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Drehkolben Dampfmaschine Die Erfindung betrifft eine Drehkolben-Dampfmaschine,
die gegenüber den bekannten Dampfmaschinen eine wirtschaftlichere Arbeitsweise ermöglicht.
Es wird Kohle und Dampf eingespart, und das gesamte Gestänge der üblichen Dampfmaschinen
fällt fort. Die einzelnen Teile sind billig herzustellen, da sie aus GuBteilen bestehen,
die auf der Drehbank bearbeitet werden. Jegliche Schmiedearbeit entfällt. Die Maschine
benötigt geringen Raum und ist für Vorwärts- und Rüokwärtslauf eingerichtet.
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Es sind bereits Drehkolben-Dampfmaschinen bekannt, bei denen in einem
Zylinderring mehrere an einer mit der Antriebswelle verbundenen Scheibe angebrachte
kreisringartig ausgebildete Kolben symmetrisch angeordnet sind. Am äußeren Zylinderring
sind auf einer Mittelwelle zur -Steuerung dienende Drehschieber geführt, die in
den Zylinderring für die umlaufenden Kolben eindringen.
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Die bekannten Drehschieber führen eine hin- und vergehende Bewegung
aus, und die Kreislinie dieser Bewegung tangiert nicht mit der Grundlinie des Kreisringzylinders,
so daß die Drehschieber auf die genannte Grundlinie aufschlagen, wodurch Erschütterungen
in die ganze Maschine kommen. Weiter ist die kinematische Bewegung der bekannten
Drehschieber
kompliziert, und die Dampfzu- und -abfuhr muß über viele Umlenkungen erfolgen. Zur
Erzielung eines geringen schädlichen Raumes arbeiten die bekannten Drehsclhieber
mit zwei Drehteilen, die einander vor- bzw. nacheilen.
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Diese Mängel sollen durch die Erfindung beseitigt werden. Die Drehschieber
besitzen deshalb fünf, als Einstrom- und Ausströmräum ausgebildete Kammern,
die nacheinander durch den Zylinderraum umlaufen. Die Kreisringkolben dringen während
des Betriebes in die Kammern ein. Die Drehschieber sind in der Weise angeordnet,
daß die'Kreislinie des Drehschieberzylinders mit der Grundlinie des Kreisringzylinders
tangiert., Jeder einzelne Kolben des Kreisringzylinders bewirkt über einen- zugehörigen
Steuernocken, der auf der Antriebswelle befestigt ist, die Weiterbewegung des Drehschiebers
und damit den Ein- und AuslaB des Dampfes selbst.
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Durch die umlaufende Bewegung des erfindurngsgennäßen Drehschiebers
wird eine stetige gleichmäßige Strömung erreicht, und durch die Ausbildung der Kammern
des Drehschiebers kann der schädliche Raum sehr klein gehalten. werden. Die frei
umlaufenden Drehschieber ermöglichen ein ruhiges. Arbeiten der gesamten Maschine.
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Die Drehschieber sind auf einer in den Abschlußdeckeln des Drehschieberzylinders
gelagerten Welle angeordnet. Jeder Kolben steuert die Weiterbewegung sowie den-
Ein- und Atislaß des Drehschiebers selbst. Der Drehschieber ist als fünfteiliger,
an beiden Enden geschlossener Gußkörper mit -einzelnen Dampfkammern ausgebildet.
Die Abschlußdeckel des Drehschieberzylinders besitzen Ein- und Ausstiömkanäle, die
mit den Ventilkammern eines Steuerventils verbunden sind. Das Steuerventil besteht
aus zwei Tellerventilen, und es ist eine Einstellung auf kurze und lange Einströmung
vorgesehen.
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Mit dem Steuerventil ist ein Anlaßventil verhunden, welches durch
wechselnde Beaufschlagung der Einströmkanäle des Steuerventils auf Vor- und Rückwärtslauf
einstellbar ist.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt nach Linie I-I der Abh. 2,
Abb. 2 eine Vorderansicht, Abb. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Abb. i, Abb.
4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Abb: 1, Abb..5 die Ventilsteuerung im Längsschnitt,
.Abb:=6 eine Seitenansicht der Abb. 5, Abb. 7 das Anlaßventil im Schnitt, Abb.1B
die zugehörige Seitenansicht, Abb.'@ den: Zylinderdeckel für den Drehschieber, von
der Innenseite gesehen, Abb@-io eine Seitenansicht und '- #Abb, ii eine Ansicht
des Zylinderdeckels.
