DE23201C - Rotirende Maschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAM

PATENTSCHRIFT

KLASSE S9: Pumpen.

Rotiren de Maschine.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 22. August 1882 ab.

In beiliegender Zeichnung zeigen:

Fig. ι einen Schnitt der Maschine nach x-x, Fig. 2;

Fig. 2 links den Schnitt nach y-y und rechts nach z-z, Fig. 1; .

Fig. 3 die Endansicht der Maschine;

Fig. 4 einen Schnitt nach u-u, Fig. 1;

Fig. 5 einen Querschnitt einer modificirten Maschine;

Fig. 6 einen Querschnitt einer anderen modificirten Maschine;

Fig. 7 und 7 a Detailconstructionen der mittleren modificirten Scheidewand;

Fig. 8 und 9 zwei Verticalschnitte des Steuerungshahnes unter rechtem Winkel zu einander;

Fig. 10 die Anbringung dieses und eines anderen Hahnes, um die Maschine durch Stellung derselben als Motor oder Pumpe zu verwenden.

Die Maschine besteht aus einem Gehäuse A A, das durch eine Scheidewand B in zwei Kammern getheilt ist. Das Gehäuse der in Fig. r, 2, 3, 4 und 12 dargestellten Construction ist doppelwandig, wobei die äufsere Wandung A¹ einen Dampfmantel bildet. Die Doppelwandung ist jedoch nicht durchaus nothwendig, und sieht man in den Fig. 5 und 6 eine Construction der Maschine ohne dieselbe.

Durch den Körper AA, Fig. 1, gehen die Wellen C und DD, die sich in Lagern HJ bewegen. Die Lager H, Fig. 2, sind so eingerichtet, dafs sie gleichzeitig die Stopfbüchsen für die Hauptwelle C bilden. Auf den Wellen C und D D sind Cylinder E und F aufgekeilt, die sich mit ihren Peripherien berühren und sich infolge dessen wie Frictionsscheiben bewegen. Die Geschwindigkeit der Rotation der Cylinder E und F ist natürlich eine verschiedene, abhängig von ihren Durchmessern. Die Hauptwelle C wie auch die Wellen D D sind nicht cylindrisch; die Hauptwelle C ist zwischen den Punkten α α, Fig. 2, von ihrer Mitte ab nach beiden Seiten zu konisch, während die Wellen D D ihrer ganzen Länge nach, ebenfalls von der Mitte ab, doppelkonisch sind, Fig. 4.

Die Befestigungsweise der Cylinder E und F auf ihren zugehörigen Wellen geschieht vermittelst Keile K, die zur gröfseren Sicherheit durch kleinere Keile L, die wiederum durch Schrauben Z¹ an den Cylindern befestigt sind, gehalten werden, Fig. 2 und 12.

Um die Rotation der Cylinder E und F nicht lediglich von der Reibung derselben gegen einander abhängig zu machen, kann man im Innern des Gehäuses A A auf die Wellen C und D Zahnräder M und M¹ aufsetzen, Fig. 3, die durch die Keile K, welche die Wellen mit ihren Cylindern vereinigen, festgestellt werden; man kann schliefslich die Zahnräder zur gröfseren Sicherheit der Bewegung und um den Keil K nicht zu sehr zu beanspruchen, mittelst Schrauben oder Niete an den zugehörigen Cylindern befestigen.

An der Peripherie jedes der Cylinder E befinden sich in der Längsrichtung Rippen oder Kolben N, Fig. 1, zwei oder mehrere, welche die ruhige Abwickelung der Cylinder F auf E verhindern würden, wenn letztere nicht an den betreffenden Stellen mit Ausschnitten O versehen wären, welche diese Rippen aufnehmen. Der Dampf wird der Maschine durch eine oder mehrere Röhren P zugeführt und geht durch

