DE106606C - - Google Patents

Description

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

(Ramsey, Minnesota, V. St. A.).

Coulissen-Steuerung mit einem Excenter.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 13. Juli 1898 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Coulissen-Steuerung mit einem einzigen Excenter, welche den Zweck hat, zugleich mit der hierdurch erreichten Vereinfachung des Baues ganz besonders die Schieberbewegung vollkommener zu gestalten, als dies bei Verwendung eines Doppelexcenters möglich ist.

In beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar in

Fig. ι in Seitenansicht und

Fig. 2 in Perspective, während

Fig. 3 bis 14 verschiedene Stellungen der Steuerung in schematischer Darstellung wiedergeben.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 die Hauptwelle einer Maschine, auf welcher das Excenter 2 aufgekeilt ist; der Excenterring 3 ist ohne die übliche Verbindung mit einer starren Excenterstange. Die die Schieberbewegung vermittelnde Stange 4 steht mit dem Ende 5 mit diesem Schieber und am anderen Ende mit dem in der Coulisse 6 gleitenden einstellbaren Klotz oder Stein 7 in Gelenkverbindung. Die Coulisse 6 liegt in der Ebene des Excenterringes und diesem möglichst nahe, und ihr mittlerer Halbmesser ist gleich der Länge der Schieberstange. 8 bezeichnet einen in der Ebene der Mitteltangente, der Coulisse angeordneten festen Zapfen, auf welchem ein Winkelhebel 13 mit den Armen 9 und 12 schwingen kann. Der Arm 9 liegt seitlich von der.Coulisse, mit der er durch den Zapfen 10 beweglich verbunden ist. Der Arm 12 ist durch den Zapfen 1 1 an den Excenterring 3 angelenkt, welcher auf der dem Zapfen' 11 entgegengesetzten Seite einen Zapfen 14 trägt, der mit dem Zapfen 15 der Coulisse 6 durch eine Stange 16 verbunden ist. Die Schieberstange ist durch eine eine Einstellung derselben, zulassende Stange 17 aufgehängt, welche indessen auch durch eine andere Vorrichtung •ersetzt werden kann.

Der ganze Coulissenmechanismus befindet sich möglichst nahe der Hauptwelle, um so eine lange Schieberstange anwenden zu können. Er kann, in jedem beliebigen Winkel zur Hauptwelle angebracht sein, je nachdem sich der Schieberspiegel in gleicher Ebene wie die Hauptwelle befindet, oder nicht. Fig. 1 der Zeichnungen zeigt ein Beispiel, bei welchem sich der Schieberspiegel oberhalb der Ebene der Hauptwelle befindet, während in den übrigen Figuren beide in gleicher Ebene sind.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Durch die Bewegung des Excenterringes wird der Winkelhebel 9, 12 in Schwingung gesetzt und der Zapfen 10, sowie die Coulisse gegen die Welle hin- und herbewegt, so dafs auch die Schieberstange entsprechende Bewegungen ausführt. Der Arm 12 des Winkelhebels begrenzt die Drehung des Excenterringes und beschränkt die Bewegung des Zapfens 11 auf einen Kreisbogen nach der Welle hin und von derselben ab. Der Zapfen 14 beschreibt eine Ellipse, deren grofse

Achse das Schwingungsmafs der Coulisse um den Zapfen io darstellt. Die Bewegung des Zapfens io nach der Welle hin und von derselben fort mufs gleich der doppelten Ueberdeckung plus der doppelten Voreilung des Schiebers sein und es sind der Winkelhebel sowie der Hub des Excenters entsprechend einzuriehten. -Wenn bei dieser Anordnung der Coulissenstein 7 in die neutrale Lage dem Zapfen 10 gegenüber gebracht wird, so erhält der Schieber eine Bewegung, welche dessen Ueberdeckung und Voreilung umfafst; es braucht sonach nur die effective Bewegung des Schiebers für die Kanalöffnung von der Coulisse bei anderen Lagen des Steins oder Blockes abgeleitet zu werden.

Die Zapfen 14 und 15 sind zu dem Excenterringe und der Coulisse in solche B'eziehung zu bringen, dafs sie letzterer die für die gewünschte maximale Kanalöffnung eingerichtete Schwingung mittheilen, wenn der Coulissenstein volle Bewegung ausführt.

