige Compression zu vermeiden, welche bei Benutzung der allgemein üblichen Steuerungen in diesem Cylinder eintritt.

Obgleich der Erfindungsgegenstand als auf concentrische Schieber angewendet beschrieben wurde, kann derselbe jedoch auch für ebene Schieber verwendet werden. Bei solchen Maschinen, bei denen es nicht erforderlich ist, die Einströmung innerhalb weiter Grenzen zu ändern, oder auch bei Maschinen, welche mit mehr als zwei Cylindern versehen sind, die zur Erleichterung des Anlassens auf gleichfalls um die Triebwelle herum vertheilte Kurbeln einwirken, kann der Kulissenstein M an dem Ende der Kulisse fest gelagert sein, das dem Ende gegenüberliegt, durch welches der Kulissenstein J für die Vorwärtsbewegung geführt wird. Dadurch wird die Schraube U¹ und die der Stange N entsprechende Umsteuerbewegung überflüssig. Unter diesen Verhältnissen sind die Steuerungsphasen die gleichen, wie die vorbeschriebenen, aber die

Claims (1)

1. Curve ^- wird, wie man aus dem Diagramm ersehen kann, eine veränderliche Form erhalten. Um die Einströmung zu vergröfsern, mufs man den Hub des Hohlschiebers A vermindern, während man, wenn beide Kulissensteine beweglich sind, im Gegentheil den Hub des Hohlschiebers A vergröfsern mufs.

   Patent-Ανspruch:

   Doppelschiebersteuerung mit Gangwechsel ^nd hoher Expansion für Lokomotiven, Schiffs- und andere Dampfmaschinen nach D. R. P. Nr. 92370, dadurch gekennzeichnet, dafs die cylindrischen oder ebenen Doppelschieber durch die gleiche Kulisse (H) vermittelst zweier Kulissensteine (J und M) mit verschiedenem und unabhängigem Gangwechsel angetrieben werden und in geeigneter Weise mit einer Doppelgewindeschraube (U) verbunden sind, welche zwei Muttern (T T¹) mit verschiedener Gewindehöhe trägt, von denen die eine (T) unabhängig von einem der Kulissensteine gemacht werden kann, derart, dafs die Perioden der Compression und der Voreilung bis zur Entweichung verschieden und unabhängig vom Einlafsgrade gemacht werden können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.