DE91087C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Dampfmaschine mit Entlastungsräumen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 13. August 1895 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Neuerung an Dampfmaschinen der Art, wie sie durch die Patentschriften Nr. 55807 und Nr. 59887 bekannt geworden sind. In diesen Patentschriften sind Maschinen beschrieben, bei welchen paarweise angewendete Kolben bezw. Cylinder in der Anwendung des sogen. Kurbelschleifmechanismus den Antrieb auf die Kurbel übertragen. Es hat sich herausgestellt, dafs zur Ueberwindung des Druckes, der durch das Schleifenquerhaupt auf das Kurbellager ausgeübt wird, und der durch die Reibung der Cylinder auf den Gleitflächen entsteht, die Maschine ungünstig beansprucht wird, und der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, diesem Uebelstande abzuhelfen. In diesem Sinne erhält der Dampf durch Aussparungen der Maschine Zugang, welche, für eine genügend grofse Druckbeanspruchungsfläche berechnet zwischen den hin- und hergehenden und gleitenden Theilen der Schleife eines Schleifenquerhauptes und dem Kurbelgleitlager vorgesehen sind.

Auf beiliegenden Zeichnungen ist:

Fig. ι der mittlere Verticalschnitt einer gemäfs der Erfindung eingerichteten Maschine,

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie x-x von Fig. i.

Fig. 3 und 4 stellen Einzelheiten des Steuerungsmechanismus dar.

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie y-y von Fig. ι.

Fig. 6 veranschaulicht im Schnitt eine Ausführungsform, bei welcher die Cylinderdurchmesser ungleich für Verbundwirkung gewählt sind.

Fig. 7 zeigt mit stückweiser Ansicht des Maschinengehäuses von Fig. 6 die Anordnung des Kanals, welcher den Auslafs des einen mit dem Einlafs des anderen Cylinders verbindet.

Fig. 8 ist eine Darstellung, welche veranschaulicht, wie zwei Maschinen, um an derselben gekröpften Welle zu arbeiten, gekuppelt werden können, wodurch eine ,völlig gleichmäfsig laufende Doppelmaschine erhalten wird.

In der Construction gemäfs Fig. 1 bezeichnet A die Maschinengrundplatte, an welcher das Maschinengehäuse B und ein freistehender Lagerständer A¹ für das eine Ende der Welle E festgelegt ist. Bei kleineren und leichteren Maschinen, beispielsweise solchen, welche zum. Betriebe transportabler Bohrmaschinen und dergl. angewendet werden sollen, kann die Grundplatte A- nebst Ständer A¹ entbehrlich werden, die Welle E wäre direct mit der Bohrmaschine in Verbindung zu bringen. Wie aus Fig. 2 und 5 ersichtlich, sind an dem Maschinengehäuse B innerhalb gegenüberliegende ebene Wangenflächen B³ B^ vorge-, sehen. An den Flächen B* Bⁱ sind die Cylinder D D¹ einander axial gegenüberstehend' festgelegt, deren Kolben FF¹ sich an einem quer zwischen beiden angeordneten Cylinder G vereinigen, so dafs dieser von den Kolben hin- und herbewegt wird. Die Deckel HH, welche die Enden des Cylinders G abschliefsen, gleiten dabei an den Wangen B³ des Gehäuses B. Von den Deckelflantschen werden kreisförmige, durch Oeffnungen H² mit dem Cylinderinnern communicirende Aussparungen H¹ eingefafst, die einen etwas kleineren Durchmesser, als der lichten Weite des Cylinders · G entspricht,

haben ; infolge dessen befinden sich die Deckel wesentlich in der Druckgleichgewichtslage. Immerhin überwiegt der vom Cylinderinnern wirksame Druck derart, dafs die Deckelflantsche dicht gegen die Gleitflächen B^& gehalten werden. Zur Sicherung dieser Wirkung können erforderlichenfalls in Büchsen gelagerte Federn S³ (Fig. 5) an dem Cylinder G angebracht werden, um die Deckel gegen die Flächen B³ anzudrücken und etwaigem Dampfgegendruck entgegenzuwirken.

