Titel: Neuerungen an Schiebersteuerungen mit veränderlichem Hube.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1883, Band 250 (S. 381–386)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj250/ar250140

Neuerungen an Schiebersteuerungen mit veränderlichem Hube und veränderlichem Voreilen.

Patentklasse 14. Mit Abbildungen auf Tafel 26 und 29.

Eine Veränderung des Füllungsgrades kann man bei Schiebersteuerungen bekanntlich u.a. dadurch herbeiführen, daſs man den Schieberweg vergröſsert oder verkleinert, ferner dadurch, daſs man den Schieberweg gegen den Kolbenweg verschiebt (z.B. durch Aenderung des Voreilwinkels des treibenden Excenters), so daſs der Schieber seine Mittellage bei anderen Kolbenstellungen erreicht, und endlich dadurch, daſs man beides zugleich ausführt, wie es z.B. bei den gewöhnlichen Locomotivsteuerungen geschieht. Bei den nachstehend beschriebenen Steuerungen, von denen die meisten durch den Regulator beeinfluſst werden, kommen diese drei Methoden zur Anwendung.

Zunächst sind drei bemerkenswerthe englische Constructionen zu verzeichnen, bei denen nur ein Schieber benutzt ist.

Fig. 1 Taf. 26 zeigt nach dem Engineer, 1882 Bd. 53 S. 378 eine Steuerung von Bremme, welche in der Hauptsache mit der für Umsteuerungen bestimmten Construction von Klug (1881 242 * 6) übereinstimmt, hier aber mit dem Regulator in Verbindung gebracht ist. Die nahezu vertikal stehende Stange des mit der Kurbel gleichgerichteten Excenters wird in A mittels eines Lenkers R auf einem Kreisbogen geführt, so daſs der Endpunkt, an welchem die Schieberschubstange angreift, eine eiförmige Curve beschreibt. Der Drehzapfen O des Lenkers ist an einem Arme D befestigt, welcher am Regulatorgestelle drehbar gelagert und mit der Regulatorhülse durch eine Zugstange Z verbunden ist. In der gezeichneten, dem Beginne des Kolbenhubes entsprechenden Stellung fällt der Punkt A mit dem Drehpunkte des Armes D zusammen, wodurch ein constantes Voröffnen erreicht wird. Je höher der Arm D gehoben wird und sich einer zur Excenterstange senkrechten Stellung nähert, um so geringer wird der seitliche Ausschlag des Endpunktes, um so kleiner also der Schieberhub. Die Steuerung ist einfach; doch wird die Rückwirkung auf den Regulator ziemlich beträchtlich sein.

Bei dieser wie bei den Coulissen- und ähnlichen Steuerungen, welche mit nur einem Schieber arbeiten, ist durch frühen Abschluſs des Einströmkanales auch ein früher Abschluſs des Ausströmkanales verbunden, so daſs man also bei starker Expansion auch starke Compression erhält Während diese Eigenschaft im Allgemeinen, namentlich für schnell gehende Maschinen, innerhalb gewisser Grenzen nur als ein Vorzug bezeichnet werden kann, wird sie seltsamerweise immer noch vielfach als ein Fehler solcher Steuerungen, welcher einen Arbeitsverlust bedingt, betrachtet. Diese Anschauung mag auch der in Fig. 2 Taf. 26 nach Engineering, 1882 Bd. 34 S. 135 dargestellten Construction von C. A. Parson |382| zu Grunde liegen. Der Schieber erhält hier seine Bewegung von einer Coulisse aus, welche im oberen Punkte mit einem auf der Kurbelwelle sitzenden, im unteren Punkte aber mit einem auf einer Hilfswelle aufgekeilten Excenter verbunden ist. Diese Hilfswelle macht durch Stirnräder getrieben, 3mal so viel Umdrehungen als die Kurbelwelle, in Folge dessen die Coulisse eine eigenthümlich schaukelnde Bewegung ausführt.

In Fig. 3 Taf. 26 sind die auf einander folgenden Stellungen 0 0, 1 1 ... 12 12 derselben für einfachen Kolbenhub angedeutet. Befindet sich nun der Gleitklotz am oberen Ende der Coulisse, so ist die Schieberbewegung dieselbe, als wenn sie durch das Hauptexcenter allein bewirkt würde. Der Schieberweg, als Ordinate zum Kolbenwege aufgetragen, gibt die bekannte Schieberellipse (vgl. Curve a in Fig. 4). Wird aber der Gleitklotz nach einander in die Stellungen b, c, d, e (Fig. 3) gebracht, so nehmen die Curven des Schieberweges die Gestalt b', c', d', e' (Fig. 4) an. Die Gerade ml gibt für alle die Mitte des Schieberweges an. Ist nun z.B. die äuſsere Deckung gleich mn, die innere Deckung gleich mo genommen, so erhält man, wie aus Fig. 4 ersichtlich, für die tieferen Lagen des Gleitklotzes sehr frühen Dampfabschluſs, während der Schluſs der Ausströmung bei allen Lagen verhältniſsmäſsig spät stattfindet. Allerdings wird für die Stellungen in der Nähe der Coulissenmitte der ausströmende Dampf kurz vor Mitte Hub stark gedrosselt; bei der Stellung e wird der Ausströmkanal in diesem Punkte sogar fast völlig geschlossen. Die Lagen unterhalb der Coulissenmitte können daher auch nicht benutzt werden. Der Hub des Hilſsexcenters wird etwa zu 11/16 vom Hube des Hauptexcenters genommen.

