DE22358C - Dampfpumpe - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Neuerungen an Dampfpumpen sind auf den beiliegenden Zeichnungen zur Veranschaulichung gebracht.

Die erste Neuerung betrifft den Windkessel und ist im Längenschnitt, Fig. 1, dargestellt. Wie ersichtlich, ist als Hauptkörper des Windkessels ein schlichter Cylinder A aus Schmiedeisen oder Stahl und möglichst ohne Schweifsung benutzt, dessen Enden gerade abgeschnitten und je mit einem vortheilhaft gufseisernen Deckel α von theirweise sphärischer Gestalt versehen sind. Die Deckel α werden durch eine oder mehrere durch die ganze Länge des Windkessels sich erstreckende Schrauben b mit Muttern P in Position erhalten, und einer derselben (oder wenn wünschenswerth beide) trägt einen Stutzen c, der nach dem Innern des Kessels führt.

Anstatt beide Deckel α abnehmbar zu machen, könnte man den einen auch mit dem Hauptkörper A aus einem Stück ausführen oder aber den Cylinder A in zwei Hälften herstellen, welche je an einem Ende einen eingesetzten oder angegossenen Deckel besitzen und durch eine centrale Ankerschraube vereinigt werden.

' Bekanntlich absorbirt das durch einen Windkessel passirende Wasser die darin enthaltene Luft, so dafs der Apparat nach Verlauf einer gewissen Zeit aufhört, ein Windkessel zu sein. Zur Compensirung der Luftverluste macht man daher in der Praxis den Windkessel bedeutend gröfser, als unter günstigeren Verhältnissen nöthig wäre. Man erhält hierdurch zwar einen gröfseren Vorrath von Luft, andererseits aber wird die Herstellung des Kessels ungebührlich vertheuert und nicht unerheblich an Raum eingebüfst, welcher in den meisten Fällen gerade bei Pumpenanlagen karg bemessen ist. Um diesen Uebelständen zu begegnen, ist im Innern des; Windkessels, Fig. i, ein Schlauch d vorgesehen, welcher das durch c eintretende Wasser in sich aufnimmt, die ihn umgebende Luft ,aber aufser jeglicher Berührung mit dem Wasser hält und somit ihre Absorption verhütet. Das Material, aus welchem der Schlauch hergestellt ist, mufs genügend schmiegsam sein und besteht deshalb vortheilhaft aus sogenanntem Macintosh oder ähnlichem Gummistoff. Obgleich die Luft am besten in dem aufserhalb des · Schlauches im Windkessel übrigen Raum enthalten bleibt, so kann man sie doch auch in den Schlauch einsperren und das Wasser in den äufseren Raum treten lassen. Es ist vortheilhaft, den Schlauch durch die ganze Länge des Windkessels zu führen; man kann dann die Ränder desselben zwischen den Deckeln α und dem Cylinder A festklemmen und sie so gleichzeitig als Dichtung der Stofsfugen benutzen. In der Figur ist nur das eine Ende des Schlauches in die Stofsfuge eingeklemmt, während das andere Ende durch den entgegengesetzten Deckel und einen auf dem centralen Bolzen b vorgesehenen Bund in Position gehalten wird. Die Anordnung läfst sich noch in anderer Weise variiren, indem z. B. der Schlauch nur an einem Ende befestigt zu werden braucht oder überhaupt, allseitig verschlossen, ganz lose in dem Windkessel placirt werden könnte. Immer aber sollte Sorge getragen werden, dafs er eine gröfsere Anzahl Falten besitzt, damit seine Wandungen selbst

bei starken Stöfsen nicht überrnäfsig beansprucht werden und keine Risse bekommen.

Die beschriebene Construction ermöglicht natürlich, da keine Absorption der Luft stattfindet, die Abmessungen der Windkessel wesentlich zu reduciren. Es kann bei derselben ein Luftverlust lediglich durch Undichtheiten entstehen und solcher läfst sich leicht durch einen zu . dem Zweck vorgesehenen Lufthahn, der, wenn die Pumpe nicht arbeitet, geöffnet wird, oder durch Einpumpen von Luft während des Betriebes ersetzen.

