DE64069C - Dampfmaschine mit kreisförmig schwingendem halbkugelförmigem, geneigt an die Kraftwelle angeschlossenen Kolben - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

angeschlossenen Kolben.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 18. August 1891 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine eigenartige Dampfmaschine, in welcher eine Scheibe oder ein Kolben eine eigentümliche, theils schwingende, theils kreisende Bewegung innerhalb eines einenKugelabschnitt bildenden Raumes erhalt. .

Der Zweck dieser neuen Einrichtung ist der, die Leistung der Maschine zu erhöhen, die Tlieile derselben behufs Rcgulirung u. s. w. leicht zugänglich zu machen, Reibung zu vermindern, den selbsttätigen Regulator, wenn ein solcher Anwendung findet, sehr empfindlich zu machen, sowie endlich die Dampfabsperrung und Umsteuerung zweckmäfsiger zu gestalten, wenn die Maschine für Umsteuerung gebaut ist. - .

In der Zeichnung ist Fig. 1 ein Längenschnitt durch die Maschine, Fig. 2 ein Längenschnitt des Hauptlagers, Fig. 3 ' eine Vorderansicht des Hauptlagers, Fig. 4 eine Vorderansicht des am Rande eingekerbten oder gezahnten Ringes, der die Rollen des Hauptlagers trägt; Fig. 5 ist ein Längenschnitt des Gehäuses und Kolbens, durch die Kolbenöffnungen- und^: Ventile genommen, nach der Linie x-x, Fig. 8; Fig. ό ist eine obere Ansicht, theilweise Schnitt, des Kolbengehäuses, die Schnittlinie rechtwinklig zur Linie x-x, Fig. 8, genommen; Fig. 7 ist eine Vorderansicht gegen den Kolben, abgebrochen, die Ventile sind im Querschnitt nach x-x, Fig. 5, dargestellt; Fig. 8 ist eine Vorderansicht des Kolbens; Fig. 9 ist ein Lä'ngenschnitt durch den unteren Theil des Kolbengehäuses und Kolbens; Fig. 10 ist eine Unteransicht der unteren zweitheiligen, gelenkig verbundenen Platte mit den daranstofsenden Theilen dc's Kolbens im Schnitt; Fig. 11 ist eine perspectivische Ansicht des Haupttheiles dieser Platte; Fig. 12 ist eine perspectivische Ansicht eines Flügels derselben; Fig. 13 ist eine Seitenansicht des Packungsstreifens dieser Platte und P'ig. 14 eine Unteransicht desselben; Fig. 1.5 ist eine Unteransicht des abnehmbaren Kopfes des Dichtungsringes; Fig. 16 ist eine Seitenansicht desselben; Fig. 1.7 ist ein Längenschnitt der starren, zweitheiligen Platte; Fig. 18 ist eine Oberansicht derselben mit dem anstofsenden Theil des Kolbengehäuses im Grundrifs und dem Kolben im Schnitt; Fig. ig ist eine Endansicht der starren Platte, Fig. 20 ist eine Oberansicht des Dichtungsstreifens der starren, zweitheiligen Platte; Fig. 21 ist eine Stirnansicht des höhlen Mitnehmerstiftes; Fig. 22 ist ein Längenschnitt der Kurbelscheibe und der mit ihr zusammenhängenden Theile; Fig. 33 ist ein Querschnitt des Rollenlagers des Gelenkzapfens in der Linie x-x, Fig. 22; Fig. 24 ist eine hintere Ansicht der Kurbelscheibe und des an derselben angebrachten Regulators; Fig. 25 ist eine Seitenansicht eines der Regulatorgewichte; Fig. 26 ist eine Seitenansicht des Hauptventils, das Rollenlager des Dampfabschlufsventils im Schnitt gezeigt; Fig. 27 ist ein Querschnitt nach x-x, Fig. 26; Fig. 28 ist eine Endansicht des Trägers, durch den das Hauptventil Drehung erhält; Fig. 29 ist ein

Querschnitt naclvj'-^· der Fig. 26; Fig. 30 ist eine Seitenansicht des Dampfabschlufsvenlils; Fig. 3 ι ist ein Querschnitt-nach x-x, Fig. 30; Fig. 32 ist ein Längenschnitt der verbesserten Dampfmaschine mit-Umsteuerung; Fig. 33 ist eine Endansicht des Umstcuerungshebels; Fig. 34 ist ein Längenschnitt der- Maschine in vergrößertem Maisstabe, theihveise abgebrochen; Fig. 35 ist ein Querschnitt des den Gelenkstift umgebenden, aufsen abgerundeten Gehäuses in der Linie x-x, Fig. 34; Fig. 36 ist, ein Längenschnitt der hinteren Theile der Ventilspindeln und der zugehörigen Theile; Fig. 37 ist ein Querschnitt nach x-x, Fig. 36; Fig. 38 ist ein Längenschnitt durch das Dampfabschlufssegment, welches sich in den Ventilen befindet; Fig. 39 ist eine hintere Ansicht der Trägerplatte, welche an der Spindel des Hauptventils befestigt ist; Fig. 40 ist eine hintere Ansicht des: Ringes, welcher auf der Spindel des Dampfabschlufsventils sitzt. Fig. 41, 42, 43, 44 und 45 sind je eine hintere Ansieht der Trägerplatte des Hauptventils, um die ver-' schiedenen Stellungen des letzteren zu ver-_; deutlichen. Fig. 46, 47, .48, 49 und 50 sind die diesen verschiedenen Stellungen entsprechen-, den Querschnitte der Ventile.

In den Fig. 1 bis 31 ist angenommen, dafs die den Gegenstand dieser Erfindung bildenden Einrichtungen sich an einer Maschine mit selbstthätigem Regulator angebracht finden.

