DE6431C

DE6431C - Innovations in rotating pumps and fans

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Publication number: DE6431C
Application number: DENDAT6431D
Authority: DE
Original assignee: J. COOKE in Langley

Description

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JOHN COOKE in LANGLEY (England). Neuerungen an rotirenden Pumpen und Ventilatore JOHN COOKE in LANGLEY (England). Innovations in rotating pumps and fans

Patentirt im Deutschen Reiche vom 29. August 1878 ab.Patented in the German Empire on August 29, 1878.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen in Fig. 1 die Anwendung einer rotirenden Maschine als Exhaustor für Bergwerke.The accompanying drawings show in Fig. 1 the application of a rotating machine as Exhaustor for mines.

In einem cylindrischen Gehäuse dreht sich ein gleichfalls cylindrischer Kolben JV, dessen geometrische Axe durch η geht, um die Welle G, zu welcher das Gehäuse concentrisch ist.In a cylindrical housing a likewise cylindrical piston JV, whose geometrical axis passes through η , rotates around the shaft G, to which the housing is concentric.

Der Kolben berührt in einer geraden Linie u die Innenfläche des Gehäusemantels. Der aufserhalb des Kolbens bleibende sichelförmige Raum wird durch eine bewegliche Scheidewand M in zwei gesonderte Räume getheilt. Diese Klappe M dreht sich um eine Axe q, welche in einer Verlängerung des Gehäuses oben dicht an der Decke gelagert ist, und liegt mit ihrem unteren cylindrisch geformten Theile in einer Linie / dicht an der Mantelfläche des Kolbens N an. Die Mantelfläche des Gehäuses ist zwischen 0 und t offen. Die Klappe M theilt diese Oeffnung 0 t in zwei Theile, von denen der obere, der Ausströmkanal, in die Atmosphäre mündet, während der untere, der Saugekanal, sich an das Schachtrohr 5 anschliefst. Wenn der Kolben N sich links herum dreht, vergröfsert sich der untere Raum, wodurch Luft aus dem Schachtraum P angesaugt wird. Der obere Raum verkleinert sich gleichzeitig und sein Inhalt wird durch den Austrittskanal verdrängt. Die geometrische Axe in des Kläppentheiles mufs sich dabei nach einem Kreisbogen mm¹ um die Axe q drehen, und die Sehne des ganzen Bogens m m' ist gleich der doppelten Excentricität des rotirenden Kolbens. Damit die Klappe M den Kolben stets berührt, mufs die Länge m 11 immer der Summe R + r gleich sein, in welcher R der Radius des rotirenden Kolbens und r der Radius des Cylindermantels am unteren Klappentheile ist.The piston touches the inner surface of the housing shell in a straight line u. The sickle-shaped space remaining outside the flask is divided into two separate spaces by a movable partition M. This flap M rotates about an axis q, which is mounted close to the ceiling in an extension of the housing, and lies with its lower cylindrically shaped part in a line / close to the outer surface of the piston N. The outer surface of the housing is open between 0 and t. The flap M divides this opening 0 t into two parts, of which the upper, the outflow channel, opens into the atmosphere, while the lower, the suction channel, adjoins the shaft pipe 5. When the piston N rotates to the left, the lower space is enlarged, whereby air is sucked in from the duct space P. The upper space is reduced in size at the same time and its contents are displaced through the outlet channel. The geometrical axis in the valve part must rotate about the axis q after an arc mm ¹ , and the chord of the whole arc mm 'is equal to the double eccentricity of the rotating piston. So that the flap M always touches the piston, the length m 11 must always be equal to the sum R + r , in which R is the radius of the rotating piston and r is the radius of the cylinder jacket on the lower part of the valve.

