DE186800C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 186800 KLASSE 47/. GRUPPE

CARL GAUSE und PHILIPP CONRADY in BERLIN.

Es ist bereits bekannt, bei der Herstellung von gewissen Maschinen, deren wesentlicher Teil aus einem in einem sich drehenden Gehäuse (Zylinder) befindlichen Körper (Kolben) besteht, die Endfläche des umlaufenden Körpers gegen diejenigen des Kolbens dadurch abzudichten, daß der Zylinder nur an einer Seite einen fest damit verbundenen Boden besitzt, während der andere Boden, der den

ίο Zylinder abschließt, nicht mit diesem, sondern mit dem sich nicht mitdrehenden Kolben fest verbunden ist, so daß demgemäß der Deckel hierbei durch eine auf der offenen Stirnseite des Zylinders schleifende Scheibe gebildet wird.

Dabei machte es jedoch Schwierigkeiten, den auf der Innenseite des Deckels herrschenden Druck zweckmäßig auszugleichen, da natürlich ein Überdruck von innen durch-

ao aus vermieden werden mußte, ein Überdruck von außen aber naturgemäß auch nicht zu stark werden durfte. Diese Schwierigkeiten wurden dadurch besonders fühlbar, daß der Druck in dem Zylinderraum entsprechend der jeweiligen Kolben- oder Zylinderstellung ständig wechselte.

Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde bereits vorgeschlagen, den eigentlichen Deckel noch von einem zweiten Deckel übergreifen zu lassen, wobei der äußere Deckel in beliebiger Weise gegen den sich drehenden Zylinder abzudichten war. Es wurde ferner der innere Deckel mit Riefen versehen, die sich gegen den äußeren Deckel anlegten, so daß dadurch zwischen beiden Deckeln eine Anzahl von Kammern geschaffen wurde, die jede durch eine besondere öffnung mit dem Innenraum des Zylinders in Verbindung stehen sollten. Dadurch wurde erreicht, daß in jedem Teile dieses Zwischenraumes der gleiche Druck herrschte wie in den entsprechenden Teilen des Zylinderraumes. Diese Anordnung hatte jedoch praktisch mehrere Nächteile, insbesondere den, daß der Innendeckel nunmehr nicht nur gegen den Zylinder, sondern auch gegen den Außendeckel dicht anschließen mußte, so daß hierdurch eine erheblich vermehrte Reibung erzeugt wurde, auch die Herstellung des ganzen Apparates recht Umständlich wurde. Desgleichen bot das Vorhandensein zahlreicher getrennter Räume, die nur durch schmale öffnungen mit dem Zylinderraum in Verbindung standen, manche Schwierigkeit, da diese schmalen Kanäle nicht zugänglich und demgemäß leicht der Gefahr der Verstopfung ausgesetzt waren.

Es ist auch nicht möglich, für die Abdichtung in einem Gehäuse gleitender Maschinenteile, sobald diese wenigstens einen erheblichen Durchmesser haben, Abdichtungen der Art zu verwenden, daß sich auf der durchgehenden Achse von dieser ganz unabhängige Scheiben befinden, die durch den Dampfdruck an in dem Gehäuse angeordnete feste Ringe oder an irgendwelche Packungen angedrückt werden. Derartige Ringe stellen sich leicht

schief und behindern dann den ruhigen Gang der Maschine. Auch geben sie Veranlassung zu einem Abschleifen des sich drehenden Maschinenteiles und somit zu Undichtigkeiten.

Sie machen somit den Zweck der gewollten Dichtung hier wieder hinfällig.

Richtet man diese Ringe, wie es auch vorgeschlagen ist, statt dessen so ein, daß sie dem sich drehenden Maschinenteil den Durchtritt mit einem gewissen Spielraum gestatten, so wird die Anordnung einer besonderen Packung nötig, wodurch wiederum diejenigen Vorteile verloren gehen, die durch die Benutzung einer ohne besondere Packung arbeitenden, lediglich durch den Dampfdruck geschlossen gehaltenen Dichtung sich ergeben würden.