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Der Zylinder 1 ist als Kreisring ausgebildet und besteht aus einem
Güßkörper, der in der Mitte zusammenschraubbar ist. In dem kreisxingförrnigen Zylinder
i bewegen sich drei um i2o° zueinander versetzte Kolben 3, die auf einer mit der
Antriebswelle i i fest verbundenen Scheibe 5 angebracht sind. Die Einführungsstelle
der Scheibe 5 in. den Zylinder i ist durch einen beweglichen Schleifring 24 dampfdicht
abgedichtet. Der Schleifring steht unter Wirkung einer Feder 27.
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Der Zylinder i mit der Verkleidung 45 .ist konzentrisch zur Antriebswelle
i i angeordnet. Die Antriebswelle i i =ist nicht gekröpft, sondern als glatte Welle
ausgebildet und in den Lagern 15 geführt, an denen der Zylinder i .angeschlossen
ist. Die ganze Maschine steht auf dem Fuß 46. .
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An zwei gegenüberliegenden Seiten des kreisringförmigen Zylinders
i sind Zylinder 2 für,Drehschieber. 6 angegossen: Die Drehschieber 6 sind auf einer
Mittelwelle 7 im Zylinder 2 festgekeilt und drehen sich mit dieser Welle. Die Mittelwelle
7 ist in den beiden Abschlußdeckeln 8 bei 39 gelagert. Jeder Kolben 3 steuert die
Weiterbewegung des Drehschiebers 6 selbst, wodurch auch der Ein- und Auslaß des
Drehschiebers betätigt wird.
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Die Drehschieber 6 werden durch je ein Paar Steuerräder 9 über Nocken
io von der Antriebswelle -ii verstellt. Der Nocken io beeinflußt das Tellerrad 21,
welches im Zapfen 43 geführt ist. Das Tellerrad hat Mitnehmer Zia und treibt über
das Rad 5o und die Welle 51 die Räder 9.
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Die Festlegung 16 des Drehschiebers 6 beim Einströmen des Dampfes
erfolgt ebenfalls durch Nocken ioa der Antriebswelle i i in Bohrungen 44 des Drehschiebers.
Der Dampf wird beim -Arbeiten durch zwei in Buchsen 4o geführte Tellerventile 12
(Abb. 5) eingeleitet. Die Ventile besitzen Druckfedern 32. Zusätzlich ist die Steuerung
13 für kurze und lange Einströmung eingebaut, die . durch Nocken 14 der Antriebswelle
ii, Laufrad 35 und Steuerstange 33 betätigt wird. Zu diesem Zweck sind ein Auslosungsnocken
34 und eine Kulisse 36 vorgesehen. Die Raste 37 setzt die Kulisse 36 fest.
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Die Einströmung des Dampfes erfolgt durch das Anlaßventil 17 in Richtung
41, das auf Vor- und Rückwärtslauf eingestellt werden kann. Die beiden Einströmrohre
18 rechts und links werden durch den Schieber 28 wechselweise beaufschlagt, und
der Dampf strömt über die Ventilkammern ig durch die Leitungen 18, und 18,1 in die
abgeschlossene Stellung des Drehschiebers 6 rechts und links. Von hier aus setzt
der Dampf den Kolben 3 in Bewegung. Der Kolben wird je nach Einstellung der Steuerung
13 auf kurze oder lange Einströmung angetrieben. Bei Abschluß der Einströmung enteilt
der Kolben dem jeweiligen Dampf, und es ist kein Druck mehr vorhanden. Der Kolben
3 durchläuft nun den zweiten Drehschieber 6, wo der schädliche Raum mit Abdampf
ausgefüllt wird. Der weitere Abdampf geht dann ins Freie durch die abgeschlossene
Stellung des Drehschiebers 6, durch den frei gewordenen Auslaßkanal über die Ventilkammer
i9 (es dient jetzt das untere Ventil als Auslaß) und durch das Ausströmrohr 18 zum
Auslaß 42 im Deckel 29 des Anlaßventils 17..
Während des Weiterlaufens
des Kolbens 3 gelangt der gegenüberliegende Kolben 3 durch den anderen Drehschieber
6 und bekommt hier neuen Dampf, der den anderen Kolben 3 entlastet. Durch diese
Verteilung ist eine Totlage ausgeschlossen. Die Ein- und Ausströmventile 12 werden
durch Nocken 14 und die Rolle 35 von der Antriebswelle i i wechselweise gesteuert.
