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Dampf- oder Brennkraftkolbenmaschine mit künstlicher Beheizung Die
Erfindung bezieht sich auf eine Dampf-oder Brennkraftkolbenmaschine mit künstlicher
Beheizung eines Teiles d;.s Zylinders und besteht darin, daß nur jene sich nicht
über den ganzen Umfang des Zylinders erstreckenden Teile beheizt werden, durch deren
kühlere Temperaturen eine Verkrümmung der Zylinderachse hervorgerufen würde, und
zwar durch elektrische Heizkörper zweckmäßig entsprechend der Belastung der Kolbenmaschine,
indem bei großer Belastung die in Frage kommenden Teile des Zylinders stärker, bei
kleiner Belastung schwächer beheizt werden. _\n mindestens zwei Stellen des Zylinders
können Temperaturfühler angeordnet sein, die auf einen die "Temperatur des elektrischen
Heizkörpers regelnden Äduistat einwirken. Zum Beheizen der Heizkörper kann der Erregerstrom
für den Stromerzeuger benutzt werden; und zwar entweder allein oder nur zum Ausgleich
lieben einer dauernden Behei7ung der Heizkörper.
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Es ist bereits bekannt, einen Dampfzylinder für Gleichstrotninaschinen
derart herzustellen, daß derselbe- im kalten Zustand nach der Mitte zu tonnenförmig
ausgebaucht, ausgebohrt oder anderweitig bearbeitet ist, zu dem Zweck, die verschiedenen
Ausdehnungen auszugleichen. Eine solche Ausführung schützt jedoch den Zylinder nicht
vor Verkrümmungen der Achse infolge einseitiger Erwärmung durch den oder die Dampfeintrittstutzen.
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Es ist ferner bekannt, bei Kolbendampfmaschinen eine Zylinderlaufbüchse
vorzusehen, welche an ihren Enden neben einer freien Längsausdehnung eine ungehinderte
Raumausdehnung besitzt, wobei die Büchse in der Zylindermitte an dem Zylinder festgehalten
und daselbst mit von außen abschließbaren, schraubenförmigen Rillen für Heizdampf
versehen ist. Diese Zylitidcrbüchse wird also auf dein ganzen Umfang beheizt. Hiermit
ist der Nachteil verbunden, daß eine teure und komplizierte Anordnung (Zylindermantel
und Zylinderbüchse) notwendig ist. Der Vorteil der vorliegenden Erlindung besteht
darin, daß mit einfachen Mitteln ein Verlagern der Z) linderachse vermieden wird.
Einige
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung schematisch
dargestellt.
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Fig. i zeigt eine doppeltwirkende Ventildampfmaschine im Längsschnitt.
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Fig.2 zeigt einen Teil des Zylinders und den hinteren Gestellflansch.
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Fig.3 bis 6 erläutern eine elektrische Heizung.
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Bei der doppelt wirkenden Ventildampfmaschine nach Fig. i wirkt die
Schubstange i auf den Kurbeltrieb 2 ein. Ein Kreuzkopf 3 stellt die Verbindung der
Schubstange i mit der Kolbenstange 4. her, die den Kolben 5 trägt und am rückwärtigen
Maschinenende durch den Schlitten 6 geführt wird. Die Einlaßventile sind mit 7,
8, die Auslaßventile mit 9, 1 o, die Dampfeinlässe mit 11, 12 und die Dampfauslässe
mit 13,14 bezeichnet. An den hinteren Flansch 16 des Gestelles der Ventildampfmaschine
ist der Zylinder 15 angeschraubt.
