DE138C - Single-cylinder Wolf steam engine with three pistons - Google Patents

Description

1877.1877.

-JVU 38 --JVU 38 -

Klasse 14.Class 14.

M. WESTPHAL in BERLIN. Eincylindrige Woolfsche Dampfmaschine mit drei Kolben.M. WESTPHAL in BERLIN. One-cylinder Woolf's steam engine with three pistons.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 17· Juli 1877 ab. ■ Längste Dauer: 10. September 1891.Patented in the German Empire on July 17, 1877. ■ Longest duration: September 10, 1891.

Die in den beiliegenden Zeichnungen im Grundrifs, Ansicht und zwei Querdurchschnitten dargestellte, liegende Dampfmaschine ist, dem Principe der Dampfwirkung nach, eine sog. Woolfsche. Sie unterscheidet sich von anderen Ausführungen dadurch, dafs die Dampfwirkung in nur einem Cylinder erfolgt, in dem sich drei Kolben bewegen. Der mittlere Kolben A- treibt mittelst der Kolbenstange a, des Kreuzkopfs B und der zugehörigen Pleuelstange die Kurbelaxe C, die beiden anderen Kolben D und E sind durch die Traversen F und G, die Verbindungsstangen d und / und die Kolbenstangen b und c fest mit einander verbunden und übertragen ihre Kraftwirkung vermittelst der beiden seitlich liegenden Pleuelstangen auf die Kurbelaxe H H₁ : Die Verbindungsstange d treibt zugleich die Luftpumpe L, indem sie die Kolbenstange derselben bildet, und in derselben Weise treibt die Verbindungsstange / die Speisepumpe S. Sowohl der Kreuzkopf B, als auch die Traverse G erhalten ihre Führung in dem Führungsstück M, die Traverse G aufserdem noch gegen die Wirkungen der Luftpumpe an dem Ende g in dem Führungsrahmstück N. Da die Kurbelaxen C und H H₁ diametral gegenüberliegen, so sind die Bewegungsrichtungen der Kolben E und D stets entgegengesetzt der des Kolbens A. The lying steam engine shown in the attached drawings in outline, view and two cross sections is, according to the principle of steam action, a so-called Woolfsche. It differs from other designs in that the steam action takes place in only one cylinder in which three pistons move. The middle piston A drives the crankshaft C by means of the piston rod a, the cross head B and the associated connecting rod, the other two pistons D and E are fixed by the cross members F and G, the connecting rods d and / and the piston rods b and c connected to each other and transmit their force by means of the two laterally lying connecting rods to the crank axle HH ₁ : The connecting rod d at the same time drives the air pump L by forming the piston rod of the same, and in the same way drives the connecting rod / feed pump S. Both the crosshead B , as well as the traverse G receive their guidance in the guide piece M, the traverse G also against the effects of the air pump at the end g in the guide frame piece N. Since the crank axes C and HH _{1 are} diametrically opposite, the directions of movement of the piston E. and D always opposite to that of piston A.

Der Schieberkasten K hat die ganze Länge " des Cylinders und nimmt in seinem Innern zwei Schieberpaare auf, von denen das linke, im Grundrifs durchschnitten gezeichnet, und in der Ansicht, in der der betreifende Schieberkastendeckel abgenommen gedacht ist, von aufsen gesehen, sichtbar: ist. Um im Grundrifs die Dampfkanäle besser zu zeigen, ist daselbst die Entfernung der Schieber von der Cylindermitte etwas gröfser gezeichnet, wie aus der abgebrochen gezeichneten Expansionsschieberstange und dem daneben stehenden Querdurchschnitt α β γ δ hervorgeht. Von den beiden Schiebern ist ν der Vertheilungs- und e der Expansionsschieber. Die Bewegung derselben geschieht, wie aus der Zeichnung deutlich sichtbar ist, von den beiden Excentern / und u vermittelst der Excenterstangen, der Winkelhebel / /, mm und der zugehörigen Schieberstangen.The valve body K has the entire length "of the cylinder and accommodates two pairs of valves in its interior, of which the left-hand one, drawn through in the outline, and seen from the outside in the view in which the valve body cover in question is thought to be removed, is visible In order to better show the steam channels in the outline, the distance of the slide from the cylinder center is drawn somewhat larger, as can be seen from the broken-off drawn expansion slide rod and the adjacent cross section α β γ δ . Of the two slide valves, ν is the distribution and e of the expansion valve. the movement is the same, as is clearly visible in the drawing, of the two eccentrics / u and by means of the Excenterstangen, the angle lever / / mm, and the associated slide rods.

