DE52507C - Umsteuerungsvorrichtung für Dampfmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

in LONDON.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf umsteuerbare Dampfmaschinen mit kleinem und grofsem Cylinder, deren Kurbeln um 90⁰ gegen einander versetzt sind. Abweichend von den bisher bekannt gewordenen Dampfmaschinenconstructionen wird der Dampf nicht ausschliefslich durch den kleinen Cylinder in den grofsen geführt, sondern der. letztere wird direct mit Dampf versorgt. Aufserdem wird nicht, wie allgemein üblich, der gesammte verbrauchte Dampf niedergeschlagen, sondern der unmittelbar in den grofsen Cylinder eingeführte • Dampf nach vollendetem Kolbenhube in eine Pumpe übergeführt, um uncondensirt in den Kessel zurückbefördert zu werden. Die durch diese Dampfarbeit bedingte Anordnung der Dampfleitungs- und Steuerungsorgane erfordert ferner eine besondere Vorrichtung, um eine derartige Maschine umsteuern zu können.

Eine in dieser Weise ausgeführte horizontale Dampfmaschine ist auf den beiliegenden Zeichnungen in der Fig. 1 in der Vorderansicht und in Fig. 2 im Grundrifs dargestellt. Die Fig. 3 und 4 zeigen Längsschnitte durch die Dampfcylinder und Fig. 5 und 6 Einzelheiten der Ümsteuerungsvorrichtung. Die Fig. 7 bis 9 zeigen eine verticale Dampfmaschine in derselben Anordnung, wie dieses für die horizontale Maschine beschrieben ist.

Eine der vorliegenden Erfindung gemäfs angeordnete Dampfmaschine ist mit wenigstens zwei Cylindern ausgerüstet, deren Kolben zwei um 90 ° gegen einander versetzte Kurbeln treiben. Das Verhältnifs der Durchmesser beider Cylinder ist ungefähr dasselbe, in welchem Hoch- und Niederdruckcylinder der bekannten Verbundmaschinen zu einander stehen. Während aber bei Maschinen der letztgenannten Art der Dampf bei normalem Gange durch den kleinen Cylinder in den gröfseren gelangt, ist im vorliegenden Falle die Anordnung der Steuerung und der Dampfkanäle die folgende: Die Cylinder α und b können entweder conaxial angeordnet sein, Fig. 3, oder auch neben einander liegend, Fig. 4. Die Anordnung der Dampf kanäle und Steuerungstheile läfst sich am besten erläutern, wenn die Cylinder neben einander angeordnet sind. Aus diesem Grunde sind dieselben nur in die Fig. 4 hineingezeichnet worden und sollen mit Bezug auf diese Figur erklärt werden.

.An dem von der Kurbelwelle abgekehrten Ende des kleinen Cylinders, α mündet ein Kanal c, durch welchen frischer. Dampf einströmt, so lange derselbe nicht von einem durch · ein Excenter oder dergleichen von der Kurbelwelle aus angetriebenen Schieber f abgesperrt wird. Von der auf der Zeichnung dargestellten Todtlage ausgehend, treibt dieser Dampf zunächst den Kolben d des Cylinders a vorwärts, bis der Kolben etwas mehr als die Hälfte seines Hubes durchlaufen ■ hat. Alsdann legt der Kolben einen. Kanal e frei, und ein Theil des Dampfes tritt durch denselben in das der Kurbelwelle zugekehrte Ende des grofsen Cylinders b über, dessen Kolben d^l in diesem Augenblick die Todtlage einnimmt. Während der Kolben d seinen Vorwärtshub vollendet,

