DE1341C

DE1341C - Rotating steam engine

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Publication number: DE1341C
Application number: DE000000001341DA
Authority: DE
Original assignee: A Winkler
Current assignee: A Winkler
Priority date: 1877-07-11
Filing date: 1877-07-11
Anticipated expiration: 1897-07-12

Description

1877.1877.

AUGUST WINKLER in BRESLAU. Rotirende Dampfmaschine.AUGUST WINKLER in BRESLAU. Rotating steam engine.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1877 ab.Patented in the German Empire on July 12, 1877.

Das wesentlich Neue an dieser Dampfmaschine ist die Einrichtung, dafs der Kolben bei jedem Hub ein Gewicht hebt, durch dessen Fallen die Welle gedreht wird und dafs als zu hebendes Gewicht das Schwungrad dient, welches, dem vorerwähnten Principe entsprechend, also fest mit dem Kolben verbunden wird. Es wird also durch jeden Hub das Schwungrad um die Höhe des Hubes gehoben und gleichzeitig um die halbe Hubhöhe excentrisch verschoben, so also, dafs die obere Hälfte des Schwungrades, wenn man sich dasselbe aus zwei Hälften construirt denkt, von denen jede an einem Ende der doppelt durchgehenden Kolbenstange befestigt ist, am langen Hebel, die untere am kurzen Hebel wirkt und die obere fallende Hälfte daher durch ihr Uebergewicht die untere steigende heben und die Welle drehen kann.The essential novelty of this steam engine is the device that the piston in each one Lift lifts a weight, by the fall of which the shaft is rotated and that as a weight to be lifted The weight of the flywheel is used, which, in accordance with the above-mentioned principle, is therefore fixed is connected to the piston. So with each stroke the flywheel increases in height of the lift lifted and at the same time shifted eccentrically by half the lift height, so that the upper half of the flywheel, if it is constructed from two halves thinks, each of which is attached to one end of the double-ended piston rod is, on the long lever, the lower one acts on the short lever and the upper half therefore falls because of its excess weight the lower rising one can lift and turn the shaft.

Der Zweck dieser Construction ist die Herstellung einer rotirenden Maschine, also Wegfall der Kurbel und dementsprechende Vergröfserung des Nutzeffects, unter gleichzeitiger Bewahrung der gewöhnlichen vorteilhaften Cylinderconstruction und überhaupt grofser Vereinfachung der gesammten Construction, da insbesondere auch der Steuerungsmechanismus ein sehr einfacher wird.The purpose of this construction is to produce a rotating machine, that is, to eliminate it the crank and corresponding enlargement of the useful effect, while at the same time preserving it the usual advantageous cylinder construction and generally great simplification the entire construction, since in particular the control mechanism becomes a very simple one.

Die Maschine ist vorzüglich für solche Werke bestimmt, welche auch gut durch Wasserkraft zu betreiben sind, also für Mühlen, Spinnereien etc.The machine is especially designed for those works that can also be operated well by water power operate, i.e. for mills, spinning mills, etc.

Die gezeichnete Maschine hat zwei Cylinder und zwei mit jedem Kolben durch den Kolben verschiebbare Schwungräder. In der Zeichnung sind nur die für das Princip der Maschine wesentlichen Theile enthalten. Alle Vorrichtungen zum Schmieren, Ablassen des condensirten Wassers und alle Befestigungen sind nicht aufgeführt. Es bezeichnet Fig. 1 den Durchschnitt der Maschine mit dem Dampfzuströmungs- und dem Dampfausströmungsrohre für den hinteren Cylinder.The machine drawn has two cylinders and two with each piston through the piston sliding flywheels. In the drawing there are only those for the principle of the machine contain essential parts. All devices for lubricating, draining the condensed material Water and all fortifications are not listed. Fig. 1 denotes the average of the machine with the steam inlet and steam outlet pipes for the rear Cylinder.

