DE26410C

DE26410C - Innovations in compound steam engines (so-called compound steam engines)

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Publication number: DE26410C
Application number: DENDAT26410D
Authority: DE
Original assignee: J. R. WELLS in Brooklyn (V. St. A.)

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 14: Dampfmaschinen.CLASS 14: Steam Engines.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 5. Juni 1883 ab.Patented in the German Empire on June 5, 1883.

Bei den gewöhnlichen Compound- oder Verbund-Dampfmaschinen ist es nicht möglich, dieselben mit gröfserer Umlaufzahl laufen zu lassen, weil die Momente und die schwingenden Massen, wie die Kolben und die übrigen hin- und hergehenden Theile, nicht ausgeglichen sind. ·With the usual compound or composite steam engines, it is not possible to to let them run with a larger number of revolutions, because the moments and the vibrating ones Masses, like the pistons and the rest of the reciprocating parts, not balanced are. ·

Durch vorliegende Neuerungen sollen nun die schwingenden Massen vollständig ausgeglichen werden, so dafs die Maschinen mit sehr grofser Hubzahl laufen können. Es wird nämlich durch die eigenthümliche Anordnung der Cylinder und die Art der Uebertragung der Kraft von den Kolben auf die Kurbelwelle jedweder vom Dampfdruck oder von den schwingenden Massen herrührende Zug ausgeglichen, so dafs die in den Lagern der Kurbelwelle bei Drehung derselben auftretende Reibung nur vom Gewicht der Massen herrührt. Ebenso werden in der Hauptsache auch Grundplatte und Ständer der Maschine von Zug und Druck befreit, und wird die infolge des Niederganges des einen Kolbens, der Kolben- und Pleuelstange auftretende Vibration und der Schlag durch Ausbalancirung des gleichzeitig aufsteigenden anderen Kolbens mit seinem Gestänge vollständig ausgeschlossen. Durch Aufhebung des bei gewöhnlichen Maschinen auftretenden Zuges und Druckes kann die Maschine nach vorliegender Erfindung für dieselbe Stärke viel leichter gebaut' -werden und kann man den Kolben durch Ausbalancirung des Momentes der schwingenden Massen viel schneller laufen lassen, wodurch sich die Gröfse, das Gewicht und die Anschaffungskosten nicht unwesentlich vermindern.The present innovations are now intended to completely compensate for the oscillating masses so that the machines can run with a very large number of strokes. It is because of the peculiar arrangement the cylinder and the way in which the force is transmitted from the pistons to the crankshaft any tension resulting from the steam pressure or from the oscillating masses is balanced, so that the friction which occurs in the bearings of the crankshaft when the latter rotates is due only to the weight of the masses. Likewise, in the main, too The base plate and stand of the machine are freed from tension and pressure, and this is the result the decline of one piston, the piston and connecting rod occurring vibration and the Strike by balancing the other piston, which is rising at the same time, with its linkage completely excluded. By eliminating the tension and pressure that occurs with ordinary machines, the machine can according to the present invention for the same strength much more easily '-be and can be built the piston is made much faster by balancing the moment of the oscillating masses run, which means that the size, weight and acquisition costs are not insignificant Reduce.

Zu diesem Zweck werden Hoch- und Niederdruckcylinder in einer Linie, und zwar der eine über dem anderen, angeordnet und fest mit einander verbunden. Eine starke Wand trennt den Hoch- vom Niederdruckcylinder. Der Kolben des ersteren ist durch Kurbel- und Pleuelstange mit einer centralen Kurbel verbunden, während der Kolben des Niederdruckcylinders durch zwei Kurbel- und Pleuelstangen mit den beiden zu den Seiten der Kurbel des Hochdruckcylinders angeordneten Kurbeln verbunden ist. For this purpose, high and low pressure cylinders are in a line, namely the one on top of the other, arranged and firmly connected to each other. A strong wall separates the high pressure from the low pressure cylinder. The piston of the former is by crank and Connecting rod connected to a central crank, while the piston of the low-pressure cylinder by two crank and connecting rods with the two to the sides of the crank of the High pressure cylinder arranged cranks is connected.

