DE1084272B - Ventillose Gleichstrom-Umlauf-Gegenkolben-Verbunddampfmaschine - Google Patents

Ventillose Gleichstrom-Umlauf-Gegenkolben-Verbunddampfmaschine

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DE1084272B
DE1084272B DEZ7605A DEZ0007605A DE1084272B DE 1084272 B DE1084272 B DE 1084272B DE Z7605 A DEZ7605 A DE Z7605A DE Z0007605 A DEZ0007605 A DE Z0007605A DE 1084272 B DE1084272 B DE 1084272B
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DE
Germany
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pressure cylinder
stroke
low
piston
opposed piston
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Application number
DEZ7605A
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English (en)
Inventor
Peter Ziegler
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B15/00Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00
    • F01B15/005Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00 having cylinders in star or fan arrangement, the connection of the pistons with the actuated or actuating element being at the inner ends of the cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/06Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
    • F01B1/0641Details, component parts specially adapted for such machines
    • F01B1/0655Details, component parts specially adapted for such machines cylinders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • Ventillose Gleichstrom-Umlauf-Gegenkolben-Verbunddampfmaschine Die Erfindung betrifft eine ventillose Gleichstrom-Umlauf-Gegenkolben-Verbunddampfmaschine mit paarweise mit ihren Längsachsen senkrecht aufeinander stehenden und zusammenarbeitenden Hoch- und Niederdruckzylindern.
  • Die Aufgabenstellung lautet, die bekannte Umlauf-Gegenkolbendampfmaschine durch weitere Ausnutzung der Dampfausdehnung in Niederdruckzylindern bei vollkommen ventilloser Ausführung noch wirtschaftlicher zu gestalten.
  • Die Lösung nach der Erfindung sieht daher vor, daß der dem rotierenden Hochdruckzylinder folgende, auf dessen Längsachse senkrecht stehende Zylinder als Niederdruckzylinder ausgebildet ist, derart, daß beim halben Hubweg der Gegenkolben im Hochdruckzylinder den Verbindungskanal zum Einlaßschlitz in den Niederdruckzylinder öffnet und daß der Gegenkolben im Niederdruckzylinder nach Zurücklegung seines ersten halben Hubweges den Auslaß zum Abdampfraum freigibt.
  • In der schematischen Querschnittzeichnung ist der Erfindungsgegenstand an dem Beispiel einer Vierzylinder-Gleichstrom-Umlauf-Verbundmaschine dargestellt, wobei aus erklärungstechnischen Gründen der Frischdarnpfeinlaß zu den Hochdruckzylindern in die Zeichenebene gedreht wurde.
  • Die Bestandteile und ihre Bezeichnungen sind: das Maschinengehäuse 1, der äußere Hochdruckzylinder 3, der Hochdruckeinfachkolben 4, sein Pleuel 5, der Hochdruckgegenkolben7, der äußere Niederdruckzylinder 3', der Niederdruckkolben 7', der Einlaßkanal im Hochdruckgegenkolben 10, Auslaßschlitz 11 im Hochdruckgegenkolben, der Einlaßschlitz 12 im äußeren Hochdruckzylinder, der Auslaßschlitz 13' im äußeren Hochdruckzylinder, der Verbindungskanal 11', der Einlaßschlitz 13" im äußeren Niederdruckzylinder, der Einla-ßschlitz 13"' im Niederdruckgegenkolben, der Niederdruckeinfachkolben 4', der Auslaßlängsschlitz 15' im Niederdruckgegenkolben, der Abdampfl;ana115" im äußeren Niederdruckzylinder, die miteinander verbundenen Abdampf räume 32, die Frischdampfzuleitung 14, die breitgedrückten Kondensatorrohre 16, der Kondenswasserablauf 33, die Kühlluftzwischenräume zwischen den Kondensatorrohren 34, die Auslaßöffnungen 37 im Maschinengehäuse für die Kühlabluft, die Wärmedichtungspackung 38.
