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Kolbenmaschine mit Dampferzeugung im Zylinder durch geschmolzene lnetallmasse.
Die Erfindung bezieht sich auf Dampfmaschinen mit Dampferzeugung im Zylinder. Bei
derartigen Maschinen ist es bekannt, Wasser auf die Oberfläche einer im Zylinderinnern
in geschmolzenem Zustande sich befindenden Metallmasse zu spritzen und zu verdampfen.
Von den bekannten Maschinen unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch,
daß die Abdichtung des Kolbens durch die geschmolzene Metallmasse, in welcher er
gleittt, beständig ohne besondere Dichtungsringe aufrechterhalten wird. In der Zeichnung
ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Maschine dargestellt.
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Abb. i ist ein Längsmittelschnitt.
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Abb.2 ist ein Querschnitt nach 2-2 der Abb. i und Abb. 3 ist e'n wagerechter
Schnitt nach 3-3 der Abb. i.
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Zur Abdichtung des Kolbens und zur Überführung des Wassers und Dampfes
wird vorzugsweise geschmolzenes Blei oder ein anderes Metall benutzt, das sich bei
verhältnismäßig niedriger Temperatur verflüssigt. Wasser wird gegen die Oberfläche
dieser Metallmasse eingespritzt und sofort in Dampf verwandelt. Die eine M'and des
Behälters für das geschmolzene. Metall dient als Kolben und ist mit der Hauptwelle
der Maschine verbunden, und diese «Tand wird durch die Entwicklung des Dampfes zum
Teil aus der geschmolzenen Metallmasse herausgezogen, um sich nachher wieder in
diese Masse hineinzusenken. Diese Bewegung bedeutet den Hub der Maschine, und da
diese MTand mit einer Kurbelwelle verbunden ist, so wird der letzteren in bekannter
Weise eine Drehung übermittelt. Von der Grundplatte io aus erstrecken, sich nach
der einen Seite hin zwei Verlängerungen ii und i2 (Abb. 3). Von den Ecken der Grundplatte
erheben sich die Pfosten 13, rg' und 14, i,#', die sich an ihren oberen Enden in
den Lagern 15 und 16 vereinigen (Abb. i). Die Kurbelwelle 17 ruht in diesem Lager
und trägt auf dem Außenende die Riemenscheibe 18 und zwischen den Lagern die Kurbelarme
ig. Ferner ist auf dieser Welle ein Schwungrad 2o verkeilt, daß auf dem von dem
Lager 21 auf dem Pfosten 22 gestützten Wellenende sitzt.
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Der Dampferzeuger besteht aus dem topfartigen Behälter 23 mit der
Abdeckplatte 24. Am Boden des Topfes sind einheitlich die Ösen 25 und 26 befestigt,
und durch die Öse 25 und ein Lager 28 erstreckt sich ein, kurzer Zapfen 27, während
ein ähnlicher Zapfen 7,9 durch die Öse 26 und ein Lager 3o hindurchgeht. Der Topf
ist demnach schwingbar unterstützt.
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Der Kolben 31 ist hohl und hat die Gestalt eines nach unten zu offenen
Topfes. Die zylindrische Wand 32 ragt dabei in den eigentlichen Zylinder oder Topf
23 hinein. Er ist bei 33 mit der Kolbenstange 34 verschraubt und geht durch ein
Führungslager 35 hindurch, das mit Wasserkühlung versehen ist. Dieses Lager ist
nach Abb. 2 mit dem. Deckel 24 durch die Arme 36 verbunden und bewegt also bei der
Ausschwingung der Kolbenstange 34 den Topf 31 hin und her. Zur Verbindung mit der
Kurbelwelle dient in bekannter Weise der Kurbelzapfen 37.
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Zur Abdichtung dieses Kolbens am Deckel 24 ist bei 38 eine Stopfbuchse
vorgesehen, die ein Packungsmittel 39 im Deckel zusarnmenpreßt. Der Topf 23 ist
zum Teil mit einer Bleimasse 4o gefüllt, und der Spiegel dieser geschmolzenen Masse
ist bei 41 angedeutet. Zur Erhitzung der Bleimasse dient ein hohler Körper 43, der
gegen Verbindung mit der Bleimasse abgeschlossen ist und dem das Heizmittel auf
irgendeine Weise, beispielsweise durch die Röhre 44, zugeführt wird.
