Titel: | Neuerungen an Expansionssteuerungen. |
Fundstelle: | Band 265, Jahrgang 1887, S. 9 |
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Neuerungen an Expansionssteuerungen.
Patentklasse 14. Mit Abbildungen auf Tafel 3.
Neuerungen an Expansionssteuerungen.
Bei der Construction von Expansionsapparaten aller Art, abgesehen von den sogen.
Präcisionssteuerungen, macht sich in der letzten Zeit in hervorragender Weise das
Bestreben bemerkbar, dieselben so herzustellen, daſs dem Regulator eine leichte
Einwirkung – ohne Rückdruck auf ihn selbst – auf die Steuerung möglich sein soll.
Dies ist am leichtesten in der Weise möglich, daſs man der gewöhnlichen
Schiebersteuerung ein Abschluſsorgan, gewöhnlich ein entlastetes Ventil oder einen
Drehschieber, beifügt, welches durch einen wirklichen Präcisionsapparat den
Abschluſs des Dampfes je nach dem Stande des Regulators bewirkt. Dort, wo
Doppelschieber als Steuerungsorgane angewendet werden, bemüht man sich vielfach,
besondere Steuerungsexcenter für den Expansionsschieber zu vermeiden, wie überhaupt
die Zahl der beweglichen Theile in der äuſseren Steuerung zu vermindern, was ja
bezüglich der genauen Wirkung auf die Dauer – durch möglichste Verringerung des
todten Ganges – abgesehen von der Ersparniſs an Arbeit und Anlagekosten, nur
vortheilhaft sein kann.
Der Expansions-Regulirapparat von Schäffer und Budenberg
in Buckau-Magdeburg (* D. R. P. Nr. 22834 vom 21. November 1882 und Nr. 29041 vom
27. März 1884) besteht in einem entlasteten Drehschieber, welcher durch Klinken bei
jedem Hube abwechselnd nach der einen oder anderen Seite gedreht wird, so daſs er
den Dampfdurchtritt frei gibt; die Auslösung der Klinken bewirkt Zurückschnellen des
Schiebers und Abschluſs des Dampfes.
Fig. 1 zeigt
den Apparat im Vertikaldurchschnitt. AA1 ist das Gehäuse des Drehschiebers, welches direkt
auf den Dampfkasten der Maschine aufgesetzt wird; das Dampfrohr kann sowohl bei a oder b einmünden. In den
Theil A ragt der cylindrische Sitz des Drehschiebers
B hinein, welcher an der Spindel s befestigt ist. Sitz und Schieber sind mit einer
gröſseren Anzahl von Spaltöffnungen versehen. In seiner Mittelstellung hält der Schieber diese
Oeffnungen verschlossen.
In der Verlängerung der Spindel s,
aber mit derselben nicht verbunden, ist eine Achse w
gelagert, welche durch den Hebel E mit verstellbarem
Angriffspunkte und eine vom Excenter kommende Zugstange in Schwingung versetzt wird.
Auf dieser Achse sitzt ein ⊤förmiges Eisenstück y fest (Fig. 2), an welchem die
beiden Klinken K und K1 in Zapfen gelagert sind. Kräftige Spiralfedern
drücken diese Klinken jederzeit nach innen. Diese Klinken kommen nun in Berührung
mit einem Bogenstücke S, welches an der Schieberspindel
s festsitzt und mit zwei Zahnansätzen bei x versehen ist. Es wird also der Drehschieber mit der
Achse w schwingen und die Durchlaſskanäle für den Dampf
öffnen, und zwar so lange, als die schiebende Klinke mit dem Bogenstücke S in Eingriff ist. Dieser Eingriff wird aber dadurch
geregelt, daſs sich zwischen den langen Fortsätzen der Klinken nach oben das Ende
H eines vom Regulator bewegten Hebels befindet;
trifft die Klinke dagegen, so erfolgt die Auslösung derselben. Dies geschieht desto
früher, je tiefer das Ende H steht, je höher also der
Regulator gestiegen ist, und umgekehrt.
Die rasche Zurückführung des Drehschiebers in seine
Ausgangsstellung erfolgt dadurch, daſs sich das Bogenstück S in seiner Mittelstellung auf zwei Winkelhebel Z stützt, welche durch Federn mit ihren wagerechten Armen kräftig nach
oben gedrückt werden; durch Anschlag der senkrechten Arme an das Gestelle werden sie
in der Stellung von Fig. 2 gehalten. Wird nun das Bogenstück S
z.B. nach links gedreht, so wird der linke Hebel Z
niedergedrückt und dadurch die Feder desselben noch stärker gespannt, welche nun,
sobald die Klinke K1
durch Antreffen an den Hebel H ausgelöst wird, sofort
das Bogenstück S und mit ihm die Schieberspindel in die
Mittel-(Schluſs-)Lage zurückschnellt.
In dem Boden des Cylinderschiebers sind ein paar Löcher
angebracht, um den Dampf auch von unten gegen den Schieber ausgleichend drücken zu
lassen. Da aber die untere Fläche um die Dicke der Spindel s gröſser ist als die obere, so bleibt ein geringer Ueberdruck nach
rechts, welcher durch ein sorgfältig angeordnetes Stützlager der Spindel s in der Achse w
aufgenommen wird.
Die Constructionsveränderungen des Patentes Nr. 29041 beziehen sich im Wesentlichen
auf die Gestaltung des Drehschiebers selbst, welcher nun nicht mehr bloſs durch die
auf die Klinken Z wirksame Federkraft, sondern auch
durch den Dampfdruck rasch zurückgedreht werden soll.
