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Österreichische PATENTSCHRIFT Nord 18225. DR. FREDERICK WILLIAM ZIMMER iN ROCHESTER (NEW YORK).
Zwillingsdampfmaschine mit sich gegenseitig steuernden Kolben.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Dampfmaschine, deren Zweck es ist, durch eigf !. tümlicho Anordnung der Kolben und der Dampfwege ein leichtes, geräuschloses Arbeiten zu erzielen. Ferner ist durch die besondere Bauart die Möglichkeit geboten, don Gang der Maschine durch ein die Ein-und Ausströmung steuerndes einziges Ventil in beiden Richtungen zu regeln. Die Maschine besteht aus einer Anzahl von Zylindern, vorteilhaft aus zweien, deren Kolben in einer eigentümlichen Verbindung stehen und deren Dampfwege so angeordnet sind, dass die Ein-und Ausströmung des Dampfes durch einen Kolben durch die Bewegung des anderen Kolbens geregelt wird, wobei für die Kolbenhubonden Luftkissen gebildet werden, die ein Schlagen oder geräuschvolles Arbeiten der Maschine verhindern.
In den beiliegenden Zeichnungen ist Fig. 1 eine Vorderansicht einer Dampfmaschine nach vorliegender Erfindung : Fig. 2 ist eine Seitenansicht derselben ; Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie A-A der Fig. 1 : Fig. 4 ist ein Querschnitt nach Linie B-B der Fig. 1 : Fig. 5 ist ein Schnitt nach C-C der Fig. 3; Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Fig. 2 ; Fig. 7 ist eine schaubildliche Darstellung eines der Kolben, und Fig. S-12 sind Schnitte durch die Maschine, welche die Stellungen der Kolben in den verschiedenen Phasen des Arbeitsganges darstellen.
Die Maschine besteht aus einem Gehäuse, welches die Zylinder a und b umfasst, in
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bewirkt, indem diese Kolben selbst als Schieber ausgebildet sind. Die Kolben c und d haben zwecks grösserer Leichtigkeit eine röhrenförmige Gestalt und sind an ihren Enden geschlossen. Diese als Schieber ausgebildeten Kolben sind mit geeigneten im Körper jedes Kolbens vorgesehenen Einschnitten uder Kanälen ausgestattet, von denen die Kanäle 1, 2
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gleiten über die Dampfwege 3,7 und J des Zylinders a, während die Kanäle 10, 12 des Kollwlls d mit den Wegen 6, 4 und 8 des Zylinders b zusammenarbeiten.
Diese durch Ausschnitte in den Kolben hergestellten Kanäle verlaufen längs der Zylindererzeugenden
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Ein-und Ausströmung des Dampfes zu und von in dem Mittelteile der Zylinder angeordneten Kanälen regeln. dix kolbenenden sind durch geeignete Dichtungsringe 21 gegen die Zylinder-
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Die vorbeschriebenen Dampfwege führen in das Innere der Zylinder und worden mit den gegonüborlifgenden Zylindern bczw. den. direkt zur Dampfein-und Ausströmung
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führenden Kanälen, wie nachfolgend beschrieben, in Verbindung gebracht. Die einander entsprechenden Bohrungen. 8, 6,7, 4,5 und 8 sind durch Kästen 22 (Fig. 6) gedeckt, welche mit dem Gehäuse vorteilhaft aus einem Stück gegossen sind und von denen jeder besondere Räume 30,70 und 50 bezw. 60,40 und 80-besitzt, weiche mit den vorgenannten Zylinderwegen in bestimmter Verbindung sind.
Ein Kasten 23, weir er u pr diesen Steges angeordnet und mit denselben durch Bolzen 24 verbunden ist, ist an seiner Unterseite mit Kanälen versehen, welche die Verbindung der Bohrungen der Stege und der Kammern der letzteren untereinander herstellen, obgleich die direkte Verbindung zwischen den Kammern durch eine Zwischenwand 25 des Gehäuses verhindert ist. Diese Zwischenwand trennt die Wege 26 und 27, wie in Fig. 6 dargestellt, von denen der erste die Kanäle 30,40 und 50 und der andere die Kanäle 60,70 und 80 miteinander verbindet.
