Titel: | Neuere Dampfmaschinen. |
Fundstelle: | Band 304, Jahrgang 1897, S. 226 |
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Neuere Dampfmaschinen.
(Fortsetzung des Berichtes S. 173 d. Bd.)
Mit Abbildungen.
Neuere Dampfmaschinen.
2) Dampfmaschinen mit rotirender Kolbenbewegung.
Um die bei Dampfmaschinen mit einem oder mehreren rotirenden Kolben zwischen diesen bezieh. den an denselben befestigten Theilen
und
dem Cylinder auftretenden Reibungen zu vermindern, schlagen Carl Alrik Hult und Oskar Walfrid Hult in Stockholm nach dem Oesterreichischungarischen Patentblatt vom 15. Februar
1896 S. 19 vor, dem Cylinder ebenfalls eine Drehbewegung, und zwar in demselben Sinne wie die Kolben zu ertheilen.
Zu dem Zwecke
besteht der Kolben a (Fig. 69 bis 70) aus einem cylindrischen Körper, welcher derart excentrisch im Cylinder
angeordnet ist, dass er die innere Wandung desselben berührt. Von den Ausbohrungen der Motorwelle, durch welche der
Dampf in den
Cylinder ein- bezieh. aus demselben abgeleitet wird, führen zwei Kanäle mit zwischenliegender Klappe c
radial durch den Kolben, so dass der Raum auf der einen Seite der Klappe mit dem Dampfzufluss, derjenige auf der
anderen Seite
derselben mit dem Dampfabfluss stetig in Verbindung steht.
Textabbildung Bd. 304, S. 226
Cylinderanordnung zur Verminderung der Reibung von Hult.
Um die Reibung zwischen dem Kolben a mit Klappe c und dem aus der Trommel b mit Deckeln b1 bestehenden Cylinder zu
vermindern, sind behufs Mitnahme des letzteren zur Trommel b concentrische Flanschen b2 an den Deckeln b1 angeordnet, deren Aussenseiten die inneren Bahnen für federnde, in geeigneter Anzahl die Flanschen
b2 umgebende Ringe l bilden.
Die äusseren Bahnen für die federnden Ringe werden von den Innenseiten der Flanschen m1 gebildet, welche an den Endstücken m des Motorgestelles angeordnet
sind. Die Flanschen m1 sind selbstverständlich concentrisch zu den
Flanschen b2. welche ihrerseits zu dem Kolben bezieh. der Motor welle
excentrisch liegen. Die Verwendung federnder Ringe bezweckt, den Kolben a an der Berührungsstelle k in geeigneter Weise gegen die Trommel b zu pressen.
Wenn der Kolben rotirt, werden der Ring b und die Deckel b1 in Folge Druckes an der Berührungsstelle k, an welcher nur rollende
Reibung auftritt, mitgenommen. Da die Bewegung an den übrigen Berührungspunkten in derselben Richtung geschieht,
muss die Reibung
selbstverständlich vermindert werden.
Der in den Fig. 71 und 72 dargestellte Motor besitzt einen äusseren und einen inneren Cylinder,
welche beide, zur Verminderung der Reibung, an den Berührungsstellen mit anderen Theilen des Motors rotiren.