Für sehr groſse Maschinen ist die in Fig. 6 und 7 Taf. 26 an einer Compoundmaschine veranschaulichte Einrichtung von H. Davey in Firma Hathorn, Davey und Comp. in Leeds, England (* D. R. P. Nr. 17164 vom 18. Juni 1881) bestimmt. Die Schieberstange jedes Cylinders ist an ein Querstück m (Fig. 6) gehängt, an dessen Endpunkte zwei auf der Kurbelwelle befindliche Excenter n und o angreifen. Die Excenter n sind fest auf der Welle, die Excenter o dagegen frei drehbar auf derselben und mit einem Zahnrade h verbunden, das mit einem kleineren Rade g in Eingriff ist. Letzteres befindet sich auf der Kurbelwelle einer kleinen Hilfsmaschine, welche nur die Excenter o der Hauptmaschine, unabhängig von dieser, anzutreiben hat und hierdurch eine Regulirung der Geschwindigkeit in folgender Weise bewirkt: Befindet sich bei der Todtpunktlage der Kurbel k eines Cylinders (vgl. Fig. 5) der Mittelpunkt des zugehörigen festen Excenters in n, der des losen in o, so bewegt sich der Schieber gerade so, als ob er durch ein einziges Excenter angetrieben würde, dessen Mittelpunkt in e, d.h. auf der Mitte der Verbindungslinie no liegt, weil die Schieberstange gerade in der Mitte des Querstückes m angreift. Läuft nun die Hauptmaschine verhältniſsmäſsig |383| schneller als die Hilfsmaschine, so wird das Excenter o hinter n zurückbleiben und, wenn dann etwa für dieselbe Todtpunktlage o nach o' gekommen ist, so wird die Schieberbewegung derart sein, als ob sie durch ein Excenter mit dem Mittelpunkte e' bewirkt würde. Es ist mithin der Schieberhub bedeutend kleiner geworden; allerdings ist auch die Voreilung geringer, jedenfalls wird aber die Füllung hierbei kleiner. Ist endlich o in die Lage o'' gelangt, so daſs es n gerade gegenüber steht. so schwingt das Querstück m um seinen Mittelpunkt und der Schieber bleibt in seiner Mittellage in Ruhe. Befindet sich das lose Excenter o bei der Normalgeschwindigkeit der Maschine zwischen o und o'', so wird auch bei einer Verzögerung der Hauptmaschine gegen die Hilfsmaschine ein gröſserer Hub, also gröſsere Füllung eintreten. Allgemein wird ein Beharrungszustand nur möglich sein, wenn die Geschwindigkeit der Hauptmaschine der Geschwindigkeit der Hilfsmaschine entspricht. Es kommt also nur darauf an, der letzteren einen gleichmäſsigen Gang zu geben (was am besten mit einem auf ein Drosselventil wirkenden Regulator zu erreichen sein wird), um einen gleichförmigen Gang der Hauptmaschine zu erhalten.

Der Hauptvorzug dieser Regulirung liegt in der sehr schnellen Wirkung. Man hat versuchsweise eine groſse Maschine mit der Bremse abwechselnd belastet und dann schnell entlastet und dabei soll eine Aenderung der Geschwindigkeit kaum wahrnehmbar gewesen sein. Die Einrichtung würde sich daher vorzüglich für Schiffsmaschinen eignen, bei welchen, wenn die See hoch geht, die Belastung durch Ein- und Austauchen der Schraube oft schnell und bedeutend wechselt. Auch eine Regulirung von Hand ist sehr bequem, da man nur die Hilfsmaschine zu beeinflussen braucht. So genügte bei den Versuchen ein Bremsen des Schwungrädchens der Hilfsmaschine mit der Hand, um die Hauptmaschine sofort zum Stillstande zu bringen.

