DE69284C - Kraftmaschine mit kreisendem Kolben und beweglichen Flügeln - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei der den Gegenstand vorliegender Erfindung 'bildenden Kraftmaschine mit kreisendem Kolben und beweglichen Flügeln wirkt die treibende Kraft, sei' es Dampf, Wasser, Gas, comprimirte Luft oder sonst irgend welche gespannten Gase oder Dämpfe, an zwei oder mehreren, vorzugsweise an je zwei diametral gegenüberstehenden Stellen gegen Flügel, die in einer Kreisrinne oder Radzelle eines Cylinders als schwingende Radschaufeln drehbar angebracht sind. Der Cylinder ist in einem Gehäuse centriscli drehbar untergebracht, an dessen Innenseite in die Kreisrinne des Cylinders hineinragende Backen, sogenannte Kraftbodenkörper, einander diametral gegenüber befestigt sind, welche als stehende oder ruhende Kolben betrachtet werden können und mit Dampf-, Luft-, Gas- etc. Ein- und Ausströmungskanälen versehen sind.

Durch die erwähnte Vertheilung der Kräfte erfolgt eine Entlastung der Achse der Maschine. Bei Umkehrung der Bewegung der letzteren kann dieselbe als Pumpe benutzt werden. Ebenso kann sie auch als Wassermesser oder Gebläse verwendet werden.

Durch Anordnung besonderer Kanäle am Boden der Kreisrinne des Cylinders neben den Flügeln kann die Dampfeinströmung regulirt werden und die Kraftmaschine mit Expansion arbeiten. An der Innenseite des Gehäuses vor den Kraftbodenkörpern angebrachte Kanäle oder Vertiefungen bewirken eine Entlastung der Flügel, wenn dieselben, beim Kraftbodenkörper angelangt, zwangläufig umgelegt werden sollen, um unter dem letzteren durchschlüpfen zu können. Durch Verbindung zweier solcher Maschinen kann dieselbe in eine Verbund- oder Zwillingsmaschine verwandelt werden. Ebenso können auch mehr als zwei Maschinen mit gleicher Winkelgeschwindigkeit mit einander in Verbindung gebracht werden.

Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen die neue Maschine in verschiedenen Ansichten, und zwar zeigt darin:

Fig. ι die Vorderansicht desselben,

Fig. 2 einen Schnitt parallel zur Ansicht Fig. ι nach der Linie x-x von Fig. 3,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Cylinder und das Gehäuse nach der Linie y-y-, Fig. 1 und 2, die Stutzen und Verbindungsrohre in der Ansicht,

Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie \-\-,

Fig· 2; Fig. 5 zeigt zwei mit einander verbundene Kraftmaschinen von verschiedener Gröfse in der Seitenansicht;

Fig. 6 zeigt von den beiden Maschinen Fig. 5 die kleinere im Schnitt, die gröfsere in der Ansicht;

Fig. 7, 7 a, 7 b veranschaulichen die Maschine im Schnitt und Detail in einer Einrichtung als Pumpe;

Fig. 8 und 9 zeigen eine der verwendbaren bekannten Dichtungen des Kraftbodenkörpers gegen die drei Seiten der Kreisrinne im Schnitt und in schiefer Projection.

In einem feststehenden, etwa durch Angüsse a} an irgend einem Gestell befestigten Gehäuse α mit cylindrischer Innenfläche ist um eine Ache b drehbar ein passend eingedrehter Cylinder (Kraftcylinder) c untergebracht, welcher

aus drei durch Bolzen d mit einander verbundenen Scheiben c^l c² c^B zusammengesetzt ist, von denen die beiden ä'ufseren (c¹ c³, Fig. 3) gröfseren Durchmesser als die mittlere (c²) besitzen, so dafs dadurch am Umfang des Cylinders ein ringförmiger Kanal (Radzelle) e f gebildet wird, in welchem eine Anzahl (in der Zeichnung vier) KraftflUgel oder Schaufeln 1,2, 3,4 sich befinden, die mittelst Zapfen 1^J, 2¹, 3¹. 4¹ in den beiden ä'ufseren Scheiben c¹ c³ drehbar gelagert und zu beiden Seiten mit dicht anschliefsenden, an den erwähnten Drehzapfen angebrachten Scheibchen g¹ g¹ g^a g* versehen sind.