In diesen Figuren bezeichnet A das Gehäuse,* in welchem der, Kolben arbeitet und welches die Form eines Kugelabschnittes besitzt. A¹ ist der Kopf oder Deckel, welcher auf das weite Ende dieses Gehäuses fest aufgesetzt und mit einem cylindrischen Ansatz A'² in der Achsenrichtung des Gehäuses A verseilen ist.

Die dem Cylinder A" gegenüberliegende kleinere Oeffnung a^l des Kugelabschnittes ist von einem kreisförmigen Flantseh α umgeben, an welchen der Dampfkasten B angeschlossen ist, in den der Dampf durch das Rohr b eintritt. Der Dampfkasten kann zweckmäfsig mit dem Maschinengestell B¹ zusammengegossen sein; letzteres trägt die Maschinenwelie B- in einem Hauptlager B³, welches neben dem Dampfkasten liegt, und in einem zweiten Lager B*. Die Riemscheibe .B⁵ oder ein anderes Element zur Uebertragung der Bewegung von der Welle B- ist zweckmäfsig zwischen beiden Lagern aufgesteckt. Die Triebwelle B² liegt in der Achsenlinie des Gehäuses A und trägt innerhalb des Dampfkastens eine Kurbelscheibe C, welche mit der Stahlwelle aus einem Gufs geformt sein kann. .

D ist der Maschinenkolben in Gestalt eines Kugelabschnittes, dessen Rundung in die Rundung des Gehäuses A pafst; die vordere Fläche des Kolbens ist jedoch convex gestaltet, so dafs, da der Kolben schräg im Gehäuse liegt, das Geliäuse nur tlieilweise ausgefüllt wird und zwischen dem Deckel A¹ und dem abfallenden Theil der vorderen Kolbenfläche ein Dampfraum verbleibt.

E ist ein Mitnehmer- oder Gelenkzapfen, welcher sich in dem cylindrischen Ansatz A² des Deckels A¹ befindet und mit seinem halbkugelförmigen Ende in das Gehäuse A hineinragt, wo sich dieses Ende in einen Sitz oder eine Vertiefung in der Kolbenfläche einlegt. Der Zapfen E ist hohl und hat an seinem vorderen runden Ende eine Oeffnung e, durch welche der Abdampf in den Hohlraum des Zapfens eintritt, um von da durch das offene hintere Ende des Zapfens in den mit einem Dampfauslafsrohr e¹ verbundenen Cylinder A^% zu entweichen. *

Der Hohlzapfen E ist, um die Abnutzung auszugleichen, in der Längenrichtung nachstellbar durch eine Stellschraube ß², welche durch ein Muttergewinde im Deckel e³ des Ansatzes .A² hindurchführt. Die Schraube e² steht mit dem Zapfen E durch einen Zapfen mit abgesetztem Hals e'¹ und breiterem Kopf e⁵, Fig. ι und 5, in Verbindung. Um diese Verbindung leichter herzustellen, hat der Boden des Hohlzapfens (Fig. 21) einen Ausschnitt e", der den Hals e⁴ des Zapfens aufnimmt, während der Kopf e⁵ innen gegen den Boden des Zapfens anliegt; von aufsen legt sich der Absatz der Schraube gegen den.Zapfenböden an. Diese Verbindung gestattet dem Zapfen E eine Gelenkbewegung auf der Stellschraube und eine Drehbewegung im Gehäuse A, wodurch die Abnutzung sich auf die Fläche gleichmäfsig vertheilt. ,

F und F¹ sind zweitheilige Platten oder Widerlager, welche am Deckel A¹ des Gehäuses A befestigt sind und durch den Dampfraum des letzteren in Taschen hineinragen, die im Kolben gebildet sind. Von diesen Platten werden zwei oder mehrere benutzt; in der Zeichnung sind vier angenommen. Wenn vier solcher Platten vorhanden sind, so sind zweckmäfsig zwei derselben, welche sich diametral gegenüberstehen, starre Platten, die nur mit dem Deckel A drehbar oder beweglich verbunden sind, während die beiden anderen Platten aus zwei mittelst biegsamen Gelenkes oder radialen Drehzapfens verbundenen Theilen bestehen, wodurch diese Platten besser der drehenden und schaukelnden Bewegung des Kolbens folgen können und einer Klemmung weniger ausgesetzt sind.. In der Zeichnung ist F eine feste oder starre Platte im oberen Theil des Gehäuses A, Fig. 1, und F¹ eine gelenkig zusammengesetzte Platte im unteren Theil des Gehäuses und an dessen Seiten. Es ist also hier eine starre Platte gegenüber drei gelenkigen Platten dargestellt, welche Einrichtung jedoch weniger zweckmäfsig erscheint, als die Anord-

nung von je zwei Platten jeder Art. Die starre Platte hält den Kolben in seiner Lage Und verhindert, dafs er die gelenkigen Platten klemmt, während die letzteren durch ihre Gelenkigkeit sich allen Lagen anpassen, die der Kolben durch die starre Platte anzunehmen gezwungen wird. ■

Jede der Platten F und F¹ ist an dem Deckel A^x durch ein konisches Gelenk / verbunden, das in ein ahnlieh gestaltetes Lager/¹ an der Innenseite des Deckels pafst. Das Gelenk / hat die Form eines steilen Kegelstumpfes, dessen Scheitel im Mittelpunkt des Gehäuses -4 liegt. Das Gelenk befindet sich.. am vorderen Ende der Platte, und das Lager am Gehäusedeckel ist nach hinten hin orten, so dais die Platte in den Dampfraum und Kolben hineinragen kann. Die Seiten der Platte sind ebenso abgeschrägt wie das Gelenk /", und die Seiten der Tasche /² im Kolben haben eine entsprechende Neigung, wie aus Fig. - und 8 ersichtlich, so dafs Abnutzung durch; Nachstellen der Platten nach innen ausgeglichen werden kann.

