DE12807C

DE12807C - Neuerungen an mehrcylindrigen Rotationsapparaten. ('Kraftmaschinen, Pumpen, Flüssigkeitsmesser)

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Publication number: DE12807C
Application number: DENDAT12807D
Authority: DE
Original assignee: P. SAMAIN in Blois (Frankreich)

Description

1880.

Klasse 46.

PETER SAMAIN in BLOIS (Frankreich). Neuerungen an mehrcylindrigen Rotationsapparaten (Kraftmaschinen, Pumpen, Flüssigkeitsmesser).

Patentirt im Deutschen Reiche vom 30. Mai 1880 ab.

In den Fig. 1 bis 8 ist die Construction eines Rotationsapparates veranschaulicht, der als hydraulische Kraftmaschine (Wasser/ säulenmaschine) arbeiten soll. Diese Kraftmaschine besteht aus vier Cylindern A, welche mit ihrem Träger B ein einziges Stück bilden und auf einer Grundplatte C ruhen. Deckel D verschliefsen die Cylinder aufsen, nach innen bleiben sie offen. E, Fig. 2, sind Kanäle für die Zu- und Ableitung der wirksamen Flüssigkeit.

In jedem der vier Cylinder bewegt sich ein Kolben F, welcher mit Lederstulpdichtung versehen ist und auf je eine der Schubstangen G einwirkt, die am Kurbelzapfen H der Maschinenwelle Q Q angreifen. Diese Schubstangen laufen hier in keilförmige, theilweise cylinderflächige, seitwärts mit Rändern versehene Köpfe aus, über welche Ränder sich zwei Ringe / legen, die den Zusammenhang mit dem Kurbelzapfen H herstellen.

Mit ihren entgegengesetzten Enden sind die Schubstangen G nicht fest an die Kolben F angeschlossen, sie endigen vielmehr in cylindrische Bolzen J, welche sich frei gegen je ein entsprechend geformtes, mit dem Kolben verbundenes Lager anlegen. Fest mit dem Kolben verbunden sind ferner je vier Schienen K, Fig. 3, ι und 2; diese dienen dem Bolzen J als Führung in dem Falle, wo derselbe sich vom Kolben entfernt, d. h. wo der Kolben seitens der treibenden Flüssigkeit nicht gegen die sich stets mit dem Kurbelzapfen H bewegende Schubstange G angeprefst wird, sondern zurückbleibt.

Diese Anordnung von Kolben, welche hinsichtlich der Bewegung unabhängig von ihren Schubstangen werden können, giebt die Möglichkeit an die Hand, einen hydraulischen Motor zu schaffen, bei welchem der Aufwand an treibender Flüssigkeit stets proportional der erzeugten Arbeit, erhalten werden kann. ^;

Die Regulirung der vorliegenden Maschinen bemifst den Wasserzuflufs ganz nach der jeweiligen Gröfse der von ihr zu verrichtenden Är_: beit. Fliefst nicht so viel Wasser in die Cylinder ein, als einem ganzen Kolbenhube entspricht, so bleiben die Kolben einfach zurück, während alle anderen mit der Maschinenwelle zusammenhängenden Theile sich ruhig weiterbewegen. Wird der Wasserzutritt ganz abgestellt, so bleiben sämmtliche Kolben in Ruhe. An der Innenseite der Deckel D angebrachte Bufferstücke begrenzen den Kolbenhub nach aufsen.

Seitwärts von der durch die Cylinderaxen hindurchgehenden Ebene ist an das Cylindergufsstück ein Gehäuse L angeschlossen, welches den Wasservertheilungsmechanismus aufnimmt (s. Fig. 4). Das Gehäuse L trägt einen Stutzen M, mit welchem bei N das Zuflufsrohr der treibenden Flüssigkeit verbunden ist. Ein und derselbe Kanal E dient dieser Flüssigkeit zur Zu- und Abführung, vermittelt durch einen eigenthümlichen Drehschieber O. Dieser ist von Einströmungsöffnungen P P, Fig. 2, 7 und 8, mehrfach durchbrochen, und durch diese Oeffnungen nimmt das Wasser seinen Weg in die Cylinder, sobald dieselben während der Bewegung des Drehschiebers vor die Mündungen von E treten. Die kurzen Kanäle P biegen sich in ihrer Vorwärtsverlängerung im Schieber O um 90⁰ ab und münden säirimtlich in einen concentrisch zur Welle Q im Schieberkörper ausgesparten Hohlraum, in welchen eine Hülse /" eingesetzt ist. Diese Hülse ruht lose auf der Verlängerung der Welle Q, Fig. 2,'4 und 7, und ist nach dem Gehäuse Z offen, so dafs das Triebwässer frei in sie eintreten kann. Sie hat seitwärts eine rechteckige Oeffnung, welche so breit ist, dafs sie alle Kanäle P im Schieber O zu umfassen vermag, Fig. 7, wenn sie sich in ihrer Normalstellung befindet. Erfolgt eine Verdrehung derselben gegen den Schieber, so werden einer bezw. mehrere der Kanäle P im Schieber seitens P¹ verschlossen und damit der Wassereintritt in den Cylinder beschränkt oder aufgehoben.

