DE43649C - Offene Heifsluftmaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Fig. ι zeigt die Gesammtanordnung der Heifsluftmaschine in Ansicht, Fig. 2 den Grundrifs derselben mit weggenommener Pleuelstange und Balancier, der in Fig. 3 im Detail ersichtlich ist. In Fig. 4 ist die Maschine im Längsschnitt, in Fig. 5 der Arbeitscylinder in einem durch die Ventile gelegten Schnitt ersichtlich, während in Fig. 6 der Centrifugalregulator im Schnitt, in Fig. 7 und 8 in Ansicht und Grundplan Details zu demselben angegeben sind.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Die der Atmosphäre entnommene Luft wird in einem Behälter comprimirt, der mit einer aus einem Röhrensystem gebildeten Ausgleichskammer in Verbindung steht; durch diese Kammer gelangt die Luft mit einer Temperatur in den Feuertopf, deren Höhe fast dieselbe wie diejenige der Auspuffgase ist. Die auf Kosten dieser Gase erhitzte Luft wird in einem Feuertopf vertheilt, aus welchem sie mit einer je nach dem Gange der Maschine sich richtenden Temperatur austritt. Die Luft strömt hierauf in den Arbeitscylinder, in dem sie zunächst mit constantem Druck, dann durch Expansion arbeitet, die durch den Ueberschufs an Hitze erfolgt, welche der Luft im Feuertopf zugeführt wurde. Die Luft wird zuletzt unter gewöhnlichem Druck in die Ausgleichskammer zurückgeführt und entweicht endlich in die Atmosphäre.

Die Luftpumpe A, Fig. 4, erstreckt sich in das Reservoir R und ist mittelst Flantsches und Schrauben an letzterem befestigt. Die Ventile mit flachem Sitz und mit Lederdichtung sind so gestaltet, dafs der schädliche Raum am Ende des Kolbens auf ein Minimum reducirt ist.

Die den Kolben bethätigende Stange ist durch Kugelgelenk mit dem Balancier B verbunden, damit, unbeschadet der Aufhängung des letzteren, kein Zwängen dieser Stange eintritt. Behälter R aus Gufseisen bildet einen Theil des Maschinengestelles, an dem auf der einen Seite ] die Lagerböcke für die Welle, an der anderen Seite eine breite, durch Rippen mit dem Behälter verbundene Auflagerfläche für den Arbeiiscylinder C angegossen ist.

Einlafsventil V stellt unter Vermittelung des Rohres T die Verbindung des Behälters R mit dem Ausgleichscylinder E her, der nach Art eines Röhrenkessels angeordnet ist. Die in dem Cylinder E erhitzte Luft, deren Temperatur umsomehr auf die Temperatur der austretenden Gase gebracht wird, je gröfser die Röhrenoberfläche ist, vereinigt sich nach dem Erhitzen in dem Rohr T², Fig. 1, das den Cylinder C mit dem Gehäuse des Eintrittsventils H verbindet, Fig. 1 und 5.

Die Lufteintrittsvorrichtung ist in Fig. 5 ersichtlich. Zutriusventil S ist durch eine Anzahl über einander gelegter Scheiben aus biegsamem Asbest oder durch einen zusammengeprefsten Kegelstumpf aus genanntem Material gebildet, der zwischen zwei Metallscheiben eingeschlossen ist.

Der Ventilsitz ist aus Metall, so dafs sich der Asbest fest gegen den konischen Sitz anpressen und genau dessen Form annehmen

kann. Ein derartig angeordnetes Ventil sichert trotz der hohen Temperatur einen dichten Schlufs und kann durch Auswechselung der Asbestlagen leicht ausgebessert werden.

