DE66577C - Feuerluftmaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

In den beiliegenden Zeichnungen ist:

Fig. ι ein Aufrifs, zum Theil Längsschnitt, einer vollständigen Heifsluftmaschine,

Fig. 2 eine Ansicht, zum Theil Querschnitt, der Gesammtanordnung,

Fig. 3 eine Draufsicht,

Fig. 4 eine Längsänsicht der Maschine,

Fig. 5 ein Längsschnitt,

Fig. 6 eine Draufsicht,

Fig. 7 ein Querschnitt durch die Achse des Arbeitscylinders,

Fig. 8 ein Schnitt des unteren Theiles des Arbeitscylinders nach der Linie A-B-C-D der Fig. 6, die Verbindung zwischen dem Regenerator und den Ein - und Austrittsventilen zeigend,

Fig. 9 ein Querschnitt des Austrittsventils und des Verbindungsrohres mit dem Regenerator im gröfseren Mafsstab,

Fig. 10 eine äufsere Seitenansicht des Einlafsventils,

Fig. 11 eine äufsere Seitenansicht,

Fig. 12 eine Längsansicht des Antriebsmechanismus des Austrittsventils,

Fig. 1 3 eine Längsansicht des Antriebsmechanismus des Einlafsventils,

Fig. 14 eine Längsansicht der Füllvorrichtung,

Fig. 15 eine Endansicht desselben Apparates,

Fig. 16 eine Endansicht der excentrischen Welle der Füllvorrichtung in gröfserem Mafsstabe,

Fig. 17 eine Längsansicht dieser Welle,

Fig. 18 eine Aufsenansicht der Feuerung, den Verbindungs- und Verschlussmechanismus der Thür zeigend,

Fig. 19 ein Horizontalschnitt der Feuerung nach der Linie E-F, Fig. 18,

Fig. 20 ein Verticalschnitt der Feuerung nach der Linie G-H, Fig. 19,

Fig. 21 ein Verticalschnitt derselben Feuerung nach der Linie /-/, Fig. 19. Die Lagerkugel des Schüreisens und die Thür sind dabei abgenommen.

Fig. 22 ist ein Längsschnitt der Lagerkugel mit dem Schüreisen,

Fig. 23 eine Endansicht desselben.

Fig. "24 zeigt die Gestalt des Endes des Schüreisens.

Fig. 25 ist eine Vorderansicht der Thür der Feuerung, das äufsere Futter der Lagerkugel ist dabei abgenommen,

Fig. 26 ein Querschnitt davon.

Fig. 27 zeigt die ThUr von oben gesehen.

Fig. 28 ist ein Horizontalschnitt der Thür durch ihre Höhenmitte,

Fig. 29 ein Verticalabschnitt des äufseren Futters der Lagerkugel,

Fig. 30 ein Horizontalabschnitt desselben,

Fig. 31 eine Längsansicht der excentrischen Achse des Futters, .

Fig. 32 eine Endansicht derselben,

Fig. 33 eine Vorderansicht der Thür, des Futters und der excentrischen Achse,

Fig. 34 ein Querschnitt durch die Mitte dieser Theile.

■ Fig. 3 5 zeigt dieselben Theile in der Draufsicht ohne Lagerkugel und Schüreisen.

Fig. 36 ist ein Horizontalschnitt, den Raum für die Lagerkugel zwischen der Thür und dem Futter zeigend.

Es soll hier zunächst unter Hinweis auf die Fig. ι bis 6 die allgemeine Wirkungsweise des Heifsluftmotors gekennzeichnet werden, an welchem die zu beanspruchenden Neuerungen angebracht sind.

Die durch Pumpe io mittelst Leitung 14 in den Raum 1 3 eingesogene atmosphärische Luft wird durch den Ventilkasten 18 hindurch in den hohlen Fundamentkasten 4 gedrückt. Von hier strömt sie durch Rohr 24 in den Behälter 25, der sie in die Röhren 27 des Recuperators abgiebt, welche Röhren durch die Abgase der Maschine auf ihrer Aufsenfläche geheizt werden. Hierdurch wird die Luft auf eine genügend hohe Temperatur gebracht und gelangt zu dem Zulafsventil, das mittelst des in Fig. 13 dargestellten Mechanismus bethätigt wird. Beim Anfange eines jeden Kolbenausganges wird dies Ventil gehoben und läfst ein gewisses Volumen vorgeheizter Prefslüft einströmen, die sich in zwei Theile theilt, von denen der eine Theil in die Leitung 41 und der andere in den Kanal 42 strömt.

Die durch die Leitung 41 strömende Luft geht in den unteren Theil des Herdes und durchdringt von unten die Masse des glühenden Brennmaterials, wobei sie dessen Verbrennung befördert und eine Gasmischung erzeugt, die der Hauptsache nach aus Kohlensäure und Kohlenoxyd gebildet ist.

Gleichzeitig gelangen diese Gase zu einer sehr hohen Temperatur, dergestalt, dafs das Luftvolumen, welches durch das Zulafsventil zum Eintritt in den Betriebscylinder eingeströmt ist, auf diese Weise beträchtlich vergröfsert wird.

Die Volumenzunahme wird zum Treiben des Betriebskolbens ausgenutzt.

Der durch den Kanal 42 strömende Theil der Luft gelangt in die Flamme. Das Zusammentreffen dieser beiden Luftströme bewirkt eine innige Vermischung und die vollständige Verbrennung des in der Flamme enthaltenen Kohlenoxyds. Das aus diesen Einwirkungen erzeugte Gasgemisch arbeitet zunächst unter vollem Druck, dann durch Expansion, welche durch den dem Gemisch vom Herde aus zugeführten Hitzeüberschufs eintritt.

Nachdem die heifsen Gase auf den Betriebskolben eingewirkt haben, puffen sie durch das Auspuffventil aus, das durch den in Fig. 12 dargestellten Mechanismus bethätigt wird, und gelangen in den Recuperatorkasten, in welchem sie um die Rohre herumstreichen und an letztere einen grofsen Theil der Hitze abgeben, ehe sie durch den Schornstein entweichen.