Fig. 3 und 4 geben eine Darstellung
der hierzu getroffenen Einrichtungen. Der Drehschieber oder „Gitterhahn“
B ist in umgekehrter Stellung angeordnet, und wird
durch den Dampfdruck gegen den Deckel des Gehäuses angedrückt; die Spindel s ist an beiden Enden in Zapfen gelagert. Dabei ist das
Lager in der Achse id in der Art verstellbar angeordnet, daſs w mit Gewinde in den Träger D am Gestelle eingesetzt ist; der Hebel E
dreht sich lose auf w und trägt in seiner Verlängerung
das ⊤förmige Stück y zur
Befestigung der Zapfen für die Klinken kk1.
In den Deckel des Drehschiebers ist (Fig. 3) eine Zunge V eingelassen und festgeschraubt, welche bei der
Mittelstellung desselben gerade die in den Raum zwischen Schieber- und Gehäusedeckel
führende Oeffnung III verdeckt. Gerade gegenüber aber
ist am Gehäusedeckel eine halbringförmige Platte IV
angeschraubt, welche auf der Stirnfläche des Schiebers fest aufruht. Zwischen ihr
und der Zunge V bleiben nunmehr zwei leere,
sectorenförmige Räume II. Jeder dieser Räume ist durch
eine enge Bohrung mit dem Inneren des Drehschiebers in Verbindung. Hat nun der
Schieber einen Ausschlag nach einer Seite, z.B. nach links, erfahren, so strömt zwar
aus dem Inneren des Schiebers der Dampf in beide Räume II mit vollem Druck ein; da aber der rechte Raum nun durch die
freigewordene Oeffnung III mit dem Schieberkasten
zusammenhängt, so wird, weil III vielmal weiter ist als
die Oeffnung nach dem Innenraume von B, also der Dampf
aus dem Räume rechts weit rascher abflieſsen als zuströmen kann, rechts von der
Zunge auch nur der Druck des Schieberkastens vorhanden sein können, der natürlich jederzeit um ein
Bestimmtes niedriger sein wird, als der Druck jenseits des Schiebers. Es wird also
der auf die linke Seite der Zunge V wirkende volle
Dampfdruck ein gewisses Uebergewicht besitzen und den Schieber bei Auslösung der
Klinken zurücktreiben. Dazu ist freilich erforderlich, daſs die Zunge V an dem Deckel des Gehäuses ebenso, wie die Platte IV an dem Schieber möglichst dampfdicht anliege; damit
keine übermäſsige Reibung entstehe, ist die Schraube w
auf das sorgfältigste einzustellen.
Da die Klinken k ziemlich
rechtwinkelig gegen den Hebel H drücken, so haben sie
fast gar keine Rückwirkung auf dessen Bewegung und den Regulator. Es kann also
letzterer sehr empfindlich gewählt werden, die Wirksamkeit des Apparates wird
deshalb eine sehr prompte sein, um so mehr, als bei der groſsen Zahl der
Schieberschlitze und deren Schmalheit schon eine geringe Verstellung des Hebels H verhältniſsmäſsig bedeutende Wegänderungen des
Drehschiebers bewirkt.
Der Expansionsapparat von Alfred Kratzsch in Gera (* D.
R. P. Nr. 33124 vom 29. März 1885) besteht aus einem mit der Kurbel in gleicher
Stellung auf die Schwungradwelle aufgekeilten Excenter, welches durch eine Zugstange
und einen Hebelarm k (Fig. 5) den zweiarmigen
Hebel lm in Schwingung versetzt, an dessen Enden die
beiden Klinken a und b
angebracht sind, welche sich so abwechselnd heben und senken. Dabei ist die
Anordnung so getroffen, daſs im Augenblicke des Kolbenwechsels (oder wohl schon ein
klein wenig früher) die eine Klinke, z.B. a, in den
Ausschnitt des Anschlages c an der Spindel des
Expansionsventiles eingefallen ist, also im Augenblicke des Hubwechsels auch der
Dampfeintritt freigegeben wird. Das Ventil wird nun so lange gehoben, bis das Ende
der Klinke a gegen den vom Regulator bewegten Anschlag
h trifft und dadurch ausgehoben wird; da die
Abwärtsbewegung der Klinke a bis zu Ende des
Kolbenhubes dauert, so kann also die Auslösung auch noch gegen Ende des Hubes
stattfinden, also die Maschine mit voller Füllung arbeiten. Blattfedern i bewirken das sichere Einlegen der beiden Klinken a und b.
Steht der Dampfkolben in der Mitte seines Weges, so nimmt der
Hebel lm die wagerechte Lage ein; es würden also in
diesem Momente die beiden Klinken a und b einander genau gegenüber stehen, und, wenn bis dahin
a nicht ausgelöst ist, wäre nun b in der Lage, bei späterem Auslösen von a in den Ausschnitt des Anschlages c einzufallen und so das niederfallende Ventil
aufzufangen, d.h. den Abschluſs des Ventiles zu hindern. Um dies unmöglich zu
machen, und auch noch beliebige Füllungen über 50 Proc. durch den Apparat zu
erzielen, dienen die Klinken e, welche durch Federn g für gewöhnlich in wagerechter Lage auf Anschläge f aufgelegt gehalten werden. Diese Klinken sind vorne
schräg abgeschnitten, und ebenso auch die Nasen d,
womit die Klinken ab in ihrer Verlängerung nach unten
versehen sind. Diese Klinken e sind nun in solcher Höhe
angebracht, daſs durch die Einwirkung der schrägen Flächen von d und e auf einander, kurz
ehe der Hebelarm m im Niedergänge die Mittelstellung
erreicht, die Klinke b ausgehoben wird, und ausgehoben
bleibt, bis m fast die tiefste Stellung erreicht hat;
erst in diesem Augenblicke gleitet die Nase d der
Klinke b (wie in der Figur bei Klinke a zu sehen) unter die Klinke e. Erst von diesem Moment an kann also die Wirkung der zweiten Klinke b beginnen, es ist das aber schon der Augenblick des
Hubwechsels.
