DE53533C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einfach wirkende Dampfmaschinen, in welchen ein schneller und doch geräuschloser Gang dadurch ermöglicht ist, dafs die Druckrichtung zwischen den Arbeitsflächen des Kreuzkopfzapfens, des Kurbelzapfens und den Wellenlagern nicht geändert wird.

Der Schub des Kolbens, während dessen der Dampf nutzbare Arbeit leistet, wird Arbeitsschub und der Rückgang des Kolbens, währenddessen keine nützliche Arbeit geleistet wird, Leerschub genannt. Den geräuschlosen und stofsfreien Lauf der Maschine erreicht man, indem man während des Leerschubes auf die Arbeitstheile eine Kraft wirken läfst, welche die gleiche Richtung hat, wie die während des Arbeitsschubes vom Dampfe ausgeübte Kraft, aber kleiner ist. Es genügt, um Schlagen zu vermeiden, wenn diese Gegenkraft in jedem Augenblicke um etwas Weniges gröfser ist, als die während der zweiten Hälfte des Leerschubes von der Verzögerung der bewegten Massen herrührende lebendige Kraft in einer Hochdruckmaschine mit nur einem Cylinder, nicht nur hinten, wo der Dampf wirkt, sondern auch vorn, wo der Dampf nicht wirkt. Am vorderen Ende des Cylinders wird ein Ventil angebracht, welches sich nach aufsen öffnet, so dafs beim Arbeitsschub der im vorderen Cylinderraum etwa befindliche Dampf durch dieses Ventil ausgestofsen wird, während beim Leerschub in dem vorderen Cylinder ein Vacuum entsteht, so dafs also auf den Kolben eine Kraft in der Arbeitsrichtung wirkt, welche von der Druckdifferenz zwischen der Spannung des Ausströmungsdampfes und dem Druck im vorderen Cylinderraum abhängt. Die Dampfvertheilung kann durch irgend welchen geeigneten Mechanismus geschehen. In Fig. 1 ist diese Anordnung dargestellt. Der Kolben H arbeitet in einem an beiden Enden geschlossenen Cylinder C und ist mit dem Kreuzkopf durch eine Kolbenstange verbunden, wie bei einer doppelt wirkenden Maschine. Am vorderen Ende des Cylinders ist das Auspuffventil V angebracht und die Dampfvertheilung geschieht durch einen Muschelschieber A in Verbindung mit dem Eintrittsrohr S, Austrittsrohr E und Dampfkanal a a.

Wenn infolge besonders hoher Tourenzahl eine verhältnifsmäfsig grofse Gegenkraft nöthig ist, oder wenn die Maschine mit Condensation arbeiten mufs, so ist die in Fig. 1 dargestellte Anordnung unzureichend, und dann vergröfsert man die Gegenkraft, indem, wie das in Fig. 2 angedeutet ist, der Kolben H hinten mit einem Plunger oder Trunk T versehen wird, so dafs also der atmosphärische Druck auf die Fläche dieses Trunkes zur Wirkung kommt. Wenn die Maschine mit Condensation arbeitet, so kann das Ventil V fortfallen und der vordere Cylinderraum mit dem Dampfabzugsrohr durch einen Kanal P verbunden werden, Fig. 5.

In Hoch- und Niederdruckmaschinen kann man entweder die beiden Cylinder neben einander aufstellen und jeden Kolben auf eine eigene Kurbel wirken lassen, in welchem Falle die hier beschriebenen Anordnungen einfach

in beiden Cylindern wiederholt werden, oder beide Kolben hinter einander auf die gleiche Kolbenstange setzen, wie das in Fig. 3, 4 und 5 dargestellt ist. Der Abzugsdampf vom Hochdruckcylinder wird in ein Reservoir R geleitet und der Arbeitsdampf für den Niederdruckcylinder wird aus diesem Reservoir bezogen. Beim Leerschub wirkt also gegen den Hochdruckkolben H der Dampfdruck im Reservoir und gegen den Niederdruckkolben L der Dampfdruck im Ausströmungsrohr, während die' vordere Fläche des Niederdruckkolbens infolge der "Wirkung des Ventils V oder eines Verbindungskanals mit dem Condensator zum Theil entlastet ist. Der Dampfvertheilungsmechanismus für beide Cylinder mufs so angeordnet sein, dafs der Dampfabschnitt während des Arbeitsschubes in beiden Cylindern gleichzeitig oder wenigstens nahezu gleichzeitig stattfindet. In diesem Falle bleibt die mittlere Spannung im Reservoir auch bei veränderlichem Expansionsgrade nahezu die gleiche, so lange die Kesselspannung nicht verändert wird. Die mittlere Gegenkraft auf den Hochdruckkolben bleibt also auch nahezu constant und die Maschine arbeitet ohne Schlagen unter ' jeder Belastung. Selbstverständlich darf die Regulirung nicht durch eine Drosselklappe geschehen, sondern mufs einzig und allein durch Veränderung der Admission bewerkstelligt werden, wie das leicht durch einen automatischen Regulator geschehen kann. Der Rauminhalt des Reservoirs soll unter gewöhnlichen Umständen nicht weniger als der des Hochdruckcylinders und nicht mehr als das doppelte dieses Rauminhaltes betragen.