Das Dampfkontrollventil liegt zentral über dem Gehäuse 23 in einem Schieberkasten 28, welcher durch Bohrungen 29 und 30 mit den Kanälen 26 und 27 in Verbindung steht, wobei der in ein Rohr 32 mündende Auspuff 31 zwischen diesen beiden Kanälen angeordnet ist. Das Dampfeinstromrohr 33 führt den Dampf in das Gehäuse 28 liber den Schieber 34, welcher drehbar angeordnet ist und mit einem Kanal 35 ausgestattet ist, durch welchen bei Verdrehung des Schiebers eine oder die andere der Bohrungen 29 und 30 mit dem Auspuff 31 verbunden wird. Die Mittel zur Bewegung dieses Ventiles umfassen eine Ventilspindol 36 (Fig. 3), welche durch die Stopfbüchse 37 nach auswärts ragt und hier mit einem Handrad oder Hebel 38 ausgestattet sein kann.
Die Kanäle 19 und 17 sind durch Kanäle 190 und 170 mit den Köpfen der
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mit den unteren Enden der Zylinder in Verbindung, deren Ausläufer durch geeignete, in den Zylinderköpfen vorgesehene Ausnehmungen in die Zylinder selbst einmünden (siehe Fig. 4 und 8).
Aus der Zeichnung ist zu ersehen, dass die an den Kolben c und d vorgesehenen Kanäle und Ausnehmungen wohl gleiche Grösse und gleiche Konturen, jedoch entgegengesetzte Stellung haben, so dass die längeren Teile 140, 150 an Kolben d den kürzeren Stücken 14, 15 im Mittelteile des Kolbens c gegenüberstehen, wodurch der zwischen den Einschnitten 1 und 2 gelegene Teil dos Kolbens c kleiner bezw. schmäler ist als das Mittelstück des Kolbens d zwischen den Einschnitten 10 und 12. Diese Kolbenteile arbeiten mit den be- züglichen Bohrungen 4 und 7 in geeigneter Weise zusammen.
Der Unterschied in der GrÖsse der beschriebenen Kolbenmitteistücke dient dazu, durch geeignete Regelung der Dampfvertoilung die grösstmögliche Arbeitsleistung der Maschine zu erzielen, wenn diese
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bewegung der Maschine erzielt werden würde.
Aus den Fig. 8 bis 12 ist der Arbeitsgang der Maschine in den verschiedenen Phasen des Kolbenhubes und unter Andeutung der bezüglichen Kurbelstellungen zu ersehen. Voraus- gesetzt, das Schiebventil 34 habe die in Fig. 5 dargestellte Stellung, so strömt der Dampf durch das Rohr 33, Kanal 29, Kanal 26 zu den Dampfwegen 3 und 5 des Zylinders a und zu der Bohrung 4 des Zylinders b. Gleichzeitig stehen die Bohrungen 6 und 8 des
Zylinders und die Bohrung 7 des Zylinders a mit dem Kanal 27 bezw. durch Kanal 30 und 35 mit dem Auspuff 31 in Verbindung.
Die Anordnung der verschiedenen Öffnungen in den Zylindern, sowie die Anordnung der ausgenommenen Kolbenteile ist so getroffen, dass die Zuführung und Absperrung des Dampfes bezw. die Zeitdauer, in welcher sein
Eintritt in den Zylinder und jene, während welcher die Betätigung des Kolbens durch
Expansion erfolgt, so bemessen werden, dass der grösste Nutzeffekt erzielt wird. Ebenso wird der Auspuffdampf in einem bestimmten Zeitpunkte abgeschnitten, so dass eine genügende Menge desselben als Dampfpolster zurückbehalten wird, um ein Schlagen und lärmendes Arbeiten der einzelnen Teile zu verhindern.
In der Fig. 8 finden sich die Kolben c, d im oberen Teile ihrer Zylinder, wobei ihre Bewegung in entgegengesetzten Richtungen erfolgt, wie durch Pfeile angedeutet ist. Die Ausnehmung 1 steht gerade in dem Augenblick der Eröffnung des Kanales 3, durch welchen 'der Dampf durch die Bohrung 17 und den Weg 170 über den Kolben d im anderen
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dem Kolben zusammengepresst und bildet ein Dampfkisson gerade in dem Augenblicke, wenn die Kurbel aber den toten Punkt hinübergeht. Das untere Ende des Zylinders b wird ebenfalls geöffnet, um die Ausströmung der Luft oder des Dampfes durch den J {anal 180,
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erhl1lt.