Die mit Dichtungsstreifen versehenen Endflächen i², 2², 3², 4² der Flügel fallen im geöffneten (aufgeklappten) Zustande in die äufsere Peripherie des Kraftcylinders und berühren die Innenfläche des Gehäuses a. Im zugeklappten Zustande legen sich die Flügel in passende Vertiefungen h des Kraftcylinders, und zwar so, dafs die convexen Seiten der Flügel, nach dem Halbmesser des Bodens der Kreisrinne oder .Radzelle abgedreht, genau in die Fläche dieses Bodens fallen, wie dies die Flügel 2 und 4, Fig. 2, zeigen.

Um den sogenannten Kraftcylinder auch kraftschlüssig zu machen, damit die Flügel eine motorische Kraft aufnehmen und den Cylinder in drehende Bewegung bringen können, ist die Kreisrinne des letzteren durch zwei gleiche Kraftbodenkörper oder stehende Kolben k¹ k'² in zwei gleiche Theile e und f (Radzellen) getrennt. Diese Körper /f¹ k'² schliefsen sich dicht an die Seiten und Bodenflächen der Radzellen ef an, sind vermittelst doppelschwalbenschwanzförmiger Körper oder KeUeZ¹Z² an dem Gehäuse α befestigt, stehen einander diametral gegenüber und spielen die Rollen stehender Kolben bei Kolbendampfmaschinen, wenn man sich bei diesen den Cylinder hin- und hergehend vorstellt; erst durch dieselben wird die Maschine kraftschlüssig.

Der obere und untere Theil des Gehäuses a ist in besonderen Angüssen mit je zwei Kammern I, II und III, IV versehen, welche mit Platten V und VI luftdicht abgeschlossen sind.

Diese Platten tragen .je einen Rohrstutzen VII und VIII, von denen der eine (VII) der Einlaufstutzen ist und mit der Kammer II, der zweite (VIII) der Auslaufstutzen ist und mit III in Verbindung steht.

Jede der vier Kammern ist noch mit seitlichen Rohrstutzen versehen, von denen die der Kammern II und IV durch ein Rohr IX und jene der Kammern I und III durch ein zweites Rohr X mit einander verbunden sind, so dafs erstere beiden Kammern beständig mit dem Einlauf und letztere beiden Kammern mit dem Auslauf communiciren. Aufserdem führen von denselben durch die Kraftbodenkörper Kanäle m η ο ρ in das Innere des Gehäuses. Von diesen vier Kanälen communiciren zwei (die Auslauf kanäle m und 0) beständig mit den Ringräumen ef und der convexen Seite der Kraftflügel; die anderen beiden (die Einlaufkanäle η und p) dagegen nur zeitweise mit denselben Ringräumen und den concaven Seiten der Kraftflügel. Um Dampf, comprimirte Luft oder Gase u. dergl. expandirend wirken zu lassen, ist der Kraftcylinder am "Boden der Kreisrinne mit Kanälen oder Vertiefungen Z¹Z²Z³Z⁴ versehen, welche durch schmale Stege/¹/²/³/⁴" von den Vertiefungen h, in welche sich die Kraftflügel niederlegen, getrennt sind. Von der Länge dieser Kanäle hängt die Dauer der Einströmung des Dampfes, Gases etc. ab. Es kann demnach die Expansion regulirt werden, indem man diese Kanäle langer oder kürzer macht.

Sie sind daher als Steuerkanäle zu betrachten. Es vertritt der mit diesen Kanälen versehene Boden der Kreisrinne des Kraftcylinders die Stelle der Steuerschieber bei den Kolbenkraftmaschinen.