Die Inbetriebsetzung der Kraftmaschine kann erfolgen entweder durch Drehung des Schwungrades mit der Hand oder dadurch, dafs man aus dem Prefsluftbehälter, in dem sich immer genügender Vorrath von Prefslüft befindet, mittelst eines Hahnes etwas Prefslüft in den Cylinder strömen läfst.

Man sieht aus der allgemeinen Anordnung Fig. ι bis 5, dafs die eigentliche Maschine in der Höhe des Bodens auf einem Fundament aufgestellt ist, in welchem sich ein Behälter und die Erhitzungsvorrichtung für die verdichtete Luft befinden.

Die Maschine ist mit einem Balancier ausgestattet. Der Balancier 1 wird, statt um einen festen Punkt drehbar zu sein, von einer starken verticalen Stange 2 getragen, die um eine feste Achse 3 schwingen kann, welche in Lagern im Sockel 4 der Maschine läuft.

Der mit der Kolbenstange verbundene Arm des Balanciers ist in der Mitte durch zwei kleine seitliche Stangen 5, 5 mit zwei Zapfen 6, 6 verbunden, die starr mit dem oberen Theil des Arbeitscylinders 7 verbunden sind. Es ist bekannt, dafs unter diesen Umständen das Ende des Balanciers sehr nahe eine gerade Linie beschreibt, und hierdurch vermeidet man, den Balancier mit dem Kolben durch eine Pleuelstange verbinden zu müssen, deren unteres Gelenk schwer zu schmieren und in Ordnung zu halten ist. Aufserdem vermeidet man schiefe Stöfse auf den Kolben, welche Schwankungen erzeugen und den Cylinder unrund machen würden.

Am freien Ende des Balanciers sind zwei Stangen eingelenkt; die eine 8 versetzt die Hauptwelle in Drehung, die andere 9 bethätigt die Luftpumpe 10. Man ersieht aus Fig. 4 und 5, dafs die Lager der Hauptwelle und die Lager der Drehzapfen der Stange 2 auf dem hohen Sockel 4 angeordnet sind, welcher als Reservoir für die comprimirte Luft dient.

Was den Cylinder 7 anlangt, der am oberen Theil die festen Zapfen 6, 6 trägt, die zur Führung des Balanciers dienen, so wird er in seiner senkrechten Lage starr festgehalten, und zwar seitlich durch zwei gufseiserne hohle Streben 11, 11 und in der Längenrichtung durch zwei geneigte Spreizen 12, 12. Diese letzteren ermöglichen dem Cylinder, dem schiefen Druck zu widerstehen, welcher bei der Maschine entsteht und durch die Stangen 5, 5 auf den Cylinder übertragen wird. Man bemerkt, dafs die so gebildete Gesammtanordnung sehr solid ist, und dafs alle Theile derselben leicht zugänglich sind.

Es sollen nun die Theile der Maschine, auf welche sich meine Verbesserungen beziehen, einzeln beschrieben werden, und hierbei werde ich dem Wege der Luft von der Ansaugung aus der Atmosphäre bis zum Austritt aus der Maschine folgen. Die verschiedenen Theile und Apparate, durch welche die Luft oder die Verbrennungsproducte gehen, werden in der Ordnung beschrieben, in welcher sie auf einander folgen.

Um das Geräusch beim Ansaugen der Luft in das Gestell der Maschine zu vermeiden, saugt die Luft aus einem Raum 13 unter dem Boden, welcher Raum mit der Aufsenluft durch ein unterirdisches Rohr 14, Fig. 1, communicirt. Dieser Raum spielt hier dieselbe Rolle, wie das Luftreservoir bei den Pumpen: es regulirt die Geschwindigkeit des Luftdurchganges im Rohr 14, was das plötzliche Eindringen der Luft und das daraus sich ergebende Geräusch verhindert. Ein rundes Schauloch mit Deckel 15 gestattet den Zugang zum Raum 13 behufs Untersuchung und Reinigung. Die in dieser Weise angesaugte Luft geht durch die Saugventile 16, 16, Fig. 5 und 6, und die Druckventile 17, 17, welche von beliebiger Beschaffenheit sein können, welche ich aber vorzugsweise in der in der Zeichnung angedeuteten Weise ausführe, um die Zeit möglichst zu verringern, welche die Ventile zum Schliefsen brauchen. Die Druckventile sind oberhalb der Saugventile im Innern der halbkreisförmigen Galerie 18 angeordnet, welche mit dem Luftpumpencylinder in einem Stück gegossen ist, und welche sie mit dem Reservoir 4 in Verbindung setzt.

Der Pumpencylinder (Fig. 5) ist mil einem Wassermantel versehen, um die Erhitzung infolge der Compression zu verhüten.

Die entsprechend abgekühlte Luft wird durch die Galerie 18 in den hohlen Sockel 4 der Maschine geführt, welcher zur Aufspeicherung der comprimirten Luft dient. Aus dem Reservoir 4 gelangt die Luft durch das Rohr 24, Fig. ι, in das zweite Reservoir 25 durch die Oeffnung 26, Fig. 2. Dieses Reservoir wird von einem gerippten gufseisernen Kasten gebildet, der im Fundament der Maschine angeordnet ist.

Der Regenerator, in welchen die Luft beim Austritt aus dem Behälter 25 gelangt, besteht im wesentlichen aus einem langen, mehrfach gebogenen Metallrohr, dessen Aufsenwände mit Flügeln versehen sind, um die Heizfläche zu vergröfsern und von den Auspuffgasen umspült zu werden, welche noch heifs aus dem Arbeitscylinder austreten.

Ich benutze demnach zum Vorwärmen der eintretenden Luft den gröfsten Theil der Wärme, welche zur Arbeitsleistung am Kolben nicht herangezogen werden konnte.

