DE18973C - Neuerungen an einer Heifsluftmaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46: Luft- und Gaskraftmaschinen.

GEBR. EIMECKE in BRAUNSCHWEIG. Neuerungen an einer Heifsluftmaschine.

Zusatz-Patent zu No. 7724 vom 15. März 1879.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 4. März 1881 ab. Längste Dauer: 14. März 1894.

Die beiliegende Zeichnung stellt eine doppeltwirkende Heifsluftmaschine mit Ofenfeuerung dar. Die Anordnung und Wirkungsweise der Maschine stimmt in gewissen Punkten mit der in der Patentschrift No. 7724 beschriebenen Maschine überein. Das Neue an dieser Maschine besteht in der sicheren Umsteuerung des Schiebers durch eine Zugstange, welche durch die Pleuelstange des Arbeitskolbens mitbewegt wird, in der Anwendung mehrtheiliger Verdränger und in der Geschwindigkeitsregulirung, bei welcher durch Einwirkung des Regulators bei Ueberschreitung der richtigen Umlaufszahl eine Verbindung zwischen dem inneren Cylinderraum und einem verschlossenen Gefäfs hergestellt wird.

Auf dem viereckigen Sockel A, Fig. 1 bis 3, erhebt sich der Ofen B aus Eisenblech, welcher mit Chamottesteinen ausgemauert ist. In demselben hängt der gufseiserne Feuertopf C, Fig. 3; am oberen Ende des Ofens ist ein Ofenrohrstutzen mit Regulirklappe zur Abführung der Verbrennungsgase angebracht. Oberhalb des Feuertopfes geht durch den länglich viereckigen Wasserkasten D, welcher durch vier gufseiserne Säulen E getragen wird, der Arbeitscylinder F. In diesem bewegt sich unterhalb des Arbeitskolbens G, Fig. 3, der dreitheilige Verdränger H. Drei luftdicht hergestellte einzelne Blechkessel bilden denselben. In dem untersten ist die Verdrängerstange J befestigt, welche oben durch die durchbohrte Kolbenstange geht. Die beiden oberen Blechkessel sind mittelst eines schmifedeisernen Rohres über die lange Verdrängerstange geschoben und werden durch einen Splintstift gehalten, damit sie beim Gange der Maschine nicht in die Höhe fliegen können. Die einzelnen Blechkessel sind so angebracht, dafs der eine den anderen nur in der Mitte berührt, dafs also Luftschichten dazwischen bestehen.

Oberhalb des über die Wasserkastenplatte K hervorragenden Arbeitscylinders ist die Kolbenstangenführung L₁ Fig. 2, übergeschoben. Dieselbe ist aus einem Stück gegossen und besteht aus einem Ringe, auf welchem zwei flache, entgegengesetzt von einander emporstehende Stücke einen Querbalken tragen. In der Mitte desselben befindet sich eine nach hinten und vorn abgeflachte, sauber ausgebohrte Nabe. Durch diese Nabe geht die sauber abgedrehte, hohle, gufseiserne Kolbenstange M. Die Kolbenstangenführung wird durch vier Schrauben mit rechtwinklig zur Schraubenachse angefrästen Zapfen festgehalten, welche in flache Löcher in der äufseren Cylinderwandung greifen. In dem oberen, vom Kühlwasser eingeschlossenen Arbeitscylinder F bewegt sich der Arbeitskolben G, Fig. 3. Derselbe überträgt miftelst einer einseitig angebrachten Pleuelstange die Bewegung auf die Kurbel der Schwungradwelle, welche in den beiden auf der Kastenplatte K befestigten Lagerböcken O O ruht.

Zwischen der Kurbelnabe und dem ersten

Lager ist auf dem etwas schwächeren Ende der Schwungradwelle ein zweitheiliger Stellring P angebracht; derselbe wird durch zwei Schrauben, welche einen zu diesem Zweck umgekehrt trichterförmigen Kopf haben, zusammengehalten. Diese Einrichtung bezweckt, dafs man nach Entfernung des zweitheiligen Stellringes die Schwungradwelle sammt Schwungrad um die Stellringlänge in den Lagern nach hinten verschieben kann, behufs bequemen Herausnehmens von Verdränger und Arbeitskolben bei der Reinigung der Maschine. Bei gröfseren Maschinen wird zu diesem Zweck der dem Arbeitscylinder nächste Lagerbock sammt Schwungradwelle und Schwungrad nach hinten verschoben, der zweitheilige Stellring fällt dann weg.

