DE8490C - Neuerungen an Dampf-Injectoren und Ejectoren - Google Patents

Description

1878.

Klasse 59.

JOHN HENRY IRWIN in PHILADELPHIA. Neuerungen an Dampf-lnjectoren und -Ejectoren.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 7. November 1878 ab.

In der beiliegenden Zeichnung ist Fig. 1 der Längsschnitt eines mit meinen Verbesserungen versehenen Injectors, Fig. 2 das Spindelende des Injectors, Fig. 3 der übrige Theil des Injectors bei χ χ, Fig. 1, quer abgeschnitten, Fig. 4 Detailansicht der Vorrichtung zum Stellen des Aufnahmekegels, Fig. 5 ist ein Längsschnitt, welcher die Stellung als Injectionsvorrichtung zeigt, Fig. 6 ist ein Längsschnitt, welcher die Stellung als Ejectionsvorrichtung und die Stopfbüchse zeigt.

In der Zeichnung stellt A den Dampfkegel dar, welcher mit einem geraden Mundstück a versehen ist. Der Verbindungskegel B ist aus einem scheibenförmigen Stück Metall b, Fig. 1 und 6, gebildet und unmittelbar vor dem Dampfkegel angebracht. Unter dem Kegel B sitzt der Kegel C so, dafs er in der Richtung der Länge gestellt werden kann, Fig.· 3.

XJm die besten Resultate zu erzielen, mufs sämmtlicher Dampf in dem Verbindungskegel condensirt werden; ferner darf das in diesen Kessel gelassene und denselben passirende Wasser die wirkliche Quantität, welche zur Condensirung des sämmtlichen Dampfes erforderlich ist, nicht sehr überschreiten.

Der Aufnahmekegel ist mit einer erweiterten Mündung versehen, um den Strom von dem Verbindungskegel aufzufangen.

Der Körper des Instrumentes ist bei dem Verbindungskegel getheilt, der eine Theil D enthält den Dampfkegel, der andere E den Aufnahm ekegel C; die beiden Theile sind durch eine Flantschenverbindung vereinigt. Die Flantschen d und e sind mit Vertiefungen bezw. Ausschnitten versehen, welche ein Lager für die Scheibe b des Verbindungskegels bilden; diese Scheibe wird bei der Zusammensetzung zwischen den beiden Theilen des Körpers festgehalten, wie in Fig. i, 3 und 6, dargestellt; die Verbindung mufs vollständig luftdicht sein. Auf der Dampfseite dieser Scheibe befindet sich die Wasserröhre JF, und auf der Auslafsseite die Ueberlaufröhre G; um den Kegel an beiden Seiten der Scheibe ist eine ringförmige Kammer H gebildet, Fig. 3 und 6.

An der äufseren Fläche des Aufnahmekegels befindet sich ein Ring c, welcher in eine entsprechende Vertiefung von E pafst, welche verlängert ist, damit der Ring sich in derselben hin- und herbewegen kann. Die Hülse E ist mit einem schrägen oder spiralförmigen Einschnitt e', Fig. 4, versehen, durch welchen ein Handgriff C¹ hindurchgeht, welcher in dem Aufnahmekegel befestigt ist. Die Führung für den Griff ist derartig eingerichtet, dafs, wenn der letztere bis zum äufsersten Ende der Führung zurückbewegt wird, das Ausströmungsende des Verbindungskegels genau mit der Oeffnung des Aufnahmekegels abschliefst, und wenn der Griff an das entgegengesetzte Ende des Einschnitts geführt wird, dieses Ende des Verbindungskegels zur Hälfte in die Mündung des Aufnahmekegels hineingreift, wie Fig. 3 zeigt.

Eine Ausströmungsröhre / kann durch eine flantschenartige Verbindung an das Ende des Injectors angesetzt und in derselben die Oeffnung i so angebracht werden, dafs das Ausströmungsende des Aufnahmekegels, wenn derselbe seine äufserste Stellung nach unten einnimmt, in dem Ende der Röhre / ein Lager findet, so dafs der Aufnahmekegel an jedem Ende, je nach seiner Stellung, ein Ventil in der Weise bildet, dafs, wenn das eine geschlossen, das andere geöffnet ist. Der Durchmesser der Röhre / ist am äufseren Ende etwas gröfser als der Aufnahmekegel und befindet sich am inneren Ende dieser Röhre eine ringförmige Kammer J, in welche eine Röhren mündet, welche der Ueberlaufröhre gleicht und einen gleichen Zweck hat.