Jede der Platten wird gegen die Mitte des Gehäuses und gegen den Zapfen E hin durch eine Feder/¹·"¹ gedrückt, die gegen das äufsere Ende oder den Umfang des Gelenkes/ wirkt und in einer Vertiefung/* des Gehäuses liegt, in welcher die Spannung der Feder mittelst Schraube /⁵, Fig. 9, stellbar gemacht ist.

Die feste Platte F legt sich mit ihren Seiten dicht gegen die Seiten der Kolbentasche (Fig. 18) an; nur am. hinteren Ende ist die Tasche ein wenig erweitert, um die Ausdehnung der Berührungsflächen und die entstehende Reibung zu verringern. . .

G, Fig. 17 bis 20, stellt einen gebogenen Abdichtungsstreifen dar, welcher auf den Umfang der festen Platte, an deren Ende, in eine Vertiefung eingelegt wird, .die der Form dieses Streifens entspricht.

Gegen das vordere Ende hin ist der Streifen G mit einer ringförmigen Verbreiterung g verseilen, welche das Ende des Gelenkes/ un-, bedeckt la'fst und die Feder/³ innerhalb dieses Ringes gegen das Gelenk wirken la Ist. · Der Dichtungsstreifen G ist am anderen Ende mit einem Querstück g^l versehen, das von einer Seite der Platte zur anderen reicht. Der Streifen G wird nach aufsen gegen die Kugelfläche des Gehäuseinnern durch den Dampfdruck angeprefst und verhindert Undichtigkeit am Umfang der Platte. In letzterer sind zweckma'fsig Federn g² angebracht, welche gegen die Unterseite des Dichtungsstreifens drücken und den Druck nach aufsen verstärken.

Die gelenkig zusammengefügten Platten F¹ bestehen je aus einem Haupttheil F², der mittelst konischen Gelenkes/ am Gehäusedeckel A¹ befestigt ist, und einem Flügel F³, welcher in der Tasche des Kolbens sitzt und mit dem Theil F² durch ein konisches Gelenk/° verbunden ist, das an den Thcil F² geformt ist und in einen konischen Sitz /⁷ des Flügels einpafst (Fig. 9 und 10). Dadurch kann die Winkelstellung des Flügels zur Platte sich verändern und letztere sich der Lage der Tasche des Kolbens anpassen, ohne sich zu klemmen. Die Seiten des Flügels F³ passen dicht an die Seiten der Tasche an, aber die Seiten der Platte F² sind gegen das Gelenk / hin zusammengezogen, um in der Tasche etwas Spiel zu haben. Jede der zusammengesetzten Platten F¹ hat einen Abdichtungsstreifen G¹, welcher sich über die Berührungsfläche der Platte gegen das Gehäuse erstreckt und mit einem abnehmbaren Querstück g* versehen ist, das im Flügel F³ seinen Sitz hat und an der /schwingenden Bewegung desselben iheilnimmt, die durch das Gelenk/" gestattet ist.
'· //, Fig. 5, 22 und 23, stellt den Gelenkzapfen dar, der über der Mitte des halbkugelförmigen Kolbens angeordnet ist und aus dessen Scheitel· in den Dampfkasten hineinragt, innerhalb dessen er in ein in der Kurbclscheibe C angebrachtes excentrischcs Lager eintritt, so dafs er mit der Kurbclscheibe rotirt. //' ist ein Ring, welcher zwischen dem Zapfen H und Kolben D angeordnet und mit einer geeigneten Anzahl von Dampfeintrittsöffnungcn /1 versehen ist. Das kreisrunde Loch im Scheitel des Gehäuses A ist grofs genug, um die Drehung des Zapfens und Ringes zu gestatten, es ist mit einer Packung h ¹ versehen, die in einem Ausschnitt liegt und gegen den runden Rücken des Kolbens andrückt (Fig. 5 und 6).

Der Zapfen H ist von einer Hülse / umschlossen, die aufsen kugelförmig abgerundet ist, und der Sitz in der Kürbeischeibe C ist mit einem Lager i, Fig. 5, versehen, in welches die Hülse / eingesetzt und mit einem ¹ weichen Metall umgössen wird. Diese Kugelgelenkverbindung gestattet dem Gclcnkzapfen und der Kurbelscheibe, sich trotz ungenauer Bearbeitung oder nicht ganz sorgfälliger Zusammensetzung der Theile doch stets richtig einzustellen. , · .

Die Reibung des Gelenkzapfens // in seinem Sitz wird bedeutend herabgemindert, wenn man das in Fig. 22 und 23 dargestellte Lager anwendet. Das Ende des Gelenkzapfens H ist hier abgesetzt, wie durch j verdeutlicht, und mit einem auf diesem Theil befestigten Ring J umgeben. Ein dünnerer Ring J¹ umschliefst den stärkeren Theil j^l des Zapfens; beide Ringe haben aufsen gleichen Durchmesser. Zwischen den Umfang der Ringe / J' und der Innenseite eines Ringes /³ sind Rollen J² eingesetzt, welcher Ring J³ in den aufsen runden Ring / hineingedrückt ist. Die Rollen J² haben in der Mitte" eine kreisförmige Aus-

