Titel: | Schnellaufende Motoren mit Dampfbetrieb. |
Fundstelle: | Band 296, Jahrgang 1895, S. 1 |
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Schnellaufende Motoren mit
Dampfbetrieb.
Mit Abbildungen.
Schnellaufende Motoren mit Dampfbetrieb.
1) Dampfmaschinen mit kreisendem Kolben.
Bei der Dampfmaschine mit kreisendem Kolben und beweglichen Flügeln von Prof. L. Kleritj in Belgrad (D. R. P. Nr. 69284) wirkt die
treibende Kraft an je zwei diametral gegenüberstehenden Stellen gegen Flügel, die in
einer Kreisrinne oder Radzelle eines Cylinders als schwingende Radschaufeln drehbar
angebracht sind. Der Cylinder ist in einem Gehäuse centrisch drehbar untergebracht,
an dessen Innenseite in die Kreisrinne des Cylinders hineinragende Backen, sogen.
Kraftbodenkörper, einander diametral gegenüber befestigt sind, welche als stehende
oder ruhende Kolben betrachtet werden können und mit Ein- und Ausströmkanälen für
den Dampf versehen sind.
Durch die erwähnte Vertheilung der Kräfte soll die Achse der Maschine entlastet
werden.
Durch Anordnung besonderer Kanäle am Boden der Kreisrinne des Cylinders neben den
Flügeln kann die Dampfeinströmung regulirt werden und die Maschine mit Expansion
arbeiten. An der Innenseite des Gehäuses vor den Kraftbodenkörpern angebrachte
Kanäle oder Vertiefungen bewirken eine Entlastung der Flügel, wenn dieselben, beim
Kraftbodenkörper angelangt, zwangläufig umgelegt werden sollen, um unter dem
letzteren durchschlüpfen zu können.
Fig. 1 bis 3 zeigen die der Patentschrift entnommenen Abbildungen
des Motors.
Textabbildung Bd. 296, S. 1
Motor von Kleritj.
In einem feststehenden Gehäuse a mit cylindrischer
Innenfläche ist um eine Achse b drehbar ein passend
eingedrehter Cylinder c untergebracht, welcher aus drei
durch Bolzen mit einander verbundenen Scheiben c1c2c3 (Fig. 3)
zusammengesetzt ist, von denen die beiden äusseren c1c3 grösseren Durchmesser als die mittlere c2 besitzen, so dass
dadurch am Umfang des Cylinders ein ringförmiger Kanal (Radzelle) ef gebildet wird, in welchem vier Kraftflügel oder
Schaufeln 1, 2, 3, 4 sich befinden, die mittels Zapfen
11, 21, 31, 41 in den beiden
äusseren Scheiben c1c3 drehbar gelagert und
zu beiden Seiten mit dicht anschliessenden, an den erwähnten Drehzapfen angebrachten
Scheibchen g1, g2, g3, g4, versehen sind.
Die mit Dichtungsstreifen aus Metall versehenen Endflächen 12, 22, 32, 42 der Flügel fallen im geöffneten Zustande in die
äussere Peripherie des Kraftcylinders und berühren die Innenfläche des Gehäuses a. Im zugeklappten Zustande legen sich die Flügel in
passende Vertiefungen h des Kraftcylinders, und zwar
so, dass die convexen Seiten der Flügel, nach dem Halbmesser des Bodens der Radzelle
abgedreht, genau in die Fläche dieses Bodens fallen, wie dies die Flügel 2 und 4 (Fig. 2) zeigen.
Damit der Cylinder in drehende Bewegung gelangt, ist dessen Kreisrinne durch zwei
diametral gegenüberstehende Kolben k1, k2, welche mittels
doppelschwanzförmiger Keile i1i2 an dem
Gehäuse a befestigt sind, in zwei gleiche Theile e und f getrennt. Der
obere und untere Theil des Gehäuses a ist in besonderen
Angüssen mit je zwei Kammern I, II und III, IV versehen, welche mit Platten V und VI luftdicht
abgeschlossen sind.
Diese Platten sind mit je einem Rohrstutzen VII und VIII für Ein- und Ausströmung des Dampfes versehen und
ferner trägt noch jede Kammer einen Stutzen, welche durch Rohre IX und X kreuzweise mit
einander verbunden sind. Von den in das Innere des Gehäuses führenden Kanälen m, n, o, p der Kolben communiciren m und o beständig mit den
Ringräumen e, f und der convexen Seite der Kraftflügel,
die beiden anderen (die Einlasskanäle n und p) nur zeitweise mit denselben Ringräumen und den
concaven Seiten der Kraftflügel.
Um Dampf expandirend wirken zu lassen, ist der Kraftcylinder mit Vertiefungen
i1, i2, i3, i4 versehen, welche
durch schmale Stege l1,
l2, l3, l4 von den Vertiefungen
h, in welche sich die Kraftflügel legen, getrennt
sind. Von der Länge dieser Kanäle hängt die Dauer der Einströmung des Dampfes
ab.
Textabbildung Bd. 296, S. 2
Fig. 3.Motor von Kleritj.
Sobald bei der aus Fig. 2
ersichtlichen Weiterdrehung des Kraftcylinders (nach rechts) der obere Rand der
jetzt wirksamen Flügel 1 und 3 unter die an der Innenseite des Gehäuses angebrachten Vertiefungen r1,r2 gelangt, strömt
durch letztere der in den Ringräumen ef befindliche
Dampf hinter die erwähnten Flügel nach den Ausströmkanälen m, o und von da ins Freie bezieh. in eine zweite Maschine. In diesem
Moment der Ausströmung gleicht sich der Druck vor und hinter den Kraftflügeln 1 und 3 aus, so dass sie
bei fortgesetzter Drehung des Cylinders leicht und ohne jeden Kraftaufwand
zwangläufig umgelegt sowie unter den Stücken k1, k2 durchgezogen werden können, um auf der anderen
Seite aufs Neue zur Wirkung zu gelangen.
Um mit den Kraftflügeln ebenso wie mit gewöhnlichen Ventilen dichten zu können, sind
zu beiden Seiten derselben in den Wänden der Aussenscheiben c1, c3 des Kraftcylinders kreissegmentartige Vertiefungen
q1, q2, q3, q4 angebracht, in
welche sich die Seitenränder l3 (Fig. 3) der
Kraftflügel legen. Diese Vertiefungen liegen unter den Scheibchen g1, g2, g3, g4 und werden von
diesen bei Undichtwerden verdeckt.
Durch Verbindung zweier solcher Maschinen kann dieselbe in eine Verbund- oder
Zwillingsmaschine verwandelt werden, auch können mehrere derartige Maschinen mit
einander verbunden werden.
Die Maschine macht nach Angabe des Prof. Kleritj mit 10
at Dampfspannung 900 Umdrehungen in der Minute.
Eine von The Challenge High Speed Engine Co. in
Louisville (Nordamerika) erbaute Dampfmaschine mit kreisendem Kolben
veranschaulichen die Industries and Iron entnommenen
Abbildungen (Fig. 4 und
5).
Jeder Cylinderdeckel besitzt eine ringförmige, mittels aufgeschraubter Platten
gebildete Kammer, in welcher die Steuerorgane für die Regulirung des Dampfes
untergebracht sind und durch welche die Hauptwelle hindurchgeht, welche in
Stopfbüchsen der vorgenannten Platten geführt ist.
Der excentrisch zur Cylindermitte liegende Kolben hat drei Kraftflügel und drei
zwischenliegende Kammern, in welche der Arbeitsdampf nach einander eintritt. Sechs
gleich weit von einander entfernt liegende Abdichtungsstücke für die Flügel sind
rings um den Kolben strahlenförmig vertheilt und liegen in Gehäusen, welche auf dem
Cylinder befestigt sind. Auf der einen Seite eines jeden dieser dichtenden
Widerlager befindet sich ein schmaler Einlasskanal B, welcher mit einer der Einströmöffnungen in dem einen Cylinderdeckel,
und auf der anderen Seite des Widerlagers ein ähnlich gestalteter Ausströmkanal C, welcher mit einer der Ausströmöffnungen im anderen
Cylinderdeckel in Verbindung steht.
Das Einlassorgan besteht aus drei Scheiben – einer für eine bestimmte Geschwindigkeit
des Motors festliegenden Scheibe D mit sechs Schlitzen,
entsprechend der Anzahl der Einströmöffnungen im Cylinderdeckel, einer Scheibe E mit drei Oeffnungen und einer Scheibe F mit sechs Oeffnungen, welche durch eine Stiftschraube
an der Drehbewegung verhindert wird. Die Scheibe E
rotirt mit dem Kolben, wobei ihre Oeffnungen abwechselnd über je drei Schlitze der
Scheibe D zu liegen kommen, so dass Dampf in den
Cylinder strömt und die Maschine in Gang kommt.
Das Ausströmorgan ist in ähnlicher Weise aus drei Scheiben zusammengesetzt, die aber
sämmtlich fest liegen, so dass Dampf auf einer Seite des Widerlagers aus- und
gleichzeitig auf der anderen Seite einströmt.
Textabbildung Bd. 296, S. 2
Motor der Challenge Co.
Die Scheibe D wird von einem Kugelregulator bethätigt,
indem derselbe durch ein Zahnsegment mit Getriebe, welch letzteres auf dem äusseren
Ende eines im Cylinderdeckel und der Verschlussplatte gelagerten Bolzens befestigt
ist, sowie durch ein auf demselben Bolzen in der Kammer des Cylinderdeckels
sitzendes zweites Getriebe, welches mit einem Zahnkranzsegment der Scheibe D in Eingriff steht, auf diese einwirkt und ihr je nach
der Geschwindigkeit des Motors eine geringe Drehbewegung in dem einen oder anderen
Sinne ertheilt.
Hierdurch werden die freien Durchgangsquerschnitte für den in den Cylinder tretenden
Dampf verändert und es gelangt je nach der Geschwindigkeit der Maschine mehr oder
weniger Dampf in den Cylinder.
