DE31487C - Heifsluft-bezw. Heifsluft-Dampfmaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Diese Neuerungen sind auf alle Heifsluftwie Gasmaschinen anwendbar.

Um weitläufige Bezeichnungen zu vermeiden, bezeichnet die Seite im Arbeitscylinder, auf der die Expansion stattfindet, also die Arbeit erzeugt wird, die Arbeitsseite.

Im Arbeitscylinder wird auf der nicht arbeitenden bezw. augenblicklich nicht arbeitenden Seite Wasser eingeführt, zum Zweck, die von den Arbeitsgasen vorher bestrichene und erhitzte Cylinderwand wieder zu kühlen. Es findet also eine innere directe Kühlung im Cylinder an Stelle der bisherigen Wassermäntel statt.

Es ist dieses Verfahren der Wassereinführung sowohl bei offenen wie bei geschlossenen, .einfachen wie doppeltwirkenden Heifsluft- bezw. Heifsluftdampfmaschmen oder bei Gasmaschinen anwendbar. Man kann die Menge des Kühlwassers reguliren und eine ganz .bestimmte Temperatur der Cylinderwandung erzielen.

Bei einfachwirkenden Heifsluft- bezw. Heifsluftdampf- bezw. Gasmaschinen wird das Kühlwasser stets auf derselben nicht arbeitenden Kolbenseite eingeführt; bei doppeltwirkenden Maschinen dagegen wird das Wasser in dem soeben als Arbeitsseite benutzten Raum, aber erst nachdem die darin befindlichen Gase ihre Arbeit vollkommen oder wenigstens zum gröfseren Theil verrichtet haben, also in das bereits vollkommen oder zum gröfsten Theil expandirte Arbeitsgas eingeführt.

Fig. 1 bis 3 zeigen als Beispiel die Anordnung für einfachwirkende, offene Heizluftdampfmaschinen, und zwar Fig. 1 in der Seitenansicht, Fig. 2 in der Vorderansicht und Fig. 3 im Längsschnitt.

Die Wirkungsweise ist folgende:

i, 2 ist der Cylinder, dessen Theil 1 als Arbeitscylinder und dessen Theil 2 als Compressionscylinder wirkt.

Die Zuführung der heifsen Arbeitsgase erfolgt durch Ventil 3, Schieberkasten 4 und Rohr 5, welches die heifsen Arbeitsgase aus der Heizspirale 6 entnimmt, deren besondere Zusammensetzung später beschrieben werden soll. Die durch Ventil 3 zugeführten heifsen Gase expandiren im Cylindertheil ι und treiben den Kolben nach rechts; bei der Rückkehr des Kolbens werden die expandirten heifsen Gase (das Ventil 3 hat sich inzwischen geschlossen) durch Kanal 7 unter den Schieber 8 in den Compressionsschieberkasten 9 und zum Rohr 10 geführt, welches die expandirten Arbeitsgase in die freie Luft entläfst.

Während des Ausstofsens der verbrauchten Arbeitsgase auf der linken Kolbenseite werden auf der rechten Kolbenseite Luft und Wasser aus Rohr 11, darin angeordnetem Einspritzrohr 12 durch Schieberaussparung 13 angesaugt und durch dieses angesaugte Wasser und Luft die Cylinderwände, die vorher von den Arbeitsgasen bestrichen und erhitzt worden waren, gekühlt und geschmiert.

Bei der Ruckbewegung des Kolbens nach rechts wird die angesaugte kalte Luft comprimirt und mit dem Wasser, welches der rückkehrende Kolben vor sich her treibt, durch Kanal 14 und Schieberaussparung 1 5 mit einem _ Ventil 16 in Verbindung gebracht und in den Schieberkasten 9 befördert, von wo aus die

kalte, comprimirte Luft und das Wasser in die Heizspirale 6 gelangt, um dort erhitzt und dann durch Rohr 17 wieder in den Schieberkasten 4 gebracht zu werden und vermittelst Ventils 3 in dem Arbeitscylinder 1 zur Verwendung zu gelangen.

Bei dieser Maschine, Fig. 1 bis 3, sind noch mehrere Details zu erwähnen.

Die Heizspirale, Fig. 4, welche aus einzelnen über einander geschichteten Spiralen besteht, deren innere und äufsere Enden a b etwas aus der flachen Ebene hochgebogen sind, so dafs je die inneren und äufseren Enden a mit α und b mit b mit einander verbunden sind (durch Gewindemuffe m, Schweifsung oder Flantschdichtung).

Diese Spiralen bilden auf diese Weise in ihrer Gesammtheit ein höchst enges, fortlaufendes Rohrsystem, in das die kalten, comprimirten Gase bei ρ eintreten, durch die umspülenden heifsen Feuergase der Feuerung / erhitzt werden und q austretend zum Arbeitscylinderschieberkasten 4 gelangen.

