DE51939C - Dampfkapselwerk mit in demselben liegender Kapselpumpe - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Kapselwerk für Dampfbetrieb, welches einen ringförmigen Dampfraum und einen dazu concentrischen, ebenfalls ringförmigen Flüssigkeitsraum besitzt; jeder dieser beiden Räume besitzt eine radiale Scheidewand, und zu beiden Seiten der letzteren befindet sich je eine Eintritts- und eine Austrittsöffnung.

Der Kolben besteht für jeden der genannten beiden Räume aus einem geschlitzten Ring; der in dem Dampfraum befindliche Ring hat einen solchen Durchmesser, dafs er mit seiner Aufsenseite die äufsere Begrenzungswand und mit seiner Innenseite die innere Begrenzungswand in diametral entgegengesetzten Punkten gleichzeitig berührt.

Die Dicke des Ringes ist hierbei gleich der Dicke der Begrenzungswände. Der Dampfkolbenring tritt auf diese Weise in excentrische Beziehung zu dem Dampfraum. Der Flüssigkeitskolbenring ist dem Dampfkolbenring ganz analog hergestellt und steht auch in ganz gleicher Beziehung zu dem Flüssigkeitsraum.

Die beiden Kolben haben ein gewisses Abhängigkeitsverhältnifs zu einander, so dafs sie gleichzeitig bethätigt werden.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist die Vorrichtung in einigen Ausführungsformen als Wasserpumpe dargestellt.

Fig. ι ist ein Verticalschnitt durch die Mitte der Vorrichtung mit dem in Ansicht gezeichneten Anlafshebel. Fig. 2 ist ein ähnlicher Schnitt durch den Deckel und einen abgeänderten Kolben. Fig. 3 stellt die Kupplungsvorrichtung für den Dampf- und Wasserkolben dar.

Fig. 4 zeigt den Kopf des Anlafshebels in Ansicht.

Fig. 5 ist das Gehäuse mit weggeschnittenem Kolbendeckel, von oben gesehen, und veranschaulicht die Lage der Kolbenringe in ihren bezüglichen Räumen. Fig. 6 stellt ein abgeändertes Gehäuse dar, wobei die Dampföffnungen sich im Gehäuseboden befinden.

Fig. 7 ist der Verticalschnitt durch den Deckel des abgeänderten Gehäuses mit dem oberen Theil des Kolbens in Ansicht. Die Fig. 7 a, 8 und 9 zeigen Einzelheiten. In Fig. 10 ist ein für das in Fig. 5 dargestellte Gehäuse geeigneter Kolben dargestellt.

Fig. 11 zeigt einen Schnitt nahe dem Boden eines unterhalb des in Fig. 6 dargestellten Gehäuses angeordneten Condensationsraumes.

Das Gehäuse 1 wird zweckmäfsig in einem Stück gegossen; die Grundplatte 2 besitzt die nach oben vorspringenden Wände 3,4, 5, 6, welche sämmtlich zu einander concentrische Ringe bilden.

Die Ringe 5 und 6 sind durch den Steg 7 mit einander verbunden, welcher den ringförmigen Dampfraum 8 an dieser Stelle radial durchsetzt. In ganz analoger Weise sind die Ringe 3 und 4 durch einen den Wasserraum durchsetzenden Steg 9 mit einander verbunden. Die Stege 7 und 9 können sowohl besonders hergestellt als auch mit dem Gehäuse zusammengegossen werden. Die Einlafsöffnung 12 gestattet den Eintritt des Dampfes in den Raum 8 und die Austrittsöffnung 13 das Entweichen desselben nach geleisteter Arbeit. Entsprechende Oeffnungen 14 und 15 dienen zum Ein- und Austritt des Wassers in den Raum 1 o.

Die Dampfein- und Austrittsöffnungen können sowohl an der Seite des Gehäuses, Fig. 5, als auch im Boden desselben, Fig. 6, angeordnet werden; im letzteren Falle werden dieselben so grofs gemacht, dafs sie nicht durch die Kolben beeinträchtigt werden.

Der Kolbenring 20 ist an der der Scheidewand 7 entsprechenden Stelle unterbrochen und mit dem dadurch entstandenen Schlitz auf die Scheidewand 7 aufgesetzt. Der Ring 20 hat, wie bereits bemerkt, einen solchen Durchmesser, dafs derselbe mit seiner äufseren Wandung an dem Ringe 6 anliegt, wenn er gleichzeitig mit seiner inneren Wandung den Ring 5 an der diametral gegenüberliegenden Stelle berührt. Der Schlitz des Ringes 20 pafst ziemlich genau auf die Scheidewand 7, so dafs der Ring eine geringe Schwingung um die Scheidewand 7 auszuführen vermag.

