DE490C - Einrichtungen an kombinirten Dampf- und Luftmaschinen - Google Patents

Description

1877.

Klasse 46.

J. A. HAYDEN HASBROUCK in NEW-YORK (V. S. A.). Einrichtung an combinirten Dampf- und Luftmaschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 22. September 1877 ab.

Diese Erfindung besteht in gewissen neuen U'nd wirksamen Vorrichtungen an nicht condensirenden Dampfmaschinen, um den gewöhnlichen Dampf auf beste Weise in bläschenartigen, wie er in den natürlichen Wolken besteht, überzuführen, wodurch solche Maschinen mit weit weniger Brennmaterial betrieben werden können, als seither mit gewöhnlichem Dampf.

Um diesen Zweck zu erreichen, macht der Erfinder folgende Anordnung:

1. Verbindet er mit einer Dampfmaschine ohne Condensation eine einfach oder doppelt wirkende Luftcompressionspumpe, welche durch eine excentrische Scheibe, Hebedaumen oder anderen Mechanismus bewegt wird, so dafs ihre Bewegung keine gleichförmige, sondern eine beschleunigte oder intermittirende ist, welche in einem bestimmten Verhältnifs mit dem Kolbenhub der Dampfmaschine steht. Die Pumpe ist so eingerichtet, dafs sie die Luft am Anfange eines Kolbenhubes in den Dampfcylinder einläfst oder, sobald ein Vacuum in demselben eingetreten ist, oder gleichzeitig, wenn der Dampf in denselben eintritt.

2. Isolirt Erfinder (in Hinsicht auf Elektricität) den Dampfcylinder und seine unmittelbaren Anhängsel, um dadurch die Condensation des Wäschen- oder wolkenartigen Dampfes zu verhindern.

Mit Hülfe der beiliegenden Zeichnung soll nun erklärt werden, wie das oben erwähnte Princip in Wirklichkeit in Anwendung gebracht wird.

Fig. ι ist ein verticaler Längenschnitt durch den Cylinder einer horizontalen Dampfmaschine (nur die nothwendig sichtbaren Theile sind dargestellt).

Fig. 2 stellt eine unabhängige, aufrechtstehende, einfach wirkende Lufteompressionspumpe dar, welche mit der Dampfmaschine in Verbindung zu setzen ist.

Fig. 3 stellt ein entlastetes Einlafsventil im Durchschnitt dar.

Der Kolben A im Cylinder M steht gerade auf sieben Achtel seines Hubes (Fig 1). Die Luftpumpe wird durch eine Kette und zwei Scheiben B und B¹ von der Schwungradwelle der Dampfmaschine getrieben und macht (sie ist einfach wirkend) zwei Hübe, wenn die Dampfmaschine einen macht, und ihr Kolben C steht auf der Mitte seines Compressionshubes, wenn der Kolben A der Dampfmaschine sieben Achtel seines Hubes zurückgelegt hat.

Auf diesem Punkte soll das Ventil, oder der Schieber H, welcher den Dampf und die Luft gemischt in den Cylinder einläfst, gerade eben den Einlafs abgeschnitten haben, so dafs die nun auf ungefähr zwei Atmosphären zusammengeprefste Luft unter dem Pumpenkolben durch ein Einlafsventil D in den Schieberkasten von H eintritt, ohne jedoch in den Dampfcylinder strömen zu können; erst wenn die Kurbel soweit gedreht ist, dafs der Schieber sich wieder öffnet, tritt die Luft in den Cylinder M und vermindert sich die Pressung unter dem Pumpenkolben, welche indessen gerade kurz vorher nicht viel höher, als die des abgehenden Dampfes war; denn die Luft wird in einen Raum getrieben, der wenig gröfser ist, als der, den sie einnahm, seit ihre Verbindung mit dem Cylinder offen gewesen, bis zum letzten Theil des Hubes»

Ich wiederhole also, dafs die Luft in den Schieberkasten eintritt, wenn der Schieber H den Dampfeintritt im Cylinder abgeschlossen hat. Der Expänsionsschieber G schneidet bei ein Viertel des Hubes (oder auch früher, je nach der Höhe der Dampfspannung) ab, die Maschine arbeitet also mit Expansion.

Die Spannung, welche daher dem Eintritte der Luft entgegensteht, ist also eine entsprechend geringere, wie aus dem eben Gesagten hervorgeht.

Wenn ich mein System an einer bestehenden Dampfmaschine verwende, mufs der Schieber, wenn er nicht bei sieben Achtel abschneidet, dazu umgeändert oder, wenn dies nicht geht, ein besonderes Absperrventil, welches mit ihm zusammenwirkt, beigefügt werden.

Das Expansionsventil oder der Schieber G zwischen deni Luftsammeiraum und dem Dampfkessel ist unabhängig von dem Vertheilungsschieber H.