Das Speiseventil 3 für die zur Arbeit in den Cylinder geführten heifsen Gase wird durch Feder 18 auf seinen Sitz aufgedrückt und geschlossen, und ist mit der Schieberstange 19 für den Compressionsschieber 8 durch Schlitz 20 verbunden, so dafs das Anheben des Ventils 3 und dadurch die Zuführung der Arbeitsgase im richtigen Moment erfolgen kann, ohne dafs ein besonderes Excenter für dieses Ventil nothwendig ist.

Diese Verbindung durch den todten Gang (Schlitz 20) ist im vorliegenden Falle genügend und anwendbar, da der Austritt der Arbeitsgase durch den Compressionsschieber 8 selbst direct durch Kanal 7 bewirkt wird; durch letzteres ist zugleich der Vortheil erzielt, dafs dieser Austritt im kalten Compressionsschieberkasten liegt, so dafs also jegliche Zerstörung der Dichtungsflächen durch Hitze ausgeschlossen ist, da das im Compressionsschieberkasten eintretende Wasser die betreffende Schieberfläche immer wieder kühlt. Da nun das Ventil 3 an und für sich keiner Schmierung und Kühlung bedarf, so ist durch diese Anordnung des Kanals 7 die für die Arbeitscylindersteuerung unumgängliche Dichtungsfläche aufser Bereich des heifsen Arbeitsschieberkastens gebracht und in den sich selbstthätig kühlenden und schmierenden Compressionsschieberkasten verlegt.

In Fig. 5 ist die Kanalanordnung bei einer geschlossenen, einfachwirkenden Heifsluftmaschine dargestellt. Die Arbeitsgase treten durch Ventil 3 ein und expandiren; kehrt der Kolben nach links zurück, so werden die verbrauchten Arbeitsgase durch Kanal 21 , Schieberaussparung 22 und Kanal 23 auf die nicht arbeitende rechte Seite gedrückt, in welche Wasser eingeführt wird. Die verbrauchten Arbeitsgase werden also sofort direct im Cylinder gekühlt, dann von dem nach rechts gehenden Kolben sofort comprimirt und durch Schieberaussparung 15 und Ventil 16 in den Compressionsschieberkasten 9 entlassen, um unter theilweiser Abscheidung des Wassers wieder in den Kreislauf einzutreten.

In Fig. 6 ist dargestellt, dafs auch die Speisevorrichtung für die Heizgase ganz und gar aus dem Bereiche des heifsen Arbeitscylinders bezw. Arbeitsschieberkastens gebracht werden kann. Es ist hier Kanal 24, sowie Aussparung 25, ferner Kanal 26, Aussparung 27 und Raum 28 angeordnet, welch letzterer in die freie Luft oder bei einer geschlossenen Heifsluftmaschine in die Kühlschlange 6 führt. Die Arbeitsgase treten dann durch Kanal 24 in die Aussparung 25, von dort in den Kanal 26 und gelangen in den Arbeitscylinder 1 zur Verwendung. Nach ihrer Ausnutzung treten sie aus Kanal 26 durch Schieberaussparung 27 in den Raum 28 über.

Als drittes, neues Moment sind bei Fig. 1 bis 3 noch die Vorrichtungen zur Regulirung des Wasserzuflusses zu erwähnen. Es befindet sich im Luftzuführungsrohr 29 für die Feuerung f eine Klappe 30, welche durch Hebel¹31 drehbar ist. Dieser Hebel 31 wird von der Membran 32 selbstthätig bewegt, indem letztere über einem mit Materie (Luftflüssigkeit etc.) gefüllten Raum 33 sitzt, der von den Heizgasen, also zur Arbeit verwendeten Gase, beeinflufst und erhitzt wird.

Bei zu hoher Temperatur der Arbeitsgase dehnt sich die Materie im Raum 33 aus und schliefst die Klappe 30 im Luftzuführungsrohr 29, so dafs das Feuer herabgemindert wird.

Diese Membran oder der Kolben dient also zur Temperaturregulirung der Arbeitsgase. Die entsprechend auf dem oben offenen Compressionsschieberkasten 9 angebrachte Membran 34, die auch an einem anderen Theil der Druckleitung angebracht sein kann, wird direct von der Spannung der im Compressionsschieberkasten befindlichen Gase beeinflufst. und die Bewegungen dieser Membran 34 bewirken die Drehung eines Hebels 3 5, der das Abschlufsorgan 36 des Wasserzuführungsrohres 12 verstellt.

