DE33962C - Neuerung an Maschinen mit schwingenden Kolben - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Diese Erfindung bezieht sich auf diejenige Klasse von Maschinen, bei denen ein Kolben auf einer oscillirenden Welle befestigt ist und sich in einer Kammer mit kreissectorförmigem Querschnitt bewegt. Der Hauptzweck der Erfindung ist, eine einfache compacte, gut laufende, direct wirkende Verbundmaschine zu construiren, bei welcher der Druck des Dampfes oder der Luft nach und nach in zwei Kammern ungleicher Gröfse ausgenutzt wird, und zwar zuerst in einer kleinen Hochdruck- und dann in einer gröfseren Niederdruckkammer, in welche der Abdampf aus der ersten Kammer geführt, oder in welcher Luft durch eine umgekehrte Bewegung comprimirt wird, indem Luft aus der gröfseren in die kleinere Kammer geprefst wird. Viele Details der Construction können in gleicher Weise auch bei einfach wirkenden Maschinen Anwendung finden.

Fig. ι ist eine Endansicht der Maschine bei abgenommener Endplatte, um das Steuerhahn- und Kurbelgetriebe zu zeigen;

Fig. 2 ist ein verticaler Längsschnitt nach x-x, Fig. i,

Fig. 3 ein Querschnitt nach \-^, Fig. 2,

Fig. 4 derselbe Schnitt mit einem besonderen Absperrorgan und den Bewegungsvorrichtungen für dasselbe;

Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch einen Kolben nach TV-w, Fig. 6,

Fig. 6 ein Querschnitt durch einen Kolben und einen Theil der hohlen Welle nach ν ν,

Fig· 5, .

Fig. 7 ein Querschnitt durch, die Arbeitsund Dampf kammern, eine Modification der Steuerung darstellend, wie sie dieser Form der Maschine angepafst ist.

Das Maschinengehäuse wird am besten aus vier Theilen AA¹A²A³ hergestellt, die mehrere getrennte Kammern einschliefsen, Fig. 2 und 3, nämlich die Dampfkammer B, die Arbeitskammern CC¹, die Exhaustkammern D D¹ und die Kammer JE für die Kurbel. Die Arbeite- und Exhaustkammern communiciren mit einander durch geeignete Kanäle und Dampfwege, die durch einen oscillirenden Hahn F in und aufser Verbindung gebracht werden. Dadurch tritt der Dampf aus der Kammer B in die Kammer C, von dort mit vermindertem Druck in die Kammer C¹ und endlich in die Exhaustkammern DD¹, aus welchen er in das Freie entweicht. Die Arbeitskammern C C\ Fig. 3, sind diametral einander gegenüberliegend angeordnet. Sie gehen radial von einem mittleren cylindrischen Raum aus, durch welchen sie mit einander in Verbindung treten können. Die Verbindung wird durch eine röhrenförmige Welle G hefgestellt, die in dem cylindrischen Gehäuse frei schwingen kann. Die Kolbenfläche der unteren Kammer C¹ ist nach der Darstellung ungefähr dreimal so grofs als die der oberen Kammer C.

Flache Flügel oder Platten H H¹ sind in radialer Richtung derart an der Welle befestigt, dafs sie von diametral gegenüberliegenden Seiten dieser hohlen Welle in die Kammern C C¹ hineinreichen. Sie legen sich dicht gegen die Wände derselben an und bilden die schwingenden Kolben der Maschine.

Das offene Ende g, Fig. 2 und 4, der hohlen Welle dient als Exhaustkanal und die Verbindung zwischen den Arbeitskammern und dem

Innern der Welle wird durch Kanäle g¹ g² g³ gⁱ, Fig. 3, hergestellt, die seitlich an der Wurzel jeder Kolbenplatte vorhanden sind, wie durch Kanäle g^s und g⁶, die, einander diametral gegenüberliegend, rechtwinklig zu. dem'Kolben angeordnet sind.

In der hohlen Welle G befindet sich der cylindrische Hahn F. Die äufsere cylindrische Flache desselben-ist so weit an gegenüberliegen-· den Punkten weggenommen, dafs Kanäle ff¹, Fig. 3, gebildet werden, welche abwechselnd bei der. oscillirenden Bewegung des Hahnes den Kanal g^l oder g^a mit dem Kanal g^s einerseits und den Kanal g* oder gⁱ mit dem Kanal g⁶ auf der entgegengesetzten Seite verbinden. Eine centrale Aussparung f in dem Ventil communicirt ständig durch das offene Ende g der hohlen Welle G mit einer Exhaustkammer D und durch eine seitliche Oeffnung mit den Kanälen g² und g*.