Die zweite Neuerung bezieht sich auf die Führung der Dampf- und Pumpenkolben von Dampfpumpen mittelst einer durch deren gemeinschaftliche Kolbenstange hindurchgehenden centralen Stange. Diese Anordnung zeigt Fig. 2 im .Längenschnitt, in welchem der Wassercylinder zum Theil im Bruch dargestellt ist, und Fig. 3 im Querschnitt.

Es ist E der Dampf- und E² der Pumpencylinder. Der Kolben e des ersteren ist mit dem Kolben e³ des letzteren durch eine hohle Kolbenstange e³ verbunden, und durch e³ geht eine centrale Stange /, die mit Muttern /² versehen ist und den äufseren Deckel eⁱ des Cylinders E mit dem äufseren Deckel e^h des Pumpencylinders E² verankert. Die Stange f dient zur Führung der Kolbenstange; diese braucht aber nicht auf ihrer ganzen Länge aufgepafst zu sein, da es zu ihrer Führung genügt, jeden der Kolben e und e² mit einer Büchse oder Nabe e⁶ zu versehen. Die centrale Stange wird nur auf denjenigen Strecken abgedreht, auf welchen die Büchsen gleiten. Zur Dichtung bezw. zur Verhütung von Leckage von einem Cylinder nach dem anderen ist an jedem Ende der Kolbenstange oder, wie auf der Zeichnung, lediglich im Dampfkolben gewöhnliche Stopfbüchsenpackung verwendet. Durch Anziehen der Muttern /² werden die Cylinderdeckel e⁴· und e⁵ sowie e¹ und e^% auf ihre bezw. Cylinder gedichtet, so dafs besondere Deckelschrauben überflüssig erscheinen. «⁹ sind Adjustirschrauben, durch welche der Abstand der mittleren Cylinderdeckel e¹ und e^s regulirt wird.

Eine weitere durch die Erfindung geschaffene Neuerung bezieht sich auf diejenige Klasse von Stopfbüchsen, bei welchen dicke und dünne Scheiben die Liderung bilden und abwechselnd sich an die zu dichtende Stange und die Innenwandung des Stopfbüchsentopfes anschliefsen, wie der Längenschnitt, Fig. 4, verdeutlicht. Hier haben nämlich die dicken Scheiben / eine um ein Geringes kleinere Bohrung, als die von ihnen umschlossene Stange f erfordert, und aufserdem ist ihr äufserer Umfang geringer als der innere des Topfes J. Die dünnen Scheiben i ihrerseits sind aber von gröfserem äufseren Umfange als die Stopfbüchsenbohrung und besitzen "eine gröfsere Bohrung, als der Durchmesser der Stange f verlangt. Jeder der Ringe / und i ist aufgeschnitten, wie in Fig. 5. Durch diese Anordnung wird erreicht, dafs die dicken Scheiben nicht blos zur Stange f passen, sondern sie mit gewisser Kraft umklammern und das Durchdringen von Dampf am Stangenumfang gänzlich verhüten, während die dünnen Scheiben gleichsam wie Kolbenliderungsringe sich an die innere Stopfbüchsenwandung anpressen und hier keinen Dampf oder dergleichen durchlassen. Damit die Scheiben nicht sich gegenseitig einklemmen, empfiehlt es sich, einige derselben aus elastischem Material, wie Asbest (für Dampfdichtung) oder Leder (für Wasserdichtung), herzustellen.

Die folgende Neuerung dient der Vervollkommnung des Antriebes der inneren Steuerungsorgane von Dampfpumpen. In Fig. 6 ist dieselbe veranschaulicht an dem im Längenschnitt dargestellten Dampfcylinder K.

Fig. 7 zeigt den zugehörigen Grundrifs mit Schnitt nach 1-2, Fig. 6, und

Fig. 8 einen Querschnitt nach 3-4, Fig. 6.

Fig. 9 und 10 geben die Steuerung aus Fig. 6 und 8 mit ihrem Bewegungsmechanismus in gröfserem Maafsstabe.

In Fig. 6 und 9 ist die Stellung der Theile eine entgegengesetzte, in Fig. 8 und 10 aber ist die mittlere Position zu Grunde gelegt.

