DE35674C - Neuerungen an Maschinen mit hin- und herbewegten Cylindern - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT. \%

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Neuerungen an Maschinen', bei denen der innere Cylinder als Kolben für den ä'ufseren dient, und bei denen der Kolben des inneren Cylinders an dem Ende des äufseren Cylinders befestigt ist. Bei solchen Maschinen lagen' in der Regel der äufsere Cylinder und der Kolben im inneren Cylinder fest, während sich nur der innere Cylinder hin- und herbewegte.

Nach vorliegender Erfindung wird im Gegensatz zu dieser Anordnung der äufsere Cylinder dergestalt in Führungen gelagert, dafs er sich hin- und herbewegen kann, während dieser Cylinder und der mit ihm verbundene Kolben des inneren Cylinders so mit den rotirenden oder bewegenden Theilen der Maschine verbunden ist, dafs sich genannter Cylinder und Kolben zu dem inneren Cylinder entgegengesetzt hin- und herbewegen. Auf diese Weise sollen die Vortheile der genannten Maschinengattung neben denjenigen Vortheilen erzielt werden, welche durch den höheren mechanischen Effect eines Paares gekuppelter Maschinen erzielt werden.

Fig. ι zeigt den Grundrifs einer nach vorliegender Erfindung construirten Maschine; dieselbe ist als in einem, Lokomotivrahmen montirt angenommen, obgleich sie auch als stationäre oder andere Maschine verwendet werden kann. Fig. 2 ist eine Seitenansicht von Fig. 1, in welcher der Aufsenrahmen und die beiden vorn liegenden Räder weggefallen sind.

A ist der ä'ufsere ßetriebscylinder. In den Führungen B B gleiten die von den Cylinderaufsenwänden vorstehenden Ansätze CC hin und her. α α sind Stangen, welche einerseits an der einen Stirnseite des Cylinders A, andererseits an den Traversen b b befestigt sind, die mittelst vorstehender Zapfen mit aufgeschobenem Führungsstein in den seitlichen Führungen c c c¹ c¹ gleiten. D ist die Triebachse mit den Rädern D¹ D¹ und den gleichgerichteten Kurbeln C¹ C¹. B¹ 5² sind Pleuelstangen zwischen den Traversen b b und den Kurbeln C¹C¹.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Mitte des Cylinders A und Fig. 4 einen Längsschnitt nach Linie x-x der Fig. 3. In diesem Schnitt sind auch der Schieber für den Cylinder A¹ sowie die Schieberstange und die Verbindungen des ersteren der deutlicheren Darstellung halber als vertical durchschnitten angenommen.

Fig. 6 ist der Grundplan des Schieberspiegels im Kasten J¹.

' A¹ ist der innere Cylinder, welcher sich in dem Cylinder A hin- und herbewegt und als Kolben für denselben dient. Der in Fig. 3 ersichtliche Schnitt durch den Cylinder A¹ ist so gewählt, als wenn sich letzterer gerade im Mittel des Cylinders A befände. FF sind die Kolbenstangen für den Cylinder A¹, welche durch Stopfbüchsen in der Stirnwand des Cylinders A hindurchgehen und mit ihren äufseren Enden an der Traverse F¹ befestigt sind; letztere bewegt sich durch Zapfen _i mit umgebendem Führungsstein in den Führungslinealen c¹ c¹ hin und her, welche genügend breit sind, um die Steine von F¹ und b ohne Berührung an einander vorbeigehen zu lassen. G ist die in der Mitte der Achse D liegende Kurbel, welche gegen die Kurbeln C¹ C¹ um