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Bei Rückwärtslauf erfolgt der Vorgang in umgekehrter Richtung. Das
Anlaßventil 17 wird zurückgelegt und das Handrad 2o eine halbe Umdrehung zurückgedreht
und bei 23 eingerastet, wobei die beiden Ventile 12 umgekehrt arbeiten. Bei diesem
Vorgang macht der Dampf nur einen Weg und geht nicht zurück, wie es bei den bekannten
Dampfmaschinen erforderlich ist. Dadurch wird erreicht, daß die Temperatur gleichbleibt
und der Zylinderkörper i durch den Abdampf keiner Abkühlung ausgesetzt ist. Schließlich
werden auch Wasserschläge vermieden.
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Der Arbeitsvorgang des Kolbens 3 beim Durchlauf des Drehschiebers
6 ist wie folgt: Der Zylinder i ist links und rechts durch den Zylinder 2 des Drehschiebers
6 unterteilt. Der Drehschieber 6 bildet bei abgeschlossener Stellung eine Dampfkammer;
während der eine Flügel des Drehschiebers in waagerechter Stellung den Abschluß
mit dem Zylinder i herstellt, bilden der obere und untere Flügel den weiteren Abschluß.
Die obere Kammer dient beim Vorwärtslauf als Einströmkammer, während die untere
Kammer den Auslaß durchführt. Jeder einzelne Kolben 3 hat auf seiner Antriebswelle
i i einen- Steuernocken io. Erreicht nun der nacheilende Kolben beim Vorwärtslauf
die Auslaßkammer, so setzt der Steuernocken io das uni die Achse 43 drehende Tellerrad
2i der Zahnradübersetzung 9 des Drehschiebers 6 in Bewegung und schleust sich mit
gleicher Geschwindigkeit des Kolbens 3 durch die Kammer 49, die wieder als Einströmkammer
dient.
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Bei jeder Drehung macht der Drehschieber 6 nur 1/z; seiner Kreisbewegung.
Jede einzelne Kammer 49 des Schiebers 6 ist von der Ein- und Ausströmseite finit
einer Kanalöffnung 25 durch den Abschlußdeckel 8 zur Ventilkammer i9 versehen, die
bei jeder Grundstellung des Schiebers geöffnet ist.
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Der Drehschieber 6 wird durch Federdruck 22 vom hinteren Abschlußdeckel
gegen die fein geschliffene, bewegliche Fläche des vorderen Deckels gedrückt, wodurch
die Kanäle dampfdicht abgeschlossen sind.
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Die Antriebsscheibe 5 hat an den Berührungsflächen am Zylinder i fein
geschliffene Flächen mit eingedrehten Schmiernuten. Die Kolbenringe des Kolbens
3 sind so ausgebildet, daß sie sich beim Durchlauf des Kolbens durch den toten Raum
begrenzt entspannen und beim Dampfgehen durch den Druck ihre volle Dichtigkeit an
den Zylinderwänden erhalten.
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Gemäß Abb. 2 strömt der Dampf vom Kessel in Pfeilrichtung 41 in das
Anlaßventil 17. Wenn der Hebel 3o des Anlaßventils 17 bis zur Stopfbuchse 31 im
vorderen Decke129Q vorgezogen ist, strömt der Dampf in Richtung 47 in beide Einströmrohre
18 rechts und links und in die Ventilkammern 19 der Ventilsteuerung. Bei geschlossener.
Stellung des. Drehschiebers 6 strömt der Dampf über das Tellerventil 12 und den
Kanal 18 in den Dampfraum und treibt den :einen Kolben 3 in der Laufrichtung des
Pfeiles 48 nach oben, während gleichzeitig der andere Kolben 3, je nach seiner Stellung,
unten in Richtung 5o sich bewegt. Die Einströmung folgt in diesem Falle erst dann,
wenn der Kolben den toten Raum verlassen und der Kolben 3 die Zylinderfläche wieder
erfaßt hat. Bei diesem Vorgang dienen jetzt das rechts unten am Ventilkörper angebrachte
Rohr 18" und das linke obere Rohr i8b auf dem Ventilkörper als Auslaß. Beim Rückwärtslauf
- in gerade umgekehrter Richtung - wird das Anlaßventil 17 entgegengesetzt durchgedrückt,
und. die beiden Handräder 2o werden eine halbe Umdrehung zurückgedreht. Dann arbeiten
die beiden Ein- und Ausströmrohre genau umgekehrt.