Die comprimirte und schon erhitzte Luft gelangt durch Ventil 5 in das Gehäuse des Vertheilungsschiebers Y, aus dem sie sich in Gestalt zweier Ströme von einer der Stellung dieses Schiebers entsprechenden Stärke weiter fortbewegt. Die durch Kanal C₁ streichende Luft gelangt nach einem ringförmig an der Aufsenfläche der am Boden des Feuertopfes liegenden Chamotteziegel angebrachten Kanal U und vertheilt sich aus diesem durch eine Anzahl horizontaler, in den Ziegeln selbst angebrachter Kanäle in das im Feuertopf F befindliche Brennmaterial, das beispielsweise aus Koks bestehen kann. Dieser Koks wird infolge der feuerfesten und schlecht wärmeleitenden Umhüllung auf lebhafter Rothglut oder sogar auf Weifselut erhalten. Zunächst bildet sich bei der Verbrennung Kohlensäure, die sich dann theilweise zersetzt, so dafs der oberen Brennmaterialschicht eine aus Stickstoff, Kohlensäure und Kohlenoxyd bestehende Flamme entsteigt. Letztere trifft eine heifse Luftschicht, die durch einen zwischen den Ziegeln der Expansionskammer und denjenigen des Feuertopfes eingelegten ringförmigen Spalt XX zuströmt und nur aus demjenigen Theil der Luft besteht, welche aus dem Gehäuse des Vertheilungsschiebers in den Kanal C₂ übertritt.

Beim Zusammentreffen beider Gasströme erfolgt ein Aufwirbeln und verbrennt das in der Flamme enthaltene Kohlenoxyd vollständig. Diese Verbrennung wird durch das Vorhandensein eines kegelstumpfartigen Domes begünstigt, der als Flammofen wirkt und die Hitze in der Gegend des Spaltes X concentnrt, wie er gleichzeitig die Ausstrahlung des in Rothglut befindlichen Koks gegen die Wände der Expansionskammer bewirkt. Das Gemisch bewegt sich in dem den Feuertopf F mit der Expansionskammer verbindenden cylindrischen Kanal weiter und kommt in diesem als eine unter Druck stehende gasförmige Masse an, deren Temperatur je nach der Stellung des Vertheilungsschiebers Y mehr oder weniger hoch ist; letzterer steht mit einem kleinen, durch Gewicht und Feder belasteten Kolben M in Verbindung und communicirt durch ein kleines Rohr mit dem Behälter R. Jedem zwischen bestimmten Grenzen liegenden Druckwerth entspricht eine Gleichgewichtsstellung des kleinen Kolbens M. Nimmt der Druck im Behälter ab, so sucht der Kolben M niederzugehen und dadurch den Vertheilungsschieber zu verstellen, wodurch andererseits die durch das Brennmaterial streichende Luftmenge und dadurch die Temperatur für den Betrieb der Maschine erhöht wird.

Das Umgekehrte findet statt, wenn sich der Druck seiner oberen Grenze nähert. Nach dem Schlufs des Ventils 5 nimmt das Volumen der in der Expansionskammer und im Feuertopf enthaltenen Luft zu, diese treibt den Arbeitskolben vor sich her und verrichtet auf Kosten ihrer inneren Hitze und der vom Feuertopf gelieferten Wärme die Expansionsarbeit. Am Ende der Aufwärtsbewecung öffnet sich das dem Ventil 5 gleiche Austrittsventil S₁ und die in der Expansionskammer enthaltene Luft sinkt auf den Atmosphärendruck herab und wird hierauf durch Niedergang des Kolbens in die Ausgleichskammer E getrieben. Aus dem Gehäuse S¹ streicht die Luft durch Krümmung T₁ nach dem Raum Z, wobei die Temperatur derselben nach Mafsgabe des Ganges der Maschine mehr oder weniger hoch ist. Am anderen Ende des Ausgleichsapparates vereinigen sich die austretenden, ungefähr auf 2io°C. abgekühlten Gase in dem Raum Z_x wieder und treten durch Rohr W in die Atmosphäre über.

Die metallene Umkleidung des Feuertopfes kann durch Lösen der Bolzen b von der Expansionskammer getrennt werden, wobei sie sich auf Walzen auflegt, die ein Verschieben über dem Erdboden hin ermöglichen.

Am unteren Theil der Umkleidung ist eine ThUr angeordnet, welche das Reinigen des Feuertopfes, sowie das Entzünden des Brennmaterials ermöglicht.