Das Metallrohr besteht aus S-förmigen Rohrstücken 27,27, Fig. 2', 3 und 6,, welche mit einander du'rch Flantschen und Bolzen derart verbunden sind, dafs sie z.B. drei über einander liegende Schichten von je 1 ο Rohrstücken bilden. Diese Zahlen sind indessen veränderlich. Diese Röhren sind aufser mit Flantschen auch noch mit Flügeln 28, 28, Fig. 6, versehen, welche sich beim Montiren an einander legen und senkrechte eiserne Flügel zwischen sich feststellen, welche die drei Lager starr mit einander verbinden und sämmtliche Röhren auf einmal aufzuheben gestatten.

An jedem Ende verbindet ein Sammler alle drei Schlangenrohre. Das Ganze ist in einem gufseisernen Kasten 29 enthalten, der an dem von der Maschine am weitesten entfernten, d. h. durch die Auspuffgase am mindesten erhitzten Theil von zwei festen Stützen getragen wird und am anderen Ende von einer Kugel 30, Fig. i, 2, 8 und 9, welche auf einer ebenen oder schwach concaven Fläche rollen kann und dem gufseisernen Kasten volle Freiheit gewährt, sich infolge der hohen Temperatur der Auspuffgase, welche, aus dem Arbeitscylinder durch das Austrittsrohr 31, Fig. 2, 8 und 9, kommend, den Kasten durchströmen, auszudehnen.

Die besondere Wirkungsweise dieses Auspuffrohres und seine Verbindung mit dem Regeneratorkasten und dem Auspuffventil werden nachstehend beschrieben:

Innen ist dieser gufseiserne Kasten durch feuerfestes Mauerwerk 32 geschützt, um seine Berührung mit den heifsen Gasen zu vermeiden. Dieses feuerfeste Futter hat sonach allein die hohe Temperatur auszuhalten, wogegen der Kasten blos die Aufgabe hat, den schwachen Druck der Auspuffgase auszuhalten und als Stütze für das feuerfeste Mauerwerk zu dienen.

Bevor die verdichtete Luft in den Arbeitscylinder gelangt, mufs sie die ganze Länge des Schlangenrohres 27 durchströmen, während aufsen die Flammen über die Flügel hinstreichen, welche, wie man aus der Zeichnung Fig. 2 ersieht, vertical stehen.
: Es müssen sich die gesammten gufseisernen Röhren des Regenerators ohne Verschiebung der Fugen im Innern des Mauerwerkkastens verlängern können. Ich erziele dieses Resultat in der nachfolgenden Weise:

Die aus dem Reservoir kommende Luft tritt in den Regenerator durch das gekrümmte Rohr 33, Fig. 3 und 6. Unmittelbar nach der Biegung nimmt das Rohr einen elliptischen Querschnitt mit senkrecht stehender grofser Achse an und schliefst sich an das Ende des Regenerators, durch welches die Luft eintritt. Diese Abflachung des Rohres macht es auf eine Länge biegsam, welche ausreicht, damit es der Verlängerung der Regeneratorröhren folgen könne; auf dieser ganzen Länge ist das biegsame elliptische Rohr 33 in einer starren, etwas konischen Muffe 34 enthalten (Fig. 3 und.6), die starr an der Wand des metallenen Kastens befestigt ist. Diese Wand ist an dieser Stelle ebenso wie das Mauerwerk durchbrochen, um das biegsame Rohr mit hinreichendem Spielraum hindurchzulassen. Diese Anordnung

ist durch punktirte Linien in Fig. 1,3 und 6 deutlich dargestellt.

Vom Austrittsende des Regenerators gelangt die verdichtete Luft in das Eihtrittsventil durch ein Rohr 35. Die Gesammtheit der Schlangenrohre ist an der Wand des Kastens an dem, dem Austrittsventil benachbarten Ende befestigt und dehnt sich am anderen Ende frei aus, welches auf einer Kugel ruht und welches mit dem Kasten nur durch das biegsame Rohr 33 verbunden ist.

Das Rohr 33 ist hinreichend lang, um durch seine Biegsamkeit die Ausdehnung des Kastens des Regenerators zu ermöglichen.

Das Eintrittsventil 36, Fig. 8, 10 und 11, zu welchem die Luft mit einer verhältnifsmäfsig geringen Temperatur durch das Rohr 35 gelangt, ist ein ausbalancirtes Doppelventil, das durch eine Spiralfeder 37 auf seinen Sitz gedrückt und durch einen der Daumen 38, 38, Fig. 13, bethätigt wird, welche auf der Hauptwelle angeordnet sind. Die Bewegung wird hierbei durch ein System von Stangen und Winkelhebeln übertragen, das in Fig. 13 veranschaulicht ist.

Dieses System ist derart eingerichtet, dafs der Regulator 39 die Rolle 40 auf den einen oder anderen der Daumen 38 kufen läfst, um den Luftzutritt zu vergröfsern oder zu verringern, je nachdem die Geschwindigkeit von der normalen abweicht,

Die bei 37% Fig. iö und 11, veranschaulichte Vorrichtung ist ein belasteter Kolben, der mit dem Luftreservoir der Maschine in Verbindung steht. Wenn sich der Druck vergröfsert oder verringert, so hebt oder senkt sich dieser Kolben und bethätigt durch die Stange 37^b eine Drosselklappe 42% welche die in die Leitungen 41 und 42 gesendeten Luftmengen regelt.

Nachdem die Luft durch das Einlafsventil gegangen ist, trennt sie sich in zwei Theile; der erstere begiebt sich durch die Leitung 41, Fig. 8, in den unteren Theil der Masse des Brennstoffes, der in der Feuerung enthalten ist, durchdringt denselben und erhält ein beträchtlich gröfseres Volumen, der zweite Theil geht durch die Leitung 42 über der Feuerung und dient zur Verbrennung des erzeugten Kohlenoxydes.