Überdies sind Vorrichtungen letztgenannter Art auch da vollkommen ausgeschlossen, wo es sich nicht nur darum handelt, den Innenraum eines Kolbens o. dgl. nach außen abzudichten, sondern wo insbesondere auch der Übertritt von Druckmittel aus den verschiedenen, voneinander getrennt gehaltenen einzelnen Teilen des Innenraumes ineinander vermieden werden soll, also z. B. bei Rotationsdampfmaschinen. Es ist hier nötig, daß die sich drehenden Teile mit dem aufliegenden Deckel stets in Berührung bleiben, ein Zweck, der natürlich nicht erreicht werden kann, sobald sich der Deckel oder die entsprechenden anderen Teile in achsialer Richtung gegen den Kolben verschieben können. Gegenüber, all diesen bereits bekannten Konstruktionen erreicht die Erfindung ihren Zweck auf eine; außerordentlich einfache Weise, die zugleich keine der eben erwähnten Nachteile mit. sich bringt. Hierbei; tragen die in dem Gehäuse gleitenden Maschinenteile eine mit ihnen verbundene Scheibe, die als Innendeckel für die eine: Endfläche des Gehäuses dient. Das Gehäuse trägt an dem entsprechenden Ende ferner einen Außendeckel, der die sich drehende Achse hindurchtreten läßt, und innerhalb dessen der Innendeckel auf dem eigentlichen Gehäuse sich dreht und somit dieses abschließt. Durchbrechungen des Innen deckeis in irgendwelcher Richtung sind nicht vorhanden, auch wird keine Packung

50, irgendwelcher Art für die mit Hilfe des Innendeckels erfolgende Abdichtung benutzt. Man gestattet nun dem sich drehenden Maschinenteile; eine gewisse Längsverschiebung auf der von ihm umgedrehten Achse, SO' daß bei einer Steigerung des in dem Zylinderraum herrschenden Druckes gegenüber demjenigen, der in dem Deckelraum herrscht, der Innendeckel für einen Augenblick abgehoben wird. Hierauf strömt das Druckmittel

6.0; so lange, in den Zwischenraum zwischen beiden: Deckeln, bis der Druckausgleich hergestellt ist, worauf dann der Deckel wieder fest auf die Endfläche des Gehäuses aufgedrückt wird.

In Fig. ι bis 5 ist die Anordnung einer derartigen Abdichtung schematisch dargestellt, wobei der Einfachheit halber bei den betreffenden Maschinen insbesondere die zur Zu- und Abführung des Treibmittels oder der geförderten Flüssigkeit dienenden öffnungen und Anschlüsse nicht mitgezeichnet sind. Zunächst zeigen Fig. 1 bis 3 eine Ausführungsform mit einem einzigen Zylinder, Fig. 4 und 5 zwei miteinander gekuppelte Zylinder. Dabei geben Fig. 1 und 4 Längsschnitte, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Zylinder, Fig. 3 und 5 Querschnitte durch den Deckelinnenraum, wobei der äußere Deckel mitsamt den an diesen angreifenden, noch zu erwähnenden Federn abgehoben gedacht ist.

Es ist weiter α der Zylinder, b der mit diesem fest verbundene Zylinderboden, c die mit dem Kolben fest verbundene Achse, d der Kolben, e der Innendeckel, der mit dem sich drehenden Kolben fest verbunden ist, f ein an der Zylinderwandung ansitzender Flansch, auf den der Innendeckel schleift. / ist der Außendeckel, g, h und k bilden eine Vorrichtung, um ein Andrücken des Innendeckeis an den Zylinder auch dann zu be-wirken, wenn die Maschine still steht, und um überhaupt stets ein gewisses Übergewicht zu geben, wenn die beiderseitig auf den Deckel wirkenden Drücke ungefähr gleich groß sind. Zu diesem Zwecke befindet sich außerhalb des Deckels e ein um die Achse c liegender Ring g angeordnet, der an der Drehung des Innendeckels nicht teilnimmt, und der von diesem durch ein Kugellager h getrennt wird. Zwischen dem Ringe g und dem Außendeckel / sind Federn k angeordnet, die demgemäß einen gewissen Druck auf den Deckel e ausüben.