Fig. 2 dasselbe für den vorderen Cylinder.Fig. 2 the same for the front cylinder.

Fig. 3 die Maschine mit ihren beiden Schwungrädern in Bewegung und Vorderansicht der Dampfzu- und Ausströmung,Fig. 3 the machine with its two flywheels in motion and front view of the Steam inflow and outflow,

Fig. 4 die Maschine in Ruhe, mit Offenlegung der Dampfzu- und Ausströmungsrohre.Fig. 4 the machine at rest, with disclosure of the steam inlet and outlet pipes.

Fig. 5 und 6 die Dampfzu- und Ausströmung im Hauptdampfrohre D nach Schnitt t u und vw. Fig. 7 die untere Ansicht der zu Fig. 5 und 6 gehörigen drei Dampfschieber.5 and 6 the steam inflow and outflow in the main steam pipes D according to section tu and vw. 7 shows the bottom view of the three steam slide valves associated with FIGS. 5 and 6.

Fig. 8 die Dampfzu- und Ausströmung im Längsdurchschnitt.8 shows the steam inflow and outflow in longitudinal section.

Fig. 9 die Ansicht der Maschine von aufsen.9 shows the view of the machine from the outside.

Fig. 10 zeigt dasselbe Princip der Maschine mit abgeändertem separatem Dampfab- und Zuführungsrohr. Fig. 10 shows the same principle of the machine with modified separate steam exhaust and supply pipe.

KK¹ bezeichnet in Fig. 1 und 2 einen parallelepipedischen Körper, der mit zwei Ansätzen, die zur festen Lagerung dienen, versehen ist, rechts mit dem vollen Ansatz W¹ und links mit dem gleichzeitig zur Aufnahme des Dampfrohres bestimmten hohlen Ansätze JV². In dem Körper KK' befinden sich die beiden Cylinder A und B, die senkrecht zu einander gebohrt bezw. eingesetzt sind und im rechten Winkel zu den beiden Ansätzen W¹ und W^ stehen. Die Mittelpunkte der Cylinder A und B fallen in die Mittellinie der Ansätze W¹ und W"², und es drehen sich die Cylinder in Gemeinschaft mit den beiden Ansätzen. In dem Ansätze W² sind die vier Dampfkanäle, die den Dampf nach und von den Cylindern A und B führen, rechtwinklig zu einander in c c c c angebracht, und zwar zu A die Kanäle a¹ und a~ und zu B die entsprechenden h^% und b². Die vorerwähnten vier Kanäle bilden also die Verbindung der hohlen Welle W² mit ihrem betreffenden Cylinder. Die Dampfkanäle sind in der Welle W'^z durch einen länglichen Einschnitt befestigt und werden in ihrer rechtwinkligen Biegung in Höhe des parallelepipedischen Körpers KK¹ breit abgedrückt, um die Höhe der ganzen Maschine zu verringern und um doch einen gleichen Querschnitt der Kanäle bis zur Einströmung in die Cylinder beizubehalten. — Die Kanäle selbst drehen sich mit der Welle und dem Cylinder gleichmäfsig. KK ¹ denotes in Fig. 1 and 2 a parallelepiped body which is provided with two attachments which serve for fixed storage, on the right with the full attachment W ¹ and on the left with the hollow attachments JV ² intended at the same time to accommodate the steam pipe . In the body KK ' are the two cylinders A and B, respectively, which are drilled perpendicular to one another. are used and are at right angles to the two approaches W ¹ and W ^ . The centers of the cylinders A and B fall in the center line of the lugs W ¹ and W " ² , and the cylinders rotate in conjunction with the two lugs. In the lugs W ² are the four steam channels that the steam to and from the Cylinders A and B run at right angles to each other in cccc , namely to A the channels a ¹ and a ~ and to B the corresponding h ^% and b ^2. The aforementioned four channels thus form the connection of the hollow shaft W ² with its Cylinder concerned. the steam channels are ^'z by an elongated incision secured in the wave W, and be pressed into their right-angled bend in the height of the parallelepipedic body KK ¹ wide, in order to reduce the height of the entire machine and to yet a same cross section of the channels to to maintain the flow into the cylinder. - The channels themselves rotate uniformly with the shaft and the cylinder.