Im äusseren Cylinder bb1 dreht sich der aus einem excentrischen, bei k in Berührung mit der Trommel b stehenden Ringe bestehende Kolben a1, in welchem sich, wie bei dem vorbeschriebenen Motor, eine Klappe o hin und her bewegt und gegen deren Innenseite eine zur Aussentrommel b
concentrische Trommel p anliegt. Letztere bildet mit den Deckeln b1 den Innencylinder, welcher eine auf der verstärkten Motorwelle q
festgekeilte Walze r umschliesst, die gegen die Innenseite der Trommel b
anliegt. In der Walze r sind Dampfkanäle in gleicher Weise wie im Kolben a
des vorbeschriebenen Motors angeordnet, nämlich so, dass sie beiderseits einer Klappe ausmünden. Diese Klappe s ist jedoch in Bezug auf die Walze oder den Kolben r unbeweglich, enthält aber Führungen, in
denen die dem Kolben a1 angehörende Klappe o
sich nach innen und aussen verschieben kann. Die Trommeln b und p sind
mittels Schrauben an den Deckeln b1 befestigt, so dass sie ein
zusammenhängendes Ganzes bilden und sich ebenso wie die Kolben a1 und r, die mittels der Klappe s in fester Verbindung stehen, zusammen drehen. In
der Trommel p ist eine drehbare Packung n angeordnet, welche derselben
gestattet, auf der Klappe hin und her zu gleiten und verschiedene Neigungen in Bezug auf letztere einzunehmen. In
den Klappen o und s sind Aussparungen und Oeffnungen in der Fig. 74 ersichtlichen Weise angeordnet. Ein solcher Motor enthält drei
Räume t, u und v, in denen der Dampf auf die Klappen wirkt. Wenn die
Druckflächen der Klappen in den Räumen u und v am grössten sind (Fig. 71), ist die Druckfläche im Raum t =
Null; bei fortgesetzter Rotation nimmt die letztgenannte Druckfläche zu, während die erstgenannten Druckflächen abnehmen,
und erreicht
ihr Maximum, wenn letztere, nachdem die Klappen um 180° aus der gezeigten Lage gedreht sind, den Endwerth Null erreichen.
In dieser
Lage hat auch der Druck auf die Klappenfläche im Raume t seinen grössten Hebelarm erhalten. Durch
entsprechende Anordnung der Klappen kann man mit zwei- oder vielfacher Expansion arbeitende Motoren erhalten. Es
ist
selbstverständlich, dass die Anzahl der beweglichen Trommeln beliebig sein kann. Werden Trommel b und
Klappe o weggenommen, so erhält man einen Motor mit zwei Druckräumen und mit gleichförmigem Drehmoment.
Die Rotation des Cylinders mit dem Kolben kann auch in der Weise bewirkt werden, dass man den ringförmigen Theil
des Cylinders mit
Kugeln oder Rollen umgibt (1896 300 * 172).
Behufs Verringerung des schädlichen Raumes und Erzielung möglichst hoher Dampfökonomie bezieh. eines hohen Wirkungsgrades
läuft
bei der rotirenden Dampfmaschine von Gebr. Bergmann in Berlin (D. R. P. Nr. 87983) auf einer Welle a (Fig. 75 und 76) ein mit radial gerichtetem Kolben c
versehener Cylinder b und auf diesem wieder eine cylindrische Hülse d aus
starkem Blech, deren Boden in eine einseitige, mit der Welle a durch zwei gleich grosse Zahnräder
verbundene Welle ausläuft. Die beiden Cylinder b und d werden in der Fig. 75 ersichtlichen Weise von dem Gehäuse f
umschlossen. In dem Mantel der Hülse d ist ein Ausschnitt angebracht, durch welchen der Kolben bei seiner
Drehung hindurchtritt.
Textabbildung Bd. 304, S. 227
Cylinderanordnung zur Verminderung des schädlichen Raumes von Bergmann.
Beim Umlaufen des Kolbens schliesst die Hülse d den Kolbenraum für den Dampf ab. In Folge des für den
Durchgang des Kolbens nöthigen Ausschnittes ist es aber nicht möglich, mittels der Hülse einen rechtzeitigen Abschluss
zu erzielen, so
dass, da Dampf in dieselbe einströmen kann, ihr Innenraum als grosser schädlicher Raum wirken muss.
Um diesem Uebelstande zu begegnen, ist in der Hülse ein Cylinderausschnitt i gelagert, welcher mit Hilfe
von Uebersetzungsrädern i1i2 eine dreimal schnellere Bewegung als Kolben b und Hülse d erhält. Hierdurch wird der Kolbenraum durch die Kante k3 des Cylinderausschnittes gleich hinter dem Kolben abgeschlossen und bei entsprechend gewählter Form
des letzteren ein verschwindend kleiner schädlicher Raum erzielt.