Steigt der Druck in der Maschine zu hoch, so schliefst er die Wasserzuführung, so dafs weniger Wasser im Compressionscylinder 2 angesaugt werden kann; dadurch sinkt sofort die Spannung infolge geringer Dampfbildung.

Bei doppeltwirkenden, mit hoch erhitzten Gasen arbeitenden Maschinen tritt, wie schon anfangs erwähnt, das Wasser in die bereits oder zum gröfsten Theil expandirten Arbeitsgase zur Kühlung und Schmierung des Cylinders;

der betreffende Cylindertheil 2 hat soeben erst, da es eine doppeltwirkende Maschine ist, als Arbeitsraum für die expandirenden Arbeitsgase gedient.

Fig. 7 zeigt das Kühlverfahren und die Anordnung bei einer geschlossenen Heifsluftdampfmaschine; 1, 2 ist der doppeltwirkende combinirte Arbeitscompressionscylinder, 37 das zur Heizspirale führende Rohr, 9 der Compressionsschieberkasten; 38, 39 sind die Ventile zum Einlafs der heifsen Arbeitsluft; 4 ist der Arbeitsschieberkasten; 40, 41 sind Einspritzorgane für das Kühlwasser, die durch Schieberstange 42 bewegt werden. ·

Die Wirkungsweise ist folgende:

Auf den Kolben wirken von links (das linke Ventil 38 beginnt durch Schieberstange 43 zu öffnen) die heifsen Arbeitsgase und treiben den Kolben nach rechts; der rechte, sich öffnende Einspritzhahn 41 spritzt Wasser in die soeben verbrauchten, also expandirten Arbeitsgase auf der rechten Kolbenseite (also beim Kolbenwechsel bezw. kurz vor demselben gegen Schlufs der Expansion erfolgt diese Einspritzung); der Cylinder wird gekühlt und geschmiert, und zugleich werden die verbrauchten Arbeitsgase beim Rückgang des Kolbens comprimirt und dabei gekühlt.

Die comprimirten Gase treten durch Ventil 44 in den Compressionsschieberkasten 9 über, um von dort durch Rohr 6 nach theilweiser Abscheidung des überflüssigen Wassers in die Heizschlange gebracht zu werden. Steht der Kolben rechts, so ist das Spiel ein umgekehrtes; die links soeben verbrauchten Gase sind expandirt, von links tritt Wasser durch Hahn 40 ein, rechts öffnet das Ventil 39 und läfst heifse Arbeitsgase auf die rechte Kolbenseite wirken, während links Kühlung, Schmierung und Comprimirung stattfindet.

Bei offenen Maschinen wird natürlich das Kühlwasser und die verbrauchte Arbeitsluft durch Rohr 6 ins Freie geführt.

Der Eintritt des Kühlwassers kann erfolgen, wenn die Expansion der Arbeitsgase zum gröfseren Theil stattgefunden hat oder am Schlufs der Expansion oder nach derselben.

Der Heizapparat wird behufs gleichmäfsiger allseitiger Berührung der Heizgase mit Scheidewänden ss' versehen, die entgegengesetzt gerichtet sind, Fig. ia und ib. Die einzelnen Rohrsysteme werden etwas weiter von einander gelegt, um diese Scheidewände einschalten zu können.

Claims (5)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Heifsluft- bezw. Heifsluftdampfmaschine, welche sich kennzeichnet in folgender Weise: ι. Das Verfahren, den Arbeitscylinder dadurch abzukühlen und zu schmieren, dafs Wasser in die nicht arbeitende (bezw. bei doppeltwirkenden Maschinen in die augenblicklich nicht arbeitende) Cylinderseite geführt wird.
2. 2. Die Anwendung eines aus mehreren über einander liegenden Rohrlagen bestehenden Heizapparates in Verbindung mit zwischen den Rohrlagen angeordneten, entgegengesetzt gerichteten Trennungswänden ss' zum Zweck gleichmäfsiger und vollständiger Umspülung der einzelnen Heiz-Etagen.
3. 3. Die Anwendung eines vom Compressionsexcenter aus unter Einschaltung eines todten Ganges 20 bewegten Speiseventils 3 für den Arbeitscylinder.
4. 4. Die Anwendung eines oder mehrerer vom Arbeitscylinder oder dessen Schieberkasten zum Compressionsschieber 8 führenden Kanäle 7 bezw. 21 bezw. 24, 26 zur Ableitung und Zuführung der Arbeitsgase durch den sich selbstthätig schmierenden und kühlenden Compressionsschieber 8.
5. 5. Die Einschaltung eines durch die Temperatur der heifsen Arbeitsgase beeinflufsten Apparates 32 zum Bewegen des Verschlufsorganes 30 für die Luftzuführung zum Roste.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.