Der Kurbelzapfen der Schwungradwelle ist so lang, dafs er den gemeinschaftlichen Drehpunkt für zwei Pleuelstangen bildet, Fig. ζ und 3. Q ist die Pleuelstange des Arbeitskolbens, Ji ist die Verdrängerpleuelstange. Letztere fafst mit ihrem Endpunkt an den aufrecht stehenden Hebel S, Fig. 2, welcher mit dem gekrümmten •längeren Hebel T auf einer Welle sitzt. Diese Welle dreht sich in zwei Lagern U, welche eine gemeinschaftliche Sohlplatte haben und auf der Kastenplatte mittelst Schrauben befestigt sind. An dem freistehenden dünneren Ende des gekrümmten Hebels T hat die nach aufwärts gehende Verdrängertragstange V ihren Drehpunkt und greift in den auf der Verdrängerstange J befestigten Kreuzkopf W ein. In Fig. ι und 2 hat der Verdränger seine höchste Stellung erreicht und weilt auf dem todten Punkt, indem die Mittelpunkte der Schwungradwelle, des gemeinschaftlichen Kurbelzapfens und des in dem aufrecht stehenden Hebel .S befindlichen Bolzens in gerader Linie mit einander liegen. Der Arbeitskolben hat jedoch seinen Weg nach oben erst um ungefähr ²/ä vollendet, wie an der schrägen Stellung der aus dem Cylinder kommenden Arbeitspleuelstange bei Fig. 2 zu sehen ist.

Die Maschiae dreht sich in der Richtung des Pfeiles, Fig. 2. Die Lage der verschiedenen Drehpunkte unter einander ergiebt, dafs der Verdränger dem Arbeitskolben um 75° voreilt. In Fig. ι und 2 hat der Verdränger seine höchste Stellung erreicht, während bei Fig. 3 der Arbeitskolben die höchste Stellung einnimmt. X ist ein auf der Schwungradwelle sitzendes Excenter. Dasselbe treibt die auf dem Boden des Wasserkastens angebrachte kleine Kühlwasserpumpe Y. Z ist eine Verschraubung nebst Rohrende zur Abführung des erwärmten Kühlwassers.

Der Arbeitskolben sammt Schieber ist in Fig. 4 und 5 im Durchschnitt dargestellt. Er besteht aus einer gufseisernen Bodenplatte, welche einen erhöhten Ring hat. Ueber denselben sind die beiden Ledermanschetten und Kolbenringe geschoben, die durch Schrauben zusammengeprefst werden. Auf dem obersten Kolbenringe ist das Schiebergehäuse befestigt. Der auf demselben in waagrechter Richtung bewegte Schieber α erhält seine Bewegung durch die kleine Zugstange b. Diese erhält ihre Bewegung durch die Pleuelstange des Arbeitskolbens, in welche die kleine Zugstange oberhalb des Kreuzkopfes von der Seite eingreift. Der Schieber wird durch zwei gewundene Federn, welche ein Rothgufsgleitstück gegen den Stahlbügel c drücken, gegen die Schieberbahn geprefst. Auf dem Schieber sind zwei Mitnehmerstifte für das Rothgufsgleitstück angebracht, welche auch zur Lagerung der Federn dienen. Der Weg des Schiebers geht von einem Ende des Schiebergehäuses zum andern, um ein Oeffhen und Schliefsen der Kanäle de zu verursachen.

Hat der Arbeitskolben reichlich die Hälfte seines Weges von unten herauf zurückgelegt, Fig. 4, so befindet sich der Verdränger beinahe dicht unter ihm, hat also die Luftmenge, welche sich über ihm und unter dem Arbeitskolben befand, nach unten in den erhitzten Theil des Feuertopfes verdrängt. Wäre die Maschine nur schwach geheizt und hätte die Ausdehnung der Luft bei der gezeichneten Stellung . des Kolbens bereits aufgehört, so würde beim weiteren Heraufgehen des Kolbens eine schädliche Luftleere entstehen. Dies wird dadurch verhindert, dafs die äufsere atmosphärische Luft in den vom Schieber nicht verschlossenen Kanal d, Fig. 4, tritt und von da in die eingedrehte Nuth/ des mittelsten Kolbenringes geht. Fig. 7 stellt eine Ansicht des letzteren von oben dar, während Fig. 8 eine Seitenansicht ist. Von dieser Nuth geht die Luft durch elf radiale, am Umfange des Kolbenringes mündende Löcher und durch schräge, mit einer Rundfeile eingefeilte Nuthen nach unten über die unterste Manschette hinweg und durch schräg gebohrte, in der untersten Bodenplatte befindliche Löcher in den inneren Cylinderraum.

Beim weiteren Heraufgehen des Arbeitskolbens verschliefst der nach links gehende Schieber den Kanal d, und zwar kann die Luft, sobald der Arbeitskolben noch etwa '/₈ seines Weges vor sich hat, nicht mehr eintreten, weil der Verdränger bereits anfängt, die erhitzte Luft aus dem Feuertopf zu verdrängen. Den geringen Widerstand des Kolbens mufs also das Schwungrad überwinden. Bei der Darstellung in Fig. 5 ist der Arbeitskolben auf dem Wege nach unten begriffen, der Verdränger hat fast die ganze erhitzte Luft aus dem Feuertopf verdrängt. Die Luftleere im inneren Cylinderraum hat bereits aufgehört, und der Schieber ist jetzt ganz nach links gegangen, es stehen also die Kanäle d

und e durch die Höhlung des Schiebers mit einander in Verbindung.

