DE106603C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Rotirende Dampfmaschine.

Fatentirt im· Deutschen Reiche vom l. März 1898 ab.

Der Gegenstand der Erfindung ist eine .rotirende Dampfmaschine, welche im Gegensatz zu den' bisherigen Constructionen die vollständige Ausnutzung der Expansionsfähigkeit des Dampfes, eine genaue Regulirung bezw. einen stets gleichmäfsigen Gang der Maschine sichert und dabei sich durch eine sehr einfache Umsteuervorrichtung auszeichnet,.

In den beiliegenden Zeichnungen ist diese Maschine in einer ihrer Ausführungsformen dargestellt.

Fig. ι und 2 sind zwei auf einander senkrechte Verticalschnitte der Maschine.

Fig. 3 ist eine Endansicht derselben,

Fig. 4 eine Oberansicht;

Fig. 5 und 6 sind schematische Darstellungen der Regulir- und Umsteuervorrichtungen bei entgegengesetzten Umdrehungsrichtungen der Maschine.

Wie ersichtlich, ist die Kapsel A der Maschine mit dem Gestell zu einem Gufsstück ausgebildet und besitzt im Querschnitt die ausgerundete Gestalt einer Cardioide, so zwar, dafs alle Sehnen, die durch den Punkt χ (Fig. 5 und 6) hindurchgehen, die gleiche Länge besitzen. Die Kapsel· ist an den Stirnseiten durch Deckel verschlossen, in deren excentrisch liegenden, stopfbüchsenartigen Ansatz α der gut abgedichtete Kopftheil c.der in einer Linie liegenden Achsen C hineinragt, welche in möglichst nahe an der Maschine angeordneten Ständern L gelagert sind.

Innerhalb der Kapsel A ist eine Trommel B excentrisch angeordnet, die in der vorliegenden Ausführungsform aus vier hohlen Cylindersegmenten b besteht, welche mittelst Schraubenbolzen b^l mit den Achsköpfen c derart fest verbunden sind, dafs sie zwei durchgehende Schlitze für die Flügel D frei lassen, die sich in diesen Schlitzen führen.

Es bilden je zwei sich diametral gegenüberstehende,' also in einer Ebene liegende Flügel ein Stück, welches sich während der Drehung der Trommel im Schlitze der letzteren in diametraler Richtung verschiebt. In der dargestellten Ausführungsform sind vier Flügel, also je zwei in einem Stück vorhanden, und ist jede der beiden Flügelplatten D, um eine auf einander senkrechte Anordnung und Verschiebbarkeit der beiden Flügel zuzulassen, an entgegengesetzten Seiten mit je einem rechteckigen Einschnitte d versehen, dessen Länge der Verschiebungslänge (Fig. 1) und dessen Breite der halben Flügelbreite (Fig. 2) entspricht. Die Flügel sind an ihren die Kapsel wandung berührenden Flächen mit tiefen Nuthen versehen, in welche die Dichtungsstäbe d¹ eingelegt sind, welche durch kräftige Federn d'² nach aufsen gedrückt werden.· Die Dichtungsstäbe d¹ selbst sind ebenfalls genuthet und haben Einlagen d³ aus möglichst elastischem Material, die sich in den Nuthen der Stäbe d² verdrehen und dadurch stets mit ihrer ganzen Fläche an die . Kapselwand anschmiegen können. Ferner sind in geeigneten Nuthen der Trommelsegmente Dichtungsstreifen b² eingelegt, die durch Federn W" gegen die Flügelplatten D geprefst werden. In eine entsprechende Ausnehmung

der Kapselwandung ist an der höchsten Stelle derselben der Dichtungsstab a^l eingepafst, der durch die Feder a² an die Trommel B bezw. an die vorübergehenden Flügelenden angedrückt wird. Durch diese Anordnung sind die durch die Flügelflächen, Kapselwandung und Trommelwandung gebildeten Kammern gegen einander vollständig abgedichtet.

