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Kraftmaschine, insbesondere für dampf-oder gasförmiges Treibmittel.
Die Erfindung betrifft einfach wirkende Kraftmaschinen derjenigen Art, bei welcher der Kolben unmittelbar mit der Schubstange verbunden ist, die auf die Kurbelwelle wirkt. Bei Maschinen dieser Art ist es vorgeschlagen worden, das Treibmittel zu dem inneren Ende des Zylinders durch Eintrittsöffnungen des Zylinders zuzuführen sowie das verbrauchte Arbeitsmittel daraus durch Austrittsöffnungen des Zylinders auszulassen.
indem man einen oder mehrere Kanäle in dem Kolben anordnet und die Einlass-und Auslassöffnungen des Zylinders durch den Kolben gesteuert werden, während die Kanäle des Kolbens ihrerseits durch einen schwingenden Schieber gesteuert werden, welcher durch die Winkelverstellungen der Schubstange betätigt wird und aus einem Krenzkopfzapfen oder anderem Glied zwischen der Schubstange und dem Kolben besteht, zum Zweck, die Benutzung von besonderen Einlass-und Auslassventilen und von deren Antriehsteilen zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck. Vorrichtungen dieser Art zu vereinfachen und zu verbessern. Zu diesem Zweck wird das Treibmittel unter Druck zu erforderlichen Zeitpunkten dem inneren, geschlossenen Ende des Zylinders mittels einer seitlichen Öffnung der Zylinderwandung, die durch den Kolben gesteuert wird, und eines Kanals zugeführt, welcher durch den Kolben hindurch zu dem Zylinderende verläuft und durch einen schwingenden Schieber gesteuert wird, der durch einen Teil des Kreuzkopfzapfens gebildet wird, welcher zur Verbindung des Kolbens mit der Schubstange dient, sich quer zu dem Kanal erstreckt sowie den Kanal in zwei Teile teilt, die durch einen Querkanal in dem Zapfen in und ausser Verbindung kommen können, wenn der Zapfen durch die Schwenkungen der Schubstange seine Winkellage ändert,
wogegen der verbrauchte Dampf unmittelbar aus dem Zylinder durch eine seitliche Auslassöffnung in der Zylinderwandung ausgelassen wird, und zwar nach deren Freigabe durch den Kolben, wenn letzterer am Auswärtshubende oder in dessen Nähe angekommen ist. Die Anordnung ist derart, dass beim Einwärtshub die Einlassöffhmng des Zylinders und der Kolbenkanal miteinander in Verbindung kommen, die Verbindung aber mit dem geschlossenen Zylinderende durch den schwingenden Schieber geschlossen bleibt, bis die Kurbelwelle über den inneren Totpunkt um einen kleinen Winkel hinweggegangen ist.
worauf der Schieber die genannte Verbindung herstellt und das Treibmittel zu dem geschlossenen Zylinderende zufliesst, so dass der Kolben seinen Arbeitshub ausführt, wobei die Zuführung von Dampf zum Zylinder zu dem erforderlichen Zeitpunkt durch Schliessen der seitlichen Einlassöffnung der Zylinderwandung durch den Kolben abgesperrt wird, wenn der letztere einen bestimmten
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Ende des Kolbens freigegeben wird, nachdem der Kolben am Auswärtshubende bzw. in dessen Nähe angekommen ist.
Der Kreuzkopfzapfen kann aus einem Stück mit der Schubstange angefertigt oder daran befestigt sein, so dass er durch die Schubstange zum Schwenken gebracht wird, und ist in Lagern drehbar gelagert, die in dem Kolbenkörper selbst gebildet sind. Zu diesem Zweck ist der mit einer Ausnehmung in Axialrichtung versehene Kolben, um das Schubstangenende aufzunehmen, noch in der Querrichtung, d. h. senkrecht zur Achse, geschnitten, so dass der Zapfen in die Halbbohrungen eingeführt werden kann und in beiden an den anliegenden Flächen
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dicht passend rotiert. Die beiden Kolhenteile werden nach dem Einlegen des Zapfens miteinander verholzt oder verschraubt. Die Schubstange ist auf diese Weise mit Drehzapfen versehen, die an dem Kolben angelenkt sind.
Der eine dieser Zapfen ist bei einer nicht umkehrbaren Maschine quer zu dem Dampfzutrittskanal angeordnet, der sich durch den Kolben erstreckt.