einen in der Mittelvvand B angebrachten Kanal Q nach dem Innern des Cylinders E und gleichzeitig in den Dampfmantel A'. Zu diesem Zweck ist die Mittelwand B mit entsprechenden Oeffnungen R und R¹ versehen. Die nach der Scheidewand B gerichtete Stirnfläche . des Cylinders E hat gleichfalls Oeffnungen .S. In der gegenüberliegenden Stirnfläche des Cylinders E sind ebenfalls Oeffnungen T angebracht, durch die der Dampf beim Heraustreten aus dem Cylinder E in die Kanäle U, die an der Innenseite des Deckels V des Gehäuses A sich befinden, einströmt. Durch diese Kanäle U wird der Dampf zwischen die Innenwand des Gehäuses A und die Aufsenseite des Cylinders E geleitet, so dafs er auf die Rippen oder Kolben N des Cylinders E wirken kann. Infolge des auf die Rippen N ausgeübten Dampfdruckes setzt sich der Cylinder E bei seinem Vorwärtsgange in der durch Pfeile angedeuteten Richtung in Bewegung und bringt durch Reibung die Cylinder F in entgegengesetzte Umdrehung, und zwar mit einer Geschwindigkeit, bei welcher die Ausschnitte O dieser Cylinder genau mit den Rippen N des Cylinders E zusammenfallen bezw. dieselben aufnehmen, so dafs die Rotation der Cylinder E und F vollkommen frei von statten geht.

Nachdem der Dampf seine Wirkung gethan, strömt er durch die Oeffnungen X und verläfst die Maschine durch die Röhrenmündungen X¹, die im Deckel V des Gehäuses A angebracht sind. ,

Um die Maschine vor- oder rückwärts gehen lassen zu können, verbindet' man das Einströmrohr P und das Ausgangsrohr X' des Dampfes mit Hülfe eines Vierweghahnes, Fig. 8 und 9, mit der Dampfeintrittsröhre und dem Condensator oder im allgemeinen mit dem Raum, in den der austretende Dampf geleitet wird. Durch eine einfache Drehung des Hahnes kann man dann nach Belieben den frischen Dampf in die Röhre P (er geht hierbei durch h c des Hahnes) oder in die Röhre X¹ (hierbei geht er durch b d des Hahnes) eintreten lassen. Im ersten Fall verläfst der Dampf die Maschine durch X¹ (und de des Hahnes) und drehen sich dadurch die Cylinder EF in der Richtung der auf der Zeichnung angegebenen Pfeile, während im letzteren Fall der Dampf bei P (und durch c e des Hahnes) austritt und sich die Cylinder in entgegengesetzter Richtung bewegen.

Arbeitet die Maschine mit vollem Dampfdruck, d. h. ohne Expansion, so ist Hauptbedingung bei der Construction, dafs die Oeffnungen T grofs genug oder in genügender Anzahl vorhanden sind, um den frisch einströmenden Dampf aus dem Cylinder E in das Gehäuse A während des ganzen Durchganges der Rippen N erfolgen lassen zu können. Fig. S und 6 zeigen zwei Beispiele dieser Einrichtung.

Arbeitet man dagegen mit Expansion, so müssen die Oeffnungen T weniger lang sein, damit der Eintritt des Dampfes in die Kanäle U zur bestimmten Zeit während des Ganges der Rippen oder Kolben N aufhört.

Arbeitet man endlich mit veränderlicher Expansion, so erhalten die erwähnten Oeffnungen eine in Fig. 11 und 12 näher gezeigte besondere Form. Der Kanal U läuft hier an dem der Welle C nächstgelegenen Ende in einen kreisrunden Hohlraum aus, dessen einer Theil durch eine Platte //// ausgefüllt ist. Diese Platte ist an dem Deckel V des Gehäuses A mit Nieten befestigt und erleichtert die Ausarbeitung des Hohlraumes, während sie die Drehung des Expansionsschiebers in folgender näher beschriebenen Weise begrenzt.

