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Kraftmaschine, insbesondere Dampfmaschine Die Erfindung bezieht sich
auf Kraftmaschinen, insbesondere Dampfmaschinen, mit einem oder mehreren in einem
Gehäuse umlaufenden Zylinderkörpern, die quer zu ihrer Drehachse liegende Hubräume
aufweisen, in denen hin und her gleitende, gleichzeitig eine Kreisbewegung ausführende
Kolben angeordnet sind. Derartige umlaufende Kolb.enkraftmaschinen bieten gegenüber
den Kolbenkraftmaschinen mit fest angeordneten Zylindern eine Reihe von Vorteilen,
die im wesentlichen in folgendem begründet liegen: Während bei den Maschinen mit
feststehenden Zylindern die Hinunäherbewegung des Kolbens mittels Schubstange-und
Kurbel in eine drehende übergeführt und hierbei die Geschwindigkeit von Kolben und
Gestänge bei jedem Kolbenhub von Null auf ein Maximum und wieder auf Null gebracht
werden muß, wobei dann die Ungleichmäßigkeit der angetriebenen Maschinenteile nur
durch große Sch`vungräder - und große Schwungmassen einigermaßen ausgeglichen werden
kann, wird bei den oben bezeichneten Maschinen mit umlaufenden Zylindern und umlaufenden
Kolben die auf den Kolben wirkende Kraft unmittelbar in eine drehende Bewegung übergeführt.
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Trotzdem haben diese umlaufenden Maschinen als Gaskraft- und Dampfmaschinen
noch keine praktische Anwendung finden können, weil es bisher an geeigneten Mitteln
zur Teilfüllung der umlaufenden Zylinder und damit zur wirtschaftlichen Ausnutzung
der 0 Ausdehnung des gas- oder dampfförmigen Treibmittels fehlte.
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Durch die - vorliegende Erfindung gelingt es, bei Maschinen mit umlaufenden
Zylinderkörpern den Zylinderraum auf eine einfache Weise mit einer beliebigen Teilfüllung
zu beschicken und mithin .den Füllungsgrad beliebig zu regeln, und zwar dadurch,
daß im Maschinengehäuse eine zur Teilfüllung des Hubraumes dienende und vom Zylinderkörper
zu überschleifende Einströmöffnung vorgesehen ist, die hinsichtlich ihrer Größe
regelbar ist und den Füllungsgrad bestimmt. Die Regelung der Größe der Einströmöfinung
erfolgt im Sinne der Erfindung mittels eines im Maschinengehäuse gelagerten Schiebers,
der -der Krümmung des Zylinderkörpers angepaßt und in der Krümmungsrichtung verstellbar
ist. Um die Teilfüllung des Hubraumes bzw. die Ausdehnung des Treibmittels gut ausnutzen
zu können, :empfiehlt es sich, für die Maschine eine solche Bauart zu wählen, bei
der ein im Verhältnis zur Zylinderlänge möglichst großer Kolbenhub erreicht wird,
wie beispielsweise bei den Maschinen gemäß der Patentschrift.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Dampfmaschine gemäß
der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt die Dampfmaschine in einem Längsschnitt und Abb. z in
einem Querschnitt.
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Abb.3 und q. veranschaulichen im Grundriß bzw. Längsschnitt den Schieber
der Maschine
mit den benachbarten Teilen der letzteren.
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Abb. 5 und 6 veranschaulichen schematisch die Wirkungsweise der dargestellten
Dampfmaschine.
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Wie aus Abb. i und 2 ersichtlich, handelt` es sich bei vorliegender
Ausführung um eine Zweizylinderzwillingsmaschine, deren Zylinder gleich große Abmessungen
aufweisen. In dem Gehäuse i, das zweckmäßig zweiteilig ausgeführt ist, sind, getrennt
durch eine Zwischenwand 2, zwei als Trommeln 3, 4 ausgebildete Zylinder gleichachsig
und drehbar eingesetzt. Jede Zylindertrommel weist zwei parallele Flächen 5, 5'
bzw. 6, 6' auf. Diese Flächenpaare bilden mit zu .ihnen senkrecht stehenden Gehäusewänden
je einen schachtförmigen Zylinderraum 7 bzw. B. In den letzteren ist ein Kolben
9 bzw. io eingesetzt. Die Kolben 9, io sitzen lose drehbar auf Zapfen i 1, 12 einer
im Gehäuse i eingesetzten Kurbelwelle. Letztere ist derart exzentrisch zur Trommelachse
angeordnet, daß die Laufkreise ihrer umlaufenden Kolbenzapfen i i, 12 die genannte
Achse schneiden. Die Arme der Kurbelwelle sind als im Gehäuse drehbar gelagerte
Abdichtungs-bzw. Lagerscheiben 16, 17, 18 ausgebildet.
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Das Gehäuse ist ferner mit zwei Flachschiebern i g, 2o (Abb. 2, 3
und 4) ausgestattet. Die Schiebergehäuse z i, 22 sind am Gehäuse i befestigt und
an eine gemeinsame Einströmleitung 23 angeschlossen. Die Schieber ig, 2o sind entsprechend
der Mantelfläche der Zylindertrommeln gekrümmt und in der Gehäusewandung abgedichtet
geführt. Sie besitzen ferner auf ihrer Außenseite je eine Verzahnung 24, 2 5, in
die j e ein in einer Kappe 32 gelagertes Zahnrad 26 bzw. 27 eingreift. Diese Zahnräder
stehen je mit einem kleineren Zahnrad 28 bzw. 29 in Eingriff. Die Zahnräder 28,
29 sitzen auf einer mit einem Handrad 3o versehenen Welle 31. Der Schieber und damit
der Füllungsgrad kann in bekannter Weise auch mittels eines Reglers, z. B. eines
Achsenreglers, in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine geregelt werden.