Um jede gröfsere Reibung zwischen der Klappe und dem Kolben, oder gar die Entfernung des ersteren von dem letzteren durch den Ueberdruck der Luft zu vermeiden, ist die Klappe m zur Axe η des Kolbens auf einem Umwege zwangläufig gemacht, da eine directe Verbindung der' Punkte m und η mit einer sorgfältigen Dichtung dem Erfinder nicht wohl vereinbar erschien. Der ganze Mechanismus ist zur Mittellinie von Fig. 3 symmetrisch angeordnet, so dafs es genügt, nur die in Fig. 2 sichtbaren Theile zu betrachten. Die Axe q To each gröfsere friction between the flap and the piston, or even the removal of the former from the latter to avoid by the overpressure of the air, the flap m to the axis η of the piston by a circuit made positively, because a direct connection of the 'points m and η did not seem to the inventor to be compatible with careful poetry. The whole mechanism is arranged symmetrically about the center line of Fig. 3, so that it suffices to consider only the parts visible in Fig. 2. The axis q

des Flügels trägt aufserhalb des Gehäuses zwei Hebel, deren Endpunkte J₁ Fig. 2, durch eine quer durch das Gehäuse gehende Stange mit einander verbunden sind. Diese Stange bewegt sich in bogenförmigen Oeffhungen J¹ des Gehäuses. Sie ist festgehalten in fächerförmigen Verlängerungen der Klappe, welche sich dicht an die beiden seitlichen Gehäusewände anschliefsen und die bogenartigen Oeffnungen stets geschlossen halten. Die Axe G trägt an jedem Ende aufserhalb des Gehäuses eine Kurbel E, welche Kurbeln in der Zeichnung einer Zwillingsmaschine mit den Cylindern H angehören. Es ist dies jedoch für die Sache unwesentlich. Die Axe G kann auf jede andere Art in rotirende Bewegung versetzt werden, und es sind dann die Kurbeln E lediglich zum Antriebe der Steuerungen vorhanden. Jede Kurbel E setzt mittelst einer Schubstange F einen Hülfshebel L in pendelnde Bewegung und dieser ist durch eine Kuppelstange / mit dem Hebel J zu einem Parallelogramm verbunden, so dafs dieser letztere die Pendelbewegung des ersteren auf die Klappe M überträgt. Damit die Klappe genau dieselbe Bewegung macht, als wenn die Axen m und η direct durch Gelenkstangen verbunden werden, müssen die Verhältnisse der Kurbellänge E zur Excentricität des Kolbens N, ferner der Schubstangenlänge F zur Länge der ideellen Lenkerstange pi n, und endlich der Hebellänge von L (gleich der von J~) zur ideellen Klappenlänge q m einander gleich sein, auch müssen die Axe η und die Kurbel E, je in Bezug auf ihre Schubrichtung (bezw. mn und JE) gleichzeitig auf den todten Punkt kommen.of the wing carries aufserhalb of the housing two levers, whose end points J ₁ Fig. 2, are connected by a transversely passing through the rod housing with each other. This rod moves in arcuate openings J ^{1 of} the housing. It is held in fan-shaped extensions of the flap, which adjoin the two side walls of the housing and keep the arched openings closed at all times. The axis G carries a crank E at each end outside the housing, which cranks belong to a twin machine with the cylinders H in the drawing. However, this is not essential to the matter. The axis G can be set in rotating motion in any other way, and the cranks E are then only available to drive the controls. Each crank E sets an auxiliary lever L in pendulum motion by means of a push rod F and this is connected to a parallelogram by a coupling rod / with the lever J , so that the latter transfers the pendulum motion of the former to the flap M. So that the flap makes exactly the same movement as when the axes m and η are connected directly by articulated rods, the ratios of the crank length E to the eccentricity of the piston N, furthermore the push rod length F to the length of the ideal connecting rod pi n, and finally the lever length of L (equal to that of J ~) for the ideal flap length qm , the axis η and the crank E, depending on their direction of thrust (or mn and JE) , must come to the dead point at the same time.