Wenn die Mitte des Excenters die Linie, welche die Achsmitte und den Zapfen 11 verbindet, kreuzt, so befindet sich der Zapfen 10 in einer Grenzlage seiner Bewegung und die mittlere Tangente der Coulisse ist dann senkrecht zu der mittleren Ebene der- Schieberstange 4 gerichtet; die Schieberstange kann dann so bewegt werden, dafs sie den Klotz oder Coulissenstein 7 durch die ganze Länge der Coulisse bewegt, ohne die Lage des Schiebers zu verändern. Wenn das Excenter eine halbe Umdrehung macht, so wird der Zapfen 10 die andere Grenzlage seiner Bewegung einnehmen, und es kann der Coulissenstein wiederum durch die Coulisse laufen, ohne die Lage des Schiebers zu ändern. Der Zapfen 14-veranlafst durch die Stange 16 die Schwingung der Coulisse um den Zapfen 10, während der Zapfen 11 durch den Arm 12 des Winkelhebels 13 die Bewegung des Zapfens 10 und der Coulisse bewerkstelligt. Die Wirkung der Vorrichtung auf den Schieber geht aus den Fig. 3 bis 14 hervor.

Fig. 3 bis 8 zeigen die Thätigkeit des Steuerungsmechanismus bei vorwärts laufender Maschine während verschiedener Kurbelstellungen.

18 ist dabei der Kurbelzapfen und ig die Entfernung der beiden Punkte 20 und 21 von einander. Diese Punkte 20 und 21 sind die Punkte der von dem Zapfen 14 bei seiner Bewegung beschriebenen Ellipse, an denen er sich befindet, wenn der Zapfen 10 an den Endpunkten seiner Bewegung steht.

In Fig. 9 bis 13 ist in entsprechender Weise wie bei Fig. 3 bis 8 eine Darstellung bei rückwärtslaufender Maschine gegeben. Zapfen 10 hat hier wieder ganz die gleiche Bewegung wie in Fig. 3 bis 8. Er erreicht die Endpunkte derselben, wenn der Zapfen 14 die Punkte 20 und 21 auf der von ihm beschriebenen Ellipse erreicht.

Fig. 14 veranschaulicht die Fähigkeit dieser Steuerung zum Ausgleichen von Ungenauigkeiten in der Vertheilung durch Ecken der Hauptbewegungstheile der Maschine oder dergl. 22 ist hier.die Kurbelstange, 18 die Stellung des Kurbelzapfens bei Mittelstellung des Kreuzkopfes, und,die Entfernung zwischen 18 und 22 giebt die Ungenauigkeit in der Kurbelbewegung an, die durch Ecken der Hauptwelle veranlafst wird. Wenn die Kurbel sich an dem Punkt 18 befindet, so ist Arm 12 in Mittelstellung, dargestellt durch die ausgezogene Linie. Der Bogen 24, auf dem der Excentermittelpunkt liegt, ist vom oberen Zapfen des Excenterringes bei Mittelstellung von 12 ausgeschlagen, Die Abweichung zwischen Bogen 24 und seiner Tangente zeigt die Wirkung der Winkligkeit des oberen Armes des Excenterringes. Die Winkligkeit des Excenterringes kann zum Ausgleich von Ungenauigkeiten benutzt werden, die vom Ecken der Hauptwelle herrühren. Wenn der Kurbelzapfen 18 zur Linie 23 rückt, so verschiebt sich der Excentermittelpunkt vom Bogen 24 auf seine Tangente und die Arme 9 und 12 kommen in die durch die punktirten Linien angegebenen Lagen; die Folge hiervon ist ein kleines Vorwärtsrücken der Zapfen 10.

Eine Betrachtung von Fig. 1 zeigt, dafs das ganze System, welches die Hin- und Herbewegung der Schieberstange veranlafst, dicht an der Hauptwelle liegt; es kann danach eine lange Schieberstange Anwendung finden und es kann der Mechanismus nahe der Welle angeordnet werden. Das ganze System kann jede Winkelstellung um die Achse erhalten, so dafs die Schieberstange nach jeder Richtung hin laufen kann, um mit dem Schieber verbunden zu werden. Diese Steuerung ist danach besonders da verwendbar, wo nur wenig Raum zur Verfügung steht und wo Hindernisse die unmittelbare Führung der Stange zu dem Schieber ausschliefsen. Die Construction gestattet auch die Anordnung der Coulisse in der Ebene des Excenters, so dafs eine unmittelbare Uebertragung der Kräfte stattfinden kann. Es ist offensichtlich, dafs diese Steuerung mit nur einem Excenter alle Functionen der gewöhnlichen Doppelexcenter-Coulissensteuerung ausführen kann, soweit die Veränderbarkeit der Absperrung und die Umsteuerbarkeit der Maschine in Frage kommt. Die verhältnifsmäfsig lange Schieberstange gestattet eine verhältnifsmäfsig gestreckte Coulisse. Die Uebertragung von Druck und Zug erfolgt in eigenartiger Weise unmittelbar und der Mechanismus ist verhältnifsmäfsig frei von Gelenken und Verbindungsgliedern, welche Seitenspannungen er-

zeugen. Es handelt sich hier nur um die Einstellung einer leichten Schieberstange an Stelle einer schweren; der Goulissenstein ist praktisch frei von Gleiten. Es kommt nur die Reibung eines Excenters in Frage, das nur einen kurzen Hub zu erhalten braucht; ein Ecken u. s. w. der Excenterstangen entfällt vollständig.