Fig. 2 zeigt die Maschine in der Stellung, in welcher die Ringräume e f von -den Zuleitungskanälen η und ρ durch die Stege /²/⁴ abgesperrt, aber durch die vorherige Drehung des Cylinders bereits mit Dampf oder sonstigem treibenden Kraftmittel gefüllt worden sind. Letzteres wirkt gegen die concaven Flächen der Kraftflügel 1 und 3 und dreht den Kraftcylinder weiter (in Fig. 2 nach rechts).

Sobald bei dieser ,Weiterdrehung der obere Rand der aufrechtstehenden, in Wirksamkeit befindlichen Kraftflügel 1 und 3 unter die an der Innenseite des Gehäuses neben den Kraftbodenkörpern angebrachten Kanäle oder Vertiefungen r¹ r- gelangt, strömt durch letztere das in den Ringräumen e und f befindliche treibende Mittel hinter die erwähnten Flügel zu den Ausflufskanälen m 0 und von da durch den Auslaufstutzen VIII entweder ins Freie oder in eine zweite damit in Verbindung stehende gleich construirte Maschine in der weiter unten beschriebenen Weise.

In dem Momente, in welchem diese Ausströmung beginnt, gleicht sich der Druck vor und hinter den KraftflUgeln 1 und 3 aus, weshalb man die Kanäle r^l r~ Entlastungskanäle benennen kann. Die- Kraftflügel 1 und 3 sind nun beiderseits gleichem Drucke ausgesetzt, so dafs sie vollkommen frei schweben und bei fortgesetzter Drehung des Kraftcylinders durch die Kraftbodenkörper k¹ und k² leicht und ohne jeden Kraftaufwand zwangläufig umgelegt und unter den letzteren durchgezogen werden können, um auf der anderen Seite aufs neue zur Wirkung zu gelangen. Die umgelegten Flügel (2 und 4 der Zeichnung) steigen durch

unter denselben angebrachte, in der Zeichnung nicht sichtbare Federn oder durch in bekannter \ Weise unter dieselbengeleiteten Dampf getrieben nach Verlassen derlöaTiblxienköFper empor in die radiale Stellung, und es tritt, sobald die Stege I² und Z* ebenfalls die erwähnten Kraftbodenkörper passirt haben, durch die Steuerkanäle z'² und i⁴ frisches treibendes Kraftmittel in die Ringräume ef vor die concaven Flächen der aufsteigenden Kraftflügel 2 und 4 und bewirkt eine Weiterdrehung des Kraftcylinders. Die Einströmung erfolgt während des Vorbeiganges der Steuerkanäle an den Einlauf kanälen η und p. Sobald erstere die letzteren verlassen haben, erfolgt das Weiterdrehen des Kraftcylinders durch Expansion. Der Grad der Füllung richtet sich demnach nach der Länge der Steuerkanäle. Um mit den Kraftflügeln i, 2, 3, 4 ebenso wie mit gewöhnlichen Ventilen dichten zu können, sind zu beiden Seiten derselben in den Wänden der Aufsenscheiben c¹ c³ des Kraftcylinders kreissegmentartige Vertiefungen g¹g²g'ⁱgⁱ angebracht, in welche sich die Seitenränder ι³, Fig. 4, der Kraftflügel legen. Diese Vertiefungen liegen unter den Deckscheibchen g¹ g^% g'^A g·⁴, welche ebenfalls in mit den erwähnten Kreissegmentvertiefungen theilweise zusammenfallende kreisrunde Aussparungen der Cylinderscheiben c¹ c³ eingelassen sind und nur dazu dienen, um die genannten Segmentvertiefungen bei Undichtwerden zu verdecken. Die aufrechten Seitenflächen dieser Aussparungen dienen als Ventilsitzflächen für die convexen Seiten der vollkommen öder nahezu vollkommen radial aufgestellten Kraftflügel. Dieselben sind deren Form genau angepafst, so dafs ein dichtes Anliegen der Flügel erfolgt und . sie diesen seitlichen Anschlufsflächen entlang vollkommen abgedichtet werden. Die Abdichtung der Flügel an ihrer Endfläche gegen die innere cylindrische Bohrung des festen Gehäuses erfolgt in bekannter Weise durch parallelepipedische Metallprismen i², 2², 3², 4², welche in entsprechende Vertiefungen der Endflächen der Flügel eingelassen sind und durch untergelegte Federn gegen die Innenfläche des festen Gehäuses angedrückt werden, dadurch eine Dichtung herstellend, welche infolge der Ventilsitzdichtung in den seitlichen Aussparungen unabhängig ist von dem Dampfdruck und daher keine dem Dampfdruck proportionale Reibung' verursacht.