sparung und werden von einem am Rand mit Einkerbungen versehenen .:'■ Ring J*- getragen, der zwischen die Ringe J und J¹ eingesetzt ist und in dessen Ausschnitte die abgesetzten Mitteltheile f² der Rollen lagern.. Die Schleuderkraft, welche durch .die kreisende Bewegung des Gelenkzapfens hervorgerufen wird, hat das Bestreben, die Rollen, gegen die Kurbelscheibe hin zu treiben, und um die durch diesen Druck verursachte Reibung : zu vermindern, ist eine Reihe Kugeln j³ in einer kreisförmigen Nuth - an der Innenseite des Ringes J gelagert, neben dem eingekerbten Ring 7 \ so dafs letzterer gegen die Kugeln andrückt. Der Ring Jh ist ebenso wie der in Fig. 4 dargestellte geformt. Dieses Lager vermindert nicht nur die Reibung durch Einfügung der Rollen zwischen die Laufflächen, sondern schwächt auch die Reibung dadurch ab, dafs es den einseitigen Druck gegen das Gelenkzapfenlager verringert, welcher Druck in einem vollen Gelenkzapfenlager,' wie in Fig. ι dargestellt, viel gröfser ist, weil in einem solchen der Zapfen durch den Kolben gegen die Seite des Lagers gedrückt wird, wobei auf der anderen. Seite des Zapfens■■'· ein Hohlraum entsteht, in den der Dampf eintritt und den einseitigen Kolbendruck gegen das Lager noch vergröfsert. Bei dem Rollenlager 'ist der Gelenkzapfen dem Dampfdruck · auf seinem ganzen Umfang gleichmäfsig ausgesetzt, .so dafs sich der Druck ausgleicht.

Aus gleichen Gründen ist es in vielen Fällen wünschenswerth, 'das Wellenlager, welches dem Dampfkasten zunächst liegt und dem Druck des den Achsschenkel entlang entweichenden Dampfes ausgesetzt ist, gleichfalls als Rollen-\ lager einzurichten. Ein solches ist in Fig. 2, 3 und 4 dargestellt; die Rollen sind darin mit K bezeichnet, die inneren Reibflächenringe mit KK, der eingekerbte Tragring mit K¹ und der die Rollen umschliefsende Ring mit K².

L bezeichnet den cylindrischen Sitz für, das Hauptventil, welches in der. Achsenrichtung des Kolbens angeordnet ist, und L¹ sind die bogenförmigen .Dampfkanäle ides Kolbens, welche von den Seiten des Ventilsitzes nach ' der Kolbenfläche führen und zwischen den Taschen der Platten FF¹ angeordnet sind, wie in Fig. 5·, 6, 7 und 8 gezeigt. .

M ist das cylindrische Hauptventil, welches gegen das Dampfausgangsende der Maschine hin offen und am entgegengesetzten Ende· mit einer" hohlen Spindel m versehen ist j die mit dem einen sich nach aufsen hin erweiternden Ansatz m¹ in den cylindrischen Sitz L mündet. Der Ansatz, m¹ ist mit Oeffnungen m² versehen, durch welche der Dampf aus dem Hohlring H* eintritt, dessen Höhlung deri Ansatz m¹ umschliefst und in welche der Dampf durch die Oeffnungen h eintritt. . m^s ist die Dampfeinlafsöffnung und m⁴ die Dampfaustrittsöffnung im Cylinder des Hauptventiis, einander gegenüberstehend.

In Fig. 5, 7, 30 und 31 ist das cylindrische Absperrventil iV 'ersichtlich,·-welches-im Hauptventil angeordnet ist und mit einer Spindel η durch die Hohlspindel des Hauptventils hindurchführt. ■·'■'■.-

Das Absperrventil N ist auf einer Seite mit einer Dampfaustrittsöffnung κ¹ versehen, welche neben dem Auslafs w⁴ des Hauptventils liegt und aufsen etwas länger ist; gegenüber befindet sich die Dampfeinlafsöffnung ;i^s, welche neben der entsprechenden Oeffnung m^s des Hauptventils liegt. Die Eintritts- und Auslafsöffnungen der beiden Ventile sind durch eine diagonale Scheidewand «^;i getrennt, welche sich im Absperrventil befindet und die Auslafsöffnungen mit dem Austrittsende des Hauptventils, die Eintrittsöffnungen aber mit 3cm hohlen Ansatz hi¹ in Verbindung setzt.

.M⁴ ist eine Rippe, welche die hintere Kante der Dampfeintrittsöffnung n² des Absperrventils bildet und nach aufsen in die Dampfeintrittsöffnung m³ des Hauptventils vorsteht, mit welcher Oeffnung m³ die cylindrische Fläche der Rippe abschneidet. Das Vorderende dieser Rippe vollzieht die Dampfabsperrung. Die Dampfeintrittsöffnung ist ganz offen (Fig, 7), wenn die Rippe n* gegen die hintere Kante der Eintrittsöffnung des Hauptventils anliegt, und sie ist mehr oder weniger geschlossen, je nachdem sie das innere Absperrventil mehr oder weniger in der Richtung verschiebt, dafs die Rippe /ι⁴ sich der vorderen Kante der Hauptventilöffnung m³ nähert. Die Rippe ist an das Dampfabsperrventil mittelst Schrauben oder auf sonstige Weise befestigt.

Das Hauptventil M erhält Drehung durch einen gegabelten Träger O, welcher an der Hinterseite der Kurbelscheibe C befestigt ist (Fig. 22) und sich mit letzterer dreht. Beide Ventilspindeln gehen durch diese Kurbelscheibe hindurch, und die äufsere Hohlspindel ist am hinteren Ende abgeflacht (Fig. 26 und 28), um von der Gabel des Trägers O umspannt und bei der Drehung der Kurbelscheibe C mitgenommen zu werden.

Der innere Dampfdruck gegen das Hauptventil wird von dieser Trägerplatte aufgenommen, deren Gabelenden an der Rückseite abgerundet sind, wo sie mit den Endflächen der Ventilspindel in Berührung treten, so dafs sich die Flächen entsprechend der vom Hauptventil eingenommenen Winkelstellung anpassen können. Der Innendruck des Dampfes auf das Absperrventil N wird von einem Kugellager aufgenommen, das aus Fig. 22 und 26 ersichtlich ist und aus einem Ring ρ besteht, der mit einer Rinne versehen und auf dem vorstehenden Ende der Spindel des Absperrventils bu-

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festigt ist; in der Rinne liegen Kugeln p\ gegen welche das Ende der Hohlspindcl des Hauptventils andrückt. Die Kugeln werden durch einen Ringjr in der Rinne festgehalten; durch dieses Kugellager wird der Widerstand des Absperrventils sehr wesentlich vermindert und das Spiel des Ventils sehr empfindlich gemacht.