Am unteren Theil des Gestells sind rechts und links von der Kapsel A zwei Auslafskammern E angeordnet, die (wie in der Zeichnung) mit der Kapsel in einem Stück gegossen oder auch an dieselbe angeschraubt sein können. Diese Auslafskammern sind durch je zwei Kanäle e mit dem Innenraum der Kapsel verbunden; diese Kanäle können, wie weiter unten näher beschrieben werden soll, durch segmentartige Drehschieber F verschlossen werden.

Die Kapselwandung ist an ihrem oberen Theile zu einem Spiegel ausgebildet, von welchem aus je vier zur senkrechten Mittelebene der Maschine symmetrisch angeordnete Kanäle ι \ 2', 3¹, 4¹ und i², 2², 3², 4² in den Kapselinnenraum führen; diese Kanalgruppen werden an ihrer oberen Mündung durch je einen Schieber G¹ G² beherrscht, die in geeigneter Weise mit dem Regulator in Verbindung stehen und die wir Expansionsschieber nennen wollen.

Ueber diesen Schiebern ist das innen theilweise cylindrische Gehäuse H angeordnet, welches am oberen Theil seiner Wandung stutzenförmig ausgebildet und mit einem Flantsch versehen ist, an welchen sich das den Kesseldampf zuführende Kniestück N, die Dampfleitung M mit Einlafsventil M¹ anschliefst. An seinem unteren Theil besitzt das Gehäuse H zwei Oeffnungen, die über die oberen Mündungen der beiden Kanalgruppen ι', 2¹, 3¹, 4¹ bezw. i², 2², 3², 4² zu liegen kommen.

Das Gehäuse ist ferner an einer seiner beiden Stirnseiten (in der Zeichnung Fig. 1 links) zu einem Stutzen h ausgebildet, welcher mit der Abdampfleitung J in Verbindung steht, welche (Fig. 2 und 3) auch mit den Auslafskammern E in geeigneter Weise verbunden ist.

Innerhalb des Gehäuses H ist ein in Form eines hohlen Kolbens ausgebildeter Schieber, der Umsteuerschieber K, angeordnet, der an seiner dem Stutzen h zugekehrten Stirnseite offen ist, demnach mit der Abdampf leitung J communicirt. Der Umsteuerschieber ist ferner genau in seiner Mitte mit einer umlaufenden Einbuchtung k versehen, so dafs der Reversirschieber im Längsschnitt (Fig. 1) die Gestalt eines Muschelschiebers hat, welcher dem durch das Kniestück N einströmenden Dampf ermöglicht, zu den Kanälen 1 ^l, 2¹, 3¹, 4¹ bezw. i², 2², 3², 4² zu gelangen. Rechts und links von dieser Einbuchtung ist der Kolbenschieber K mit je einer Durchbrechung k^l k'² versehen, deren Bestimmung wir sogleich erörtern wollen. An der verschlossenen Seite des Kolbenschiebers ist die an ihrem äufseren Ende mit Schraubengewinde und Handrad k^s versehene Spindel A⁴ befestigt und mittelst des Kreuzkopfes k⁵ an den am Gehäuse H befestigten Führungen k⁶ geführt. Mit Hülfe dieser Anordnung können wir nun in sehr einfacher und vollkommener Weise die Umdrehungsrichtung der Maschine verändern. In Fig. ι und dementsprechend in Fig. 5 ist der Umsteuerschieber K derart gestellt, dafs er die rechtsseitigen Kanäle 1', 2¹, 3¹, 4' des Gefäfses durch die Einbuchtung k mit der Dampfzuleitung N und die linksseitigen Kanäle i², 2², 3², 4² durch die linksseitige Oeffnung k? mit dem Hohlraum des Umsteuerschiebers und so mit dem Stutzen h bezw. der Abdampfleitung J verbindet. Wird nun der Umsteuerschieber K mittelst des Handrades k^s um seine ganze Schublänge verschoben, so communiciren dann die linksseitigen Kanäle i², 2², 3², 4² durch die Einbuchtung k² mit der Dampfzuleitung N und die rechtsseitigen Kanäle i¹, 2', 3¹, 4¹ durch die rechtsseitige Oeffnung k^l mit dem Innern des Schiebers K und so mit dem Stutzen k und der Abdampfleitung J, so dafs die Umdrehungsrichtung der Maschine entgegengesetzt wird.