Wird nun bei augenblicklichem Übergewicht des von' dem Zylinder her auf den : Innendeckel ausgeübten Druckes letzterer abgehoben, so wird die Dauer dieses Abhebens nur ganz gering sein, und nur ein sehr kleiner Teil des Druckmittels, wird in den Deckelinnenrau.m m übertreten. Dies ergibt sich insbesondere auch aus folgenden Betrachtungen :

Herrsche in dem einen der beiden Zylinderteile, seitlich von d, mit einer freien Querschnittsfläche von 0,20 qm ein Überdruck von 8 Atmosphären, in dem anderen der beiden Zylinderräume bei einer freien Querschnittsfläche von 0,15 qm dagegen kein Überdruck, so ist der Deckel e. hierbei von innen mit einem Druck von 8 χ 2ooo = 16000, kg belastet. Habe die dem Räume m zugekehrte Ober-

fläche: des Deckels e einem Flächeninhalt von: Θ;.8Ό qm, so muß hier, um einem Drucke von ιόσοο kg das Gleichgewicht zu halten, ein Überdruck von 1.6000:8000=2 Atmo-Sphären herrschen. Dies ist aber nur der vierte Teil des auf der Hochdruckseite des Kolbens vorhandenen Druckes.

Außerdem wird der Raum m in der Praxis stets möglichst klein gemacht, so daß auch hierdurch die Menge an Druckmittel möglichst verringert wird, die zu dessen Füllung erforderlich ist. Diese Wirkung kann noch dadurch verstärkt werden,, daß man den Raum m mit einem geeigneten unelastischen,

flüssigen Mittel, z. B-. mit öl, anfüllt.

Sollen mehrere derartige Zylinder miteinander gekuppelt werden, so werden sie: zweckmäßig so gegeneinander gelegt, daß bei im allgemeinen den Fig. ι bis 3 entsprechender Anordnung die Deckel e einander gegenüberliegen. Es wird dann die Aufbringung eines besonderen Außendeckels überflüssig, und der Raum m wird durch den Zwischenraum zwischen den beiden Deckeln e und e' gebildet.

In Fig. 4 und 5 ist eine derartige Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt und im Querschnitt, durch, den Raum m dargestellt. Die beiden miteinander gekuppelten Kolben d und d' sind um 90° gegeneinander versetzt.

Hierbei ergibt es sich, daß höchstens nur der eine der beiden Kolben, etwa d, auf der Achse c fest aufgekeilt sein darf,_; während der andere Kolben, hier d', mitsamt dem daran befestigten Deckel e" auf der Achse c nur so aufliegt, daß er zwar bei. seiner Drehung die Achse c mitnimmt, aber in der Längsrichtung für sieh auf c verschiebbar ist. Die Kuppelung geschieht zwischen den beiden Platten e und e' auf eine beliebige, Längsverschiebung, gestattende Weise, z. B. in der vorliegenden* Ausführungsform mittels einer Anzahl von Stiften η und n', die zweckmäßig je zur Hälfte auf dem Deckel e, zur anderen Hälfte auf; dem Deckel e' befestigt sind und in Vertiefungen des jedesmal gegenüberliegenden Deckels eingreifen. Außerdem, sind noch im Sinne der bereits gemachten Ausführungen Federn k vorhanden, die zweckmäßig um die Stifte n. und n' herumliegend angeordnet sind.

Fig. 6 bis 15 geben einige Ausführungsbeispiele für die praktische Anwendung der hier beschriebenen Dichtungsweise, und zwar Fig. 6 und 7 die Anwendung bei einer umlaufenden, mit zwei Zylindern arbeitenden Dampfmaschine in Längsschnitt und Querschnitt. Diese Dampfmaschine hat zwei Kammern, denen durch das Rohr 0 der Dampf zugeführt wird, und in die dieser durch die Ventile ρ und p' eintritt., d und: d' sind die kr den" beiden Kammern befindlichen sich; drehenden Kolben, die zugleich die Dichtungsplatten e und e' tragen, deren Wirkungsweise aus dem vorhergehenden ersichtlich ist. Es ist noch zu bemerken, daß q, q', q" und q'" die auf den sich drehenden Kolben der einen Kammer einwirkenden Klappen sind.

Die hier beschriebene Dichtung dient nicht nur dazu, die von den Flüssigkeiten ausgehenden Drücke auszugleichen; die innerhalb der Arbeitskolben wirken, sondern bewirkt auch den Ausgleich .,derjenigen achsialen Drücke, die von irgendwelchen Einflüssen außerhalb der Maschine selber herrühren. Als solche Einflüsse sind insbesondere diejenigen von Arbeitsmaschinen zu nennen, die mit der Rotationsmaschine gekuppelt sind, namentlich auch die Einflüsse von Schiffsschrauben und der von diesen zu überwindenden Widerstände, die sich in Form: von achsialen Drücken bemerklich machen.

