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Exzentersteuerung mit Füllungsausgleich für Dampfmaschinen.
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für schnellaufende Heissdampfmaschinen und insbesondere für Mehrfachexpansionsmaschinen mit Kolbengeschwindigkeiten von 6-12 m/sek. Eine derartige Steuerung muss folgenden Anforderungen genügen :
1. veränderliche Füllung in weiten Grenzen ;
2. nach Belieben des Konstrukteurs entweder konstante oder abnehmende Voreilung bei abnehmender Belastung ;
3. absolute Nullfül) ung ;
4. Füllungs-sowie Arbeitsausgleich und
5. Ausschaltung jeder Rückwirkung auf den Regler.
Diese Bedingungen erffillt die Steuerung gemäss der Erfindung in vollstem Masse. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenter aus zwei Teilen besteht, nämlich einem auf der Steuerwelle drehbar gelagerten Innenteil und einem auf dessen Umfang drehbaren Ringteil. dessen zum Kreisumfang des Innenteiles exzentrischer Kreisumfang vom Exzenterbügel umfasst wird, und dass der Innenteil und der Ringteil beide gleichzeitig relativ zur Steuerwelle, aber entgegengesetzt zueinander verdrehbar sind, zu dem Zwecke, beliebige Füllungen zwischen absoluter Nullfüllung und gegebener Höchstfüllung, auch während des Ganges der Maschine, einzustellen und gleichzeitig die Voreilung in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Füllungsgrade proportional zu-oder abnehmend zu verändern bzw. konstant zu halten.
Um die Einstellung der beiden Exzenterteile zu ermöglichen, ist auf der Steuerwelle unter Vermittlung von Schraubenführungen dreh-und verschiebbar ein Stellglied gelagert, das mittels Kurvensehlitz- führungen auf den Ringteil des Exzenters und mittels weiterer Schraubenführngen anderer Steigung auf den Innenteil des Exzenters wirkt. Der Exzenterbügel treibt unter Vermittlung von Schubkurven die Einlassorgane der Zylinder an. Diese Sehubkurven wie auch die Stellerexzenter laufen im Ölbad, so dass ein leichter Gang gewährleistet ist.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 ist ein teilweise in senkrechter Ebene geschnittener Aufriss eines Zylinders, z. B. einer Dreifachexpansionsmaschine der oben erwähnten Art. Fig. 2 ist ein Schnitt durch das mehrteilige Steuerungsexzenter, u. zw. nach Linie 1-1 der Fig. 4, Fig. 3 eine Stirnansicht desselben, Fig. 4 eine Stirnansicht des Exzenterinnenteiles, Fig. 5 eine Seitenansicht dieses Exzenterinnenteiles und Fig. 6 eine Teildarstellung des die Schraubenführung für das Stellglied tragenden Teiles der Steuerwelle.
Die Fig. 7,8, 9 und 10 sind Diagramme, die zur Bestimmung der Form der Schraubenführungen und der Kùrvenschl. itze dienen.
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wirken unter Vermittlung der Exzenterbügel D und Lenker L Exzenter E, die auf den Steuerwellen 11' sitzen. Sowohl die Exzenter E als auch die Ventilschubkurven r laufen im Ölbad.
Nach Fig. 2-6 besteht das Exzenter aus einem auf der Steuerwelle 11'drehbar gelagerten Innenteil e mit kreisförmigem Umfang und einem auf diesem kreisförmigen Umfang drehbar gelagerten Teil E, dessen vom Exzenterbügel D umfasster Kreisumfang exzentrisch zum Kreisumfang des Innenteiles e
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Die Fig. 7-10 erläutern die Art und Weise, wie die Abmessungen zu bestimmen sind. Nach der Darstellung der Fig. 7 wählt oder errechnet man zunächst einen Mindesthubkreis. Dieser wird als Kreis 1 gezogen. Dann zieht man den grösseren Hubkreis 2. Die von diesen beiden Kreisen 1 und 2 begrenzten Teile e und E stellen den Exzenterinnenteil und den Exzenterringteil dar. 0 ist der Mittelpunkt der Steuerwelle und 01 der Mittelpunkt für E. Bedingung ist, dass der Mittelpunkt 01 auf dem Mindesthubkreis 1 liegt. Nun zieht man die Linie 3 im Winkel von 300. die 01 schneidet. Mit einem in 01 eingesetzten Zirkel greift man das Stück 01-4 ab und schlägt einen Kreisbogen auf die Senkrechte. Der Mittelpunkt 02 dieses Kreises ist nun der gefundene Mittelpunkt für e.
Jetzt erst kann man die Exzentergrossen festlegen.
In Fig. 8 denkt man sich e festsitzend auf der Welle, während man E um 600 verdreht. 1 entspricht
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Ist der schraffierte Kreisabschnitt in Fig. 8 für irgendeine Füllung bestimmt und E würde allein gedreht, so erkennt man an den Punkten 01-6 die eventuell verschiedenen Dampfeinströmungen. Der Voreilwinkel würde sich also nach Fig. 8 demnach, bezogen auf 0% Füllung, bis zu der unbekannten eingezeichneten Füllung von 00 bis 300 verändern, da ja die KurbelweHe mit der Steuerwelle fest verbunden ist.
