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Ausgleichvorrichtung für schwungradlose Dampfpumpen. Der unveränderliche
Widerstand des Kolbens von Pumpen macht einen unveränderlichen Druck auf den Dampfkolben
erforderlich, sofern nicht ein Schwungrad oder eine andere Vorrichtung angewendet
wird, die während des ersten Teiles des Hubes Arbeit aufspeichert; um sie während
des zweiten Hubteiles, in dem die Expansion des Dampfes stattfindet, wieder abzugeben.
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Man hat bereits versucht, die Anwendung von Expansion in schwungradlosen
Dampfpumpen ohne Hilfe einer der obenerwähnten Vorrichtungen zu ermöglichen, und
zwar dadurch, daß man den Dampfkolben mit dem Pumpenkolben durch ein Hebelsystem
verbindet, das die Bewegung des Dampfkolbens zunächst beschleunigend und schließlich
verzögernd auf den Pumpenkolben überträgt. Derartige Vorrichtungen haben indessen
den Nachteil, daß sich die Übertragung nicht entsprechend der Expansionskurve, sondern
entsprechend bestimmter goniometrischer Verhältnisse ändert, und daß sich außerdem
bei der Bewegungsumkehr auch die Übertragungsumkehr ändert, so dä.ß sie lediglich
für einfachwirkende Pumpen verwendet werden können.
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Die gestellte Aufgabe, eine Vorrichtung an schwungradlosen Dampfpumpen
zu schaffen, die gestattet, die Bewegung des Dampfkolbens entsprechend der Form
des Dampfdruckdiagrammes auf den Kolben zu übertragen, findet eine Lösung, indem
beim Erfindungsgegenstand mit entsprechender Veränderung eine Vorrichtung angewendet
wird, die zur Verbindung anderer Maschinenteile, nämlich des Schiebers einer Dampfmaschine
mit der Schieberstange, bereits bekannt ist. Bei der bekannten Schiebersteuerung
besteht die Schieberstange aus zwei Teilen, deren zusammenstoßende Enden derart
von einer in der LängsrichtungverschiebbarenMuffe umschlossen werden, daß bei der
durch eine äußere gekrümmte Führungsnut bewirkten Drehung der Muffe die Bewegung
des einen Schieberstangenteiles beschleunigt öder verzögert wird. Erfindungsgemäß
wird nun der Dampfkolben und der Pumpenkolben durch eine Vorrichtung verbunden,
deren Teile unter sich durch kurvenförmige Führungen von solcher Form verstellbar
sind, daß die in der Zeiteinheit vom Dampfkolben und vom Pumpenkolben zurückgelegten
Wege den Drücken auf den betreffenden Kolben umgekehrt proportional sind. Hierdurch
ist die Arbeit (auch diejenige der Zeiteinheit), d. h. das vom Dampfkolben entwickelte
bzw. abgegebene Arbeitsvermögen, immer der jeweils vom Pumpenkolben geforderten
Arbeit bzw. Arbeitsvermögen gleich.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine beispielsweise Ausführungsform
der Erfindung. Hierin ist a der Dampfzylinder, b der Pumpenzylinder, c die Dampfkolbenstange,
d die Pumpenkolbenstange. Die bei den üblichen Dampfpumpen
dieser
Gattung ein Ganzes bildenden Stangen c und d sind hier getrennt ausgeführt. Sie
sind aber mittels einer Büchse e vereinigt, welche am linken Ende ebenso wie die
Stange c mit Rechtsgewinde und am rechten Ende ebenso wie die Stange d mit Linksgewinde
versehen ist. Die Büchse e wird durch einen Stift oder Bolzen f in einem krummlinigen
Schlitz g bzw. h einer festen Büchse i geführt. Letztere besitzt außerdem einen
geradlinigen Schlitz k, in welchem der Bolzen l der Stange
d
geradlinig geführt wird. Eine Drehung der Stange c wird durch die Dampfsteuerung
in verhindert, welche an dieser Stange angreift.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgendermaßen:
Befindet sich der Dampfkolben in seiner linken Totlage, so entspricht die Stellung
des Bolzens f der in der Zeichnung veranschaulichten. Die durch die Kolbenstange
des zweiten Dampfzylinders angetriebene Schieberstange n gibt am linken Ende des
Dampfzylinders vollen Dampfeinlaß. Der Kolben bewegt sich mit der Stange c, der
Büchse e, der Stange d und dem Pumpenkolben nach rechts. Der Bolzen f wird hierbei
zunächst im geraden Teile des Schlitzes g geführt, so daß Dampfkolben und Pumpenkolben
sich mit gleicher Geschwindigkeit bewegen. Etwa auf der Mitte der Hublänge wird
der Dampfeinlaß zur linken Seite des Dampfkolbens abgeschlossen; in diesem Augenblick
geht der Bolzen f in den krummlinigen Teil des Schlitzes g über. Hierdurch wird
die Büchse e verdreht und die Entfernung zwischen Dampfkolben und Pumpenkolben allmählich
verkürzt. Der vom Dampfkolben zurückgelegte Weg wird daher im Verhältnis zu demjenigen
des Pumpenkolbens größer; die Arbeit in beiden Zylindern bleibt dieselbe. Es ist
klar, daß die Form des Schlitzes g derart gewählt werden kann, daß die vom Dampfkolben
in der Zeiteinheit gelieferte Arbeit - und folglich das Arbeitsvermögen des Dampfkolbens
- immer dem von dem Pumpenkolben geforderten Arbeitsvermögen gleich ist.