Die Spindel K ist hohl und wird in dem Dampfkegel hin- und zurückgestellt; ihre Strahlöffnung k gleicht in ihrer Construction der Oeffnung in dem Dampfkegel. Das Ende oder die Nase k¹ der Spindel ist kleiner wie die Strahlöffnung in dem Damptkegel, so dafs sich, wenn sie in die letztere hineinreicht, um das Ende der Spindel in der inneren Seite der Oeffnung ein ringförmiger Raum bildet. Die Spindel ist hinter der Nase kegelförmig, und ist der Winkel derselbe, wie derjenige der inneren Fläche des Dampfkegels, welche daher ein Lager oder Sitz für die Spindel bildet, welche als ein Ventil dient und die Strahlöffnung vollständig schliefst, wenn sie hineingeschraubt wird, so dafs der Dampf nur durch die Spindel-Bohrung gelangt. Dampf wird dem Kegel und der Spindel in gewöhnlicher Weise durch ein Rohr L zugeführt.

Beim Betrieb des Injectors wird der Aufnahmekegel zunächst nach innen geworfen, so dafs ein Verschlufs mit dem Verbindungskegel bewirkt wird; hierauf wird die Spindel vorgeschraubt, bis die Nase in die Strahlöffnung tritt und letztere, wie oben beschrieben, hinten geschlossen wird; dann wird Dampf zugelassen, worauf die Luft herausgetrieben und das Wasser sofort gefafst wird. Um das Wasser mit gröfserer Vehemenz zu heben und auszudrücken, wird nun mehr Dampf erforderlich, jedoch ist derselbe in dem richtigen Mengenverhältnifs und allmälig zuzuführen, da sonst, wenn der Dampf zu schnell zugeführt wird, das Wasser vor dem Eintritt der beschleunigten Bewegung erhitzt wird und eine unvollkommene Condensation eintritt; wenn andererseits der Dampf nicht mit genügender Geschwindigkeit zugeführt wird, während man die Spindel zurückdreht, so wird das Vacuum verloren gehen und das Wasser zurücktreten.

' Daher sind genaue Verhältnisse in den Formen des Dampfkegels und Dampfstrahles durchaus nothwendig.

Sodann wird die Spindel langsam zurückgeschraubt und Dampf durch den ringförmigen Raum um dieselbe zugelassen, um den Spindelstrahl zu verstärken, welcher an Kraft verliert in dem Mafse, wie die Spindel sich von dem Verbindungskegel entfernt. Das Vacuum wird dabei erhalten, ohne dafs der Dampf so schnell hinzugefügt wird, dafs er das Wasser erhitzt, ehe seine Geschwindigkeit vermehrt wird. Da die Geschwindigkeit des Wassers sich mit der Vermehrung des Dampfes erhöht, so wird der Aufnahmekegel bis zur äufsersten Grenze vorgeschoben, wodurch die in die Röhre /führende Oeffnung verschlossen und der Durchlafs am inneren Ende des Kegels geöffnet wird. Das Instrument arbeitet alsdann mit der gröfsten Leistungsfähigkeit.

Um das Volumen des dem Kessel zugeführten Wassers zu reguliren, kann der Dampf kegel in der Länge stellbar hergestellt werden, wie die Fig. 2 und 3 zeigen; hierdurch wird man in Verbindung mit der stellbaren Spindel in den Stand gesetzt, mit grofser Genauigkeit die Menge des Speisewassers zu reguliren; es ist dies jedoch nicht nothwendig, da der Dampf kegel feststehend hergestellt werden kann, wie Fig. 1 zeigt, wenn das Instrument auf eine gewisse Druckstärke gestellt ist. Die Einrichtung mit dem Dampfkegel ist dann, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, derartig, dafs der Dampfstrahl bis zum Verbindungskegel reicht, aber nicht in denselben eintritt. Die Konicität des Dampfkegels ist 45 Grad, so dafs das Wasservolumen, welches in den Verbindungskegel eintritt, schnell und mit geringer Bewegung des Dampfkegels regulirt werden kann; diese Bewegung ist stets genau diejenige, welche nothwendig ist, dem Strahl die richtige Entfernung von dem kleinen Ende des Verbindungskegels, um sich dem zugelassenen Quantum Wasser und der erforderlichen Quantität Dampf anzupassen, zu geben. Zu gleicher Zeit wird auch der Dampfstrahl leicht regulirt. Die Wasserröhre JF ist im Winkel von 45 Grad zur Axe des Instrumentes ein-¹ gesetzt und die Seiten der Kammer H sind im selben Winkel geneigt. Diese Einrichtung bietet dem Wasser den geringsten Widerstand, und da die Oberfläche des Dampfkegels ebenfalls dieselbe Neigung hat, so wird das Wasser mit der geringsten Reibung, die möglich ist, in den Verbindungskegel geleitet.