Mit den Kolbenstangen der Cylinder sind die Schwungräder P¹ und P'¹ fest verbunden und zwar P¹ mit der Kolbenstange von A und P'¹ mit der von B (Fig. 1 bis 4). Parallel mit den Kolbenstangen sind noch aufserhalb des Körpers KK¹, also zwischen dem Körper und dem Dampfkanale, in jedem Schwungrade zwei Führungsstangen angebracht, die das seitliche Schwanken des Rades verhindern, den Seitendruck auf den Kolben, die Stopfbüchsen und Deckel, beseitigen und die hier nicht anwend- The flywheels P ¹ and P ' ^{1 are} firmly connected to the piston rods of the cylinders, namely P ¹ with the piston rod of A and P' ¹ with that of B (FIGS. 1 to 4). Parallel to the piston rods, outside the body KK ¹ , i.e. between the body and the steam duct, two guide rods are attached in each flywheel, which prevent the wheel from swaying to the side, eliminate the side pressure on the piston, the stuffing boxes and cover, and those here not applicable

baren Speichen ersetzen sollen, in P¹:/¹ und /² und in P¹:/³ und/⁴.in P ¹ : / ¹ and / ² and in P ¹ : / ³ and / ⁴ .

Die Dampfzu- und Ausströmung erfolgt durch das festliegende Rohr D, das genau in die Höhlung IV¹ eingepafst ist (Fig. ι, 2 und 8). D ist vermittelst einer Scheidewand d in zwei Theile getheilt, von denen der untere 60 ° umfafst und zur Dampfzuleitung E und der obere zur Dampfableitung F dient. In dem oberen Theile F sind im rechten Winkel zu einander innerhalb der Welle W'¹ drei Ausschnitte von gleicher Dimension, wie die Dampfkanäle a¹ a² b' b ², und zwar so angebracht, dafs der mittlere genau am höchsten Punkte von F seine Mittellinie hat. Die Ausschnitte von F passen genau auf die Ausschnitte der Dampfkanäle. Drei der Dampfkanäle treffen immer gleichzeitig auf die Einschnitte von F. Der untere Theil des Dampfrohres D, als zur Zuleitung E dienend, hat drei längliche gleiche Oeffmmgen, die wieder jede denselben Durchschnitt, wie die Dampfkanäle haben und genau auf diese passen (Fig. 3 bis 8). Diese Oeffnungen in E sind durch drei Schieber e^l e² e³ verschliefsbar, und es wird durch Oeffnen bezw. Zuschieben derselben der Dampf eingelassen bezw. abgesperrt. In Fig. 7 sind zwei der Schieber geschlossen und einer geöffnet gezeichnet. Die Schieber sind in den unteren Theil der Wandung von D eingelassen. The steam inflow and outflow takes place through the fixed pipe D, which is precisely fitted into the cavity IV ¹ (FIGS. 1, 2 and 8). D is divided into two parts by means of a partition d , of which the lower part encompasses 60 ° and serves for the steam inlet E and the upper one for the steam outlet F. In the upper part F are at right angles to each other within the wave W ^'1, three clips of the same dimension as the steam channels a ¹ a ² b' b ^2, namely mounted so, that the mean exactly at the highest point of F his Has center line. The cutouts from F fit exactly on the cutouts of the steam channels. Three of the steam channels always meet the incisions of F. The lower part of the steam pipe D, serving as the supply line E , has three elongated equal openings, which each have the same cross-section as the steam channels and fit exactly onto them (Fig. 3 till 8). These openings in E can be closed by three slides e ^l e ² e ³ , and it is opened respectively. Sliding the same the steam let in respectively. locked. In Fig. 7, two of the slides are closed and one is shown open. The slides are let into the lower part of the wall of D.