Mit der Hülse P¹ ist ein Regulator in Verbindung gesetzt, welcher ihre jeweilige Stellung: in bezug auf den Schieber O festsetzt. Der Regulator hat als wesentliche Theile zwei Schwungmassen U' U¹, Fig. 4, verbunden mit den Annen U* U\ welche mit den Zahn-

bogen U^k U* ein Ganzes bilden und um Zapfen U³ U³ drehbar sind. Diese Zapfen sind auf der Platte des Schiebers 0 befestigt, Fig. 2. Die Zahnbogen (7* stehen in Eingriff mit einem fest mit der Hülse P¹ verbundenen Rädchen, mithin mufs auch die Hülse an der Bewegung des Schiebers O theilnehmen, so lange die Massen U¹IP in Beziehung auf den Schieber in Ruhe verharren. Eine für die Normalgeschwindigkeit der Maschine berechnete und geeignet angebrachte Feder (auf der Zeichnung nicht angegeben) strebt, die Massen U¹ in ihrer Normalstellung zu erhalten. Vergröfsert sich die Geschwindigkeit, so gehen die Gewichte U¹ nach auswärts und bewegen mittelst der Zahnbogen die Hülse /"■ dergestalt, dafs sie einen oder mehrere der Kanäle P überdeckt und so den Eintritt des Wassers in dieselben abschneidet. Demzufolge gelangt in den Cylindern A eine entsprechend geringere Wassermenge zur Einwirkung auf die Kolben F,

Entgegengesetzt den Eiriströmungskanälen P ist im Schieber O ein bogenförmiger Raum P¹ ausgespart, Fig. 8 und 2. Dieser tritt rechtzeitig vor die Mündungen der Kanäle E, nämlich zur Zeit des Rückganges der Kolben, so dafs die verbrauchte Flüssigkeit durch ihn auszutreten vermag. Sie gelangt so in den cOncentrischen Raum R (s. Fig. 5) und von da durch den Austrittsstutzen S, an welchen sich eine Rohrleitung anschliefst, ins Freie.

Soll die Maschine als Pumpe arbeiten, so mufs die übliche Verbindung zwischen Kolben P und Pleuelstange G angewendet werden.

In den Fig. 9 bis 14 ist als zweite Kraftmaschine eine nach Art der Wo öl f'sehen arbeitende Dampfmaschine dargestellt. Die dargestellte Art der Vertheilung der treibenden Flüssigkeit (hier Dampf) findet direct Anwendung auf die kleinen Cylinder; von diesen gelangt der Dampf jedoch nicht ins Freie, sondern infolge geeigneter Construction des Schiebers in den gegenüberstehenden grofsen Cylinder. ■ -..■■■

Die Vorderseite des Schiebers O zeigt hier nur einen einzigen Einströmungskanal P, doch mündet derselbe durch eine Reihe von Oeffnungen in das den frischen Dampf zunächst aufnehmende Gehäuse L, und zwar sind diese Oeffnungen in der Umfläche einer sich an den Schieber anschliefsenden Büchse angebracht. Heber diese cylindrische Büchse, in welche der Kanal P ausläuft, ist der hohleylindrische Repulirschieber P' aufgepafst, Fig. 10 und 14. Derselbe besitzt eine Reihe rechteckiger Oeffnungen, die denen der Büchse entsprechen. Während des Normalganges der Maschine wird er durch eine Spiralfeder/¹ in der aus Fig. 14 ersichtlichen Lage erhalten bezw. mit gleicher Geschwindigkeit und in gleichem Sinne wie der Drehschieber O umgedreht. Die Spiralfeder/'¹ ist auf einem Ansätze ζ?¹ des Drehschiebers befestigt.

Die Gewichte U des Regulators sitzen an Armen U^x. Von diesen bildet der eine ein Ganzes mit dem Regulirschieber P^] und wirkt direct auf diesen ein, der andere sitzt drehbar auf einem am Schieber O angebrachten Zapfen C/^J und steht durch eine Stange (/* mit dem Regulirschieber P¹ in Verbindung. Dadurch wird die Gleichzeitigkeit der Einwirkung der beiden Arme auf den Schieber P^x gesichert.