Um die Differenz von 300 so auszugleichen, dass man bei beliebiger Füllung richtige Eröffnung erhält, wird e in entgegengesetzter Richtung gedreht. Dies geht aus Fig. 9 hervor, die zwecks besserer Übersicht in einem doppelt so grossen Massstabe wie die Fig. 7 und 8 gezeichnet ist. Man verfährt zunächst genau wie in Fig. 8, zieht sämtliche Kreise und Linien, sowie einen Kreisabschnitt für eine beliebige Füllung. Die Linie A-B ist also die gewünschte Eröffnungslinie für beliebige Füllungen, und man muss versuchen, die Mittelpunkte von E dieser Linie praktisch zu nähern. Dies geschieht auf folgende Weise : Bei gewünschter grösster Füllung wird E um 600 gedreht, so dass dessen Mittelpunkt 01 in Punkt 18 steht.
Es muss nun e so verschoben werden, dass Punkt 18 nach A wandert. Das Stück 18-A greift man mit dem Zirkel ab und trägt es von Punkt 7 aus auf demselben Hubkreis ab, wodurch sich Punkt 8 ergibt.
Zieht man nun eine Linie von 0 aus durch 8, so entsteht der Drehwinkel für e-14, 4 . Zieht man zur Kontrolle den Kreisbogen 10, d. h. die Laufbahn des Mittelpunktes für e, setzt den Zirkel in 9 ein und zieht den Kreis ; M für e sowie, in A eingesetzt, den Kreis 15 für E, so erkennt man die Richtigkeit der Verdrehung. Die Linie A-9-17 zeigt die neue Stellung von E. Damit ist die Einströmung richtig eingestellt.
Nun werden aber die beiden Exzenterteile E und e durch die Sehraubenführungen proportional bewegt, u. zw. 15 für E und 3-6 für e. Steht nun E im Winkel von 450 und e im Winkel von 10-8 , so ist der Mittelpunkt für B in H. Die Ventileroffnung kann aber erst in Punkt 13 erfolgen. Es müssen sieh also Steuerwelle und Kurbelwelle um den Winkel b vorwärtsdrehen und es erfolgt um diesen Winkel b
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Befindet sich die Kurbel 1 in der Stellung nach Fig. 9, so müssen die Exzenter in Nullstellung der Kurbel um den Winkel a voreilen. Durch Verdrehung erfolgen die Eröffnungen den Füllungen entsprechend, da ja der Punkt 01 nach A wandert.
Die Fig. 10 dient zur Bestimmung der Kurvenselitze n an der Scheibe m für die Mitnehmerstifte o
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zusammenfallenden Mittelpunkt. Die Mitnehmerstifte o des Ringteiles E beschreiben nach Fig. 10 die Kurvenbahnen 3-5-9-11-13 bzw. 4-6-10-12-14, während sie auf der Scheibe m die Kurvenbahnen 3a-3b-3e-3d-13 bzw. 4a-4b-4c-4d-14 beschreiben. Die zugehörigen Kurvenschlitze müssen sehr sorgfältig ausgearbeitet werden. Die Punkte 3 und 4 sind die Entfernungen der Mitnehmerstifte o, bezogen auf den Mittelpunkt von E. Die Aufzeichnung der Kurvenbahnen geschieht in folgender Weise : Man zeichnet zunächst sämtliche Linien und Kreise wie in Fig. 9.
Dort sah man, dass die Linie A-9-17 die neue Exzenterstellung war, entsprechend einem Winkel von 60 für E und 14-4'four e.
Man zieht nun diese Linie in Fig. 10, hierauf eine Senkrechte Al durch den Punkt A und überträgt auf
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und verzeichnet die Punkte 5 und 6. In ähnlicher Weise werden die Linie 7a, die Senkrechte 7 b, die Punkte 9 und 10 usw. gezeichnet, bis man alle Punkte gefunden hat. Damit ist die Kurvenbahn der Stifte bestimmt.
Dasselbe geschieht für die Kurven auf der Scheibe m : Man schlägt die Kreisbogen 25 und 26 mit dem Radius 0-3 bzw. 0-4 und teilt die Bogen 25 und 26 in vier Teile von je 15 , was die streckenweise Verdrehung der Scheibe m bedeuten möge. Wird nun die Scheibe 1n von 15-19 gedreht, so ist auch der Punkt 20 nach 24 gewandert, während die Mitnehmerstifte o in 13 und 14 stehen. Man setzt nun den Zirkel in 0 ein, greift die Stücke 0-5, 0-9 bzw. 0-6, 0-10 usw. ab und schlägt die Kreisbogen. Dann nimmt man nacheinander die Strecken 15-3, 16-5, 17-9 bzw. 20-4, 21-6, 22-10 ab und überträgt sie von 19 bzw. 24 aus auf die entsprechenden Kreisbogen. Damit sind auch die Kurvenbahnen der Scheibe 1n bestimmt.
Die Berechnung der Schraubenführungen g und s ergibt sich in einfacher Weise. Angenommen, das Stellglied / werde um 30 mm parallel zur Welle verschoben und gleichzeitig um 600 verdreht, so
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sprechend verlängert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Exzentersteuerung mit Füllungsausgleieh für Dampfmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenter aus zwei Teilen besteht, nämlich einem auf der Steuerwelle drehbar gelagerten Innenteil (e) und einem auf dessen Umfang drehbarem Ringteil (E), dessen zum Kreisumfang des Innenteiles exzent- rischer Kreisumfang vom Exzenterbügel umfasst wird, und dass der Innenteil (e) und der Ringteil (E) beide gleichzeitig relativ zur Steuerwelle, aber entgegengesetzt zueinander verdrehbar sind, zu dem Zwecke, beliebige Füllungen zwischen absoluter Nullfüllung und gegebener Höehstfüllung, auch während des Ganges der Maschine, einzustellen und gleichzeitig die Voreilung in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Füllungsgrade proportional zu-oder abnehmend zu verändern oder konstant zu halten.