Bei dem weiteren Heruntergang des Arbeitskolbens würde die Luft durch denselben zusammengeprefst werden, dies wird aber vermieden. Die Luft geht vielmehr durch den Kanal e in die Höhlung des Schiebers a, von da in den Kanal d, aus diesem in die eingedrehte Nuth f des mittelsten Kolbenringes, ans dieser durch die elf am Umfange des Kolbenringes mündenden Löcher, sodann streicht sie durch die schräg eingefeilten Nuthen nach oben, biegt die oberste Manschette zurück und strömt durch schräg eingebohrte Löcher ins Freie.

Bei dem weiteren Heruntergange des Arbeitskolbens geht der Schieber wieder nach rechts und verschliefst den Kanal d, sobald der Arbeitskolben noch etwa */₆ seines Weges -nach unten zu vollenden hat. Dann erfährt die Luft durch den Arbeitskolben eine geringe Verdichtung, welche durch das Schwungrad geleistet wird.

Die Geschwindigkeitsregulirung der Maschine geschieht durch den CentrifugalreguJator, Fig. 6; Ein an den Lagerbock der Schwungradwelle angeschraubtes Gufsstück hat einen schräg nach oben stehenden Arm g, in welchem sich der Drehpunkt des Winkelregulirhebels h befindet. In dasselbe Gufsstück ist auch eine senkrechte, schmiedeiserne Spindel / eingeschraubt, an welcher die obere Endung kugelig abgedreht ist. Auf dieser feststehenden Spindel bewegt sich das kleine Zahnrad k und der oben befindliche Regulatorkörper /. Zwischen beiden Theilen ist ein an der Spindel etwas stärker gelassener Bund. Das kleine Zahnrad wird durch ein auf der Schwungradwelle sitzendes, ungefähr noch einmal so grofses Zahnrad getrieben. Das Mitnehmen des Regulatorkörpers durch das kleine Zahnrad geschieht durch einen stählernen Mitnehmerstift, welcher im Regulatorkörper einseitig befestigt ist und in ein in die Nabe des kleinen Zahnrades gebohrtes Loch um reichlich die Hubhöhe des Regulatorkörpers hineinragt. Die oben im Regulatorkörper drehbaren Kugelarme drücken mit ihren Daumen auf die kugelige Fläche der stehenden Spindel / und verursachen dadurch ein Heben des Regulatorkörpers / und des in die eingedrehte Nuth des letzteren eingreifenden Winkelhebels h, welcher wieder unten seine Wirkung durch die kleine Zugstange mit Kugelzapfen m auf die Kurbel η überträgt. Diese kleine Kurbel bewegt durch eine schräg abwärtsgehende dünne Welle das Hahnküken bei o, Fig. i, und gestattet dadurch, dafs der innere Cylinderraum mit dem durch ein Rohr mit ihm verbundenen, sonst luftdicht verschlossenen Gefäfs p bei zu grofser Umlaufszahl der Maschine in Verbindung tritt. Bei zu schnellem Gange der Maschine öffnet der Regulator den Hahn bei o, Fig. ι und 2, so dafs die Luft aus dem inneren Cylinderraum in das Gefäfs p und wieder zurückströmen kann. Die Luft verursacht beim Ein- und Austreten ein kaum nennenswerthes Geräusch, andrerseits wird auch nicht, wie beim Bremsen, die überschüssige Kraft vernichtet, sondern die erhitzte Luft im Feuertopf läfst überhaupt nur so viel kalte Luft nach unten gelangen, als zum Gange der Maschine nöthig ist. Die andere, zwischen dem Arbeitskolben und Verdränger befindliche Luft wird, ehe sie zur Erhitzung gelangt, in das Gefäfs p gedrängt, aus dem sie bei der dann folgenden Luftleere wieder theilweise heraustritt. Es wird also nicht mehr kalte Luft im Feuertopf erhitzt, als Kraft von der Maschine verlangt wird.

Das Abstellen der Maschine geschieht durch den Winkelhebel h, wobei ein vollständiges Ausströmen der Luft in das Gefäfs / erfolgt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Die Construction des Kolbens und Schiebers und die Bewegung desselben, deren Einrichtung verhindert, dafs im inneren Cylinderraum eine schädlich« Luftverdichtung oder eine Luftleere entsteht.

2. Die Anwendung mehrtheiliger Verdränger bei Luftmaschinen überhaupt, wobei das Material derselben gleichgültig ist.

3. Die Geschwindigkeitsregulirung der Maschine mittelst der durch Einwirkung des Regulators eintretenden Verbindung zwischen dem inneren Cylinderraum und dem Gefäfs /.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.