DE55807C - Zweicylindrige Dampfmaschine. _ - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

CLAUDE BONJOUR in PARIS. Zweicylindrige Dampfmaschine.

Fatentirt im Deutschen Reiche vom 18. Juni 1890 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft einen Motor, der mittelst Dampfes, comprimirter Luft oder Druckwasser arbeitet und in eine Pumpe, in einen Flüssigkeitsmesser u. s. w. verwandelt werden kann. Die Maschine beruht darauf, dafs in einem Cylinder ein Kolben angeordnet wird, der im Innern eine Aussparung besitzt, so dafs ein zweiter Cylinder entsteht, dessen Achse auf der des ersten Cylinders senkrecht steht. In diesem zweiten Cylinder gleitet ein Kolben, durch welchen der Kurbelzapfen der Hauptwelle geht. Der grofse Kolben nimmt also bei seiner Bewegung den kleinen mit und wirkt so durch Vermittelung des letzteren auf den Kurbelzapfen, während der kleine Kolben, der selbst einer bestimmten Bewegung in seinem Cylinder unterworfen ist, ebenfalls mithilft, den Kurbelzapfen zu drehen. Diese beiden Kolben bieten als Charakteristik, dafs bei der Maschine mit veränderlicher Expansion der kleine Kolben als Steuerungsorgan für den grofsen dient und bei der Maschine mit fester Expansion jeder der Kolben das Steuerorgan für den anderen bildet.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen den Motor in seiner Anwendung als Dampfmaschine.

Fig. ι ist ein verticaler Längenschnitt,

Fig. 2 ein verticaler Querschnitt durch einen Motor mit veränderlicher Expansionssteuerung.

Fig. 3 ist ein verticaler Längenschnitt,

Fig. 4 ein verticaler Querschnitt eines Motors mit fester Expansion.

Es soll zunächst die Maschine mit veränderlicher Expansion beschrieben werden.

Der Motor mit veränderlicher Expansion hat einen Cylinder A mit. Dampfmantel B, in welchen durch die Ansatzröhre c der frische Dampf geleitet wird. Der Cylinder A ist mit drei Oeffnungen versehen, von welchen zwei, EE¹, oben und unten in der Mittelachse des Cylinders angeordnet sind. Dieselben stehen durch die Kanäle G G¹ mit der Steuerung in Verbindung und dienen zur Dampfzuleitung. Die dritte Oeffnung D ist auf der Seite des Cylinders angebracht und steht durch den Raum, in dem sich die Steuerung befindet, in ständiger Verbindung mit der Ableitung F.

Die beiden Cylinderdeckel sind als kleine Cylinder HH ausgebildet, die mit dem Dampfmantel durch die Oeffnungen H¹H^l ununterbrochen verbunden sind.

In dem Cylinder A gleitet ein Kolben /, dessen beide Seiten zwei kleine Kolben tragen, welche sich in den Cylindern H bewegen und als Dampf buffer wirken, welche das Auftreten von Stöfsen des grofsen Kolbens am Ende seines Hubes verhindern.

Der Kolben / hat im Innern eine Aussparung, die einen zweiten Cylinder / bildet, in dem sich der zweite Kolben K der Maschine bewegt. Letzterer ist aus zwei Theilen hergestellt, die durch Bolzen unter einander verbunden sind und den Kurbelzapfen mit Hülfe von Lagerschalen umfassen.

Der Kolben K liegt nur an seinen beiden Enden an den Cylinder an; in der Mitte hingegen besitzt er Aussparungen, so dafs ein Raum L zwischen dem Kernstück des Kolbens und dem Cylinder J einerseits und den beiden

Enden des Kolbens andererseits freigelassen wird. Dieser Raum L ist fortwährend in Verbindung mit der AbtheilungsöfFnung des Motors.