Der Ring 20 hat nahe der Dampfeinlafsöffnung eine Bohrung 22 und nahe der Dampfaustrittsöffnung eine Bohrung 23. Der Ring 20 befindet sich an einem ringförmigen Deckel 24, der auf jeder Seite des Ringes flantschenartig vorsteht; diese Flantschenbreite ist gröfser als die Weite des Dampfraumes 8, so dafs der Deckel 24 die den Raum 8 bildenden Wände 5 und 6 bei jeder beliebigen Stellung des Kolbenringes 20 völlig bedeckt.

Ueber dem Kolbendeckel 24 befindet sich noch der Gehäusedeckel A, welcher auf dem Gehäuse 1 oder einem daran befindlichen Flantsch A festgeschraubt oder auf beliebige andere Weise damit verbunden ist; der Gehäusedeckel ist eine einfache, nöthigenfalls durch Rippen B verstärkte Platte, welche auf das Gehäuse aufgesetzt ist und eine centrale Bohrung zur Aufnahme einer Stopfbuchse für die Anlafshebelwelle enthält.

Wenn nun die einzelnen Theile sich in der in Fig. 5 gezeichneten Lage befinden, und es tritt Dampf durch die Oeffnung 12 ein, so wird dieser in den keilförmig gestalteten Raum links von der Scheidewand eintreten, in dem Raum 8 in der Richtung der Pfeile verlaufen und auf beide Seiten des Ringes drücken; da aber auf die andere Seite des Ringes 20 kein Gegendruck ausgeübt wird, so wird der Ring 20 verschoben werden, bis der Dampf durch die Oeffnung 13 entweicht, so dafs die Berührungsstellen des Ringes 20 mit den Wänden 5 und 6 nunmehr den früheren gerade umgekehrt liegen,

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wie dies in Fig. 5 durch punktirte Linien angedeutet ist.

Auf diese Weise' wird der Ring 20 veranlafst, pendelartig um die Scheidewand 7 zu schwingen und sich so in dem Dampfraum 8 von der einen Seite zur anderen zu bewegen, wobei dieser Raum durch den flantschenartigen Deckel 24 stets verschlossen bleibt.

Der andere Kolbenring 25 steht zu dem Raum 10 in derselben Beziehung wie der Ring 20 zu dem Dampfraum 8; auch ist dieser Ring mit einem beiderseits vorstehenden Deckelflantsch 26 ausgestattet, der bei allen Stellungen des Kolbenringes 25 sowohl über die ringförmige Wand 4 als über den mittleren Raum i'6 übergreift und so die Hohlräume 8 und 16 geschlossen hält.

Die Deckplatte 26 besitzt aufwärts gerichtete Stifte 27, welche mit ebensolchen Stiften 27 auf der Deckplatte 24 übereinstimmend angeordnet sind. Zwischen diese Stifte wird eine Kupplungsschiene 30 eingeschoben, wobei die beiderseitigen Ansätze dieser Schiene sich von innen an die Stifte 27 anlegen; auf diese Weise werden die beiden Kolbendeckel 24 und 26 so mit einander verbunden, dafs der innere Ring 25 gezwungen wird, den Bewegungen des äufseren Ringes zu folgen. Hierdurch aber wird der sichelartige Raum f zwischen dem Ring 25 und der ringförmigen Wand 3 infolge der schwingenden Bewegung des Dampfkolbens abwechselnd von der einen nach der anderen Seite verlegt.

Infolge dieser Bewegung des Ringes 25 wird durch die Oeffnung 14 Wasser angesaugt und durch die Oeffnung 1 5 wieder ausgetrieben, da die genannten Oeffnungen durch die Schwingungen des Kolbenringes 25 abwechselnd geöffnet und geschlossen werden.

Von der Oeffnung 22 geht ein Kanal 29 aufwärts zur Oberfläche des Kolbendeckels 24; durch diesen Kanal tritt Dampf hindurch, und da die Druckfläche des von oben wirkenden Dampfes etwas gröfser ist als diejenige des von unten auf den Kolbendeckel 24 wirkenden Dampfes, so wird der Deckel 24 sich dicht auf die oberen Ränder der Wände 5 und 6 und der untere Rand des Ringes 20 auf den Boden des Gehäuses auflegen.