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die Kurbelwelle der Maschine so verläuft, dass sie ausser Linie mit dem Dampfkanal im Kolben steht, wenn die Kurbel sich in ihrem Totpunkt befindet. entsprechend dem einen Ende des Kolbenhubes, jedoch den genannten Kanal zu öffnen beginnt, sodass der Dampf zum Zylinder tritt.
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strömung des Dampfes in den Zylinder, in dem sich die Kurbel bereits über ihre Totlage um einen kleinen Winkel hinaushewegt hat. ist durch die hohe Umlaufszahl der Kraftmaschine und durch die ausserordentlich hohen Drücke (70-140 Atm. ) des Treibmittels bedingt.
Das Festhalten an der üblichen Voreinströmung. d. h. Einströmung des Dampfes vor dem Erreichen der Totlage durch die Kurbel, hätte nach Ansicht des Erfinders zur Folge, dass der Kolben infolge des hohen Druckes des Treibmittels noch vor Vollendung des Kompressionshuhes zum Stillstand gebracht werden würde.
Der Dampfkanal im Kolben kann zwei verbundene Teile enthalten. den einen seitlieh. welcher zu erforderlichen Zeiten mit der Dampfeinlassöffnung der Zylinderwandung zusammen-
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erstreckt. Der Dampf wird zu der Einlassöffnung der Zylinderwandung von einer Dampfeinlassbuchse mittels eines Handventils zugelassen.
Im Falle einer umkehrbaren Maschine ist die Zylinderwandung mit zwei Dampfeinlass- öffnungen und der Kolben mit zwei Dampfkanälen versehen. welche mit den ersteren zusammenwirken, wobei das eine Ende der Kreuzkopfzapfen eine Bohrung hat. die mit dem einen Dampfkanal des Kolbens zusammenwirkt, und das andere Ende des Zapfens eine Bohrung hat. die mit dem anderen Dampfkanal des Kolbens zusammenwirkt, und die beiden Bohrungen zueinander verschrägt sind. Die Einrichtung ist derart, dass das eine Zapfenende den Dampfdurchgang steuert, wenn die Maschine in der einen Richtung laufen soll, und das andere Zapfenende den Dampfdurchgang für die entgegengesetzte Drehrichtung steuert.
Hiefür wird der Dampf getrennt zu der einen oder anderen Dampfeinlassöffnung in der Zylinderwandung mittels eines von der Hand betätigten Ventilmechanismus zugelassen.
Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Fig. 1 zeigt einen lotrechten Schnitt einer dreizylindrigen. umkehrbaren. einfach wirkenden Maschine.
Fig, 2 zeigt die Draufsicht dazu. Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 111-111 der Fig. l.
Fig. 4 ist die Ansicht von links in Fig. 1. Fig. 5 und 6 zeigen den Kolben im Schnitt gemäss der Linie V--V der Fig. 6 bzw. Linie VI-VI der Fig. 5. Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie VII--VII der Fig. 1 in wesentlich grösserem Massstabe und Fig. 8 ist eine andere Ausführungsform dieser Einzelheit in einem gleichen Schnitt.
Jeder der Arbeitszylinder a ist mit zwei Dampfeinlassöffnungen b und bi versehen, wobei die drei Öffnungen b der Maschine (Fig. 2) für den Vorwärtsgang bestimmt sind, indem sie mit einer gemeinsamen Dampfleitung c verbunden sind, während die drei anderen Einlass- öffnungen b1 für den Rückwärtsgang bestimmt sind und miteinander an den zweiten Dampf-
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geführt, zu welcher Dampf mittels des Stutzens e geführt wird. wobei der Durchgang zu dem einen oder dem anderen der Kanäle c, Cl durch die Ventile f. f1 gesteuert wird, die mit einem Hebel g verbunden sind. der von einer Spindel g1 getragen wird, welch letztere durch den Handhebel h betätigt werden kann. Die Ventilkörper f, f1 sind mit dem Hebel fi ver- bunden. indem jeder derselben z.
B. einen Zapfen trägt. der in ein Loch des Hebels y ein- tritt, wobei eine Schraubenfeder f' zwischen dem Ventilkörper und dem Hebel eingeschaltet ist, so dass die Ventilkörper über die Sitze hinweggehen können, um die Öffnungen zu öffnen und zu schliessen und die Kanäle c, ei zu öffnen und zu schliessen während gleichzeitig diese Ventile fest gegen ihre Sitze angepresst werden. Di Ventile f, f1 bilden auf diese Weise Umkehrventile und gleichzeitig Dampfregelventile, um den Zutritt von Dampf zum Zylinder entsprechend der Belastung zu regeln. In jedem Zylinder a befindet sich ein Kolben i. welcher
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Kraftwelle m arbeitet. Die Kurbeln sind um 120 versetzt.