Bei der in Fig. 6 gezeichneten Anordnung ist durch einen an dem Excenter o befestigten und in einem Schlitze des Excenters n geführten Stift nur eine relative Verdrehung von o gegen n um 90° (von o bis o'' Fig 5) möglich. Gestattet man aber eine Weiterdrehung über o'' hinaus, so tritt, wie ersichtlich, eine Dampfvertheilung für den entgegengesetzten Drehungssinn ein. Man hat dann nur nöthig, die Hilfsmaschine umzusteuern, um auch die Hauptmaschine zur Drehungsumkehrung zu veranlassen. Ferner kann man die Einrichtung auch mit dem Expansionsschieber einer Doppelschiebersteuerung verbinden; ja auch bei Hahn- und Ventilsteuerungen ist die gleiche Methode der Regulirung anwendbar.

Bei den Zweischiebersteuerungen wird eine Veränderung des Expansionsschieberhubes bekanntlich am einfachsten durch Einschaltung einer um einen festen Punkt schwingenden Coulisse zwischen Excenter- und Schieberstange erreicht, wie dies z.B. bei den folgenden drei neueren englischen Constructionen benutzt ist.

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Fig. 8 und 9 Taf. 26 zeigen nach dem Iron, 1882 Bd. 20 S. 482 bezieh. Engineering, 1882 Bd. 34 S. 205 eine Anordnung von W. Hartnell in Leeds in Verbindung mit einem Regulator nach Marshall's System. Die Coulisse ist hier direkt an dem Regulatorgestelle gelagert. Der Hebel h, an welchem die Schubstange des Expansionsschiebers hängt, ist, um eine bequeme Verstellung von Hand zu ermöglichen, mit dem die Regulatorhülse umfassenden Hebel durch eine Klemmschraube verbunden. Diese Steuerung wird von Marshall Söhne und Comp. in Gainsborough schon seit längerer Zeit bei ihren Maschinen bis zu 200e mit gutem Erfolge benutzt.

Ein Uebelstand dieser Coulissensteuerungen ist, daſs die Coulisse in den äuſseren Schwingungslagen gegen die Schieberschubstange stark geneigt ist und daher der in der Richtung der letzteren wirkende Druck gegen die Gleitfläche leicht so schräg gerichtet sein kann, daſs der Reibungswinkel überschritten und der Gleitklotz bei jeder Schwingung in der Coulisse hin- und hergezogen wird, in Folge dessen der Regulator „tanzt“. Am besten wird diesem Uebelstande wohl durch Anwendung langer Coulissen und möglichst kleinen Schieberhubes abzuhelfen sein. So benutzt Marshall bei kleineren Maschinen den in Fig. 10, bei gröſseren den in Fig. 11 Taf. 26 angegebenen Gitterschieber, der einen nur sehr geringen Hub erfordert.

Hornsby und Söhne in Granthain wollen den genannten Uebelstand durch Einschaltung eines Excenters in das Stellzeug des Regulators vermeiden und benutzen hierzu die in Fig. 12 Taf. 26 nach Engineering, 1883 Bd. 35 S. 294 dargestellte Einrichtung. Der die Regulatorhülse umfassende Hebel ist auf einer Welle befestigt, welche am Stirn ende ein Excenter trägt. Von der Excenterstange wird, um den nöthigen Hub heraus zu bekommen, mittels einer starken Hebelübersetzung die Stellbewegung auf die Schieberschubstange übertragen. Bei der groſsen Reibung am Excenter wird allerdings hier eine Rückwirkung auf den Regulator kaum noch möglich sein. Es ist aber zu beachten, daſs dieselbe Reibung auch vom Regulator bei der Verstellung des Gleitklotzes überwunden werden muſs und dadurch seine Empfindlichkeit sehr beeinträchtigt wird. Um die nöthige Energie zu erlangen, ist ein auſsergewöhnlich schweres Belastungsgewicht benutzt.

Ruston, Proctor und Comp. in Lincoln verwenden bei ihren in England sehr beliebten kleineren Maschinen die in Fig. 13 Taf. 26 nach dem Engineer, 1882 Bd. 53 S. 433 bezieh. Iron, 1882 Bd. 19 S. 139 angegebene Anordnung. Die Coulisse hat die gleiche Lage wie bei der vorigen Construction. Das Stellzeug aber ist einfacher. Eine durch die hohle Regulatorspindel gehende, mit der Hülse verbundene Zugstange ist direkt mit einem Arme eines Hebels verbunden, dessen anderes Ende die Schieberschubstange trägt. Ein verstellbares Gegengewicht für den Gleitklotz und die mit ihm verbundenen Theile ermöglicht eine Aenderung |385| in der Belastung des Regulators und dadurch der Umlaufzahl der Maschine.