150⁰ verstellt ist, und G¹ eine Pleuelstange zwischen Traverse F¹ und Kurbel G. E ist der Kolben im Cylinder A¹, E¹ die durch die hintere Wand der Cylinder A¹ und A nach aufsen geführte Kolbenstange und H eine hohle, an der Hinterwand von A¹ befestigte und durch eine Stopfbüchse am Deckel von A nach aufsen geführte Kolbenstange. Kolbenstange E^l geht durch die hohle Kolbenstange H und durch eine Stopfbüchse H¹ am Ende der letzteren hindurch, wodurch Stange E¹ ohne besondere Dichtung am hinteren Deckel von A¹ durch diesen geführt wird. Das äufsere Ende der Kolbenstange E¹ sitzt an der Traverse h, welche durch Verbindungsstangen It¹H¹ an dem hinteren Ende des Cylinders A befestigt ist, wodurch Kolben E mit dem Cylinder A starr verbunden ist. J ist der Schieber für den Schieberkasten J¹, aus dem die Kanäle a^l a^l nach den Enden des Cylinders A führen·, b¹ ist der Austrittskanal für den Cylinder A.

L ist ein Schieber mit einem Kanal L¹ an seiner unteren Fläche. Fig. 5 zeigt im Grundrifs ein Detail dieses Schiebers L sowie des Cylinders A¹ mit der Schieberfläche, von der behufs Verbindung dieser mit den Enden des Cylinders A¹ die Kanäle d d durch die Vorder- und Hinterwand des Cylinders A¹ hindurchgehen. d¹ d¹ sind den Kanälen aid entsprechende Kanäle, welche nach dem Innenraum des Cylinders A¹ führen. Wie aus Fig. 5 (in welcher die Kanäle nur punktirt angegeben sind) ersichtlich, liegen die Kanäle d^l d¹ auf der einen, die Kanäle dd auf der anderen Seite der Schieberspiegellängsachse, und ist der über den Kanälen dd gleitende Theil des Schiebers L breiter als der über den Kanälen d¹ d¹ arbeitende Theil. Infolge dieser Anordnung kann der Schieber abwechselnd den einen der Kanäle d¹ d¹ offen halten, ohne dabei die Kanäle d d zu öffnen.

M ist ein durch Kanal M¹ mit dem Schieberkasten J¹ und dem Dampfmantel KK¹ des Cylinders A¹ in Verbindung stehendes Dampfzuführungsrohr und JV das Dampfaustrittsrohr, mit welchem Austrittskanal έ¹ durch Kanal N¹ verbunden ist.

Die Dampfzuführung wird in ihrer Breite an der Eintrittsstelle in den Dampfmantel KK¹ (siehe Fig. 4) verengt, so dafs beim Gange der Maschine die Enden des Cylinders A nicht über den Zuführungskanal hinweggehen.

Die Maschine kann abwechselnd als Hochdruck- oder als Compound-Maschine betrieben werden.

Für den Betrieb der Maschine als Hochdruckmaschine arbeiten die Cylinder und ihr Zubehör wie folgt: Die Schieber J und L sind in ihrer, der gegenseitigen Stellung der Cylinder A¹ und A entsprechenden angenäherten Stellung gezeichnet. Cylinder A befindet sich, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, in seiner hinteren Stellung, Cylinder A¹ dagegen, da Kurbel G nicht genau den Kurbeln C¹ C¹ gegenüberliegt, nicht in der äufsersten vorderen Stellung, so dafs das Vorderende des Cylinders A¹ dem Vorderende des Cylinders A noch um etwas näher kommt, wenn Cylinder .A¹ seinen Vorwärtsgang beendet.