Ein Dreiwegkanal f^l in dem Hahnkörper schliefst die centrale Aussparung f theilweise ein und stellt abwechselnd die Verbindung zwischen g¹ und gⁱ und zwischen g² und g^s her. Die Seitenwandungen des cylindrischen Gehäuses, welches die Welle G einschliefst, sind zwischen den Arbeitskammern derart beweglich, dafs sie sich stets dicht gegen die Welle legen und als Dichtungsflächen dienen. Sie bilden die inneren Wände der Hohlkasten J¹, die gegen die Welle mit constantem Druck wirken, um eine dampfdichte Verbindung herzustellen. Dies geschieht durch Federn, welche zwischen den äufseren Wänden der Kasten J¹ und einem festen Dampfkasten J liegen, in welchem die Kasten J¹ untergebracht sind.

Durch diese inneren Kastenwände sind Kanäle m m geschnitten, um zwischen den Kanälen g·⁵ und g·⁶ in der hohlen W^Telle G und dem Innern der Kasten J¹ eine Verbindung herzustellen. Die Kasten J¹ und die dieselben einschliefsenden Kasten J sind oben und unten offen, um von der einschliefsenden Dampfkammer B aus, Fig. 3 und 4, für den Dampf freien Eintritt zu gestatten.

Wenn man gespannten Dampf aus dem Dampfrohr B¹ in die Dampfkammer B eintreten läfst, so geht derselbe in die Kasten J und J¹. Wenn nun der Kanal g^e auf der einen Seite der hohlen Welle G, mit dem Kanal f² des Hahnes F in Verbindung, mit dem Kanal m des Ventilkastens J¹ zusammenfällt, so geht der Dampf durch den Kanal g^e, den Dampfweg f² und den Kanal g² in die Hochdruck - Arbeitskammer C der Maschine, Fig. 3. Dadurch wird der Kolben H nach der anderen Seite geworfen, und zugleich entweicht der Dampf vor dem Kolben in die Niederdruck-Arbeitskammer C', um gegen deren Kolben zu drücken und ihn vorzutreiben. Hierbei nimmt der Dampf seinen Weg durch den Kanal g'¹, den Dreiwegkanal f* und den Kanal g·*, der nach der Kammer C¹ führt. Der Dampf vor dem Niederdruckkolben H¹ kann dabei durch den Kanal g³ in den centralen Exhaustkanal f frei entweichen und tritt an dem Ende g, Fig. 2, der oscillirenden Welle G aus.

In der Zeichnung beträgt die Kolbenoberfläche der kleineren Kammer C ungefähr ein Drittel der gröfseren Kammer C¹; man kann aber auch irgend ein anderes Verhältnifs wählen.

Der Hahn F bewegt sich mit der Welle G während des Haupttheiles jedes Hubes der Kolben, wobei der Zutritt des Dampfes durch die Lage der Zuführungskanäle g⁵ und g^e gegen den festen Kanal m bestimmt wird. Wenn der Hochdruckkolben dem Ende des Hubes so nahe gekommen ist, dafs noch so viel Dampf vor demselben verbleibt, um ein Schlagen des Kolbens bei Umkehrung der Bewegung zu verhindern, so wird der Hahn F angehalten und seine Bewegung mit Hülfe eines Armes K, Fig. 1, umgekehrt, der auf einem Kurbelzapfen L¹ an dem Ende der Hauptwelle L der Maschine sitzt. Diese Neuerung kann auch durch ein Excenter geschehen. Der Arm K (oder das Excenter) ist mit einer Kurbel M an dem Ende der Hahnspindel durch eine Stange N gekuppelt, so dafs die Drehung der Hauptwelle L eine Oscillation des Hahnes F hervorruft. ,

Die Kurbelzapfen L¹ und der Arm K an dem Ende der Welle L drehen sich in einem Kurbelkasten E, der durch eine abnehmbare Platte A^s, Fig. 2, verschlossen werden kann. Der untere Theil der Kammer E kann mit OeI gefüllt werden, das fortwährend durch die Bewegung der Kurbel aufgerührt wird und infolge dessen über die Lager und die in die Kammer hineinragenden Theile vertheilt wird.

Das offene Ende g, Fig. 2, der hohlen Welle G kann durch die Kammer D₁ Fig. 2, mit einer Kammer D¹ communiciren, die ih dem unteren Theil der Maschine zu dem Zwecke hergestellt ist, den Abdampf aufzunehmen. Ein. Speisewasserrohr O kann als Spirale in diesem unteren Exhaustraum Z)¹ zum Erhitzen des Speisewassers angeordnet werden.