Um nun der jeweiligen Umdrehungsrichtung entsprechend die rechts- oder linksseitige Auslafskammer E mit dem Innenraum der Kapselt in Verbindung zu setzen bezw. gegen denselben abzusperren, sind die hierzu bestimmten Drehschieber F mit der Umsteuervorrichtung zwangläufig verbunden.

Auf den nach aufsen verlängerten, in geeigneter Weise abgedichteten Zapfen / des (beispielsweise) rechtsseitigen Schiebers F (Fig. 1 und 2) ist ein Kniehebel f^l aufgekeilt, dessen einer Arm durch den Lenker /² mit der auf den Zapfen des linksseitigen Drehschiebers F gekeilten Kurbel /³ verbunden ist. Der andere Arm des Kniehebels/¹ ist durch den Lenker/⁴ mit dem einen Arm eines zweiten Kniehebels/⁵ verbunden, der in dem Ansatz/⁶ des Gestells oder anderswie drehbar gelagert ist "und dessen anderer Arm mit seinem gegabelten Ende den vorstehenden Zapfen /⁷ des Kreuzkopfes k⁵ umfafst.

Die Wirkungsweise dieses Mechanismus bedarf wohl keiner näheren Erläuterung. Wie aus den schematischen Fig. 5 und 6 hervorgeht, ist in der rechtsseitigen Endstellung des Umsteuerschiebers K der linksseitige Drehschieber F, in der linksseitigen Endstellung desselben der rechtsseitige Drehschieber geöffnet.

Ebenso einfach ist auch die Verbindung der Expansionsschieber G¹ G² mit dem Regulator R, der . hier als einfacher Fliehkraftregulator gedacht ist. Wie ersichtlich, sind die Stangen g

dieser Schieber durch in das Gehäuse H eingesetzte Stopfbüchsen nach aufsen geführt und an ihrem freien Ende mit je einem Kopftheil g^l versehen, die durch Stangen g'² mit dem unteren Ende des Lenkers g³ gelenkig verbunden sind, dessen oberes Ende wieder mit dem einen Ende des sich mit der Regulatorhülse hebenden und senkenden Stellarmes g* verbunden ist, dessen anderes Ende in bekannter Weise an den Glycerincylinder S angeschlossen ist.

Wenn sich nun die Regulatorhülse hebt, würde damit der Lenker g³ in verticaler Stellung mitgehoben und durch Vermittelung der Stangen g'² und der Schieberstangen g beide Expansionsschieber G über die bezüglichen Kanalmündüngen geschoben werden. Da aber stets nur die eine oder die andere Kanalgruppe zum Auslassen des Abdampfes dient und bei Verminderung des Einlafsquerschnittes eine gleichzeitige Verminderung des Auslafsquerschnittes nicht erwünscht, zur möglichsten Vermeidung jeden Gegendruckes sogar umgangen werden soll, so mufs dafür gesorgt werden, dafs der Regulator immer nur auf einen, und zwar denjenigen Expansionsschieber einwirke, der jene Kanalgruppe beherrscht, welche eben mit der Dampfzuleitung in Verbindung steht.

Dies wird nun dadurch erreicht, dafs die Expansionsschieber G¹ G² ebenfalls mit der Umsteuervorrichtung in Verbindung gebracht werden und ihre Bethätigung von der jeweiligen Stellung des Umsteuerschiebers abhängig gemacht wird.