Die Expansionsvorrichtung von Koch, Bantelmann und
Paasch in Buckau-Magdeburg besteht nach dem * D. R. P. Nr. 34748 vom 14.
August 1885 in einem
entlasteten Drehschieber, welcher in dem Gehäuse A
Fig. 6
eingeschlossen ist. Dieses Gehäuse sitzt in dem Dampfrohre an der Einmündung in den
Schieberkasten; in welcher Richtung dasselbe vom Dampfe durchströmt wird, ist ohne
Einfluſs. Dieser Drehschieber wird nun in folgender Weise bei jedem Hube des Kolbens
einmal hin und her gedreht, und damit der Dampfeintritt geöffnet und
geschlossen:
Auf dem oberen Ende der Spindel s des
entlasteten Drehschiebers (Fig. 6) ist ein conisches
Zahnradsegment befestigt, das in ein entsprechendes Segment b auf der Welle c eingreift. Die Welle c ist in dem Gestell gelagert und trägt eine
sattelförmige, zwei Nasen bildende Verstärkung (in Fig. 6 punktirt und in
Fig. 7 im
Querschnitt gezeichnet), unter welche die durch Federn e gegen die erwähnte Verstärkung gedrückten Klinken k greifen können. Diese Klinken sitzen auf den Zapfen
an den Enden eines gleicharmigen Hebels i, dessen Welle
durch das Gehäuse hindurch geht, und durch einen auf der Rückseite befestigten
Hebelarm mit Zugstange h (punktirt angedeutet) in
regelmäſsige Schwingungen versetzt wird. Die im Aufwärtsgange befindliche Klinke
dreht also, sobald sie unter die Nase des Sattelstückes c eintritt, dieses und mit ihr den Zahnsector b nach der entsprechenden Richtung, wodurch der andere Sector und mit ihm
der Drehschieber derart bewegt wird, daſs der Dampf durch die Schlitze desselben in
den Schieberkasten treten kann. Unter dem Einflüsse der Federn e bleibt die Klinke so lange mit der Nase in Eingriff,
bis das Hörn, in welches sie ausläuft, mit dem Rand r
des nach unten verlängerten Regulatormuffes zusammen trifft, was alsdann das
Ausrücken der Klinke und die Rückwärtsdrehung der Welle c zur Folge hat. Dieses Zurückdrehen der Welle c erfolgt in nachstehender Weise: An der Welle c ist ein Doppelarm d angebracht, auf welchem
links und rechts die Klinken aufliegen, die durch Spiralfedern niedergedrückt
werden. Ist nun die Welle c durch die Klinke k nach irgend einer Richtung gedreht worden, so hat
auch der Doppelarm d dieselbe Bewegung ausgeführt,
hierbei aber den auf ihm ruhenden Arm f gehoben und
dadurch die dazu gehörende Feder e gespannt. Wird nun
die Klinke k durch Berührung mit dem Rand r des verlängerten Regulatormuffes ausgelöst, so dreht
die gespannte Feder e den erhobenen Arm f und mit diesem die entsprechende, unter ihm liegende
Seite des Doppelarmes d nieder, was nun wieder die
Rückdrehung der conischen Zahnradsegmente, und somit des entlasteten Drehschiebers
zur Folge hat, so daſs also der Dampfzufluſs abgeschnitten wird.
Bei der älteren Form dieses Apparates (D. R. P. Nr. 27688 vom 31. Oktober 1883)
wirkten die beiden Klinken k auf den vorspringenden
Rand einer Schraubenmutter ein, welche mit steilem Gewinde direkt auf der
Ventilspindel saſs. Die Mutter war durch eine Prismenführung am Gestelle gegen jede
Drehung geschützt. Es musste sich also der Drehschieber beim jedesmaligen Anheben
der Mutter bewegen, so daſs die Durchlaſskanäle frei wurden. Für den raschen
Rückgang sorgte eine um die Schieberspindel gewundene Spiralfeder.
J. G. Ulman in Zürich benutzt bei seinem Expansionsregulirapparat (* D. R. P. Nr. 21827 vom 16. Juli 1882) eine Art
Vorsteuerung, welche durch den Regulator beeinfluſst wird, um mittels derselben den
Einlaſs für den Betriebsdampf längere oder kürzere Zeit andauern zu lassen.
Fig. 8 und 9 stellen diese
Einrichtung dar. In diesen Figuren bezeichnet a das
Dampfrohr, durch welches der Dampf nach dem Cylinderschieber v gelangt, welcher den Zufluſs in den Dampfcylinder regulirt. Dieser
Schieber ist aber, wie Fig. 8 zeigt, zunächst
geschlossen, und wird erst durch die Wirkung des Vorsteuerhahnes c geöffnet. Diesem Hahne, der mit einer kleinen
seitlichen Oeffnung
versehen ist, strömt der Dampf aus a durch den Kanal
b zu; er tritt in denselben ein, sobald diese
Oeffnung bei den regelmäſsigen Schwingungen des Hahnes vor die Oeffnung des Gehäuses
gelangt. Die Bewegung des Hahnes c findet nun
folgendermaſsen statt. Auf der Stange g desselben sitzt
(Fig. 9)
der Hebel h fest. An diesen greifen die beiden Klinken
e und f, welche durch
Hin- und Herschieben der mit dem Excenter der Dampfmaschine verbundenen Stange i ebenfalls eine hin und her gehende Bewegung erhalten
und so den Hebel h bei jedem Hub nach links drücken und
den Hahn c in der Richtung des in c eingezeichneten Pfeiles bewegen. Stoſsen dann die
gekrümmten Enden der Klinken e oder f an den Anschlag m an, so
lassen sie den Hebel h frei und dieser wird durch den
Druck der Feder n in seine frühere Lage
zurückgeschnellt.