Manchmal ist es nöthig, die Kolben in Bewegung zu bringen, nachdem der Dampf eingeströmt ist. Zu diesem Zweck ist der Anlafshebel 35 vorgesehen, der an eine durch die Stopfbüchse 37 hindurchgehende Welle 36 am äufseren Ende angreift, während das innere Ende in einen Ansatz 38 mit dem radial angeordneten Absatz 39 ausläuft.

Der letztgenannte Absatz 39 wird dadurch gebildet, dafs die freie Fläche des Ansatzes 38 spiralförmig geneigt ist und in einer radialen Linie scharf absetzt. Die Welle 36 kann in ihrem Gehäuse sowohl eine drehende als eine auf- und niedergehende Bewegung ausführen.

In der Mitte der verbundenen Kolben ist ein Stift 31 angeordnet; derselbe befindet sich demnach bei der in Fig. 1 gezeichneten Vorrichtung an der Kupplungsschiene 30. Da der Stift 31 in der Mitte des Kolbensystems angeordnet ist, so befindet er sich in Bezug auf das Gehäuse in excentrischer Stellung, und da die Welle 36 zu dem Gehäuse concentrisch

ist, so ergiebt sich daraus, dafs der Ansatz 38 mit seinem Absatz 39 den Stift 31 erfassen wird, sobald die Welle 36 niedergedrückt und in Umdrehungen versetzt wird; infolge der Umdrehung des Handhebels wird daher der Stift 31 eine Kreisbewegung ausführen.

Wenn dann der Kolben eine rasche Bewegung annimmt, so wird der Stift 31 gegen die geneigte Fläche 40 gedrängt und, darunter hingleitend, den Ansatz 38 anheben, so dafs der Eingriff des Anlafshebels mit dem Kolben selbstthätig unterbrochen wird.

Die Reibung der Welle 36 in der Stopfbüchse 37 und der von unten wirkende Dampfdruck werden im allgemeinen genügen, um den Ansatz 38 aufser Eingriff mit dem Stift 31 zu erhalten.

Der Raum .17 zwischen den ringförmigen Wänden 4 und 5 dient als Nichtleiter; derselbe kann mit Asbest oder mit Luft gefüllt sein; auch kann man denselben mit Wasser füllen, indem man von dem darunter befindlichen Wasserraum eine Eintrittsöffnung in denselben vorsieht.

Die centrale,' durch die Wand 3 gebildete Nabe kann man massiv ausführen, wie dies in Fig. 6 angedeutet ist; zweckmäfsiger aber stattet man sie mit einem Hohlraum 16, Fig. 1 und 5, aus, der aus dem Behälter 42 Wasser erhält, um eine Schmierung der einzelnen Apparattheile zu bewirken.

Ein Wasserbehälter C mit dem Zuflufsraum 41 und dem Abflufsraum 42 steht mit dem Wasserzuflufs und dem zu füllenden Gefäfs oder Behälter in geeigneter Verbindung.

Der Raum 42 kann auch noch mit einem kleinen Behälter 43 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise in Verbindung gesetzt werden. .

Von dem oberhalb der Pumpenebene aufgestellten Behälter 43 führt ein Rohr 44 zu dem Raum 42 und ein zweites Rohr 45 zu dem Raum 41. Mittelst dieser beschriebenen Vorrichtung kann man der Pumpe erforderlichenfalls Wasser zuführen, indem die Rohre durch geeignete Abschlufsorgane geöffnet oder verschlossen werden können.

In Fig. 2 ist eine Abänderung des Kolbens dargestellt, wobei die Deckelwand 24 sich ganz über den Kolben erstreckt; der innere Theil 24¹ dient hierbei als Deckel für die Deckelwand 26' des Ringes 25; in der gleichen Weise und zu demselben Zweck wie in Fig. 1 der Stift 31 an der Kupplungsschiene 30, so ist hier der Stift 31 * an der Deckelwand 24¹ angeordnet.