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Zur Beheizung kann. die Flamme eines Bunsenbrenners dienen. Die Heizgase
ziehen von der Eintrittsstelle durch den Kanal 45 in einen nach oben gehenden Kanal
46 zu einem Querkanal 47 und ziehen dann wieder in den Kanal 48, 49 und
50 in ähnlicher Form auf der entgegengesetzten Seite durch den Körper, um
bei 51 abzuströmen. Dadurch kann, die Bleimasse
in; flüssiger Form
erhalten werden.. Zwischen den Zapfen. 27 und 29 geht eine senkrechte Röhre 52 nach
oben in den Topf 23 hinein. Diese Röhre enthält ein Ventil 53, das für gewöhnlich
durch die Feder 54 auf seinen Sitz gedrückt wird. An die Röhre 52 schließt sich
der Topf 56 einer Düse 55 an, die bei 57 eine Austrittsöffnung besitzt, und diese
Austrittsöffnung liegt in einer Aussparung 58 einer Platte 59, damit durch den Anprall
der ausströmenden Wassermenge gegen die Aussparung in der Platte und gegen die Platte
sofort die Verteilung der Wassermenge über der Metalloberfläche stattfindet. Die
Wasserzufuhr erfolgt durch Röhren 6o, die bei 61: und 62 Ventile aufweist und sich
bei 63 nach einer beliebigen Quelle von Wasser oder Dampf fortsetzt. Das Wasser
und der Dampf werden unter beträchtlichem Druck zugeführt.
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Ein Daumen 64 auf der Welle 17 ist in stetiger Berührung mit einer
Rolle 66' am Kopfende einer senkrecht geführten Stange 65. Der Fuß dieser Stange
setzt sich gelenkig an den Hebel 66 an, der um den Zapfen 67 ausschwingt. Das andere
Ende des Hebels steht durch den. Zapfen 68 in Verbindung mit der Spindel 69 des
Ventiles 61. Die Feder 7o, welche einen Teil der Spindel 69 umschließt, hat das
Bestreben, das Ventil 61 beständig auf seinen Sitz zu drücken. Der Daumen 64 hebt
jedoch innerhalb bestimmter Zwischenräume das Ventil von seinem Sitz ab.
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Der Fliebkraftregler 71, der seinen Antrieb durch den Riemen 72 von
der Scheibe 73 auf der Welle 17 erhält, verschiebt die Muffe, welche an die Stoßstange
74 angeschlossen ist. Diese Stoßstange stützt sich auf das Ende des Hebels 75, der
bei 76 seinen Drehpunkt hat, bei 78 jedoch mit der Spindel 77 des Ventils 62 verbunden
ist. Diese Ventilspindel wird für gewöhnlich durch die Feder 79 nach oben gedrängt,
und dadurch wird auch der Hebel 75 beständig in Eingriff mit der Stoßstange 74 erhalten.
Bei Zunahme der Geschwindigkeit des Reglers wird das Ventil 62 geschlossen, und
auf diese Weise wird namentlich auch infolge der Anbringung des Schwungrads 2o der
Welle 17 beständig die gleiche Geschwindigkeit bei ändernder Belastung übermittelt.
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Beim Anlassen der Dampfmaschine muß erst die Bleimasse im Topf 23
verflüssigt werden. Befindet sich der Kolben in der in Abb. i gezeigten Stellung,
und wird Wasser durch die Düse eingebracht, so verursacht die Hitze des flüssigen
Bleies die sofortige Verdampfung. Die Dampfkraft treibt den Kolben nach außen und
übermittelt dadurch eine Drehung auf.die Welle i7. Das Schwungrad 2o nimmt den Kolben
über den, toten Punkt hinaus mit, so daß der Kolben wiederum nach unten geht. Natürlich
können auch mehrere solcher Zylinder vorhanden sein, und die einzelnen Kolben an
der Welle 17 so versetzt sein, daß die gleichförmige Drehung der Welle übermittelt
wird.
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Bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens in dem Topf wirkt das flüssige
Metall als Abdichtung zwischen dem Kolben und seinem Zylinder, verhindert die Entweichung
des Dampfes und macht die Einbringung von Liderungen entbehrlich.
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Bei dei Bewegung des Kolbens nach außen wird das Auslaßventil 8o geöffnet.
Diese Öffnung findet dann statt, wenn sich der Kolben nahedemEnde seinesHubes nach
außen befindet. Die Ventilstange 81 durchsetzt einen Vorsprung 82 des Lagers 35
und wird durch eine Feder 84, die sich gegen diesen Vorsprung und gegen die Mutter
83 legt, für gewöhnlich nach abwärts gedrückt. Nahe dem unteren Ende der Ventilstange
ist ein Arm 85 befestigt, und bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens gerät dieser
Arm unter den Anschlag 86, der verschiebbar auf der Stange 87 sitzt. Durch diesen
Anschlag wird die Stange 81 angehalten, während sich der Kolben weiter bewegt, und
dadurch wird das Ventil 8o geöffnet. Der Dampf, der nunmehr den größten Teil seiner
Energie an den Kolben abgegeben hat, strömt dann aus, und sowie der Kolben seinen
Hub in der entgegengesetzten Richtung antritt, wird das Ventil 8o wieder geschlossen.