Ein Absperr- oder Drosselventil kann in Verbindung mit der Welle G in folgender Weise angewendet werden: Die Diehtungsflächen der Kasten J¹ sind mit Aussparungen PP versehen, in welche segmentartige Schieber R R, Fig. 4, so passen, dafs sie sich frei auf der äufseren Fläche der hohlen Welle G-mit dampfdichter Fügung bewegen können. Die Schieber R werden mittelst vertical beweglicher Stangen R¹ bewegt, und durch ihre Verschiebung kann die Dampfzuführungsöffnung vergröfsert oder verkleinert werden. Dadurch

Claims (1)

1. wird aber der Zeitpunkt verändert, in welchem der Dampf von den Kanälen g^h und g⁶ bei der Oscillation der Welle G abgeschnitten wird. Die Schieber R können ganz geöffnet werden, um den Dampf während nahezu des ganzen Kolbenhubes zuzulassen, wie auf der rechten Seite der Fig. 4 dargestellt ist, oder sie können nur theilweise offen sein, wie auf der linken Seite derselben Figur angegeben, oder sie können so weit herabgelassen sein, dafs sie die Kanäle in dem Hahn ganz abschliefsen, und dienen dadurch als Absperrorgan.

   Die Stangen R¹ können durch irgend welche geeignete mechanische Vorrichtungen bewegt werden. Sie können z. B. mit dem Regulator der Maschine in irgend einer bekannten Weise so verbunden werden, dafs ihre Bewegung durch den Regulator bestimmt wird; dadurch wird dann auch die Füllung nach den Erfordernissen der Maschine regulirt.

   Die Kolben HH¹ werden durch seitliche Streifen h, Endstreifen h^l und Eckstücke h², Fig. 5 und 6, abgedichtet, die in eine Nuth /, Fig. 5, der Kolben dicht passen. Die Seiten- und Endstreifen werden gegen die Wandungen der Arbeitskammer durch den Druck von Federn S geprefst, die unter die Streifen gelegt sind. Die winkligen Eckstücke h² werden bei der Abnutzung und Verschiebung der Streifen/2 und h¹ gleichzeitig nach aufsen gedrängt. Die Packungsstreifen können aus Phosphorbronze, Stahl oder anderem Metall hergestellt werden, das scharfe Kanten zu halten vermag.

   Die Construction kann in mancher Weise modificirt werden. So können z. B. zwei oder mehr Steüerhähne angewendet werden.
   1. In Fig. 7 ist ein Beispiel mit vier oscillirenden Hähnen T T¹ T² T³ in Verbindung mit den sonstigen Haupttheilen der vorbeschriebenen Verbundmaschine dargestellt. Die Hähne T T¹ vermitteln die Zuführung des Hochdruckdampfes aus der Dampfzulafskammer B nach dem oberen Arbeitsraum C durch die Kanäle W W und W¹ W¹ und den nachherigen Uebergang durch die Kanäle W¹ W¹ und mit Hülfe der Hähne T² und T³ von der Hochdruckkammer C nach der Niederdruckkammer C¹. Die Hähne T² T³ lassen den Dampf durch die Kanäle W² W² und W³ W³ aus.

   Wo getrennte.Hähne der beschriebenen Anordnung angewendet werden, kann die Welle S voll hergestellt werden und kann man die Kolben mit dieser Welle durch Schrauben verbinden, anstatt sie aus einem Stück mit derselben zu giefsen. Die sich selbst einstellenden Dichtungsflächen der Kasten J¹ J¹ können in diesem Falle in Wegfall kommen, da ein einfacher, durch eine Feder beeinflufster Packungsstreifen Y, Fig. 7, an Stelle dessen angewendet werden kann.

   Als Hauptpunkt der Erfindung wird die Verbindung zweier Kammern ungleichen Inhaltes von sectorähnlichem Querschnitt mit oscillirenden Kolben ungleicher wirksamen Flächen betrachtet, die durch Luft, Gas oder Dampf bewegt werden, welche aus der einen in die andere Kammer expandiren oder von Niedefzu Hochdruck comprimirt \verden.

   Pateντ-Anspruch:

   In einer Verbundmaschine mit oscillirenden Kolben die Anordnung zweier Kammern C C¹ ungleichen Inhaltes und von sectorähnlichem Querschnitt derart, dafs die darin oscillirenden plattenförmigen, auf einer hohlen Welle G sitzenden Kolben HH¹ dadurch in oscillirende Bewegung gesetzt werden, dafs Dampf, Gas oder Luft durch Vermittelung des mit entsprechenden Oeffnungen versehenen Hahnes und der ebenso durchbrochenen Kolbenwelle (nach den Modificationen in Fig. 3 und 4) oder durch Vermittelung der Hähne Γ bis T³ bei voller Kolbenwelle (Fig. 7) abwechselnd auf entgegengesetzte Seiten der beiden Kolbenflächen geführt und infolge der verschiedenen Gröfse der Kammern von Hoch- zu Niederdruck expandirt bezw. von Nieder- zu Hochdruck comprimirt wird, wobei man eine sorgfältige Abdichtung der plattenförmigen Kolben an den Kanten und Ecken dadurch erreicht, dafs man durch Federn S nach aufsen gedrückte Packungsstreifen h h' in die Nuthen der Kolbenränder einlegt und über Eck durch dreieckige, eingelassene Stücke h² verbindet, welche der Bewegung der Streifen h ft¹ nach aufsen folgen können.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.