Die am unteren Theil des Cylinders gelegene Feuerung ist derart construirt, dafs sie behufs Untersuchung und Reparatur leicht herausgenommen werden kann. Zu dem Zweck ist sie auf vier Rädern Fig. 2,18 und 19, angeordnet, welche auf den Schienen 43, Fig. 3 und 6, laufen können. Behufs Montirens führt mari die Feuerung unter den Cylinder und schliefst sie mittelst einer weiter unten beschriebenen Vorrichtung dicht an. Die im Detail und im gröfseren Mafsstabe in den Fig. 18 bis 21 dargestellte Feuerung hat die Form eines gufseisernen Trichters 44, der innen mit feuerfestem Thon 45 ausgefüttert ist. Der Boden wird durch eine in der Mitte etwas convexe Pfanne gebildet, welche gleichfalls durch ein feuerfestes Futter geschützt ist.

Aufsen trägt der untere Theil der Feuerung einen konischen Rand 47, der mit demselben in einem Stück gegossen ist und auf vier Räderh sitzt. Das Ganze ist durch radiale Rippen 48, 48 verstärkt, welche der Feuerung gestatten, ohne Bruch einen starken verticalen Druck auszuhalten.

Der Kanal 41 , durch welchen ein Theil der vom Eintrittsventil kommenden Luft austritt, ist mit der Aufsenwand der Feuerung in einem Stück hergestellt. Diese Form der Feuerung gestattet, den Brennstoff in derselben ohne Rost zu verbrennen.

Der untere Theil des Gufseisenmantels kann an der Stelle, wo er die höchsten Temperaturen aushalten soll, durch Wasserkühlung bei 49 gekühlt werden. Das feuerfeste Futter ist zwischen zwei abnehmbaren Eisenringen enthalten; der eine 50 ruht mit einem gewissen Spiel auf einer entsprechenden Abtreppung im unteren Theil des Mantels 44, der andere 51 umgiebt die Oeffnung des Trichters in einer Ebene mit dem Rand desselben und ist durch Bolzen 52 daran befestigt (Fig. 7). Wenn das feuerfeste Futter 45 nicht mehr brauchbar ist, hebt man den oberen Ring 51 ab und kann dann das Futter leicht auswechseln.

Am Boden der Feuerung befindet sich die Thür 53, die zum Entleeren der Asche, der Schlacken und des Brennstoffes dient. Diese Thür mufs mit hinreichender Dichtheit geschlossen werden können und mufs auch dem Druck der verdichteten Luft im Innern der Feuerung widerstehen können.

Ich erziele diese Dichtheit durch Anwendung der in Fig. 18 bis 36 im Detail dargestellten Anordnungen. Die Thür ist nicht eben, sondern cylindrisch gekrümmt, und zwar nach demselben Durchmesser wie der äufsere Mantel der Feuerung, an welchem sie dicht anliegen mufs.

Die in dieser Weise an ihre Stelle gebrachte Thür wird einerseits durch eine gabelförmige Stange 50% Fig. 18 und 19, auf ihren Sitz gedrückt, welche an einem Ende an einem festen, am äufseren Mantel der Feuerung angegossenen Lappen eingelenkt ist, und auf der anderen Seite an den Lappen 54, 54 der Thür. Andererseits wird die Thür durch eine Verschlufskappe 5Ö^a festgehalten, die in ähnlicher Weise an einem festen Lappen 5Ö^b eingelenkt ist, welcher an der äufseren Wand der Feuerung angegossen ist, und deren Druckschraube 55, Fig. 19, auf das Schwanzstück 56 der Thür drückt. Auf diese Weise sind die auf die

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Lappen und das Schwanzstück 56 . der Thür; ausgeübten Kräfte stets gleich und so gerichtet, dafs ihre Resultirende im Mittelpunkte der Thür senkrecht zu derselben angreift. Mit anderen Worten: die Thür legt sich auf die cylindrische Wand der Feuerung wie ein Riemen auf eine Riemscheibe, und in welcher Weise immer die Änpressung erfolgt, der Druck vertheilt sich gleichmä'fsig auf die gesammte Auflegefläche.

Die in dieser Weise construirte Thür gestattet den Zutritt zur Feuerung nur dann, wenn die Maschine stillsteht, d. h. wenn in der Feuerung kein Druck vorhanden ist.

Aufserdem mufs man im Stande sein, von aufsen und ohne die Maschine anzuhalten, mittelst eines Schüreisens die Schlackenmassen fortzuschieben, welche sich unter dem Brennstoff bilden und festbacken und schliefslich den Luftzutritt verhindern würden. Zu dem Zweck ordnet man auf der Aufsenfläche der Thür 53 eine Lagerkugel 57 an, durch deren Achse ein Schüreisen 58 mit leichter Reibung hindurchgeht, dem man demnach eine Längsbewegung in der Achsenrichtung der Lagerkugel ertheilen kann.

Diese letztere liegt in zwei Futtern von kugelförmiger Gestalt, von denen das eine an der Thür selbst angegossen ist. Das zweite ist in eine Art. gufseiserner Kappe 59 angeordnet, welche zwei Lappen 60, 60 mit ovalen Löchern enthält, durch die eine Achse hindurchgeht, welche mittelst des Griffes 6.1 bethätigt werden kann. Die Zapfen 62,62, Fig. 31 und 32, dieser Achse drehen sich in dem an der Thür angegossenen Lappen 63, 63, aber der mittlere Theil 64 der Achse, der die beiden Lappen 60, 60 des Futters 59 durchsetzt, ist um einige Millimeter gegen die Achse der beiden obigen Zapfen excentrisch.

Man sieht (Fig. 33 und 34), dafs im unteren Theil des Futters ein Loch gebohrt ist, durch welches mit einem gewissen Spiel ein Bolzen 65, Fig. 26 und 34, hindurchgeht, der mittelst der Köpfe 66 die Thür und das Futter zu verbinden gestattet. Diese Anordnungen bezwecken, sowohl die freie Drehung der Lagerkugel 57 während der Arbeit mit dem Schüreisen zu gestatten, als auch zu anderen Zeiten diese Kugel in der in Fig. ig und 34 dargestellten Lage festzuhalten und den Austritt von Luft aus der Feuerung zu verhindern, während das Schüreisen in Ruhe ist.