Die weitere Abwärtsbewegung des Kolbens c schliesst die Bohrung 3 unter gleichzeitigem Öffnen des Kanales 4, welcher den Dampfeintritt aus dem Kanal 26 ermöglicht, wobei derselbe durch die Ausnehmung 10, 130 zum Kanal 19 und hierauf durch den Weg 190 über den Kolben c des Zylinders a strömt, während der Dampf in den unteren
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Abwärtsbewegung erreicht hat und seine Aufwärtsbewegung beginnt, befindet sich der Kolben c noch in Abwärtsbewegung. In dieser Stellung gelangt nun die dritte Reihe von Kanälen zur Wirkung.
Wie aus Fig. 11 zu ersehen ist, ist der Kolben c in der Vollendung seines Abwärtshubes begriffen, welche unter Vermittlung des über dem Kolben expandierenden Dampfes erfolgt ; die Bohrung 4 ist durch die Leiste der Ausnehmung 10 des Kolbens d geschlossen, während die Ausströmung vom oberen Teile des Zylinders b durch den Kanal 170, Weg 17, Ausnehmungen 13 und 1, 7 geöffnet ist. Die weitere Aufwärtsbewegung des Kolbens c legt den Weg des Dampfes zum unteren Ende des Zylinders b frei und strömt derselbe durch die Ausnehmung 2 und 15, Kanal 18 und 180 unter den Kolben d.
Dieser bewegt sich nach abwärts, gefolgt von dem Kolben c, welcher die Einströmöffnung 5, wie aus Fig. 12 ersichtlich, sperrt, so dass der Dampf nach dem unteren Teile des Zylinders b strömt und, in demselben expandierend, den Aufwärtshub dieses Kolbens vollendet. Der Kreislauf dieser Arbeitsweise ist zu Ende, wenn die Ausnehmung 12 über die Bohrung 4 bewegt wird, um die Einströmung zum unteren Ende des Zylinders a wieder zu öffnen, wodurch der Kolben c nach aufwärts geht und das ganze Getriebe in die in Fig. 8 dar- gestellte Anfangsstellung zurückkehrt.
Durch diese Einrichtung ist eine äusserst gedrängte und einfache Konstruktion geschaffen, deren Bedienung durch die besondere Vontilanorduung grosse Vorteile bietet.
Es ist selbstverständlich, dass die Kolben auch voll konstruiert werden können, obgleich sie in der speziellen Ausführungsform als Hohlkolben ein bedeutend kleineres Gewicht haben und daher vorteilhafter sind. Die Dampfwege, die von einem Zylinder zum andern führen, sind verhältnismässig kurz und da dieselben zwischen den Zylindern angeordnet sind, werden sie in erhitztem Zustande erhalten. Die in dem Kolben angeordneten Ausnehmungen könnten auch flach gestaltet sein, ohne den Gang der Maschine weder durch Kondensation noch sonst irgendwie zu beeinträchtigen.
Zwecks Verkürzung der Baulänge bei gleichwohl kleinem Anschlagswinkel der Schubstangen können nach Fig. 1 und 2 die Zylinder in bekannter Weise zwischen Kreuzknopf und Kurbelwelle angeordnet sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zwillingsdampfmaschine mit sich gegenseitig steuernden Kolben, dadurch gekonn- zeichnet, dass jeder der Zylinder mit drei Öffnungen (3, 7 und 5 bezw. 6, 4 und 8) und mit die gegenüberliegenden Enden des bezüglichen Nachbarzylinders verbindenden Dampfwegen (17, 19 bezw. 18, 20) derart ausgestattet ist, dass die zu beiden Seiten jeder der mittleren Öffnungen (7 bez\V. 4) vorgesehenen Kanäle (3, 5 bezw.
6, 8) und die Mittel-
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bozw. 27) in Verbindung stehen, so dass die Kolbenglieder des einen Kolbens die Ein-und Ausströmung zu und von den Enden des Nachbarzylinders derart regeln, dass der Gang der Maschine durch Zuführung des Frischdampfes zu der Serie der Mittel-und Enddampfwege des einen odor des anderen Zylinders nach Belieben geändert werden kann.