DE20288C - Neuerungen an rotirenden Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE

¹EN.

Gegenstand der Erfindung ist eine umsteuerungsfähige, rotirende Dampfmaschine, die sich besonders. zum Betriebe der Schiffsschrauben eignet, bei denen eine Umkehr in der Drehungsrichtung zum Manövriren des Schiffes häufig erforderlich ist.

Die Neuerungen beziehen sich auf diejenigen rotirenden Dampfmaschinen, die mit einem in zwei Kammern getheilten Cylinder ausgerüstet sind, in welchen rotirende, auf einer gemeinschaftlichen Welle sitzende Kolben gegen scharnierartig befestigte. Anschlagventile arbeiten. Diese Maschinen haben ein oscillirendes Ventil zum Abschlufs der Dampfkanäle, wodurch der Dampfzufiufs nach dem Cylinder regulirt wird.

Dieses letztgenannte Ventil wird durch seitliche Verschiebung mit mehreren Hülfskanälen in Verbindung gebracht, um den Dampf durch diese Kanäle auf die vordere Kolbenfläche wirken zu lassen und dadurch Umkehr in der Drehungsrichtung der Maschine zu veranlassen.

Zu diesem Zweck werden weitere Anschlagveritile angeordnet, die in entgegengesetzter Richtung zu den ursprünglichen Ventilen arbeiten, und bewegen sich diese, wenn die anderen in Ruhe sind.

Weiter dient ein zweites oscillirendes Ventil in Verbindung mit dem Umsteuerungsventil zur Absperrung des Dampfes bei jeder beliebigen Kolbenstellung, um die Umsteuerungsmaschine mit Expansion arbeiten zu lassen.

Auf den Blättern I bis V ist die Rotationsmaschine mit Umsteuerung in ihrer einfachsten Form dargestellt und ist Fig. 1 die Ansicht der Maschine mit abgehobenem Ventilgehäusedeckel zur Darstellung des Dampfvertheilungsventils und Fig. 2 ein centraler Längsschnitt derselben. Fig. 3 ist ein Querschnitt nach 1- 2 der Fig. 1 und 2, Fig. 4 ein solcher nach 3-4, Fig. 5 ein solcher nach 5-6 dieser Figuren. Fig. 6 zeigt das Dampfgehäuse mit vier Kanälen, von denen je zwei nach einer der Kammern im Cylinder führen. Die durch die Figuren dargestellte Maschine ist nur mit zwei Kammern, daher mit zwei Kolben versehen. Fig. 7 endlich ist die Ansicht eines Ventilgehäuses mit dem Ventil.

A ist der durch eine Theilwand B in zwei Kammern 1, 2 getheilte Cylinder; in jeder Kammer arbeitet ein mit Nuth und Feder auf der Welle D excentrisch sitzender Kolben C C₁ von Ellipsenform. Welle D ruht in den an den Deckeln B¹ B² der Kammern sitzenden Phosphorbronzelagern; die Kolben C und C¹ schliefsen mittelst Metallplatten und durch den Dampfdruck dampfdicht gegen die Theilwand und die Deckel und ebenso gegen die innere Cylinderwand ab. Die Anschlagventile E und E* sind in Aussparungen paarweise in jeder Kammer angebracht und sind dieselben auf ihrer Oberfläche mit Vertiefungen zu dem weiter unten zu beschreibenden Zweck und an ihren Endflächen mit entsprechenden Liderungen zur Abdichtung versehen..

Bei der durch die Pfeile angedeuteten Bewegungsrichtung der Maschine sind die Ventile E dem Dampfdrücke ausgesetzt und geöffnet, dagegen die Ventile E* gegen Dampfdruck abgeschlossen; soll nun die Maschine umgesteuert werden, so wird der Dampf von dem Ventil E abgeschlossen, um nach den