Der Abgang des Dampfes aus dem grofsen Cylinder geht durch einen im unteren Theile des Drehschiebers O ausgesparten, nahe der Hauptaxe gelegenen Hohlraum P¹ von statten. Von diesem Räume strömt der Abgangsdampf, indem er durch die hier ebenfalls ausgehöhlte Welle Q und durch Spalten derselben hindurchgeht, in den Hohlraum R und verläfst von da die Maschine.

Damit niemals der vom Kessel kommende und im Gehäuse L enthaltene frische Dampf in die grofsen Cylinder einzutreten vermöge, und damit andrerseits niemals die kleinen Cylinder in Verbindung mit der Atmosphäre oder mit dem Condensator durch den Hohlraum P* treten können, ist eine besondere Einrichtung für die Ausmündung der Dampfkanäle E und £^l getroffen worden, Fig. 11. Die Dampfkanäle E der kleinen und E¹ der grofsen Cylinder münden auf der Schieberspiegelfläche nicht in gleichem, sondern in verschiedenem Mittelpunktsabstande aus. Diese Anordnungsweise wird : gleichzeitig benutzt, um die beiden Cylinder zur Zeit, wo. der Dampf aus dem kleinen in den grofsen Cylinder überzuströmen hat, mit. einander in Verbindung zu setzen. Hierbei tritt.' noch ein Kanal P*, welcher sich äufser der Ausströmungskammer P" im Schieber O befindet, in Wirkung. Dieser Kanal läuft über der , Kammer P' hin, seine beiden Ausmündungen auf der unteren Schieberfläche liegen in bezw. den nämlichen Abständen von der Drehaxe, wie die Mündungen der Kanäle £ und E¹ der,, Dampfcylinder (s. Fig. 13). Wenn daher die.' eine der Mündungen von P* mit einem der kleinen Cylinder in Verbindung steht, so ist die andere Mündung von P* mit dem entsprechenden grofsen Cylinder verbunden, und es tritt der Dampf des kleinen in den grofsen Cylinder_; über.

Die Fig. 23 und 24 veranschaulichen eine , Abänderung dieser Dampfmaschine. Hier sind vier gleiche Cylinder q q . . mit dem als Riemscheibe gestalteten Schwungrade r zusammen-, gegossen. In diesen Cyiindern bewegen sich Kolben// .., auf welche Dampf von der Rückseite her wirkt. Hier liegt die gekröpfte Welle*»/«, .... fest. Die Dampfvertheilung ist die oben be· schriebene. _;,

Diese Maschine kann in gleicher Weise auch als Wasserkraftmaschine arbeiten. Um sowohl das Ausbohren der Cylinder, als auch das Zusammenbauen der ganzen Maschine thunlichst zu erleichtern, besteht das Schwungrad aus zwei Hälften, deren jede zwei Cylinder trägt.

Die Fig. 25 bis 30 zeigen die Anwendung des Rotationsapparates als Mefsapparat. Die Axe kann waagrecht oder senkrecht liegen. Die Zutritts- und Austrittskanäle A fur die zu messende Flüssigkeit reichen hier beispielsweise nicht bis ans Ende der Cylinder, die letzteren sind vielmehr mit einem Futter C ausgekleidet, welches nur theilweise festsitzt, im übrigen aber frei vorsteht, und zwar so, dafs zwischen dem Futter und der äufseren Cylinderwand ein ringförmiger Zwischenraum bleibt, welcher grofs genug ist, um der zu messenden Flüssigkeit ungehinderten Durchgang zu gewähren. Der Zweck dieses eingesetzten Futters ist, die auszubohrende Fläche des Cylinders auf ein Geringes zu beschränken und den Herstellungspreis zu vermindern. Auch bei Flüssigkeitsmessern oder sonstigen Zählwerken kann die für die Wasserkraftmaschine beschriebene Anordnung der von derSchubstangenbewegung unabhängigen Kolbenbewegung getroffen werden.

Eine andere Neuerung bezieht sich auf den Anschlufs der Schubstangen £ an den Kurbelzapfen G. Zu beiden Seiten dieses Zapfens der gekröpften Welle findet sich (s. Fig. 2 5 und 17) je eine Nuth. Diese Nuthen sind zur Aufnahme der seitlichen Ränder HH der Schubstangen E, Fig. 29 und 30, bestimmt. Diejenige Fläche, womit jeder Schubstangenkopf gegen den Kurbelzapfen G trifft, ist der Cylinderfläche dieses letzteren entsprechend gewölbt (s. Fig. 18).

