DE12218C

DE12218C - Power machine driven by compressed air

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Publication number: DE12218C
Application number: DENDAT12218D
Authority: DE
Original assignee: F. E. B. BEAÜMONT in London

Description

1880.1880.

Klasse 46.Class 46.

FREDERIK EDWARD BLAKETT BEAUMONT in LONDON. Kraftmaschine, getrieben durch verdichtete Luft.FREDERIK EDWARD BLAKETT BEAUMONT in LONDON. Power machine driven by compressed air.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 26. Mai 1880 ab.Patented in the German Empire on May 26, 1880.

Die treibende verdichtete Luft ist in einem von der -Locomotive selbst getragenen Behälter enthalten und stellt einen genügenden Kraftvorrath dar, um die Locomotive beträchtliche Entfernungen fortzubewegen. Ein Rahmen A, welcher vermittelst Federn auf vier Rädern B ruht, trägt den die Luft enthaltenden Behälter C und zwei vollständige, von jener Luft getriebene Maschinen. Jede Maschine besteht aus zwei doppelt wirkenden Cylindern, einem kleinen Cylinder E, welcher für jeden Hub eine Ladung verdichteter Luft direct aus dem Behälter C erhält, und einem gröfseren Cylinder F, in welchem sich die aus dem kleinen Cylinder abgehende Luft weiter ausdehnt und Arbeit verrichtet. Der Zutritt der Luft zu dem kleinen Cylinder E wird so durch eine verstellbare Absperrvorrichtung regulirt, dafs trotz beträchtlicher Druckunterschiede im Behälter die Kraft der Maschine dieselbe odet nahezu dieselbe bleibt. Enthält der Behälter im Anfange Luft unter sehr hohem Druck, so wird die Absperrvorrichtung so gesteuert, dafs dem kleinen Cylinder für jeden Hub nur eine sehr kleine Luftmenge zugeführt wird, welche sich zunächst in diesem ausdehnt, den Kolben fortbewegt und nachher sich in dem gröfseren Cylinder weiter ausdehnt. Hat die Spannung infolge Verbrauchs von Luft bedeutend abgenommen, so wird die Absperrvorrichtung so eingestellt, dafs eine gröfsere Menge Luft in den kleinen Cylinder einzutreten vermag. Hat die Spannung im Behälter so weit abgenommen, dafs ihre Wirkung auf den kleinen Kolben nicht genügt, so werden die Zuführungsöffnungen des kleinen Cylinders offen gehalten, so dafs die aus dem Behälter kommende Luft direct durch die kleinen Cylinder strömt, um auf die Kolben der gröfseren Cylinder wirken zu können, während sich die kleineren Kolben ohne Arbeit bewegen. Von dieser Einrichtung macht man auch vorübergehend Gebrauch, wenn eine kräftige Wirkung, z. B. um die Locomotive in Bewegung zu setzen, riöthig ist, in welchem Falle man den ganzen Druck der Luft auf den gröfseren Kolben während eines ganzen Hubes oder längere Zeit einwirken läfst.The driving compressed air is contained in a container carried by the locomotive itself and represents a sufficient reserve of power to move the locomotive considerable distances. A frame A, which by means of springs rests on four wheels B , carries the container C containing the air and two complete machines driven by that air. Each machine consists of two double-acting cylinders, a small cylinder E, which for each stroke receives a charge of compressed air directly from the container C , and a larger cylinder F, in which the air leaving the small cylinder expands and does work . The admission of air to the small cylinder E is regulated by an adjustable shut-off device so that, in spite of considerable pressure differences in the container, the power of the machine remains the same or almost the same. If the container initially contains air under very high pressure, the shut-off device is controlled in such a way that only a very small amount of air is supplied to the small cylinder for each stroke, which initially expands in it, moves the piston and then moves into the larger cylinder further expands. If the tension has decreased significantly as a result of the consumption of air, the shut-off device is adjusted so that a larger quantity of air can enter the small cylinder. If the tension in the container has decreased so far that its effect on the small piston is insufficient, the inlet openings of the small cylinder are kept open, so that the air coming from the container flows directly through the small cylinders to the pistons of the larger ones Cylinder to be able to act while the smaller pistons move without work. This facility is also used temporarily when a strong effect, e.g. B. in order to set the locomotive in motion, it is necessary in which case the whole pressure of the air is allowed to act on the larger piston during a whole stroke or for a longer period of time.