Zu diesem Zwecke ist am Gehäuse H ein zweiarmiger Hebel P drehbar angebracht, dessen oberes Ende durch den Lenker p¹ mit dem am Kreuzkopf k⁶ angebrachten, event, eine Verlängerung des Zapfens f bildenden Zapfen p² verbunden ist, während an das untere Ende des Hebels P zwei Stangen p³ angelenkt sind, die mit ihren gegabelten Enden j?⁴ die an den Schieberstangenköpfen g¹ angebrachten Zapfen p⁵ umfassen. Die Länge dieser Gabeln pⁱ entspricht derjenigen der Expansionsschieber G¹G'². Es ist nun bei Betrachtung der schemalischen Fig. 5 und 6 klar ersichtlich, dafs, wenn sich der Umsteuerschieber K und mit diesem der Kreuzkopf k⁵ in der einen, z. B. in der rechtsseitigen Endstellung befindet, die linksseitige Gabel p* ganz hineingeschoben ist und eine Bewegung des Zapfens p⁵ und somit des linksseitigen Schiebers G² nicht gestattet, der letztere also in jeder Stellung der Regulators (siehe die gestrichelten Linien in Fig. 5) die Kanalgruppe i², 2², 3², 4* ganz offen hält. Wird dann der Umsteuerschieber K und mit demselben der Kreuzkopf k^b in seine linksseitige Endstellung gebracht, so wird dadurch die rechtsseitige Gabel _p⁴ hinausgeschoben und der rechtsseitige Expansionsschieber G¹ stets offen gehalten, während dem linksseitigen Expansionsschieber jede, einer beliebigen Regulatorstellung entsprechende Verschiebung mitgetheilt werden kann (siehe gestrichelte Linien in Fig. 6).

Es ist zunächst klar ersichtlich, dafs die Füllung auf ein Minimum beschränkt, die Expansionsfähigkeit des Dampfes demnach im höchsten Grade ausgenutzt werden kann. Dabei ist die Expansion veränderlich und in ganz einfacher und selbstthätiger Weise von jener Umlaufgeschwindigkeit abhängig gemacht, die in einem gegebenen Falle erwünscht ist. Der Gegendruck ist zufolge der ganz eigenartigen Anordnung der Auslafskammern E und der stets offenen Kanalgruppe 1 ', 2¹, 3¹, 4¹ bezw. i², 2², 3², 4² viel kleiner als bei allen bisherigen rotirenden Maschinen, bei welchen die ganze Füllung während einer ganzen Umdrehung im wirksamen Räum verbleibt. Die ausgeübte Kraft wird beinahe vollständig in nützliche umgesetzt auf die Achse übertragen, da die Maschine aufser den Kolbenflügeln keine sich bewegenden Theile besitzt. Die Abdichtung der einzelnen Gefäfskammern ist durch die Anordnung von doppelten, unter Federdruck stehenden Dichtungsstäben, die sich ganz der Gefäfswandung anschmiegen können, eine vollkommene und dauernde, da hier die Federn immer in gleichem Mafse comprimirt sind, ihre Elasticität somit nicht continuirlich wechselt und nicht einseitig beansprucht wird, was stets zur Folge hat, dafs die Federn nach mehr oder minder langem Gebrauch wirkungslos werden. Dabei ist die Erneuerung der Dichtungstheile mit viel weniger Schwierigkeiten und Kosten .verbunden, als bei den bisherigen Anordnungen.

Schliefslich sei noch bemerkt, dafs die specielle Ausführung der Maschine vielfach abgeändert werden kann.

So können z. B. zwei oder mehr Kapselinnenräume mit einer entsprechenden Zahl geflügelter Kolben combinirt werden. Die Umsteuer- sowie die Stellvorrichtung für die Expansionsschieber könnte dann gemeinsam sein, wodurch eine Maschine von höchster Leistungsfähigkeit geschaffen werden könnte.

Auch sei bemerkt, dafs die Stellvorrichtung und der Fixirmechanismus für die Expansionsschieber, sowie die Umsteuervorrichtung von einander ganz unabhängig gemacht werden könnten. Natürlich müfsten dieselben dann gesondert bethätigt werden, was bei der dargestellten Ausführungsform einfach mittelst des Umsteuerhandrades bewirkt wird.