Der Dampf tritt durch die Oeffnung o, nachdem er das nicht gezeichnete Absperrventil passirt hat, in den Schieberkasten K und von hier durch die beiden Schieber e und ν hinter den Kolben D, hier expandirt er, je nach der Stellung des, durch den Regulator gestellten Expansionsschiebers bis zum Kolbenwechsel und tritt dann zwischen die Kolben D und A (dieser Moment ist im Grundrifs gezeichnet), wo die Nachexpansion während des folgenden Kolbenwechsels stattfindet. Alsdann strömt er, während die Kolben A und D sich wieder nähern, durch den Vertheilungsschieber und den Kanal h in den Condensator J, wo er von dem, durch das Einspritzventil k einströmenden Wasser condensirt und von der Luftpumpe hinausgeschafft wird. In gleicher Weise geschieht die Dampfwirkung auf der anderen Seite hinter dem Kolben E und zwischen den Kolben A und E, Die Dampfsteuerung wird hier durch das entsprechende, auf der Zeichnung nicht sichtbare Schieberpaar bewirkt.The steam passes through the opening o after having passirt the not shown shut-off valve, provided in the valve body K and from here through the two slides e and ν behind the piston D, here it expandirt, depending on the position of the by the regulator Expansion slide until the piston is changed and then occurs between pistons D and A (this moment is drawn in the outline), where the post-expansion takes place during the subsequent piston change. Then, while pistons A and D approach each other again, it flows through the distribution valve and channel h into condenser J, where it is condensed by the water flowing in through injection valve k and carried out by the air pump. In the same way, the steam effect takes place on the other side behind piston E and between pistons A and E. The steam control is effected here by the corresponding pair of slides, which are not visible in the drawing.

Der Regulator R wird durch einen Riemen, der von der Riemscheibe p nach der Scheibe q geht, betrieben. Derselbe wirkt auf die Expansion in der Weise, dafs er vermittelst des, auf der Zeichnung leicht erkennbaren Stellzeuges die durch den Schieberkasten gehende Welle r dreht und mit den beiden darauf sitzenden Daumen ί die Expansionsschieber hebt und senkt und dadurch, in Verbindung mit den schräg angeordneten Dampfeingangsschlitzen beider Schieber, den früheren oder späteren Schlufs bewirkt. Will man den Condensator nebst Luftpumpe durch einen Strahlcondensator ersetzen, so würde an Stelle der Luftpumpe eine Wasserpumpe zum Heben des Condensationswassers treten, im übrigen an der Construction nichts wesentliches geändert werden.The regulator R is operated by a belt that goes from the pulley p to the pulley q. The same acts on the expansion in such a way that, by means of the adjusting device easily recognizable in the drawing, it turns the shaft r passing through the valve body and, with the two thumbs sitting on it, raises and lowers the expansion valve and thereby, in connection with the obliquely arranged Steam inlet slots on both slides, causing the earlier or later closing. If the condenser and the air pump are to be replaced by a jet condenser, a water pump for lifting the condensation water would be used in place of the air pump, otherwise nothing essential would be changed in the construction.

Die Daumen s haben die Breite der Expänsionschieber, sichern dadurch deren Lage und nutzen sich dadurch nicht so schnell ab. Die Schieberfedern, mit denen die Schieber an den Cylinder gedrückt werden, sind in der Zeichnung nicht besonders angegeben.Thumbs s have the width of the Expänsionschieber, thus secure their position and thus wear out not so fast. The slide springs with which the slide is pressed against the cylinder are not specifically indicated in the drawing.