■ Die Kolben der beiden Cylinder sind in der gewöhnlichen Weise mit Kurbeln der Triebaxe verbunden, und zwar stehen die beiden Kurbeln einer Maschine in entgegengesetzter Richtung, so dafs, wenn der eine der Kolben vorrückt, der andere zurückgeht. Vermöge dieser Anordnung wird die von jedem Ende des kleineren Cylinders austretende Luft direct in die entsprechenden Enden des gröfseren Cylinders geleitet, und somit können die Verbindungskanäle kurz sein. Das andere Cylinderpaar, welches in gleichartiger Weise angeordnet ist, wirkt an Kurbeln auf derselben Triebaxe, und diese Kurbeln sind wieder zu einander um i8o° verstellt, dagegen zu den Kurbeln des ersteren Cylinderpaares unter rechtem Winkel gelegen.■ The pistons of the two cylinders are in the usual way with cranks of the drive ax connected, namely the two cranks of a machine are in opposite directions, so that when one of the pistons advances, the other goes back. By virtue of this arrangement the air exiting from each end of the smaller cylinder becomes direct into the corresponding ones Ends of the larger cylinder passed, and thus the connecting channels can be short. The other pair of cylinders, which is arranged in the same way, acts on cranks on the same drive axle, and these cranks are again adjusted to one another by 180 °, on the other hand to the cranks of the the former pair of cylinders located at a right angle.

Auf der Triebaxe sitzen zwei Paare von Excentern, welche mit zwei Coulissen von gewöhnlicher Construction für jedes Cylinderpaar in Verbindung stehen, und diese Coulissen sind in der gewöhnlichen Weise mit einem Handhebel zur Einstellung, Anhaltung und Umkehrung der Bewegung verbunden.On the drive ax there are two pairs of eccentrics, which are more common with two coulisses Construction for each pair of cylinders, and these coulisses are in the usual way with a hand lever for setting, stopping and reversing connected to the movement.

Die Temperatur der Luft wird während der Ausdehnung auf gleicher Höhe gehalten. Zu diesem Zwecke ist an einem passenden Orte der Locomotive, wie in D, Fig. 1, ein kleiner Dampfkessel angebracht, um eine kleine Menge Dampf zu erzeugen, welche durch eine Röhre in das Innere des die Arbeitscylinder umgebenden Mantels geleitet wird. Der Dampf verdichtet sich theilweise in den Mänteln, hält die Cylinder warm, und das Niederschlagwasser kehrt durch eine Röhre in den Kessel zurück, woselbst es abermals verdampft und in die Mantel geleitet wird. Es ist von Vortheil, die aus dem gröfseren Cylinder abgehende Luft in den Aschenfall des Kessels zu leiten, welcher mit einem Auslafsventil, das mehr oder weniger geöffnet werden kann, versehen ist, so dafs diese Abgangsluft als Gebläse auf das Kesselfeuer wirkt. Die Räder B sind durch äufsere Treibstangen in der gewöhnlichen Weise gekuppelt, so dafs sie alle als Triebräder wirken, und diese Treibstangen sowohl als die Räder sind mit einem Gehäuse A umgeben.The temperature of the air is kept at the same level during the expansion. For this purpose, at a suitable location on the locomotive, as in D, Fig. 1, a small steam boiler is attached to generate a small amount of steam which is conducted through a pipe into the interior of the jacket surrounding the working cylinder. The steam partially condenses in the jackets, keeping the cylinders warm, and the rainwater returns through a pipe into the boiler, where it is again evaporated and conducted into the jackets. It is advantageous to direct the air leaving the larger cylinder into the ash trap of the boiler, which is provided with an outlet valve, which can be more or less opened, so that this exhaust air acts as a fan on the boiler fire. The wheels B are coupled by external connecting rods in the usual manner so that they all act as driving wheels, and these connecting rods as well as the wheels are surrounded by a housing A.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Cylinderpaar und seine Ventile, Fig. 4 einen Querschnitt und Fig. 5 einen theilweisen Längenschnitt der Absperrvorrichtung für den kleinen Cylinder. Fig. 6 ist eine Seitenansicht mit den Hebeln zur Bewegung der Ventile in den Verbindungskanälen des kleineren mit dem gröfseren Cylinder, und Fig. 7 ist eine Seitenansicht mit den Hebeln zur Bewegung der Ventile in den Auslafsöffnungen der gröfseren Cylinder. In diesen Figuren ist E der kleine und F der grofse Cylinder, e ist die Röhre, welche vom Behälter C zu jedem Ende des kleinen Cylinders führt. In beiden Fällen wird der Einlafskanal durch ein Doppelventil regulirt, nämlich durch ein unteres Ventil e^x, welches vermittelst einer Feder gegen seinen Sitz geprefst wird, und ein oberes Ventil e² mit einem Bolzen e³, welcher durch eine Stopfbüchse geht und vermittelst einer Feder e⁴ nach oben geprefst wird. Die beiden Ventile e^l und e² sind nicht starr mit einander verbunden, sondern das untere Ventil e¹ wird nur durch den Druck des oberen Ventils geöffnet. Das untere Ventil kann sich schliefsen, wenn das obere geschlossen ist. Beide Ventile werden durch die Abwärtsbewegung des Bolzens e³ geöffnet, und je nachdem diese Bewegung mehr oder weniger verzögert wird, gelangt eine gröfsere oder kleinere Menge verdichteter Luft in den kleinen Cylinder E, die Bewegung des Bolzens e³ bestimmt also die Absperrung.3 shows a cross section through a cylinder pair and its valves, FIG. 4 shows a cross section and FIG. 5 shows a partial longitudinal section of the shut-off device for the small cylinder. Fig. 6 is a side view with the levers for moving the valves in the connecting channels of the smaller with the larger cylinder, and Fig. 7 is a side view with the levers for moving the valves in the outlet openings of the larger cylinders. In these figures E is the small and F the large cylinder, e is the tube which leads from container C to each end of the small cylinder. In both cases the inlet channel is regulated by a double valve, namely by a lower valve e ^x , which is pressed against its seat by means of a spring, and an upper valve e ² with a bolt e ³ , which goes through a stuffing box and by means of a spring e ⁴ is pressed upwards. The two valves e ^l and e ² are not rigidly connected to each other, but the lower valve e ¹ is only opened by the pressure of the upper valve. The lower valve can close when the upper one is closed. Both valves are opened by the downward movement of the bolt e ³ , and depending on whether this movement is more or less delayed, a larger or smaller amount of compressed air enters the small cylinder E, so the movement of the bolt e ³ determines the shut-off.