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Bei erhitztem Zylinder suchen der hintere Gestellflansch 16 und der
in Fig. 2 nur teilweise gezeichnete Zylinder 15 die in dieser Figur übertrieben
dargestellte Lage einzunehmen. Bei hohen Dampfdrücken und überhitztem Dampf wird
nämlich der Zylinder 15, wenn die Einlaßventile 7 und 8 oben liegen, an der oberen-Seite
bedeutend wärmer werden als an der unteren, .er dehnt sich daher oben mehr aus als
unten, wird also krumm, indem die hintere Wand 2o des Zylinders 15 um den Winkel
u. gegen die senkrechte Lage geneigt wird. Der Punkt 18 des Schlittens 6 wird infolgedessen
um den Betrag n aus der waagerechten Achse 17 nach unten geschoben. Der Kolben 5
bewegt sich dann auf der Verbindungslinie 3-18', wobei die gebogene Zylinderachse
i 9 ,eine Auslenkung m aus der geraden Verbindungslinie 3-18' erfährt. Die Kolbenringe
müssen daher, um einen Ausgleich herbeizuführen, in ihren Nuten auf und ab wandern.
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Um eine verschiedene Ausdehnung im oberen und im unteren Zylinderteil
zu vermeiden, kann; wie in Fig.3 schematisch angedeutet, eine elektrische Heizung
angebracht werden. Im unteren Teil des Zylinders 15 wird dabei mindestens ein Heizkörper
2o angeordnet, durch welchen die kälteren Stellen 2 i des Zylinders beheizt werden.
Die elektrische Beheizung kann entsprechend der Belastung des Zylinders 15 gesteuert
werden, beispielsweise bei größerer Belastung des Zylinders i 5 kann die Beheizung
verstärkt, bei kleinerer Belastung vermindert werden.
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Wenn die Einlaßventile 7, 8 nach Fig. i oben und die Auslaßventile
9, i o unten angeordnet sind, kann beispielsweise die Heizung senkrecht unter der
Zylindermitte angeordnet sein. Ist aber ein Auslaß i o' unter einem Winkel ß geneigt
(vgl. Fig. 4), so kann die elektrische Heizung entsprechend der Winkeländerung ß
verlegt werden.
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Fig.5 zeigt schematisch nochmals einen Teil des Zylinders 15 mit einer
Heizung 20. Im Punkt P1 des Zylinders soll die Temperatur mit einem Quecksilberthermometer,
einem elektrischen Widerstandsthermometer oder einem Thermoelement gemessen werden.
Die Temperatur t1 bei P, ergibt sich als Funktion der Füllung des Dampfzylinders,
also auch als Funktion der Belastung B des Hauptgenerators, der von der Maschine
angetrieben wird.
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Entsprechend dieser Funktion, welche beispielsweise durch einen Versuch
bestimmt werden kann, kann der Strom für den Heizapparat 2o von Hand eingestellt
werden, z. B. durch Vorschaltwiderstände.
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Eine Ausbildung gemäß der Erfindung ist schematisch in Fig.6 wiedergegeben.
Die Temperatur im oberen Punkt P3 des Zylinders ist naturgemäß auch eine Funktion
der Belastung des Hauptgenerators. Ebenso die im unteren Punkt P" des Zylinders.
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In den Punkten P3 und P4 werden Temperaturfühler 26, 27 angebracht,
die auf einen Äquistat 28 einwirken. Wenn beide Einlaßventile 7, 8 oben angeordnet
sind, so ist für gewöhnlich ohne Heizung die Temperatur t3 an der Oberseite des
Zylinders größer als die Temperatur t., auf der Unterseite des Zylinders. Der Äquistat
28 steuert nun den Heizkörper 2o, indem er z. B. den Schalter 29 so lange schließt,
bis t.4 gleich oder ungefähr gleich 1,3 ist. Die, Stromquelle 30 kann beliebig
sein.
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Damit in jeder Ebene senkrecht zur Zylinderachse über der ganzen Fläche
die gleiche Temperatur herrscht, können auch mehrere Heizkörper 2o und mehrere Äquistate
28, die die Temperatur steuern, angebracht werden.
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Da der Erregerstrom beispielsweise eine Funktion der Belastung des
Hauptgenerators sein kann, kann er auch zum Beheizen des Heizkörpers 2o benutzt
werden, und zwar entweder allein oder pLls Korrekturfaktor neben einer konstanten
Beheizung des Heizkörpers.
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Die kälteren Stellen des Zylinders können auch durch eine Kontaktheizung
oder durch eine Strahlungsheizung beheizt werden'.