Die Länge der Stange / kann am Hebel L verändert werden, um so die Berührung des Flügels M mit dem Kolben beliebig zu reguliren. Auch das Lager des Hebels L ist verstellbar, um entweder die genaue Parallelstellung zum Hebel J zu erlangen, oder, wenn etwa die ideelle Klappenlänge q m bei der Ausführung im Verhältnifs zur Kurbel E nicht ganz genau sein sollte, durch entsprechende Verstellung des Hebels L den Fehler unschädlich zu machen.The length of the rod / can be changed with the lever L in order to regulate the contact of the wing M with the piston as desired. The bearing of the lever L can also be adjusted in order to achieve either the exact parallel position to the lever J , or if the ideal flap length qm should not be exactly exact in relation to the crank E , the error can be corrected by adjusting the lever L accordingly to render harmless.

Wenn der rotirende Kolben mit seiner Berührungslinie u in die Kante t der Ausströmöffnung tritt, mufs die Klappe M mit ihrer unteren Kante abschliefsend über eine Fläche O When the rotating piston enters the edge t of the discharge opening with its line of contact u , the flap M must finally cross a surface O with its lower edge

getreten sehij welche an der Säugöffnung besonders eingesetzt und so breit ist, dafs die Klappenkante von rechts nach links und zurück über sie hinweggeht, während die Linie ti des rotirenden Kolbens sich von der Kanalkante t bis zu der Kanalkante ο bewegt. Dieser Abschlüfs ist erforderlich, damit während dieser Periode keine Rückströmung stattfinden kann. Sobald die Kolbenlinie u die Kante ο passirt hat, giebt die Klappe die Eintrittsöffnung bei O wieder frei.entered sehij which at the suction opening and particularly used is so wide, the flap edge DAF from right to left across and goes back over it, while the line ti of the revolving piston from the channel edge t up to the channel edge ο moved. This closure is necessary so that no backflow can take place during this period. As soon as the piston line u has passed the edge ο , the flap releases the inlet opening at O again.