Diese Bewegung wird nun in folgender Weise hervorgebracht und regulirt. Mit dem Bolzen e³ ist ein Hebel e^b in Verbindung, welcher an dem einen Ende eine Rolle e^e trägt, und dessen anderes Ende in Berührung mit einem dreiarmigen Hebel G steht, welcher von einer Treibstange g, an einem Coulissenstein g¹, von der Coulisse g² bewegt wird. Die Kolbenstange des kleinen Cylinders E treibt vermittelst eines Lenkers A, Fig. 1, einen Hebel IT, und dieser Hebel treibt vermittelst eines Lenkers Λ² eine Schieberstange h³. Diese Stange ist mit dem Lenker A² vermittelst eines Universalgelenkes verbunden, so dafs sie durch ein Triebwerk Aⁱ mit einem Handrad A^s in Umdrehung versetzt werden kann. Die Stange A³ ist auf zwei Dritttheilen ihrer Länge mit rechts- und linksgängigem Gewinde versehen, welche bezw. durch Muttergewinde in den Platten A⁶ gehen, Fig. 4 und 5, und diese Platten gleiten in Führungen, parallel zu den Axen der Cylinder. Durch Umdrehung des Handrades A⁵ und daraus folgender Umdrehung der Stange A³ werden die beiden Platten A⁶ entweder einander genähert oder von einander entfernt, während sie gleichzeitig sich mit der Stange A³ abwechselnd hin- und herbewegen. Die Bewegung der Stange A³ entspricht der des Kolbens des kleinen Cylinders E, nur mit viel kleinerem Hub, wie er durch die Verhältnisse des Hebels H bestimmt wird. Die Rollen e⁶ lehnen sich gegen die unteren Flächen der Platten A⁶; wenn daher, während irgend eine der Rollen sich gegen die Platte A^s lehnt, ein Arm des Hebels G das eine Ende des Hebels e⁵ nach unten drückt, so wird die Mitte des Hebels £⁵ auch nach unten gedrückt und mit ihr der Bolzen e³, wodurch die Ventile «² und e^x so geöffnet werden, dafs eine Ladung in den kleinen Cylinder E zu dringen vermag.This movement is now brought about and regulated in the following way. A lever e ^{b is} connected to the bolt e ³ , which at one end carries a roller e ^e , and the other end of which is in contact with a three-armed lever G , which is supported by a drive rod g on a coulisse stone g ¹ from the coulisse g ^{2 is} moved. The piston rod of the small cylinder E drives a lever IT by means of a link A, FIG. 1, and this lever drives a slide rod h ³ by means of a link Λ ² . This rod is connected to the handlebar A ² by means of a universal joint, so that it can be ^set in rotation by a drive unit A ⁱ with a hand wheel A s. The rod A ³ is provided on two thirds of its length with right-hand and left-hand threads, which respectively. go through nut threads in plates A ⁶ , Figures 4 and 5, and these plates slide in guides parallel to the axes of the cylinders. By rotating the handwheel A ⁵ and the subsequent rotation of the rod A ³ , the two plates A ^{6 are} either brought closer to one another or removed from one another, while at the same time they alternately move back and forth with the rod A ^3. The movement of the rod A ³ corresponds to that of the piston of the small cylinder E, only with a much smaller stroke, as determined by the ratios of the lever H. The rollers e ⁶ lean against the lower surfaces of the plates A ⁶ ; if, therefore, while any of the rollers is leaning against the plate A ^s , an arm of the lever G presses one end of the lever e ⁵ downwards, the center of the lever £ ^{5 is} also pressed downwards, and with it the bolt e ³ , whereby the valves ² and e ^x are opened in such a way that a charge can penetrate into the small cylinder E.