Ventilen E* zu strömen, die sich durch den Dampfdruck öffnen und dadurch Umsteuerung der Maschine bewirken. Der nach dem Auspuffrohr G führende Auspuffkanal F ist zwischen den nahe zusammenstehenden Ventilen EE* angebracht, und vereinigen sich die aus den Kammern i, 2 führenden Kanäle zu einem Querkanal F*, der mit dem Rohr G communicirt. H ist das Dampfgehäuse, welches mit einer genau concentrischen Bohrung als halbrunde Führung für das oscillirende Ventil / versehen ist. Dieses Ventil dient zur Regulirung von vier Dampfzuströmungskanälen LL^x und MM¹ nach dem Cylinder A, und sind die Kanäle L Z¹ nach dem Gehäuse H bei der angenommenen Pfeilrichtung offen, während die Kanäle MM¹ offen sind, wenn die Maschine den Pfeilen entgegengesetzt rotirt. Das oscillirende Ventil / sitzt auf einer vierkantigen Spindel P und kann sich seitlich auf derselben bewegen; die Spindel erhält durch den Hebelarm P, Stange K¹ und Excenter K auf Welle D eine schwingende Bewegung. In einer Nuth am hinteren Theile des oscillirenden Ventils greift eine an der Gleitschiene JV¹ sitzende Gabel JV; JV* kann sich in am Gehäusedeckel Zf¹ passend angebrachte Führungen bewegen. Von der Gleitschiene JV¹ steht ein Stift JV² nach aufsen, um den ein Handhebel O greift, der in geeigneten Ständern auf dem Dampfgehäuse drehbar gelagert ist.

Auf dem Zapfen des Hebels O sitzt ein mit dem Kegelrad O² in Eingriff stehendes Rad O¹ zur Uebertragung der Axialbewegung auf einen Vierwegehahn P behufs Umsteuerung der Maschine, um die Dampfkanäle LZ¹ oder MM' mit dem Auspuffkanal F zu verbinden. Rad O² sitzt auf einer kurzen Welle, die einen gegabelten Arm O^z trägt, in dessen Schlitz ein verstellbarer Stift steckt, der in eine Gabel des mit Hahn P verbundenen Armes P¹ eingreift.

Wird der Handhebel O zur seitlichen Verschiebung des Ventils mittelst Gleitschiene und Gabel behufs Umsteuerung bewegt, so wird gleichzeitig der Hahn P gedreht, um die nun abgeschlossenen Kanäle mit den Ausströmungskanälen F in Verbindung zu bringen und das gegen den Kolben gedrückte Ventil E oder E* (wie der Fall gerade liegt) von dem Rückdruck des Dampfes zu entlasten.

Die Anordnung der Kanäle ZZ' und MM¹ ist in Fig. 6 veranschaulicht. Von den Kanälen L-L¹ mündet direct je einer in eine der Kammern hinter den entsprechenden Ventilen E, von den Kanälen MM' dagegen, nachdem sie den Cylinder ungefähr auf ein Drittel des Umfanges umströmt haben, je einer in eine der Kammern, hinter den entsprechenden Ventilen E*. Im Ventil / sindj wie Fig. 7 zeigt, zwei Oeffnungen ii angebracht, die entweder mit den Kanälen L Z' oder MM' correspondiren können. Durch seitliches Verschieben des Ventils auf der Stange P strömt Dampf nach dem Cylinder entweder durch LL¹ oder MM¹, während bei centraler Einstellung des Ventils nirgends Dampf einströmen kann. Diese Kanäle stehen durch die KanäleP² mit dem Vierwegehahn P in Verbindung, der andererseits durch die Kanäle P³ mit dem Auspuffkanal F* communiciren kann.

Geht, wie in der Zeichnung durch die Pfeile angenommen, die Maschine vorwärts, so strömt Dampf nach den Kanälen Z Z¹ und tritt, sowie der gröfste Radius des Kolbens in jeder Kammer über die Anschlagventile E gegangen ist, Dampf nach der Kammer, wodurch der Kolben rotirt; ehe sich jedoch das Ausströmungsrohr öffnet, wird der Dampf durch das mittelst Excenters K bewegte Ventil / abgesperrt.

Die Vertiefung e in den Ventilen E und E* dient zum Entweichen des Dampfes (wenn der Kolben ungefähr bei y anlangt), der um den Kolben herum in den Kanal F und durch Rohr G entweichen kann. Der Druck des auf der Rückseite des Ventils E eintretenden Dampfes dichtet dieses an den Kolben, während das Ventil E* in der Vertiefung liegt und dabei ein Stück Cylinderwand bildet. . Zur Umsteuerung der Maschine wird das oscillirende Ventil / durch den Handhebel O aus der in Fig. ι angegebenen Stellung nach der in Fig. 7 dargestellten verschoben, so dafs der Dampf bei MM¹ eintreten kann, während nunmehr die Kanäle LL¹ geschlossen sind. Es kommen dadurch die Ventile E* zur Wirkung, die sich durch den Dampfdruck an die Kolben pressen, während die Ventile E in die Vertiefungen zurückfallen. Im Momente der Umsteuerung wird eine Verbindung der Kanäle Z Z¹ mit den Ausströmungskanälen F hergestellt, um die Ventile E zu entlasten.