Wenn die vorderen Enden der Cylinder A¹ und A einander am nächsten liegen, öffnet sich Schieber J und läfst durch einen der Kanäle α¹ Dampf in das vordere Ende des Cylinders A treten, wodurch dieser Cylinder in Richtung des Pfeiles g nach vorn und Cylinder A¹ in der Pfeilrichtung g¹ nach rückwärts getrieben wird. Auf der anderen Seite des Cylinders A tritt der Dampf durch den anderen Kanal λ¹ aus, durch die Höhlung im Schieber / nach dem Kanal b^l, und endlich durch Kanal N¹ und das Austrittsrohr N in die Atmosphäre oder in den Condensator. Gleichzeitig mit der Bewegung des Schiebers J läfst Schieber L durch den einen der Kanäle d^l Dampf in das hintere Ende des Cylinders A^[ eintreten, wodurch Kolben E in Richtung des Pfeiles g und Cylinder A¹ in Richtung "des Pfeiles g^] bewegt wird. Der Dampf am anderen Ende des Cylinders A¹ tritt durch den anderen Kanal d^l in die Höhlung L¹ des Schiebers L, um quer zur Schieberfläche in den Kanal d^l und hierauf in das vordere Ende des Cylinders A zu gelangen, wo sich dieser Dampf mit dem vom Kessel her nach diesem Ende des Cylinders A strömenden frischen Dampfe vereinigt. Auf diese Weise findet während des Hubes der Cylinder in den beschriebenen Richtungen eine Druckausgleichung im vorderen Theile des Cylinders A¹ und des Cylinders A statt. Beim Rückgange der Cylinder und des Kolbens findet entsprechend die umgekehrte Schieberwirkung statt, wobei der Dampf aus dem Kasten J¹ in das hintere Ende des Cylinders A und aus dem Dampfmantel KK¹ in das vordere Ende des Cylinders A¹ tritt.

Soll die Maschine als Compound - Maschine arbeiten, so tritt der Dampf genau, als wenn die Maschine mit Hochdruck in beiden Cylindern arbeitet, in den Cylinder A¹ ein, und der Austrittsdampf dieses Cylinders expandirt abwechselnd in die gegenüberliegenden Enden des ■ Cylinders A. Am Ende eines Hubes tritt der expandirte Dampf durch den einen der Kanäle a¹ in den Kanal b^x und durch Kanal N¹ in das Austrittsrohr N, um in die Atmosphäre zu entweichen oder in den Condensator übergeleitet zu werden. In diesem Falle wird der Hub des Schiebers J beschränkt, so dafs die Kanäle α^la^l, obgleich sie abwechselnd mit dem Kanal b^l verbunden werden, nicht mit dem Schieberkasten J¹ in Verbindung gebracht

werden, so dafs mit Ausnahme des expandirenden Dampfes vom Cylinder A¹ kein Dampf in den Cylinder A tritt.

Aus Fig. ι und 2 ist ersichtlich, dafs durch Bewegung des Cylinders A und des mit diesem starr verbundenen Kolbens E die beiden Pleuelstangen B' B'² bewegt werden und durch die Kurbeln C¹C¹ die Triebachse D getrieben wird, wie auch die Bewegung des inneren Cylinders A¹ die Pleuelstange G¹ bewegt, um durch Kurbel G die Triebachse D zu bewegen.

i ist die Stange des Schiebers J, welche in Führung O¹, Fig. 1 und 2, Auflage findet. Diese Führung sitzt fest auf dem oberen Stangenpaar α α. i¹ ist die Stange des Schiebers L, j ein in den Deckel des Cylinders A¹ eingeschraubtes Rohr, welches durch die Stopfbüchse p am Deckel des Cylinders A hindurchgeht. _

P ist eine in den Führungen j?¹^¹ der Stopfbüchse H¹ in Längsrichtung verschiebbare Traverse. Diese Stopfbüchse gleitet auf den Stangen h¹ h¹. Rohr j geht durch eine Stopfbüchse k in der Traverse P, welche behufs Längsbewegung der Traverse auf dem Rohr j mit Bohrung versehen ist. Schieberstange ϊ· ist in eine Mutter ^r¹ am hinteren Ende eines Winkels r eingeschraubt, welcher an der hinteren Wand des Schiebers L sitzt. Diese durch Rohr j hindurchgehende Stange P ist mit Gewinde durch eine an der hinteren Seite der Traverse P sitzende Platte k^l gesteckt, durch die jedwede gewünschte Einstellung des Schiebers L zur Traverse P bewirkt werden kann, um die aufgeschraubte Platte von der Traverse entfernen und auf der Schieberstange- ζ¹ nach innen oder aufsen zu verstellen. Nach der Einstellung wird die Platte A;¹ durch Schrauben, Fig. 4, wieder an der Traverse befestigt, welche Einstellung aber auch in anderer geeigneter Weise erfolgen kann. R ist eine mit dem Arm P¹ der Traverse P verbundene Stange, welche durch eine am hinteren Ende des Cylinders A sitzende Führung i?¹, Fig. 1 und 2, und durch die Führung O¹ hindurchgeht.

