DE20244C

DE20244C - Innovations in steam engines

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Publication number: DE20244C
Application number: DENDAT20244D
Authority: DE
Original assignee: S. GEOGHEGAN in Dublin und J. STURGEON in London

Description

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 14: Dampfmaschinen.CLASS 14: Steam Engines.

Neuerungen an Dampfmaschinen.Innovations in steam engines.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 7. Mai 1882 ab.Patented in the German Empire on May 7, 1882.

Die vorliegenden Neuerungen an Dampfmaschinen beziehen sich auf einen Ersatz des Dampfmantels für den Cylinder, auf Entlastung des Kolbens und auf Dichtung der Kolbenliderung. The present innovations in steam engines relate to a replacement of the Steam jacket for the cylinder, on the relief of the piston and on the seal of the piston eyelid.

pieses dreifache Ziel wird erreicht durch Einführung von Dampf in das Innere des Kolbens. Es erhält dadurch zunächst der Cylinder eine innere Dampfheizung, welche sich in sofern vortheilhaft von ' der bisher üblichen äufseren Heizung mittelst Dampfmantels unterscheidet, als sie die Cylinderwandungen nur an den direct vor dem eintretenden und expandirenden Arbeitsdampf befindlichen Stellen vorwärmt, die übrigen Partien jedoch, insbesondere also das Auspuff-Ende, welches (abgesehen von Compound-Maschinen) keiner Erwärmung bedarf, nicht unnöthig erhitzt. Sodann aber compensirt der in den Kolben eingeführte Dampf, wenn man die seinem Druck ausgesetzten Oberflächen entsprechend dimensionirt, das Kolbengewicht, so dafs das Ovalwerden der Cylinder- und Stopfbüchsenbohrung verhütet wird, und endlich prefst der besagte Dampf die Kolbenringe allseitig dicht an die Cylinde'rwandung an und bewirkt so eine gute Dichtung der Liderung.This threefold goal is achieved through introduction of steam into the interior of the flask. As a result, the cylinder first receives a internal steam heating which, in so far as it is advantageous, differs from the previously customary external one Heating by means of a steam jacket differs from the fact that it only attaches the cylinder walls to the preheats places located directly in front of the entering and expanding working steam, which other parts, however, especially the exhaust end, which (apart from compound machines) requires no warming, not unnecessarily heated. But then compensated the steam introduced into the flask when one looks at the surfaces exposed to its pressure dimensioned accordingly, the piston weight, so that the cylinder and Stuffing box bore is prevented, and finally the said steam prefst the piston rings on all sides tightly against the wall of the cylinder and thus creates a good seal for the lids.

Die betreffenden Einrichtungen sind auf den beiliegenden Zeichnungen in verschiedenen Modificationen zur Veranschaulichung gebracht.The devices concerned are shown in various modifications on the accompanying drawings brought to illustration.

In Fig. ι ist der Dampfcylinder noch einmal so lang ausgeführt, als für' den Kolbenhub nöthig ist. Er enthält zwei auf einer gemeinschaftlichen Stange sitzende Kolben AA, die um die Gröfse des Hubes von einander entfernt sind und durch den an den Cylinderenden BB abwechselnd eintretenden Arbeitsdampf in der gewöhnlichen Weise, angetrieben werden. In den Raum C zwischen den Kolben wird durch d direct aus dem Kessel frischer Dampf eingeführt, welcher die Bewegungen mitmacht und die Cylinderwandungen vorwärmt. e ist ein mit Hahn versehenes Rohr zum Ablassen sich etwa ansammelnden Condensationswassers.In Fig. 1 the steam cylinder is made as long as is necessary for the piston stroke. It contains two pistons AA, seated on a common rod, which are separated from one another by the size of the stroke and are driven in the usual way by the working steam alternately entering at the cylinder ends BB. Fresh steam is introduced directly from the boiler through d into space C between the pistons, which follows the movements and preheats the cylinder walls. e is a pipe provided with a tap for draining any condensation water that may have accumulated.

Es ist nicht nothwendig, die Kolben A A um den Betrag des Hubes aus einander zu legen; man kann sie auch näher zusammenrücken oder überhaupt durch einen einzelnen hohlen Kolben ersetzen, nur mufs dann die Zuführung des Dampfes in den Zwischen- oder Hohlraum C demgemäfs abgeändert werden. So zeigt Fig. 2 einen verticalen Dampfcylinder, in welchem die beiden Kolben A ziemlich nahe zusammengerückt sind. Die Einführung des Dampfes in den Raum C geschieht hier durch eine gleitende Röhre d, welche an den Kolbenbewegungen theilnimmt und sich dabei einerseits in der Stopfbüchse / des einen Cylinderdeckels und andererseits in der Stopfbüchse g des Dampfzuführungsrohres h führt.It is not necessary to move the pistons AA apart by the amount of the stroke; they can also be moved closer together or even replaced by a single hollow piston, only then the supply of steam into the intermediate or cavity C must be modified accordingly. Thus, FIG. 2 shows a vertical steam cylinder in which the two pistons A have moved fairly close together. The steam is introduced into space C through a sliding tube d, which takes part in the piston movements and is guided on the one hand in the stuffing box / one cylinder cover and on the other hand in the stuffing box g of the steam supply pipe h .

