DE897248C - Single-acting valve-controlled AC steam engine for high overheating and oil-free exhaust steam - Google Patents

Single-acting valve-controlled AC steam engine for high overheating and oil-free exhaust steam

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DE897248C
DE897248C DEM11659A DEM0011659A DE897248C DE 897248 C DE897248 C DE 897248C DE M11659 A DEM11659 A DE M11659A DE M0011659 A DEM0011659 A DE M0011659A DE 897248 C DE897248 C DE 897248C
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DE
Germany
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piston
steam
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DEM11659A
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Franz Kuegel
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MAN AG
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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    • 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
    • F01B17/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by use of uniflow principle
    • F01B17/02Engines
    • F01B17/04Steam engines
    • 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
    • F01B2170/00Steam engines, e.g. for locomotives or ships
    • F01B2170/04To-be-deleted with administrative transfer to parent group
    • F01B2170/0405To-be-deleted with administrative transfer to parent group
    • F01B2170/0476Components or parts for steam engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Einfach wirkende ventilgesteuerte Wechselstromdampfmaschine für hohe Überhitzung und ölfreien Abdampf Bei Kolbiendampfmaschineen ist die Höhe der übexhitzung des Dampfes durch die begrenzte Schmierfähigkeit des Schmiermittels für Kolhem und Kolbenringe bestimmt. Die Ü berhitzung des Dampffes kann dadurch erhöht werden, daß man die Schmierung ganz oder teilweise vermeidet, z. B. indem man Kolben verwendet, diie berührungsfrei im Zylinder laufen und mit Labyrin@thrülle@n versehen sind, weiter indem man Kolben mit selbstschmierenden Kolbenringen eoder solchen, jaus Kohle verwendet. Dves-e Konstruktionen weissen jedoch nebien hohem Verschleiß von vornherein eire Lässigkeit auf, die den Vorteil der hohen Überhitzung erheblich he@rabimirndert. Es ist Baucheine Konstruktion bekannt, beider :der Kolben :durch in der Mitte des Zylinders liegende Dichtungsringe abgedvchtet wird. Der Kolben hat dabei einen :etwas kleineren. Durch- mes:sier als die Zylinderbohrung, so -daß zwischen Kolb,enm=t-el und Zylinderwand ein schmaler, in seiner Länge stets wechselnder Ringraum, der bei Dampfeintritt die "größte Länge und hei expan- diextem Dampf die "geringste Länge ;aufweiset, ent- steht. Deadurch isst der Heßdanvpf, warm er an die Dichtung kommt, schon genügend expandiert und abigekühlt. Niebien Herstelllungs- und Moneageschwie- rigkeitem: stowie seiner Vergrößerung .des .schädlichen Raumes schüetzt diese Konstruktion aber nicht da- vor, daß Öl, welches aim Kolbienmanbel haftet bzw. fein verteilt in dem den Rinigraum erfüllenden Dampf schwebt, mit dem verdrängten Dumpf- volum@en in den Abdampf geblasen wird, was bei Kondensations- lind Ge<b@,mdruckln@aschinen uner- wünscht isst. Die Erfindung zeigt einen Weg, die Schwierig- keiten bei der Abdichtugg des Kolbens einer ein- fach wirkenden ventilgesteuerten Wech.selstrom- dampfmaschine für hohe Überhitzung und ölfreien Abdampf in konstruktiv günstiger Weise zu he- heben. Sie fußt hierbei auf bekanntem Dichtun;gs- ausführunIgen, bei .denen, zwischen Kolbenmantel und Zylinderwand lein Raum ;gesicchaffen iGit, worin .einte Dampfschicht Platz findet, die den Zutritt des üb,erhitzben Dampfes zu .einer geschmierten Dichtung verhindert. Die Erfindung bcestteht in der Verein.#gunig folgender Merkmale: .a) der Kolhen isst so geführt, da,ß @er im Zylinder bierührungsfrei mit ;geringem Spiel läuft; b) der Kolben ist oben und unten mit je einer Diiohtung versehen, von denen nur die untere gesohmiiert ist; c) der Kolben ist teilweise gekühlt. Zweckmäßig erfolgt die Führung des Kolbens durch einte am Gehäuse befestigte Trennbüchse. Bei der Abdlohtung des Kolbens nach der Erfm- dunig isst eine Vergrößerung des schädlichen Raumies vermieden. Die Dichtungen selbst sind leicht her- zustellen und zu montieren. Auch die berührun,gs- freie Führung des Kolbens mit geringem Spiel mit- tels der Tnenmbüchse ist sehr vorteilhaft, da :sie über seine 1a4ge Strecke erfolgt. Die Trennbüchse gestattet auch gleichzeitig die Kühlung des Kol- bens zu vereinfachen, da in dien verhältnismäßig großen. Ringraum zwischen der Trennbüchse und denn: Kolbenman:bel viel Luft, die durch am unterem Ende dies Zylinders angeordnete Öffnungen zu- strömt, Platz hat. Durch diesle Kühlurig und die Ausbildung der Kolbendichtung selbst ist der Dampf, ehe :er zu der unteren geschxnierben Dichtung ge- langt, so weit expandiert und abgekühlt, däß er denn: Schmiernütbel nicht mehr schädlich ist. Der Abdampf bleibt dabei ölfrei, -da durch die unver- meidliche Lässigkeit der unteren Dichtung immer ein kleiner Dampfdurchsatz von @obien nach unten erfolgt. Im: -der Zeiahnunig ist ein Ausführungsbeispiel der Erfim:durqg meinem sienkrechten Längsschnitt durch den Zylinder einer 'ünfach wirkenden ventidge- stenerten- Wechselstromdaxnpfmaschine dargestellt. Die Steuerung dieser Wechselstremdampfma;schine für hohe ilberhitzung und ,ölfreiem Abdampf erfolgt durch im Zylindemdeclkel i untergebrachte Ei:nl;aß- ventile 2 und Auslaßventile 3, deren, Schlaft nacht geschmiert ist. Der im: dem Zylinder hin. und her bewegliche Kotten 4 ist in der unteren Totpunkt- lage 5 gezeichnet. Die obere Totpunktlage 6 ist ge- strichelt .angedeutet. Dier Kolben 4 ist mit deinem Kreuzkopf 7 durch .eine Schraube 8 verbunden. Der KreuzkoPf 7 ist im einer Trennbüchse 9, die am Ge- häuse i.o befies#gt ist, so geführt, daß der Kolben 4 berührunigsfrwEi mit geringem Spiel in .der Bohrung des Zylinders i i bewegt wird. Der Kolbien 4 -besitzt zwei Dichtungen, einte @obere, 12, und eine untere-, 13. Die obere Dichtung 12 ist ungeschmiert und besteht ,aus ungeteiltem Drossel- ringen, die in eigenen Kammerringen radial beweg- lich ,gelagert sind. Sie haben die Aufgabe, den Frischdampfdruck herabzudrosseln. Die untere Kolbendichtung 13 besteht laus sielbstspiamn!enden Kolbenrängen normaler Bauart, und sie wird über die Zylinderwandung bei 14 geschmiert. Der Ab- stand -der beiden Dichtungen 12 und 13 voneinander muß größer sein .als der Kolbenhub, und ier beträgt zweckm,ä]Xg ein Vielfaches des Hubes, um zu ver- hindern, da,ß von -der igeschmierten Dichtung 13 aus Schmlieröl zur umgeschmierten Dichtung 12 hin durchgezogen. wind. Der Zylinder z i ist am unteren Ende mit öfnun:gen 15 versehen, durch die Kühl- luft in den Raum 16 zwischen dem Mantel des Kol- beas. 4 und der Trennbüchse 9 eintreten kam. Die durch die -Öffnungen 15 eintretende Luft wird beim Hhnnndhexlgang des Kolbens wirksam an den un- temein Teil der Kolbenmanbelfläche zur Kühlung der- selben herangebracht. Zur Vermeidung von Wärme- veTlusten 4t der Zylinderdeckel i und anschließend der .größte Teil des Zylinders I I mit einer Isiolile- rung 17 ,Versehen. Die Wirkungsweisse der Kolblenabididhtung ist folgende: Beim Arbeitshub des Kolbens, -d. h. beim Niedergamg .von seineroteren Totpunktlage 6 in seine untere TotpunktIoge 5 stellt sich in' dem schumalen Ringraum 18 zwischen den Kolbendich- tungen 12, 13 infolge der Drosselwirkung der oberen Dichtung 12 ein annähernd konstanter Dampfdruck leprn. Dee in dien Ringraum 18 sich bielfindende Dampfvolumen befördert der Kolben mit na;dh unten, wobei. es einmal durch das Tem- peraturgefälle in der Zylinderwand infolge des Feh- lens ;e9,ner Isolation im unteren Teil :des Zylinders sowie ,dadiurch gekühlt wird, daß durch die Pump- wixku,Ag ;des Kolbens. bei jedem Hub @Fris,chlüfN durch .die Öffnungen 15 ,angesiatugt und wiiedeT her- ausgedrückt ,wird. Di#ese Kühlung ist so wirksam, da.ß ;die unlbere geschmierte Kolbendichtung 13 ein- wandfrei axbyeiten kann. Sie wird für den Arbeits- prozeß um so verlustärmer, je schmaler der Ring- raum 18 ,und je länger .der Mantel. ,des Kolbens 4 sind. Durch die unvermeidliche geringe Lässigkeit der unteren geschmiierten Dichtung 13 wird immer ein kleiner Dampfdurchsattz von -oben. nach unten erfolgen, sio daß kein öldunsit in den Arb'eitsranun g'gen kam. Wenn die Führung ,des KKolbiens 4 sehr sorgfältig durchgebildet ist, kann die obere Dichtung 12 jauch durch Labyrbithnuten i 9 (wie .an der rechtte# Kolbenseite gezeichnet) ersetzt werden.. Diese kön- nen ,mach Bedarf bxs zur unteren geschmierten Dich- tung 13 xeichen. Dadurch wird - ebenfalls :erzielt, da,ß ,der Dampf an Druck und Temperatur stark verliert, ;so daß die -untere geschmierte Dichtung 13 einwandfrei ;arbeiten kann. Single-acting, valve-controlled AC steam engine for high levels of overheating and oil-free exhaust steam In piston steam engines, the level of overheating of the steam is determined by the limited lubricity of the lubricant for the piston and piston rings. The overheating of the steam can be increased by completely or partially avoiding lubrication, e.g. B. by using pistons that run without contact in the cylinder and are provided with labyrin @ thrülle @ n, further by using pistons with self-lubricating piston rings or those made of carbon. However, in addition to high wear and tear, Dves-e constructions show a nonchalance from the outset, which significantly changes the advantage of high overheating. It is known belly a construction, both: the piston: through in the middle of the Sealing rings lying on the cylinder is sealed off. The piston has one: slightly smaller. By- mes: sier than the cylinder bore, so that between Piston, enm = t-el and cylinder wall a narrow, in its length always changing annulus, which at Steam inlet the "greatest length and hot expan- the extem steam has the "smallest length; stands. Deadurch eats the Hessdanvpf, he warms to them Seal comes, already expanded enough and cools down. Niebien manufacturing and Monea business rigkeitem: as well as its enlargement. of. the. harmful However, this construction does not protect suggest that oil, which sticks to the Kolbienmanbel or finely distributed in the one that fills the cleaning room Steam floats, with the displaced dull volum @ en is blown into the exhaust steam, which at Condensation lind Ge <b @, mdruckln @ aschinen un- wishes eats. The invention shows a way to overcome the difficult when sealing the piston of a single multiple acting valve-controlled alternating current steam engine for high overheating and oil-free Exhaust steam in a structurally favorable manner to lift. It is based on a well-known seal; gs- versions, for those, between the piston skirt and cylinder wall lein space; created iGit, in which . There is space for a layer of steam that allows access of the over, heated steam to .a lubricated Seal prevented. The invention resides in the Association. # With the following characteristics: .a) the Kolhen eats in such a way that there is no contact with beer in the cylinder with; little game running; b) the piston is up and each with a thread at the bottom, of to which only the lower one is embroidered; c) the piston is partially cooled. The piston is expediently guided through a separating sleeve attached to the housing. When the piston is loosened according to the invention dunig eats an increase in harmful space avoided. The seals themselves are easy to to deliver and assemble. Even the touch, gs- free guidance of the piston with little play by means of the barrel rifle is very advantageous because: it takes place over its 1a4ge route. The separating sleeve also allows the cooling of the bens to simplify because in dien proportionate huge. Annular space between the separating sleeve and because: piston man: with a lot of air flowing through at the bottom At the end of this cylinder. flows, has space. By diesle Kühlurig and the Forming the piston seal itself is the steam, before: he went to the lower engraved seal so far expanded and cooled that it reaches because: Schmiernütbel is no longer harmful. Of the Exhaust steam remains oil-free, -due to the un- always avoidable nonchalance of the lower seal a small steam throughput from @obien down he follows. In: -der Zeiahnunig is an embodiment of the Erfim: through my vertical longitudinal section the cylinder of a single acting ventilator stenerten alternating current pumping machine shown. The control of this alternating current steam engine for high overheating and oil-free exhaust steam through eggs housed in the cylinder cover i: nl; ate- valves 2 and exhaust valves 3, whose, sleeps at night is lubricated. The im: towards the cylinder. and here movable Kotten 4 is in the bottom dead center location 5 drawn. The top dead center position 6 is dashed lines. indicated. Piston 4 is with yours Cross head 7 connected by a screw 8. Of the Cross head 7 is in a separating sleeve 9, which is attached to the housing io is commanded, guided in such a way that the piston 4 Contact with little play in the bore of the cylinder ii is moved. The Kolbien 4 -has two seals, one @upper, 12, and a lower one, 13. The upper seal 12 is unlubricated and consists of undivided throttle rings that move radially in their own chamber rings. are stored. You have the job of Throttle down the live steam pressure. The lower one Piston seal 13 consists of self-locking ends Piston ranks of normal design, and they will be over the cylinder wall is lubricated at 14. From the- stood -the two seals 12 and 13 from each other must be greater than the piston stroke, and is ier expedient, ä] Xg a multiple of the stroke in order to prevent that ß from the lubricated seal 13 Schmlieröl towards the lubricated seal 12 pulled through. wind. The cylinder zi is at the bottom End with openings 15, through the cooling air into the space 16 between the jacket of the beas. 4 and the separating sleeve 9 came in. the Air entering through the openings 15 is when The piston is effectively connected to the un- part of the piston collar surface for cooling the same brought up. To avoid heat veTlusten 4t the cylinder cover i and then the largest part of cylinder II with an insulating tion 17, by mistake. The mode of action of the Kolblenabidhtung is the following: During the working stroke of the piston, i.e. at Niedergamg. From its dead center position 6 in its bottom dead center loge 5 is in 'the schumalen ring space m 18 between the piston seal lines 12, 13 due to the throttling effect of the upper seal 12 an approximately constant Vapor pressure leprn. Dee into the annulus 18 yourself The piston conveys the volume of steam that finds the target with na; ie below, where. it once through the tem- temperature gradient in the cylinder wall as a result of the lens; e9, ner isolation in the lower part: of the cylinder as well as the fact that cooling is achieved by the pumping wixku, Ag; of the piston. with every Hub @ Fris, chlüfN through the openings 15, sucked in and again is expressed, is. This cooling is so effective that; the unlubricated piston seal 1 3 can axbyeiten wall-free. It is used for work process, the lower the loss, the narrower the ring room 18, and the longer the coat. , of the piston 4 are. Due to the inevitable low level of nonchalance the lower lubricated seal 13 is always a small amount of steam from above. downward be done, sio that no oil failure in the Arb'eitsra now g'gen came. If the management, KKolbiens 4 very carefully is formed, the upper seal 12 can jauch through labyrinth grooves i 9 (like. on the right # Piston side drawn). These can be nen, make bxs to the lower lubricated seal tion 13 xeich. This - also: achieved, da, ß, the steam in pressure and temperature strong loses, so that the lower lubricated seal 13 flawless; can work.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Einfach wirkende ventilgesteuerte Wechselstromdampflnasichine .für hohe Überhitzung und ölfreien Abdamipf, bei welcher die Kolbenabdichtunigdadurch .erfolgt, daß zwischen Kolbenmamtel und Zylinderwand ein Raum ;geschaffen ist, in welchem eine Dampfschicht Platz findet, die,den Zutritt des überhitzten Dampfes zu einer geschmierten Dichtung verhindert, gekennzeich- net durch die Vereinigung folgender Merkmole: a) der Kolben (¢) ist so geführt, daß er im Zy- linder ( i i ) berührungsfrei mit geringem Spiel läuft; b) der Kalben (4) ist oben und unten mit je einer Dichtung (12, 13) versehen, von denen nur die untere (13) geschmiert ist; c) der Wol- b:en (4) ist teilweise gekühlt. 2. Wechselstromdampfmasichine nach An- spruch i, dadurch gekennzeichnet, d@aß. die be- rührungsfrei!e; Führung des Kolbens (4) kreuz- kopfiaxtig durch .eine am Gehäusie (i o) befestigte Tremnbüchse (9) verfolgt.
3. Wechselstromdampfmaschine nach An- spruch i oder 2, dadurch gekonnzeichnct, daß Üieobere ungeschrnerbe Kolbendichtung als Labyrinthdichtung (i9) ausgeführt ist. 4. Wechselstromdamp.fmasch@ne nach einem der Amsprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, .daß am: unteren Ende des Zylinders Öffrnungen (15) vorgesehen, sind, durch die Kühlluft in den Raum (16) zwischen dem Mantel des Kolbens (4) und der Trennbüchse (9) @eiptreten kann. 5. Wechsels tromdampfmaschine nach !einem ,der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderdeckel (i) und ,anschließend der @größ,be Teil das Zylinders (i i) mit einer Wärmleisalation; (17) versehen sind.
PATENT CLAIMS: i. Single-acting, valve-controlled AC steam cylinder for high overheating and oil-free sealing, in which the piston is sealed by creating a space between the piston liner and the cylinder wall is in which there is space for a layer of steam, the, the access of the superheated steam to a lubricated seal prevented, marked net through the union of the following features: a) the piston (¢) is guided in such a way that it linder (ii) contact-free with little play runs; b) the calving (4) is up and down with each with a seal (12, 13) provided, of which only the lower one (13) is lubricated; c) the Wol- b: en (4) is partially cooled. 2. AC steam machine after saying i, characterized by d @ aß. thieves- contact-free! e; Guide the piston (4) crosswise head axially through .one attached to the housing (io) Tremnbüchse (9) pursued.
3. AC steam engine after saying i or 2, characterized in that The upper unwrapped piston seal as Labyrinth seal (i9) is executed. 4. Alternating currentdamp.fmasch@ne after one of claims i to 3, characterized in that .that the: lower end of the cylinder has openings (15) are provided, through the cooling air in the Space (16) between the jacket of the piston (4) and the separating sleeve (9) can occur. 5. Change the steam engine after! , of claims i to 4, characterized in, that the cylinder cover (i) and, subsequently the @ large, be part of the cylinder (ii) with a Heat insulation; (17) are provided.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1011895B (en) * 1954-03-09 1957-07-11 Friedrich Hagans Piston and crosshead arrangement of a single-acting piston steam engine with direct current outlet
DE1108847B (en) * 1957-02-19 1961-06-15 Esslingen Maschf Piston compressor for pumping oil-free or almost oil-free media

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DE1011895B (en) * 1954-03-09 1957-07-11 Friedrich Hagans Piston and crosshead arrangement of a single-acting piston steam engine with direct current outlet
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