Behufs Einbringung der Schubstangenköpfe in die Nuthen ist eine der Wände dieser Nuthen an einer Stelle auf eine Breite hin, die derjenigen des Randes H entspricht, ausgenommen. Durch diese Aussparung hindurch wird beim Zusammenbauen der Maschine jeder einzelne Schubstangenkopf in Richtung der Kurbelzapfenaxe geschoben und sodann senkrecht auf dieser Richtung um den Zapfen herum an seinen Ort gerückt. Sind so alle Schubstangenköpfe eingebracht, so schliefst man die Aussparung durch ein hineinpassendes FüllungsstUck /, Fig. 19, 20 und 17, und stellt dadurch die eine Wand der seitlichen Führungsnuthen vollständig wieder her. Da die zu messende Flüssigkeit immer von hinten gegen die Kolben F drückt, also die Schubstangen stets pressend, nie ziehend auf den Kurbelzapfen einwirken, so ist diese theilweise Ausbrechung und Wiedereinsetzung eines Theiles der einen Nuthwand von keinerlei schädlichem Einflufs auf die Gesammtconstruction der Maschine.

Es ist zweckmäfsig, die Schubstangenköpfe

vorn mit einer besonderen Auflagcrschalc J, Fig. 29 und 30, zu versehen, bestehend z. B. aus Hartgummi. Dadurch bleibt der Gang ein ruhiger, und die Abnutzung der Auflagcrflächc wird merklich verringert. Auch Guttapercha, Leder, Horn, Knochen, Holz oder ein ähnlicher ' nichtmetallischer Stoff kann zur Bekleidung der Schieberfläche und des Schieberspiegels oder zur Auskleidung der vorkommenden Lager angewendet werden. Ferner können unter Wasser und auf· einander arbeitende Theile entweder mit dergleichen nichtmetallischen Stoffen ausgefüttert oder auch zum grofsen Theile daraus hergestellt und nur mit Einfassung aus geeignetem Metalle versehen werden.

Eine besondere Abdichtungsart ist in Fig. 26 dargestellt. Hierin ist P derjenige Fortsatz der auf der Messerwelle sitzenden Vertheilungsvorrichtung Q, welcher die Bewegung auf den Zählmechanismus überträgt. Dieser Zapfen P wird von zwei Lederscheiben umgeben, die durch eine oder mehrere Federn R zusammengeprefst werden. Die letzteren üben ihren Druck zunächst auf eine auf den Lederplatten liegende metallische Unterlegscheibe aus. Sorgt man für eine geeignete Uebertragung der Bewegung von P nach dem Zählwerke hin, welches hier, Fig. 25, direct über der Einlaufkammer der zu messenden Flüssigkeit angeordnet ist, so kann man dieses Zählwerk auch unabhängig von dem Mefsapparate aufstellen. Diese Uebertragung kann z. B. durch eine an P angeschlossene Kuppelwelle, welche in ein sie schützendes Rohr eingeschlossen ist, bewirkt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Die in nicht zwangläufiger Verbindung mit '·-,'" ihren Schubstangen bezw. ihrem gemeinsamen Kurbelzapfen stehenden Kolben, ~ verbunden mit je einer besonderen, parallel ; < der Bewegungsrichtung der Kolben laufenden Führung für den fest mit dem Schub·

>^; stangenkopfe verbundenen Bolzen, sowie '■-mit je einem im Cylinderdeckel angebrachten :·■.'■■ Buffer- oder Prallstlicke, zum Zwecke der Construction einer Wasserkraftmaschine, deren Wasserverbrauch genau der geleisteten ' Arbeit proportional ist.

2. Die Anwendung von Lagerschalen aus ' Hartgummi, Guttapercha für die Lager der Hauptwelle der Wasserkraftmaschine, um die hier vorkommenden Reibungswiderstände auf ein Geringes herabzumindern.

3. An der mit nichtzwangläufig bewegten KoI- .['■ ben versehenen, in Fig. 1 bis 8 dargestellten .^;-hydraulischen Kraftmaschine die beschriebene Steuerung, welche den Eintritt der treibenden Flüssigkeit in die Arbeits- cylinder je nach der Gröfse der zu leisten-

: den Arbeit bemifst, bestehend aus einem mit mehrfachem Einströmungskanal ausge-

rüsteten Drehschieber in Verbindung mit einer den Eintritt der treibenden Flüssigkeit in diesen Schieber vermittelnden Regiilirhülse, welche von einem Centrifugalregulator beeinflufst wird. . ■' Die dargestellte Verbindung von zwei Paar Cylindern von ungleichen Durchmessern, zum Zwecke der Herstellung einer Zwillingsdampfmaschine aus vier Cylindern, von denen je zwei nach Woolf's System zusammenarbeiten, und wobei die Dampfvertheilung bewirkt wird durch einen mit be-