In dem freien Theile des kreisrunden Hohlraumes bewegt sich ein Schieber g g, der mit seiner Drehungsachse h aus einem Stück gefertigt ist, und der eine der Form der Platte f entsprechende Gestalt hat. Dieser Schieber verengt den freien Raum der Ausflufsöffnung U, durch welche der aus der Oeffnung T des Cylinders E kommende Dampf in den Arbeitsraum der Maschine entweicht. Die in Fig.ii und 12 veranschaulichte Stellung des Expansionsschiebers entspricht einer dreifachen Expansion, d. h. bei welcher die Absperrung des Dampfes dann geschieht, wenn die Rippen oder Kolben N ein Drittel ihres Ganges zurückgelegt haben. In Fig. 11 sieht man die Theile in dem Augenblick, wenn die Oeffnung für den Durchgang des Dampfes den gröfsten Querschnitt hat, d. h. wenn die Rippen N ein Sechstel ihres Laufes, und in Fig. 12 die Stellung der Theile, wenn die Rippen N die Hälfte ihrer Bahn erreicht haben, und ist im letzteren Fall der Durchgang für den Dampf völlig abgesperrt. Es ist leicht zu ersehen, dafs eine Drehung des Schiebers g g in Richtung der Pfeile, Fig. n und 12, genügt, um den Zeitraum für den Zuflufs des Dampfes durch die Oeffnung T zu vergröfsern.

Es ist einleuchtend, dafs die Anzahl der Ausströmungsöffnungen oder Kanäle U und der Schieber g g mit der Anzahl der Rippen N der Maschine übereinstimmen mufs.

Die Stellung der Expansionsschieber g kann durch einen Regulator oder durch die Hand erfolgen, und sind zu diesem Zweck ihre Achsen h mit Hebeln oder Handgriffen ζ versehen, Fig. 2 und 3. :

Um die Cylinder F auf ihren Achsen D im Gleichgewicht zu erhalten, sind Kanäle k in den benachbarten Wänden des Gehäuses A angebracht, und endigen diese fast diametral den Berührungspunkten der Cylinder F und E gegenüber. Ein vollkommenes Gleichgewicht sämmtlicher in normaler Richtung auf die Oberfläche der Cylinder einwirkenden Pressungen wird in

der viercylindrischen Maschine, Fig. 6, erreicht, in der jeder Cylinder F mit zwei Ausschnitten O versehen ist.

Nachdem der Dampf, das erhitzte Gas oder überhaupt das bewegende Fluidum seine Arbeit in der Maschine gethan, entweicht es, wie schon früher erwähnt, durch die Ausströmungsöffnungen XX.

Wenn die Maschine durch heifse Gase in Betrieb gesetzt wird, so kann man durch XX nur einen Theil derselben entweichen lassen, während ein anderer Theil durch Kanäle// in Kammern7/, Fig. ι und 12, die an der Aufsenseite des Gehäuses A angebracht sind, geleitet wird. In dieselben Kammern kann dann auch das in den Ausschnitten O der Cylinder F mitgenommene Gas gelangen, und wird durch diese Anordnung ein unregelmäfsiger Druck auf die Cylinder vermieden. Aus den Kammern // können die heifsen Gase durch entsprechende Kanäle in irgend einen Erwärmungsapparat geführt werden und kann man auf diese Weise das aus den Oeffnungen X entströmende Gas .auf ein ganz geringes Quantum reduciren.

So wie bei jeder Dampfmaschine mit geradliniger Kolbenbewegung zwischen Kolben und Boden bezw. Deckel ein Raum entsteht, der nicht ausgenutzt wird (das sogenannte Dampfkissen), so entsteht auch bei der beschriebenen Rotationsmaschine ein schädlicher Raum, und zwar am Anfang des Laufes jeder der Rippen N zwischen der Rippe und dem angrenzenden Cylinder F.

Um das diesen Raum ausfüllende Volumen des bewegenden Fluidums zu Ökonomisiren, ehe es durch die Kanäle / und X entweicht, leitet man es in das Innere der Cylinder F und von dort wieder in den schädlichen Raum. Diese Anordnung ist in Fig. 6 angedeutet und besteht aus einer Reihe Kanälen 1, 2, 3, 4, 6 und 7.