Mit dem nach obiger Beschreibung construirten Instrument habe ich befriedigende Resultate erzielt und durch Versuche nachgewiesen, dafs dasselbe nahezu vollkommen arbeitet und unter einem Dampfdruck, welcher geringer ist als der Atmosphärendruck, arbeitet; aufserdem einen vermehrten Druck, bedeutend gröfser als die Atmosphäre erzeugt und zu gleicher Zeit das Wasser auf eine beträchtliche Höhe hebt. Bei dieser Arbeit ist jedoch klar, dafs das Instrument über dem Atmosphärendruck beginnen mufs, oder die Luft wird nicht aus dem Injector und der Saugröhre ausgeblasen.

Wird mit Dampf über dem Druck der Atmosphäre gearbeitet, so wird ein bedeutend erhöhter Druck erreicht. Ich habe z. B. in der Praxis mit Dampf von 45 kg einen Druck von 175 kg erzielt, und mit Dampf von 20 kg wenigstens 100 kg.

Bei der Erzielung dieses erhöhten Druckes habe ich gefunden, dafs der freie Zutritt der Luft durch die Ueberlaufsröhre sehr beträchtlieh ist, und eine Differenz von wenigstens einer Atmosphäre in dem erzielten Druck ausmacht.

Es kann diese Arbeit bei geringem Druck oder kleinen Dampfmengen verwerthet werden, um Luft zu pumpen und in einen Aufnahmebehälter zu treiben. Beträgt der Dampfdruck z. B. 2,5 kg, so kann ein Luftdruck von mindestens 7,5 kg und an dem Ueberlaufeinlafs ein Vacuum von 50 bis 65 cm erzielt werden. Die Luft wird natürlich mit einer kleinen Quantität Wasser in den Aufnahmebehälter treten; das Volumen des Wassers wird jedoch verhältnifsmäfsig so gering sein, dafs es wenig Einwirkung hat.

Beim Pumpen von Luft ist es ebenso wie beim Pumpen von Wasser nothwendig, dafs jede Leckage der Luft um den Aufnahmekegel vermieden wird, und obgleich dieser Kegel luftdicht in seinem Sitz hergestellt werden kann, so ist doch offenbar, dafs während des Gebrauchs die Bewegung des Kegels in seiner Umhüllung eine derartige Abnutzung der Oberfläche und Erweiterung der Umhüllung im Gefolge hat, dafs eine geringe Luftleckage und dementsprechend ein unvollkommenes Vacuum in der Kammer entsteht. Diesem Mangel helfe ich durch eine stellbare Verpackung um den genannten Kegel ab; diese Verpackung kann in irgend einer bekannten Art construirt wer-

den, ich ziehe jedoch 6me Spmdelstopfbuchse mit einem stellbaren Ring A¹ vor, um die Verpackung, sobald es nöthig ist, zusammen zu drücken, wie in Fig. 6 gezeigt ist. ^:

Beim Ausströmenlassen von Wasser ans einem Behälter wie beim Pumpen wird das Volumen des ausströmenden Wassers mit dem Druck gröfser, wie es der gewünschte Zweck ist. In solchen Fällen wird ein niedriger Dampfdruck hergestellt, welcher im Verhältnifs äufserst wirksam ist, und so kann ich das Instrument mit geöffnetem Dampf kegel und niedrigem Kesseldruck unter dem atmosphärischen Druck, oder wenn dieses nicht immer zweckmäfsig ist, das Instrument mit dem Spindelstrahl und der kleinen ringförmigen Durchlafsöffnung bei hohem Druck arbeiten lassen. Die Expansion des kleinen ringförmigen Strahls am unteren Ende des Verbindungskegels macht die beiden Methoden im wesentlichen äquivalent.