Der Anschlag m ist nun durch einen
Hebel o und eine Zugstange p mit dem Regulator in Verbindung; es wird also je nach der Stellung
desselben das Auslösen der Klinken e und f früher oder später erfolgen, worauf der Hebel h unter der Einwirkung der Feder n sofort in seine Ausgangsstellung zurückschnellt, in
welcher er durch einen Anschlag r aufgehalten wird.
In dieser Stellung ist der Dampf im Räume c von dem darüber befindlichen Räume s
abgeschlossen. Sobald aber eine Drehung des Hahnes c in
der Richtung des Pfeiles stattfindet, wird der Dampf durch den länglichen Schlitz
u des Hahnes und den schmäleren Schlitz d des Gehäuses in den Raum s treten und den Kolben t, in welchen die
Stange des cylindrischen Schiebers v ausläuft, in die
Höhe heben. Dadurch werden die seitlichen Oeffnungen desselben vor die
entsprechenden Oeffnungen des ihn umgebenden Mantels gebracht, und der Dampf erhält
nun Zutritt zur Maschine durch das punktirt angedeutete Abgangsrohr u1. Sowie der Hahn c in seine Verschluſsstellung (Fig. 8) zurückfällt, was
bei jedem Hube erfolgt, wird der Raum s wieder
abgesperrt, und der Schieber v wird in Folge seines
Gewichtes und des Druckes einer Feder z wieder
herunterfallen und den Dampf vom Schieberkasten absperren. Läuft die Maschine nun
schneller oder langsamer, so wird durch den steigenden oder fallenden
Centrifugalregulator der Anschlag m nach rechts oder
links geschoben werden und der Hahn c eine weniger
groſse oder gröſsere Drehung machen. Der Dampf wird dadurch weniger lang oder länger
in den Raum s zugelassen, und der Schieber v wird also auch weniger lang oder länger geöffnet
bleiben.
In ganz eigenthümlicher Weise will George Fletcher in
Masson Works (England) (* D. R. P. Nr. 32812 vom 9. November 1884) eine selbsthätig
veränderliche Expansion bei Dampfmaschinen anordnen. Er benutzt dazu
Doppelsitzventile (oder auch einsitzige Ventile), welche entweder an den
Steuerungsschiebern oder auch direkt in den Einlaſskanälen der Dampfcylinder
angebracht werden, und deren Schluſs und Eröffnung, ohne jede Einwirkung einer
äuſseren Steuerung, bloſs durch den Dampf selbst vor sich gehen soll.
Für diese Steuerung ist die bekannte Thatsache grundlegend, daſs der hydraulische
Druck des durch eine Ventilöffnung einströmenden Dampfes gegen die Unterseite des
Ventiles nicht so groſs ist, wie der hydrostatische Druck des Dampfes gegen die
Oberseite des Ventiles; es wird sich also letzteres schlieſsen, sobald die
Einströmung eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat. Dieses Schlieſsen geht desto
rascher, je mehr man einerseits den Querschnitt der Durchgangsöffnung, oder
andererseits die auf Offenhalten des Ventiles wirkende Kraft vermindert.
Fig. 10 zeigt eine solche Anordnung für einen Vertheilungsschieber,
welcher nach Art der Grundschieber für die bekannte Meyer-Steuerung mit durchgehenden Einlaſskanälen versehen ist. Ueber jedem
solchen Kanal ist ein rechteckiges Gehäuse A
angegossen, in dessen horizontale Wände ein Doppelsitzventil F
eingelassen ist. Das
Ventil öffnet sich nach unten und ruht auf einem Daumen G auf, durch dessen Verstellung der Hub des Ventiles regulirt werden kann.
Der untere Ventilsitz ist der gröſsere von beiden; in der Mitte des oberen ist ein
cylindrischer Bolzen angebracht, welcher dem Ventil als Führung dient. Strömt Dampf
durch das Ventil, so wird sowohl der von unten als der von oben in den Einlaſskanal
A einströmende Dampf einen mit der Geschwindigkeit
des Ueberströmens wechselnden Druck von unten und von oben her auf das Ventil
ausüben, und dieses würde auf dem Daumen G einfach
liegen bleiben, falls die obere Sitzfläche desselben der unteren genau gleich wäre.
Da aber die untere Sitzfläche gröſser ist, so wird der von unten, also auf
Schlieſsung des Ventils wirkende Druck gröſser sein, und dieser Druck wird deshalb
in einem gewissen Zeitpunkte die Schlieſsung momentan bewirken. Wären nun z.B. die
Expansionsventile derart eingestellt, daſs ungefähr bei Eintritt der gröſsten
Kolbengeschwindigkeit, also auf halbem Hube, in Folge der Drosselung des Dampfes die
Ueberströmungsgeschwindigkeit so groſs wird, daſs ein zur Schlieſsung der Ventile
hinreichender Ueberdruck entsteht, so würde die Maschine etwa mit halber Füllung
arbeiten. Verkleinert man dann durch Einstellung der Daumen G den unteren und oberen Durchgang nach dem Cylinder hin, so erhöht sich
auch bei gleichbleibender Kolbengeschwindigkeit offenbar die
Ueberströmungsgeschwindigkeit in den Cylinder, demnach fände dann entsprechend
früher Absperrung des Dampfes durch Schlieſsen der Expansionsventile statt.Halbe Füllung dürfte demnach das Maximum der erreichbaren Füllung mit diesem
Apparate sein, da ja von der Mitte des Hubes ab die Kolbengeschwindigkeit
und also auch die Durchfluſsgeschwindigkeit des Dampfes durch die Ventile
wieder abnimmt. Hat sich das Ventil bis zu 50 Proc. Kolbenlauf noch nicht
geschlossen, so wird es sich also überhaupt nicht schlieſsen, d.h. die
Maschine von halber Füllung sofort zu Volldampf übergehen.