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Am Ende des Hubes hat die Büchse e bei der dargestellten Ausführung
gerade eine halbe Umdrehung gemacht, so daß die Entfernung zwischen den Kolben um
die Summe der Steigungen der Schraubenwindungen in der Büchse c verkürzt worden
ist. Der Stift f ist nun in den Schlitz 1a getreten; bei der zurückgehenden Bewegung
muß derselbe gezwungen werden, diesem Schlitze zu folgen. Dies kann mittels einer
Einrichtung erreicht werden, welche deutlichkeitshalber in der Zeichnung nicht dargestellt
ist, und die darin besteht, daß der Stift f am Ende seiner Bewegung in dem Schlitze
g federnd nach innen gedrückt und im Schlitz h wieder nach außen gedrückt wird,
so daß er bei der Rückbewegung, nicht wieder in den Schlitz g treten kann. Der Stift
folgt dann dem Schlitz lt, der zunächst gleichfalls gerade ist, während desjenigen
Teiles des Hubes, währenddessen der Dampfeinlaß zur rechten Seite des Dampfzylinders
voll geöffnet ist. In dem Augenblick, in welchem der Dampfeinlaß an dieser Seite
des Zylinders abgeschlossen wird, bewegt sich der Stift f in dem krummlinigen Teil
des Schlitzes h, wodurch die Büchse e zurückgedreht wird und die Entfernung
zwischen Dampf- und Pumpenkolben sich wieder allmählich vergrößert. Die Form des
Schlitzes la ist wieder eine derartige, daß das dem Dampfkolben entnommene Arbeitsvermögen
immer dem vom Pumpenkolben erforderten Arbeitsvermögen entspricht.
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Der Dampfeinlaß an beiden Zylinderenden wird vom zweiten Dampfkolben
gesteuert; der Dampfabschluß erfolgt durch den Dampfkolben oder die Dampfkolbenstange
selbst mit Hilfe einer Vorrichtung, welche nicht unter die Erfindung fällt, also
nicht beansprucht wird. In der Zeichnung ist diese Vorrichtung teilweise schematisch
angedeutet. Sie umfaßt einen Arm m, welcher durch die Kolbenstange c um den Drehpunkt
o hin und her geschwungen wird und im Augenblick des Dampfabschlusses die Stange
p mit dem Arm y nach rechts bzw. nach links bewegt, wodurch im Schieberkasten der
Dampfeinlaß plötzlich abgesperrt wird.
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Es bedarf keiner besonderen Erwähnung, daß eine Übertragung zwischen
Dampfkolben und Pumpenkolben auch in anderer Weise, als oben beschrieben, erzielt
werden könnte. Die Stangen c und d können beispielsweise in zwei Gelenkpunkten eines
Stangenvierecks angreifen, dessen beide restliche Gelenkpunkte in Sehlitzen geführt
werden, entsprechend denjenigen, welche im beschriebenen Ausführungsbeispiel den
Stift f führen. Unbedingt erforderlich in der Übertragungsvorrichtung ist aber die
Anwendung von Schlitzen, deren Form von derjenigen der Expansionskurve abhängig
ist. Bei doppeltwirkenden Maschinen sind zwei solcher Schlitze nötig, bei einfachwirkenden
Pumpen genügt ein einziger.