Es ist übrigens zu bemerken, daß die hier gezeichnete Anordnung nicht nur für den Fall benutzbar ist, daß die beiden Kolben sich innerhalb des Zylinders drehen, wobei der Zylinder feststeht, sondern auch: für den Fall, daß sich der Zylinder dreht und die beiden Kolben feststehen sollten. Es ist zu bemerken, daß auch in allen anderen in dieser Beschreibung erwähnten Fällen, in der ähnliches möglich ist, dasselbe gilt, daß nämlich die beschriebene Konstruktion nicht nur für sich drehenden Kolben und feststehenden Zylinder, sondern auch für sich drehenden Zylinder und feststehenden. Kolben benutzt wer-, den kann.

Fig. 8 und 9 stellen eine Rotationsmaschine mit mehreren ineinander liegenden Kolben dar. Hier tritt der Dampf bei 0 ein. ρ und ρ' loo sind die Schieber, die die Verteilung des Dampfes auf die einzelnen Kammern vermitteln. Diese Schieber: sind ebenfalls nach dem Prinzip. der vorliegenden Erfindung konstruiert, und zwar so, daß sich über den Schiebern der" Außendeckel Z befindet. Die Schieber ρ werden innerhalb dieses" Raumes durch ein Exzenter gesteuert, das auf der Maschinenachse c aufgekeilt ist. Der äußere Deckel I enthält ferner noch Führungsleisten s zur Führung der Schieber ρ und p'.

Indem sich die. Schieber ρ und p' bei zu starkem Innendruck etwas von ihrer: Lauffläche abheben, entsteht, wie bereits vorher beschrieben ist, ein Druckausgleich.

Es ist auch möglich, statt die Füllung des Raumes m mit Druckmittel lediglich durch den Spalt zwischen dem Schieber und seinem Auflager erfolgen zu lassen, diesen Zwischenraum m durch einen Kanal, der ein Reduzierventil nach Art des in Fig. 13 bei: u dargestellten Ventiles trägt, mit der Dampfzuleitung

derart in Verbindung zu setzen, daß in m stets ein gewisser Druck herrscht, der etwas stärker ist als der durchschnittliche, von den Innenräumen der Schieber her wirkende Druck.

Der eigentliche Mechanismus der Rotationsmaschine selber besteht aus dem inneren Kolben d, der sich in dem inneren Zylinder a dreht. Dieser innere Zylinder trägt innen

ίο und außen Klappen q, die gegen den inneren Kolben d sowie gegen den außen befindlichen Kolben d' anschlagen,. Der letztere ist gegenüber dem Innenzylinder α zugleich Zylinder, gegenüber dem äußeren Zylinder a! zugleich Kolben. Innerhalb des letzteren sind weiter Klappen q' angeordnet.

Der durch 0 eintretende Dampf gelangt zunächst in den Zwischenraum zwischen dem Innenkolben d und dem inneren Zylinder a.

Von hier aus gelangt er in den Zwischenraum zwischen dem äußeren Kolben d' und dem hier als Kolben wirkenden inneren Zylinder a. Indem er sich nunmehr noch weiter ausdehrit, gelangt er alsdann in den Zwischenraum zwischen dem äußeren Kolben d' und dem äußeren Zylinder a' und von da schließlich ins Freie.

Der innere und äußere Kolben d und d' sind durch den Deckel e zu einem Ganzen verbunden. Letzterer trägt außerdem noch den auf ihm gleitenden Deckel e'. Der innere Kolben d greift vermittels einer Kurbel χ und x' an die Achse c des Apparates an und überträgt auf diese die von den drei Zylinderräumen ausgeübten Kräfte,.

y ist ein Dampfmantel, der dazu bestimmt ist, das Ganze vor Abkühlung zu schützen. Fig. 10 und 11 stellen ein nach dem gleichen Grundsatze gebautes Dampfventil dar.

