DE85762C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES J

PATENTAMtX¹S

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Patentirt im Deutechen Reiche vom 15. März i8gs ab.

Gegenstand der Erfindung bildet eine Treibmaschine nach Art der sogenannten »Tandem«-Maschinen, bei denen die Kolben auf einer einzigen gemeinsamen Kolbenstange sitzen.

Einige Maschinen dieser Art hat man in der Weise eingerichtet, dafs die Kolbenstange hohl. und zu einer Ventilkammer ausgebildet ist. Da diese sich mit den Kolben zusammen hin- und herbewegt, so hat die Bethätigung der Ventile in ihrer Kammer ebenfalls von einem zusammen mit den Kolben sich bewegenden Theile, gewöhnlich vom Kurbelzapfen aus, zu erfolgen.

Bei der Maschine vorliegender Erfindung sind die Cylinder und Kolben in ähnlicher Weise angeordnet, wobei ihre Verbindungsweise indessen eine andersartige ist und wobei die mittlere Leitungs- oder Ventilkammer von den Kolben unabhängig und hinsichtlich der Cylinder unbeweglich gemacht ist, während die Kolben ringförmig eingerichtet sind und sich gegenüber den mittleren Ventiloder Leitungskammern bewegen, statt dafs sich die letzteren selbst, wie bei den bisher bekannten Maschinen, bewegen.

Die unbewegliche Anordnung der mittleren Ventil- oder Leitungskammer, statt der bisher gebräuchlichen beweglichen Anordnung, ermöglicht es, die Ventile in gewöhnlicher Weise von der Kurbelwelle aus zu bewegen, wodurch die Ventileinrichtung erheblich vereinfacht wird. Ferner lassen sich die Dampfwege sehr abkürzen und der Spielraum verringern, wodurch ein sparsamerer Betrieb bedingt wird. Ein weiterer Vortheil besteht darin, dafs diese Anordnung die Anbringung einer selbstthätigen Steuerung erleichtert, um die Maschine bei veränderlicher Belastung besser regeln zu können.

In der Zeichnung veranschaulicht Fig. 1 in der theilweise im Schnitt gezeigten Seitenansicht eine nach vorliegender Erfindung eingerichtete zweifache Maschine. Die eine senkrechte Gruppe von Cylindern, Ventilkammern und Ventilen ist im Schnitt dargestellt, um die Bauart und Wirkungsweise der Maschine deutlich erkennen zu lassen. Fig. 2 ist ein waagrechter Schnitt durch den obersten oder Hochdruckcylinder nach χ - χ (Fig. 1), während Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt durch den Niederdruckcylinder nach x¹ - x¹.. darstellt. Fig. 4 zeigt vergröfsert eine Einzelheit der Ventile für den Hochdruckcylinder, während in Fig. 5 und 6 selbstthätige Steuerungsvorrichtungen geänderter Ausführungsform in der Einzelheit, und zwar im Schnitt, veranschaulicht sind. Fig. 7 und 8 stellen im waagrechten und senkrechten Schnitt eine geänderte Ausführungsform der Erfindung dar, wobei der Dampfzutritt durch waagrechte Ventilschieber und der Dampfablafs durch ein in senkrechtem Sinne innerhalb der Leitungskammer bewegtes Kolbenventil beherrscht wird. Bei einer zweiten, in Fig. 9 in der Einzelheit gezeigten Ausführungsform der Erfindung werden; sowohl der Zutritt als auch der Ablafs des Dampfes durch ein in waagrechter Richtung gleitendes Kolbenventil beherrscht.

Bei der in Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der Erfindung

bezeichnet A das hohle Untergestell der Maschine mit den Lagern α für die Kurbelwelle a*, welch letztere mit den beiden um i8o° zu einander versetzten Kurbeln a¹ ausgestattet ist. Auf dem Untergestell A erheben sich zwei Cylinder α² α², von denen jeder als Führung für einen kolbenartigen Kreuzkopf α^Ά dient. Dieser ist mit Lagern für den Gelenkzapfen a^l versehen, der durch eine Lenkstange a⁵ mit der Kurbel a^l verbunden ist und auf diese Bewegung überträgt.

Oben auf den Führungscylindern a~ a² erheben sich zwei Gruppen von Cylindern BB¹, von denen in dem als Beispiel angenommenen Falle jede Gruppe drei ihrer Gröfse nach verschiedene und zu einander abgestufte Cylinder bed umfafst, die zusammen eine Maschine mit dreifacher Expansion darstellen. Der kleinste Cylinder ist der zu oberst befindliche.