Auf dem Cylinder K befindet sich ein angegossener Ansatz k mit Kanälen k^l für den Einlafs des Dampfes und k² für dessen Auspuffung. Die Oeffnungen k^% vermitteln den abwechselnden Ein- und Austritt des Dampfes auf den beiden Seiten des Kolbens K^. Der Auspuffkanal k^%. communicirt mit dem Raum zwischen der Aufsenfläche der Steuerungsschieber / und der Innenfläche der Deckel kⁱ, Fig. 7, 8 und 10, die durch Schrauben k⁵ gehalten werden. Der Einlafskanal seinerseits communicirt mit dem Raum zwischen den Schiebern /, und der somit in diesem Innenraum stets vorhandene Dampf tritt abwechselnd durch die Oeffnungen k^z in dem Cylinder hinter den Kolben. Die beiden Steuerungsschieber / sind durch einen Ankerbolzen /', welcher mit rechtem und linkem Gewinde nebst Muttern P versehen ist, mit einander verbunden und gleiten auf Schieberspiegeln auf entgegengesetzten Seiten des Ansatzes k. Ihre Bewegungen werden vom Dampfkolben K² regulirt. Der Bolzen l^x ist nämlich in einem Gleitstück/³ gelagert, das in dem länglichen Auge eines Hebels /⁴ hin- und hergleiten kann. Letzterer dreht sich um den Bolzen /⁵, welcher von den Seitenplatten /⁶ getragen wird, Fig. 10, und ist am unteren Ende mit einer Anzahl Zähnen versehen, die mit den Zähnen der von dem Kolben K² in bekannter Weise hin- und herbewegten Schieberstange in Eingriff stehen.

Bei der soeben beschriebenen Anordnung erfolgen die Bewegungen des Doppelschiebers parallel zu denjenigen des Kolbens. Unter Umständen aber ist es nothwendig, den Schieber so zu placiren, dafs seine Bewegungen rechtwinklig zur Kolbenrichtung stattfinden. Eine derartige Construction ist veranschaulicht durch:

Fig. 11 im Lan genschnitt,

Fig. 12 im Querschnitt und

Fig. 13 im Grundrifs mit Schnitt nach 7-8, Fig. 11.

Die durch den Anstofs des Kolbens bewegte Schieberstange ist an ihren Enden mit abgeschrägten Ansätzen p versehen und. trägt in der Mitte den Hebel l^l, welcher an den Bolzen Z¹ angreift. Die Ansätze sind etwas seitlich angebracht, Fig. 12; sie ertheilen daher, wenn sie vom Kolben gehoben werden, der Schieberstange eine gewisse Drehung, welche ausreicht, den Doppelschieber // in der zur Kolbenbewegung rechtwinkligen Richtung um den erforderlichen Betrag zu verschieben.

In den Fig. 2, 3 und 3a, welche letztere den Horizontalschnitt nach 5 - 6, Fig. 2, darstellt, ist die Bewegung des Doppelschiebers in noch anderer Weise herbeigeführt. Hier besteht die von dem Dampfkolben beemflufste Schieberstange aus zwei Hälften, welche je durch Schrägen auf ein in der Mitte liegendes Stück m wirken, Fig. 3a. Letzteres bildet einen Theil des Bolzens /', auf welchem die beispielsweise wie kolbenartige Ventile gestalteten Schieber / sitzen.

Der Verbindungsbolzen /' ragt aus dem Schiebergehäuse etwas hervor, so dafs eine Art Handgriff geschaffen ist, auf welchen man beim Anlassen der Maschine drückt und somit den Beginn ihrer Bewegung, erleichtert.

Anstatt vom 'Dampfkolben kann. man den Doppelschieber // auch mittelst Excenters von der Kurbelwelle aus oder selbst durch die Kolbenstange oder deren nach hinten durchgehende Verlängerung bewegen lassen. Oder er mag eine drehende Hin- und Herbewegung erhalten oder von einer auf der Hauptwelle vorgesehenen Daumenscheibe, die auf die strichpunktirt angegebene Verlängerung ti, Fig. 6, der Schieberstange wirkt, bewegt werden.