Wenn der Kolben bei seiner Drehbewegung den Ausströmungskanal h überschreitet, hat sich die Hülse d schon so weit gedreht, dass der Kolben in ihren Ausschnitt eintreten kann. Die Kante k1 des Cylinderausschnittes i befindet sich
zu dieser Zeit noch dicht vor dem Kolben; in Folge der dreifach schnelleren Bewegung eilt sie jedoch dem Kolben voraus,
so dass die
äussere Kante desselben an der entsprechend geformten Curve des Cylinderausschnittes entlang gleitet. Ist der Kolben nun so weit
gedreht, dass er wieder in den Ringraum g eintritt, so ist die Hülse natürlich noch nicht so weit, um mit
ihrer Kante k2 den Raum abzuschliessen. Der in ihr liegende
Cylinderausschnitt i ist jedoch mit seiner Kante k3 in Folge der schnelleren Drehung dem Kolben nachgeeilt und schliesst bereits den Ringraum g
ab, so dass, wie Fig. 76 ersichtlich, der frische Dampf unbeschadet
einströmen kann.
Der in einer Verstärkung des Gehäuses f liegende Drehschieber l erhält seine
Bewegung von der Welle der Hülse d mit Hilfe zweier gleich grosser Zahnräder; er reicht ebenso wie der
Einlasskanal l2 nicht durch die ganze Länge der Bohrung, sondern befindet
sich mehr im hinteren Theile (im Sinne der Fig. 75) derselben, während im
vorderen Theil das Dampfrohr l3 mündet. Der Schieber ist ausserdem in
bekannter Weise so eingerichtet, dass sich die Breite seines Ausströmungsschlitzes, der gewünschten Expansion entsprechend,
verändern
lässt.
Um ein directes Durchströmen des Dampfes nach dem Auspuffkanal hin zu vermeiden, liegen auf der Hülse d in
entsprechenden Nuthen des Gehäuses gelagerte Dichtungsleisten m, die mittels Federn angedrückt
werden.
Zur Beseitigung bezieh. Abschwächung der beim Oeffnen und Schliessen der Cylinderklappen, namentlich bei schnell rotirenden
Dampfmaschinen, auftretenden Schläge wurde Albert Eisold in Luckenwalde die nachstehend beschriebene
Einrichtung unter Nr. 89357 vom 25. December 1895 im Deutschen Reiche patentirt. Fig. 77 und 78 veranschaulichen dieselbe an einem Doppelmotor.
Textabbildung Bd. 304, S. 227
Einrichtung zur Beseitigung bezieh. Abschwächung der auftretenden Schläge von Eisold.
Der mit einer Fussplatte A zusammengegossene Körper oder Cylinder A1 jedes Motors ist an einer Seite mit einer Eindrehung C für den in
geeigneter Weise an der auf der Arbeitswelle W sitzenden, den Raum C
abschliessenden Scheibe B befestigt. Die Welle W ist in den auf den
Fussplatten A montirten Ständern S gelagert. Die Scheibe B wird gegen den Cylinder A1 durch
Dichtungsringe i abgedichtet, die durch Schrauben oder Federn gegen die Flächen S des ersteren gedrückt werden. Je nach der Anzahl der Kolben sind eine gleiche Anzahl von Klappen p (Fig. 79) vorgesehen, welche den Arbeitsraum nach Vorbeigang
des Kolbens theilen. Die Einströmung des Dampfes in den Raum o zwischen Kolben und Klappe erfolgt durch
ein Ventil, Drehschieber o. dgl. d (Fig.
78), während die Ausströmung durch ein selbsthätiges Ventil H bewirkt wird.
Das Oeffnen und Schliessen jeder Klappe wird an der Drehwelle E derselben durch ein Winkelrad k vermittelt, in welches ein Winkelradsegment a eingreift. Dieses erfährt an
dem Arm eine hin und her gehende Bewegung dadurch, dass die am Ende des Armes angebrachte Rolle m1 in einer sie umfassenden, an der Scheibe B angebrachten unrunden Nuth
n liegt. Um den Schlag zu beseitigen oder abzuschwächen, welcher entsteht, wenn die unrunde Stelle
von n die Rolle m1 erreicht oder dieselbe
verlässt, wird die Drehachse E einem doppelten Federzuge unterworfen.