Die Einstellung der Daumen wird vom Regulator aus bewirkt, und zwar durch eine im
Inneren des Schieberkastens 4 kantig gestaltete Welle, auf welcher die Daumen G hin und her gleiten. Das Wiedereröffnen der Ventile
soll nach Abschluſs des Dampfes durch den Schieber in Folge von deren Eigengewicht,
oder auch mit Hilfe von Federkraft, geschehen.
In letzterem Falle gestaltet Fletcher gleich das Ende
einer langen, C-förmig gebogenen Blattfeder, die mit
dem einen Ende an dem Grundschieber befestigt ist, als Ventilklappe, welche sich
direkt auf den Durchlaſskanal A auflegen kann; diese
Klappe wird durch eine oberhalb des Schiebers liegende Welle mit Excentern der
Oeffnung mehr oder weniger genähert.
Endlich will Fletcher auch seine
Expansionsventile direkt in den Einlaſskanälen der Dampfcylinder anbringen, entweder
unter Beibehaltung des Schiebers, welcher dann nur den Dampfaustritt oder nur auf
eine kurze Strecke auch den Eintritt zu reguliren hat, oder auch unter völligem
Verzicht auf den Schieber.
In jedem Falle wird dabei das Wiederöffnen der Ventile durch den
Compressionsdruck ermöglicht, welcher wenigstens dem Betriebsdrucke gleich werden
muſs. Bleibt der Schieber ganz weg, so erfolgt der Dampfaustritt in den
Ausblasekanal durch eine ringförmige Spalte in der Mitte des Cylinders, welche zu
Ende des Hubes vom Kolben freigelegt wird (eine bei Dampfhämmern oft gebrauchte
Methode); der Kolben ist dann so lang, wie der Hub, und der Cylinder erhält die
doppelte Länge.
Die Schieber-Ventil-Steuerung, Patent Reusing, arbeitet
nach der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure
vom 6. December 1884 mit zwei getrennten Grundschiebern, in deren jedem ein
Expansionsventil eingesetzt ist. Fig. 11 und 12 geben ein Bild dieser
Steuerung in Auf- und Grundriſs. Auf den Grundschieber A ist ein gewölbtes Gehäuse B aufgesetzt,
welches die Ventilsitze für ein doppelsitziges Expansionsventil mit zur
Schieberstange paralleler Achse enthält. Die Spindel C
dieses Ventiles ist mit einem Luftbufferkolben D
verbunden; beide Kolben bewegen sich in einem am Dampfcylinder befestigten
Doppelgehäuse E. Nach oben ist dieses Gehäuse E etwas ausgeschnitten, um den an den Bufferkolben
befestigten Stahlnasen Raum zu geben, mittels deren die Ventile geöffnet werden.
Dieses Oeffnen erfolgt durch zwei Klinkenhebel F, deren
Zapfen an einem besonderen Rahmen sitzen, welcher durch ein eigenes Excenter hin und
her bewegt wird. Ausgelöst werden diese Klinken durch die mit ihnen verbundenen
Hebelarme g, welche im Verlaufe der Bewegung gegen
einen Anschlag treffen, welcher vom Regulator gehoben und gesenkt wird. Je nach der
Stellung dieses Anschlages wird die Auslösung früher oder später eintreten, also
kleinere oder gröſsere Füllung gegeben werden. Der Schluſs der Ventile erfolgt durch
den Dampfdruck, welcher in der entsprechenden Richtung auf einer Fläche vom
Querschnitte der Ventilstange wirksam ist. Da der Druck der Hebel g fast in senkrechter Richtung gegen die Bewegung des
Anschlages erfolgt, so wird der Regulator fast gar nicht von demselben beeinfluſst,
die Regulirung ist also eine sehr gute.
Bei der auslösenden Schiebersteuerung von Franz Eisner
in Zwickau (* D. R. P. Nr. 33652 vom 4. Juni 1885) bewegen sich die
Expansionsschieber senkrecht gegen die Längsrichtung des. Grundschiebers. Dieselben
sind als Spaltschieber ausgeführt, und werden durch die Wirkung einer kräftigen
Feder momentan bei ihrer Auslösung abgeschlossen.
Fig. 13, 14 und 15 zeigen eine solche Steuerung in Aufriſs, Seitenriſs und Grundriſs. Der
Grundschieber A ist dabei in zwei Schieber getheilt,
welche mittels Ansätzen in der Mitte zusammengeschraubt sind; B sind die Einlaſs- und die Auslaſskanäle in den
Schiebern, während C die Dampfwege und die
Ausblaseöffnungen bezeichnen. Auf dem Rücken jedes der beiden Grundschieber liegt
ein Expansionsschieber a, durch Leisten an jeder
anderen als der Querbewegung gegen A gehindert. An
jedem der Expansionsschieber a befindet sich eine
starke Knagge h, gegen welche sich von oben her die
kräftige Blattfeder E anstemmt, so daſs der Schieber
augenblicklich schlieſst, sobald kein Gegenhalt mehr vorhanden ist.