Pumpen der vorstehend beschriebenen Art wirken nicht gleichmäfsig; während die Klappe M die Eintrittsöffnung schliefst, ist die Arbeit länger,' als einer Drehung von 90° entspricht, ganz unterbrochen. Es sind deshalb bis jetzt zwei solcher Maschinen gleichzeitig angewendet, welche sich in ihren Wirkungen ergänzen. Um dies unnöthig zu machen, ist an der gezeichneten Maschine ein Ausgleicher angebracht, welcher wie eine Kolbenpumpe während der Arbeitspause des rotirenden Kolbens ein Volumen Luft aus dem Schachtrohr P ansaugt und dasselbe während der stärkeren Saugewirkung der rotirenden Maschine dem Schachtrohre wieder zuführt. Die Wirkung des Ausgleichers hat Aehnlicheit mit derjenigen eines Saugewindkessels bei Wasserpumpen. In dem Fundamentmauerwerk ist unter der rotirenden Maschine eine Vertiefung angebracht, welche bis zu einer bestimmten Höhe mit Wasser gefüllt wird. Die Vertiefung enthält einen Pumpraum R, welcher durch einen Kanal Q mit dem Schachtrohr P in Verbindung steht. In dem Räume R wird von den Kurbeln E in nachstehend beschriebener Art ein hohler, unten offener Kolben £ auf- und abbewegt. Der Kolben S ist aus dünnem Blech möglichst leicht ausgeführt und an seiner Decke durch Wellblech verstärkt. Seine Seitenwände sind durch eine genügende Anzahl röhrenförmiger Anker V, Fig. 3, gegen einander abgesteift und tauchen stets in das Wasser ein, wodurch ein dichter Abschlufs zwischen dem Räume R und dem inneren Kolbenraume gebildet wird. Der letztere steht durch weite Röhren U mit der atmosphärischen Luft in Verbindung, so dafs in dem Kolben nie eine Verdünnung oder Verdichtung der Luft möglich ist. Da im Räume R während der Wirkung der rotirenden Maschine eine Luftverdünnung eintreten wird, so sucht die atmosphärische Luft unter der Decke des Kolbens S diesen stetig zu heben. Derselbe bedarf demnach nur zum Niedergange einer Arbeitsleistung. Der Kolben S wird mittelst zweier unten verschlossener Röhren in der Decke des Raumes R geführt; in diese Röhren greifen Gelenkstangen Y hinein, welche mit ihrem oberen Ende je an einem Kniehebel angeschlossen sind, dessen eine Schenkelstange X gelenkig a.m Gehäuse befestigt ist, während die andere Z von der Kurbel E bewegt wird. Drückt die Kurbel E mit dieser Stangenverbindung den Kolben 5 nieder, so vergröfsert sich der Raum R und saugt Luft durch 'den Kanal Q aus dem Schachtraum P, welche Luft, wenn die Kurbel den Kolben S hebt (mit Hülfe der atmosphärischen Pressung), wieder nach dem Schachtrohr P verdrängt wird.Pumps of the type described above do not work uniformly; while the flap M closes the inlet opening, the work is longer than corresponds to a rotation of 90 °, completely interrupted. So up to now two such machines have been used at the same time, which complement each other in their effects. In order to make this unnecessary, an equalizer is attached to the machine shown, which, like a piston pump, sucks in a volume of air from the shaft pipe P during the working break of the rotating piston and feeds it back to the shaft pipe during the stronger suction effect of the rotating machine. The effect of the equalizer is similar to that of a suction wind boiler in water pumps. A recess is made in the foundation masonry under the rotating machine, which is filled with water up to a certain height. The depression contains a pump chamber R which is connected to the shaft pipe P through a channel Q. In the space R , a hollow piston £ open at the bottom is moved up and down by the cranks E in the manner described below. The piston S is made as light as possible from thin sheet metal and reinforced at its top by corrugated sheet metal. Its side walls are stiffened against each other by a sufficient number of tubular anchors V, Fig. 3, and are always immersed in the water, whereby a tight seal between the space R and the inner piston space is formed. The latter is in communication with the atmospheric air through wide tubes U , so that in the flask no dilution or compression of the air is possible. Since the air will be diluted in the room R during the action of the rotating machine, the atmospheric air under the ceiling of the piston S tries to constantly lift it. Accordingly, the same only requires a work performance to decline. The piston S is guided into the ceiling of the room R by means of two tubes closed at the bottom; Joint rods Y reach into these tubes, each of which is connected with its upper end to a toggle lever, one leg rod X of which is attached to the housing in an articulated manner , while the other Z is moved by the crank E. If the crank E presses the piston 5 down with this rod connection, the space R expands and sucks air through the channel Q from the shaft space P, which air, when the crank lifts the piston S (with the help of atmospheric pressure), again after the shaft pipe P is displaced.

Das durch den Ausgleichskolben 5 nach dem Schachtrohre gedrückte Luftvolumen brauöht von dem rotirenden Kolben nicht aus dom Schachte angesaugt zu werden, so dafs die erforderliche Arbeitsleistung während des Ansaugens entsprechend vermindert wird.The volume of air pressed by the compensating piston 5 after the manhole pipes brews not to be sucked in from the shaft by the rotating piston, so that the necessary Work performance is reduced accordingly during suction.