Fig. 10 zeigt dasselbe Princip der Dampfzu- und Ausströmung, mit dem Unterschiede nur, dafs beide Rohre von einander getrennt sind. Die Maschine ruht dabei nicht auf der hohlen Welle W~, sondern auf der Welle W, die durch W'¹ hindurchgeht. W'¹ hat hierbei lediglich den Zweck, die Dampfkanäle aⁱ a'¹ b¹ b"~ und das Zuführungsrohr E aufzunehmen, ebenso das Ausströmungsrohr F. Die Regulirung des Dampfes erfolgt, wie oben schon beschrieben, ebenfalls durch die drei Schieber e^l e'¹ e³. Es sind hier gleichzeitig die Dampf kanäle mit gleichem Querschnitt fortgeführt, bis zur Einströmung in ihre Cylinder.Fig. 10 shows the same principle of the steam inflow and outflow, the only difference being that the two tubes are separated from one another. The machine does not rests on the hollow shaft W ~, but on the shaft W, which passes through W ^-1. The only purpose of W ' ¹ is to accommodate the steam channels a ⁱ a' ¹ b ¹ b "~ and the supply pipe E , as well as the outflow pipe F. The steam is regulated, as already described above, also by the three slides e ¹ e ' ¹ e ^3. At the same time, the steam channels with the same cross-section are continued until they flow into their cylinders.

Nach dieser Beschreibung der wesentlichsten Theile der Maschine werde ich in Nachstehendem die Bewegung derselben darlegen.After this description of the most essential parts of the machine, I shall come to what follows explain the movement of the same.

Zunächst verweise ich auf Fig. 4, welche die Ruhelage der Maschine veranschaulicht. Man erkennt hier, dafs sich, dem Zuge der Schwere nachgebend, beide Räder so eingestellt haben, dafs die beiden langen Hebel derselben, d. h. die beiden aufserhalb der Cylinder liegenden halben Kolbenstangen pⁱ und/², unter etwa 45° schräg nach unten gerichtet sind. Da der Ausschnitt in E 60 ° beträgt, die Spalten ecm der Welle W'¹ aber nur 90 ° von einander entfernt sind, so mufs immer eine Spalte c und also irgend ein Dampfkanal vor einem der drei geschlossenen Schieber e, gewöhnlich, wie hier, vor <?' stehen. Oeffnet man nun ^¹ durch Zurückziehen in die Lage der Fig. .8, so strömt der Dampf aus E in den Kanal b' und hebt den Kolben und das Rad P'¹ in der Richtung des Pfeiles h bis etwa in die Lage P³. Die Folge dieser- Hebung von P^% wird sein, dafs nun die am längeren Hebel wirkenden Theile von P³ (gleich dem gehobenen P'^z) und von P¹ zu fallen beginnen und dadurch die Welle W drehen. Sobald die Maschine in Bewegung ist, schliefst man den Schieber e^l und öffnet den senkrecht unter der Drehungsaxe liegenden Schieber c³, so dafs nun jedesmal ein Hub beginnt, sobald ein Spalt vor e³ vorübergeht. Oeffnet man mehrere der Schieber, so wird der Dampf nicht plötzlich eintreten, sondern allmälig, so lange der Kanal vor den Oeffnungen e ^l e* oder e ³ vorbeigeht und dadurch die Hebung des Schwungrades eine vollständigere werden, ohne einen Stofs in der Maschine zu bewirken. Ist das Schwungrad auf seine höchste Höhe gehoben, so dreht sich die Welle und mit ihr drehen sich die Dampfkanäle. Ist b ^l an der Dampfeinströmungsöffnung e vorbei, so tritt an die Stelle von b¹ a¹; b¹ kommt mit F in Verbindung, wodurch der Dampf ausströmen kann. Dasselbe tritt ein, wenn αⁱ bei e vorbei ist, es kommt dann b~ an die Einströmungsöffnung etc.First, I refer to Fig. 4, which illustrates the rest position of the machine. It can be seen here that, giving way to gravity, both wheels have adjusted so that the two long levers of the same, ie the two half piston rods p ⁱ and / ² lying outside the cylinder, are directed obliquely downwards at about 45 ° . Since the cutout in E ° is 60, the column ecm the wave W ^'1 but only 90 ° away from each other, so must, always c a column and thus any vapor duct upstream of one of the three closed valve E, usually, as here, before <? ' stand. If one now opens ^ ¹ by pulling back into the position of Fig. 8, the steam from E flows into the channel b 'and lifts the piston and the wheel P' ¹ in the direction of the arrow h to approximately position P ³ . The consequence of this lifting of P ^% will be that the parts of P ³ (equal to the raised P ' ^z ) and of P ¹ acting on the longer lever begin to fall, and thereby turn the shaft W. As soon as the machine is in motion , one closes the slide e ¹ and opens the slide c ³ lying vertically below the axis of rotation, so that a stroke begins every time a gap passes in front of e ^3. If you open more of the slider, so the steam will not occur abruptly, but gradually, as long as passing of the canal in front of the openings e ^l e * or e ^3, and thereby a more complete the raising of the flywheel, without causing a Stofs in the machine . When the flywheel is raised to its highest height, the shaft rotates and the steam channels rotate with it. If b ^{l has} passed the steam inflow opening e , then b ¹ a ¹ takes the place of b 1; b ¹ comes into contact with F , which allows the steam to escape. The same thing happens when α ^{i is over} at e , then b ~ comes to the inflow opening etc.