Nach der Zeichnung sind die einzelnen Cylinder jeder Gruppe einander ähnlich und weichen nur in der Gröfse bezw. im Durchmesser von einander ab, so dafs es zum Verständnifs ihrer Einrichtung genügt, nur einen Cylinder, beispielsweise den Hochdruckcylinder b, nebst seinen Ventilen und Antriebsvorrichtungen zu beschreiben. Hierbei sei bemerkt, dafs bei den verschiedenen Cylindern die Bezugsbuchstaben mit gleichen Exponenten einander entsprechende Theile bei den verschiedenen Cylindern bezeichnen.

Wie aus Fig. ι und 2 ersichtlich, ist der Cylinder b am oberen Ende in gewöhnlicher Weise mit einem Kopftheile b¹ ausgestattet, an welchem ein mittlerer Rohr- oder Gehäusetheil b² angeformt ist. Das Innere dieses rohrförmigen Gehäuses stellt die vom Erfinder so genannte Leitungskammer dar, wobei das Rohr b'² im Cylinder b bis nach dessen unterem Ende reicht und sich oberhalb des Cylinderkopfes b¹ im senkrechten Sinne nach einer Einlafskammer b^x erstreckt bezw. einen Theil derselben bildet.

Der im Cylinder b befindliche ringförmige Kolben b³ umgiebt die Leitungskammer, wie gezeigt, und ist im vorliegenden Falle durch einander diametral gegenüber befindliche Kolbenstangen b^l (Fig. 2) mit dem im nächsten darunter befindlichen Cylinder angeordneten Kolben verbunden, wobei diese Kolbenstangen durch im Kopftheile dieses nächsten Cylinders angebrachte Stopfbüchsen hindurchtreten.

Zweckmäfsig nach der Unterseite des Cylinderkopfes b¹ zu ist die Leitungskammer b'² mit einer Anzahl Dampföffnungen b ⁵ ausgestattet, welche diese Kammer mit dem Innern des Cylinders über dem darin befindlichen Kolben verbinden. Andererseits ist dieselbe Ventilkammer innerhalb der Einlafskammer b^x mit einer Anzahl seitlicher Oeffnungen b^e versehen, durch die der Dampf oder das sonstige Treibmittel von einem Rohre b¹ aus in die Leitungskammer eintreten kann.

Nach Fig. 1 bis 3 wird der Durchflufs des Treibmittels vom Cylinder b durch die Oeffnungen b⁵ durch ein becherförmiges Ventil b^s beherrscht. Dieses sitzt auf einer rohrförmigen Ventilstange b⁹ und ist mit seitlichen Oeffnungen b¹⁰ ausgestattet, die während der Bewegungen des Ventils die Oeffnungen b^h öffnen und schliefsen.

An der Ventilstange b⁹ befindet sich oberhalb des Ventils b^& und oberhalb der seitlichen Oeffnungen b^e der Leitungskammer ein Kolben b¹¹, der das Ventil b^a ausbalancirt.

In der Nähe seines unteren Endes sind am Cylinder b zwei Gruppen seitlicher Durchlafsöffnungen bⁿ b^ls vorgesehen, von denen die der ersteren Gruppe in die Leitungskammer unterhalb des Ventils b^s und die der letzteren in den Behälter b^u münden, der durch eine Erweiterung des Cylindergufsstückes unter dem eigentlichen Cylinder gebildet wird. In diesen Behälter mündet auch die sogenannte Leitungskammer.

Die Leitungskammern der Cylinder c und d münden an ihren oberen Enden in die am Boden der nächst höher gelegenen Cylinder derselben Gruppe befindlichen Behälter, wobei die nach der Zeichnung aus mehreren Stücken zusammengesetzte röhrenförmige Ventilstange den sämmtlichen daran befestigten Ventilen b^ec⁸d⁸ der drei Cylinder gemeinsam ist und wobei die Ventilstange an ihrem unteren, im Behälter d^u des Niederdruckcylinders befindlichen Ende mit einem Arme e am inneren Ende einer im Lagerbock e² ruhenden Welle e¹ verbunden ist. Dieser Lagerbock ragt an der Wandung des Niederdruckcylinders d nach innen hervor.

Die Welle e¹ tritt durch eine Stopfbüchse hindurch und aufserhalb des Cylinders hervor. Sie trägt an ihrem äufseren Ende einen Kurbelarm e³, an dem die Stange e⁴ eines auf der Kurbelwelle sitzenden Excenters e⁵ angelenkt ist.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Der aus dem Zuleitungsrohre b¹ in die Einlafskammer b* eingelassene Dampf tritt durch die Oeffnungen b ⁶ in das obere Ende der Leitungskammer b'² und von dort in das Innere des becherförmigen Ventils b⁸ ein, gelangt alsdann durch die Oeffnungen b¹⁰ und i⁵ in den Cylinder b oberhalb des in diesem befindlichen Kolbens, wodurch letzterer bis zum Ende seines Hubes hinabbewegt wird.