  • Der Frischdampfeinlaß im Hochdruckzylinder ist in den Gegenkolbenboden verlegt, der Auslaßschlitz im Gegenkolben ist in der Hubmitte angeordnet. Der mit einer Phasenverschiebung von der Größe des halben Hubweges folgende Zylinder ist als Niederdruckzylinder mit größerer Bohrung versehen, sein Einlaßschlitz im Gegenkolben liegt am inneren Zylinderboden, sein Auslaßschlitz liegt auf der halben Hubweglänge. Der Auslaßschlitz des Hochdruckzylinders ist durch einen den Abdampfraum querenden Verbindungskanal mit dem Einlaßschlitz des Niederdruckzylinders verbunden, derart, daß die Mündungen dieses Kanals im äußeren Hochdruckzylinder und im äußeren Niederdruckzylinder eine Schlitzlänge von einhalb Hubweg besitzen. Der Auslaßschlitz im Gegenkolben des Niederdruckzylinders besitzt ebenfalls die Länge des halben Hubweges, der Auslaßschlitz des äußeren Niederdruckzylinders hat die Größe wie der Einlaßschlitz im Gegenkolben.
  • Die Dampfwege sind folgende: Frischdampf aus Leitung 14 gelangt durch den Einlaßschlitz 12 im äußeren Hochdruckzylinder, über Kanal 10 im Gegenkolben 7 in den Hochdruck-Expansionsraum. Nach Ausdehnung und Druckabfall während des ersten halben Hubweges strömt der Dampf durch den Auslaßschlitz 11 im Gegenkolben, über den Längsschlitz 13' im äußeren Hochdruckzylinder, durch den Verbindungskanal 11', über den Einlaßlängsschlitz 13" im äußeren Nicderdruckzylinder, den Einlaßschlitz 13"' im Gegenkolben in den durch das Nacheilen des Gegenkolbens entstandenen Raum. Nach weiterer Expansion im Hochdruckzylinder während der zweiten Hubweghälfte und der ersten Hubweghälfte im Niederdruckzylinder strömt der Abdampf über den Längsschlitz 15' im Gegenkolben durch den Abdampf -kanal 15" im äußeren Niederdruckzylinder in den Abdampfraum 32, wird von da durch die Kondensatorrohre 16 hindurchgezogen, durch die in den Zwischenräumen 34 der Rohre vorbeistreichende Kühlluft kondensiert, dann als Kondenswasser in den Kondensatorsammelkanal geschleudert und von da über Leitung 33 zum Ölabscheider weitergeleitet.
  • Die Wirkungsweise ist folgende: Die Maschine wird durch den Anlassermotor auf eine bestimmte Drehzahl gebracht, das Frischdampfventil geöffnet, und nun beginnt der Frischdampfeinlaß im Hochdruckzylinder, wenn dessen Einfachkolben im äußeren Totpunkt, sein Gegenkolben aber noch 2 - 3,5°/a des Hubweges vor dem Totpunkt steht. Der Einlaß bleibt offen, bis der Gegenkolben 2 - 3,5°/o vom Hubweg nach dem äußeren Totpunkt steht. Die Füllung besteht somit aus 3 # 2 # 3,5"/o, des Hubweges gleich 5,25-%, und zwar ohne jeden schädlichen Raum, was einen entscheidenden Vorteil bedeutet. Nach Einlaßschluß expandiert der Dampf im Hochdruckzylinder, bis der Gegenkolben die Hubwegmitte erreicht hat und durch den Einfachkolben der Auslaßschlitz zum Verbindungskanal freigegeben wird. Die Volumenvergrößerung durch den Verbindungskanal verursacht einen unproduktiven Spannungsabfall von noch vertretbarer Größe. Ab nun expandiert der Dampf auf der zweiten Hubweghälfte im Hochdruckzylinder und auf der ersten Hubweghälfte im Niederdruckzylinder. Beim Erreichen der Hubwegmitte im Niederdruckzylinder gibt der Längsschlitz im Gegenkolben den Auslaß zum Abdampfraum frei, der unter Kondensatorspannung steht. Beim Zurückgehen der Hochdruckkolben um die Hälfte des Hubweges und beim zweiten halben Hubweg der Kolben im Niederdruckzylinder bis zum Totpunkt unterliegen Hochdruckzylinder, Verbindungskanal und Niederdruckzylinder einerseits der Kondensatorspannung, andererseits der Einwirkung