Auf Blatt II sind verschiedene Kolbenstellungen zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des oscillirenden Ventils / dargestellt. In Fig. 3 a ist der Kolben auf seinem todten Punkt, also über dem Ausströmungskanal; das Ventil / hat den Dampfzuflufs abgeschlossen und ist eine merkliche Rückwärtsbewegung nöthig, ehe frischer Dampf eintreten kann. Gleichzeitig bewegt sich aber der Kolben in der benachbarten Kammer bei vollem Dampfdruck.

In Fig. 4a hat sich der Kolben um einen Viertelkreis weiter gedreht und wirkt der Dampf wieder auf den Kolben; der Dampfzutritt durch das Ventil ist wieder theilweise geöffnet.

Bei Fig. 5 a ist der Kolben um drei Viertel des Kreises weitergegangen und beginnt das Ventil / den Dampfzutritt zu schliefsen.

Die Darstellung dieser Kolbenstellungen ist bei Vor- und Rückwärtsgang der Maschine die

Claims (1)

1. gleiche, nur kommt in letzterem Falle die zweite Reihe der Kanäle durch seitliches Verschieben des Ventils / zur Wirkung.

   Bei grofsen Kolbendurchmessern verwendet Erfinder Anhalter, um zu verhindern, dafs das Anschlagventil sich an den kleinsten Kolbendurchmesser anschliefsen kann, wodurch die Reibung verringert werden soll, die durch den Druck des Ventils gegen den Kolben auf einem grofsen Theil der Umdrehung entsteht. Dann mufs aber eine nachgebende Liderung'im Ventil angebracht sein, um den Raum zwischen Ventil und Kolben auszufüllen.

   Die Blätter III bis V stellen die Anordnung einer Expansionsmaschine dar, bei der der Dampf an einer beliebigen Stelle zwischen w und y der Fig. 3, 4 und 5 abgesperrt werden -kann.

   Fig. 8, Blatt III, zeigt eine Expansionsmaschine mit Umsteuerung in Ansicht, mit abgenommenem Ventilgehäusedeckel, zur Darstellung der Anordnung der Absperrventile. Die Fig. q bis 15 zeigen die Veritilstellungen, während Fig. 16, 17 und 18, Blatt V, die Anordnung der Kanäle im Ventilgehäuse und der Kanäle in den oscillirenden Ventilen darstellen, wobei die seitliche Verschiebung der Ventile in den Fig. 16 bis 18 so dargestellt ist, dafs diese Stellungen mit den in den Fig. 13 bis 15 angegebenen Stellungen correspondiren.

   Die Absperrung des Dampfes bei jeder Kolbenstellung wird durch die schräg angeordneten Kanäle im Ventilsitz erzielt, wie es Blatt V zeigt.

   Fig. 18a, Blatt V, zeigt den Ventilsitz in Ansicht und Schnitt. Der Ventilkasten ist mit zwei getrennten oscillirenden Ventilen /und /* versehen, die auf einander arbeiten. Beide Ventile sitzen auf einer Spindel /', die aus zwei Theilen besteht, welche unabhängig von einander von einem auf Welle D sitzenden Excenterpaar KK* ihren Antrieb erhalten. Ventil / sitzt fest auf der Spindel, das Ventil I* dagegen lose auf derselben, um bei seiner Schwingbewegung auch noch seitlich verschoben werden zu können, wie bei der oben beschriebenen Anordnung.

   Die Verbindung der Enden des getheilten Ventils mit den entsprechenden Excentern ist genau dieselbe wie oben.