Ebenso könnte die Zahl der Kapselkammern auf zwei beschränkt oder auf sechs und mehr erhöht werden, wozu nur eine entsprechende

Vermehrung oder Verminderung der Flügelanzahl nothwendig ist, was aber nicht immer vortheilhaft erscheint.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Rotirende Dampfmaschine mit im Querschnitt cardioidförmiger Kapsel und mit zur Führung gleitender Flügel dienender excentrischer Trommel, gekennzeichnet durch mit dem Regulator in Verbindung stehende, der jeweiligen Rotationsrichtung entsprechend abwechselnd feststellbare Schieber G¹ G², durch vermittelst dieser Schieber ebenfalls der jeweiligen Rotationsrichtung entsprechend ganz oder theilweise offen gehaltene Kanalgruppen ι', 2¹, 3¹ . . . und i², 2², 3² . . . und durch mit der Abdampfieitung J verbundene, jedoch abwechselnd absperrbare Kanalgruppen e.

2. Eine Ausführungsform der im Anspruch 1 geschützten Maschine, gekennzeichnet durch einen Umsteuerschieber K, mittelst dessen die Kanalgruppen 1', 2¹, 3¹ . . . und 1², 2², 3² . . . abwechselnd mit der Dampfzuleitung M bezw. mit der Abdampfleitung J in Verbindung gebracht werden können.

3. Eine Ausführungsform der im Anspruch 1 geschützten Maschine, gekennzeichnet durch einen in Form eines hohlen Kolbens ausgeführten Umsteuerschieber K, der auf der einen Stirnseite offen ist und hier mit der Abdampfleitung J und durch eine oder die andere zweier in der Kolbenwand angeordneten Durchbrechungen A:¹ bezw. A² mit der seitens des betreffenden festgestellten Schiebers G¹ bezw. G² jeweilig offen gelassenen Kanalgruppe 1¹, 2², 3¹ . . . bezw. i², 2², 3² . . . communicirt, während er die andere dieser beiden Kanalgruppen durch einen äufseren Weg k mit der Dampfzuleitung M in Verbindung setzt, wobei dieser kolbenartige Umsteuerschieber K mittelst einer sein Gehäuse H durchsetzenden Schraubenspindel /c⁴ und eines Handrades k³ der jeweilig gewünschten Rotationsrichtung entsprechend einstellbar ist.

4. Eine Ausführungsform der im Anspruch 1 geschützten Maschine, gekennzeichnet durch einerseits mit den Auspuff kanälen e, andererseits mit der Abdampfleitung J communicirende Auslafskammern E und durch in den letzteren angeordnete, zur Absperrung der,Kanäle e geeignete Schieber F, welche mit Hülfe eines geeigneten Gestänges und Hebelsystems derart bethätigt werden können, dafs, wenn der eine Schieber die Kanäle e gegen die betreffende Kammer E und so gegen die Abdampf leitung J absperrt, der andere die ihm entsprechenden Kanäle e offen läfst.

5. Eine Ausführungsform der im Anspruch ί geschützten Maschine, gekennzeichnet durch mit dem Regulator R zwangläufig verbundene Expansionsschieber G¹ G², von denen, der eine, der jeweiligen Rotationsrichtung der Maschine entsprechend, mittelst eines Hebelsystems P in ganz offener Stellung derart fixirt werden kann, dafs nur der andere Expansionsschieber die vom Regulator abhängig gemachten Stellungen einnehmen und dementsprechend die Regulirung des Dampfeinlasses bewirken kann.

6. Eine Ausführungsform der im Anspruch ι geschützten Maschine, gekennzeichnet dadurch, dafs bei derselben die in den Ansprüchen 5 und 6 erläuterte Bethätigung der Absperrschieber F und der Expansionsschieber G¹ und G² gleichzeitig mit und durch die Verstellung des mit denselben zwangläufig verbundenen Umsteuerschiebers K bewirkt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.