Der grofse Kolben ist an zwei sich diametral gegenüberliegenden Stellen MM' durchbohrt, wodurch eine Verbindung der Cylinder J und A erreicht wird. Die eine dieser Durchbohrungen liegt oben, die andere unten, jedoch so, dafs zwischen ihnen und den Enden des Cylinders J genügend Raum bleibt, um die ä'ufseren Theile des Kolbens K unterzubringen. Der Kolben / ist mit Liderungen versehen. Die eine dieser Liderungen wird von einem Segment N gebildet, welches durch eine gewundene Feder, die den ganzen Boden der Nuth einnimmt, beständig gegen die Wandungen des Cylinders gedrückt wird. Das Segment drückt die Feder zusammen, die eine elliptische Form annimmt, wodurch ihre Spannung bedingt wird (Fig. 2).

Der Steuerungsapparat ist auf der der Einmündung der Hauptwelle O gegenüberliegenden Seite des Cylinders angeordnet. Er besteht dem Wesen nach aus zwei Cylindern PP¹, in welche der Dampfmantel B und die Kanäle G und G¹ münden, und einem dazwischenliegenden Raum Q, der in fortwährender Verbindung mit der Ableitung F steht. In den Cylindern PP¹ bewegen sich zwei Kolben R R¹, die auf demselben Excenter sitzen. Letzteres ist auf einer mit Gewinde versehenen Hülse T befestigt, welche das Ende der gekröpften Welle O umfafst und auf dieser der Längsrichtung nach gleiten, sich jedoch nicht um dieselbe drehen kann. Die Hülse T geht durch eine Stopfbüchse hindurch und ist mit einem Ring versehen, der in der gabelförmigen Verlängerung . des Hebels V gehalten wird. Dieser Hebel bewegt sich an einem gezahnten Sector V" entlang und besitzt eine Ein- und Ausrückvorrichtung F¹, durch welche man den Hebel in einer bestimmten Lage erhalten kann, sofern derselbe von Hand bewegt werden soll.

Wünscht man die Expansion durch einen Regulator veränderlich zu machen, so wird der Hebel V mit demselben verbunden.

Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende:

Der Dampf kommt durch den Dampfmantel B in die Cylinder PP¹. Wenn sich die Hauptwelle dreht, bewegt das Excenter S die Kolben R R \ welche abwechselnd die damit correspondirenden Oeffnungen G G¹ freilegen oder verdecken und mithin den Dampf durch die Kanäle G und G¹ in den Cylinder J lassen oder ihn dann absperren.

Geht man von dem Punkte aus, wo sich der Kolben / in der Mitte seines Hubes befindet, wie auf der Zeichnung angegeben, und setzt man voraus, dafs dieser Kolben in Fig. 2 sich von rechts nach links bewegt, so befindet sich in diesem Augenblick der andere Kolben K im obersten Punkt seines Hubes. Die Steuerkolben R und R^] haben Abwärtsbewegung und der Kolben R ist im Begriff, die Oeffnung G freizulegen, um den Dampf eintreten zu lassen; der Kolben R¹ hat schon seit einiger Zeit die Oeffnung G¹ abgeschlossen, um den Eintritt des Dampfes in den Cylinder J zu verhüten. Die Oeffnung. M des grofsen Kolbens ist seit dem Beginn des Hubes des grofsen Kolbens freigelegt worden, und zwar infolge der Keilflächen, die am kleinen Kolben K für die Oeffnungen MM¹ angebracht sind.

Die Oeffnung M¹ steht durch den Raum zwischen dem Cylinder und dem Mittelstück des Kolbens K mit dem Ableitungsrohr F in Verbindung. Es kann also der Dampf, der zwischen dem Kolben / und dem linken Deckel des Cylinders A eingeschnitten ist, frei in die Luft oder in einen Condensator entweichen. Andererseits kann der Dampf, welcher vom Cylinder J durch die Oeffnung M in den Cylinder A übergegangen ist, sich frei ausdehnen, und unter diesen Bedingungen wird der Kolben I von rechts nach links gedrückt.