Der mittlere Theil der Deckelwand 26^x hat einen geringen Abstand von der Deckelwand 24¹, und von dem mittleren Raum 16 führt eine Bohrung ig durch die Deckelwand 24¹ zu dem dadurch gebildeten Zwischenraum. Aus dem Raum 16 wird Wasser in diesen Zwischenraum hineintreten und hier gewissermafsen als Schmiermittel dienen; gleichzeitig werden auf diese Weise der Ring 25 und die Deckplatte 26' fest auf ihre Unterlagen geprefst. Auf die Deckplatte 24¹ wird hierbei noch ein aufwärts gerichteter Druck ausgeübt, der einem Theile des von oben auf dieselbe wirkenden Dampfdruckes das Gegengewicht hält. Die Deckelwände 24¹ und 26^J sind infolge ihres genauen Ineinanderpassens oder ihrer in einander greifenden Flächen gezwungen, sich gleichzeitig zu bewegen. W^renn die Kolben mit der Oeffnung im Dampfkolben ausgeführt sind, so kann man in dem Raum 17 auch noch eine weitere Scheidewand anordnen, die in Fig. 1 durch punktirte Linien angedeutet ist. Dies geschieht zu dem Zweck, einen Luftraum als Nichtleiter zu erhalten, der von dem mit Wasser gefüllten Raum unabhängig ist. Auch das zum Niederhalten des Wasserkolbens dienende Wasser würde mit dem Raum 17 in Verbindung stehen; da der hier herrschende Druck gröfser ist als der zum Niederhalten 'des Dampf kolbens dienende, so würde, wenn die Fläche nicht durch diese besondere Scheidewand verringert wäre, ein Mehrbetrag an aufwärts gerichtetem Druck entstehen und so das Aufliegen des Dampfkolbens auf seine Unterlage verhindert werden. Es ist klar, dafs sich irgend ein Verhältnifs zwischen dem Dampfdruck und dem Wasserdruck durch die Stellung dieser Scheidewand zu der Wand 4 erreichen läfst, indem die Fläche des aufwärts gerichteten Druckes hierdurch gröfser oder kleiner wird.

Es ist manchmal wünschenswerth, die Abnutzung der Scheidewand 7 zu vermeiden, was sich dadurch erreichen läfst, dafs ein MetallstUck 50 von der Kolbendecke ausgeht, Fig. 7 und 8; dasselbe wird von zwei aufsen kreisförmig gebogenen Ansätzen 51 umfafst, die sich in den Höhlungen von Stützen 52 drehen lassen. Diese Stützen 52 sind in einer Oeffnung oder Aushöhlung 53 des Gehäusedeckels A durch eine besondere Deckplatte 54 festgehalten. Bei dieser Anordnung wird der Kolben in Bezug auf das MetallstUck 50 pendelartig schwingen, und das letztere wird zwischen den Ansätzen 51 gleiten und diese gleichzeitig in Schwingungen versetzen.

Einer Abnutzung läfst sich durch Aufsetzen der Stützen 52 vorbeugen. Das Metallstück 50 kann beweglich gemacht und zwischen schwalbenschwanzartigen, auf der Kolbendecke befindlichen Vorsprüngen 56 festgehalten werden. Die Ansätze 51 ruhen auf diesen Vorsprüngen.

In derselben Weise würde die Anordnung des Kolbens in dem Gehäuse erfolgen, wenn anstatt des Metallstückes 50 ein cylindrischer Stift an dem Kolben und ein entsprechender Schlitz in dem Gehäusedeckel angeordnet ist, der "die erforderliche Bewegung des Stiftes gestattet.

Bei Anwendung der beschriebenen Vorrichtung zur Dampfkesselspeisung wird zweckmä'fsig die in den Fig. 6 und 11 dargestellte Ausführungsform gewählt. Die Dampföffnungen I2¹ und 13¹ befinden sich im Gehäuseboden und sind langgestreckt, da sie durch den Kolbenring 20 theils verschlossen werden.

Da diese Oeffnungen dem Dampf zu beiden Seiten des Ringes 20 einzutreten gestatten, so sind die Bohrungen 22 und 23 nicht erforderlich; jedoch ist ein Durchgang im Kolben angeordnet, durch welchen der Dampf an die Oberfläche des Kolbendeckels gelangt, um das erforderliche Gegengewicht auf den Kolben auszuüben. Im übrigen wird der Pumpenkörper in der beschriebenen Weise ausgeführt.