Die Ventile bewegen sich zu einander derart , dafs das Ventil b ⁸ zur geeigneten Zeit während des Kolbenhubes den Dampf ab-

sperrt und den übrigbleibenden Theil des Kolbenhubes unter dem Einflufs der Expansion des bereits in den Cylinder eingelassenen Dampfes vor sich gehen läfst.

Unmittelbar vor Beendigung seines Hubes deckt der vorbeigehende Kolben die Oeffnungen b¹² b¹³ auf und läfst einen Theil des Dampfes in den Behälter b^u ein, während das inzwischen entsprechend weit in die Höhe gegangene Ventil b⁸ die Oeffnung b⁵ mit der Leitungskammer unterhalb des Ventils in Verbindung bringt, so dafs der Rest des im Cylinder befindlichen Dampfes beim Zurückgange des Kolbens nach oben durch diese Oeffnungen in die unterhalb des Ventils b^s befindliche Leitungskammer entweichen und durch diese hindurch nach unten in den Behälter treten kann.

Beim nunmehr folgenden zweiten Abwärtsgange des Kolbens gelangt der zuvor in den Behälter b^u gelassene Dampf durch die Bewegung des Ventils c⁸ unter Expansionswirkung in den Cylinder c und drängt den in diesem befindlichen Kolben bis an das Ende seines Abwärtshubes, worauf der Dampf in den Behälter c¹⁴ abgelassen wird, um von hier aus beim dritten Abwärtshube der Kolben unter Expansion in den Cylinder d einzutreten und auf den in diesem befindlichen Kolben zu wirken. Schliefslich in den Behälter d^u gelangt, wird der Dampf nach einem Condensationsapparate abgelassen.

Nachdem der in den einen Cylinder eingelassene Dampf in diesem Cylinder seine Arbeit geleistet hat, wird er ohne weitere Expansionswirkung in den mit dem betreffenden Cylinder verbundenen Behälter geleitet und tritt alsdann nach einander unter Expansion in die übrigen Cylinder derselben Gruppe, wobei sich die Ventile und Kolben sämmtlicher Cylinder zusammen bewegen.

Bei der gezeichneten Ausführungsform der Erfindung ist die Ventilstange b⁹ hohl eingerichtet , um die darin sich bewegende Stange f des Absperrventils aufnehmen zu können, welche innerhalb der Hauptventile b^& c⁸ und d^s mit. seitlichen Armen Jf¹ ausgestattet ist. Diese treten durch in der Ventilstange b⁹ vorgesehene Schlitze hervor und tragen innerhalb dieser Ventile je ein Absperrventil y² für die einzelnen vorerwähnten Hauptventile. Dabei sind die Absperrventile mit Oeffnungen ausgestattet, die so angeordnet sind, dafs sie für gewöhnlich mit den Oeffnungen in den Hauptventilen zusammenfallen, wobei sie aber so verstellt werden können, dafs die Querschnittsgröfse der Ventilöffnungen nach Mafsgabe der verschiedenen Belastungen, unter denen die Maschine arbeitet, geändert werden kann.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Stangen f, an denen sich die Absperrventile für die beiden Cylindergrupp.en B und B¹ befinden, durch Gelenke /³Jf⁵ mit Winkelhebeln J^ bezw. y^e verbunden; von letzterem aus führt eine Verbindungsstange f¹ nach einem auf der Kurbelwelle der Maschine sitzenden Regulator F.

Die Stange f der Absperrventile geht nach der Zeichnung durch an einzelnen Hauptventilen angeordnete Stopfbüchsen f^x hindurch. Obgleich die Anwendung von Absperrventilen sich als am zweckmäfsigsten empfiehlt, so ist die Erfindung doch keineswegs auf die Anwendung dieser Art von Ventilen beschränkt oder angewiesen; ebenso würde man, während nach der Zeichnung von den sämmtlichen Cylindern der Gruppe jeder einzelne mit einem eigenen Absperrventile ausgestattet ist, ein solches auch nur an den beiden ersten Cylindern der Gruppe oder an einer beliebig anderen Anzahl von Cylindern anbringen.

Statt der Anordnung der Cylinder für dreifache Expansion kann man auch hinsichtlich der Anzahl der Cylinder eine beliebig andere Anordnung treffen, ebenso kann die Maschine statt, wie veranschaulicht, als Doppelmaschine mit um i8o° zu einander versetzten Kurbeln ausgeführt zu sein, mit drei Cylindern oder Gruppen von Cylindern und mit drei um 120° zu einander versetzten Kurbeln oder mit irgend einer anderen Anzahl von Cylindern und Kurbeln eingerichtet sein. Als Treibmittel kommt vorzugsweise Dampf in Betracht, indessen können statt dessen auch andere zweckentsprechende Treibmittel Anwendung finden.