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Die Trommeln 3, 4 sowie die Kurbelwellensch eiben 16, 17, 18 sind
beispielsweise mittels Dichtungsringe 33 gegenüber dem Gehäuse i abgedichtet. Die
Gleichförmigkeit der Drehbewegung der um 9o° gegeneinander versetzten Zylinderräume
7, 8, die zwangsläufig durch die kreisende Bewegung ihrer Kolben erfolgt, wird durch
eine Verkuppelung der Zylindertrommeln 3, 4 unterstützt. Zu diesem Zwecke besitzen
die Trommeln 3, 4 je eine Umfangsverzahnung 34 bzw. 35. Letztere stehen mit zwei
gleich großen Zahnrädern 36, 37 in Eingriff, die auf einer kurzen Welle 38 aufgekeilt
sind. Das Gehäuse ist, wie üblich, noch mit einem Ausströmstutzen 41 versehen. Ferner
sind in dem Gehäuse seitliche Drucke aufnehmende Kugellager 42, 43 vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist folgcnde: Es sei zunächst der Weg
nur des Kolbens 9 (Abb. 6) im Zylinderraum 7 der Trommel 3 während eines Arbeitshubes
betrachtet. Angenommen, der Kurbelzapfen i i des Kolbens macht eine geringe Drehbewegung
im Sinne entgegengesetzt der Uhrzeigerbewegung. Mithin kommt der Kolben 9 zunächst
unter die Einströmöffnung 39 und wird infolgedessen durch die Wirkung des einströmenden
Dampfes im Zylinderraum 7 einwärts bewegt. Hierdurch erhält nicht nur die Kurbelwelle
eine Drehung im genannten Drehsinn, sondern auch gleichzeitig die Trommel
3. Nach Vorbeigehen des Zylinderraumes 7 an der Einströmöffnung 39 ist die
Dampfzuführung abgeschnitten, so daß dann nur noch die vor dem Kolben 9 befindliche
Dampfmenge zufolge ihrer Ausdehnung wirkt. Der Kolben 9 hat nach einer Drehung der
Zylindertrommel um 6o° bzw. der Kurbelwelle um 12o' die Stellung B eingenommen.
Die Trommel 3 und der Kurbelzapfen i i setzen ihre Bewegung fort, so daß sie die
Stellung C und sodann B durchlaufen, worauf sie schließlich wieder die Stellung
A einnehmen. Bei dieser Drehung der Zylindertrommel um ieo° bzw. des Kurbelzapfens
i i um 36o° hat der Kolben seinen Zylinderraum 7 einmal durchlaufen. In dem Augenblick,
wo der Kolben seine Ausgangsstellung A verläßt und der Dampf einzuströmen beginnt,
gelangt der unterhalb des Kolbens befindliche Zylinderraum mit dem Ausströmstutzen
41 in Verbindung. Das Ausströmen des Dampfes aus dem Zylinderraum 7 beginnt hierbei,
wenn die Zylinderraum$äche 5' die Kante 40 (Abb. 6) des Gehäuses i überlaufen hat.
Der Kolben io der zweiten Tromme14 hat inzwischen den gleichen Weg beschrieben wie
der Kolben 9, nur sind seine Stellungen, wie dargestellt, immer um i8o° versetzt
zu denjenigen des letzteren. Das gleiche trifft hinsichtlich der Drehung sowie der
Stellungen der beiden Trommeln 3 und 4 zu.
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In der Abb. 5 ist gezeigt, wie je nach der Einstellung des Schiebers
bzw. der Breite der Schieberöffnung die Größe des Füllweges und damit des Füllraumes
geregelt werden kann. Die Schieberöffnung x entspricht dem Kolbenweg x' und die
Schieberöffnung y dem Kolbenweg y'. Die erstgenannte Schieberstellung entspricht
mithin einer Füllung von o,16 und die letztere einer solchen von 0,33. Die
Einstellung der Dampfschieberöffnung kann, wie bereits ausgeführt, in bekannter
Weise
auch durch die Maschine selbsttätig erfolgen. Will man ferner
eine Maschine mit verhältnismäßig sehr geringer Füllungsmöglichkeit bauen, so wird
man die Kolben und Zylinderräume von entsprechend geringerer Breite, als in der
Abb. z dargestellt, wählen.
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Die Zylinderräume können auch verschieden große Querschnitte haben
und hintereinander geschaltet angeordnet werden, so daß dann eine Hoch- und Niederdruckmaschine
geschaffen wäre. Auch können beliebig viel Zylinder parallel oder -hintereinander
geschaltet werden. Für den Fall, daß, wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt,
die Einströmöffnung so bemessen ist, daß auch bei völlig geöffnetem Schieber nur
eine Teilfüllung vorhanden ist, kann die Maschine auch mit einer abschaltbaren Abzweigung
der Einströmleitung versehen werden, die unterhalb des Schiebers in das Gehäuse
einmündet, so daß, wenn diese Einströmleitung, z. B. beim Anlassen, zugeschaltet
wird, die Maschine als Volldruckmaschine arbeitet. Selbstverständlich kann die Einströmöffnung
nebst Schieber auch so bemessen werden, daß auch Volleinströmung ohne besondere
Zweigleitung einstellbar ist.