Oberhalb der beiden Expansionsschieber bewegt sich, durch ein
Excenter und vom Regulator beeinfluſst, eine Expansionsschieberstange e, an welcher sich, mit Links- und Rechtsgewinde
befestigt, zwei Schraubenmuttern m befinden. Durch
Lappen n, die sich zwischen Leisten an dem
Schieberkastendeckel führen, werden dieselben gegen Drehung geschützt. Gegen diese
Muttern, welche zu diesem Zwecke mit harten Stahlplatten belegt sind, stemmen sich
die Knaggen h an den Expansionsschiebern mit ihrer
ebenfalls stahlbelegten Unterseite; so lange sie mit einander in Berührung sind,
bleibt der Dampfzutritt geöffnet.
Die relative Bewegung beider Schieberstangen, also der des
Grundschiebers G und der Expansionsschieber e, zu einander bewirkt das Abfallen der Knaggen h von den Muttern m,
wodurch das präcise Abschlieſsen der Einströmungsöffnungen durch die Schieber a erfolgt.
Wird die vom Regulator beeinfluſste Expansionsschieberstange e verschoben, so erfolgt das Abfallen der Knaggen h von den Muttern m früher
oder später, wodurch kleinere oder gröſsere Füllungsgrade erzielt werden.Dies scheint ein Irrthum zu sein; gröſsere oder kleinere Füllungen muſs
vielmehr eine durch den Regulator erfolgende Drehung der Stange e mittels Auseinander- oder Zusammenschieben
der beiden Muttern m bewirken.
Die Hebung der Expansionsschieber wird durch eine unter dem
Schieberkasten angeordnete Schiene s bewirkt, welche
durch Arme s1 mit der
Grundschieberstange gekuppelt ist, so daſs also ihre Bewegungsrichtung mit der des
Grundschiebers stets übereinstimmt. Die Schiene s ist
mit gegen einander geneigten schiefen Ebenen xx
versehen, welche auf Friktionsrollen r an den senkrecht
angeordneten Spindeln d einwirken und letztere
abwechselnd heben. An dem oberen Ende jeder Spindel d
sitzt eine Platte p, welche gegen einen Ansatz des
Schiebers a stöſst und denselben hebt.
W. A. Hübner in Chemnitz verwendet zur selbstthätigen
Verstellung von Expansionsschieberplatten (z.B. Meyer'schen Schiebern) eine in dem * D. R. P. Nr. 33 759 vom 4. Juni 1885
beschriebene einfache Vorkehrung, welche Fig. 16 darstellt.
Die beiden Expansionsschieberplatten sind dabei an getrennten,
hinter einander liegenden Stangen angebracht. Die Bewegung derselben geht von dem
Gleitstücke a aus, welches in üblicher Weise mit einem
Excenter in Verbindung steht. Bei b ist dasselbe breit
gegabelt, und in diese Gabelung ist ein dreifacher, ⊣-förmiger Hebel eingesetzt, dessen kurze Arme durch Zugstangen f und e mit den Stangen
der beiden Expansionsschieberplatten verbunden sind. Der lange horizontale,
gabelförmige Arm dieses Hebels greift mit zwei Gleitstücken in die horizontalen
Nuthen (auf Vorder- und Hinterseite) einer Coulisse d,
welche durch den Regulator auf und nieder bewegt wird. In der gezeichneten Stellung
befindet sich der Regulator in seiner Mittellage, die Maschine arbeitet mit normaler
Füllung. Steigt der Regulator, so senkt sich die Coulisse; der untere Arm des ⊣-Hebels zieht durch die Stange e die vordere Platte nach rechts, der obere Arm schiebt die hintere Platte
nach links, die Füllung nimmt ab und umgekehrt. Die Widerstände beider Platten
gleichen sich jederzeit aus, wirken also nicht auf den Regulator zurück. Bei g wird die Coulisse noch durch einen Oelcylinder
geführt, der zugleich allzu starke Schwankungen zu mäſsigen bestimmt ist.
Die Expansionsvorrichtung von Adolf Ullrich zu
Karolinenthal bei Prag (* D. R. P. Nr. 34747 vom 1. August 1885) ist für Maschinen
bestimmt, welche eine nach Art der bekannten Rider-Steuerung eingerichtete Doppelschiebersteuerung besitzen, deren
Verstellung sich durch Drehung der Schieberstange erzielen läſst.
Fig. 17 und 18 stellen die bezügliche
Vorrichtung dar. c ist die Schieberstange des
Expansionsschiebers; dieselbe ist drehbar in einem Querhaupte d gelagert, welches von der Excenterstange e in einer Geleisführung hin und her gezogen wird. (Das
Querhaupt ist ein eingeleisiges, und wird durch eine darüber geschraubte Schiene vor
dem Abheben von der Bahn gesichert.) Auf der Schieberstange c sitzt zwischen den beiden Ansätzen des Querhauptes d ein conischer Zahnsector, welcher in einen zweiten
conischen Sector g eingreift, der um einen in das
Querhaupt d eingeschraubten Zapfen h drehbar ist. Dieser Sector g läuft in einen nach oben stehenden Kurbelarm l aus, welcher einen mit Friktionsrolle versehenen Zapfen k trägt. Alle diese Theile machen natürlich die Hin-
und Herbewegung des Querhauptes d mit.
Vor diesem Querhaupte ist in einer senkrechten Prismenführung m der Rahmen nn beweglich,
welcher durch die vom Regulator kommende Zugstange t
gehoben und gesenkt werden kann. Dieser Rahmen besitzt einen schrägen,
parallelogrammförmigen Ausschnitt, in welchen der Zapfen k des Hebels l hineinragt. Die Weite dieses
Ausschnittes ist genau gleich der Summe aus dem Schieberhube und der Dicke der Friktionsrolle k; es findet also bei fester Stellung von n kein Anstoſsen an den Hebel l statt. Hebt oder senkt sich aber der Rahmen nn, so trifft natürlich eine der schrägen Seitenflächen dieses Rahmens an
den Zapfen k, und dreht den Arm l damit etwas zur Seite, was nun auch eine entsprechende Drehung der
Schieberstange c, und damit eine Aenderung der
Cylinderfüllung zur Folge hat. Der höchsten Stellung des Rahmens nn wird die kleinste Füllung, der tiefsten aber die
gröſste Cylinderfüllung entsprechen. Bei y ist an dem
Rahmen noch ein Zeiger angebracht, welcher auf einer Skala an der Führung den
Füllungsgrad angibt.