Sobald das Hülfs - Expansionsventil geöffnet und der Dampf plötzlich in die Luft eindringt, welche sich in dem Räume zwischen diesem Ventil und dem Dampfkolben befindet, so wird eine augenblickliche und bedeutende Vergröfserung der Spannung eintreten und diese würde sich rückwärts in den Kesselraum verbreiten und so wieder verlieren. Dies zu verhindern, d. h.

diese vergröfserte Spannung nutzbar auf den Dampf kolben wirken zu lassen, habe ich mit dem Expansionsschieber ein Absperrventil E verbunden, welches gerade über diesem liegt. Es öffnet sich nach dem Cylinder hin und läfst den Dampf aus dem Kessel sofort wieder eintreten, sobald die Spannung im Schieberkasten wieder unter die im Kessel herrschende gesunken ist. Der Inhalt der Luftpumpe soll ungefähr ein Viertel von dem des Dampfcylinders betragen, wie ich durch Versuche gefunden habe, und ist hierbei die Dampfspannung gleichgiltig; denn es scheint, dafs verhältnifsmäfsig desto weniger Luft gebraucht wird, um unter sonst gleichen Umständen das gewünschte Resultat zu erzielen, je gröfser die Dichtigkeit des Dampfes ist. Uebrigens kann der Hub der Luftpumpe ja auf die verschiedenste Weise variabel gemacht werden.

Wenn die Luftpumpe in Beziehung auf Construction, Bewegung und Gröfsenverhältnisse zum Dampfcylinder der hier beschriebenen entspricht, so stehen der Einfuhrung der Luft in den Dampfcylinder am Anfange des Hubes keine Schwierigkeiten im Wege, auch ohne besondere Einlafs- und Steuerventile und Reservoirs, wie wir gesehen haben. Letztere werden indessen nöthig, sobald der Bewegungsmodus beider Kolben während eines Hubes derselbe ist.

Es kann auch eine doppeltwirkende Luftpumpe, welche Hub für Hub mit dem Dampfkolben arbeitet, angewendet werden, um den erklärten Zweck zu erreichen; sie mufs aber alsdann durch eine Curvenscheibe oder einen anderen passenden Mechanismus bewegt werden, so dafs sie die Luft anfangs nicht so rasch zusammenprefst, sondern gegen das Ende des Hubes erst rascher geht und mit dem Ende des Dampfkolbenhubes abschneidet und den Hub, sowie die Abgabe der comprimirten Luft erst beim Rückgange des Dampfkolbens vollendet.

Der Erfinder zieht indessen eine einfach wirkende Luftpumpe mit zwei Hüben auf einen Dampfkolbenhub und mit beschleunigter Bewegung am Ende des Hubes durch eine Curvenscheibe (Fig. 2) jener doppelt wirkenden vor, weil bei dieser alle Luft während eines Dampfkolbenhubes abgegeben wird.

Um jedoch eine leichte Bewegung der Pumpe zu bekommen, verzichtet der Erfinder zum Theil auf den letzt erwähnten Vortheil und läfst die Luftpumpe ihren Hub erst vollenden und ihre Luft abgeben, wenn der Dampf kolben schon ein Zweiunddreifsigstel seines Rücklaufes gemacht hat.

Damit die Luftpumpe sich bei grofser Geschwindigkeit nicht erhitze, ist sie mit einem Wassermantel zur Abkühlung umgeben.

Expandirt der Dampf in einer Maschine auf eine geringere Spannung als 15 Pfund Ueberdruck per Qu.-Zoll, bevor der Luftpumpenkolben seinen halben Druckhub vollendet, d. h. obigen Druck hervorgebracht hat (ausgenommen, das Schieberventil H habe vorher durch Ueberlappung abgeschlossen) alsdann kann die für den nächsten Hub comprimirte Luft am Ende des noch zu vollendenden Hubes in den Cylinder eintreten, also auf die Seite, welche mit nächster Kolbenwendung ausbläst. In diesem Falle wäre das Resultat wenig oder gar nicht besser, als wenn man gewöhnlichen Dampf angewendet haben würde. Ein auf 15 Pfund Ueberdruck per Qu.-Zoll belastetes Einlafsventil würde dieses Eintreten der Luft in den Schieberkasten verhindern.

Statt eines einfachen, belasteten Ventils wird ein entlastetes oder fast entlastetes, wie Fig. 3, vorgezogen, welches sich nur bei einer Spannung von nicht weniger als 15 Pfund Ueberdruck auf den Quadrat-Zoll auf der Luftseite öffnet; die Spannung auf der anderen Seite mag sein, wie sie will. Dieses Ventil aber öffnet sich, selbst wenn auf der Dampfseite ein gröfserer Druck, als 15 Pfund Ueberdruck herrscht, sobald auf der Luftseite 15 Pfund Ueberdruck vorhanden ist, und der Dampf könnte in das Luftrohr eintreten, wenn das Hülfseinlafsventil J nicht wäre, welches dies verhindern soll (Fig. 3).

Das Einlafsventil D sitzt am besten so nahe als möglich dem Schieberkasten (siehe Fig. 1).

Anstatt die Luft aus der Luftpumpe in den Schieberkasten zu entlassen, von wo aus sie mit dem Dampf in den Dampfcylinder geht, kann auch eine doppelt wirkende Luftpumpe (deren Kolbenbewegung zu der des Dampfcylinders die oben beschriebenen Beziehungen besitzt) parallel neben dem Dampfcylinder liegen, welche die Luft direct an jedem Ende des Cylinders einführt.