Der in dem Cylinder G aufgenommene Kolben J ist bei J- mit einem Lager versehen, in welchem sich der zwischen Kröpfscheiben E¹ der Welle E gehaltene Kurbelzapfen E'² zu drehen vermag. Dieser Kurbelzapfen, der also seine Mitnehmer-Drehstelle an dem Kolben J hat, tritt beiderseits an der Cylinderwandung bei den zu diesem Zweck vorgesehenen Führungsschlitzen G¹ derselben hindurch, so dafs er sich in diesen hin- und herschieben kann.

Um die Entlastung für die Maschine einzurichten, werden am Kolben J die Räume J³J³ ausgespart, indem ihnen zweckmäfsig dieselbe Flächenausdehnung gegeben wird wie der inneren Fläche der Cylinder D D¹. Genannte Aussparungsräume sind durch Kanäle mit den Räumen der Cylinder DD¹ in Verbindung zu bringen.

In zweckmäfsiger Art dienen als solche Kanäle die innerhalb der Kolben FF¹ hindurchführenden Bohrungen ff, wie aus der Zeichnung ersichtlich.

In der angegebenen Verbindung bildet der Cylinder G, wie zweckmäfsig das Schleifenjoch oder Querhaupt mit Führungsgleis, in welchem der Kolben / an Stelle eines Gleitprismas hin- und hergleitet, indem er das Angrifflager für den Kurbelzapfen darbietet. Die aus dem Druckverkehr zwischen den Cylindern D D¹ mit den Räumen J³ J³ sich ergebende Entlastungswirkung, welche der Beanspruchung des Cylinders bezw. Joches G seitens der beiden Kolben FF¹ das Gleichgewicht hält bezw. dieselbe aufhebt, kann offenbar auch mit gleichem Vortheil bei derjenigen Anordnung der Maschine angewendet werden, wo das am Kurbelzapfen angreifende Gleitstück der Kurbel schleife nicht zugleich Treibkolben eines Cylinders ist, wie im vorliegenden Fall; somit ist die Erfindung bei den gewöhnlichen Kurbelschleifenmaschinen anwendbar. Dabei ist zu bemerken, dafs an Stelle der Kanäle f, welche durch die Kolben FF¹ zu den Räumen J³ führen, andere Ueberleitungswege angeordnet werden können, sofern aber dadurch ein rechtzeitiger Gegendruck für die nach Mafsgabe der Kolbenbewegungsrichtung wechselnde Beanspruchung und für die Dampfzulafs- und Dampfauslafsperioden der Cylinderräume erzielt wird. Eine unter denselben Verhältnissen wirkende andere Ausführungsform der Maschine ergiebt sich einfach dadurch, dafs man nicht die Cylinder DD¹ an den bezüglichen Gehäusegegenflächen festlegt, sondern die Kolben FF¹, in welchem Falle die über den Kolben sich bewegenden Cylinder direct mit dem Cylinder G oder dem Schleifenquerhaupt zu verbinden wären.

Der speciellen Ausführung der in der Zeichnung dargestellten Maschine sind ferner folgende Einrichtungen eigenthümlich. Hinter den Cylinderenden sind im Umkreise des Gehäuses die Schieberkasten r r¹ r- r³ angeordnet. Die zugehörigen, zweckmäfsig parallel zur Wellenachse beweglichen Vertheilschieber V V¹ V² V³ sind vorzugsweise Kolbenschieber VV¹V²V³.