   In dem Ventil /, Fig. 18b, Blatt V, sind vier Oeffnungen Il^l mm¹ angebracht, von denen zwei nach rechts und zwei nach links geneigt sind, die mit den Kanälen im Ventilsitz correspondiren. Die Oeffnungen sind jedoch nicht in einer Linie angeordnet, sondern sind gegen die in einer Linie sich befindlichen Kanäle im Ventilsitz versetzt. In dem durch Fig. 18c dargestellten Umsteuerungsventil /*, das gleichzeitig als Stoppventil verwendet werden kann, ' sind zwei längliche Oeffnungen i* i* angebracht, die unter demselben Winkel, wie die im Ventil / angebrachten Oeffnungen, gegen einander geneigt sind.

   Wie bereits angegeben, hat Ventil / lediglich eine schwingende Bewegung, Ventil /* dagegen eine schwingende und Längsbewegung, die demselben auf die oben bezeichnete Weise ertheilt wird, und bestimmen die verschiedenen Stellungen dieses letzteren Ventils entweder den Dampfzutritt durch die Kanäle MM¹ oder ZZ¹ und gewähren ein Mittel zum Stoppen oder Arbeiten der Maschine nach vorn oder rückwärts mit jedem beliebigen Expansionsgrad.

   Das Functioniren des Ventils /* wird durch die Figuren auf den Blättern IV und V illustrirt. Fig. 9 zeigt den Kolben im Todtpunkte bei abgeschlossenem Dampfzutritt nach dem Cylinder durch die beiden Ventile / und /*, Fig. 1 o, die um eine Vierteltour verdrehte Kolbenstellung mit offenem Ventil / zum Eintritt von Dampf in den Cylinder, mit beschleunigtem Vorlauf des Ventils /*, um die Expansionsstellung zu gewinnen.

   Fig. 11 ist die Stellung des Kolbens bei halber Drehung, wobei Ventil /* eben die Oeffnung im Ventil / abgesperrt hat, um den Dampf im Cylinder expandiren zu lassen; Fig. 12 zeigt den Kolben bei ³/₄ Tour, wobei Ventil / den Dampf nach dem Cylinder abge-, sperrt hat und das Ventil /* mit Ventil / den Dampf aus dem Gehäuse absperrt.

   Die Fig. 13 und 14 zeigen verschiedene Ausgangs- oder Anfangsstellungen der Ventile / und /* für andere Expansionsgrade, als bei der Stellung Fig. 9 erreicht werden; Fig. 15 zeigt das Ventil I* in der zur Umsteuerung der Maschine nöthigen Stellung, wie dies in Fig. 18 noch besser ersichtlich ist. Ebenso sind die seitlichen Stellungen der Ventile zu einander, bei den durch Fig. 13 und 14 angegebenen Stellungen, aus den Fig. 16 und 17 zu ersehen, die die seitliche Verschiebung des Gleitventils /* erkennen lassen. Da es nöthig ist, das Excenter K* des Ventils / in jedweder Bewegungsrichtung der Maschine vor dem Excenter K anzulassen, so ist Excenter ZC* lose auf die Welle gesteckt und wird von einem auf die Welle aufgekeilten.Mitnehmer bewegt, in dessen Aussparung ein vom Excenter seitlich abstehender Vorsprung eingreift.

   Die Zahl der Kammern und Kolben ist unbeschränkt, auch können die Kammern unter sich verschiedene Durchmesser haben und die Kolben in beliebiger Stellung. gegen einander versetzt sein.

   Paten τ-An Sprüche:

   ι . Die Anordnung zum Umsteuern einer rotirenden Dampfmaschine mit Anschlagventilen, charakterisirt durch Anbringung von dop-

   pelten Dampfeinströmungskanälen L Z¹ und MM¹ für jede Abtheilung, wobei der Dampfeintritt durch ein oscillirendes Ventil / regulirt wird, das auf seinem Sitz seitlich verschoben werden kann.
   In Combination mit dem oscillirenden und seitlich verschiebbaren Umsteuerungsventil / ein zweites oscillirendes Ventil /*, welches, auf Ventil / sitzend, das Expansionsventil bildet und die Dampfkanäle / Z¹ m m^l an jedem gewünschten Punkt der Kolbentour absperren kann.

   Die Anbringung des Vierwegehahnes P, welcher durch den aus den Theilen 0O¹O² gebildeten Umsteuerungsmechanismus gedreht wird und welcher die geschlossenen Dampfkanäle mit dem Auspuffkanal F in Verbindung setzt, um die Kolben im Moment der Umsteuerung von Gegendampf zu entlasten.

   Hierzu S Blatt Zeichnungen.