Auf der Innenseite der Thür ist ein Ziegel eingelegt, welcher den hohlen, in der feuerfesten Innenbekleidung befindlichen Raum für die Thür ausfüllt. Aeufserlich an der Expansionskammer ist eine Füllvorrichtung angebracht, um während des Betriebes das nöthige Brennmaterial einzuschütten. Diese Füllvorrichtung ist bei K, Fig. i, 2 und 4, ersichtlich und besteht aus einer Kammer, die durch Thür ρ mit der Atmosphäre und durch Thür P₁ mit der Expansionskammer verbunden ist. Diese Thüren bestehen aus Metall und ist die Dichtungsfuge durch eine Asbestschicht gebildet. Thür ρ kann sich um Achse a a drehen und durch Bolzen e oder in anderer Weise auf ihrem Sitz gehalten werden. Thür ρ ^l wird durch zwei Glieder g, Fig. 4, bewegt, die mit den Hebeln / verbunden sind und sich gegen die Seitenwände der Kammer anlegen.

Genannte Glieder und Hebel können mit dem Brennmaterial in Berührung kommen oder in gufseiserne Hülsen eingesteckt werden. Die Hebel / sitzen auf einer Achse, die durch eine Asbestgarnitur hindurch nach aufscn führt und auf welcher ein mit Gegengewicht belasteter Hebel Q. sitzt; genanntes Gewicht dient dazu, die Thür stets verschlossen zu halten.

Will man eine Brennmaterialschicht in den Feuertopf einschütten, so öffnet man zunächst

Thür ρ, schüttet das Material in den Raum L ein und schliefst Thür ρ wieder. Dann braucht man nur das auf dem Hebel Q. sitzende Gewicht zu heben, um die Thür ρ_λ zu öffnen, worauf das Brennmaterial in den geneigten Kanal und zuletzt in den Feuertopf fällt.

Ueber dem letzteren befindet sich die Expansionskammer G, die mit ihrem oberen Theil an dem Untenheil des Arbeitscylinders C befestigt ist. Genannte Kammer besteht aus einer Metallumhüllung, die innerlich mit feuerfesten Steinen ausgelegt ist, um das Metall gegen die Wirkung der Flammen zu schützen und den Verlust an Hitze durch Ausstrahlung auf ein Minimum zu beschränken. Aeufserlich ist der Arbeitscylinder mit Rippen besetzt, durch welche die durch das Leitungsvermögen der Wärme aus der Expansionskammer kommende Hitze an die Atmosphäre abgegeben wird; durch eine breite Auflagerfläche ist der Arbeitscylinder -an dem Maschinenfundament befestigt.

Der hohle Kolben P des Arbeitscylinders ist an seinem oberen Theile mit einer Asbest- und Reifsbleigarnitur ausgerüstet, welche eine sichere Dichtung mit dem ausgebohrten Theil des Cylinders bildet.

In der Anordnung nach Fig. 4 und 5 besteht diese Garnitur aus einem in Reifsblei getauchten Asbestseil, das in Windungen um den oberen Theil des Kolbens gewickelt ist, zu welchem Zwecke der Cylinderdurchmesser vermindert worden ist. Ein durch Schraubenbolzen festgehaltener Abschlufsring ermöglicht die Ausdehnung, Herausnahme und Reparatur der Asbestdichtung.

Die den Arbeitskolben mit dem Balancier verbindende Kolbenstange ist durch eine nachgiebige Metallschiene mit dem Kolben befestigt; letztere sitzt einestheils am unteren Ende der Kolbenstange, anderentheils an einer Traverse, die auf zwei aus der Innenfläche des Cylinderkolbens vorstehenden Auflagern aufgeschraubt ist und durch eine in der Kolbenstange gelassene Aussparung hindurchgeht.

Die Verbindungsweise gewährt folgende Vortheile:

Sie vermeidet Reibung, Abnutzung und die Nothwendigkeit, das Einölen in einer wenig zugängigen und auf hoher Temperatur befindlichen Schicht vornehmen zu müssen. Die Kolbenstange ist oben kugelgelenkartig mit dem Balancier verbunden.