Da der Rahmen nn, so lange die Rolle
k nicht an demselben anliegt, keinen Widerstand in
seiner Führung erfährt, so ist er sehr leicht durch den Regulator beweglich; liegt
die Rolle aber in dem Schlitze an, so wird bei der geringen Neigung der Fläche die
aus dem Drucke sich ergebende Reibung in der Führung genügen, um eine Rückwirkung
des Armes l auf den Regulator unmöglich zu machen.
Ebenso gut, wie für drehbare Expansionsschieber, ist dieser Mechanismus zur
Verstellung der Expansion natürlich auch für quer zum Grundschieber bewegte
Flachschieber anwendbar.
Bei der Expansionssteuerung von R. M. Baily jun. in
London (Englisches Patent Nr. 14059 vom 17. November 1885) wird der Grundschieber
von einem Excenter auf der Kurbelwelle in gewöhnlicher Weise durch die Stange A (Fig. 19) getrieben; B ist die Stange des Expansionsexcenters, welches der
Kurbel gegenüber auf die Welle gekeilt ist, und einen Hub gleich dem doppelten
Voreilen des Grundschiebers + dem doppelten relativen Voreilen des
Expansionsschiebers hat.
Dieses Excenter steht mit dem unteren Ende der
Expansionsschiebercoulisse D in Verbindung; das andere
Ende der Coulisse ist an den Lenkerhebel CE
angeschlossen, der von dem Gelenke der Hauptschieberstange durch eine Zugstange S derart bewegt wird, daſs der Punkt E (in der Figur deckt sich S mit der Stange A) einen Weg zurücklegt, wie
er für die weiteste Verschiebung des Expansionsschiebers, der gröſsten Füllung
entsprechend, erforderlich ist. Der Expansionsschieber wird von der Coulisse aus
durch die Schubstange L in Bewegung gesetzt; er besteht
aus einer einfachen Platte auf dem Rücken des Vertheilungsschiebers, welche mit
ihren Endkanten den Dampfabschluſs bewirkt. Der Gleitblock in der Coulisse kann von
Hand oder durch den Regulator verstellt werden. Je nach seiner Stellung erhält
derselbe (bezieh. der Expansionsschieber) somit eine Bewegung, welche zwischen der
des Punktes E und der des Excenters B schwankt. Die Bewegung des unteren Punktes der
Coulisse braucht natürlich nicht gerade durch ein Excenter bewirkt zu werden,
sondern läſst sich auch ebenso gut von dem Querhaupte oder einem anderen geeigneten
Theile der Maschine ableiten, wobei nur Sorge getragen werden muſs, daſs die
Bewegung die entsprechende Gröſse besitzt, und in entgegengesetzter Richtung zum
Kolben erfolgt. Die Lenkstange K zur Bewegung der
Expansionsschieberschubstange L soll in der aus der
Figur ersichtlichen Weise angeordnet sein, d.h. ihr Drehpunkt soll mit dem des
Lenkerhebels CE auf gleicher Seite der
Schieberstangenmittellinie liegen, und entsprechende Länge erhalten, um eine
möglichst ruhige Lage des Gleitblockes in der Coulisse zu erhalten.Es wird dies der Fall sein, wenn man macht:\frac{a}{b}=\frac{c}{d}worina =Längeder Lenkstange,b =„des Lenkerhebels CEc =„vom Schieberstangenkreuzkopf bis zum Gelenkpunkt mit
der Stange a,d =„der Schieberschubstange ist.
Die selbstthätig verstellbare Expansionssteuerung von J. N.
Paxman in Colchester (England) (Englisches Patent Nr. 8010 vom 2. Juli
1886) besitzt einen wie gewöhnlich bewegten Grundschieber mit 2 Durchlaſskanälen für
den frischen Dampf, welchen der letztere durch eine auf dem Rücken des
Vertheilungsschiebers aufgelagerte Platte, welche übrigens die Dampfcirculation im
Dampfkasten nicht hindert, zuströmt. Der einzige in dieser Platte angebrachte
Einlaſskanal ist nach oben als Rost gestaltet, und auf diesem liegt nun ein mit
entsprechenden engen Spalten versehener Expansionsschieber, welcher durch zwei
entgegengesetzt stehende Excenter mit Coulisse bewegt wird. Durch Hebung und Senkung
des Steines in der Coulisse wird der frühere oder spätere Abschluſs des Dampfes
erzielt.
Die Expansionssteuerung von P. Baylis zu Croydon in
England ist nichts anderes, als die bekannte Meyer-Steuerung, deren Schieber aber behufs Entlastung in Cylinder verwandelt
sind. Der Expansionsschieber bewegt sich im Inneren des ausgebohrten
Grundschiebers.
Die Expansionssteuerung von English, wie sie nach dem
Engineer, 1883 vom 27. Juli an den
Straſsenlocomotiven von Fowler und Comp. in Leeds in
Anwendung gebracht wurde, ist bezüglich des Grundschiebers eine gewöhnliche
Coulissen-Umsteuerung (nach Gooch). Eigenthümlich daran
ist die Art, in welcher der Expansionsschieber ohne ein weiteres Excenter in
Bewegung gesetzt wird.