Wird nach dieser Methode gearbeitet, so wird der Dampfkegel, wie in Fig. 6 gezeigt ist, vorgerückt, so dafs die Einlafsöffhung von der Kammer HF in dem Verbindungskegel reducirt wird und der Zuflufs des Wassers aus genannter Kammer im Verhältnifs vermindert wird; das Volumen desselben wird jedoch richtig durch Einflufs der Röhre G, welche zu diesem Zweck ebenfalls zu dem Wasser im Aufnahmebehälter geführt werden kann. Ein Vacuum in der Kammer HG ist alsdann erforderlich und dasselbe hängt davon ab, dafs die Leckage um den Aufnahmekegel C, wie oben angegeben, .vermieden wird.

Wie oben angegeben, wird der Aufnahmekegel, wenn das Instrument in Betrieb gesetzt wird, gegen den Verbindungskegel geschlossen und die Spindel wird vorgerückt, um die Oeffnung in dem Dampf kegel zu schliefsen; wird dann Dampf zugelassen, so entweicht derselbe beim Spindelstrahl mit einer dem Kesseldruck entsprechenden Geschwindigkeit —· weniger der Reibung.

Dieser Strahl treibt die Luft aus und setzt das Wasser in Bewegung; die Spindel wird alsdann etwas herausgezogen, so dafs ein kleiner ringförmiger Strahl um die Nase /£' zugelassen wird; da jedoch dieser ringförmige Raum gröfser ist wie der kleine Dampfeinlafs über dem Sitz, so dehnt sich der Dampf in dem Moment in genanntem ringförmigen Raum aus und strömt mit reducirtem Druck in den Verbindungskegel; alsdann habe ich einen mittleren Strahl mit einem Druck und einer Geschwindigkeit, umgeben von einem ringförmigen Strahl von anderem Druck und anderer Geschwindigkeit, und die besten Resultate scheinen erreicht zu werden, wenn diese Bedingungen beobachtet werden. Ist das Instrument in voller Thätisso wird der Aufnahmekegel von dem Verbindungskegel entfernt und Wasser aus der Röhre zugelassen.

Um die Kraft des Instrumentes zu illustriren, mag erwähnt werden, dafs, wie beobachtet worden, ein an der Röhre G angebrachter Vacuum-' zeiger ein Vacuum von 65 bis 75 cm anzeigt.

Es ist dieses Instrument auch ein sehr wirksamer Ejector für Wasser und Luft und kann in höchst sparsamer Weise zum einfachen Heben von Wasser verwendet werden; zu diesem Behufe ist Druck nicht der Endzweck, sondern die Bewegung des Volumen mit einer verhältnifsmäfsig sehr kleinen Menge Dampf. Bei der Benutzung des Instrumentes als Ejector wird daher die Spindel in das Mundstück des Dampfkegels hineingeschraubt, bis letzterer durch das Ventil, mit welchem die Stellbarkeit erzielt wird, geschlossen wird.

Dann ist es klar, dafs der Dampfstrahl nur durch die kleine Oeffnung in die Spindel gelangen kann, welche im Verhältnifs zu dem Verbindungs- und Aufnahmekegel sehr klein ist, aber genügend Dampf zuführt, um das zum Heben des Wassers um mindestens 6 m erforderliche Vacuum in dem Instrument zu erzeugen.

Bei dieser Gelegenheit ist es nothwendig, den Aufnahmekegel so zu stellen, dafs das Ventil am inneren Ende verschlossen wird und er mit dem Verbindungskegel ein Stück bildet.

Der Dampfkegel ist am oberen Ende durch eine Schraubenkappe £>\ geschlossen, Fig. 5, durch deren Mittelpunkt besagte Spindel geht; in der äufseren Seite der Kappe befindet sich ein Stopfbüchsendeckel E¹ für die Spindel; die Kappe D^% ist mit einem Muttergewinde versehen, welches zur Spindelschraube F¹ pafst. Vermöge dieser Einrichtung befindet sich die Spindelschraube aufserhalb der Stopfbüchse und die Spindel kann herausgenommen oder eingeschraubt werden, ohne die Kappe oder-Stopfbüchse zu alteriren.

Claims (2)

Patent-An sprüche:

1. Die Construction der mit einer durchbohrten Spindel versehenen Dampfzuführung, welche gestattet, den Dampf durch eine kleine kreisförmige Oeffnung und durch eine verstellbare ringförmige Oeffnung treten zu lassen, wie gezeichnet und beschrieben.

2. Die Construction, durch welche das den Strahl aufnehmende Rohr C verstellt werden kann, mit Rücksicht auf die Dichtung a', welche sich nothwendig macht, wenn der Apparat als Ejector arbeiten soll, wie gezeichnet und beschrieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.