Hier ist α der Dampfeintritt. Der Dampf tritt durch den Dampfschieber p, der von der Welle c aus gesteuert wird, in die Leitung 0' über. Der Dampfschieber ρ spielt dieselbe Rolle wie die Deckel e in den bisher beschriebenen Ausführungsformen. Der Deckelzwischenraum m wird hier durch den Schieber ρ und durch den Schieberkastendeckel /gebildet. £ ist das eigentliche Schiebergehäuse. Fig. 12 stellt die Anwendung des hier dargelegten Grundsatzes auf ein Druckflüssigkeitsstützlager dar. Hierbei ist c die Welle, die gelagert wird, e ist die auf dieser aufgekeilte Scheibe, die gegen das Gehäuse \ anliegt. Durch das Zuleitungsrohr 0. tritt ein beliebiges Druckmittel unter die Scheibe e. Wenn die Welle durch einen von links nach rechts wirkenden Druck oder Zug für gewöhnlich so belastet wird, daß die Scheibe e gegen das Lager \ angedrückt wird, so wird durch das von 0 her wirkende Druckmittel dieser einseitige Druck vollständig aufgehoben, da die Stärke des von ο her wirkenden Druckes so bemessen ist, daß er größer ist als der achsiale Druck. Indem bei Überwiegen des Flüssigkeitsdruckes Druckmittel in den Zwischenraum m zwischen den beiden Deckeln eintritt, so findet hierdurch ein vollständiger Druckausgleich statt.

Überdies bietet sich hier noch der Vorteil, daß, wenn man ein geeignetes Druckmittel, wie z. B. öl, anwendet, der Überschuß an Druckmittel, der aus dem Raum m längs der Achse entweicht, zur Schmierung des Transmissionslagers dient.

Fig. 13 stellt eine umlaufende Maschine dar, die dadurch ausgezeichnet ist, daß sie nicht nur auf einer, sondern auf beiden Seiten Deckel besitzt, zu dem Zwecke, ein beiderseits ganz gleichmäßiges Abschleifen von Kolben und Zylinder zu erzielen. Diese Maschine bildet demnach ein Gegenstück zu der in Fig. 4 dargestellten Maschine, wobei zwei verschiedene Maschinen einen gemeinschaftlichen Deckelraum und zwei miteinander verbundene, ein einheitliches Ganzes bildende Deckel haben.

Hier ist ferner eine Ausführungsform dargestellt, wobei die beiden Deckelzwischenräume m und m' mit einem von außen her eingeführten Druckmittel gefüllt werden. Dies Druckmittel tritt durch die Leitung ν zunächst in ein Reduzierventil u, das mittels der Gewichte n> entsprechend belastet ist, und das bewirkt, daß nur ein gewisser, den Umständen entsprechender Druck in m und ml entstehen kann, in welche Räume es durch die Rohre t

gelangt

. Die übrigen in der Figur dargestellten Teile entsprechen den in den bisher beschriebenen Maschinen enthaltenen Teilen.

Fig..14 und 15 geben ein Transmissionslager besonderer Art, das sowohl von rechts wie von links her achsiafe Drücke aufzunehmen hat. Derartige Lager sind besonders für Schiffswellen zu benutzen. Die ganze Konstruktion ist der in Fig. 12 ähnlich, nur daß statt einer Scheibe e zwei Scheiben e und e' vorhanden sind, die naturgemäß entgegengesetzt liegen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Abdichtung für in einem Gehäuse sich drehende Maschinenteile unter Zuhilfenahme eines beweglichen Tellers, dadurch gekennzeichnet, daß die den Teller von innen belastenden Drücke, die ihn von seinen Gleitflächen abzuheben suchen, durch einen auf einen sich gleichbleibenden, nicht wechselnden Teil seiner äußeren Fläche wirkenden, in seiner Höhe den jeweiligen Umständen anpassungsfähigen

   Gas- oder Flüssigkeitsdruck derart ausgeglichen werden, daß nur gelegentlich für kurze Augenblicke ein Abheben des Tellers zum Zwecke des vollständigen Druckausgleiches erfolgen kann, wobei der Innendruckraum von dem Außendruckraum in der Regel vollständig abgeschlossen ist und nur durch das erwähnte Abheben mit ihm in Verbindung treten kann.
2. 2. Abdichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zu dichtende Zylinder und Kolben in der Weise miteinander verbunden werden, daß ihre Deckel (e und e'J einander gegenüberliegen und zwischen beiden ein gemeinschaftlicher, nach außen abgeschlossener Deckelraum (m) erzeugt wird, wobei der eine der beiden Kolben (d'J in achsialer Richtung für sich verschiebbar gemacht wird, während er ebenso wie der andere (d) bei seiner Umdrehung die Achse (c) mitnimmt, und wobei ferner zwischen den beiden Deckeln (e und e') Federn (k) angeordnet sind oder auf sonstige zweckentsprechende Weise ein geeigneter Druck innerhalb des Deckelraumes (m) erzeugt werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.