In jedem Kolbens sind zwei Dampf- kanäle enthalten und jeder bestellt erstens aus einem seitlichen Teil it bzw. t ; !, welcher zu
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bzw. Q1. welcher sich bis zu dem inneren Kolbenende erstreckt. Der Kolben i ist mit der Ausnehmung i1 versehen. um das obere Ende der Schubstange k aufzunehmen und ist an letztere mittels des Kreuzkopfzapfens p angelenkt, welcher ein Stück mit der Schubstange bildet oder daran befestigt ist. Die Endteile des Kreuzkopfzapfens bilden Dtehzapfen. welche in Lagern in il Kolben i drehbar gelagert sind. zu welchem Zweck der Kolben quer (Fig. 5) geteilt ist. so dass der Zapfen eingeführt werden kann.
Die beiden Zapfenonden sitzen dicht in den Lagerteilen. Die beiden Kolbenteile sind nach dem Einlegen des Zapfens durch Schrauben is miteinander verbunden. Das eine Zapfenende besitzt eine Bohrung r. die mit dem Dampfkanal n. o zusamn1Pnwirkt. und das andere Zapfenende besitzt die Bohrung 1'1 für den entsprechenden Dampfkanal n1. o1 des Kolbens. Die beiden Bohrungen r. r1 sind zueinander verschrägt. wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die eine Bohrung, z. B. r. beginnt die benachbarten
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Kanal erfolgt. um vor dem Absperren die erforderliche Dampfmenge zuzulassen.
Die Enden der Bohrung r bzw. r1 des Zapfens p und die Teile des Kanals n, o bzw. n', ol sind vorzugsweise rechteckig ausgebildet und nicht kreisförmig, um die Verbindung zu geeignetem Zeitpunkt und in der erforderlichen Weise durch eine schr geringe Winkelbewegung des
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des Kolbens i freigegeben wird. wenn derselbe in die Nähe des Endes des Auswärtshubes kommt (Fig. 3). und durch diese Öffnung kann der ganze verbrauchte Dampf unmittelbar aus
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gemeinsam.
Um eine grössere Dampfmenge durch den Kolben zuzulassen, kann das eine Ende oder können die beiden Enden des Kreuzkopfzapfens p mit mehreren Bohrungen r versehen sein und der Kolben i besitzt dann entsprechend viele Kanäle n, o. die mit diesen Bohrungen zusammenwirken. Fig. 8 zeigt eine solche Einrichtung, bei welcher der Zapfen p ein Paar Bohrungen r besitzt und der Kolben t ein entsprechendes Paar von Dampfkanälen o, zu welchen der Dampf gleichzeitig zutritt.
Es ist ersichtlich. dass die Maschine auch nur einen einzelnen Zylinder enthalten kann, und dass ebenso die zweite Dampfleitung ci mit dem Ventil f1, die zweite Öffnung b1 im Zylinder und der zweite Dampfkanal ni, o1 in jedem Kolben weggelassen werden können, wenn die Maschine nicht umkehrbar zu sein braucht.
Die Maschine soll besonders für Dampf oder sonstiges Treibmittel von sehr hohem Druck, z. B. 70--140 Atm., benützt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE:
1. Kraftmaschine, insbesondere für dampf-oder gasförmiges Treibmittel, dadurch gekennzeichnet. dass die Zuführung des letzteren in den erforderlichen Zeitpunkten zu dem geschlossenen, hinteren Ende des Arbeitszylinders durch eine seitliche Öffnung in der Zylinderwand erfolgt.
die durch den Arbeitskolben mittels eines Kanals gesteuert wird, welcher sich durch den Kolben hindurch bis zu diesem Zylinderende erstreckt und durch einen schwingenden
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zur Anlenkung des Kolbens an die Schubstange dient und quer, vorzugsweise rechtwinklig zum Kanal verläuft, letzteren in zwei Teile teilt und mit einer Bohrung versehen ist, die in und ausser Verbindung mit den beiden Kanalteilen kommt, indem der Kreuzkopfzapfen infolge der Winkelhewegungen der Schubstange verschwenkt wird, wogegen das ganze verbrauchte Treibmittel unmittelbar aus dem Zylinder durch eine Auslassöffnung in der Zylinderwand auspufft, welche Öffnung durch das dem Arbeitsraum zugekehrte Ende des Kolbens am Arbeitshubende oder in dessen Nähe freigegeben wird.