. sonderem Dampfeintrittsstutzen P versehenen Drehschieber in Verbindung mit einem hohlcylindrischen, frei in den Schieberkasten hineinragenden Regulirschieber P¹, welcher jenen Eintrittsstutzen P umgiebt, und dessen Kanäle mittelst eines Centrifugalregulators gegen die entsprechenden Kanäle von P immer nach Mafsgabe der zu leistenden Arbeit eingestellt werden, wie in den Fig. 9 bis 14 dargestellt.

Die beschriebene und in den Fig. 25 bis 30 dargestellte Anordnung eines Flüssigkeits-. messers, insbesondere die Ausbüchsung der vier Cylinder desselben mit je einem für die zu messende Flüssigkeit unangreifbaren Futter C, der Anschlufs der Schubstangen E an den gemeinschaftlichen Kurbelzapfen G und die Ableitung der gemessenen Flüssigkeit durch einen concentrisch zur Axe von dem Vertheilungsschieber ausgehenden Kanal.

Bei einem mehrcylindrigen Rotationsappa- • rate die Verlegung desjenigen Kanales, durch welchen die verbrauchte Treibflüssigkeit den Apparat:» verläfst, dergestalt dafs dieser Kanal vohi Steuermechanismus aus zunächst centrisch zum Rotationsapparate verläuft, zum Zwecke der Verminderung der Differenz der Rückdrucke auf die Kolben während der Ausströmungsperioden. Bei einem mehrcylindrigen Rotationsapparate der centrisch zur Maschinenaxe angeordnete Austrittskanal (s. Anspruch 6.) in Verbindung mit dem' entsprechenden Aiistrittskanale des die Vertheilung bewirkenden Drehschiebers, sowie der centrisch zur Hauptaxe des Apparates angeordnete Kasten, in welchem sich der Steuerungsmechanismus und die Regulirvorrichtung bewegt, umgeben von der in die Maschine einzulassenden Flüssigkeit, wie beschrieben und dargestellt.

8. Bei dem als Flüssigkeitsmesser, Fig. 25, 27 und 28, anzuwendenden Rotationsapparate der Kanal A im Cylinder in Verbindung mit dem seine Fortsetzung bildenden ringförmigen Raum zwischen dem Cylinder und dem eingesetzten Futter C, welcher Kanal sowohl den Eintritt als auch den Austritt der zu messenden Flüssigkeit in

' den Cylinder vermittelt.

9. Die Anwendung von Hartgummi, Guttapercha und ähnlichen Stoffen mit oder ohne metallische Hülfsstücke (Futter, Einfassung) für die Zwecke der Herstellung bezw. Ausschalung aller Theile des Flüssigkeitsmefsapparates, welche unter dem Wasser (bezw. der' Flüssigkeit) arbeiten, was der von der Reibung der Stücke auf einander herrührenden leichten Zerstörung, Rissebildung u. s. w. bei diesen Theilen merklich entgegentritt.

10. Die erläuterte Art der Anschliefsung der . Schubstangen an den gemeinsamen Kurbelzapfen, bewirkt durch in die beiden Arme der gekröpften Kurbelaxe eingedrehte Nuthen, in welche die Schubstangen mit ihren seitwärts vorspringenden Rändern eingreifen bezw. darin gleiten, Fig. 17, 29 und 30.

11. Bei. der Abdichtung der nach dem Zählmechanismus fuhrenden Verlängerung der . Mefsapparatwelle im Eintrittsgehäuse der zu messenden Flüssigkeit die durch eine

. Feder R geprefsten und jene Verlängerung '.-.'·■' umfassenden Lederscheiben, wie durch Fig. 26 dargestellt.

12. Die Verbindung des Flüssigkeitsmessers mit ,■einem in einem mehr oder weniger langen

, Rohr eingeschlossenen Transmissionsmittel, , an dessen Ende der Zählmechanismus angeordnet ist, um zu erreichen, dafs der Mefsapparat, unabhängig von der eigentlichen Zählvorrichtung, nach Befinden in gröfserem Abstande von letzterem aufgestellt werden könne.

13.; An der. beschriebenen Abänderung der hydraulischen Kraftmaschine die mit dem

'.'■'■ Schwungringe r zusammengegossenen vier Cylinder, welche sich um eine festliegende gekröpfte Welle m drehen _t wie in- den Fig. 23 und 24 dargestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen. ,