Man erzielt das eine oder das andere dieser Resultate in folgender Weise:

Die Feuerung sei vor Ingangsetzung des Motors gefüllt, so dafs das Feuer nicht geschürt zu werden braucht; man stellt dann den Griff 61 senkrecht (Fig. 33) und hält die Lagerkugel und das Schüreisen in der in Fig. 34 angedeuteten Lage, hierauf schraubt man ein für allemal die Köpfe 66 des Bolzens 65 nieder. . _:

Hierbei haben sich die Kugelflächen infolge des geringen Spielraumes genau auf einander legen können, und die Durchgangsöffnung für das Schüreisen ist derart verschlossen, dafs jeder Luftaustritt unmöglich ist. Wenn man unter diesen Umständen bei dem für die Dichtheit nothwendigen strengen Schlufs das Schüreisen gebrauchen wollte, so müfste man eine sehr beträchtliche Kraft aufwenden, was beim Reinigen des Feuers vermieden werden kann, indem man den Griff 61 mehr oder weniger hebt. Infolge dieser Bewegung dreht sich die Achse 62, und ihr excentrischer Theil 64 ist derart angeordnet, dafs er die beiden Lappen 60, durch welche die Achse hindurchgeht, etwas von der Thür entfernt.

Infolge dieser Lüftung wird es ohne grofse Anstrengung möglich, die Lagerkugel und das Schüreisen um den Mittelpunkt der Lagerkugel beliebig zu drehen, und dies, im Verein mit der Längsbewegung des Schüreisens, macht es möglich, mit der. Spitze des letzteren alle Punkte der Feuerung zu erreichen, welche in einem Bereich gelegen sind, den man dadurch beliebig bestimmen kann, dafs man die halbkugelförmigen, die Lagerkugel umfassenden Flächen mehr oder weniger weit ausnimmt.

Sobald das Feuer gereinigt ist, hebt man das Schüreisen (Fig. 5 und 34) und drückt den Griff kräftig nieder, um die Verbindung wieder dicht zu machen. Man kann sodann das Schüreisen aus der Lagerkugel herausnehmen, um den Zugang zur Maschine frei zu lassen.

Alle Theile der Feuerung, welche soeben beschrieben wurden, bilden ein Ganzes, das auf vier Rädern wie ein Wagen ruht (Fig. 1 g), welchen man nach Belieben auf den Schienen 43 verschieben kann. Um die Feuerung an ihre Stelle zu bringen, führt man sie von unten aus unter den Cylinder. In dieser Stellung befindet sich die Feuerung über einer Gufsstahlscheibe 69, Fig. 5 und 7. Die Scheibe ist mit concentrischen Wellungen versehen, welche sie elastisch machen. Der Umfang derselben legt sich auf den Umfang des Fufses 47 der Feuerung. Die Mitte der Scheibe 69 ruht auf der Mitte eines starken Balanciers, dessen beide Enden durch Bolzen .71, 71 unterstützt sind, welche im Sockel 4 der Maschine verankert sind. Man sieht aus Fig. 7, dafs die Auflageflächen dieser einzelnen Theile auf einander kugelförmig und die Löcher für den Durchgang der verschiedenen Stangen mehr oder weniger konisch sind, damit sie etwas auf einander schwingen können. Wenn man die Mutter eines der Bolzen 71 anzieht, übt man einen starken Druck auf die Verbindung zwischen Feuerung und Cylinder aus.

Um diesen Druck aushalten zu können, ist die Feuerung mit Rippen 48 versehen. Die Dichtung zwischen dem unteren Rand des Cylinders und dem oberen Rand der Feuerung erfolgt durch eine Einlage von Asbest und Graphit, die infolge des kräftigen Druckes der Stahlscheibe 6g gegen die Feuerung stark zusammengeprefst wird. Vermöge dieser Anordnung kann die Feuerung sich in verticaler Richtung frei ausdehnen, ohne einen Druck zu veranlassen; denn sie kann höchstens die Durchbiegung der Scheibe 69 ein wenig stärker machen und demnach den Druck auf die Asbestdichtung vergröfsern.

Der Arbeitscylinder besteht aus zwei Theilen; der untere Theil 72 ist mit feuerfestem Thon gefüttert; seine Höhe ist gleich dem Kolbenhub, und er ist mit Ein- und Austrittslöchern 42 und 73 und der Füllöffnung für den Brennstoff (Fig. 8) versehen.

Der obere Theil 74 ist innen glatt ausgebohrt und durch einen Wassermantel gekühlt. Auf diesen zweiten, mit dem vorhergehenden durch Bolzen verbundenen Theil sind die Streben 11, 11 befestigt (Fig. 7); über diesem Cylinder ist ein gufseiserner Ring angeschraubt, welcher die Zapfenlägerstützen 6, 6 der kleinen Stangen 5, 5, Fig. 7, trägt.

Der hohle Plungerkolben besteht aus drei innen mit einander verschraubten Stücken.

Das untere Stück 75 ist cylindrisch, konisch, und sein Boden hat dieselbe Gestalt wie der konische Theil 45 der Feuerung, in welchen er so genau als möglich pafst, um den schädlichen Raum zu verringern, wobei indessen ein gewisser Spielraum am unteren Ende des Hubes verbleibt. Dieser untere Theil des Kolbens ist dem Verbrennen am meisten ausgesetzt, denn er ist in unmittelbarer Berührung mit der Flamme.

Auch ist dieser Theil innen mit einer Anzahl verticaler Flügel 76, 76 versehen, welche eine grofse Berührungsfläche mit der äufseren Luft darbieten, so dafs das Metall so weit als thunlich abgekühlt wird.