Fig. 8 zeigt in Seitenansicht eine vor dem äufseren Cylinder A liegende Coulissensteuerung für den Schieber L, Fig. 9 deren Grundplan und Fig. 10 die Stirnansicht des Bockes und des Coulissenbügels.

In diesen Figuren befinden sich die Theile in den den Fig. 1 bis 7 entsprechenden Stellungen. iS ist ein rechtwinklig von Pleuelstange G' vorstehender Arm, T ein durch Keil / oder anderswie an der oberen Stange F befestigter Bock, U eine auf dem vom Bock T vorstehenden Stift I¹ drehbar aufgehängte Coulisse, S¹ eine Gelenkstange, welche das obere Ende des Armes 5 mit der Coulisse U verbindet, so dafs beim Schwingen des Armes S mit Pleuelstange G¹ die Coulisse U hin- und herpendelt. U U¹ sind zwei Gelenkstangen zwischen dem Querhaupt T¹ auf dem Ende der Stange R und dem Stein in der Coulisse U.

Durch Bewegung der Coulisse U wird Stange R und demzufolge auch die Schieberstange ζ¹, Fig. ι bis 7, und der Schieber L bewegt. Die Verstellung des Coulissensteines erfolgt durch die bekannte Anordnung des Reversirhebels m.

Eine ähnliche Coulissensteuerung wie die beschriebene kann auch für die Umstellung des Schiebers J vorgesehen werden, in welchem Falle der reducirte Hub des Schiebers (welche Reduction beim Betriebe der Maschine als Compound - Maschine nöthig ist) schnell durch Bewegung des Steines gegen das Mittel der Coulisse U bewirkt werden kann, und wobei dann ein zweiter Arm S anf eine der Pleuelstangen B¹ B² (am besten auf B^) aufgesetzt wird, während der entsprechende Bock T auf einer der Stangen α befestigt wird.

Soll die Maschine nicht umsteuerbar sein, so kann natürlich die Steuerung wesentlich vereinfacht werden, was namentlich bei dem Hochdruckschieber und auch bei dem Schieber des äufseren Cylinders der Fall sein kann, wenn der letztere nur für Hochdruck oder nur für Compoundwirkung verwendet wird. In jedem dieser Fälle wird die Gelenkstange S¹ mit der Schieberstange direct oder durch einen geraden Antriebhebel verbunden, je nachdem sich die Maschine in der einen oder anderen Richtung bewegen soll.

Die in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Steuerung ist in den Fig. 1 und 2 der gröfseren Deutlichkeit halber weggelassen.

Die Maschine kann so angelassen werden, dafs sie zunächst in beiden Cylindern mit Hochdruck arbeitet, um dann, wenn die gewünschte Geschwindigkeit erreicht isL als Compound-Maschine weiter betrieben zu werden.

Die mit dem Schieberkasten J¹ verbundenen Zu- und Austrittsrohre für den Dampf sind wegen der Bewegung des Cylinders falzartig eingelassen. Dampfrohr M, Fig. 3, ist mit dem verticalen Rohr M² durch eine Packung verbunden, wodurch eine Universalkupplung gebildet wird. Das obere Ende dieses Rohres M², Fig. 7, ist durch eine Packung mit dem Rohr M³ verbunden. Demnach kann sich Rohr M² etwas auf dem Rohr M³ hin- und herbewegen. Andererseits ist das obere Ende des Rohres M³ durch eine, eine Universalkupplung bildende Packung mit dem feststehenden Rohr M* verbunden, so dafs die aus dem Ausschwingen des Rohres M² hervorgehende Hin- und Herbewegung ermöglicht wird. Austrittsrohr N kann in ähnlicher Weise verbunden werden. Es kann auch eines der Rohre oder es können beide Rohre an ein horizontales Rohr ange-

schlossen werden, welches durch eine Packung am Ende eines festen Rohres gleitet.

