DE246257C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 246257 -KLASSE Ug. GRUPPE

ROBERT JUNG in OSNABRÜCK.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Februar 1911 ab.

Zur - guten Ausnutzung des Dampfes in Dampfmaschinen, insbesondere bei höheren Dampfspannungen und Dampftemperaturen, hat man bisher hauptsächlich zwei Wege beschritten. Einerseits suchte man in der bekannten Verbundmaschine, bei welcher der Dampf an den Zylinderenden ein- und austritt, durch Teilung des Wärmegefälles und dessen Ausnutzung in mehreren Zylindern eine weit--

ίο gehende Expansion und eine geringere Eintrittskondensation des Dampfes als bei einer Einzylindermaschine zu erzielen, anderseits suchte man durch eine besondere Führung des Dampfes in der Gleichstromdampfmaschine die Abkühlung der schädlichen Flächen durch den kälteren austretenden Dampf und dadurch eine geringere Eintrittskondensation als bei der Einzylindermaschine zu erreichen, bei welcher der Dampf an den Zylinderenden ein- und austritt.

Durch eine Verbunddampfmaschine, deren Hochdruckzylinder als Gleichstromzylinder ausgebildet ist, lassen sich hiernach die Wärmeverluste durch Eintrittskondensation noch weiter vermindern. Wird bei einer Dampfmaschine dieser Art zwischen Hoch- und Niederdruckzylindern ein Aufnehmer eingeschaltet und dieser in der üblichen Weise getrennt von den Zylindern angeordnet, so werden die Vorteile der Ausnutzung des Wärmegefälles in mehreren Zylindern zum Teil durch die Wärmeverluste wieder aufgehoben, die beim Übertritt des Dampfes aus dem Hochdr.uckzylinder in dem Mederdruckzylinder entstehen, da der aus dem Hochdruckzylinder noch mit einer verhältnismäßig hohen Temperatur austretende Dampf in den Verbindungsleitungen und im Aufnehmer, sofern diese nicht besonders geheizt werden, eine starke Abkühlung erfährt. . ,40

Nach der Erfindung wird zur Vermeidung dieser Wärmeverluste ohne Zuhilfenahme besonderer Heizmittel die an sich als Wechselstromdampfmaschine bekannte doppeltwirkende Tandem-Verbundmaschine verwendet, die mit einem Stufenkolben versehen ist, dessen Endteile als einfachwirkende Hochdruckkolben arbeiten und dessen als doppelt wirken der Niederdruckkolben dienender Mittelteil in einem sich unmittelbar an die Hochdruckzylinder anschließenden Zylinder spielt. Die zur Erreichung des angestrebten Zweckes erforderliche Umwandlung dieser Maschine in eine Gleichstrom-Tandem-Verbundmaschine mit Aufnehmer ist nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Hochdruckzylinder als Gleichstromzylinder ausgebildet sind und die von den Hochdruckkolben gesteuerten Auslaß Öffnungen unmittelbar in den als Aufnehmer dienenden Heizmantel des Niederdruckzylinders münden.

Während durch die Ausbildung der Hochdruckzylinder als Gleichstromzylinder die Kondensation des Dampfes bei seinem Eintritt in die Verbundmaschine wesentlich verkleinert

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ist, tritt infolge der besonderen Anordnung der Auslaßöffnungen der Hochdruckzylinder der im Gleichstrom geführte Abdampf unmittelbar in den die Auslaßenden der Hochdruckzylinder umschließenden · Aufnehmer ein, aus dem er durch die in den Aufnehmer hineinragenden Einlaßorgane des Niederdruckzylinders auf kürzestem Wege in diese Zylinder ohne nennenswerten Wärmeverlust eintreten kann.

ίο Ein weiterer Vorteil dieser Einrichtung der Maschine liegt darin, daß der Abdampf der Hochdruckzylinder infolge der Lage der Auslaßöffnungen dicht an dem Einlaßende des Niederdruckzylinders diese Zylinderenden stark heizt und sowohl die Stirnwände des Nieder-' druckzylinders als auch dessen Mantel stets . durch strömenden Dampf, dessen Heizwirkung bekanntlich wesentlich größer ist als die Heizwirkung stagnierenden Dampfes, geheizt werden, da der aus dem einen Hochdruckzylinder an dem einen Anschlußende des Niederdruckzylinders austretende Abdampf in den Niederdruckzylinder an dessen anderem Einlaßende eintreten muß. Der Aufnehmer wird daher abwechselnd in der einen und der anderen Richtung vom Abdampf der Hochdruckzylinder durchströmt, so daß auch eine sehr gleichmäßige Heizung des Niederdruckzylinders stattfindet.