Von der Hauptwelle W aus werden durch Räder I und II, deren Umsetzungsverhältniss sich wie 1 : Anzahl der Kolben verhält, die Doppelkurbeln f1f2 angetrieben, welche durch die
Gestänge oder Lenkstangen g1 bezieh. g2 mit den auf der Welle E lose drehbaren Winkelhebeln hl bezieh. ts verbunden sind. Ersterer trägt am freien Schenkel l eine Klinke q1, welche in ein auf der
Welle E festgekeiltes Bogenstück u1
eingreift. Gegen den Schenkel l legt sich ferner eine Sperrklinke v1, die dadurch ausgehoben wird, dass auf den Hebel z ein an der Rückseite
der Kolbenscheibe B hervorstehender Nocken wirkt. Der Winkelhebel ts wird
durch eine Klinke z2 gesperrt, die gleichfalls für sich durch einen
Vorsprung der Scheibe B beeinflusst wird. Die Lenkstangen g1 und g2 sind der Länge nach in sich
verschiebbar und die Theile derselben werden durch Federn g3 bezieh. g4 entsprechend beherrscht.
Das Bogenstück u1 trägt noch einen seitlichen, zwischen die Arme des
Winkelhebels ts ragenden Nocken u2.
Die Stellung der Kurbel f1 ist gegen den Eingang n1n2 der unrunden Stelle der
Nuth n so eingerichtet, dass vor Eintritt der Rolle m1 in besagte Stelle der Hebel hl, nachdem er von der Klinke v1 befreit ist, durch Feder g4 gehoben wird, so dass der Arm l mittels Klinke q1 das Bogenstück u1 bethätigt,
d.h. die Rolle m1 des Hebels m an das
Bahnstück n1 der Nuth n anzieht. Hierbei
kommt der Hebel hl in die Fig. 77 punktirt
angedeutete Stellung. Ferner steht die Kurbel f2 gegen den Ausgang n3n4 der
unrunden Stelle von n so, dass, wenn die Rolle m1, nachdem die Klinke z2 von dem Hebel ts abgehoben worden ist, nahe vor dem Ausgang steht, die Feder g3 die Lenkstange aus einander treibt. Der Hebel ts geht dann mit dem Bogenstück zurück und ein
am Arm s befestigter Rollenhalter s2 bewirkt
zunächst mittels der auf den Schwanz der Klinke q1 drückenden Rolle s3 eine Auslösung derselben, worauf sich der Hebelarm s vor den Nocken u2 des Bogenstückes legt
und demselben durch die Federwirkung der Lenkstange g2 eine Voreilung
gibt; hierdurch wird die Rolle m1 an die Gleitfläche n3 der Nuth n angepresst und ein Stoss oder
Schlag der Fläche n4 vermieden. Liegt bei der weiteren Drehung die Rolle
m1 im concentrischen Theil von n, so
werden die Hebel hl und ts von den Klinken v1 und z2 wieder justirt, auch greift
Klinke q1 wieder in das Bogenstück u1. Zugleich bringt die weitere Drehung der Kurbeln die erneute Spannung der Federn für das nächste
Spiel zu Stande.
Mit den beiden Kurbeln f1 und f2 wird zweckmässig eine dritte Kurbel f3
verbunden, welche den Drehschieber d bethätigt.
Die rotirende Dampfmaschine von Edward Furness in London (D. R. P. Nr. 87912) ist mit einer
Einrichtung zum selbsthätigen Anpressen des umlaufenden Arbeitskolbens gegen die Gehäusewandungen versehen.
Wie Fig. 80 und 81 erkennen lassen, ist im Innern des Cylinders A ein cylindrischer Kolben B gelagert, welcher sich um den Kurbelzapfen C1 drehen kann. Die Kurbelwelle C ruht in einer excentrischen Büchse bezieh. einem Lager D, dessen eines Ende, behufs Verstellung in der Lagerbüchse a2 des Cylinderdeckels, zu einem hebelartigen Verbindungsstück d1 ausgebildet ist. Das Ende des letzteren ist mit einem zweiten auf der Kurbelwelle festsitzenden
Hebel d2 durch die Feder E verbunden, welche
einem Auseinandergehen der Hebelenden entgegenwirkt, so dass der Kolben B stets in dichter Berührung mit
der Cylinderfläche verbleibt.
