DE268743C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei den umsteuerbaren.. Maschinen, insbesondere Lokomotiven, kommen große Füllungen bis etwa 70 Prozent bei der Umkehrung der Bewegungsrichtung bzw. beim Ingangsetzen der Maschine, d. h. nur verhältnismäßig selten vor, während wesentlich geringere Füllungen zwischen 10 bis 25 Prozent für den laufenden .. Betrieb die gebräuchlichen sind. Bei den in die Praxis eingeführten Steuerungen stehen nun gerade für den langsamen Gang, also für große Füllungen, große Öffnungen zur Verfügung, obgleich hier wegen des langsamen Ganges eine verhältnismäßig Ideine öffnung genügen würde, um die notwendige Dampfmenge in den Zylinder zu bringen. Bei dem schnellen Lauf mit kleinen Füllungen würden im Gegensatz zu der bisherigen Praxis gerade große Öffnungen nötig sein, um in der zur Verfügung stehenden kurzen Zeit die vorgeschriebenen Füllungen zu erhalten.

Das Diagramm nach Fig. 1 deutet in der Linie b die innere Kanalkante und zugleich die Kurve des ideellen Exzenters einer Heusingersteuerung an. r zeigt die Exzenterstellung bei einer 75 prozentigen Füllung, r¹ die Exzenterstellung^bei 20 prozentiger Füllung für eine normale Heusingersteuerung.
Der Exzenterhub für r¹ ist annähernd gleich der Hälfte von r, und es ergibt sich für r eine Steuerungseröffnung von etwa 38 mm, für r¹ dagegen eine solche. von nur etwa 4 mm.

Zur Verbesserung der Öffnungsverhältnisse hat man schon vorgeschlagen, mit- der Veränderung des Voreilwinkels die Überdeckungen entsprechend zu verändern; gemäß der Erfindung geschieht das in der Weise, daß der Voreilwinkel durch Verdrehung eines und gegebenenfalls mehrerer Hauptexzenter verändert wird, während die Exzentrizität oder die Exzentrizitäten -bei abnehmender Füllung nicht abnehmen. Dabei sind Abweichungen in der Richtung möglich, daß die Exzentrizi- _N tat bei Stellungen zwischen den Maximalfüllungen größer wird als in den äußersten Stellungen.

Der Vorgang ist für gleichbleibende Exzentrizität durch das Diagramm der Fig. 2 ver- deutlicht. Die Verstellung des ideellen Exzenters erfolgt zwischen den oben und unten eingetragenen Voreilwinkeln δ und δ¹. Die Deckung wächst von dem Anfangswert α für die Endstellung nach der Mitte, hin derart, daß beim Übergang des Exzenters von der Stellung r in die Stellung r² die Deckung von , α auf a¹ ansteigt.

Eine beispielsweise Ausführungsform ist auf der Zeichnung in den Fig. 3 und 4 in Aufriß und Grundriß zur Darstellung gebracht. Fig. 5 zeigt noch ein Diagramm für einen an der Maschine sitzenden Steuerungsteil. Fig. 6 zeigt noch ein Diagramm für eine abgeänderte Wirkung.

Es ist nur die Steuerung der als Ventile ausgebildeten Einlaßorgane zur Darstellung

gebracht, während für den Auslaß Schlitze in der Zylinderwand, die durch den Arbeitskolben gesteuert werden, angenommen sind. Die neue Steuerungseinrichtung läßt sich aber auch für besonders zu bewegende Auslaßventile oder gemeinschaftlich für Einlaß- und Auslaßventile oder für Schieber mit Eintrittsund Austrittsdecke verwenden.

Wie aus der Grundrißfigur 4 ersichtlich, wird jedes Ventil c durch eine besondere Stange d d^l und ein bekanntes Rollenschubkurvengetriebe angetrieben.

Der tote Gang des Rollenschubkurvengetriebes, von der Mittelstellung aus gerechnet, entspricht bekanntlich der ebenfalls von der Mittelstellnng aus gerechneten »Deckung« oder »Überdeckung« der steuernden Kante des gewöhnlichen Schiebers.

Zum Antrieb der Ventile c c¹ sind auf die Welle bzw. den Zapfen e an der Kurbel e¹ zwei Exzenter f und f¹ aufgesetzt. Diese Exzenter sind miteinander fest verbunden, und sie sitzen mit einer Buchse drehbar auf dem Zapfen e. Die Buchse trägt ein Kammrad u, während fest auf dem Zapfen e ein gleiches Kammrad s sitzt. Beide Räder sind in bekannter Weise nach Art eines Differentialgetriebes durch ein drittes Kammrad t verbunden, welches in einem die Räder einkapselnden Gehäuse υ gelagert ist. Die Exzenter f und f¹ greifen nun nicht direkt an den Stangen d d¹ an, sondern es sind die Exzenterstangen f² f^s an Doppelhebel p p¹ herangeführt, welche ihrerseits mit den Stangen d d¹ verbunden sind.