Bei Ausbildung auch des Niederdruckzylinders als Gleichstromzylinder wird infolge der Führung des Dampfes von den heißen Einlaßenden der Hochdruckzylinder durch diese hindurch zu den Einlaßenden des Niederdruckzylinders sowie infolge der Entnahme des Abdampfes durch die in der Mitte dieses Zylinders angeordneten Auslaß öffnungen eine gleichmäßige, den Wirkungsgrad der Maschine günstig beeinflussende Wärmeabstufung von den Eintrittsstellen für den heißen Frischdampf bis zur Austrittsstelle des kalten Abdampfes in der Mitte der Maschine erzielt. Der Vorzug der Tandem-Verbundmaschine mit Stufenkolben, daß man mit einer einzigen Kolbenstangenstopfbüchse auskommen kann, ist hierbei gewahrt.

Werden in an sich bekannter Weise zur Regelung der Kompression der Hochdruckzylinder Hilfsauslaßorgane an deren Einlaßenden angeordnet, so tritt bei unmittelbarer Verbindung dieser Auslaßorgane mit dem Aufnehmer durch Rohrleitungen in diesem infolge des Eintritts des durch die Hüfsauslaßorgane austretenden, im Wechselstrom geführten und daher kälteren Ausschubdampfes ein Spannungsabfall ein.

Dieser Spannungsabfall im Aufnehmer ist nach der Erfindung dadurch vermieden, daß die den Aufnehmer mit den Hilf sauslaß öffnungen verbindenden Abdampfleitungen durch den Heizraum der Deckel der Hochdruckzylinder hindurchgeführt sind.

Der im Wechselstrom geführte Teil des Abdampfes der Hochdruckzylinder wird bei dieser Einrichtung der Maschine durch den Frischdampf auf eine höhere Temperatur gegebracht, als seine Austrittstemperatur beträgt, so daß er in den Aufnehmer mit der gleichen oder sogar mit einer höheren Temperatur als der im Gleichstrom geführte Teil des Abdampfes eintritt.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Verbundmaschine dargestellt.

Fig. ι zeigt den Grundriß der Maschine im Längsschnitt durch die Auslaßorgane.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Maschine nach Fig. ι in der Seitenansicht.

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die Maschine nach der Linie A-B der Fig. 1.

Fig. 4 ist ein teilweise in Ansicht gezeichneter Querschnitt der Maschine nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie C-D.

Fig. 5 ist ein abgebrochen gezeichneter Querschnitt der' Maschine nach der Linie E-F der Fig. i.

Bei. der dargestellten Verbundmaschine sind zwei einfachwirkende Hochdruckzylinder 1 und 2, deren Kolben 3 bzw. 4 unter 180 ° versetzt zueinander arbeiten, und ein doppeltwirkender Niederdruckzylinder 5 angeordnet, in welchem ein doppeltwirkender Kolben 6 spielt. Die Zylinder sind nach Art einer Taiidemmäschine angeordnet, wobei der Niederdruckzylinder 5 unmittelbar zwischen den Hochdruckzylindern 1 und 2 eingeschaltet ist. Dies ist dadurch erreicht, daß der Hochdruckzylinder 1 und der Niederdruckzylinder 5 aus einem Stück bestehen und der Hochdruckzylinder 2 dicht an den Niederdruckzylinder 5 angeschlossen ist.

Die Kolben 3, 4 und 6 sind zu einem Stufenkolben vereinigt, bei dem die Kolben 3 und 4 die Endteile und der Kolben 6 den Mittelteil bilden.

An die freien Enden der Hochdruckzylinder 1 und 2 schließen sich die Deckel 7 bzw. 8 an, die in bekannter Weise mit Heizräumen 9 bzw. 10 versehen sind (Fig. 1 und 3). Durch den einen Deckel 7 ist mittels einer Stopfbüchse 11 die Kolbenstange 12 des Stufenkolbens dicht hindurchgeführt. An den Deckeln sind quer zur Bewegungsrichtung des Stufenkolbens die Eintrittsorgane für den Frischdampf angeordnet, welche bei der dargestellten Maschine als Kolbenschieber 13 bzw. 14 ausgebildet sind. Die Schieber werden in einem rohrförmigen Gehäuse 15 geführt (Fig. 2 und 3), das mit seinen von den Kolbenschiebern gesteuerten Dampfdurchtrittsöffnungen in einen im Heizraum 9 bzw. 10 vorgesehenen und gegen diesen abgedichteten Kanal 16 bzw. 17 hineinragt, der in den Hochdruckzylinder 1 bzw. 2 mündet.

Der Frischdampf wird der Maschine durch Stutzen 18 bzw. 19 zugeführt, die in dem Heizraum 9 bzw. 10 der Deckel münden. Mit dem Heizraum steht das freie Ende des' Schiebergehäuses 15 in ständiger Verbindung. In den Kanal 16 bzw. 17 ragt ebenfalls das rohrförmige Gehäuse 20 von Hilfsauslaßschiebern 21 bzw. 22 zur Änderung der Kompression der Hochdruckzylinder hinein (Fig. 2 und 3).