In diesem Augenblick beginnt der Kolben R, der immer durch das Excenter fortbewegt wird, nach und nach den Kanal G zu öffnen, der Dampf strömt in den oberen Theil des Cylinders J, wirkt auf den Kolben K, welcher unter dem Druck des frischen Dampfes abwärts geht und so dem Kolben / die Kurbel drehen hilft.

Wenn der Kolben I am Ende seines Hubes ankommt, hat der Kolben K den halben Weg zurückgelegt und während dieser Zeit die Oeffnungen M und M¹ nach und nach verschlossen, jedoch nur, um sie gleich darauf wieder zu öffnen; aber dieses Mal, um die Oeffnung M' mit dem Dampf in Verbindung zu bringen, der den oberen Theil des Cylinders J. anfüllt, während Oeffnung M mit' der ringförmigen Kammer L und dadurch mit der Ableitungsöffnung verbunden wird.

Die Umsteuerung des grofsen Kolbens wird also durch den kleinen bewirkt, der jenem als Steuerungskolben dient. Andererseits setzen die Steuerungskolben R und R¹ ihre abwechselnd hin- und hergehende Bewegung fort und der Kolben R schliefst nach und nach bei seinem Aufwärtsgange die Einmündung in den Kanal G. Wenn der Kolben K . am Ende seines Laufes angekommen ist, so befindet sich der Kolben / in der Mitte seines Hubes nach rechts, der Kolben R¹ beginnt die Mündung G¹ zu öffnen, der Dampf dringt unter de,n Kolben K und drückt ihn nach oben. Während der Kolben K steigt, setzt der Kolben / seine Bewegung unter dem Druck des expandirenden Dampfes fort, welch

letzterer durch den Kolben K aus dem Cylinder J in den Cylinder A gedrängt wird. In dem Augenblick, wo der Kolben / am Ende seines Hubes anlangt, ist der Kolben K so hoch gestiegen, dafs er die Oeffnungen MM¹ verdeckt, um dieselben aber bei seiner Weiterbewegurig wieder zu öffnen und so die Umsteuerung für den Cylinder A zu bewirken. Die verschiedenen Phasen der Bewegung wiederholen sich nun, und das Spiel beginnt von neuem.

Es ist noch zu bemerken, dafs, obgleich der kleine Kolben nicht mit einem Dampfbuffer versehen ist, doch jeglicher Stöfs am Ende des Hubes vermieden ist, indem der Dampf einen Gegendruck ausübt, sobald der Kolben K die Oeffnung M oder M¹ vedeckt hat.

Diese Compression am Ende des Hubes ist so bemessen, dafs der comprimirte Dampf wieder auf die Anfangsspannung zurückgeführt wird.

Wenn man mit Hülfe des Hebels V, sei es von Hand oder durch den Regulator, der Schraubenhülse eine Längsbewegung ertheilt, verändert man den Voreilungswinkel des Excenters S und infolge dessen die Expansion des Dampfes.

Es können natürlich auch andere Mittel angewendet werden, um diesen Voreilungswinkel zu ändern.

Bei der soeben beschriebenen Maschine findet die Entleerung der Cylinder A und J durch die Oeffnung W statt. Bei der Maschine, wie sie durch Fig. 3, 4 der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben wird, bleibt die Expansion constant; das Charakteristische dieser Maschine besteht darin, dafs die beiden Kolben sich gegenseitig mit Dampf versorgen, d. h. als Steuerungsorgane wirken.

Diese Maschine besitzt einen Cylinder A, dessen Deckel mit kleinen Cylindern H H versehen sind, welche durch die Oeffnung H¹ mit dem Dampfmantel in ständiger Verbindung stehen. In dem Cylinder A bewegt sich frei der Kolben /, dessen Seiten mit Zusatzkolben versehen sind, die sich in den Cylindern H bewegen und die Dampfbuffer bilden. Der Kolben ist ausgehöhlt, um den Cylinder J zu bilden, der aber hier an seinen beiden Enden verschlossen ist. Der kleine Kolben K ist demjenigen der ersten Maschine ähnlich. Der im Innern ausgesparte Raum steht in ständiger Verbindung mit der Ableitung F.