Fig. 11 zeigt den Horizontalschnitt durch die Dampf- und Wasserkammer der in Fig. 6 dargestellten Abänderung; diese Dampf- und Wasserkammer ist an Stelle der in Fig. 1 gezeichneten Kammer C angeordnet. Der Dampf tritt durch die Oeffnung 12 * in den Raum 60 und gelangt von hier durch die Oeffnung 12^: zu dem Kolben. Der Raum 62 kann mit einem Nichtleiter gefüllt, oder er kann verschlossen sein. Der Dampf entweicht durch die Oeffnung 13'.

Das Wasser tritt unterhalb des in Fig. 11 doppelt schraffirten Theiles 63 in den Raum 41 ¹ ein; von hier geht es aufwärts durch die Oeffnung 14 und wird infolge der Kolbenbewegung durch die OefFnung 15 hinausgetrieben. Das Wasser gelangt so in den Raum 42 ^l, von wo es durch die Oeffnung 42* zu dem Kessel oder sonstigen Behälter entweicht. Der Dampfausströmungsraum 61 hat eine kleine Ausströmungsöffnung, die je nach der Stellung des Dreiwegehahnes 62 mit dem Freien oder dem Raum 42 * in Verbindung gesetzt werden kann.

Wenn die Pumpe angeht, so läfst man den ausströmenden Dampf ins Freie oder nach einem Schornstein oder dergleichen entweichen. Sobald aber die Pumpe gut im Gange ist, wird der Hahn 62 umgestellt, um den ausströmenden Dampf in den Raum 42 ^λ einzuleiten.

Der Dampf wird dann mit dem durch die Oeffnung 15 tretenden Wasser gleichzeitig in den Raum 42^J eintreten, dadurch condensirt und durch die Oeffnung 42* mit dem Pumpwasser entweichen.

Durch praktische Versuche hat sich ergeben, dafs das Wasser aus dem Raum 4.2¹ nicht in den Raum 61 zurücktritt, wenn die Pumpe in Bewegung ist, und dafs daher der condensirte Dampf auf diese Weise mit dem Pumpwasser abgeführt werden kann.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Ein Dampf kapselwerk mit einem von den ringförmigen Scheidewänden (5, 6) und dem Querstege (7) gebildeten Dampfraume, in welchem der mit einem Schlitz den Steg (7) umgreifende ringförmige Dampfkolben (20) durch den Dampfdruck um den Steg (7) schwingt, wobei er mittelst eines Deckels (24) den Deckel (26) des Wasserkolbens (25) derart umschlieist, dafs der mit einem Schlitz den zwischen den ringförmigen Wänden (3, 4) liegenden Quersteg (9) umgreifende Wasserkolben (25) zum Mitschwingen veranlafst wird, ohne dafs die beiden Gehäuse, in welchen die Kolben spielen, durch die Kolbendeckel (24) und (26) geöffnet werden.

2. Bei dem durch Anspruch 1. gekennzeichneten Dampf kapselwerk:

a) die Anordnung einer Bohrung in dem Wasserkolbenflantsch (26¹), um in den über dem letzteren entstehenden Zwischenraum Wasser eintreten zu lassen und dadurch einen Druck auf die Oberseite des Kolbens auszuüben;

b) die Anlafsvorrichtung, bestehend aus einem Handhebel (35), einer durch die Stopfbüchse (37) des Gehäusedeckels (A) hindurchgehenden Welle (3 6) und einem Ansatz (38) mit spiralförmiger Bodenfläche (40) und radialem Absatz (39), der mit dem Stift (31) in Eingriff kommt, wenn die Welle (36) niedergedrückt und in Umdrehung gesetzt wird, während dieser Eingriff selbstthätig unterbrochen wird, wenn der Kolben zu arbeiten beginnt;

c) die Anordnung einer Scheidewand in dem zwischen Dampf- und Wasserraum liegenden Ringkanal (17, Fig. 1, punktirt), um ein beliebiges Verhältnifs des behufs Dichtung auf den Kolben wirkenden Wasser- und Dampfdruckes herzustellen, und die Anordnung eines in einem Drehzapfen (51) gelagerten Gleitstückes (50) am Kolben-, deckel (24), zu dem Zweck, die Kolbenschwingungen unabhängig von den Querstegen (7 und 9) auszuführen;

d) die Anordnung eines Dreiwegehahnes (62), welcher den ausströmenden Dampf entweder in das Freie oder in den Wasseraustrittsraum (42*) einströmen läfst, zu dem Zweck, den verbrauchten Dampf zu condensiren und mit dem Pumpwasser abzuführen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.