Die Bewegung des Kolbens dieses Cylinders veranlafst sowohl die Stange A³, als auch die Platten A⁶, sich zu bewegen, und wenn die Platte A⁶ sich so weit bewegt hat, dafs die Rolle e⁶ sich nicht mehr gegen dieselbe stützen kann, wird der Hebel e⁵ frei, die Ventile e^x und e² schliefsen sich, und die Zufuhr von Luft zu dem Cylinder E wird abgeschnitten. Wenn das Handrad A^s so gedreht wird, dafs die beiden Platten A^G einander genähert werden, so geschieht die Absperrung während eines früheren Zeitpunktes bei jedem Hub des kleinen Kolbens und umgekehrt. Das eine Handrad A⁵ dient dazu, vermittelst eines Triebwerkes A^ die Stangen A³ beider Maschinen gleichzeitig zu drehen, und so wird der Wärter in den Stand gesetzt, die Füllung der kleinen Cylinder dem Grade des Druckes in dem Behälter C entsprechend zu ändern.The movement of the piston of this cylinder causes both the rod A ³ and the plates A ⁶ to move, and when the plate A ⁶ has moved so far that the roller e ⁶ can no longer support itself against it, it will the lever e ⁵ free, the valves e ^x and e ² close, and the supply of air to the cylinder E is cut off. If the handwheel A ^s is turned in such a way that the two plates A ^G are brought closer to one another, the shut-off occurs at an earlier point in time with each stroke of the small piston and vice versa. One handwheel A ⁵ is used to turn the rods A ^{3 of} both machines simultaneously by means of a drive mechanism A ^ , and so the attendant is enabled to change the filling of the small cylinders according to the degree of pressure in the container C.

Der Wärter kann aber nicht nur den Füllungsgrad ändern, sondern er kann auch vermittelst eines Handhebels k die Einlafsventile e¹ und «² offen halten, die kleinen Cylinder dadurch aufser Thätigkeit setzen und gleichzeitig den vollen Luftdruck auf die gröfseren Kolben wirken lassen. Zu diesem Zweck steht der Griff k mit einem Hebel auf einer hin- und hergehenden Welle K in Verbindung, an dessen einem Arme die Hebel k^x, welche in die Bolzen e³ eingreifen, angehängt sind, so dafs beim Ausziehen des Handhebels K die vier Bolzen e³ gleichzeitig nach unten gedrückt werden und die vier Ventile e¹ e² sich öffnen. Die Ventile f, durch welche die Luft aus den kleinen Cylindern E in die gröfseren Cylinder F gelangt, werden vermittelst der Feder /' geschlossen gehalten und abwechselnd vermittelst der Hebel /², welche durch die Hebel /³, den Hebel G und die Coulisse bewegt werden, geöffnet, Fig. 6. In ähnlicher Weise werden die Ventile, welche den Abgang der Luft aus den grofsen Cylindern reguliren, vermittelst der Feder f^e geschlossen gehalten und abwechselnd vermittelst der Hebeiy⁷ und /⁸, welche gleichfalls von der Coulisse bewegt werden, geöffnet, Fig. 7.The keeper can not only change the degree of filling, but by means of a hand lever k can keep the inlet valves e ¹ and ² open, thereby stopping the small cylinders and at the same time allowing the full air pressure to act on the larger pistons. For this purpose, the handle k is connected to a lever on a reciprocating shaft K , on one arm of which the levers k ^x , which engage in the bolts e ³ , are attached, so that when the hand lever K is pulled out, the four Bolt e ³ are pressed down at the same time and the four valves e ¹ e ² open. The valves f, through which the air from the small cylinders E enters the larger cylinders F , are kept closed by means of the spring / ' and alternately by means of the lever / ² , which moves through the lever / ³ , the lever G and the coulisse are opened, Fig. 6. In a similar way the valves, which regulate the outlet of the air from the large cylinders, are kept closed by means of the spring f ^e and alternately by means of the levers ⁷ and / ⁸ , which are also moved by the coulisse , opened, Fig. 7.