Der Heizmantel des Niederdruckzylinders 5 dient zugleich als Aufnehmer 23. Die Hochdruckzylinder ι und 2 arbeiten zum Teil nach dem Gleichstromprinzip, indem an den ■ neben den Stirnflächen 24 und 25 des Niederdruckzylinders liegenden Enden der Hochdruckzylinder ι und 2 von dem Kolben 3 bzw.. 4 gesteuerte Auslaßöffnungen 26 bzw. 27 in der Zylinderwandung vorgesehen sind (Fig. 1 und 4). Zur unmittelbaren Überführung des aus diesen Öffnungen tretenden Dampfes in den Aufnehmer ist der Heizmantel so weit nach den Deckelenden der Hochdruckzylinder 1 und 2 geführt, daß die Öffnungen 26 und 27 unmittelbar in den Aufnehmer 23 münden.

Mit den Hilfsauslaßschiebern 21 und 22 ist der Aufnehmer 23 durch kurze Leitungen 28 bzw. 29 verbunden, die durch die Heizräume 9 bzw. 10 der Zylinderdeckel hindurchgeführt, sind und sich an das rohrförmige Gehäuse 20 dieser Schieber anschließen (Fig. 3).

Zwischen den Stirnwänden 24 und 25 des Niederdruckzylinders und den Stirnwänden des Aufnehmers 23 sind die Einlaßorgane 30 bzw. 31 und die Hilfsauslaßorgane 32 bzw. 33 des Niederdruckzylinders angebracht. Diese Organe sind ebenfalls als Kolbenschieber ausgebildet und so angeordnet, daß die Schiebergehäuse 34 bzw. 35 durch einen gemeinsamen Kanal 36 bzw. 37 mit dem Innern des Niederdruckzylinders 5 in Verbindung stehen. Das Gehäuse 34 mündet mit seinem freien Ende in den Aufnehmer 23, während das Gehäuse 35 durch eine öffnung 38 (Fig. 4) mit einem an den Kondensator bzw. die Auspuffleitung angeschlossenen. Stutzen 39 bzw. 40' in Verbindung steht (Fig. 1).

Der Niederdruckzylinder 5 arbeitet ebenfalls zum Teil im Gleichstromprinzip, indem in der Mitte des Zylinders vom Kolbenteil 6 des Stufenkolbens gesteuerte Auslaß öffnungen 41 angeordnet sind, die iri einen an dem Kondensator bzw. die Auspuffleitung angeschlossenen Auslaßstutzen 42 münden (Fig. 5).

Die Steuerung der Verteilungsorgane erfolgt mit Hilfe von Schubkuryenstangen, indem die Einlaßorgane 13, 14 der. Hochdruckzylinder 1 und 2 durch eine von einem Achsenregler beeinflußte Schubstange 43, die Hilfsauslaßschieber 21 und 22 der Hochdruckzylinder und die Hilfsauslaßschieber 32 und 33 des Niederdruckzylinders 5 durch eine Schubstange 44 und die Ein! aß schieb er 30 und 31 des Niederdruckzylinders durch eine mit der Schubstange 44 verbundene Stange 45 gesteuert werden.

Die Wirkungsweise der Verbundmaschine ist folgende:

Bei der dargestellten linken Totlage des Stufenkolbens 3, 6, 4 tritt der Frischdampf durch den Stutzen 18 in den Heizraum 9 des Deckels 7 (Fig. 3) und aus diesem durch den Schieber 13 und den Kanal 16 in den Hochdruckzylinder ι.

Kurz vor Erreichung der rechten Totlage des Stufenkolbens legt der Hochdruckkolben 3 die Auslaßöffnungen 26 frei, so daß der größte Teil des Dampfes in den Aufnehmer 23 unmittelbar im Gleichstrom überströmt.

Beim Rückhube des Stufenkolbens wird der noch, im Zylinder 1 verbliebene Dampf bis zum Beginn der durch, den Schieber 21 geregelten. Kompression durch den Kanal 16, den Schieber 21 und das Rohr 28 in den Aufnehmer 23 ausgestoßen. Hierbei wird dieser im Wechselstrom geführte Ausschubdampf bei seinem Durchtritt durch den Heizraum 9 des Deckels 7 stark geheizt. Am Hubende tritt zu diesem Ausschubdampf der im Gleichstrom geführte Abdampf des Hochdruckzylinders 2 hinzu, der durch die Auslaßöffnungen 27 in den Aufnehmer 23 an dessen einem Ende übertritt. Diese Abdampfmenge strömt an der Stirnfläche 25 des Niederdruckzylinders 5 vorbei, dann an dessen Mantel entlang und tritt nach Vorbeistreichen an der anderen Stirnfläche 24 gemeinsam mit dem Ausschubdampf des anderen Hochdruckzylinders durch den Schieber 30 und den Kanal 36 in den Niederdruckzylinder 5 (Fig. 4).' ·