Ist Schieber e³ geöffnet und e'² und e¹ geschlossen, so wird jeder Hub bei einer der in Fig. ι und 4 gezeichneten Lage der Räder P¹ und P'¹ gleichartigen Lage beginnen und die Maschine in der in Fig. 4 angezeigten Richtung rotiren. Nach je 90 ° Rotation wird dann ein Hub ■ stattfinden und werden die fallenden Massen der Räder P¹ und P² genau wie zwei zu einander senkrechte Kurbeln sich ergänzend auf die Welle drehend wirken.If slide e ^{3 is} open and e ' ² and e ^{1 are} closed, each stroke will begin with a position similar to that of the wheels P ¹ and P' ^{1 shown in FIGS} Rotate direction. After every 90 ° rotation, a stroke will take place ■ and the falling masses of the wheels P ¹ and P ^{2 will act} like two cranks perpendicular to each other to complement the shaft.

Es wird nun vorläufig vorausgesetzt, dafs in der Zeit des Vorüberganges eines Spaltes c voider Oeffmmg e ³ so viel Dampf in den betreffenden Cylinder tritt, dafs '/₄ Cylinderfüllung stattfindet. Während dieser Zeit soll der Dampf mit .vollem Druck das Rad P gerade noch mit Leichtigkeit heben können. Während dieser ersten Dampfwirkung steigt nun P nahezu lothrecht aufrecht. Hat nun der Spalt die Oeffnung e³ passirt und gelangt vor die geschlossenen Schieber £² und e¹ und. die Wand von d, so ist in dieser Zeit der eingetretene Dampf abgesperrt. Da nun diesem Fortschreiten des Spaltes ein gleich grofses Neigen des Cylinders und also der Kolbenstange bis in die horizontale Lage entspricht und mit diesem Neigen der Kolbenstange wieder eine fortschreitende Verminderung des Druckes des Rades P auf den Kolben, bis zu Null in der horizontalen Lage, eintritt, so kann der abgesperrte Dampf während dieses Neigens vollständig expandiren, indem er je nach dem noch vorhandenen Drucke des Rades auf den Kolben diesen mit seiner verminderten Spannung weiter bewegen wird. Es wird bei der Maschine eine stärkere Cylinderfüllung als '/₄ im allgemeinen nicht beabsichtigt, um Stöfse der Kolben der gehobenen Räder gegen die Cylinderdeckel zu vermeiden. Sollte die gewählte Spaltbreite und Schieberbreite nicht passend sein, so wäre dies nachIt is now assumed temporarily, that in the time of the passing passage of a gap c voider Oeffmmg e ³ so much vapor in the respective cylinder occurs, that '/ ₄ takes place Cylinderfüllung. During this time, the steam with full pressure should just be able to lift the wheel P with ease. During this first steam effect, P now rises almost perpendicularly upright. If the gap has now passed the opening e ³ and comes in front of the closed slides £ ² and e ¹ and. the wall of d, the steam that has entered is shut off during this time. Since this progression of the gap corresponds to an equal inclination of the cylinder and therefore of the piston rod up to the horizontal position, and with this inclination of the piston rod there is again a progressive reduction in the pressure of the wheel P on the piston, down to zero in the horizontal position The blocked steam can expand completely during this inclination, in that it will move the piston further with its reduced tension, depending on the pressure of the wheel that is still present on the piston. It is a stronger Cylinderfüllung not intended in the machine as a '/ ₄ generally, in order to avoid the piston percussions comprises wheels against the Cylinderdeckel. If the selected gap width and slide width are not suitable, this would be after