Die Kammern d, Fig. 3, werden von dem die Cylinder umgebenden Mantel gebildet und mit Dampf gespeist, um die Cylinder EF und die sich in demselben ausdehnende Luft zu erwärmen. The chambers d, FIG. 3, are formed by the jacket surrounding the cylinders and are fed with steam in order to heat the cylinders EF and the air expanding therein.

Um zu verhüten, dafs der Luftdruck in denTo prevent the air pressure in the

Claims

larger cylinders sinks considerably below atmospheric pressure, an opening provided with a valve / ⁵ is attached to the cylinder F. This valve is kept tight by a light spring, so that air can enter through it. The oppositely directed cranks TV ¹ IV ″ of the drive ax IV are respectively driven by the piston rods of the cylinders E and F with the aid of drive rods (dotted lines M ¹ M ² ) , FIG.

If the boiler is sufficiently high in relation to the cylinder jackets, one can do this Warming of the working air also circulates hot water in the rooms of the jacket leave, or instead of water you could also use a salt solution, oil or other liquids, that have a higher boiling point than water. The tube that holds the air from the container into the cylinders can be heated by passing them through the The cylinder carries the hot mantle, so that the air is warmed before it can do any work begins.

The machine described can also be used to move boats and work in mines or other places where it is necessary, the driving force often comes from considerable To guide distances in tubes to the spot.

Pate nt-An s ρ rüche:

ι. A compressed air powered engine in which two compound, Machines that each work on cranks that are at right angles to each other, from one and the same air pressure vessel be fed.

2. In the case of a machine driven by compressed air, the connection of the high and low pressure pistons on oppositely directed cranks, whereby the air directly from one end of the high pressure cylinder into the corresponding end of the low pressure cylinder can get.

3. The use of double inlet valves on the high pressure cylinder, of which one closes itself automatically after the other has been closed.

4. The device whereby the power of the machine is kept almost constant, in that the filling level of the high-pressure cylinder is proportional to falling air pressure is enlarged.

5. The device by means of which the ab ^ Blocking of the air pressure in the high-pressure cylinder is effected sooner or later, depending on whether you want more or less force is required of the machine.

6. The facility whereby the inlet valves to the high pressure cylinder at will can be kept open to allow full air pressure through the high pressure cylinder gets into the larger low-pressure cylinder, in the event that greater force is required at times, or the The air pressure in the container has decreased to a certain extent.

7. The connection of the lever G (driven by the coulisse and the eccentric), the lever e ⁵ and piston e ⁶ with the threaded rotatable rod h ³ and adjustable plates k ⁶ (driven from the piston rod), which one regulatable shut-off device, whereby the valves of the high pressure cylinder are driven.

8. Construction and operation of the various Einlafs- and Entweichungsventile e ¹ e * ff ⁴ with ^the springs i ^{^4/1} / ^{6th un (i} lever means G e * fff / ⁸ for alternately Oeffhen the same by means of a single reciprocating shaft.

9. In conjunction with compound high and Low pressure cylinders, in which compressed air acts by expansion, the Use a BEZW with steam or other hot gas. filled with liquid Sheath for the purpose of supplying heat to the driving air in proportion to it the cooling that takes place through the expansion.

10. The special construction of a locomotive, working with compressed air.
Everything essentially as shown and described.

In addition 3 sheets of drawings.