Der Steuerungsmechanismus, welcher in der Hauptsache aus Fig. .1 und 5 ersichtlich ist, besteht zunächst aus den sternförmig um eine Nabe K angeordneten Armen N N¹ N'² N³, deren Enden in AngrifTverbindung mit den Schiebern V V¹ V'² V³ sind. Als eine einfache Verbindungsart bietet sich diejenige dar, bei welcher an den Köpfen der Kolbenschieber Schlitze v\ vorgesehen werden, in welche die Armenden eingreifen. Die Nabe K lagert mit einer kugelig abgedrehten Fläche k in einem entsprechend geformten Lager C¹ und wird so mit einer Kugelgelenkbewegung festgehalten. Der Druck des Dampfes oder anderen Druckmittels, der auf den Schiebern VV¹V²V³ lastet, dient dazu, die Nabe K mit dem Lager C¹ in Eingriff zu halten; übrigens hat die Anordnung der Schieber vermöge der Gegenüberstellung den Vortheil, dafs der Druck an dem einen denjenigen am gegenüberliegenden ausgleicht, d. h. dafs beispielsweise der Schieber V in Gegenwirkung zu dem Schieber V¹ steht, infolge dessen die' Steuerung nur einfach diejenige Reibung als zu überwindenden Widerstand darbietet, welche ein Schieber an seinem Sitz erzeugt, wobei eine Schieberbewegung entgegen wirksamem Dampfdruck ausgeschlossen ist.

Mit der Nabe K ist eine Muffe K¹ verbunden, deren Ende ein Excenter zur Uebertragung einer Schwingbewegung auf die Nabe K und deren Arme trägt. Die Bewegung der Arme N N¹ N'² N³ äufsert sich in einer abwechseln den Einwärts- und Auswärtsverschiebung der Schieber.

Im Anschlufs an die Kröpfscheibe E³ des Kurbelzapfens E'² erstreckt sich der Hauptwelle E gegenüberliegend und in deren Achsenrichtung die Ergänzungswelle E⁵, an deren Ende eine Führungsbüchse i?° mit Führungslappen e⁶ und gegenüberliegendem Finger e⁵ befestigt ist.

Ueber dem Mitnehmervorsprung des Führungslappens e^e vermag ein Schwunggewicht W während der Drehung der Welle ein- und aus-

wärts zu gleiten, wobei eine mit dem Finger e⁵ verbundene Feder oder Federn e⁴ (Fig. 3) dieses Gewicht radial einwärts zu ziehen streben. Mit W ist ein Ring W¹ verbunden, der die Muffe K¹ umgiebt und als Excenterring für dieselbe wirkt. Für gewöhnlich befinden sich Gewicht W und Ring W¹ in der Normalstellung nach Fig. 3, und bei dieser Stellung erhalten die Schieber ihre maximale Auszug- und Einschubbewegung. Sobald bei zu schneller Wellendrehung zufolge der Fliehkraft das Schwunggewicht auswärts verstellt wird, nähert sich der Excenterring W¹ mit seinem Centrum mehr der Wellenachse, wodurch die Excentricität verringert und daher der Hubbetrag der Schieber beschränkt wird.

Der frische Dampf oder das sonstige Druckmittel wird bei P¹ eingeleitet, um in einen zweckmäfsig ringförmigen, am Gehäuse vorgesehenen Zuführkanal P einzutreten; Kanalanschlüsse ρ leiten von dem Zuführkanal zu den einzelnen Schieberkasten r r¹ r² r³. Die Dampfzuführung bezw. Abführung bei den Cylindern wird durch die den Kasten r r¹ r² r³ zugehörigen Ueberleitungswege 11¹ i² i³ vermittelt. Die bezeichnete, beiläufig wegen der Kürze der Kanäle 1t¹ etc. vorteilhafte Kanalordnung kann übrigens durch ein anderes Zuführungssystem ersetzt werden.