Wenn sich die Rippen N von den Ausströmungsöffnungen U entfernen, an da's Ende ihrer Bahn und somit über die Mündungen der Kanäle 1 hinaus gelangen, welch letztere an der inneren Seite der Böden oder Deckel V angebracht sind, so gehen die Gase bezw. der Dampf durch die Kanäle 1,2,3 ^und 4 ^und durch die in den Böden der Cylinder F angebrachten Oeffnungen 5 in das Innere dieser Cylinder. Es stimmen nämlich in diesem Augenblick die Oeffnungen 5 mit den Mündungen 4 der Kanäle überein. Im nächsten Moment hört die eben erwähnte Uebereinstimmung auf und die Gase oder der Dampf bleiben in den Cylindern F eingeschlossen, bis die Rippen N an den Anfang des nächstfolgenden Ganges gelangen. In diesem Augenblick passen die Oeffnungen 5 auf die Mündungen 6 der Kanäle 6 und 7 (die auch an der inneren Seite der Deckel oder Böden angebracht sind) und bewirken, dafs die Gase oder der Dampf aus den Cylindern F in den schädlichen Raum eintreten können.

In der in den Fig. 1, 2, 3 und 4 angegebenen Construction, bei welcher der in den Ausschnitten O O der Cylinder F festgehaltene Dampf in die Kammern // entweicht, mufs die Anordnung der Kanäle 1, 2,3 und 4 abgeändert werden, damit der Dampf nicht in die Kammern / / entweichen kann, anstatt in , den schädlichen Raum zu gehen. Um diesen Uebelstand gänzlich zu beseitigen, sind die Ausschnitte O O, wie Fig. 7 und 7 a zeigen, an den Enden durch Böden geschlossen, die sich an die Scheidewand B oder die Deckel V anlegen, je nachdem die Kanäle 1, 2, 3 und 4 an den Deckeln oder der Scheidewand angebracht sind. In diesem Fall sind die Enden der Cylinder F in die Innenflächen der Deckel oder der Scheidewand B eingesenkt, damit die Rippen N in die Ausschnitte O frei eintreten können.

Soll die Maschine als Saug- und Druckpumpe arbeiten, so ist es von Vortheil, die Flüssigkeit oder das Gas bei X¹, Fig 3, einsaugen und bei P ausströmen zu lassen, wie solches beim Rückwärtsgange der Maschine stattfindet, obgleich der entgegengesetzte Gang auch die Pumpe zur Zufriedenheit functioniren läfst. Bei Verwendung der Maschine als Pumpe ist dieselbe mit einem Luftkessel zu versehen. In Fig. 10 ist die Maschine in Verbindung mit einem Vierweghahn η und Dreiweghahn m dargestellt, von denen die Construction des ersteren bereits beschrieben und in den Fig. 8 und 9 verdeutlicht ist. Der Dreiweghahn m ist durch das Rohr/ mit einem Wasserbehälter oder Reservoir verbunden. Indem man diese Verbindung durch den Hahn m absperrt und die Dampfeintrittsröhre g mit dem Rohr P der Maschine durch den Hahn η vereinigt, stellt man die in beschriebener Weise functionirende Rotätions-Dampfmaschine her, deren Gang durch Stellung des Hahnes » leicht in eine entgegengesetzte Richtung gebracht werden kann. Wenn man hingegen mit dem Hahn m die Röhre / mit der Röhre P der Maschine in Verbindung setzt und wenn man gleichzeitig den Hahn η so stellt, dafs die Röhre X der Maschine und die Röhre d des Hahnes mit einander verbunden werden, so kann die Maschine sofort als Pumpe functioniren (sobald die Kolbencylinder E mit der Hand oder durch einen Motor rotirt werden), so dafs das Wasser durch die Röhre / eingesaugt und durch das Rohr X, den Hahn η und die Röhre r herausgestofsen wird. Es ist klar, dafs in diesem Fall die Gröfse und Form der Oeffnungen oder Kanäle T, Fig. 2, in passender Weise geändert werden mufs.