Die Räume zwischen den Cylinderdeckeln und den Kolben D und E entsprechen dem kleinen Cylinder der sonst üblichen Construction,The spaces between the cylinder lids and the pistons D and E correspond to the small cylinder of the otherwise usual construction,

die Räume zwischen dem Kolben A und den Kolben D und E dem grofsen Cylinder. Die letzteren bestehen in ihrer Maximalgröfse aus dem Product von Kolbenfläche mal der Summe der Hübe des mittleren und des einen Endkolbens, es ist demnach das Verhältnifs der beiden Hübe, also auch das der beiden Kurbelradien, wenn man das Cylinderverhältnifs, bezw. das Verhältnifs der genannten Räume ι : 4, wie hier geschehen, wählt, gleich 1 : 3 zu machen; auch ist die nutzbare Kolbengeschwindigkeit die Summe der Geschwindigkeiten des Mittel- und des einen Endkolbens. Es gewährt diese Construction, gegenüber der mit zwei Cylindern, viele Vortheile, die in folgendem zusammenzufassen sind: Da die hin- und hergehenden Massen an entgegengesetzten Kurbeln wirken und zwar die gröfsere an der kleinen, die kleinere an der grofsen Kurbel, so ist eine vollständige Balancirung derselben und daher eine grofse Umdrehungszahl der Maschine bei ruhigem Gange erreichbar. Die Pumpen haben nur den vierten Theil der wirksamen Kolbengeschwindigkeit, also noch einen langsamen Gang, selbst wenn die erstere bedeutend ist. Ferner macht sich der Betrieb der Luft- und der Speisepumpe äufserst einfach und es wird nur ein Cylinder und ein Schieberkasten nothwendig, welcher letztere leicht zugänglich ist und so liegt, dafs das Condensationswasser in den Cylindern nebst den Unreinigkeiten, die aus den Kesseln und durch die Cylinderschmierung in den Cylinder gelangen, mit dem abgehenden Dampfe hinweggehen. Die Dampfkanäle haben bei beträchtlicher Weite nur eine geringe Länge, daher sind die schädlichen Räume und die Spannungsverluste beim Durchtreten des Dampfes klein.the spaces between piston A and pistons D and E of the large cylinder. The latter consist in their maximum size of the product of the piston area times the sum of the strokes of the middle and one end piston. the ratio of the spaces mentioned ι: 4, as happened here, chooses to make it equal to 1: 3; the usable piston speed is also the sum of the speeds of the middle and one end piston. This construction affords many advantages over that with two cylinders, which can be summarized as follows: Since the reciprocating masses act on opposing cranks, the larger on the small and the smaller on the large crank, it is a complete one They can be balanced, and therefore a large number of revolutions of the machine can be achieved with steady movement. The pumps have only a fourth part of the effective piston speed, that is, they still have a slow gear, even if the former is significant. Furthermore, the operation of the air pump and the feed pump is extremely simple and only a cylinder and a valve body are necessary, the latter being easily accessible and located in such a way that the condensation water in the cylinders together with the impurities that come from the boilers and through the Cylinder lubrication get into the cylinder, with the outgoing vapors go away. The steam ducts are of considerable width and only short in length, so the harmful spaces and the loss of tension when the steam passes through are small.

Die auf den beiliegenden Zeichnungen dargestellte Maschine ist zu 3 5 cm Cylinder-Durchmesser mit 60 cm bezw. 20 cm Hub angenommen. Bei 90 Umdrehungen pro Minute hat der Kolben A eine Geschwindigkeit von 108 m, die wirksameThe machine shown in the accompanying drawings is 35 cm cylinder diameter with 60 cm respectively. 20 cm stroke assumed. At 90 revolutions per minute, piston A has a speed of 108 m, which is effective

TT 11 ,.,.,., IO8 . 4 TT 11,.,.,., IO8. 4th

Kolbengeschwindigkeit beträgt =144 m.Piston speed = 144 m.

Wird der Dampfdruck zu 7 Atmosphären Üeberdruck angenommen, so hat man einen Effect bei zwölffacher Expansion vonIf the vapor pressure is assumed to be 7 atmospheres excess pressure, one has an effect with twelve-fold expansion of

22 35² 144 0,75 (8 0,275 — 0,2) 22 35 ² 144 0.75 (8 0.275-0.2)

7 4 60 757 4 60 75

Dieser Effect steigert sich auf das Doppelte, also auf 92,4 Ps. bei der gröfstmöglichsten Füllung, d. h. bei fünffacher Expansion.This effect is doubled, i.e. to 92.4 ps. With the largest possible filling, d. H. with fivefold expansion.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.For this purpose 2 sheets of drawings.