Das mittlere Stück 78 dient zur starren Befestigung des Kolbens an seiner Stange mittelst einer mittleren konischen. Hülse 79, welche durch Querstangen 80, 80 unterstützt wird. Diese Verbindung braucht nicht gelenkig zu sein, und zwar wegen der vorstehend beschriebenen Anordnung des Balanciere.

Man braucht daher im Innern des Kolbens keine Gelenke zu schmieren, was ein wesentlicher Vortheil ist, weil die Schmiermittel der hohen Temperatur, die am Boden des Cylinders herrscht, nicht widerstehen konnten.

Diese beiden Theile 75 und 78 des Kolbens haben einen merklich kleineren Durchmesser als der Cylinder, so dafs sie an seinen Wänden nicht reiben und zwischen den beiden cylindrischen Flächen ein sehr enger, ringförmiger Zwischenraum 81 freibleibt. Der dritte,, d. h. obere Theil 82 des Kolbens ■ mächt denselben dicht, und zwar vermöge einer Liderung von Metallsegmenten, mit welcher er ausgestattet ist. Man sieht, dafs wegen der grofsen. Höhe des Kolbens die beiden unteren Theile, welche keine Segmente tragen, den glatt angebohrten Theil 74 des Cylinders dann ausfüllen, wenn der Kolben hinaufgezogen ist; die ausgebohrte Fläche kann daher niemals in directe Berührung mit den Flammen kommen und ist schon hierdurch vor Corrosionen geschützt.

Um diese Fläche noch weiter zu schützen; treffe ich noch Vorkehrungen, um kalte verdichtete Luft in eine ringförmige Nuth über dem ersten Kolbenring einzuführen. Diese Luft sucht durch die Segmente nach aufsen zu entweichen, und zwar nach oben und nach unten gegen die Feuerung. Da diese Luft stets einen höheren Druck aufweist als derjenige, welcher im Cylinder und in der Feuerung herrscht, so wird jeder Versuch der mit Staub beladenen Flammen, durch die Segmente zu entweichen, unmöglich gemacht.

Dieses Eintreiben von kalter Luft in die Segmente wird dadurch ausgeführt, dafs man die Nuth im Kolben beständig mit dem Reservoir für verdichtete Luft der Maschine in Verbindung hält, und zwar mittelst der nachstehend beschriebenen Vorrichtung.

Im Innern des Arbeitskolbens ist ein verticales Rohr 83 angebracht, das am unteren Ende geschlossen ist und sich gleichzeitig mit dem Kolben verschiebt.

In diesem ersten Rohre ist ein zweites 84 von kleinerem Durchmesser enthalten, welches feststeht und im oberen Theil von einem Arm 85 getragen wird, welcher am gufseisernen Ring angeschraubt ist, der sich oben am Cylinder befindet. Das zweite Rohr tritt in das erste durch eine Stopfbüchse 86 und führt beständig verdichtete Luft in dasselbe ein, die aus dem Reservoir durch das Rohr 87 zufliefst. Das Innere des Rohres 83 steht durch das Rohr 92 mit der Nuth 91 in Verbindung, in welcher die reine Luft unter Druck eingeführt wird. Diese verdichtete Luft vertheilt sich in der Nuth und dringt in den ringförmigen Raum 81, wobei sie die Cylinder- und Kolbenwände reinfegt und kühlt.

Am Arbeitscylinder ist die Füllvorrichtung für den Brennstoff angeordnet.

Das Wasser, welches zur Abkühlung des reibenden Theils des Kolbens dient, wird durch einen biegsamen, über den Balancier geleiteten Kautschukschlauch zugeführt. Nachdem es den Mantel durchflofsen hat, entweicht es durch einen dem Zuleitungsschlauch ähnlichen Schlauch. . ,

Die Einführung des Brennstoffs in die Feuerung erfolgt nach Bedarf von Hand aus ,mittelst der Füllvorrichtung, die in Fig. 5 im Schnitt und im Detail, im gröfseren Mafsstab in Fig. 14 bis 17 dargestellt ist.

Die Füllvorrichtung besteht aus einem Hohlcylinder 96, der aufsen abgedreht und genau passend in einen gufseisernen Halbcylinder 97 mit Doppelwand und Wasserkühlung eingesetzt ist.

Um Brennstoff in die Feuerung einzuführen, bringt man den letzteren in den Hohlraum 98, Fig. ι 5, und dreht mittelst der Kurbel 99 den Cylinder 96 um den gewünschten Winkel, um die Höhlung 98 in die Verlängerung des geneigten Kanals 100 zu führen. Der Brennstoff gleitet dann über die schiefe Ebene herab und fällt in die Feuerung.

■Am unteren Theil des Kolbens ist an dieser Stelle ein Kanal 101 angebracht, so dais die Mündung des Kanals 100 durch den Kolben nicht verlegt wird, wenn er sich in der unteren Grenze des Hubes befindet.

Der drehbare Hohlcylinder 96 wird auf seinen halbcylindrischen Sitz 97 durch folgende Anordnung niedergedrückt: .

An zwei festen Punkten 102, Fig. 14 und 15, sind zwei Hebel 103 eingelenkt, welche auf die Achse 104 der Füllvorrichtung den Druck übertragen, der auf sie von zwei Stangen 105 durch Muttern 106 ausgeübt wird.

Am anderen Ende gehen durch diese Stangen die excentrischen Theile 107, Fig. 16 und 17, einer Welle 108, welche hier genau dieselbe Rolle spielt, wie die Welle 62 bei der Lagerkugel des Schüreisens. Der excentrische Theil 107 ist gegenüber der Griffachse 108 so gestellt, dafs, wenn dieser Griff niedengedrückt ist, wie in Fig. 14 und 1 5 gezeigt, auf die Stangen ιος der stärkste Druck ausgeübt wird und der Cylinder 96 fest auf seinen Sitz 97 gedrückt wird. Es ist dies die geschlossene Stellung, bei welcher der Schlufs möglichst dicht sein mufs.