Q Q¹, Fig. 22, 24 und 25, sind die Regulatorgewichte, welche an der Rückseite der Kurbelscheibe C drehbar befestigt sind; dieselben sind zu beiden Seiten der Hauptwelle, sich diametral gegenüberstehend, angeordnet und mit der Spindel des Absperrventils durch eine Kurbelscheibe R und Gelenkstücke q verbunden; Die Scheibe R ist auf dem vorstehenden Ende der Ventilspindel befestigt und mit Vorsprüngen r/·' versehen, deren jeder an seiner Innenseite ein Kugellager hat, in dem die Gelenkkugel des .Gelenkstückes q spielt. Das andere Ende der Gelenkstücke q ist ebenfalls mittelst Kugel in einer Pfanne des Regulators Q bezw. Q¹ eingesetzt. Die Gewichte Q Q¹ schwingen in einer Ebene rechtwinklig zur Welle B", während die Kurbelscheibe R sich in einer schrägen Ebene, aber rechtwinklig zur Ventilspindel, dreht. Die Kugelgelenkverbindung zwischen der Scheibe R und den Gewichten Q. Q¹ gestattet eine freie Bewegung, obgleich die Drehungsebenen einen ■Winkel gegen einander bilden. T ist eine Feder, deren Druck sich der Schwungbewegung der Gewichte nach aufsen entgegenstellt. Die beiden Federn T sind am Umfang der Kurbelscheibe C befestigt und drücken mit ■ ihrem freien Ende gegen stellbare .Reibflächen i, welche aufsen an den Gewichten Q. Q¹ vorstehend befestigt sind. Diese Befestigung ist durch einen Bolzen s bewirkt, der dem Drehzapfen des Gewichtes parallel steht und durch einen annähernd radialen Schlitz s¹ im Gewicht hindurchgeht, so dafs die Reibflächen t durch Verstellung des Bolzens s im Schlitz s^l gegen den Drehpunkt des Gewichtes hin verschoben bezw. davon mehr entfernt werden können. Die Reibflächen t sind in Ausschnitte am Umfang des Gewichtes eingelassen und können in diesen Ausschnitten mittelst Stellschrauben s-., die im Gewicht eingeschraubt sind und gegen das die Reibfläche tragende Stück wirken, gegen die Feder Zweiter herausgestellt bezw. mehr zurückgezogen werden. Die Reibfläche selbst wird von einer kleinen Rolle s³ gebildet, gegen welche die Feder drückt; durch Stellung der Reibfläche, wie beschrieben, kann der von der Feder T auf das Gewicht ausgeübte Druck, der der Auswärtsbewegung entgegenwirkt, genau geregelt werden. Der durch die Eintrittsöffnung des Hauptventils in den Kolben eingetretene Dampf drückt gegen den der Eintrittsöffnung zunächst liegenden Theil des Ventils und drängt letzteres nach der entgegengesetzten Seite seines Sitzes. Um diesem äufseren Druck auf. das Ventil entgegenzuwirken, ist die cylindrische Fläche des Theiles T¹ des Ventils neben der Dampfeintrittsoffnung auf der gegenüberliegenden Seite des Ventils vertieft oder ausgespart, wie durch t\ Fig. 26 und 29, gezeigt, so dafs ein enger Raum zwischen der Vcntilfläche und dem Sitz, in den der Dampf aus dem Dampfkaslen eintritt, verbleibt. . .

Der Dampf übt nun auf das Ventil einen Aufsendruck in entgegengesetzter Richtung zu dem Druck aus, der auf der Eintrittsseite wirkt, wodurch der Aufsendruck auf das Ventil ganz oder nahezu ausgeglichen wird. Um ein Entweichen von Dampf entlang des Ventils nach den Kolbenöffnungen' zu verhüten, ist das Ventil mit einem Dichtungsring i"-, Fig. 5 und 26, zwischen der Aussparung t^l und den Kolbenöffnungen versehen. Das Absperrventil besitzt eine ähnliche Aussparung i³ und einen Dichtungsring Γ' zu gleichem Zweck.

In den Fig. 32 bis 50 ist die Maschine mit Umsteuerung dargestellt. In diesen Figuren ist A das Kolbengehäuse, Α^λ dessen Deckel, A- der cylindrische Ansatz desselben, B der Dampf kasten und C die Kurbelscheibe, welche innerhalb des Dampfkastens arbeitet und mit der Hauptwelle zusammengegossen ist. c ist ein Ring, welcher an die Welle innerhalb des Dampf kastens geformt ist und gegen das Ende des Hauptlagers sich anlegt, um das Entweichen von Dampf in dieses Lager so weit als thunlich zu verhüten, c¹ ist eine ringförmige Nuth in der Welle innerhalb des Lagers und c² das Abzugsrohr, welches mit dieser Nuth in Verbindung steht. Der Dampf, der etwa entlang . der Welle in das Hauptlager eindringt, gelangt in diese Nuth und wird durch das Rohr c² abgeführt. Die, Nuth kann natürlich auch in die Lagerfläche anstatt in die Welle selbst eingedreht sein.

D ist der Kolben, D¹ sind die Scheideplatten, welche am Deckel des Gehäuses gelenkig befestigt sind und durch den Dampfraum in Taschen des Kolbens eintreten. D² ist der Hohlzapfen im cylindrischen Ansatz A² mit seinem halbkugelförmigen Sitz in der Kolbenfläche.