Eine wesentliche Verbesserung der Maschine besteht auch darin, dafs das Gehäuse B als ein völlig geschlossener, alle arbeitenden Theile umfassender Kasten ausgebildet wird und keine Oeffnung an der dem Steuerungsmechanismus zugekehrten (mittelst Anschliefsgehäuse gedeckten) Seite hat, an welcher Dampf austreten könnte. Auf der anderen Seite ist die einzige Oeffnung die Wellenlageröffnung, welche mit Packung leicht dampfdicht gemacht werden kann. Der Gehäusetheil C, der mittelst Schrauben c mit B verschraubt sein kann, trägt nach der Zeichnung einen rohrförmigen Ausbau C⁵ (Fig. 3) mit Lager C⁴, in welchem der mit der Büchse E⁶ versehene Kopf der Welle E⁶ auf-. genommen wird. Auch wird eine Platte 5 angeordnet, an welcher die Kröpfscheibe E³ ein Widerlager findet, und an die eine Lagerbüchse S¹ für die Welle E'^a anschliefst. Mit s s sind Schrauben oder Pfosten bezeichnet, welche die Platte S halten.

Bei der sich von selbst ergebenden Arbeitsweise der Maschine, deren Steuerung durch die abwechselnde rechtzeitige Ein- und Herausschiebung der Kolbenschieber erfolgt, wird nun vermöge der Anordnung der zeitweise unter Dampfdruck gestellten Räume J^s nahezu die ganze Reibungsarbeit nebst Abnutzung vermieden, die sonst die Maschinenleistung beträchtlich zu verringern pflegt. Infolge Undichtigkeit der Kolbenführung wird Dampf zunächst in den vom Gehäuse B C eingeschlossenen Raum treten, von dort aber nicht weiter entweichen können, so dafs sich schliefslich im Gehäuseraum nahezu der Hochdruck als Gegenspannung geltend macht. Alsdann wird wenig oder kein Dampfverlust, weder um die Kolben herum noch an den Schiebern stattfinden. Diese in dem Gehäuse eingeschlossene Spannung wird übrigens in keiner Weise die freie Bewegung der Theile beeinträchtigen, da von den Kolbenpaaren, beispielsweise FF¹, der eine Kolben um ebenso viel in den Druckraum vortritt, als der andere zurückweicht.

Durch Fig. 6 ist diejenige Abänderung der Maschine veranschaulicht, welche sich ergiebt, wenn die Cylinder verschieden grofs bezw. die Cylinder DD¹ im Verhältnifs zum Cylinder G kleiner ausgeführt werden. Bei solcher Anordnung kann die Maschine als Verbundmaschine betrieben werden. Mit T* T^ sind Kanäle bezeichnet, die von den Auslassen T der Cylinder D D^J zu den Einlassen ρ des Cylinders führen (Fig. 7). Bei T~° soll der Dampf schliefslich die Maschine verlassen.

Die Maschine vorliegender Art kann gekuppelt zu zweien oder mehreren so angeordnet werden, dafs eine gekröpfte Welle angetrieben wird; ein Beispiel für eine, an zwei unabhängigen Kurbeln angreifende Doppelmaschine ist in Fig. 8 dargestellt, wobei die Kurbeln, wie zweckmäfsig, um 180° versetzt angenommen sind. Werden verschieden grofse Maschinen in -dieser Art gekuppelt, so kann die mit ■kleineren Cylindern als Hochdruckmaschine der anderen Niederdruckmaschine vorgeschaltet werden. Offenbar wird die Treib wirkung, wenn sie von zwei oder mehr Maschinen in dieser Weise auf eine Welle übertragen wird, äufserst vergleichmäfsigt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Dampfmaschine, bei der zwei Cylinder (DD¹J und (G) und zwei Kolben (FF¹) und (J) eine die Kurbel drehende Kreuzschleife bilden, gekennzeichnet durch Druckentlastungsräume (ß) zur Verminderung des durch das Schleifenquerhaupt (G) auf das Kurbellager ausgeübten Druckes und der Reibung der Cylinderdeckel (H) an den Gleitflächen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.