des atmosphärischen Luftdruckes. Im Hochdruckzylinder erfolgt während der zweiten Hubweghälfte, da nun der Gegenkolben den Weg zum Verbindungskanal geschlossen hat, Kompression, im Niederdruckzylinder herrscht dagegen während des Kolbenrückgangs bis zur Hubwegmitte noch die Kondensatorspannung sowie der atmosphärische Luftdruck. Im Niederdruckzylinder gleicht sich die Einwirkung des Luftdruckes aus, im Hochdruckzylinder ergibt sich aus der Wirkung des Luftdruckes während einer Hubweghälfte eine zusätzliche Leistungssteigerung. Nun erfolgt im Hochdruckzylinder Frischdampfeinlaß und nachfolgend Expansion bis zur Hubwegmitte, im Niederdruckzylinder erfolgt während des gleichen Weges nun Kompression und folgend dann Einlaß. Günstig wirkt sich aus, daß die Kompression im Hoch- und Niederdruckzylinder nur während der Hälfte des Hubes stattfindet, und zwar mit der Anfangsspannung gleich der Kondensatorspannung. Das Spiel wiederholt sich nun laufend. Die Anzahl der Expansionen im Hochdruckzylinder hängt ab von der Wahl des Übersetzungsverhältnisses der Drehzahlen von Kurbelwelle und Zylinderstern bei gegenläufiger Drehrichtung. Die Leistung des Zentrifugalkondensators ist abhängig von der Drehzahl des Zylindersterns. Die Regelung erfolgt durch Fliehkraftregler nach bekannter Art, ebenso die Schmierung.
  • Dadurch, daß die Gegenkolben in beiden Zylindern den Einfachkolben nacheilen, die Kolben im Niederdruckzylinder noch den halben Hubweg bis zum äußeren Totpunkt zurücklegen müssen, während die Kolben im Hochdruckzylinder bereits im Totpunkt stehen, wird die ventillose Steuerung erreicht, jeder schädliche Raum vermieden, der thermische Wirkungsgrad bis nahezu an die -theoretisch überhaupt mögliche Höhe verbessert und die Wirtschaftlichkeit in bezug auf Dampf- bzw. Wärmeverbrauch pro PS h gesteigert, was zugleich den technischen Fortschritt interpretiert.
  • Bei Mehrzylindermaschinen muß auf Massenausgleich und die Phasenverschiebung der Kolben um einen halben Hubweg geachtet werden. Mehrere zusammenarbeitende Hoch- und Niederdruckzylinderpaare können auch in mehreren Sternebenen hintereinander auf gemeinsamer Kurbelwelle angeordnet werden.
  • Die Verwendung als stationäre oder selbstortsbewegliche Maschine, als Schnelläufer oder Langsamläufer ist möglich.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Ventillose Gleichstrom-Umlauf-Gegenkolben-Verbunddampfmaschine mit paarweise mit ihren Längsachsen senkrecht aufeinander stehenden und zusammenarbeitenden Hoch- und 2,Tiederdruckzylindern, dadurch gekennzeichnet, daß der dem rotierenden Hochdruckzylinder folgende, auf dessen Längsachse senkrecht stehende Zylinder als Niederdruckzylinder ausgebildet ist, derart, daß beim halben Hubweg der Gegenkolben im Hochdruckzylinder den Verbindungskanal zum Einlaßschlitz in den Niederdruckzylinder öffnet und daß der Gegenkolben im Niederdruckzylinder nach Zurücklegung seines ersten halben Hubweges den Auslaß zum Abdampfraum freigibt.
DEZ7605A 1959-10-22 1959-10-22 Ventillose Gleichstrom-Umlauf-Gegenkolben-Verbunddampfmaschine Pending DE1084272B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3919609A1 (de) * 1989-06-15 1990-12-20 Gp Konstruktions Gmbh Kurbeltrieb fuer eine kolbenmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3919609A1 (de) * 1989-06-15 1990-12-20 Gp Konstruktions Gmbh Kurbeltrieb fuer eine kolbenmaschine
DE3919609C2 (de) * 1989-06-15 1998-02-05 Ppv Verwaltungs Ag Kurbeltrieb für eine Kolbenmaschine

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