Textabbildung Bd. 304, S. 228
Rotirende Dampfmaschine von Furness.
Der Arbeitsdampf tritt durch den Stutzen f2 in das Gehäuse, wobei die
untere Fläche des in Gestalt eines Gleitstückes oder verschiebbaren Widerlagers ausgebildeten, mit Einlass- und Auslasskanal
O bezieh. O1 versehenen Ventiles F stets dicht auf dem Kolben schleift. Hierdurch wird der Arbeitsdampf verhindert, nach der Auspuffseite
zu gelangen und direct durch den Stutzen g2 zu entweichen. Der Dampf
wirkt demnach auf den Kolben B derart ein, dass derselbe abwärts – nach dem Kurbelzapfen C1 hin – gedrückt wird, wodurch die Welle in Umdrehung versetzt wird. Die
Spannung der Feder E veranlasst die excentrische Büchse D, sich behufs
Anpressens des Kolbens B an die innere Cylinderfläche A genügend zu
verschieben. Auf der Kurbelwelle kann ein beliebiges Schwungrad H angeordnet werden.
Damit die excentrische Lagerbüchse D das Bestreben hat, sich in drehende Bewegung zu versetzen, ist es
rathsam, eine Spiralfeder E1 (Fig. 82) zu verwenden bezieh. können auch eine oder mehrere Federn am
Cylinder aussen und innen angebracht werden.
Bei Durchführung der Kurbelwelle durch beide Cylinderdeckel passt man die excentrisch gebohrte Büchse in centrische Oeffnungen der genannten Deckel. Der innere drehbare Kolben wird dabei mit
einem äusseren Ring versehen, der eine aus zwei Hälften bestehende, mit Armen ausgerüstete Centralmuffe trägt, welche
am äusseren Ring
befestigt werden kann.
Die Spannung der Feder E ist derart regulirt, dass der Kolben seiner allmählichen Abnutzung entsprechend
diese selbsthätig ersetzt.
Statt des auf und ab gleitenden Ventils F lässt sich auch eine Scharnier artig befestigte gekrümmte Klappe
o. dgl. benutzen.
Bei Verbundmaschinen der vorbezeichneten Art erhalten die beiden Cylinder mit je einem rotirenden Kolben ein gemeinsames Widerlager,
wodurch die Ventile veranlasst werden, das Treibmittel in entsprechender Reihenfolge in jeden der beiden Cylinder
einzulassen, sowie
auch den Auspuff aus beiden zu regeln. Das Widerlager besteht in diesem Falle aus zwei Theilen, zwischen welche eine
oder mehrere
Federn eingeschaltet sind. Dieselben werden beiderseits mit gut schliessenden Deckplatten versehen.
Jeder Kolben wird mit einer Kurbel und einer excentrischen Büchse, ferner mit dem oben beschriebenen federnden Nebentheil
für einfache
Motoren versehen.
Die beiden Kolbenstangen oder Wellen stehen mittels eines gewöhnlichen Zahnräderwerkes oder eines sonstigen passenden Mechanismus
mit
einander in Verbindung. Die Kurbeln nehmen in jedem Cylinder eine derartige Stellung ein, dass stets der eine Kolben
seine volle
Kraftleistung entwickelt, wenn sich der andere Kolben in seiner ungünstigsten Lage befindet.
Eine nach diesem System hergestellte Maschine kann auch als Pumpe oder als Luft- bezieh. Flüssigkeitsmesser nutzbar gemacht
werden. Im
ersteren Falle wird das Ventil F derart angeordnet, dass es im Innern des Ventilkastens eine hinsichtlich
des Arbeitens der Maschine als Motor entgegengesetzte Lage einnimmt; im letzteren Falle versieht man, um die Mengen
des durch den
Cylinder strömenden Treibmittels festzustellen, die Welle des Motors mit irgend einem der bekannten Zählwerke nebst
Zeigern und
Zifferblättern.
(Fortsetzung folgt.)