Begriffserklärung "innere Steuerung
und Schieberbauarten"
Schema der inneren Steuerung mit Regelkolbenschieber
Um den Dampf entsprechend der Stellung des Kolbens in die richtigen
Zylinderräume zu lassen bzw. zu entlassen benötigt man, neben der äußeren
Steuerung, die innere Steuerung. Gemeint sind hiermit vor allem die Schieber
und deren Zubehörteile welche den Dampfweg innerhalb der Dampfmaschine
steuern.
Man unterscheidet zwischen verschiedenen Bauarten der inneren Steuerung.
Der Flachschieber ist die älteste Schieberbauart.
Später setzte sich der Regelkolbenschieber durch.
Dieser weist jedoch einen sehr schlechten Druckausgleich
im Leerlauf auf, so daß er verschiedentlich modifiziert wurde. Die Ventilsteuerung
war nur bei einigen Sonderbauarten anzutreffen und hat nie größere Bedeutung
erlangt. Bei allen Schieberbauarten verdeckt der Schieber die Steuerkanten
der Ein- und Ausströmkanäle und gibt diese an die entsprechende Schieberräume
frei wenn die äußere Steuerung den Schieber in die entsprechende Lage bringt.
Man unterscheidet bei den Schiebern zwischen innerer und äußerer Einströmung.
Äußere Einströmung ist vor allem bei Flachschiebern
anzutreffen. So zum Beispiel bei den Mallettmaschinen
der HSB. Die Einströmkanäle befinden sich hier außen und die Ausströmung
in der Mitte der Schieberanordnung.
Die meisten Regelkolbenschieber und deren Abarten
sind in innerer Einströmung ausgeführt. So auch bei den Maschinen der HSB
mit Troffimoff-Schieber z.B. die Neubaumaschinen.
Hier erfolgt die Ausströmung außen und die Einströmung innen von der Schieberanordnung.
Das hat den Vorteil das die Stopfbuchsen der Schieberstange nur mit dem
relativ geringen Druck des ausströmenden Dampfes (etwa 3 bis 4 Bar) beaufschlagt
werden. Siehe hierzu auch das Schema oben.
Die innere Einströmung realisiert die einzelnen Phasen der Arbeit der Dampfmaschine:
Einströmung
Das Maß für die Einströmumg wird in Prozent des Kolbenweges angegeben.
Zum Beispiel bedeuten 40% Einströmung daß der Kolben auf 40% seines Hubes
im Zylinder mit Frischdampf beaufschlagt wird. Diesen Wert kann der Lokomotivführer
über die äußere Steuerung, in gewissen Grenzen, einstellen.
Expansion
Die Expansionphase liegt zwischen der Einström- und Verdichtungsphase
sie lässt sich indirekt durch die Länge der Einströmphase ändern. Die Expansion
ist die wirtschaftlichsten Phase in der Arbeit der Dampfmaschine. Hier wird
kein Frischdampf zugeführt sondern nur der in dem Zylinderraum verbleibende
Dampf zur Verrichtung von Arbeit genutzt.
Voreinströmung und Verdichtung
Diese Phase lässt sich mit der Frühzündung beim Verbrennungsmotor
vergleichen. Sie dient dem Abfangen des Kolbens und der mit Ihm hin- und
hergehenden Massen und ermöglicht eine Verrichtung von Arbeit aus der Totpunktlage
des Kolbens heraus.
Ausströmung
Bei der Ausströmung wird der verbrauchte Dampf aus dem Zylinder entlassen.
Dies erfolgt teilweise mit Hilfe des im Dampf innewohnenden Restdrucks und
anderen Teils durch die Verdängung mit Hilfe des Kolbens. Der ausströmende
Dampf wird später zur Entfachung des Feuers genutzt.
Zu beachten ist das der Kolben doppelseitig mit Dampf beaufschlagt wird
und im Gegensatz zum Verbrennungsmotor gehören zu jedem Kolben zwei Zylinderräume
in denen Arbeit verichtet wird.
Das richtige zeitliche Abfolge der Phasen der Dampfmaschine gibt ein Indizierdiagramm
wieder. Um ein solches zu erzeugen muß eine Probefahrt mit angebautem
Indiziergerät erfolgen. Das Indiziergerät wertet aus beiden Zylinderräumen
den Druck aus und die Stellung des Kolbens dazu. Solche Indizierfahrten
werden nach besonders großen Reparaturen durchgeführt.Das nebenstehende
Diagramm zeigt den Druckverlauf in einem Zylinderraum des Dampfloktriebwerks.
Das Indiziergerät schreibt ein Diagramauf dem der Druckverlauf in beiden
Zylinderräumen wiedergegeben wird. Dabei wird die Kurve des anderen Zylinderaums
spiegelbildlich zu dem des ersten geschrieben. Die X-Achse gibt die Kolbenstellung
wieder. Auf der Y- Achse ist der Zylinderdruck abgebildet.
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