Aber diese Dichtigkeit erzielt man nur durch das vorhergehende Festklemmen, welches die Bethätigung der Kurbel 99 sehr schwierig machen würde. Auch mufs man den Griff 109 heben, wenn man Brennstoff einfüllen will. Der excentrische Theil 107 der Welle 108 lockert beim Drehen die Stangen 105 ein wenig und giebt die Drehachse 104 des Füllcylinders 96 frei, welcher sich alsdann leicht drehen kann. Sobald der Brennstoff eingeführt und der Cylinder in seine Verschlufsstellung zurückgeführt ist, stellt man den Verschlufs wieder her, indem man den Griff 109 niederdrückt.

Nachdem die Verbrennungsgase auf den Arbeitskolben gewirkt haben, entweichen sie in den Kasten 29 des Regenerators durch ein Ventil,, welches die Maschine, selbst zur gegebenen Zeit hebt. Die dauerhafte Construction dieses Ventils bietet ganz besondere Schwierigkeiten. Das Auspuffventil mufs ganz dicht bleiben. Nur ist dieses Ventil während des Auspuffs geradezu einer Löthrohrflamme ausgesetzt, welche gewöhnliche Gasventile sehr rasch verbrennen und zerstören würde. Aufserdem werden beim Auspuff Staub und Kohlentheilchen mechanisch mitgerissen, welche sich in den · Gleitflächen der Führung festsetzen und zwischen das Ventil und dessen Sitz legen könnten, wo dann der Schlufs nicht mehr dicht wäre.

Ich vermeide diese Schwierigkeiten, indem ich das Auspuffventil meiner Maschine in der in Fig. 9 angedeuteten Weise construire. Das eigentliche Ventil 11 ο hat die Gestalt einer Flasche, durch welche ein Strom kalten Wassers fliefst, das unten durch das Rohr 111 einströmt und am oberen Theil durch das Rohr 112 entweicht, nachdem es auf diese Weise die Ventilwände abgekühlt hat.

Das Ventil ist in Fig. 9 gehoben. Beim Schliefsen geht es auf seinen Sitz 113 herab und unterbricht die Verbindung zwischen dem Raum 114, durch welchen die Gase anlangen, und dem Austrittsraum 115.

Die Führung des Ventils erfolgt durch zwei Dichtungen mit metallenen Ringen, von denen eine den unteren Theil des Ventils und die andere den oberen Theil von kleinerem Durchmesser umgiebt, der der Stange eines gewöhnlichen Ventils entspricht. Die untere Packung gleitet mit sanfter Reibung im Ventilgehäuse auf und ab, wie jene eines Dampfmaschinenkolbens in einem glatt ausgebohrten Cylinder, dessen Wände durch in 116 circulirendes Wasser gekühlt werden. Die obere Packung spielt dieselbe Rolle in einer dicht auf das Ventilgehäuse gesetzten Hülse.

Das Zurückführen des Ventils auf seinen Sitz erfolgt durch verdichtete Luft, die aus dem Reservoir durch das kleine Rohr 117 zuströmt und sich im ringförmigen Raum 118 über den Ring ausbreitet, der ₍durch den Unterschied der Durchmesser der beiden Ventilhälften entsteht. Am oberen Theil des Ventils ist Bügel 119 befestigt, in dessen Inneres einer der Arme des Winkelhebels 120, Fig. 12, eintritt, welcher sich auf den Kopf der Stellschraube 121 legt. Dieser Hebel, welcher seine schwingende Bewegung vom Daumen 122 durch Vermittelung der Stange 123 erhält, hebt und senkt im gewünschten Augenblick das Auspuffventil.

Das Ventil 11 ο hat einen Hub, der gleich ist dem Viertel des Durchmessers der Oeffnung, welche es deckt; der Hub ist also so gering als möglich. Das Volumen des Raumes 114,

welcher das Ventil. umgiebt,,. list ebenfalls so gering als. möglich^ um den schädlichen Raum möglichst zu verkleinern; seine Gestalt ist aber derart, dais, die Auspuffgase vprtheilhaft geleitet werden. .'.·...,:

Wenn das Ventil sich hebt, so strömen die Gase in den Kanal 7.3 und werden durch den Ansatz 124 in zwei seitliche Ströme getheilt. Jeder der Ströme bestreicht eine Hälfte des Umfanges des Ventils. Die .Querschnittsfläche der beiden Hälften des ringförmigen Kanals 1 14, die gegen die Schnittebene der Fig. g symmetrisch sind, mufs nach demselben Gesetz abnehmen, wie die Anzahl der Stromfäden, welche durch diese Querschnitte gehen, d. h. proportional zum durchlaufenen Weg auf dem halben Umfang der Abschlufsfläche, so dafs sie ihr Minimum bei 114* erreicht. Die Auspuffgase reifsen in den Kanal 114 eine Menge Staub und Kohlentheilchen mit, welche schliefslich das Ventil 11 ο beschädigen müfsten; dem ist indessen nicht so; denn während der ganzen Dauer des Auspuffs ist das Ventil den Flammen und dem Staub entzogen, da es in den unteren Führungscylinder zurückgezogen ist. Bios die untere Spitze des Ventils, welche dazu dient, den Gasstrom zu leiten, ragt nach aufsen; das ist aber eine nicht bearbeitete Gufseisenfläche und wird beständig gekühlt und leidet durch den Anprall der festen Theilchen nicht. Diese letzteren können auch am Ventilsitz nicht haften bleiben, welcher sehr schmal und geneigt ist.

Das beständige Entweichen der in den Raum 118 eintretenden Luft verhindert den Zutritt von Flammen und Staub zu der unteren Packung und Führung. Dieses Entweichen der Luft bildet um das Ventil eine Art Schutzhülle, besonders während des Hebens und Senkens des Ventils, und zwar vermöge des Ueberdruckes der Luft aus dem Reservoir in 118 gegenüber dem Druck der Auspuffgase in 114. Aufser der möglichen Verringerung des schädlichen Raumes gewährt die Anordnung des Auspuffventils noch folgende Vortheile: Wegfall von Federn, leichte Schmierung der Ventilführungen und Vermeidung der Verunreinigungen durch Staub.