Diese Kugelgelenkverbindung ist bei allen Verbindungen der übrigen Kolbenstangen zur Verwendung gebracht und hat den Zweck, Ausdehnungen nachzugeben und unsymmetrische Biegungen des Maschinengestells und der beweglichen Theile zu verhüten, ohne die Genauigkeit der Montage der Maschine zu beeinträchtigen.

Die gekröpfte Welle trägt folgende Organe: das Schwungrad, die Excenter für die Bewegung des Eintritts- sowie des Austrittsventils, sowie ein Zahnrad zur Bewegung des Centrifugalregulators.

Durch die Hubscheibe J₁ wird unter Vermittelung eines Winkelhebels, der Stange I₁ und eines zweiten Winkelhebels das Austrittsventil S₁ bethätigt.

Die Form des Excenters J₇ Fig. 1, 2 und 5, für das Eintrittsventil S ermöglicht Erzielung verschiedener Füllungsgrade, um trotz der Veränderungen in der von der Maschine zu leistenden Arbeit eine constante Geschwindigkeit dadurch aufrecht zu erhalten, dafs die Admissionsdauer nach der relativen Stellung des Excenters und des das Ventil £ durch Vermittelung des Hebels JV, der Stange I und des Hebels JV₁ bewegenden Röllchens geändert wird.

Die Geschwindigkeit der Maschine wird durch das Spiel eines Centrifugalregulators O in bestimmten Grenzen gehalten, der je nach Bedarf die Admissionsdauer dadurch vergröfsert oder verringert, dafs er den Hebel JV auf dem Excenter verschiebt.

Hebel JV hat als Drehachse eine Schraube, Fig. 6, auf der er die Mutter bildet. Das eine Ende dieser Schraube trägt eine Frictionsscheibe o, Fig. 6, die zwischen den beiden Seidenwänden χ einer auf die Achse des Regulators geschobenen Hülse liegt; letztere nimmt an der Drehbewegung der Regulatorachse theil, auf der die Hülse durch Mitnahme seitens der mit den Schwungmassen des Regulators verbundenen Spindel i verschoben werden kann.

Hält sich die Geschwindigkeit zwischen bestimmten Grenzen, so treffen die Wände der Spule nicht gegen die Scheibe 0 an; erreicht jedoch die Geschwindigkeit ihre obere oder untere Grenze, so legt sich die eine oder andere der Wände χ gegen die Scheibe 0 an, es dreht sich die Schraube und wird hierdurch der Hebel JV in demjenigen Sinne verschoben, welcher der Herstellung eines regelmäfsigen Maschinenganges entspricht.

In dem Falle, dafs aus einem beliebigen Grunde die Maschine mit einer geringeren als der unteren Grenze entsprechenden Geschwindigkeit läuft, würde der durch die Schraube mitgenommene Hebel JV in seine Endstellung zu gelangen suchen. Dieser Uebelstand wird durch den kleinen Winkelhebel η beseitigt, der, durch Hebel JV verschoben, die Hülse hebt und dadurch letztere aufser Berührung mit der Scheibe ο bringt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche: Bei einer Heifsluftmaschine, welche aus einem wegnehmbaren Feuertopf, einer Expansionskammer, einem Arbeitscylinder nebst Kolben, einer Luftpumpe nebst Compressionsreservoir und einem Apparat zum Ausgleich der Temperatur zwischen der Auspuffluft und Arbeitsluft besteht, die Vereinigung der nachstehenden Einrichtungen:

1. ein Vertheilungsschieber (Y), um die Arbeitsluft je nach Bedarf über oder unter der Feuerschicht im Feuertopf einzuführen ;

2. eine Schieberstange für den Eintrittsschieber (S), deren als Winkelhebel (N) gestaltetes Ende

durch Einwirkung des Regulators auf der steigenden Fläche eines mit der Kurbelwelle umlaufenden Daumens verschoben wird;

die Kolbenstange in ihrer kugelgelenkartigen Verbindung mit dem Balancier und in ihrer nachgebenden Verbindung mit dem Arbeitscylinder;

der fahrbare Feuertopf, welcher durch Lösung seiner Verbindung vor der Expansionskammer auf Walzen fortgerollt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.