DE36224C

DE36224C - Steam hot air machine

Info

Publication number: DE36224C
Application number: DENDAT36224D
Authority: DE
Original assignee: G. SCHIMMING in Berlin NO., Landsbergerstr. 181
Anticipated expiration: 1906-01-14

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

In dem Cylinder A bewegt sich der Kolben B, dessen Bewegung durch die Kolbenstange C in der üblichen Weise auf die Wellen, Pumpen u. s. w. übertragen wird. Der Cylinder A ist an der einen Seite durch den Deckel D geschlossen, in welchem sich das nach aufsen öffnende, durch Feder- oder andere Kraft angedrückte Ventil E befindet. Auf der anderen Seite des Kolbens erweitert sich der Cylinder zu dem Räume F, der durch den Deckel G abgeschlossen ist. An dem den Raum F einschliefsenden Gufsstücke sind die Ventilkästen H und J angegossen; von H aus führt das Rohr K unter den Rost der Dampfkesselfeuerung oder in das Freie; nach S führt das Rohr L den Dampf aus dem Dampfraum des Kessels. Von dem Ventilsitz im Ventilkasten J erstreckt sich in den Raum F das vielfach verzweigte Dampfvertheilungsrohr M. Die Verzweigungen des Rohres M sind an ihren Enden verschlossen, während die Wandungen des ganzen Rohrsystem^ M mit so vielen und so angeordneten kleinen Durchbohrungen versehen sind, dafs der austretende Dampf über den ganzen Querschnitt von F möglichst gleichmäfsig vertheilt ist. The piston B moves in the cylinder A , the movement of which is transmitted to the shafts, pumps, etc. by the piston rod C in the usual manner. The cylinder A is closed on one side by the cover D, in which the valve E , which opens outwards and is pressed by spring or other force, is located. On the other side of the piston, the cylinder expands to form the space F, which is closed off by the cover G. The valve boxes H and J are cast on the cast pieces enclosing space F; from H the pipe K leads under the grate of the steam boiler or into the open; to S the pipe L leads the steam from the steam chamber of the boiler. From the valve seat in the valve box J extends into the space F, the multibranched Dampfvertheilungsrohr M. The branches of the pipe M are closed at their ends, while the walls of the whole pipe system ^ M are provided with so many and so arranged small through-holes, that the emerging steam is distributed as evenly as possible over the entire cross-section of F.

Durch diese Einführung des Dampfes in die im Arbeitscylinder befindliche comprimirte Luft mittelst eines solchen Rohrsystems wird eine möglichst gleichmäfsige Mischung des Dampfes und der Luft herbeigeführt. Im Räume F befinden sich behufs Regeneration der bei der Compression frei werdenden Wärme die kreisförmig ausgeschnittenen Metalldrahtgewebe U an einander gereiht. Die Steuerwelle N wird von der Kurbelwelle durch konische Räder einhalbmal so schnell als diese umgedreht. Von der Steuerwelle N aus werden die Ventile abc durch dieselben Hülfsmittel bewegt, die bei der Steuerung der Dampfmaschinen üblich sind: durch Daumen, Excenter, Coulissen, Präcisionssteuerungen u. s. w. An Stelle der gezeichneten Ventile können alle Arten entlasteter Ventile, . Schieber und Hähne Verwendung finden. Von der Steuerwelle N werden die Ventile abc in der folgenden .Weise bewegt: Während der Kolben B seinen ersten Hub in der Richtung O macht, ist α und b geschlossen und c geöffnet. Sobald der Kolben die Hubrichtung wechselt, schliefst auch c, und sämmtliche Ventile bleiben während dieses Hubes geschlossen. Sobald der Kolben den dritten Hub, wieder in der Richtung O erfolgend, beginnt, oder der Voreilung entsprechend etwas früher, öffnet das Ventil b und schliefst, nachdem der Kolben einen Theil seines Weges durchlaufen hat. Der Schlufs von b wird mit denselben Hülfsmitteln, die jetzt bei den Dampfmaschinen üblich sind, um so später herbeigeführt, je gröfser der Arbeitsbedarf ist, oder der Dampf wird durch den Regulator oder von Hand um so mehr gedrosselt, je geringer der Arbeitsbedarf ist; der Erfolg ist in beiden Fällen der beabsichtigte. Die Mischung des Dampfes und der Luft wird bei jedem Hub dem Arbeitsbedarf entsprechend verändert. Während des vierten Hubes öffnet nur das Ventil a; der folgende Hub verläuft wie der erst beschriebene.By introducing the steam into the compressed air in the working cylinder by means of such a pipe system, a mixture of the steam and air which is as uniform as possible is brought about. In order to regenerate the heat released during compression, the circular cut-out metal wire mesh U are arranged in a row in room F. The control shaft N is turned by the crankshaft by conical wheels half times as fast as this. From the control shaft N , the valves abc are moved by the same auxiliary means that are common in the control of steam engines: thumb, eccentric, coulisse, precision controls, etc. Instead of the valves shown, all types of relieved valves,. Find gate valves and taps. From the control shaft N , the valves abc are moved in the following way: While the piston B makes its first stroke in the direction O , α and b are closed and c is open. As soon as the piston changes the stroke direction, c also closes, and all valves remain closed during this stroke. As soon as the piston begins the third stroke, again in the direction O , or somewhat earlier according to the advance, valve b opens and closes after the piston has traversed part of its way. The conclusion of b is brought about later with the same auxiliary means that are now customary in steam engines, the greater the labor requirement, or the more the steam is throttled by the regulator or by hand, the lower the labor requirement; the success is intended in both cases. The mixture of steam and air is changed with each stroke according to the work required. During the fourth stroke only valve a opens; the following stroke is the same as the one just described.