Wenn man diese Verhältnisse einhält, so schmiegt sich die Curve des Gegendruckes auf den Hochdruckkolben, welcher von der Compression im Reservoir beeinflufst wird, recht gut an die Curve an, welche die lebendige Kraft der bewegten Massen darstellt, und man bekommt einen ruhigen Gang der Maschine, ohne den Uebelstand eines zeitweilig übermäfsig hohen Druckes zwischen den Flächen der Arbeitstheile. In Hoch- nnd Niederdruckmaschinen können beide Kolben geformt sein, wie es Fig. 3 zeigt, mit einer Scheidewand zwischen den beiden Cylindern, durch welche die Kolbenstange abgedichtet hindurchgeht. Der vordere Raum des Hochdruckcylinders ist in diesem Falle mit dem vorderen Raum des Niederdruckcylinders durch einen Kanal Q verbunden, so dafs nur ein Ventil V für beide Cylinder nöthig ist. Die Dampfvertheilung kann durch gewöhnliche Muschelschieber geschehen, wie in der Zeichnung Fig. 3 angedeutet. In dieser Figur ist S die Dampfeinströmung, A der Hochdruckschieber, C der Hochdruckcylinder mit Dampf kanal α a\ B der Niederdruckschieber, C¹ der Niederdruckcylinder mit Dampfkanal b b¹ und E die Dampfabströmung. Die in Fig. 4 dargestellte Construction unterscheidet sich von der eben beschriebenen durch die Anwendung eines Trunkkolbens für den Hochdruckcylinder, wodurch die innere Stopfbüchse wegfällt, und die Anwendung eines doppelten Kolbenschiebers anstatt der zwei getrennten Muschelschieber A und B. S S ist der Dampfeintritt, E E der Dampfaustritt, d ist ein Kanal, der zum Austrittsventil V führt, und die übrigen Buchstaben bezeichnen die gleichen Dinge, wie in der vorigen Figur.

In allen Fällen zieht man es vor, den Hochdruckcylinder mit einem Dampfhemd F zu versehen. Wenn der Kesseldruck verhältnifsmäfsig klein ist, so ist der Druck im Reservoir und mithin die auf den Hochdruck wirkende Gegenkraft auch klein und möglicherweise zu klein.

Um in einem solchen Falle doch genug Gegenkraft zu erhalten, wendet man die in Fig. 5 dargestellte Construction an. Zwischen die Hoch- und Niederdruckcylinder wird ein dritter Cylinder gesetzt, in welchem ein Kolben / arbeitet, dessen hintere Fläche durch den Kanal c immerwährend dem Dampfdruck im Reservoir R ausgesetzt ist. Beim Arbeitsschub wirkt der Kesseldampf auf den Hochdruckkolben und der Reservoirdampf auf den Zwischenkolben /, wird also vom Niederdruckkolben , als auch vom Zwischenkolben comprimirt, und durch geeignete Wahl der verschiedenen Kolbendurchmesser kann man die gewünschte Gröfse der Gegenkraft erreichen, auch wenn die Kesselspannung zu klein ist, um die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Constructionen anzuwenden. Die Bezeichnung in Fig. 5 ist die gleiche, wie in den beiden vorhergehenden Figuren.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . An einer einfach wirkenden Dampfmaschine die Anordnung eines an beiden Enden geschlossenen Cylinders mit Dampfzu- und Abführung am hinteren Ende und einem Ventil V am vorderen Ende, welches sich nur' dann öffnet, wenn der Druck im Cylinder am vorderen Ende den der äufseren Atmosphäre übersteigt, das Ganze, um Stöfse zu vermeiden, welche dadurch entstehen, dafs bei grofser Kolbengeschwindigkeit ein Wechsel in der Druckrichtung an den Arbeitsflächen des Kreuzkopfes, Kurbelzapfens und Wellenlagers eintritt.
2. 2. Bei der im Anspruch 1. gekennzeichneten Anordnung die Hinzufügung eines auf die hintere Kolbenfläche aufgesetzten Taucherkolbens T¹, wobei das Ventil V auch dadurch ersetzt werden kann, dafs das hintere

   Ende des Cylinders mit dem Dampfabzugsrohre zum Condensator in Verbindung gebracht ist.

   Behufs Herstellung einer einfach wirkenden Verbundmaschine mit Hoch- und Niederdruckcylinder bei der im Anspruch i. gekennzeichneten Anordnung die Umänderung des an beiden Enden geschlossenen Cylinders in einen gleichartigen Doppelcylinder mit Differentialkolben H und L, Fig. 4, wobei das Ventil V auch dadurch ersetzt werden kann, dafs das hintere Ende des Doppelcylinders mit dem Dampfabzugsrohre zum Condensator in Verbindung gebracht ist. Bei der durch Patent-Anspruch 3. gekennzeichneten Verbundmaschine die Hinzufügung eines dritten, zwischen H und L befindlichen Kolbens /, dessen hintere Fläche dem Dampfdrucke in der Zwischenkammer R zwischen Hoch- und Niederdruckcylinder ausgesetzt bleibt.
   Behufs Herstellung einer einfach wirkenden Verbundmaschine mit Hoch- und Niederdruckcylinder bei der im Ansprüche 1. gekennzeichneten Anordnung die Hinzufügung eines ebenfalls an beiden Enden geschlossenen Niederdruckcylinders, wobei das Ventil V auch dadurch ersetzt werden kann, dafs die hinteren Enden des Hoch- und des Niederdruckcylinders mit dem Dampfabführungsrohre zum Condensator in Verbindung gebracht sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.