Nach dem Vorstehenden lassen sich die wesentlichen und kennzeichnenden Eigenschaften der Steuerung wie folgt zusammenfassen:

1. rasches Oeffnen und Schliefsen der Kanäle beim Vor- und Rückwärtsgange; die Bewegung erfolgt so schnell und zuverlässig, dafs sie sich beispielsweise bei einem Kolbenwege vollzieht, der den zwölften Theil des Kolbenhubes beträgt;

2. ein derartiges schnelles Oeffnen und Schliefsen ergiebt lange Perioden für die Einlassung und den Auspuff von Dampf und gestattet infolge dessen eine geringere Oeffnung, sowie eine geringere Schieberbewegung und Ersparnifs der hierzu aufzuwendenden Kraft;

3. ein derartiges rasches Arbeiten vermeidet event. Auspuffvoreilung und beseitigt die Uebelstände des Rückdruckes und der Compression;

.4. die Voreilung ist constant, was sehr wesentlich ist; sie wird dabei ohne Opfer an Kanalöffnung erzielt; es ist innerhalb praktischer Forderungen' eine scharfe Absperrung erhältlich, welche an jeder Stelle innerhalb einer dem zwölften Theile des Kolbenhubes entsprechenden Strecke von jedem Hubende erfolgen kann, ohne dafs dabei die Vertheilung leidet.

Da die Umstellung der Coulisse als Ganzes durch die Bewegung des Zapfens 10 die Bewegung des Schiebers vollzieht, wie sie der Ueberdeckung und Voreilung zukommt, und da die Bewegung zur Kanalöffnung nur durch die Schwingung der Coulisse erzeugt zu werden braucht, so folgt hieraus, dafs die ganze Kanalöffhungsbewegung in diejenige Zeitperiode zusammengedrängt werden kann, welche bei anderen Coulissen - Steuerungen angewendet wird, indem dem Schieber nicht nur seine Oeffnungsbewegung, sondern auch diejenige Bewegung ertheilt wird, welche der Ueberdeckung und der Voreilung zukommt. Es folgt danach, dafs die Zusammendrängung der Oeffnungs- und Abschliefsbewegungen in diese kurzen Zeitperioden für den freien Dampfeinlafs lange Kanalöffhungsperioden zur Verfügung stellen. Eine weitere Folge dieser Einrichtung ist, dafs, da die Kanäle eine verhältnifsmäfsig lange Zeit hindurch weit geöffnet sind, eine geringere Weite der Kanalöffnung, als üblich, und infolge dessen ein geringerer Schieberweg angängig wird. Da die Voreilung nicht von der Schwingung der Coulisse, sondern von der als Ganzes erfolgenden Umstellung derselben durch den Zapfen 10 abhängt, der sich um ein constantes Stück bewegt, so ist die Voreilung constant und es findet eine Einbufse an 'Kanalöffnung nicht statt. Die Umstellung der Coulisse um ein constantes Stück verrichtet sonach die Voreilungsfunction, während die Schwingung der Coulisse unter wechselnden Bedingungen, wie dem verschiedenen Hube des Schiebers, die Function der Kanalöffnung vollzieht. Da die Functionen der Kanalöffnung und Schliefsung in kurzen Zeilperioden sich vollziehen, die praktisch von derjenigen Bewegung des Schiebers getrennt sind, die der Ueberdeckung und Voreilung zukommt, so wird die Absperrung zu einer scharfen.

Besonders ist darauf hinzuweisen, dafs die Ueberdeckung und Voreilung durch das Excenter verrichtet wird, während dasselbe seinen Hub in der einen Richtung ausführt, und dafs die Kanalöffnung durch dasselbe Excenter bei Ausübung seines Hubes in einer Richtung fast rechtwinklig zu der ersten Bewegung veranlafst wird. Diese Trennung der beiden Aufgaben des Excenters gestattet eine Aenderung der einen Bewegung unabhängig von der anderen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Coulissen-Steuerung, dadurch gekennzeichnet, dafs das auf der Welle (1) angeordnete einzige Excenter (2) von einem Ringe (3) umschlossen wird, an dessen Gelenkbolzen (11, 14) Stangen (12 bezw. 16) angreifen, von denen die Stange (12) den einen Arm eines um einen festen Zapfen (8) schwingbaren Winkelhebels (13) bildet, dessen Arm (9) den Zapfen (10) für die Coulisse (6) trägt, während die Stange (16) mit letzterer unten (bei 1 5) gelenkig verbunden ist, so dafs die Coulisse, deren einstellbarer Stein (7) die Schieberstange (4) aufnimmt, um den Zapfen (10) schwingt, der selbst durch den Winkelhebel (13) gegen das Excenter schwingende Bewegung ausführt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.