JE ist der cylindrische Ventilsitz für das Hauptventil und E¹ die Dampfeintrittsöffnung. F ist das cylindrische Hauptventil mit konischem Ansatz. F¹ und Hohlspindel F².

G ist der hohle Gelenkzapfen, welcher vom Scheitel des Kolbens rückwärts vorsteht und mit dem Kolben durch einen Hohlring G¹ verbunden ist, der den konischen Ansatz des Hauptventils umschliefst. Dieser Ring hat Oeffnungen g, durch welche der Dampf aus dem Dampfkasten in die Höhlung des Ringes ge-

langt, um durch die Oetfnungen g^l im Ventilansatz in letzteres einzutreten. - Der Gelenkzapfen G ist von zwei cvlindrischen Ringen h /i¹ und einer äufsercn Hülse Λ³ umgeben, die aufsen kugelförmig gerundet und in eine entsprechende Pfanne der Kurbelscheibe eingesetzt ist, die mit. Babbit-Metall oder ähnlichem weichen Metall /i³ ausgegossen ist. Die Hülse /;² umschliefst mit ihrem durchbohrten Boden die Hohlspindel des Hauptventils und -wird an der Drehung um diese Spindel durch einen Stift /ί⁴ gehindert, der an der Kurbelscheibe befestigt ist und in eine Nuth /i^s der Hülse h~ eingreift. Diese Nuth hat 'genügende Länge, um der Hülse eine Längenverschiebung in ihrem Sitz zu gestatten und sich der Winkelstellung des Hauptventils anzupassen. .. '

/ ist das cylindrische Absperrventil, welches in das cylindrische Hauptventil eingesetzt ist und genau in dessen Bohrung palst. Das Absperrventil hat eine Hohlspindel 7¹, welche nach vorn über die Ventile hinausragt und rückwiirts über die Hohlspindel des Hauptventils vorsteht.

J ist die Steuerstange, welche in der hohlen Spindel des Absperrventils liegt und hinten aus derselben hervorsteht. Diese Stange tragt in der Längenrichtung eine Feder j, die in eine Nuth der Spindel des Absperrventils eingreift und letztere zwingt, sich mit der Steüerstange zu drehen. Die Nuth ist langer als die Feder und gestattet der Steuerstange eine Lä'ngenbewegung, während das Absperrventil eine solche Bewegung nicht ausführen kann. Die Steuerstange hat an ihrem vorderen Ende eine Kugelpfanne K, die in einer cylindrischen Erweiterung K¹ geführt ist, welche sich am vorderen Ende der Spindel des Absperrventils angeformt nndet und in dem hohlen Gelenkzapfen D- angeordnet ist.

L ist eine Schubstange, welche in der Achsenrichumg des cylindrischen Ansatzes A² des Gehäuses .1 beweglich ist. und an ihrem vorderen linde eine Ktigelptanne / tragt. Diese Pfanne ist mit der Pfanne K am Ende der Steuerstange durch eine Getenkstange l^l verbunden, die an beiden Enden Gelenkkugeln trägt, so dafs die Längenbewegung der Schubstange durch diese Gelenk- oder Zwischenstange /' auf die Steuerstange J übertragen wird, während das Gelenk der kreisenden Bewegung der Pfanne K folgt, die um die Achse des Gelenkes sich dreht. Die Pfanne / der Schubstange L ist in einem Cylinder/² geführt, der centrisch in den hohlen Gelenkzapfen D'¹ eingesetzt und durch radiale Arme /³ mit letzterem verbunden ist; zwischen diesen Armen kann der Abdampf aus dem Hohlraum des Zapfens Z)² in den cylindrischen Ansatz A? und von da in das Auspuffrohr Z* gelangen.

hi ist eine Hülse mit äufserem Gewinde, welches in den Deckel M des cylindrischen An^ satzes A'¹ eingeschraubt ist und gegen das äufsere Ende des Führungscylinders /² drückt, so dafs der Gelenkzapfen D² nach innen nachgestellt werden kann, indem man die Hülse «i weiter einschraubt, während Her Hohlzapfen sich im Ansatz IJ frei drehen kann, um sich in die Stellung zu bringen, wo der kleinste Widerstand ist. M¹ ist der Umsteuerungshebel, der am unteren Gestelltheil m¹ drehbar befestigt ist; letzterer kann mit dem Deckel M zusammengegossen sein und einen Quadranten oder ein Segment »i² haben, an dem der Hebel mittelst Stellschraube m³ in der gewünschten Stellung festgelegt wird. Das äufsere Ende der Schubstange L ist an dem Steuerhebel JVi' befestigt, so dafs durch Begwegung des Hebels die Steuerstange in den Ventilen in der Längenrichtung verschoben wird. JV ist ein Träger, welcher an der Rückseite der Kurbelscheibe (Fig. 32) oder auch an der Rückseite der kegelförmigen Hülse /1², Fig. 34, so befestigt ist, dafs er mit der Kurbelscheibe kreist. Wenn der Träger an der Hülse Λ" befestigt ist, so nimmt er an der Verstellung der letzteren in ihrem Kugellager Theil, wodurch Klemmung vermieden wird. Der Träger JV hat ein Lager, in welchem das hintere Ende der Steuer-Stange J geführt ist und welches einen oder mehrere radial gestellte Stifte oder Federn w enthält, die in, Spiralnuthen n^l auf dem Umfang der Steuerstange eingreifen. Zweckmäfsig werden zwei Stifte und zwei Nuthen diametral gegenüberstehend angewendet, um einen gleichmäfsigen Druck auszuüben, aber ein Stift und eine Nuth genügen auch schon. Wenn die Steuerstange mittelst des Steuerhebels in der Längenrichtung verschoben wird, so dreht sie sich durch den Eingriff des Lagerstiftes oder der Stifte in die Spiralnuthen. Die Drehung den Steuerstange veranlafst die Drehung des Absperrventils wegen des Eingriffs durch Feder und Nuth, wie beschrieben.