Die hier beschriebene Maschine ist auf diese Weise sowohl als Motor, als auch als Pumpe, Ventilator, Turbine etc. zu verwenden.

Die beschriebene Maschine functionirt in jeder ■ Lage gleich gut und kann man sie daher gerade, geneigt, horizontal oder vertical aufstellen, ohne ihre Thätigkeit irgendwie zu beeinträchtigen. Daher kann auch die Lage der Fundamentplatte der Maschine eine andere als die in der Zeichnung dargestellte sein. Diese Fundamentplatte kann hohl angefertigt werden und dann als Condensator, Wasser- oder Gasbehälter etc. dienen.

Das Doppelgehäuse A kann der Einfachheit wegen mit seiner Scheidewand B in einem Stück gegossen werden, oder es kann aus zwei getrennten Gehäusen bestehen, die mit Flantschen verbunden werden und deren innere Räume. durch eine gemeinschaftliche Wand B getrennt sind. In dem Fall, wo die rotirende Maschine als Compound-Dampfmaschine wirken soll, mufs das eine Gehäuse gröfser als das andere sein. Wenn die Maschine aus zwei separaten Gehäusen besteht, so können die gezahnten Räder MM¹ zwischen beiden, wie in Fig. 7 gezeigt, angebracht werden.

Es ist nicht nothwendig, dafs die Wellen D D in der Maschine ganz eingeschlossen bleiben, sie können, durch Stopfbüchsen gedichtet, aus derselben herausragen und aufserhalb gekuppelt werden, wobei die Zahnräder M und M¹ als Kupplungsmuffen dienen können.

Will man die Zahnräder vollständig fortfallen lassen, so sollte man die Cylinderflächen E und F so rauh als möglich herstellen, um die Adhäsion zu sichern.

Bei Pumpen oder Ventilatoren wird man gut thun, die Cylinder mit Leder oder Gummi zu überziehen.

Die Dampfausströmungsröhren X¹ können auf beiden Deckeln oder Böden V angebracht werden oder auch nur auf einem derselben, was wohl der Einfachheit wegen vorzuziehen ist. Bei Compound-Dampfmaschinen z. B. wird es vollständig genügen, wenn die Röhre X¹ sich nur auf dem Boden des gröfseren Gehäuses befindet, und mufs in diesem Fall der Dampf, nachdem er seinen Dienst in dem von der Röhre J^¹ befreiten kleineren Gehäuse gethan, in das andere gröfsere Gehäuse durch entsprechende Oeffnungen, welche in der Scheidewand B gebohrt sind, geleitet werden.

Je nach den Einzelheiten der Montirung der Maschine, d. h. je nachdem sie vertical, horizontal oder geneigt aufgestellt wird, und je nach den verschiedenen localen Verhältnissen können ein oder mehr Dampfzuleitungs- und Ableitungsröhren angewendet werden, und können dieselben jede beliebige Form erhalten.

Um die Aufstellung und Instandhaltung der Maschine zu erleichtern, müssen alle flachen Stellen, die reiben oder dicht an einander schliefsen (z. B. die Oberflächen der Cylinderböden, die Wandungen des Gehäuses etc.), mit feilenhiebförmigen Einschnitten oder Kerben versehen und mit einem Metall oder anderen passenden Materialien zum Zweck der Verminderung der Reibung überzogen sein.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. In Verbindung mit den hohlen Cylindern E und F, Fig. 1, die Anordnung der Kanäle Q RSTU, Fig. 2 und 6, und der Ein- und Ausströmröhren P und X¹ X\ Fig. 3 und 6.

2. An der mit den Theilen unter 1. versehenen rotirenden Maschine die Verbindung des Vierweghahnes η mit dem Dreiweghahn m, Fig. 10, und beider mit dem beschriebenen Rohrsystem zu dem angegebenen Zweck.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.