Fig. 3 und 4 veranschaulichen in Längenschnitt und Endansicht einen horizontalen Dampfmaschinencylinder, in welchem die Kolben A wieder zusammengerückt sind und die Einführung des Dampfes in den Raum C ebenfalls durch eine gleitende Röhre d erfolgt. Neben der Röhre d ist eine zweite gleitende Röhre e angeordnet, welche im Raum C knieförmig gestaltet ist und etwaiges Condensationswasser nach dem Ablafshahn j befördert.3 and 4 illustrate in longitudinal section and end view a horizontal steam engine cylinder in which the pistons A have moved together again and the introduction of the steam into the space C also takes place through a sliding tube d. In addition to the tube d , a second sliding tube e is arranged, which is designed in the shape of a knee in the space C and conveys any condensation water to the drainage tap j .

Bei der horizontalen Maschine, Fig. 5 und 6, dient die gleitende Röhre d zur Einführung des Dampfes in den Raum C. ' Die Abführung des Condensationswassers geschieht, ähnlich wie bei Fig. i, durch einen im tiefsten Punkt in derIn the horizontal machine, FIGS. 5 and 6, the sliding tube d serves to introduce the steam into the space C. The condensation water is discharged, similar to FIG. 1, through a deepest point in FIG

Mitte des Cylinders angebrachten Abflufs e, und zwar ist dieser Abflufs durch eine Anzahl Oeffnungen gebildet und mit einem Ventil versehen, welches so belastet ist, dafs es sich nur in der Mitte des Hubes, d. h. nur in dem Augenblick öffnet, in welchem der im Raum C enthaltene · frische Dampf darauf drückt, sich aber nach Passiren des Kolbens gleich wieder schliefst, da nach halbem Hub, wenn der Arbeitsdampf lediglich durch Expansion wirkt, der Druck im Cylinder hinter dem Kolben nicht grofs genug ist, um das Ventil aufzudrücken. Diese Anordnung macht die gewöhnlichen Ablafshähne entbehrlich, da der Abflufs durch e ausreicht, den Cylinder trocken zu halten.Center of the cylinder attached Abflufs e, and indeed this Abflufs is formed by a number of apertures and provided with a valve which is so loaded, that it is only in the middle of its stroke, that is, only in the moment opens, in which the in space Fresh steam contained in C presses on it, but immediately closes again after passing through the piston, since after half the stroke, when the working steam acts merely by expansion, the pressure in the cylinder behind the piston is not great enough to push the valve open. This arrangement makes the usual drain taps unnecessary, since the drain through e is sufficient to keep the cylinder dry.

In der Modification Fig. 7 wird der Dampf für den Raum C nicht direct aus dem Kessel entnommen, sondern aus den Cylindern. Es ist nämlich jeder der Kolben A mit einem oder mehreren Ventilen d¹ versehen, welche sich an dem Ende jedes Hubes unter dem Druck während der Compressionsperiode öffnen und dem vor dem Kolben befindlichen comprimirten Dampf gestatten, den Raum C auszufüllen. Das Condensationswasser findet Abflufs durch die an den Enden des Cylinders im tiefsten Punkt belegenen Ventile e¹, die mit Feder- oder Hebelbelastung versehen werden können, jedoch vortheilhaft, wie in Fig. 7, an Membranen oder elastischen Metallscheiben s befestigt werden. Sie bleiben dann unter dem Druck besonderen, bei k k eingeführten Kesseldampfes geschlossen, bis der aus der Compression an den Enden des Hubes resultirende Extradruck den Druck auf die betreffende Membran ί überwiegt und durch Oeffnen des Ventils dem Condensationswasser abzufliefsen gestattet.In the modification of FIG. 7, the steam for space C is not taken directly from the boiler, but from the cylinders. Namely, each of the pistons A is provided with one or more valves d ¹ which open at the end of each stroke under the pressure during the compression period and allow the compressed steam in front of the piston to fill the space C. The condensation water is drained through the valves e ¹ , which are located at the lowest point at the ends of the cylinder and which can be provided with spring or lever loading, but advantageously attached to membranes or elastic metal disks s , as in FIG. 7. They then remain closed under the pressure of special boiler steam introduced at kk until the extra pressure resulting from the compression at the ends of the stroke outweighs the pressure on the relevant membrane ί and allows the condensation water to flow off by opening the valve.

Während die bisher beschriebenen Figuren lediglich zur Illustration der Einführung des Dampfes in das Kolbeninnere dienen, sind die noch übrigen Figuren zur Veranschaulichung der Entlastung des Kolbens und der Dichtung der Liderung bestimmt. Als Beispiel ist ein horizontal arbeitender Kolben gewählt und in verschiedenen Ausführungsformen vorgeführt.While the figures described so far are only intended to illustrate the introduction of the Serve steam into the interior of the flask, the remaining figures are for illustration the relief of the piston and the seal of the lids. As an example is a horizontally working piston selected and demonstrated in different embodiments.