Die Vorgänge, die sich in dem Motor vollziehen, werden durch das gezeichnete Diagramm dargestellt. Während des ersten, inThe processes that take place in the engine are illustrated by the diagram drawn shown. During the first, in

der Richtung O erfolgenden Hubes wird atmosphärische Luft durch das Ventil c angesaugt: 'es ergiebt sich die atmosphärische Linie I. Während des zweiten Hubes wird diese atmosphärische Luft comprimirt: es entsteht die Compressionscurve II. Während des dritten Hubes tritt Dampf durch das Ventil b in das Rohr M und aus diesem in die comprimirte Luft, die sich arbeitverrichtend unter Wärmezufuhr ausdehnt: es ergiebt sich die Expansionscurve III. Die Wärme des Dampfes wird bei dieser Expansion in doppelter Weise benutzt: erstens liefert der Dampf Arbeit, wie in einer stark gedrosselten und stark expandirenden Dampfmaschine, und zweitens wird dem Dampf Wärme durch die expandirende, arbeitverrichtende, sich abkühlende Luft entzogen. Während des vierten Hubes wird die erwärmte Luft mit dem Wasser, das durch die Condensation des Dampfes entstanden ist, und der nicht condensirte Dampf durch das Ventil a und das Rohr K ausgestofsen und unter den Rost des Kessels oder ins Freie geleitet oder für Heizzwecke verwendet. Es entsteht im Diagramm die Linie IV. Die gewonnene Arbeit ist im Diagramm durch die Differenz der Flächen fg h if und d ei k d dargestellt. Um die Ausnutzung zu erhöhen, die Endspannung g e zu erniedrigen, wird beim ersten Hub des Kolbens B in der Richtung O das Ventil c, welches die Luft einläfst, etwas vor Ende des Hubes geschlossen; dann erscheint im Diagramm die Linie I bei e nach unten abgebogen, und liegt unter im übrigen gleichen Umständen der Punkt g weniger hoch über der atmosphärischen Linie. Das Ventil c wird um so früher geschlossen, je langer das Dampfeinlafsventil b geöffnet bleibt; das Verhältnifs der Dampffüllung zu der Luftfüllung wird bei jeder Maschine durch den Versuch so ermittelt und eingestellt, dafs für jede Dampffüllung das Maximum von Arbeit erhalten wird; bei einer solchen Einstellung erreichen die Endtemperaturen des Dampf- und Luftgemisches bei einer Atmosphäre Spannung, das bei den Dimensionen eines bestimmten derartigen Motors mögliche Minimum und die Ausnutzung das Maximum. Das Sicherheitsventil E hat den Zweck, die bei O etwa vorhandene Luft und den durchgedrungenen und condensirten Dampf selbsttätig zu entfernen.With the stroke taking place in direction O , atmospheric air is sucked in through valve c : The atmospheric line I results. During the second stroke, this atmospheric air is compressed: the compression curve II is created. During the third stroke, steam enters through valve b the tube M and from this into the compressed air, which expands while performing work under the supply of heat: the expansion curve III results. The heat of the steam is used in this expansion in two ways: firstly, the steam provides work, as in a strongly throttled and strongly expanding steam engine, and secondly, heat is withdrawn from the steam by the expanding, work-performing, cooling air. During the fourth stroke, the heated air with the water produced by the condensation of the steam and the non-condensed steam is expelled through the valve a and the pipe K and passed under the grate of the boiler or into the open, or used for heating purposes. Line IV emerges in the diagram. The work obtained is represented in the diagram by the difference between the areas fg h if and d ei kd . In order to increase the utilization, to lower the end voltage ge , the valve c, which feeds in the air, is closed a little before the end of the stroke during the first stroke of the piston B in the direction O; then in the diagram the line I appears bent downwards at e , and under otherwise identical circumstances the point g lies less high above the atmospheric line. The longer the steam inlet valve b remains open, the earlier the valve c is closed; the ratio of the steam filling to the air filling is determined and adjusted in each machine by experiment in such a way that the maximum of work is obtained for each steam filling; With such a setting, the final temperatures of the steam and air mixture at one atmosphere of tension reach the minimum possible for the dimensions of a particular engine of this type and the maximum utilization. The purpose of the safety valve E is to automatically remove any air present at O and the permeated and condensed steam.