Am Hubende tritt der Abdampf zum größten Teil durch die von dem Niederdruckkolben 6 freigelegten Auslaß öffnungen 41 in den. Auslaßstutzen 42 und strömt z. B. in den daran angeschlossenen Kondensator. Der nicht durch die Auslaßöffnungen 41 ausgetretene Teil des Abdampfes wird durch den Kanal 36 und den zur Regelung der Kompression des Niederdruckzylinders 5 dienenden Auslaßschieber 32 in den Stutzen 39 und aus diesem in den Kondensator geleitet.

Der in den Hochdruckzylinder 2 durch den Stutzen 19, den Schieber 14 und den Kanal 17 eintretende Frischdampf durchströmt die Maschine in derselben Weise wie der in den Hochdruckzylinder i eintretende Frischdampf, aber in entgegengesetzter Richtung, indem der größere, im Gleichstrom geführte Teil des Dampfes durch die öffnungen 27 in den Aufnehmer 23 unmittelbar übertritt und nach Umströmung des Niederdruckzylinders 5 vereinigt mit dem im Wechselstrom geführten kleineren Teil des Abdampfes des Hochdruck-

Zylinders ι durch den Einlaßschieber 30 in den Niederdruckzylinder auf dessen anderer Seite eintritt. Der im Wechselstrom . geführte Ausschubdampf des Hochdruckzylinders 2 tritt bei dem Rückhub des Kolbens 4 durch das Rohr 29 in den Aufnehmer 23 über, beim folgenden Expansionshube des Kolbens 4 zusammen mit dem Gleichstromdampf des Hochdruckzylinders ι durch den Einlaßschieber 31 iii den Niederdruckzylinder 5 und verläßt durch die Öffnungen. 41 und den Stutzen 42 die Maschine.

Die Kondensation des Frischdampies bei seinem Eintritt in die Hochdruckzylinder 1 und 2 ist bei dieser Verbundmaschine trotz der Regelungsmöglichkeit der Kompression sehr klein, weil durch die Führung des größeren Teils des Abdampfes im Gleichstrom die schädlichen Flächen verhältnismäßig heiß bleiben.

Auch ist die Kondensation im Niederdruckzylinder 5 sehr gering, da der Zylinder auf seinem ganzen Umfange geheizt wird, und zwar durch strömenden Dampf, indem der durch die von den Hochdruckkolben 3 und 4 gesteuerten Auslaßöffnungen austretende Dampf gezwungen ist, an den Stirnflächen und dem Mantel des Niederdruckzylmders in wechselnder Richtung entlang zu streichen, um am anderen Zylinderende in den Zylinder einzutreten.

Die Wärmeverluste beim Übertritt des Dampfes aus den Hochdruckzylindern 1, 2 in-den Niederdruckzylinder 5 sind sehr gering, da der größte im Gleichstrom geführte Teil des Abdampfes der . Hochdruckzylinder unmittelbar in den Aufnehmer 23 übertritt, während der kleinere, im Wechselstrom geführte kalte Abdampf der Hochdruckzylinder durch die Deckelheizung wieder auf eine so hohe Temperatur gebracht wird, daß er bei seinem Eintritt in den Aufnehmer mindestens die Temperatur der im Gleichstrom geführten Abdampfmenge besitzt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Doppelt wirkende Tandem-Verbundmaschine mit einem Stufenkolben, dessen Endteile als einfachwirkende Hochdruckkolben arbeiten und dessen als doppeltwirkender Niederdruckkolben dienender Mittelteil in einem sich unmittelbar an die Hochdruckzylinder anschließenden Zylinder spielt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckzjdinder (1,2) als Gleichstromzylinder ausgebildet sind und die von den Hochdruckkolben (3, 4) gesteuerten Auslaßöffnungen (26 bzw. 27) unmittelbar in den als Aufnehmer dienenden Heizmantel (23) des .Niederdruckzylinders (5) münden.

2. Maschine nach Anspruch; 1 bei An-Ordnung von Hilfsauslaßöffnungen an den Einlaßenden der Hochdruckzylinder, dadurch gekennzeichnet,, daß, die den Aufnehmer (23) mit den Hilfsauslaßöffnungen (21, 22) verbindenden Abdampfleitungen (28 bzw. 29) durch den Heizraum (9 bzw. 10) der Deckel (7 bzw. 8) der Hochdruckzylinder (1 bzw. 2) hindurchgeführt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.