Die Doppelhebel p p¹ sitzen nun nicht auf festen Drehpunkten, sondern auf Exzenterscheiben 0 o¹. Diese Exzenterscheiben sind auf einer Z wischen welle h aufgekeilt. Diese Welle steht durch einen Querarm K¹ und eine Stange h² mit dem Rädergehäuse ν in Verbindung.

Die Exzenter f f¹ sind bekanntlich um einen Winkel von 180 °—2 δ hin und her zu stellen. Zu dieser Verstellung braucht das Gehäuse jedoch nur einen Höchstwinkel von go° — & auszuführen, weil das auf dem am Zapfen festsitzenden Rad s abrollende Rad t das mit den Exzentern verbundene Rad u um die doppelten Winkelbeträge des Winkelausschlages verstellt, welche es mit dem Gehäuse ν ausführt.

Die Exzenter 0 o¹ sollen nun um denselben Winkel wie die Exzenter f f¹ verstellt werden. Es ergeben sich also ebenfalls Maximalausschläge von 180 ° ■— 2& gemäß der Diagrammfigur 5, welche des weiteren erkennen läßt, daß die Exzenter 0 o¹ den halben Durchmesser haben wie die Exzenter f f¹ (vgl.

Fig. 2). Gemäß dem gewählten Antrieb für den Rollenschub der Ventile von der gleichen ! Seite her, sind die Exzenter 0 o¹ gegeneinander gerichtet. Der auf der Exzenterwelle h sitzende Arm h¹, welcher durch die Stange h² mit dem Kapselgehäuse ν verbunden ist, hat nur die halbe Länge der Entfernung des Zapfens A³ von der Mitte des Gehäuses v, da die Ausschläge des letzteren für eine gegebene Winkelverstellung der Exzenter f f¹ nur die Hälfte betragen.

Die Gesamtverstellung wird durch eine vom Führerstand zu drehende Welle k bewirkt, welche am Ende eine Schnecke k¹ trägt, die in ein Schneckenrad k² der Welle h eingreift.

Es geht insbesondere aus der Fig. 3 ohne weiteres hervor, daß eine Verstellung der Exzenter f f¹ aus der gezeichneten Mittellage nach der einen oder anderen Richtung nicht eine Verstellung der Stangen d d¹ bzw. der Ventilbewegungsgetriebe um den gleichen Betrag zur Folge hat, sondern daß entsprechend andere Beträge entstehen, weil die Doppelhebel p p^x nicht nur um ihre Drehpunkte ausschwingen, sondern weil die Drehpunkte selbst, die von den Exzentern 0 o¹ gebildet werden, eine Verstellung erfahren.

Anstatt durch Einschaltung besonderer Verstellexzenter die Deckung zu verändern, kann dies auch in anderer Weise konstruktiv durchgeführt werden, beispielsweise kann zwischen den beiden Rollenschubkurvengetrieben der auf der Zeichnung angedeuteten Einlaßventile eine Verschraubung angebracht werden, welche durch Zahnrad und Zahnstange mit einem auf einem Bolzen verstellbaren Zapfen zu verbinden ist, der seinerseits mit dem Hauptantriebsexzenter bzw. mit der Verstellvorrichtung für das letztere in entsprechende Abhängigkeit gebracht wird.

Auch die Verstellung des Hauptantriebsexzenters kann durch eine andere Vorrichtung als das gezeichnete Wechselgetriebe erfolgen, z. B. ist die Verstellung durch eine Verschraubung unter Zuhilfenahme einer Schnecke durchführbar.

Beide Verstellungen, sowohl die des Hauptexzenters wie auch die der zugehörigen Deckung, können in an und für sich beliebiger Weise durchgeführt werden, wenn nur für eine solche Kupplung der Verstellvorrichtungen gesorgt wird, daß zu jedem Voreilwinkel die zugehörige Deckung in Wirksamkeit tritt.

An Stelle von Einlaßventilen lassen sich auch Einlaßschieber, welche gegebenenfalls gleichzeitig den Auslaß steuern, benutzen.