Wenn der Drehung des rotirenden Kolbens noch ungefähr ein Winkel von io° fehlt, um in seine vertical aufwärts gerichtete Stellung zu gelangen und er noch immer eine erhebliche Saugewirkung ausübt, hat der Ausgleichskolben S bereits den Hubwechsel erreicht. Es eilt demnach der Ausgleichskolben voraus und wird bereits ziemlich stark saugen, wenn der rotirende Kolben mit ■ seiner Linie u die Kante / der Ausströmöffnung erreicht und bei gleichzeitigem Abschlüsse der Saugöffnung durch die Klappe M die Saugwirkung des rotirenden Kolbens aufhört. Da der Ausgleichskolben nur beim Niedergange, theils zum Ansaugen der Luft aus dem Schachte und theils zum Verdrängen der atmosphärischen Luft aus seinem Innern, einer Arbeitsleistung zu seiner Bewegung bedarf, so verwendet er zweckmäfsig die Arbeit der Betriebsmaschine, welche während des todten Ganges für die rotirende Maschine entbehrlich wird. Nachdem der Kolben N die Unterkante 0 des Saugkanals passirt hat, beginnt die saugende Wirkung der rotirenden Maschine und der Ausgleichskolben wechselt den Hub, so dafs er dem rotirenden Kolben die vorhin angesaugte Luft wieder zuführt, wonach sich der beschriebene Vorgang erneuert. When the rotation of the rotating piston still lacks about an angle of 10 ° to get into its vertically upwardly directed position and it still exerts a considerable suction effect, the compensating piston S has already reached the change of stroke. Accordingly, the compensating piston rushes ahead and will already suck quite strongly when the rotating piston with its line u reaches the edge / the discharge opening and when the suction opening is closed by the flap M the suction of the rotating piston ceases. Since the compensating piston requires work to move only when moving down, partly to suck in air from the shaft and partly to displace the atmospheric air from inside, it appropriately uses the work of the operating machine, which during the dead pass for the rotating one Machine becomes dispensable. After the piston N has passed the lower edge 0 of the suction channel, the sucking action of the rotating machine begins and the compensating piston changes its stroke, so that it returns the previously sucked air to the rotating piston, after which the process described is renewed.

Der Ausgleicher saugt pro Hub ungefähr das halbe Volumen Luft aus dem Schachte, welches die rotirende Maschine pro Umdrehung auspumpt, und führt ihr dieses Volumen während der Arbeitsperiode zu, so dafs sie nur noch die andere Hälfte direct aus dem Schachte saugt. Es ergänzen sich demnach hier eine rotirende und eine oscillirende Pumpe, jedoch bedarf die letztere keiner Ventile.The equalizer sucks about half the volume of air from the shaft per stroke, which the rotating machine pumps out per revolution, and carries this volume during it the working period so that it sucks only the other half directly out of the shaft. Accordingly, a rotating and an oscillating pump complement each other here, but this is necessary the latter no valves.

Die beschriebene Vorrichtung kann auch zum Einpumpen von 'Luft in die Schachte benutzt werden, wenn entweder die Ausströmöffnung mit dem Schachtrohre und die Saugöffnung . mit der atmosphärischen Luft in Verbindung gesetzt werden, oder wenn der' rotirende Kolben sich bei der unveränderten Einrichtung rechts herumdreht, so dafs er durch die obere Oeffnung Luft ansaugt und diese durch die untere Oeffnung in das Schachtrohr hineindrückt. Es kommt dann auch der Ausgleicher zur nützlichen Wirkung. Während der Druckperiode senkt sich der Ausgleichskolben und saugt hier die Hälfte der Luft, welche der rotirende Kolben fördert, an, welches Luftvolumen er während der Arbeitspause der rotirenden Maschine unter Ausnutzung derThe device described can also be used to pump air into the shafts if either the discharge opening with the manhole pipes and the suction opening . with the atmospheric air, or if the rotating piston turns to the right with the unchanged arrangement so that it passes through the upper one Opening sucks in air and pushes it through the lower opening into the shaft pipe. The balancer then also has a useful effect. During the printing period the compensating piston descends and here sucks in half of the air which the rotating piston conveys, which volume of air he during the working break of the rotating machine using the

freien Arbeitskraft der Betriebsmaschine in den Schacht hineinprefst.Press free labor of the operating machine into the shaft.