In Fig. 8 bezeichnet A die beiden Kolbentheile und C den mit Dampf gefüllten Innenraum, b b sind die Kolbendeckel und c c D D die Dichtungsringe, welche durch Stifte //gegen Drehung gesichert sind. Der Dampf in C übt nach allen Seiten seinen Druck aus, und damit dieser Druck das Kolbengewicht compensire, ist der Kolben so construirt, dafs dessen obere Hälfte m dem Dampf in C eine entsprechend gröfsere Innenfläche darbietet, als" die untere Hälfte 11 (s. Fig. 8 und auch Fig. 9, welche letztere die Ringe D für sich im Schnitt darstellt und zeigt, dafs dieselben oben erheblich breiter sind als unten).In Fig. 8, A denotes the two piston parts and C the steam-filled interior, bb are the piston caps and cc DD the sealing rings, which are secured against rotation by pins //. The steam in C exerts on all sides its pressure, and thus this pressure compensire the piston weight, the piston is so constructed, that the upper half meters the steam in C a correspondingly gröfsere inner surface presents, as "the lower half 11 (see Fig. Fig. 8 and also Fig. 9, which shows the latter in section the rings D and shows that they are considerably wider at the top than at the bottom).

In Fig. 10 sind die Ringe D durch gekrümmte, ringförmige, elastische Scheiben D¹ ersetzt, welche oben breiter sind als unten, so dafs die obere Hälfte m des Kolbens dem Druck in C wieder eine gröfsere Innenfläche darbietet, als die untere Hälfte n. Aufser der Entlastung des Kolbens bewirkt hier der innere Dampf auch die Dichtung der Kolbenliderung, denn es ist ihm durch Löcher d² im Kolbem körper gestattet, gegen die Scheiben Ώ¹ zu drücken, so dafs diese vermöge ihrer Elasticität sich allseitig dicht an die Cylinderwandung anschliefsen. Die Kolbenstange enthält hiev eine centrale Bohrung, welche einerseits mit der Atmosphäre und andererseits durch Kanäle p mit dem Raum hinter jeder der Scheiben D¹ communicirt, damit die hintere Fläche dieser Scheiben frei von Druck bleibt.In Fig. 10 the rings D are replaced by curved, ring-shaped, elastic disks D ¹ , which are wider at the top than at the bottom, so that the upper half m of the piston again presents a larger inner surface to the pressure in C than the lower half n. In addition to relieving the piston, the inner steam also seals the piston cover, because it is allowed to press against the washers Ώ ¹ through holes d ² in the piston body, so that these, owing to their elasticity, adjoin the cylinder wall tightly on all sides . The piston rod contains a central bore which communicates on the one hand with the atmosphere and on the other hand through channels p with the space behind each of the disks D ¹ , so that the rear surface of these disks remains free of pressure.

Fig. 11 endlich zeigt eine Anordnung, welche besonders für grofse Dampfcylinder bestimmt ist. Dieselbe weicht von Fig. 10 nur dadurch ab, dafs sie ein Stück des gleitenden Rohres d für die Einführung von frischem Dampf in den Raum C aufweist, und dafs die Scheiben D¹ und der Kolbenträger eine etwas andere Form erhalten haben.Finally, Fig. 11 shows an arrangement which is particularly intended for large steam cylinders. This differs from FIG. 10 only in that it has a piece of the sliding tube d for the introduction of fresh steam into the space C , and that the disks D ¹ and the piston carrier have been given a somewhat different shape.

Zur Entlastung des Kolbens und Dichtung der Kolbenliderung bedarf es nicht unumgänglich der Einführung von Kesseldampf in den Raum C, da comprimirte Luft oder andere Gase dieselben Dienste thun würden. Ueberhaupt lassen sich die beschriebenen Neuerungen oder einige derselben auch in Verbindung mit einem äufseren Dampfmantel anwenden und gestatten eine bessere Schmierung des Kolbens, sowie die Anwendung von überhitztem Dampf.To relieve the piston and seal the piston lid, it is not absolutely necessary to introduce boiler steam into space C, since compressed air or other gases would do the same. In general, the innovations described or some of the same can also be used in conjunction with an external steam jacket and allow better lubrication of the piston and the use of superheated steam.

Claims

Patent claim: In the case of steam engines with the introduction of steam, compressed air or a similar filling into the piston, the arrangements shown, by virtue of which this filling:

1. comes into direct contact with the inner cylinder wall within the piston and by preheating it replaces the usual outer steam jacket, and

2. with reference to the direction of gravity above against a larger inner surface of the Piston presses as below and thereby compensates the piston weight, and

3. presses from the inside against the piston lid and the same against the inner cylinder wall seals, as well

4. · finally those named under 1., 2. and 3. Functions fulfilled at the same time. .

1 sheet of drawings.