Schieberkasten J¹ bildet im Querschnitt mit der Verticalen einen Winkel, um die Mitten der Schieberstangen und der Steuerung bequem anzuordnen. Jedoch kann der Kasten auch vertical über dem Cylinder A angeordnet werden, in welchem Falle dann die Umsteuerung entsprechend modificirt werden mufs.

Da sich beide Cylinder der oben beschriebenen Maschine in der Hauptsache in entgegengesetzten Richtungen zu einander bewegen, so geben sie beim Betriebe der Maschine eine bessere Ausgleichung, als wenn sich ein einzelner Cylinder allein zu einem einzelnen Kolben in entgegengesetzter Richtung bewegt.

Bei der oben beschriebenen Umsteuerung fallen Excenter und demzufolge auch die mit denselben auftretende Reibung und Abnutzung ganz weg; überdies hat dies den Vortheil, dafs die Umsteuerung sehr schnell das Oeffnen und Schliefsen der Schieber bewirkt, welche Operationen in der vortheilhaftesten Stellung des Hubes bewirkt werden.

Eine in vorbeschriebener Weise construirte und arbeitende Maschine ist sehr compact, arbeitet wohlfeil und vertheilt die Kraft in vortheilhafter Weise auf die Kurbelwelle.

Die vorliegenden Neuerungen können auch bei den durch Luft oder Gas betriebenen Maschinen verwendet werden.

Eine der oben beschriebenen ähnliche Umsteuerung kann dazu verwendet werden, den Schieber einer Maschine der zuerst beschriebenen Gattung zu verstellen, bei welcher die Maschine mit einem sich hin- und herbewegenden Cylinder und einem Kolben ausgerüstet ist, der sich in demselben in entgegengesetzter Richtung hin- und herbewegt, in welchem Falle dann die Theile der Maschine natürlich in entsprechender Weise angeordnet werden müssen.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Bei einer durch Dampf, Luft oder Gas betriebenen Maschine mit innerem und äufserem Cylinder, an welch letzterem der Kolben des inneren Cylinders befestigt und wobei der innere Cylinder mit den arbeitenden Theilen der Maschine verbunden ist: die Lagerung des äufseren Cylinders in Führungen, sowie die Verbindung desselben mit den arbeitenden Theilen der Maschine, so dafs sich dieser Cylinder und der mit ihm verbundene Kolben entgegengesetzt zu dem Cylinder des letzteren bewegen kann.

2. Bei einer so gebauten Maschine die Anordnung einer rohrförmigen, die Kolbenstange E¹ umschliefsenden Kolbenstange H zur Vermeidung einer Stopfbüchsendichtung an der Hinterwand des inneren Cylinders.

3. Bei einer solchen Maschine die Anordnung eines Ueberrohres^' für die Schieberstange i zur Vermeidung einer Abdichtung für diese Schieberstange innerhalb des äufseren Cylinders.

4. In der gekennzeichneten Maschine die Anordnung eines Schiebers L mit einer breiten Ueberdeckung für die Dampf kanäle d d nach dem äufseren Cylinder und einer schmalen Ueberdeckung für die Kanäle d¹d¹ des inneren Cylinders.

5. Zur Bewegung der umstellbaren Schiebersteuerungen einer solchen Maschine die Anbringung des die Coulisse U tragenden Bockes T auf einem mit dem Cylinder sich bewegenden Theile und die Ableitung der Schwingung der Coulisse von der Pleuelstange G¹ bezw. B'² aus durch Vermittelung des an dieser sitzenden Armes 5 und der Gelenkstange S¹.

6. Zum Zwecke der Benutzung der beschriebenen Maschine abwechselnd als Compound- und als Hochdruckmaschine die Verkürzung oder Verlängerung des Weges des Schiebers für den äufseren Cylinder.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.

BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI,