DE946714C - Drehkolben-Dampfmaschine - Google Patents

Drehkolben-Dampfmaschine

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DE946714C
DE946714C DEM24101A DEM0024101A DE946714C DE 946714 C DE946714 C DE 946714C DE M24101 A DEM24101 A DE M24101A DE M0024101 A DEM0024101 A DE M0024101A DE 946714 C DE946714 C DE 946714C
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Germany
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rotary valve
valve
cylinder
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rotary
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DEM24101A
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English (en)
Inventor
Hermann Michael
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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
    • 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
    • F01B2170/0482To-be-deleted with administrative transfer to parent group with toroidal cylinder space
    • F01B2170/0488To-be-deleted with administrative transfer to parent group
    • F01B2170/0494To-be-deleted with administrative transfer to parent group with fixed cylinder space

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanically-Actuated Valves (AREA)

Description

  • Drehkolben Dampfmaschine Die Erfindung betrifft eine Drehkolben-Dampfmaschine, die gegenüber den bekannten Dampfmaschinen eine wirtschaftlichere Arbeitsweise ermöglicht. Es wird Kohle und Dampf eingespart, und das gesamte Gestänge der üblichen Dampfmaschinen fällt fort. Die einzelnen Teile sind billig herzustellen, da sie aus GuBteilen bestehen, die auf der Drehbank bearbeitet werden. Jegliche Schmiedearbeit entfällt. Die Maschine benötigt geringen Raum und ist für Vorwärts- und Rüokwärtslauf eingerichtet.
  • Es sind bereits Drehkolben-Dampfmaschinen bekannt, bei denen in einem Zylinderring mehrere an einer mit der Antriebswelle verbundenen Scheibe angebrachte kreisringartig ausgebildete Kolben symmetrisch angeordnet sind. Am äußeren Zylinderring sind auf einer Mittelwelle zur -Steuerung dienende Drehschieber geführt, die in den Zylinderring für die umlaufenden Kolben eindringen.
  • Die bekannten Drehschieber führen eine hin- und vergehende Bewegung aus, und die Kreislinie dieser Bewegung tangiert nicht mit der Grundlinie des Kreisringzylinders, so daß die Drehschieber auf die genannte Grundlinie aufschlagen, wodurch Erschütterungen in die ganze Maschine kommen. Weiter ist die kinematische Bewegung der bekannten Drehschieber kompliziert, und die Dampfzu- und -abfuhr muß über viele Umlenkungen erfolgen. Zur Erzielung eines geringen schädlichen Raumes arbeiten die bekannten Drehsclhieber mit zwei Drehteilen, die einander vor- bzw. nacheilen.
  • Diese Mängel sollen durch die Erfindung beseitigt werden. Die Drehschieber besitzen deshalb fünf, als Einstrom- und Ausströmräum ausgebildete Kammern, die nacheinander durch den Zylinderraum umlaufen. Die Kreisringkolben dringen während des Betriebes in die Kammern ein. Die Drehschieber sind in der Weise angeordnet, daß die'Kreislinie des Drehschieberzylinders mit der Grundlinie des Kreisringzylinders tangiert., Jeder einzelne Kolben des Kreisringzylinders bewirkt über einen- zugehörigen Steuernocken, der auf der Antriebswelle befestigt ist, die Weiterbewegung des Drehschiebers und damit den Ein- und AuslaB des Dampfes selbst.
  • Durch die umlaufende Bewegung des erfindurngsgennäßen Drehschiebers wird eine stetige gleichmäßige Strömung erreicht, und durch die Ausbildung der Kammern des Drehschiebers kann der schädliche Raum sehr klein gehalten. werden. Die frei umlaufenden Drehschieber ermöglichen ein ruhiges. Arbeiten der gesamten Maschine.
  • Die Drehschieber sind auf einer in den Abschlußdeckeln des Drehschieberzylinders gelagerten Welle angeordnet. Jeder Kolben steuert die Weiterbewegung sowie den- Ein- und Atislaß des Drehschiebers selbst. Der Drehschieber ist als fünfteiliger, an beiden Enden geschlossener Gußkörper mit -einzelnen Dampfkammern ausgebildet. Die Abschlußdeckel des Drehschieberzylinders besitzen Ein- und Ausstiömkanäle, die mit den Ventilkammern eines Steuerventils verbunden sind. Das Steuerventil besteht aus zwei Tellerventilen, und es ist eine Einstellung auf kurze und lange Einströmung vorgesehen.
  • Mit dem Steuerventil ist ein Anlaßventil verhunden, welches durch wechselnde Beaufschlagung der Einströmkanäle des Steuerventils auf Vor- und Rückwärtslauf einstellbar ist.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt nach Linie I-I der Abh. 2, Abb. 2 eine Vorderansicht, Abb. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Abb. i, Abb. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Abb: 1, Abb..5 die Ventilsteuerung im Längsschnitt, .Abb:=6 eine Seitenansicht der Abb. 5, Abb. 7 das Anlaßventil im Schnitt, Abb.1B die zugehörige Seitenansicht, Abb.'@ den: Zylinderdeckel für den Drehschieber, von der Innenseite gesehen, Abb@-io eine Seitenansicht und '- #Abb, ii eine Ansicht des Zylinderdeckels.
  • Der Zylinder 1 ist als Kreisring ausgebildet und besteht aus einem Güßkörper, der in der Mitte zusammenschraubbar ist. In dem kreisxingförrnigen Zylinder i bewegen sich drei um i2o° zueinander versetzte Kolben 3, die auf einer mit der Antriebswelle i i fest verbundenen Scheibe 5 angebracht sind. Die Einführungsstelle der Scheibe 5 in. den Zylinder i ist durch einen beweglichen Schleifring 24 dampfdicht abgedichtet. Der Schleifring steht unter Wirkung einer Feder 27.
  • Der Zylinder i mit der Verkleidung 45 .ist konzentrisch zur Antriebswelle i i angeordnet. Die Antriebswelle i i =ist nicht gekröpft, sondern als glatte Welle ausgebildet und in den Lagern 15 geführt, an denen der Zylinder i .angeschlossen ist. Die ganze Maschine steht auf dem Fuß 46. .
  • An zwei gegenüberliegenden Seiten des kreisringförmigen Zylinders i sind Zylinder 2 für,Drehschieber. 6 angegossen: Die Drehschieber 6 sind auf einer Mittelwelle 7 im Zylinder 2 festgekeilt und drehen sich mit dieser Welle. Die Mittelwelle 7 ist in den beiden Abschlußdeckeln 8 bei 39 gelagert. Jeder Kolben 3 steuert die Weiterbewegung des Drehschiebers 6 selbst, wodurch auch der Ein- und Auslaß des Drehschiebers betätigt wird.
  • Die Drehschieber 6 werden durch je ein Paar Steuerräder 9 über Nocken io von der Antriebswelle -ii verstellt. Der Nocken io beeinflußt das Tellerrad 21, welches im Zapfen 43 geführt ist. Das Tellerrad hat Mitnehmer Zia und treibt über das Rad 5o und die Welle 51 die Räder 9.
  • Die Festlegung 16 des Drehschiebers 6 beim Einströmen des Dampfes erfolgt ebenfalls durch Nocken ioa der Antriebswelle i i in Bohrungen 44 des Drehschiebers. Der Dampf wird beim -Arbeiten durch zwei in Buchsen 4o geführte Tellerventile 12 (Abb. 5) eingeleitet. Die Ventile besitzen Druckfedern 32. Zusätzlich ist die Steuerung 13 für kurze und lange Einströmung eingebaut, die . durch Nocken 14 der Antriebswelle ii, Laufrad 35 und Steuerstange 33 betätigt wird. Zu diesem Zweck sind ein Auslosungsnocken 34 und eine Kulisse 36 vorgesehen. Die Raste 37 setzt die Kulisse 36 fest.
  • Die Einströmung des Dampfes erfolgt durch das Anlaßventil 17 in Richtung 41, das auf Vor- und Rückwärtslauf eingestellt werden kann. Die beiden Einströmrohre 18 rechts und links werden durch den Schieber 28 wechselweise beaufschlagt, und der Dampf strömt über die Ventilkammern ig durch die Leitungen 18, und 18,1 in die abgeschlossene Stellung des Drehschiebers 6 rechts und links. Von hier aus setzt der Dampf den Kolben 3 in Bewegung. Der Kolben wird je nach Einstellung der Steuerung 13 auf kurze oder lange Einströmung angetrieben. Bei Abschluß der Einströmung enteilt der Kolben dem jeweiligen Dampf, und es ist kein Druck mehr vorhanden. Der Kolben 3 durchläuft nun den zweiten Drehschieber 6, wo der schädliche Raum mit Abdampf ausgefüllt wird. Der weitere Abdampf geht dann ins Freie durch die abgeschlossene Stellung des Drehschiebers 6, durch den frei gewordenen Auslaßkanal über die Ventilkammer i9 (es dient jetzt das untere Ventil als Auslaß) und durch das Ausströmrohr 18 zum Auslaß 42 im Deckel 29 des Anlaßventils 17.. Während des Weiterlaufens des Kolbens 3 gelangt der gegenüberliegende Kolben 3 durch den anderen Drehschieber 6 und bekommt hier neuen Dampf, der den anderen Kolben 3 entlastet. Durch diese Verteilung ist eine Totlage ausgeschlossen. Die Ein- und Ausströmventile 12 werden durch Nocken 14 und die Rolle 35 von der Antriebswelle i i wechselweise gesteuert.
  • Bei Rückwärtslauf erfolgt der Vorgang in umgekehrter Richtung. Das Anlaßventil 17 wird zurückgelegt und das Handrad 2o eine halbe Umdrehung zurückgedreht und bei 23 eingerastet, wobei die beiden Ventile 12 umgekehrt arbeiten. Bei diesem Vorgang macht der Dampf nur einen Weg und geht nicht zurück, wie es bei den bekannten Dampfmaschinen erforderlich ist. Dadurch wird erreicht, daß die Temperatur gleichbleibt und der Zylinderkörper i durch den Abdampf keiner Abkühlung ausgesetzt ist. Schließlich werden auch Wasserschläge vermieden.
  • Der Arbeitsvorgang des Kolbens 3 beim Durchlauf des Drehschiebers 6 ist wie folgt: Der Zylinder i ist links und rechts durch den Zylinder 2 des Drehschiebers 6 unterteilt. Der Drehschieber 6 bildet bei abgeschlossener Stellung eine Dampfkammer; während der eine Flügel des Drehschiebers in waagerechter Stellung den Abschluß mit dem Zylinder i herstellt, bilden der obere und untere Flügel den weiteren Abschluß. Die obere Kammer dient beim Vorwärtslauf als Einströmkammer, während die untere Kammer den Auslaß durchführt. Jeder einzelne Kolben 3 hat auf seiner Antriebswelle i i einen- Steuernocken io. Erreicht nun der nacheilende Kolben beim Vorwärtslauf die Auslaßkammer, so setzt der Steuernocken io das uni die Achse 43 drehende Tellerrad 2i der Zahnradübersetzung 9 des Drehschiebers 6 in Bewegung und schleust sich mit gleicher Geschwindigkeit des Kolbens 3 durch die Kammer 49, die wieder als Einströmkammer dient.
  • Bei jeder Drehung macht der Drehschieber 6 nur 1/z; seiner Kreisbewegung. Jede einzelne Kammer 49 des Schiebers 6 ist von der Ein- und Ausströmseite finit einer Kanalöffnung 25 durch den Abschlußdeckel 8 zur Ventilkammer i9 versehen, die bei jeder Grundstellung des Schiebers geöffnet ist.
  • Der Drehschieber 6 wird durch Federdruck 22 vom hinteren Abschlußdeckel gegen die fein geschliffene, bewegliche Fläche des vorderen Deckels gedrückt, wodurch die Kanäle dampfdicht abgeschlossen sind.
  • Die Antriebsscheibe 5 hat an den Berührungsflächen am Zylinder i fein geschliffene Flächen mit eingedrehten Schmiernuten. Die Kolbenringe des Kolbens 3 sind so ausgebildet, daß sie sich beim Durchlauf des Kolbens durch den toten Raum begrenzt entspannen und beim Dampfgehen durch den Druck ihre volle Dichtigkeit an den Zylinderwänden erhalten.
  • Gemäß Abb. 2 strömt der Dampf vom Kessel in Pfeilrichtung 41 in das Anlaßventil 17. Wenn der Hebel 3o des Anlaßventils 17 bis zur Stopfbuchse 31 im vorderen Decke129Q vorgezogen ist, strömt der Dampf in Richtung 47 in beide Einströmrohre 18 rechts und links und in die Ventilkammern 19 der Ventilsteuerung. Bei geschlossener. Stellung des. Drehschiebers 6 strömt der Dampf über das Tellerventil 12 und den Kanal 18 in den Dampfraum und treibt den :einen Kolben 3 in der Laufrichtung des Pfeiles 48 nach oben, während gleichzeitig der andere Kolben 3, je nach seiner Stellung, unten in Richtung 5o sich bewegt. Die Einströmung folgt in diesem Falle erst dann, wenn der Kolben den toten Raum verlassen und der Kolben 3 die Zylinderfläche wieder erfaßt hat. Bei diesem Vorgang dienen jetzt das rechts unten am Ventilkörper angebrachte Rohr 18" und das linke obere Rohr i8b auf dem Ventilkörper als Auslaß. Beim Rückwärtslauf - in gerade umgekehrter Richtung - wird das Anlaßventil 17 entgegengesetzt durchgedrückt, und. die beiden Handräder 2o werden eine halbe Umdrehung zurückgedreht. Dann arbeiten die beiden Ein- und Ausströmrohre genau umgekehrt.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Drehlcolben-Dampfmaschine, bei der in einem Zylinderring mehrere an einer mit der Antriebswelle verbundenen Scheibe angeordnete kreisringartig ausgebildete Kolben symmetrisch angeordnet sind und am äußeren Zylinderring zur Steuerung dienende Drehschieber auf einer Mittelwelle geführt sind, die in den Zylinderring eindringen und mittels Nocken von der Antriebswelle bewegt werden, dadurch g°kennzeichnet, daß die Drehschieber (6) fünf als Einström- und Ausströmraum ausgebildete Kammern (49) besitzen und die Kammern nacheinander durch den Zylinderraum umlaufen, derart, daß die Kreisringkolben (3) in die Kammern eindringen, und die Kreislinie des Drehschieberzylinders (2) mit der Grundlinie des Kreis.ringzylinders (i) tangiert, wobei jeder Kolben (3) die Weiterbewegung des Drehschiebers (6) und damit den Ein- und Auslaß selbst steuert.
  2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drehschieber (6) auf einer in den Abschlußdeckeln (8) gelagerten Welle (7) angeordnet ist.
  3. 3. Maschine nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfsteuerung durch zwei Tellerventile (i2) erfolgt und eine Einstellung auf kurze und lange Einströmung über Nocken (34) und Kulissen (36) vorgesehen ist. ¢.
  4. Maschine nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die -Abschlußdeckel (8) Kanäle-(25) zum Ein- und Ausströmen besitzen, die mit der -Ventilkammer (i9) in der Grundstellung des Drehschiebers (6) verbunden sind.
  5. 5. Maschine nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehschieber (6) unter Federwirkung (22) stehen, die bestrebt ist, sie gegen die fein geschliffene Fläche des die Kanäle (z5) aufweisenden Deckels (8) zu drücken.. .
  6. 6. Maschine nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Tellerventilen (1a) ein AnlaBventil (17) verbunden ist, welches auf Vor- und Rückwärtslauf durch wechselnde Beaufschlagung der Einströmkanäle (18) einstellbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 652 137, .i66 697, 135 700; schweizerische Patentschrift Nr. 16o 2q.9.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE135700C (de) *
DE166697C (de) *
CH160249A (de) * 1931-10-07 1933-02-28 Bachmann Jun Adolf Explosionsmotor.
DE652137C (de) * 1935-07-21 1937-10-26 Fritz A Gettmann Drehkolbenkraftmaschine mit Drehwiderlager und Umsteuerungsvorrichtung

Patent Citations (4)

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