Eine ganz gleiche Anwendung der Neuerungen ist niit einer für die Sache unwesentlichen Aenderung. der Verdichtungen auch bei rotirenden Pumpen zum Saugen oder Fortdrücken von Flüssigkeiten möglich.A completely identical application of the innovations is by no means insignificant for the matter Modification. the compression even with rotating pumps for sucking or pushing of liquids possible.

Wenn endlich der Ausgleichskolben S wie ein Dampfkolben in einem cylindrischen und untenWhen at last the compensating piston S is like a steam piston in a cylindrical and below

. offenen Räume R gedichtet wird, kann die. open spaces R is sealed, the

•Maschine auch als Motor für Wasser-, Dampfoder Luftdruckbetrieb benutzt- werden. Das treibende Wasser, Gas oder der Dampf treten• Machine also as a motor for water, steam or Air pressure operation can be used. The driving water, gas or steam step

- nach der Pfeilrichtung von P aus in die rotirende Maschine und treiben deren Kolben links herum. Der Ausgleichskolben arbeitet dabei, während der Arbeitspause des rotirenden Kolbens von dem auf seiner oberen Fläche lastenden Druck getrieben, an der Kurbel E der rotirenden Maschine und diese treibt darauf unter Verlust der ,vom Ausgleichskolben geleisteten Arbeit das im Ausgleichsraum R enthaltene Volumen gespannten Dampfes etc. wieder in das Zuströmrohr P zurück. Auch hierbei dient der Ausgleicher, seinem Namen entsprechend, nur zur Ausgleichung der Arbeitsleistung des rotirenden Kolbens während der verschiedenen Perioden einer Umdrehung.- in the direction of the arrow from P into the rotating machine and drive its piston to the left. The balance piston operates, during the work pause driven the revolving piston from the weighing on its upper surface pressure on the crank E of the revolving machine and this drives it, with loss of the services rendered by the balance piston working the volume contained in the compensation chamber R pressure steam etc. back into the inflow pipe P. Here, too, the equalizer, in keeping with its name, only serves to equalize the work of the rotating piston during the various periods of a revolution.

Die Aenderungen, welche die verschiedenen Anwendungen der beschriebenen rotirenden Maschine nöthig machen, sind für diese und ganz besonders für die patentirten Neuerungen unwesentlich und sind deshalb in den Patent-Ansprüchen die verschiedenen bereits ausgeführten Verwendungen der Maschine nicht weiter erwähnt.The changes which the various applications of the described rotating Making machines necessary are for these and especially for the patented innovations insignificant and are therefore the various already mentioned in the patent claims Uses of the machine not mentioned further.

Claims

Patent Claims:

i. The use of a large pendulum valve to replace the movable septum the work rooms on rotating machines of the type described, which Flap is mounted with its vibration axis in the inlet opening, this during of the dead corridor of the machine. and always with its cylindrically curved End close to the rotating piston.

2. The use of a control system under ι. called flap on rotating machines of the type described, which the movement from the axis of rotation of the rotating piston by cranks, push rods and lever parallelograms in the described Art is transferred to the valve in such a way that it coincides with the geometrical axis of its own cylindrically curved end from the geometrical axis of the rotating piston stays at the same distance.

3. The use of a balancer on rotating machines of the type described, in which a piston is sealed in a space open at the bottom and from the axis of the rotating machine by one or more cranks with push rods and toggle levers, as described, is moved in such a way that it is moved during the pause in work of the rotating Piston, driven or driving, does part of the work, and that work transmits to the rotating machine during the working period, so that this only remains has to do a remainder of their total work directly.

4. The use of a hollow piston open at the bottom on the one mentioned under 3. Equalizers for rotating machines in the special use of these described Machines as suction and pressure pumps for gases. The hollow piston is through Immersing its lower edge in water sealed against the pump chamber, and the inner piston space is always aligned with the atmospheric through U-shaped tubes Air, so that neither compression nor dilution of its

is.

For this purpose 2 sheets of drawings.