Ferner ist die zum Oeffnen des Ventils nöthige Kraft stets gleich dem Druck, der auf die ringförmige durch die Verschiedenheit der Durchmesser der beiden Ventiltheile entstandene Fläche ausgeübt wird. Diese Kraft ist unabhängig vom Druck, welcher im Cylinder am Ende des Hubes herrscht, sie hört nicht plötzlich auf in dem Augenblick, wo das Ventil geöffnet wird, wie dies bei einem gewöhnlichen Ventil mit Stange der Fall wäre.

. Nachdem, die Auspuffgase das Ventil 110 passirt habea, dringen sie in die Kammer 115, welche innen ,'mit; einem feuerfesten Futter versehen, ist. ,.,-:.,: , ■■ : . ■■■..,■· ■.:■■·■,-

Wie eingangs erwähnt wurde, müssen die noch heifsen Auspuffgase in den Regeneratorkasten:: strömen, und zwar durch ein weites Rohr, damit der Ausströmungswiderstand nicht zu sehr vergröfseri werde. Wenn man die Kammer 115 und den Kasten 29 durch ein starres Rohr mit starren Verbindungen verbinden wollte, so würde dieser ganze Theil der Maschine beim Gang durch die gegenseitigen Verschiebungen und ungleichen Ausdehnungen bei Temperaturänderungen der einzelnen Theile verschoben werden. Ich 'vermeide diesen Uebelstand dadurch, dafs ich dieses Rohr derartig gelenkig mache, dafs es jedwede Verschiebung der Kammer 11 5 gegen den Regenerator 29 zuläfst und sich frei verlängern kann, ohne dafs sich die beiden Theile der Maschine von einander entfernen. Zu diesem doppelten Zweck ist das gufseiserne Auspuffrohr 31 im oberen Theil mit einer kugeligen Ausbauchung 125 versehen, welche sich in einer Büchse 126 mit Asbestfüllung drehen kann, die am Boden der Kammer 115 angeschraubt ist. Am unteren Theil geht das Rohr 31 durch eine Stopfbüchse 127, welche unten in einen kugeligen Theil 128 endigt, der wie der erstgenannte in einer mit Asbest gefüllten Büchse 129 drehbar ist, welche auf dem Deckel des Regeneratorgehäuses befestigt ist. Man sieht, dafs unter diesen Umständen, wenn die Kammer 115 und der Regenerator sich gegen einander verschieben, die beiden 1 Köpfe 125 und 128 sich in ihren Asbestbüchsen drehen. Wenn das Rohr 31 sich verlängert oder verkürzt, so verschiebt es sich in seiner Stopfbüchse 127 unter Vermeidung von Bruchgefahr. ' Dieses Rohr ist innen durch eine Hülse 150 aus feuerfestem Thon geschützt.

Die auf diese Weise in den Regeneratorkasten geleiteten Gase müssen ihn von einem Ende bis zum anderen durchströmen, wobei sie zwischen den verticalen Flügeln des gufseisernen Schlangenrohres hindurchstreichen, bevor sie in den Schornstein gelangen. Man bemerkt, dafs die Auspuffgase auf diesem Wege im Regeneratorkasten im Gegenstrom zum Schlangenrohr circuliren, was für den Wärmeaustausch vortheilhaft ist.

Eine grofse Anzahl von Theilen dieser Heifsluftmaschine wird durch Wasser gekühlt.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   Eine Feuerluftmaschine, gekennzeichnet durch folgende gleichzeitig vorhandene Einrichtungen: i. An der Feuerungsanlage:

   a) ein auf Rädern beweglicher trichterförmiger Feuerherd mit einer kreis-

   förmigen Erweiterung an Stelle des Rostes, welcher Feuerherd durch eine gewellte Platte (69) gehoben und luftdicht durch dieselbe an die Brennkammer angeschlossen werden kann;

   b) eine dicht anzupressende Feuerungsthür, welche den Sitz für eine drehbare Kugel (57) bildet, in welcher ein Schüreisen (58) steckt, das im Kugelgelenk und in seiner Längsrichtung zum Schüren des Feuerungsmaterials an allen Stellen des Feuerherdes bewegt werden kann, wobei der luftdichte Abschlufs des Kugelgelenks durch eine excentrische Welle (64) mit Handgriff (61) erfolgen oder gelockert werden kann;

   c) eine Füllvorrichtung für den Feuerherd, welche in der Hauptsache aus einem innerhalb eines Halbcylinders(97) drehbaren Hohlcylinder (96) besteht, wobei der luftdichte Abschlufs des Hohlcylinders auf seinem Sitz durch die mittelst Handgriffes zu bewerkstelligende Drehung einer excentrischen Welle (107) erfolgen oder gelockert werden kann.
2. 2. An der Maschine:

   a) ein hohles flaschenförmiges, durch Wasserstrom gekühltes Auspuffventil (11 o) innerhalb einer gleichgestalteten Führung unter Anordnung einer Zuleitung für comprimirte Luft in den zwischen Hals- und Bauchform des Ventils gebildeten ringförmigen Raum, zur Verhinderung des Eindringens von Verunreinigungen (Staub) zwischen Ventil und Führung, sowie zum Niederdrücken des Ventils auf seinen Sitz, wobei vom Ventil nur die widerstandsfähige Unterfläche dem heifsen, Verunreinigungen mitführenden Abgasstrom ausgesetzt ist;

   b) Anordnung eines das Gehäuse des Auspuffventils mit dem Auspuffkasten bezw. dem Regenerator oder Recuperator verbindenden Auspuffrohres (3 1), welches in Drehlagern (125, 126^— 128, 129) sich an den Enden anschliefst und mit einer Gleitstopfbüchse (127) versehen ist, um die Verschiebungen der Theile gegen einander, welche das Rohr verbindet, auszugleichen.

   Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.