wird der Kolben d¹ in seine Mittellage geschoben. Nachdem der Kolben d etwas mehr, als die Hälfte seines Rückwärtshubes durchlaufen hat, kann der vor dem Kolben <P befindliche Dampf durch den Kanal e, den Cylinder α und einen am vorderen Ende des letzteren einmündenden Kanal g in den Condensatör übertreten. Gleichzeitig wird durch einen Kanal c¹ und ein denselben steuerndes Ventil (oder Schieber) f² frischer Dampf eingelassen , so dafs ein genügender Drucküberschufs vorhanden ist, um die hinter dem kleinen Kolben befindliche Dampfmenge zu verdichten. Der beim Rückwärtshube hinter dem Kolben d^l befindliche Dampf wird, indem das Ventil f¹ den Kanal c¹ absperrt, durch einen auf der Zeichnung nicht dargestellten Kanal ■ am hinteren Ende des Cylinders mittelst eines in der Fig. 2 dargestellten Schiebers f'² in ein mit einem Rückschlagventil h^l ausgerüstetes, zu einer Pumpe h führendes Rohr abgelassen. Der Kolben dieser Pumpe wird von einer Kurbel getrieben, welche gegen diejenige des. grofsen Cylinders um i8o° versetzt ist, der Kolben der Pumpe wird also beim Vorwärtsgang den Dampf aus dem Cylinder b ansaugen, beim Rückwärtsgange hingegen wird durch ein mit den Rückschlagventilen h"² /z² ausgerüstetes Rohr der Dampf aus dem hinteren Theil der Pumpe in den vorderen Theil derselben übertreten. Da hierbei der vor dem Kolben gelegene Theil der Pumpenkolbenstange mit einer Muffe i ausgerüstet ist, so wird der Dampf verdichtet und durch das mit einem Ventil h³ ausgerüstete Rohr zum Kessel zurückbefördert. Am hinteren Ende der Pumpe h mündet ferner' ein von einer Pumpe j kommendes Rohr, welche durch eine auf der Zeichnung nicht dargestellte Rohrleitung von dem ebenfalls nicht gezeichneten Condensator den niedergeschlagenen Dampf ansaugt; aufserdem mündet an dem hinteren Ende der Pumpe h ein von einer Pumpe j¹ kommendes Rohr, welches den Zweck hat, in die Pumpe h Luft einzuführen, damit sich ein Luftpolster in derselben bildet. Die nach hinten verlängerte Kolbenstange der Pumpe h treibt die Circulationspumpe m an.

Da eine solche Maschine nur einfach wirkende Einlaßventile hat, so ist es unmöglich, durch Umkehrung der Bewegungsrichtung derselben eine Umsteuerung der Maschine herbeizuführen. Dies wird im vorliegenden Falle dadurch erreicht, dafs man die eine der Kurbeln lim i8o° verstellt. Da diese Drehung in zweckmäfsigster Weise durch Dampf bewirkt wird, welchen man in der einen oder anderen Richtung auf einen der Kolben wirken läfst, so ist für diesen Zweck der Kolben des grofsen Cylinders am meisten geeignet. Nimmt der Kolben seine Mittellage, so ist sowohl der Kanal c¹ als auch der Kanal e abgesperrt. Man läfst dann, nachdem das Absperrventil A¹, Fig. ι, zum kleinen Cylinder geschlossen ist, mittelst des Dreiwegehahnes Jt Dampf in den Cylinder vor oder hinter den in einer seiner Todtlagen befindlichen Kolben d^{ eintreten. Damit der Kolben d¹ eine vom Kolben d unabhängige Bewegung ausführen kann, ist der mit dem letzteren in Verbindung stehende Kurbelzapfen nicht fest mit der Kurbelwelle verbunden, sondern zu beiden Seiten, des Pleuelstangenkopfes sind auf denselben Gleitstücke Z¹ geschoben, welche in dem kreisbogenförmigen Ausschnitt zweier auf die Kurbelwelle gekeilter Scheiben / sich bewegen können (siehe auch Fig. 6). Die Länge dieses Schlitzes ist so bemessen, dafs entsprechend dem beim Umsteuern von dem Kolben d¹ zu durchlaufenden — einen Hub betragenden — Weg die Gleitstücke um 18o° verschoben werden können. Die Gleitstücke legen sich beim Gange der Maschine gegen eine der radialen Seiten des Schlitzes, werden aber aufserdem, um eine unbeabsichtigte Verschiebung zu verhindern, durch die Nasen der Hebel Z² bezw. Z⁵ festgehalten. Durch Federdruck werden diese Nasen in die Bahn der Gleitstücke hineingedrängt, so dafs es' beim Umsteuern erforderlich ist, die gerade an einem Gleitstück anliegende Nase auszu- ' klinken. Dies geschieht durch eine in der Fig. 5 besonders gezeichnete Vorrichtung, welche in folgender Weise wirkt:

Es sei angenommen, dafs die Maschine, welche zuletzt vorwärts gearbeitet hat, in einer solchen Lage festgehalten worden ist, dafs die Kurbel des grofsen Cylinders im hinteren todten Punkte, diejenige des kleinen Cylinders in ihrer tiefsten Lage sich befindet. Es mufs also die Nase Z² ausgelöst werden. Dies geschieht durch den derselben zunächst gelegenen hinteren der ■ beiden Hebel Z³, welche mittelst Verbindungsstangen von einem am hinteren Ende der Maschine angeordneten Handhebel Z⁴ aus bewegt werden. In diesem Falle mufs der Hebel Z⁴ aus der Mittellage nach vorn gelegt werden. Um die Maschine von vorwärts auf rückwärts zu stellen/ mufs dieselbe in einer solchen Lage angehalten werden, dafs das Gleitstück Z¹ oben, die Kurbel des kleinen Cylinders in der höchsten Stellung und die Kurbel des grofsen Cylinders in der vorderen Todtlage sich befindet. Alsdann steht die Nase Z⁵ in der Nähe des vorderen Hebels Z³; wird der letztere — durch Umlegen des Handhebels Z⁴ nach hinten — veranlafst, nach der Kurbelwelle heranzuschwingen, , so wird die Nase Z⁵ ausgelöst. Die gerade nicht von einem der Hebel Z³ beeinflufste Nase wird von dem Gleitstück Z¹ aus dessen Bahn herausgedrängt und legt sich hinter dasselbe, sobald das Gleitstück an die radiale Seite des Schlitzes sich legt. Da die

Steuerungsorgane von der beim Umsteuern um i8o° verdrehten Welle bethätigt werden, so nehmen dieselben am Ende des Hubes, welchen der Kolben des grofsen Cylinders beim Umsteuern ausführt, eine solche Stellung zu den entsprechenden Kanälen ein, welche das Angehen der Maschine in der entgegengesetzten Richtung herbeiführt.

Die in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellte Dampfmaschine unterscheidet sich von der durch die Fig. 1 und 2 veranschaulichten dadadurch, dafs die Cylinder nicht horizontal, sondern vertical angeordnet sind. Während bei der letzteren Anordnung die Cylinder in einander geschoben sind, der grofse Kolben mittelst zweier Stangen auf die Kurbelwelle, der kleine Kolben dagegen nur auf einen in den Schlitzen der Kurbelscheiben dieser Welle verstellbaren Kurbelzapfen .wirkt, stehen dieselben bei der ersteren neben einander und jeder Kolben wirkt auf eine besondere Kurbelhälfte. Hierdurch ist bedingt, dafs bei der durch die Fig. 7 bis 9 dargestellten Maschine beim Umsteuern nicht die ganze Kurbelwelle, um i8o° zu drehen ist, vielmehr nur die mit dem grofsen Cylinder gekuppelte Hälfte. Es ist ferner nur eine Kurbelscheibe / und ein Gleitstück Z¹ sowie die Anordnung eines Paares von Nasenhebeln Z³ erforderlich. Weil es bei einer derartigen Anordnung etwas schwieriger ist, die Druckleitungen der — den niedergeschlagenen Dampf bezw. die Luft zur Pumpe h befördernden — Pumpen j bezw. j^l zu verfolgen, sind dieselben mit p bezw. j³ bezeichnet worden.

. Die auf den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Maschine können aber auch dahin abgeändert werden, dafs man z. B. eine verticale Maschine mit in einander geschobenen Cylindern oder eine horizontale Maschine mit neben einander liegenden Cylindern ausführt. Ebenfalls können die Cylinder diagonal angeordnet werden, wie es z. B. bei Raddampfern erforderlich ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Bei Dampfmaschinen mit einem kleinen und einem grofsen Cylinder, bei welchen die voranlaufende Kurbel des grofsen Cylinders um 90⁰ gegen die des kleinen Cylinders verstellt ist und bei welchen der grofse Kolben theilweise vom kleinen Kolben gesteuert wird, die Anordnung einer Umsteuerungsvorrichtung, bestehend aus der Verbindung eines Handhebels (7⁴, Fig. ι und 5) mit den von demselben zu bethätigenden, an beiden Seiten der Kurbelscheiben (I) derart angeordneten Nasenhebeln (I³J, dafs die eine oder die andere der beiden auf den Kurbelscheiben sitzenden Nasen (P Z⁵, Fig. 5 und 6) je ein Gleitstück (I¹J freigiebt, welches in einem Schlitz der Kurbelscheibe um i8o° verschoben werden kann, wodurch der mit den Gleitsücken gekuppelte Kolben des kleinen Cylinders in der tiefsten bezw. höchsten Stellung erhalten wird, während der Kolben des grofsen Cylinders durch Zuführung des directen Dampfes bei (k) aus der einen Todflage in die andere verschoben wird.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.