Die Dampfzuleitung in den Cylindern J findet durch die Kanäle MM¹ statt und die Ausströmung durch die Oeffnungen XX^Y\ der Kolben / hat Ueberdeckungsflantschen, welche mit dichten Liderungen NN versehen sind. Die Zuleitungsöffnungen sind ■ bei G G ^: angebracht.

Geht man zur Erklärung des Ganges von der in der Zeichnung angegebenen Stellung aus, so zeigt sich Folgendes:

Der Kolben I ist auf halbem Wege seines Hubes von rechts nach links und der Kolben K befindet sich am oberen Ende seines Hubes; der Dampf kommt durch den Rohransatz c und füllt den Mantel B an; die Zuleitungen G und G¹ sind durch die Ueberdeckungen geschlossen.

Die Oeffnung X stellt die Verbindung zwischen dem kleinen Cylinder J und dem grofsen Cylinder A her und die Oeffnung X¹ verbindet unter Zuhülfenahme des Raumes L den Cylinder A mit dem Ableitungsrohr F.

Der Dampf, der durch die Oeffnung und den Kanal M eingetreten ist, um den kleinen Kolben K zu bewegen, expandirt durch die Oeffnung X in den grofsen Cylinder; derselbe wirkt also zu gleicher Zeit auf die beiden Kolben / und K. Die Einwirkung auf den Kolben K ist jedoch eine negative, denn sie arbeitet seiner Abwärtsbewegung gerade entgegen und sucht ihn aufzuhalten; der Druck auf den Kolben ist ein positiver; es ist mithin die Differenz dieser Dampfwirkungen, welche den Motor antreibt, und das so lange, bis der Kolben K die Oeffnung M¹ aufdeckt. Von diesem Augenblick an arbeiten beide Kolben in gleichem Sinne.

Während der sehr kurzen Zeit, die für den Durchgang der Kolbenliderung über die Oeffnung x¹ nöthig ist, comprimirt der Kolben 1 den Dampf auf der linken Seite des Kolbens A, aber sobald die vollständige Verdeckung aufhört, setzt sich die linke Seite des Cylinders A mit der oberen Seite des Cylinders / in Verbindung und wird somit mit Dampf versehen, während im Gegentheil die rechte Seite des Cylinders A mit dem Ableitungsrohr in Verbindung steht. Der Kolben I wird mithin von links nach rechts gedrückt. Der Kolben K comprimirt beim Niedergange den Dampf im unteren Theil des Cylinders, sobald er die Oeffnung X überschritten hat; diese Compression macht die Dampfbuffer für den Kolben K unnöthig.

Sobald der Kolben / in die Mitte seines Hubes zurückgelangt ist, wirkt der Motor wieder gerade so, wie es für den halben Hub von rechts nach links angegeben wurde, nur im umgekehrten Sinne.

Durch Aenderung der Gröfse der Oeffnungen GG¹, wie in der Figur punktirt angegeben, kann man leicht mehr oder weniger grofse constante Expansion erreichen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein zweicylindriger Motor für veränderliche oder feste Expansion, dadurch gekennzeichnet, dafs die Kurbel der Schwungradwelle von dem

   kleinen Kolben direct umfafst wird und dieselbe ohne Zuhülfenahme einer Pleuelstange dreht, und dafs bei dem Motor für veränderliche Expansion die Dampfvertheilung für den kleinen Cylinder durch eine aufsen angebrachte Kolbensteuerung R R mit durch Hand oder durch den Regulator veränderlicher Expansion geschieht, während die Steuerung des grofsen Cylinders direct durch den Arbeitskolben K des kleinen Cylinders ohne Anwendung eines anderen Steuerungsorganes erfolgt, und dafs endlich bei dem Motor für feste Expansion die Arbeitskolben / und K die bezw. Steuerungsorgane der Cylinder J und A bilden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.