A. Ruthel in Berlin (Erl. * D. R. P. Nr. 21433 vom 23. Juli 1882, Zusatz zu * Nr. 1590, vgl. 1881 239 * 421) hat den a. a. O. beschriebenen Steuermechanismus in der aus Fig. 14 bis 16 Taf. 26 ersichtlichen Weise abgeändert. Der Regulator ist vor der Mitte der drehbaren Scheibe b aufgestellt und seine Spindel direkt in dem die Scheibe umfassenden Ringe a gelagert. Die Verbindung des Gleitstückes b mit der Regulatorhülse wird durch die kleine Kurbel h, die zweitheilige, auf der Regulatorspindel gleitende und durch Stangen q geführte Schelle l (Fig. 14), eine Gelenkstange o (Fig. 15) und den die Hülse umfassenden Hebel m gebildet. Letzterer ist mit einem Gegengewichte für den Gleitklotz versehen.

All diese Anordnungen haben den Vorzug groſser Einfachheit; doch wird die Einwirkung des Regulators auf die Steuerung immer etwas mangelhaft sein. Während des Hubes ist jedenfalls der Reibungswiderstand des Gleitklotzes in der Coulisse zu groſs, als daſs eine Verschiebung desselben bei nicht sehr groſsen Geschwindigkeitsänderungen möglich wäre, und die Zeitdauer der Entlastung bei der Bewegungsumkehrung ist nur sehr klein, besonders bei schnell laufenden Maschinen. Die Verstellung kann mithin nur ruckweise erfolgen und daher leicht zu groſs oder zu klein ausfallen. Meistens wird sie zu gering sein und die Maschine bei einer plötzlichen Belastung oder Entlastung erst nach längerer Zeit (wenn überhaupt) die normale Geschwindigkeit wieder erreichen.

Die Aenderung des Voreilens allein, d.h. also die Verschiebung des Schieberhubes gegen den Kolbenhub kann, wie bekannt, in einfachster Weise durch Verdrehung des Excenters gegen die Kurbelwelle erreicht werden. Diese Verdrehung aber durch den Regulator zu bewirken, bietet einige Schwierigkeiten.

L Engelmayer in Hanau (* D. R. P. Nr. 20676 vom 17. Mai 1882) benutzt zu diesem Zwecke einen indirekt wirkenden Regulator mit Wendegetriebe. Der Mechanismus ist in Fig. 17 bis 21 Taf. 26 abgebildet. Von der Kurbelwelle wird durch gleich groſse Stirnräder eine in ihrer Längsrichtung verschiebbare Hilfswelle b (Fig. 20) angetrieben, welche mit der zur Hohlwelle e verlängerten Nabe des Rades r durch Nuth und Keil gekuppelt ist, so daſs sie also stets dieselbe Umlaufzahl wie die Kurbelwelle hat. Auf dieser Hilfswelle b befindet sich ein mit einem Daumen versehener Stahlring a (Fig. 19), welcher die Stelle des gewöhnlichen Expansionsexcenters vertritt, und zwar greift derselbe mit schrägem Keile in eine Schraubennuth der Welle b ein. Eine Längsverschiebung ändert mithin die Lage des Daumens gegen b und damit auch gegen die Kurbelwelle. Die Welle b geht einerseits in eine Schraubenspindel s über, deren gegen Verschiebung gesicherte Mutter mit einem Bremsrädchen c1 und daran befindlichem Zahnkranze ein Stück bildet. Ein |386| zweites, auf e lose drehbares Bremsrädchen c ist mit c1 durch ein kleines Kegelrad d, dessen Achse in e befestigt ist, gekuppelt. Die Zugstange z des Regulators ist mit zwei um eine feste Achse drehbaren Bremsbacken m (vgl. Fig. 17) verbunden, von denen der eine unter e, der andere unter c1 liegt. Im Beharrungszustande, wenn keiner der Bremsbacken die Scheiben c, c1 berührt, gehen c, d und c1 wirkungslos mit herum, als ob sie mit e ein starres Ganze bildeten. Wird aber das Rad c1 gebremst, also die Mutter fest gehalten, so wird die Spindel einwärts geschraubt und der Daumen gegen b zurückgedreht, so daſs der Expansionsschieber später öffnet und später schlieſst, also die Füllung vergröſsert wird. Dabei dreht sich c doppelt so schnell als die Welle e. Wird umgekehrt c gebremst, so wird c1 zu einer doppelt so schnellen Drehung veranlaſst, hierdurch die Spindel herausgeschraubt und der Füllungsgrad verringert. Der Expansionsschieber soll hier nicht direkt auf dem Grundschieber schleifen, sondern auf einer den letzteren überdeckenden, aber gegen den Schieberkasten festgelegten Platte (vgl. Fig. 21), welche jederseits mit zwei Durchströmschlitzen versehen ist, damit der Schieberhub möglichst klein ausfalle.

(Schluſs folgt.)

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