O bezeichnet eine Trägerplatte, welche am hinteren Ende der Hohlspindel des Hauptventils befestigt ist und zwei Vorsprünge ο' ο² an ihrer Rückseite trägt (Fig. 39); diese Vorsprünge stellen sich gegenüber. O³ ist ein Aiisatz oder, Zahn, welcher an die Platte JV angeformt ist und gegen die Vorder- oder Aufsenfläche der Vorsprünge o¹ o" anschlägt. Die Aufsenfiächen dieser Vorsprünge können bis auf die kreisförmige Nabe der Platte O ausgeschnitten sein, während die hinteren oder Innenflächen dieser Vorsprünge durch eine bogenförmige Schiene o⁴ verbunden sind. Wenn der Zahn o^s der Platte JV gegen einen der Vorsprünge anschlägt, so dreht sich das Hauptventü in einer bestimmten Richtung und das zu drehende Getriebe in derselben Richtung. Wird das Hauptventil so

gedreht, dafs der andere Vorsprung gegen den Zahn der Trägerplatte trifft, so wird das Hauptventil umgesteuert und ebenso die Bewegungsrichtung des Kolbens.

P ist ein Ring, welcher auf dem hinteren Ende der Spindel des Absperrventils befestigt ist und gegen die Rückseite der Trägerplatte O sich anlegt, so dafs er den Innendruck des Dampfes des Absperrventils aufnimmt.

q ist die Dampfeintritts- und q^x die Dampf- ; auslafsöffnung des Hauptventils, beide Oeffnungen stehen sich gegenüber, ebenso die entsprechenden Oeffnungen r und r¹ des Absperrventils. jR ist die diagonale Scheidewand im Absperrventil, welche der Stange J Durchgang ■ la'fst und die beiden Oeffnungen der Ventile ; scheidet; die Eintrittsöffnungen stehen mit dem , hohlen Ansatz F¹ des Hauptventils und die Auslafsöffnungen mit dem offenen Ende des Hauptventils in Verbindung, aus welchem der Abdampf in den Hohlzapfen D- entweicht, i 5 ist ein bewegliches Absperrsegment, welches in der Kante der Eintrittsüffnung des Absperr-; Ventils oder beider Ventile angeordnet ist, gleichviel in welcher Richtung die Maschine arbeitet. Dieses Segment besteht aus zwei Platten, einer aufseren S¹ mit abgeschrägten Seiten, die zwischen die abgeschrägten Seiten der Eintrittsöffnung q passen, und einer inneren Platte S², welche etwas länger ist, als der schmälste Theil der a'ufseren Platte, und welche in der Eintrittsöffnung r des Absperrventils sitzt. Beide Platten sind so mit einander befestigt, dafs sie ein Segment mit schwalbenschwanzförmigen Seiten bilden, durch welche das Segment an den Ventilen befestigt wird, jedoch in der Eintrittsöffnung des Hauptventils: am Umfang des letzteren verschiebbar ist.

Bei der Stellung der Theile, welche in den Fig. 41 bis 46 verdeutlicht ist, drehen sich die^ Kurbelscheibe und die Ventile in der Richtung der Pfeile 1. Der Zahn ο³ des Trägers liegt gegen die Vorder- oder Aufsenseite des Vor-t Sprunges o¹ der Platte O an, und das Hauptventil wird mit der Kurbelscheibe gedreht. Die Stifte η fassen in die Nuthen ti¹ der Steuerstange und bewirken, dafs letztere sich' mit dem Hauptventil dreht, und die Feder/ der Steuerstange zwingt das Absperrventil, sich; mit der Steuerstange zu drehen. In dieser Stellung des Absperrventils sind die Dampfeintrittsöffnungen q r beider Ventile weit offen, und das bewegliche Absperrsegment 5 liegt gegen die hinteren Kanten der Eintrittsöffnungen beider Ventile an. Bei dieser Stellung der Ventile befindet sich die Umsteuerungs-' stange nahezu in ihrer hintersten Stellung. Durch die Vorwärtsbewegung der' Steuerstange wird das Abschlufsventil nach rechts (Fig. 46) gedreht, in der Richtung, in welcher es die Eintrittsöffnung des Hauptventils schliefst. In j Fig. 47 ist die Eintrittsöffnung theihveise geschlossen gezeigt, indem das Absperrventil das bewegliche Absperrsegmcnt gegen die Vorderkante der Einlafsöffnung hin mitgenommen hat. Bei Fortsetzung der Vorwärtsbewegung der Steuerstange schliefscn das Abschlufsventil und -Segment die Eintrittsöffnung des Hauptventils völlig ab, wie in Fig. 48 dargestellt, wodurch der Dampf abgeschnitten und die Maschine angehalten wird. Das Abschlufssegment liegt jetzt gegen die Vorderkante der Eintrittsöffnung an. Wird dann die Vorschiebung der Steuerstange noch weiter fortgesetzt, so wird das Absperrsegment nun gegen das Hauptventil andrücken und das Abschlufsvenlil wird das Hauptventil mitnehmen, bis der Vorsprung o² gegen den Zahn o³ des Trägers anstöfst, wie in Fig. 44 gezeigt, in welcher Stellung dann das Hauptventil umgesteuert wird, wie in Fig. 49 gezeigt, und die Maschine nun in umgekehrter Richtung arbeiten kann. Das Abschlufsventil und -Segment schliefsen jedoch noch die' Eintrittsöffnung des Hauptventils, und die Steuerstange ist in ihrer am weitesten vorgeschobenen Stellung. Das Abschlufsventil wird nun umgesteuert und die Eintrittsöffnung durch eine theilweise Zurückbewegung der Steuerstange weit geöffnet; diese Zurückbewegung wird fortgesetzt, bis die andere Kante der Dampfeintrittsöffnungen des Abschlufsventils gegen das Abschlufssegment anliegt, wie in Fig. 50 dargestellt. '^!