Fig. 20 zeigt die Anordnung der Steuerung im Aufriſs. Dabei bezeichnet
D die Kurbelwelle, deren Kurbel im todten Punkte
rechts gedacht ist. Die beiden Excenter erfassen mit ihren Stangen F und F1 die Coulisse G, in
welcher das Ende der Schieberlenkstange L in
gewöhnlicher Weise mittels eines Steines verschiebbar ist. O ist der Steuerhebel, der durch die Lenkstange P mit der Stange L zusammenhängt. Die
Coulisse ist nicht, wie gewöhnlich, mit ihren (zu beiden Seiten angebrachten)
Mittelzapfen an schwingenden Stangen aufgehängt, sondern lagert damit in zwei
wagerecht in Büchsen K am Gestelle verschiebbaren
Stangen H, so daſs sie also in gerader Linie hin und
her geht. Mit dem einen dieser Zapfen ist aber noch eine Stange Q in Verbindung, die durch einen schwingenden
doppelarmigen Hebel und die Stange Q die
Expansionsschieberstange R bewegt, welche also genau so
geführt wird, als würde sie durch ein in der Kurbelrichtung stehendes Excenter
geführt. Der Expansionsschieber ist in diesem Falle eine in der Mitte durchbrochene.
Platte, welche sich auf dem Rücken des Vertheilungsschiebers bewegt; die Expansion
ist eine feste.
W. Freakley in Longport (England) stellt nach dem
Englischen Patente Nr. 16262 vom 24. November 1885 eine Steuerung für variable
Expansion derart her, daſs er Grund- und Expansionsschieber durch eine
Schieberstange bewegt. Die auf den Durchlaſskanälen des Grundschiebers liegenden
Expansionsschieberplatten sind als Spaltschieber hergestellt, und quer zum Schieber
beweglich. Die Bewegung erhalten sie von der Schieberstange aus, welche in einer
Büchse des Grundschiebers drehbar gelagert ist, und auſserhalb dieser zwei kurze
Arme trägt, welche an den Expansionsschiebern angreifen und dieselben verschieben,
sobald die Stange gedreht wird. Letzteres erfolgt bei der Bewegung des Grundschiebers dadurch, daſs
an der Schieberstange ein kurzer seitlicher Arm angebracht ist, welcher abwechselnd
an zwei schräg abgeschnittene Anschläge anstöſst, die ihn beim Hingange der Stange
nach der einen, beim Rückgange nach der anderen Seite drehen. Die Entfernung dieser
Anschläge läſst sich von Hand, oder durch den Regulator verstellen, so daſs also
früher oder später der Dampf abgeschnitten werden kann.
Eine sehr einfache Vorkehrung zur Erzielung veränderlicher Expansion innerhalb
gewisser Grenzen ist der Trapezschieber von C. Hoppe in
Berlin (* D. R. P. Nr. 37408 vom 9. Mai 1886). Wie der Grundriſs Fig. 21 zeigt, ist dieser
Schieber, entsprechend dem bekannten Rider-Schieber, an
seinen Einlaſskanten e schräg geschnitten, so daſs
durch seitliche Verschiebung desselben sich eine gröſsere oder kleinere Deckung
erzielen läſst, ohne daſs dabei der Auslaſs und die Compression irgend wie
beeinfluſst würde. Der Schieberspiegel kann eben oder cylindrisch gewölbt sein. Aus
Fig. 22
geht noch die Führung des Schiebers an der Stange hervor. Letztere umfaſst den
Schieber, um jedes Kippen zu vermeiden, mit einer angekeilten Klaue d möglichst nahe am Schieberspiegel, während Federn f ihn an die Bahn anpressen.
Um die Schluſsbewegung der Einlaſsventile, Drehschieber u.s.w. bei auslösenden
Steuerungen zu regeln, gibt G. H. Corliss in
Providence, Nordamerika (* D. R. P. Nr. 35921 vom 6. Januar 1886) seinem Luftbuffer
die nachstehend beschriebene Einrichtung:
Der Buffer besteht aus 2 Kolben G und
D (Fig. 23), von welchen der
untere D in seinem Cylinder dicht schlieſst, so daſs
beim Aufgange derselben unter D eine Luftleere entsteht
und der auf der oberen Fläche von D lastende Luftdruck
nach der Auslösung zur Wirkung kommt. Nach oben sich öffnende Ventilklappen F im Kolben verhindern das Ansammeln von Luft unter D. Die beim Aufgange durch Ventile B in der Zwischenwand hindurchgetretene Luft muſs beim
Niedergange hauptsächlich durch den engen die Kolbenstange E umgebenden Ringspalt in der Zwischenwand strömen, welcher gegen Ende des
Hubes noch durch den etwas kegelförmigen oberen Theil g
von E mehr und mehr verengt wird. Das bei den früheren
Constructionen auftretende Zischen soll hier vermieden werden.
K. und Th. Möller in
Kupferhammer bei Brackwede beabsichtigen mit ihrer Verbindung zwischen
Expansionsventil und Vertheilungsschieber bei Dampfmaschinen (* D. R. P. Nr. 25969
vom 14. August 1883) die möglichste Verminderung des schädlichen Raumes zu bewirken
(Fig.
24). Es geschieht dies durch Einführung einer gewellten Plattenfeder A zwischen den Schieberkastendeckel und die auf dem
Schieberrücken liegende Platte B, welche mit beiden
dampfdicht verbunden ist, so daſs also jedes Herausdringen von Dampf aus dem Räume
zwischen Ventil und Schieber verhindert wird. Bei C ist
noch der Sitz des (doppelsitzigen) Expansionsventiles angedeutet.