Da die Kolben immer in entgegengesetzter Richtung arbeiten, müssen auch die Schieber der beiden Cylinder entsprechend entgegengesetzt arbeiten. Zu diesem Zweck sind beide Schieber mit einem einzigen Hebel verbunden, wodurch zugleich das Gewicht der Schieber vollständig ausgeglichen ist.Since the pistons always work in opposite directions, the slides must also of the two cylinders work in opposite directions. To this end, both are Slider connected to a single lever, thereby reducing the weight of the slider is fully balanced.

Zur Umsteuerung der Maschine dient ein einziger Umsteuerungshebel, durch welchen die Coulisse eingestellt wird..A single reversing lever is used to reverse the machine through which the Coulisse is set.

Fig. ι ist die Seitenansicht der Maschine, aus welcher die neuen Theile in Verbindung mit bekannten Theilen ersichtlich sind.Fig. 1 is the side view of the machine from which the new parts are connected with known parts are evident.

Fig. ia zeigt eine perspectivische Ansicht der Kurbeln in ihrer Stellung zu einander.Fig. Ia shows a perspective view of the cranks in their position to each other.

Fig. 2 stellt den Grundrifs der beiden Cylinder mit Zubehör, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch die Mittellinie der Fig. 2 und Fig. 4 den senkrechten Schnitt nach t-t der Fig. 2 dar.Fig. 2 represents the Grundrifs of the two cylinder with accessories, Fig. 3 is a vertical section through the center line of Fig. 2 and Fig. 4 shows the vertical section according tt FIG. 2 illustrates.

A ist der kleine oder Hochdruckcylinder mit seinem Schieberkasten A¹, B der grofse oder Niederdruckcylinder mit seinem Schieberkasten 2?¹ und α ist der Kolben des Hochdruck- A is the small or high pressure cylinder with its valve body A ¹ , B the large or low pressure cylinder with its valve body 2? ¹ and α is the piston of the high pressure

cylinders. Die am Kolben α sitzende Kolbenstange α¹ trägt ein Querhaupt α², das durch die Pleuelstange «³ auf die Kurbel a^l der Hauptwelle ο wirkt. Der gröfsere Kolben b im Niederdruckcylmder hat zwei Kolbenstangen PP, die so nahe der Wand des Cylinders angeordnet sind,, als die Stopfbüchsen es gestatten. Diese Kolbenstangen b¹ sind durch die Querhäupter P P und Pleuelstangen P P mit zwei Kurbeln P bⁱ verbunden. Die Kurbeln P liegen zu einander parallel, stehen aber diametral zur Kurbel «⁴. C ist der Maschinenrahmen, C¹ C¹ sind die äufseren, C² C² die inneren Führüngslineale für die Querhäupter. Die Lineale C² führen zugleich das centrale Querhaupt a'² und die beiden äufseren Querhäupter PP. cylinders. The seated piston rod on the piston α α ¹ carries a crosshead α ^2, by the connecting rod ^"3 on the crank a ^l acts of the main shaft ο. The larger piston b in the low-pressure cylinder has two piston rods PP, which are arranged as close to the wall of the cylinder as the stuffing boxes allow. These piston rods b ¹ are connected by the crossheads PP and connecting rods PP with two cranks P b ⁱ . The cranks P are parallel to each other, but are diametrically opposed to the crank « ⁴ . C is the machine frame, C ¹ C ¹ are the outer, C ² C ² the inner guide rulers for the crossheads. The rulers C ^{2 also} guide the central crosshead a ' ² and the two outer crossheads PP.