Claims

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practical attempts to change. The number of rotations of the engine per minute is 15, then the time of one rotation 4 seconds, and the time of ball Irens a gap in front of the opening about 33 ° comprehensive e ³ approximately '/ ₃ second.

An acceleration of the speed of the machine by increasing the steam pressure would be not possible or only possible to a very limited extent, because the rotation time is not only dependent on the piston speed, but mainly depends on the excess weight of the falling wheel weights over the load on the machine.

The number of strokes, which changes with the faster or slower pace, would have no influence on the amount of steam that takes effect per second; because an increase z. B. the number of strokes by faster circulation would cause a correspondingly faster passage of the gap c in front of e and thus allow a correspondingly reduced amount of steam to get into the cylinder per stroke. On the other hand, when the pace is slower, the opposite occurs. For this reason, the machine is designed to perform as evenly as possible. One could, of course, also make the speed of the machine and the effect of the same variable by setting up an arbitrary change in the weight of the wheels JF " and i ^32.

The machine is here so designed (Fig. 3), that a change in the effects only by Aenderimg the lothrechten amount of Radhebimg can take place, which is dependent in turn only by a change in the 'vapor pressure and of the width of the outlet opening e. The higher the vapor tension, the more the cylinder is filled, and the higher the vertical wheel lift. And the wider e ³ is, or the more slides you open, the more you have perpendicular wheel lift. It should be noted here that a reduction in the amount of steam entering per stroke by narrowing e leaves the mode of operation of the wheels unaffected insofar as each wheel is permanently rotating, and only with a different effect depending on the position.

The theoretical effect of the machine naturally corresponds to the weight per stroke of the lifted wheel in the vertical height of fall.

As the advantages which result from this construction I emphasize: through manufacture of a direct rotating machine, elimination of the crank and the loss of power resulting from the Follow the application of the crank and in general the simplification of the machine.

Patent claim: The construction of a rotating steam engine as described in which of the pistons does not act directly or through a crank on the shaft, but in which cylinder and shaft are firmly connected to each other and around a common one Rotate axis in which a flywheel is firmly connected to the piston of the cylinder, whose center of gravity is raised by each stroke by the vertical height of the stroke and around half the lifting height is shifted eccentrically and in which this displaceable flywheel by falling its center of gravity from the highest position above the wave to the lowest position under the shaft before the start of the new stroke, the shaft rotates.

In addition 3 sheets of drawings.