Wie aus der Darstellung der Vorgänge ersichtlich ist, liefert der Motor in der Anordnung, wie er gezeichnet ist, innerhalb von vier Hüben nur einmal Arbeit. Soll der Motor innerhalb von vier Hüben zweimal Arbeit geben, so ist die rechte Seite des Cylinders genau' so zu gestalten, wie die gezeichnete und beschriebene linke Seite desselben, nur sind die auf der Steuerwelle N für die rechte Seite aufgekeilten Daumen und Excenter gegen die entsprechenden der linken Seite um 90⁰ oder 270⁰ zu versetzen. Soll der Motor auf jeden Hub Arbeit geben, so können zwei der soeben beschriebenen Cylinder hinter einander in der Weise angeordnet werden, dafs die Kolbenstange und die Steuerwelle des zweiten Cylinders die Verlängerungen der Kolbenstange und der Steuerwelle des ersteren sind, nur sind dann die Steuerorgane des zweiten Cylinders sämmtlich um i8o° gegen die des ersteren zu versetzen. Soll der Motor einfachwirkend sein in dem Sinne, in dem der Ausdruck einfachwirkend bei den Dampfmaschinen gebraucht wird, soll der Motor bei jedem zweiten Hub Arbeit geben, so sind zwei von" den in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten, nur einseitig mit dem Rohr- und Ventilsystem versehenen Cylindern in der vorher angegebenen Weise zu combiniren.As can be seen from the representation of the processes, the motor in the arrangement as it is drawn delivers work only once within four strokes. If the motor is to work twice within four strokes, the right side of the cylinder must be designed exactly like the left side drawn and described, except that the thumbs and eccentrics wedged on the control shaft N for the right side are against the corresponding to the left side by 90 ⁰ or 270 ⁰ . If the motor is to give work on every stroke, two of the cylinders just described can be arranged one behind the other in such a way that the piston rod and the control shaft of the second cylinder are the extensions of the piston rod and the control shaft of the first, only then are the control organs of the of the second cylinder to be displaced altogether by 180 ° from that of the first. If the motor is to be single-acting in the sense in which the term single-acting is used in steam engines, if the motor is to give work every second stroke, two of the "ones shown in the accompanying drawings are only one-sided with the pipe and valve system to combine provided cylinders in the manner indicated above.

Claims

Patent claim:

A steam hot air machine, which can be recognized by the one shown in the drawing Combination of the following facilities:

a) Compression of the chemically unchanged air and expansion of the air and steam mixture in the working cylinder (A) on the same side of the working piston (B);

b) Mixing of the chemically unchanged atmospheric air and the steam taken from a steam boiler in the working cylinder (A) during the expansion of the compressed, chemically unchanged atmospheric air by means of a pipe system (M) which distributes the steam as evenly as possible over the entire cross section of the cylinder .lt;

c) Regulation of the amount of steam admitted (through the pipe system M) by hand or by a regulator in such a way that the steam inlet valve (b) is all the sooner before completion of the stroke in which the expansion of the air and steam mixture takes place while working , is closed, the lower the work requirement is, for the purpose of changing the composition of the mixture of boiler steam and atmospheric air according to the work requirement;

d) Functioning of the working piston (B) in the following four ways: During the first stroke (in the direction O ): suction of atmospheric air. on the second stroke: compression of the same; in the third stroke: expansion of the same with the supply of steam; on the fourth stroke: the outside of the used air and steam mixture;

e) Regulation of the air intake valve (c) on the first stroke of each four-stroke period.

sucked air by hand or by a regulator in such a way that the air inlet valve (c) is closed before the end of the stroke or its cross-section or that of the air supply pipe is narrowed, so that less air is sucked in during the first stroke than when filling the working cylinder at one atmosphere Voltage is necessary for the purpose of being able to adjust the amount of mixture for every mixture on every machine in such a way that the temperature of the escaping steam and air mixture is a minimum;

f) Installation of numerous metal wire mesh (U) inside the enlarged cylinder (A) for the purpose of reducing the air temperature during the compression of the air by accumulating the heat released during the compression of the air and releasing the accumulated heat during the expansion of the steam and air mixture, for the purpose of keeping the temperature of the compressed air lower than that of the admitted steam, even with stronger compressions, and of achieving a transfer of heat from the latter to the former.

For this purpose ι sheet of drawings.