D ist ein um den Zapfen d drehbarer Hebel, der eine schwingende Bewegung erhält. Das eine Ende des Hebels D wirkt durch Zapfen a⁶, Zwischengelenk a¹ und Ventilspindel α⁶ auf einen Kolbenschieber a^b, der die Ein- und Ausströmung des Dampfes im Hochdruckcylinder A regelt. Das andere Ende des : Hebels D wirkt auf den den Dampf- Ein- und -Austritt am Niederdruckcylmder regelnden Kolbenschieber P. Letzterer wird durch die mit Zwischengelenk P versehene Spindel P bewegt, in welches Gelenk ein am Hebel D sitzender Zapfen P eingreift. Der aus dem Austrittskanal im Schieberkasten A¹ des Hochdruckcylinders A tretende Dampf geht durch Rohr E und dient als Betriebsdampf für den Niederdruckcylinder B. Der verbrauchte Dampf des Niederdruckcylinders entweicht durch Rohr F ins Freie oder nach einem nicht besonders dargestellten Condensator. D is a lever which can be rotated about the pin d and which receives a swinging movement. One end of the lever D acts through pin a ⁶ , intermediate joint a ¹ and valve spindle α ⁶ on a piston slide a ^b , which regulates the inflow and outflow of the steam in the high-pressure cylinder A. The other end of: the lever acts on the D input and the steam outlet regulating the Niederdruckcylmder spool P. The latter is moved by the spindle provided with intermediate hinge P P, in which joint a seated on the lever D pin P engages. The steam emerging from the outlet channel in the valve body A ^{1 of} the high pressure cylinder A goes through pipe E and serves as operating steam for the low pressure cylinder B. The used steam of the low pressure cylinder escapes through pipe F to the outside or to a condenser, not shown in detail.

Die Welle O trägt zwei Excenter O¹ mit Ringen O^z und Excenterstangen O¹, die mit einer Coulisse P verbunden sind. Es ist dies die bekannte offene Stephenson'sche Coulisse, die durch den Coulissenstein P¹ den Hebel D bewegt. Coulisse P kann durch Zug-Stange J?¹ verstellt werden, die mit dem um r drehbaren Handhebel R verbunden ist, durch welchen die Umsteuerung der Maschine, sowie die Aenderung des Füllungsgrades bewirkt werden kann.The shaft O carries two eccentrics O ¹ with rings O ^z and eccentric rods O ¹ , which are connected to a coulisse P. This is the well-known open Stephenson's coulisse which moves the lever D through the coulisse stone P ^1. Coulisse P can by pull rod J? ¹ , which is connected to the hand lever R , which can be rotated by r , by means of which the machine can be reversed and the degree of filling can be changed.

Die Kolben und ihr Zubehör müssen von gleichem Gewicht sein. Es sind also der kleine Kolben a, seine. Stange a¹ mit dem Querhaupt und der Pleuelstange kräftig und der grofse Kolben b mit seinen Kolbenstangen PP, deren Querhäuptern P, den Pleuelstangen P und den Kurbeln P von nach den Regeln des Maschinenbaues ausführbarem geringsten Gewicht zu construiren, damit sich die schwingenden Theile genau ausgleichen und die Kolben in jeder beliebigen Stellung im Gleichgewicht stehen.The pistons and their accessories must be of the same weight. So it's the little piston a, his. Rod a ¹ with the crosshead and the connecting rod strong and the large piston b with its piston rods PP, their crossheads P, the connecting rods P and the cranks P, to be constructed from the lowest possible weight according to the rules of mechanical engineering, so that the oscillating parts are exactly balanced and the pistons are in equilibrium in any position.

Läuft die Maschine so schnell, dafs das Moment dieser Theile ein in Rechnung zu ziehender Factor wird, so wird bei dieser Maschine selbst bei sehr hoher Umlaufzahl keine Erschütterung eintreten, wie dies bei zu schnellem Gang anderer Maschinen leicht vorzukommen pflegt. Die Maschine kann daher arbeiten, ohne mit ihrem Fundament fest verbunden zu sein.If the machine runs so fast that the moment of these parts is taken into account is a pulling factor, even with a very high number of revolutions, there will be none on this machine Vibrations occur, as can easily happen when other machines are walking too fast maintains. The machine can therefore work without being firmly attached to its foundation to be.

Sind die Hübe der beiden Kolben ungleich, so müssen die Gewichte der letzteren in umgekehrtem Verhältnifs ungleich sein, so dafs die Bewegungsmomente wiederum vollständig ausgeglichen sind.If the strokes of the two pistons are not equal, the weights of the latter must be reversed Proportionally be unequal, so that the moments of motion are again completely balanced.

Um auch die Momente der Schieber «⁵ Ρ vollständig auszugleichen, müssen dieselben ebenfalls von gleichem Gewicht sein und müssen die Entfernungen der Zapfen a^s und P vom Mittelpunkt d des Hebels D gleich weit entfernt stehen. Die Momente gleichen sich dann vollständig aus, indem die Schieber zu gleicher Zeit und auf gleiche Hubhöhe immer in entgegengesetzter' Richtung zu einander bewegt werden.In order to fully compensate for the moments of the slider ^"5 Ρ, must be the same also of equal weight and the distances of the pins a ^s and P d from the center must be far from the lever D equal. The moments are then completely balanced by the fact that the slides are always moved in opposite directions to each other at the same time and at the same lifting height.

Bei vollem Schieberhub tritt der Dampf voll· in den grofsen und kleinen Cylinder ein und bildet in denselben kein Kissen. Wird jedoch die Coulisse derart verstellt, dafs sich die Schieber nur wenig heben, so wird der Dampf früher abgesperrt. und der Auspuffdampf wirkt dann als Kissen. Die eigenthümliche Anordnung der Schieber sichert unter allen Umständen einen gleichmäfsigen Wechsel in beiden Cylindern.When the slide valve is full, the steam enters the large and small cylinders and does not form a cushion in them. If, however, the coulisse is adjusted in such a way that the Lift the slide only a little, this will shut off the steam earlier. and the exhaust steam works then as a pillow. The peculiar arrangement of the sliders is secure under all circumstances an even change in both cylinders.

Sind die Schieber von ungleicher Gröfse und ungleichem Gewicht, so müssen die Räume zwischen den Kanälen entsprechend verändert und die Entfernungen der Zapfen vom Centrum d des Hebels I) derart angeordnet werden , dafs ihre Trägheitsmomente einander gleich werden, um Gleichgewicht herzustellen.If the sliders are of unequal size and weight, the spaces between the channels must be changed accordingly and the distances of the pins from the center d of the lever I) arranged in such a way that their moments of inertia become equal to each other in order to establish equilibrium.

Eine nicht unwichtige Abänderung der Maschine besteht darin, dafs der grofse Cylinder unter dem kleinen angebracht wird. In diesem Falle geht die Kolbenstange des kleinen Kolbens durch zwei Stopfbüchsen hindurch, einmal durch die in der Theilwand zwischen dem grofsen und dem kleinen Cylinder und ferner durch eine im Centrum des grofsen Kolbens angebrachte Stopfbüchse, welche beide für die Justirung und Verpackung jedoch schwer zugänglich sind.A not unimportant modification of the machine consists in the fact that the large cylinder under the small one. In this case the piston rod of the small one goes Piston through two stuffing boxes, once through the one in the partial wall between the large and the small cylinder, and further by one in the center of the large one Piston attached stuffing box, both of which are difficult for adjustment and packaging are accessible.

Der Erfinder empfiehlt deshalb die dargestellte Anordnung der Maschine wegen der leichten Zugänglichkeit der drei Stopfbüchsen für die drei Kolbenstangen.The inventor therefore recommends the illustrated arrangement of the machine because of the easy access to the three stuffing boxes for the three piston rods.

Es empfiehlt sich, die beiden■ Kolbenstangen PP an den Aufsenseiten des kleinen Cylinders A mit einem Mantel zu überdecken. Der kleine Cylinder kann auch die neben ihmIt is advisable to cover the two piston rods ■ PP to the supervisors sides of the small cylinder A with a coat. The little cylinder can also do the one next to him

Claims

Working piston rods PP encompass and envelop only a certain distance, instead of the entire length, as shown in the drawing. If, however, this covering and support is to be omitted, the piston rods must be constructed strong enough and then only need to be guided by the crossheads PP in the rulers C ¹ C C ² C ² :

Patent claims:

i. In compound steam engines, in which the geometric axes of the high and low pressure cylinders are in one line, the combination of the three piston rods a ¹ PP, of which a ^x through connecting rod a ³ on crank # ⁴ and PP through connecting rods PP on the cranks PP work, the latter two lying in one plane and offset by 180 ° to the crank β ⁴ .

In machines constructed in this way, the balancing of the pistons, piston and connecting rods, cranks, and slides working in different directions to compensate for the moments of motion of these parts. The two slides working in opposite directions on a lever D can be changed over by a single reversing lever R.

For this purpose I sheet drawings.