Fernere Neuerungen sind an einer Compound-Maschine mit horizontal hinter einander placirten Cylindern veranschaulicht, und zwar zeigt:

Fig. 14 einen verticalen Längenschnitt durch beide Cylinder;

Fig. 16 zur Hälfte einen Querschnitt des Hochdruckcylinders P, zur Hälfte einen Querschnitt des Niederdruckcylinders P^ und

Fig. 17 den Grundrifs mit Horizontalschnitt nach 9-10, Fig. 14';

Fig. 15 einen Querschnitt durch das zwischen dieselben geschaltete Gufsstück Q.

Das Querstück Q dient den beiden zusammenliegenden Cylinderenden als Deckel und enthält die zugehörigen Stopfbuchsen oder eine gemeinschaftliche Stopfbüchse. Zur Ermöglichung der Dichtung von aufsen empfiehlt sich die durch die beiden zu einander rechtwinkligen Schnitte, Fig. 18 und 19, verdeutlichte Packungsweise, welche darin besteht, dafs man Baumwollabfälle oder anderes passendes Material in den die Kolbenstange ringförmig umgebenden Raum q eintreibt und dann die Einstopfungs^· kanäle q¹ durch die Druckschraube g² schliefst. Aufser der Stopfbüchsenpackimg ist das Stück Q auch mit Kanälen und mit Schiebern // versehen, welche letztere nach Art der in den früheren Figuren gleichfalls mit / bezeichneten Schieber angeordnet sind. Sie bilden aber nicht mehr einen einfachen Doppelschieber, sondern einen vierfachen Schieber. Es sitzen nämlich auf jedem Ende des Bolzens Z¹ nunmehr zwei Schieber, wie aus Fig. 17 ersichtlich, weil eben einmal der Eintritt frischen Dampfes in den Hochdruckcylinder und auch der Uebertritt des Dampfes vom Hochdruckcylinder in den Niederdruckcylinder sowie endlich der Auspuff vom Niederdruckcylinder regulirt werden soll. Die Hochdrucköffnungen und -Kanäle sind mit x, diejenigen für den Niederdruck mit y bezeichnet (s. Fig. 15 und 17). Eine der Oeffhungen χ und eine der Oeffnungen y communiciren durch das Stück Q hindurch mit den inneren Enden jedes Cylinders, während , die anderen beiden mit Kanälen communiciren, welche nach äufseren Enden der Cylinder führen und in angegossenen Rippen derselben entlang laufen.

Die Bewegungen der Schieber / werden, in analoger Weise herbeigeführt wie bei der Construction Fig. 11, 12 und 13. Jeder der Kolben besitzt zu dem Ende eine Schräge r, die im erforderlichen Moment gegen die schräg abgeschnittenen Arme r² einer Welle r³ stofsen und dadurch einen an dieser Welle befestigten dritten Hebelarm rⁱ in Schwingung versetzen, welcher an den Verbindungsbolzen P angreift und somit die Bewegungen auf die Schieber // überträgt. Fig. 20 zeigt den Hebel rⁱ und die Arme r¹ in vergröfsertem Maafsstabe.

Dieser Theil der Erfindung läfst sich . auch für zwei Hochdruckcylinder, die in horizontaler Linie angeordnet sind, anwenden; es würden dann die Kanäle in dem Gufsstück Q mit dem Dampfeinlafs und Dampfauslafs für beide Cylinder zu communiciren haben. Andererseits kann ähnlich, wie mit Rücksicht auf die Constructionen Fig. 6 bis 13 bezw. Fig. 2, 3 und 3 a bereits betont, auch bei Benutzung des Stückes Q die Anordnung der Schieber verschiedentlich variirt werden.

Die letzte Figur der Zeichnungen, die Fig. 21, dient zur Veranschaulichimg einer Vorrichtung

zur Unterbrechung des Ganges der Maschine, im Fall eines oder mehrere der Ventile der Pumpe den Dienst versagen sollte. Wenn ein solches Versagen stattfindet, so verursachen die Kolben, da sie sich plötzlich befreit finden, leicht grofsen Schaden. So lange alles in Ordnung ist, bleibt der Druck zwischen dem Druckventil und dem Rückschlagventil constant. Versagt aber ein Saug- oder Druckventil, so vermindert sich der Druck, und diese Druckverminderung zur Verhütung etwaiger Beschädigungen durch den Kolben zu verwerthen, ist die Aufgabe der jetzt zu beschreibenden Anordnung.

S, Fig. 21, bezeichnet den Dampf- und T den Pumpencylinder der mit der Steuerung versehenen Dampfpumpe. Das Regulir- oder Drosselventil s¹ des Dampfcylinders ist durch eine Stange w mit einem kolbenartigen (oder anderen passenden) Ventil w verbunden, welches in Communication mit der Rohrleitung zwischen dem Druckventil der Pumpe und dem Rückschlagventil ν angeordnet ist. Eine Feder s² ist fortwährend bestrebt, das Ventil s¹ zu schliefsen. So lange aber der Druck in der Rohrleitung bis zum Ventil ν besteht, wirkt der Kolben u der Federkraft entgegen und verhindert das Schliefsen des Dampfventils. Hört aber der bezeichnete Druck plötzlich auf, so gewinnt die Feder das Uebergewicht ·. und schliefst das Ventil j¹, wodurch die Maschine zum Stehen gebracht und jeglicher Schaden verhütet wird.

Auf eine Maschine mit Condensation angewendet, würde die durch die Feder herbeigeführte Bewegung ein Ventil zu öffnen haben, durch welches das Vacuum im Condensator aufgehoben würde.

Bei Compound-Maschinen würde die Communication zwischen Hoch- und Niederdruckcylinder zu zerstören sein. In allen Fällen aber tritt die Verhütung der Gefahr um so sicherer ein, als die Ventile nur bei Beginn des Hubes versagen können und demnach die Sicherheitsvorrichtung niemals einen vollen Cylinder zu bewältigen hat.

Die Ausführungsdetails der ihrem inneren Wesen nach gekennzeichneten Anordnung lassen sich weitgehend variiren; in welcher Modification aber auch die Sicherheitsvorrichtung auftreten möge, immer gipfelt dieselbe in der Nutzbarmachung der Druckverminderung zwischen Druck- und Rückschlagventil zur Aufserbetriebsetzung der Maschine.

Claims (6)

Patent-Ansprüche: Eine Dampfpumpe, bei welcher die folgenden Merkmale zusammentreffen:

1. Die Ausstattung des Windkessels mit einem Schlauch oder einer schmiegsamen, sich ausdehnen und zusammenziehen könnenden Kammer, welche das Wasser aufnimmt, so dafs das Wasser die im Kessel wirkende Luft nicht absorbiren kann, Fig. i.

2. Die Vereinigung des Pumpen- und des Dampfkolbens durch eine hohle Kolbenstange e³, Fig. 2, welche sich auf einer centralen Stange /, die zur Dichtung und Verankerung der Cylinderdeckel dient, führt.

3. Zum Antrieb der Steuerungsorgane die Combination des um /⁵ drehbaren und mit Zähnen versehenen Hebels /⁴, Fig. 8 und 9, mit einer vom Kolben K* oder durch ein Excenter, eine Daumenscheibe oder einen anderen geeigneten bewegten Theil der Maschine longitudinal hin- und hergeschobenen, verzahnten Stange, wie mit Bezug auf Fig. 6 bis 10 erläutert.

4. Zum Zweck des Bewegens der Steuerungsorgane in einer rechtwinklig zum Maschinenkolben erfolgenden Richtung: die durch Fig. 11, 12 und 13 veranschaulichte Anordnung, in welcher die vom Kolben beeinflufste Stange mit seitlich abwartsgebogenen Ansätzen p versehen, ist und eine drehende Bewegung erhält, so dafs der Hebel /⁴ die Schieber der Quere nach hin- und herschiebt. . '

5. Die durch Fig. 2, 3 und 3 a gegebene Construction, in welcher die vom Kolben beeinfiufste Stange zweitheilig ist und durch Schrägen auf ein die Schieber verbindendes Stück m wirkt, so dafs die Schieber rechtwinklig zur Kolbenrichtung bewegt werden.

6. Das als Deckel für die inneren Cylinderenden dienende Gufsstück Q, Fig. 14 und 17, welches die Vertheilungskanäle für die beiden Cylinder enthält, in Verbindung mit der Welle r³ und den Armen r² und r*.'

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.