Um die Kraftmaschine wie eine Woolf sehe Dampfmaschine arbeiten zu lassen, werden zwei Kraftmaschinen mit einander verbunden und neben einander auf einer gemeinsamen Achse, wie Fig. 5 und 6 zeigen, angebracht.

Ebenso werden die unbeweglichen Gehäuse fest mit einander verbunden, so dafs die beiden so gekuppelten Maschinen eine gemeinschaftliche Winkelgeschwindigkeit haben. In dieser Combination ist es zweckmäfsig, die Motoren von verschiedener Gröfse zu wählen und den kleineren davon nicht mit Expansion, sondern mit voller Spannung arbeiten zu lassen, weshalb auch die Steuerkanäle i¹ z'² z'³ z'⁴ fortfallen und die Leitungskanäle η und ρ direct und beständig mit den Ringräumen e und f in communicirender Verbindung stehen. Die Wirkung ist im übrigen wesentlich dieselbe, wie bei der vorbeschriebenen einfachen Maschine. Das treibende Mittel tritt aus dem Einlafsstutzen in die beiden durch das Rohr IX mit einander communicirenden Kammern II und IV und von da durch die Einlauf kanäle η ρ mit voller Spannung in die Ringräume e f, strömt sodann durch die Entlastungskanäle r¹ r² und Ausflufskanäle m 0 in die Kammern I und III, aus diesen durch dieselben mit der zweiten Maschine verbindende Rohre XI und XII in die Kammer der letzteren und aus diesen durch die zugehörigen Einlaufkanäle in die Ringräume der zweiten gröfseren Maschine, bei welcher dadurch, dafs deren Ringräume gröfser sind als jene der ersten Maschine, die Kraftflügel bei beiden aber gleiche Winkelgeschwindigkeit haben, das treibende Mittel mit Expansion arbeitet, wie bei der Wo ο If sehen Maschine.

Der Ausflufs erfolgt durch die Ausflufskanäle . und die beiden durch Rohr XIII mit einander verbundenen Auslaufkammern in den Auslaufstutzen XIV und von da ins Freie oder auch in eine dritte etc. Maschine, wenn nämlich mehr als zwei mit einander zusammengestellt werden. Bei der mehrfachen, ebenso wie bei der einfachen Kraftmaschine sind noch folgende Dichtungen nothwendig.

Damit das bewegende Kraftmittel bei den Berührungsflächen zwischen Gehäuse und Kraftcylinder nicht austreten kann, wird die Dichtung entweder durch eine Stopfbüchse s, Fig. 3, hergestellt oder durch Liderung mit einem federnden Metallringe, welcher, in die Umfangsfläche der Scheiben C¹C³ eingelassen, an die Innenwandung des Gehäuses angedrückt wird in der Weise, wie dies bei Kolben der Kolbendampfmaschinen der Fall ist.

Zur Abdichtung der Kraftbodenkörper gegen die Wandungen der Kreisrinne des Cylinders können in dieselben unterhalb der doppelschwalbenschwanzförmigen Keile Z¹Z² den beiden Seitenflächen der Kreisrinne gegenüber Prismen t^l i², Fig. 8 und 9, rechteckigen Querschnittes eingesetzt und diese durch untergelegte Federn O¹O¹² gegen die besagten Seitenwandungen angedrückt werden. Solche Prismen sind bei dem in Fig. 8 im Querschnitt gezeigten Kraftbodenkörper gezeichnet und in Fig. 9 in schiefer Projection veranschaulicht.