Nach Fig. 5 findet ein Absperrventil h Anwendung, das aufsen an dem die Leitungskammer bildenden Rohre angeordnet ist und die Thätigkeit der Maschine dadurch regelt, dafs es die Querschnittsgröfse der Oeffnung ändert, durch die der Dampf vor seinem Eintritt in den ersten Cylinder der Gruppe gelangt. Fig. 6 zeigt ein in Bezug auf die oben beschriebene Regelungsweise dem Ventile der Fig. 5 entsprechendes Ventil, welches aber eine andersartige constructive Einrichtung insofern besitzt, als es becherförmig gestaltet und umgekehrt angebracht ist, wobei es, statt aufserhalb der Leitungskammer angebracht zu sein, wie in Fig. 5, innerhalb dieser Kammer sich befindet. Es liegt auf der Hand, dafs die Expansionsschieberanordnung auch eine andersartige sein kann.

Nach Fig. 7 und 8 enthält die bei g befindliche Leitungskammer nur ein Auslafsventil g^l zum Beherrschen ihrer Dampföffnungen, während die Dampfeinlafsventile g'², von denen bei der gezeichneten Ausführung an jedem Cylinder zwei vorhanden sind, sich

an gegenüberliegenden Seiten der Cylinderachse befinden und innerhalb entsprechender Ventilgehäuse, die am Cylinderkopfe angeordnet oder zweckmäfsig an diesem angeformt sind, eine im waagrechten Sinne gleitende Bewegung erhalten. Die Ventilstangen treten seitlich durch Stopfbüchsen nach der Aufsenseite des Cylinders hindurch und erhalten dort Antrieb.

Nach Fig. 9 steht die mittlere Leitungskammer ft mit dem sie zwischen Kolben und Cylinderkopf umgebenden Cylinder nicht unmittelbar in Verbindung, sondern ist durch eine Oeffnung ft¹ mit dem Innern eines Ventilgehäuses ft² verbunden, in welchem sich das Kolbenventil Λ³ bewegt. Dieses beherrscht die Dampfdurchlafsöffhung ft⁴, die unmittelbar von der einen Theil des Aufnahmebehälters bildenden Ventilkammer in den Cylinder mündet. Dieses Ventil ist also thatsächlich ein einfacher D-Schieber in Kolbenform.

Die sämmtlichen Ausführungsformen enthalten eine Anzahl Tandem-Cylinder mit zwischen diesen angeordneten Aufnahmebehältern, die mit den Cylindern an ihrem einen Ende in Verbindung stehen, während sie am anderen, entgegengesetzten Ende von den Cylindern durch die Cylinderkopfe getrennt sind, wobei an den Enden der betreffenden Cylinder unbewegliche Ventilsitze nebst mit diesen zusammenwirkenden Ventilen vorhanden sind.

Die beschriebene Maschine kann bei nöthig werdender Reparatur leicht in ihren einzelnen Theilen aus einander genommen werden und ist besonders wegen des geringen Spielraumes und weil sämmtliche Oeffhungen und Verbindungswege kurz und direct geführt sind, sehr leistungsfähig.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Eine Dampfmaschine, dadurch gekennzeichnet, dafs innerhalb des Cylinders (b) eine Leitungskammer (b '²J für das Treibmittel unbeweglich angeordnet und von einem den ringförmigen Raum zwischen ihr und den Innenwandungen des Cylinders dem Querschnitte nach ausfüllenden, ringförmigen Kolben (b ³J umgeben ist, wobei ein am einen Ende der Leitungskammer angeordneter Kolbenschieber (b^sj den Dampfzutritt zum Cylinder vermittelt, und wobei nach dem Vorbeigange des. Kolbens an mehreren in den Wandungen der Leitungskammer und des Cylinders befindlichen Oeffnungen (b ¹² b¹³J deri Dampf durch diese Oeffnungen hindurch nach der anderen Seite des Kolbens gelangt.

2. Eine Maschine nach Anspruch 1, bei welcher mehrere Cylinder (bed...) und Leitungskammern (b² c² d². . .) mit ringförmigen Kolben (b³ c³ d³ . . .) längsweise hinter oder über einander angeordnet sind und die Kolben und Kolbenschieber mit einander und mit Aufnahmekammern (b^u c^u d^li. . .) zwischen je zwei benachbarten Cylindern derart zusammenwirken, dafs der Dampf nach seiner Arbeitsleistung in einem Cylinder, in dessen Aufnehmer und aus diesem in den folgenden Cylinder tritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.