Wenn es nun erwünscht ist, den Dampf abzuschneiden, wird der Steuerhebel weiter in derselben Richtung bewegt, so dafs das Absperrventil und -Segment verschoben und die Eintrirtsöffnung des Hauptventils abgeschlossen bezw, mehr oder weniger verengt wird. Um die Maschine_v umzusteuern, wird daher das Hauptventil dadurch umgesteuert, dafs der Steuerhebel in seine äufserste entgegengesetzte Lage bewegt, dann das Absperrventil umgesteuert und die Eintrittsöffnung des Hauptventils durch eine kurze Zurückbewegung des Steuerhebels weit geöffnet wird; das Abschlufsventil wird zur theilweisen Sperrung der Eintrittsöffnung verschoben, wenn es gewünscht wird, den Dampf abzuschneiden durch eine weitere kurze Zurückbewegung des Steuerhebels.

Die Trägerplatte O des Hauptventils ist an ihrer Vorderseite mit einer ringförmigen Nuth versehen, in welche Kugeln t eingelegt werden, die gegen die kugelförmige Hülse ft² anliegen, um Reibung zwischen diesen Theilen zu vermindern. Der Ring P des Abschlufsventils ist an der Vorderseite mit einer Nuth versehen, in welche Kugeln t¹ eingelegt werden, die gegen die Trägerplatte des Hauptventils anliegen. Diese Kugeln nehmen den in der Längenrichtung wirkenden Druck auf, der durch den Dampfdruck gegen das Ventil hervor-

Claims (2)

gerufen wird und vermindern wesentlich die Reibung zwischen den Theilen. Die Maschine kann ebensowohl durch Dampf als durch Prefsluft oder eine Flüssigkeit unter Druck getrieben werden. Patεντ-Ansprüche:

1. Eine Dampfmaschine, bestehend aus einem halbkugelförmigen Gehäuse mit darin nach Art eines Kugelgelenkes beweglichem halbkugelförmigen Kolben und einem einerseits mit letzterem drehbar verbundenen, diesen zwangläufig führenden,, sowie andererseits mit einer Kurbelscheibe gelenkig verbundenen cylindrischen Hauptventil nebst darin beweglichem, das Innere des Hauptventils in einen Ein- und einen Auslafsraum für den Dampf zerlegenden Absperrventil, wobei die Einrichtung derart getroffen ist, dafs der am einen Ende in das Hauptventil

:·. eintretende Dampf von hier aus nach einander in mehrere, durch bewegliche Zwischenwände zwischen Kolben und Gehäuse gebildete radiale Kammern eintritt, diese dadurch jeweilig erweitert und dem Kolben so eine kreisförmig schwingende Bewegung ertheilt, welche die Kurbelscheibe und Maschinenwelle zur Drehung bringt, während die dem durch die Kurbcl-... scheibe · mitgenommenen Hauptvcntil ertheilte Drehbewegung um seine eigene Achse die Ventilkanäle Öffnet und schliefst.

2. Eine Dampfmaschine der unter i. gekennzeichneten Art, bei welcher die folgenden Einrichtungen in Verbindung mit einander angewendet sind:

a) ein mit seinem cylindrischen Theil, in einem innerhalb des Kolbens angeordneten Sitz drehbares Hauptventil (Af, Fig. ι bis 31, bezw. F, Fig. 32 bis 50) mit einem in diesem bis zu einem : gewissen Mafse selbstständig drehbaren Absperrventil (N bezw. I), welches mit seiner Spindel (n bezw. V) durch die Hohlspindei (m bezw. F²) des •'Hauptventils hindiirchragt und, indem es zu diesem verdreht wird, die Ventil-, kanüle ganz oder theilweisc öffnet und schliefst;

b) die an derlnnenwandungderVerschlufsplatte /I¹ des halbkugelförmigen Gehäuses in radialer Richtung gelenkig angeordneten Platten (FF¹), welche in radiale Taschen (J-) des Kolbens

·■'...' eintreten und den Raum'zwischen den einander zugekehrten Flächen des Gehäuses und des Kolbens in mehrere sich ihrer Gröise nach verändernde

''.:'.. Kammern zerlegen;

c) die Einrichtung zum selbstthätigcn Reguliren der Maschine, darin bestehend, dafs eine am Ende der Hohlspindel des Absperrventils sitzende Scheibe mit an der Stirnfläche der Kurbelscheibe beweglichen Gewichten (QQS Fig. 24) gelenkig und derart verbunden ist, dafs letztere je nach ihrem gröfseren oder geringeren Ausschlag das Absperrventil im Sinne" einer Verkleinerung oder Vergröfserung der Ventilöffnungen verdrehen.

,Eine Ausführungsform der unter 1. und 2. ■ gekennzeichneten Dampfmaschine, bei welcher diese mit einer Einrichtung zum Umsteuern der Maschine verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dafs eine aus dem Absperrventil herausragende, von diesem in Bezug auf ihre Bewegung in der Längs- , richtung theilweise unabhängige Stange (J, Fig. 32 bis 36) derart angeordnet ist, dafs sie sich bei ihrer von dem Umsteuerhebel aus bewirkten Verschiebung in der Längs-

... richtung dreht, hierbei das Absperrventil mitnimmt, welches seinerseits nach einem gewissen Mafse von Drehung nach der einen oder anderen Richtung auch das ■Hauptventil mitnimmt und so die Ventilöffnungen im Sinne einer Umsteuerung der Maschine zu den Dampfein- und Auslässen des Ventilsitzes verschiebt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen.

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