Ebenso wäre ein Dichtungsprisma i³ mit Druckfeder μ³ in die concave, den Boden der Kreisrinne ef berührende Fläche des Kraft-

Claims (4)

1. bodenkörpers einzusetzen, wie ebenfalls in Fig. 8 und 9 gezeigt.

   Diese drei Dichtungsprismen sind durch Verzapfung mit einander verbunden, jedoch so, dafs sie sich unabhängig von einander frei bewegen können.

   Wenn sich die Kraftmaschine in umgekehrter Richtung bewegt, so wirkt dieselbe als Pumpe.

   In diesem Falle ist, wie die Fig. 7, 7a, 7b zeigen, die Kammer II mit dem Raum_/ direct durch einen Kanal η zu verbinden, wie auch die Kammer I mit dem Raum e direct durch den Kanal in in Communication zu bringen wäre. Der Schlufs der Flügel geschieht zwangläufig von aufsen, und zwar vor den Kraftbodenkörpern, etwa durch an den Flügelachsen angebrachte Daumen v¹ v², welche bei Drehung des Cylinders über eine am Gehäuse angebrachte -Backe n> gleiten und die Klappen niederbewegen, bevor sie unter den Kraftbodenkörper gelangen. Das Rohr VIII wird nun Saugrohr und VII Druckrohr der Pumpe. Die Aussparungen für den Ventilsitz sind hier offen und benöthigen keine Deckel. Die Entlastungsaussparung r, Fig. 7, wird beibehalten, da sie als ein wesentlicher Theil der Maschine anzusehen ist, indem sie das Umlegen der Klappen erleichtert. Die beschriebene Kraftmaschine kann auch als Wassermesser benutzt werden und wäre in diesem Falle mit einem Zählwerk zu verbinden. Ebenso kann sie, wenn sie sich in dem Sinne wie eine Pumpe bewegt, als Gebläse dienen.

   Patenτ-AnSprüche:

   i. Eine Kraftmaschine mit kreisendem Kolben (auch als Wassermesser verwendbar), dadurch gekennzeichnet, dafs der in einem festen Ringgehäuse (a) drehbare Kolben (c) mit Kreisrinnen (e f) versehen ist, in welche am Gehäuse angebrachte Kraftbodenkörper (k^l k'²) hineinragen und in welchen bewegliche Flügel (1, 2, 3, 4) angebracht sind, die in Kreissegmentnischen fg¹ g² g^s g⁴) der Seitenwandungen der .Kreisrinnen eingreifen und darin gestützt werden, so dafs die Dichtung am Ende der Flügel unabhängig ist von dem Dampfdruck, wobei behufs Verdeckung der Nischen die Flügel zu beiden Seiten mit Deckscheiben (g¹g²gⁱgⁱ) versehen werden können.
2. 2. Eine Kraftmaschine der unter 1. bezeichneten Art, gekennzeichnet durch in den Boden der Kreisrinne eingelassene Steuerkanäle (I¹I²I³I⁴J zur Regelung des Einlaufes, sowie um die Maschine mit Expansion arbeiten zu lassen.
3. 3. Eine Kraftmaschine der unter 1. bezeichneten Art, gekennzeichnet durch Entlastungsnischen r'r^ an der Innenfläche des Gehäuses gegenüber der mit Ausflufskanälen versehenen Seite der Kraftbodenkörper (k¹ k²) behufs Ermöglichung des Ausflusses vor Umlegung der Kraftflügel, um letztere zu entlasten und ohne Kraftanwendung zwangläüfig durch die Kraftbodenkörper umlegen zu können.
4. 4. Eine Umkehrung der Kraftmaschine nach Anspruch 1. bis 3. bei Verwendung derselben als Pumpe bezw. Gebläse durch Anordnung eines Daumens (v^l V^) an der Flügelachse, welcher beim Drehen des Cylinders über eine am Gehäuse befestigte Backe w schleift und den Flügel zwangläüfig umlegt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.