Sollen, wie oben erwähnt, die größten wirksamen Exzenter bei großen Voreilwinkeln, d. h. bei kleinen Füllungen, arbeiten, während bei kleinen Voreilwinkeln und großen Füllungen kleinere Exzenter arbeiten, so läßt sich das dadurch erreichen, daß das Hauptverstellexzenter nicht um eine zylindrische

Welle, sondern auf einem besonderen Exzenter gedreht wird, welches auf der Hauptwelle befestigt wird.

Das Diagramm der Fig. 6 verdeutlicht die so gegebenen Verhältnisse. Bei Verstellungen für kleinere Füllungen wird das Exzenter dann um den Betrag χ der Hilfsexzentrizität derart verrückt, daß sich für die Exzenterwirkung r r³ nunmehr die. Kurve b¹ ergibt.

ίο Es werden dadurch die Eröffnungsgrößen für Mittelstellungen gegenüber dem Diagramm der Fig. ι eine Vergrößerung erfahren. Die Eröffnungsgrößen für Maximalstellungen können bei entsprechender Bemessung gegenüber dem Diagramm (Fig. 2) kleiner werden. Dieses Verhältnis entspricht den Bedürfnissen des Betriebes am besten. Hierbei wird der Verstellwinkel für beide Exzenter entsprechend vergrößert. Da wegen der Kupplung beider Exzenter die Räderkapsel sich um die Achsenmitte drehen muß, muß eine Kuppelstange ο. dgl. zwischen' dem angetriebenen Rad und dem Antriebsexzenter angeordnet werden.
Bei Anwendung solcher exzentrischen Drehzapfen der Hauptexzenter müßte naturgemäß eine entsprechende Bewegung für die Hilfsexzenter 0 o¹ ebenfalls Benutzung finden.

An Stelle des einen Hauptexzenters kann auch ein Zapfen auf der Exzenterstange des Hauptexzenters mit Kuppelstange nach dem zweiten Schwinghebel verwendet werden. Auch können die Hauptexzenter unter 180° und die Verstellexzenter gleich stehen. In beiden Fällen können die Verstellexzenter wie die Hauptexzenter zum Zweck des Füllungsausgleichs ungleiche Größe haben, wie auch die Verstellwinkel verschieden bzw. mit von 180 ° bzw. o° abweichender Lage sein können. Auch können zu demselben Zweck die Verstellexzenter auf verschiedenen aber untereinander gekuppelten Wellen angebracht werden.

Die Verstellung der beiden Exzenter bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist wegen Ungleichheit der Verstellwinkel und der Hebelarme nicht exakt. Durch Kupplung der beiden Exzenter durch zwei Schneckentriebe oder Zahnräder kann aber eine exakte Abhängigkeit geschaffen werden. Völlig korrekte Abhängigkeit ist für die Praxis nicht erforderlich. Es kann z. B. für normale Füllungen richtige Voreinströmung, dagegen für maximale Füllungen Nacheinströmung gegeben werden. Zwecks Ausgleichung der Füllung können auch die Exzenter 0 o¹ Verstell winkel haben, welche von denen der Hauptexzenter/" f¹ abweichen, wobei natürlich zu beachten ist, ob ■ durch den Kardan antrieb der Verstellwinkel der Hauptexzenter ohne weiteres halb so groß wie die der Verstellexzenter für die Überdeckungen des Steuerorganes ist.

Wenn man den Verstell winkel der Exzenter 0 o¹ mehr als das Doppelte gegenüber der Verstellung der Kapsel υ betragen läßt, so kann man hierdurch die erreichbaren Füllungen noch weiter vergrößern.

Man kann durch eine entsprechende Wahl der verschiedenen Größen den Einfluß der endlichen Schubstangenlänge ganz ausscheiden. ,

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Umsteuerung für Dampfmaschinen, bei welcher mit der Veränderung des Voreilwinkels eine entsprechende Änderung der Deckung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Voreilwinkels (6) durch Verdrehung des Hauptexzenters ff) oder der Hauptexzenter ff f¹) erfolgt, während die Exzentrizität fr) oder die Exzentrizitäten fr r^%) bei sich ändernder Füllung gleich bleiben und die Deckungen (a a ¹J entsprechend zu- oder abnehmen.

2. Umsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Haupt exzenter ff) auf einem exzentrischen Zapfen (y) in der Weise gelagert ist, daß seine Exzentrizität fr r³) bei abnehmender Füllung zunimmt.

3. Umsteuerung nach dem Anspruch 1 oder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptexzenter ff) durch ein Wechselgetriebe fs t u) verstellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.