In diesem Falle mufs in jedem der beiden Lufteinführungswege ein, dem oben beschriebenen ähnliches Ventil liegen.

Isolirter, wolkenbläschenartiger Dampf condensirt nicht unter dem Einflufs von Kälte, gleich dem Dampf, und so sehen wir sie hoch oben in der Luft schwimmen, obschon sie zeitweise und nach und nach durch angrenzende Luftschichten aufgesaugt werden.

Wenn die Wolken condensirt werden sollen, so ist es nöthig, däfs ihre Elektricität vernichtet oder auf benachbarte Wolken entladen werde, und in dem Mafse, als dieses stattfindet, verlieren sie ihre Fähigkeit in einem tausendmal leichteren Medium, als sie selbst, das ihre Bläschen bildende Wasser oben zu tragen.

Um daher die Condensation in einem Wolkendampfcylinder (Nebeldampfmaschine, Cloud engine cylinder) zu verhüten, isolire ich denselben elektrisch. Dies ist bei neu zu erbauenden Maschinen leicht gethan und unterliegt auch bei bestehenden Maschinen keinen Schwierigkeiten, wie aus folgendem erhellt:

In Fig. ι ist K die Grundplatte mit Abrichtflächen für die Fufsflantschen K¹ des Cylinders. Anstatt jedoch beide in metallischem Contact miteinander zu verschrauben, lege ich zwischen beiden entweder gut gefirnistes, hartes Holz oder dickes Gummituch (^²).

Ebenso werden die Bolzen ζ durch Büchsen

Claims (1)

1. von Poekholz oder anderem, nicht leitenden Material und durch Unterlagscheiben z^l für Kopf und Mutter aus gleichem Material isolirt.

   Rund um den Cylinder, aber nicht in Berührung mit ihm, liegt ein blechener Mantel a. An den ringförmigen Rippen am Cylinder ist er befestigt, aber durch Unterlage von nicht leitendem Material isolirt. Die Kolbenstange ist im Kreuzkopf L in ähnlicher Weise isolirt, so dafs die Schubstange die Elektricität nicht ableiten kann.

   Die Schieberstangen sind durch Glasbüchsen isolirt, ebenso das Dampfrohr durch eine Glasbüchse ο ο, welche durch Bolzen N zwischen den Flantschen P und P¹ eingeschraubt ist. Selbstverständlich sind auch die Bolzen N von den Flantschen - durch Büchsen und Unterlag- ^cheiben aus Hartgummi isolirt.

   Die Verdichtung des Glaskörpers ο ο gegen die Flantschen geschieht durch vulcanisirten Gummi. Sein äufserer Umfang sollte von schlechten Wärmeleitern umhüllt sein, damit der Dampf nicht condensire und das hierdurch gebildete Wasser die Elektricität des Cylinders nicht nach dem Dampfrohr ableite. Das Luftrohr und das Einlafsventil D ist ebenfalls isolirt und es unterliegt nun keinem Zweifel, dafs der Cylinder von allen um- und anliegenden Gegenständen durch Zwischenlage von Material, welches die Elektricität nicht leitet, getrennt ist.

   Der Erfinder hat oft beobachtet, dafs am frühen Morgen, kurz ehe die Sonne aufgeht und die Luft klar ist, einzelne, am Horizont schwimmende Wolken sichtlich anschwellen, sich vergröfsern und dafs dieses Anschwellen eine beträchtliche Zeit andauert, selbst bei den am westlichen Horizont hängenden Wolken, welche dem directen Lichte also nicht ausgesetzt sind.

   Der Erfinder kann demnach nicht glauben, dafs das erwähnte Anschwellen der Wolken eine Wirkung der Wärme ist, sondern er mufs sie dem Lichte zuschreiben. Auf diese Beobachtung gestützt, beabsichtigt er, den Cylinder einer Wolken- oder Nebeldampfmaschine mit gläsernen Deckeln zu versehen oder in die Metalldeckel grofse Glaslinsen einzusetzen, vielleicht auch in den Kolben. Besser würde es noch sein, statt letzteren mit Glaslinsen zu versehen, auf beiden Seiten desselben metallene Reflectoren anzubringen, welche Hitze und Licht zurückstrahlen und nebenbei noch das Hinüberdringen von Wärmestrahlen vom Dampfraume nach dem Ausblaseraume des Cylinders verhüten.

   In jedem Falle werden die Linsen und Reflectoren, falls sie durch Feuchtigkeit nicht zu sehr getrübt sein werden, die Beobachtung des Innern des Cylinders erleichtern und man braucht daher nicht so oft die Cylinderdeckel abzuschrauben.

   In der Zeichnung bezeichnen die Buchstaben Q die Linsen und die doppelten Linien R R am Kolben die Reflectoren.

   Patent-Anspruch: Die oben beschriebene, combinirte Dampf- und Luftmaschine mit elektrisch isolirtem Dampfcylinder und Glaslinsen, zum Zwecke, wie oben beschrieben.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.