Die Maschine kann auch umgesteuert werden, indem man den frischen Dampf auf der
Ausströmseite zuströmen und den Abdampf auf der Einströmseite entweichen lässt.
Eine andere Maschine mit kreisendem Kolben ist G. H.
Weston in Boston, Mass., unter Nr. 12587 vom 27. Juni 1893 in Nordamerika
patentirt.
Wie die Industries and Iron vom 20. October 1893 S.
606 entnommenen Abbildungen (Fig. 6 und 7)
erkennen lassen, befinden sich im Innern eines Gehäuses A zwei Kammern B und C, in denen beziehentlich der Dampfkolben D
und ein Widerlager E untergebracht sind. Der Kolben
besteht aus einer mit der Stange G aus einem Stück
geschmiedeten Nabe F, welche Flanschen G trägt, die sich mittels Dichtungsringen I dampfdicht gegen die Wandungen des Gehäuses A legen. Der Arm oder Flügel I1 , ist zwischen den Flanschen auf dem
Kolben befestigt und kommt in eine Aushöhlung K des
Widerlagers E zu liegen, wenn der Kolben rotirt. Das
Widerlager trägt Dichtungsringe L und stützt sich auf
einen kugeligen Zapfen M, damit es selbsthätig irgend
welcher ungenauen Lage des Kolbens zu folgen vermag. Durch den viereckigen Ansatz
einer Büchse ist das Widerlager ferner mit der Stange N
verbunden, welche durch die den kugeligen Zapfen M
tragende Hülse O hindurchgeht und auf ihrem äusseren
Ende ein Zahnrad P trägt, welches mit dem Zahnrade Q der Kolbenstange G in
Eingriff steht, so dass, wenn letztere rotirt, auch das Widerlager eine
entsprechende Drehbewegung ausführt.
Textabbildung Bd. 296, S. 3
Maschine mit kreisenden Kolben von Weston.
Das Dichtlaufen der Kolbenstange wird durch einen getheilten Doppelkonus R erreicht, dessen Hälften mittels Ueberfallmutter S zusammengetrieben werden; diese Mutter wirkt auch
gleichzeitig auf Stangen T und damit auf die Packung
U. In einer Aussparung des Kolbenkörpers liegt der
Konus V, welcher sich an der Drehbewegung des Kolbens
nicht betheiligt, und in diesen Konus mündet eine entsprechend gestaltete Büchse W, welche den Einströmstutzen für den Arbeitsdampf
bildet, der durch eine Oeffnung X in dem Konus und eine
andere Oeffnung Y in der Nabe F des Kolbens gegen den Flügel I1 strömt und den Kolben in Richtung des Fig. 7 ersichtlichen
Pfeiles in Umdrehung versetzt. Der wirksam gewesene Dampf entweicht durch den Kanal
Z des Gehäuses ins Freie.
Eine Vereinfachung an der rotirenden Maschine von A. F. G.
Brown in Dalry, N. B. (1892 286 * 195, 1893 289 * 27), beschreibt Industries vom 2. Juni 1893 S. 526. Dieselbe besteht in der Verlegung des
Steuerorganes in das Innere des Cylindergehäuses und der Bethätigung desselben durch
den kreisenden Kolbenkörper selbst, ferner in einem verbesserten System der Dichtung
der Kolbenstange.
Der Kolben A (Fig. 8 und 9) ist meist von
excentrischer Gestalt, das Widerlager aus einem schwingenden Arm oder Flügel B zusammengesetzt, der in einer Aushöhlung C des Gehäuses D
untergebracht ist, aber, anstatt sich direct auf den Umfang des Kolbens zu legen,
nahe an seinem freien Ende ein segmentförmiges Stück B1 trägt, welches mit seinem cylindrischen
Theil in einer entsprechenden Höhlung des Armes hin und her schwingt, wenn es
durch die Bewegung des Kolbens A hierzu veranlasst
wird.
Der frische Dampf tritt in die Kammer C1 oberhalb des Flügels B und strömt durch die Kanäle B2 und B3, wenn der letztere
Kanal (B3) durch die
vom Arbeitskolben A abgeleitete Bewegung des Segmentes
B1 in Verbindung
mit dem ersteren Kanal (B2) gebracht ist. Das schwingende Segment wirkt somit wie ein
Einströmschieber. Von den Kanälen B2, B3 gelangt der Dampf in den Cylinder D, sowie gegen das schwingende Segment B1 und ertheilt dem
Kolben in Richtung des Fig.
8 ersichtlichen Pfeiles eine Drehbewegung. Durch die Kolbenbewegung wird
dann dem Segment B1
eine derartige schwingende Bewegung ertheilt, dass die Kanäle B2, B3 bei jeder Umdrehung
vollständig geöffnet oder geschlossen werden, demnach Dampf auf der einen Seite des
Segmentes zuströmt, während der Abdampf auf der entgegengesetzten Seite durch den
Kanal X im Zapfen des Flügels B ins Freie entweicht. Bei jeder Umdrehung des Kolbens tritt der
Arbeitsdampf einmal in den Cylinder; er kann jedoch bei irgend welcher
Kolbenstellung abgeschnitten werden, wenn man zwei oder mehrere Flügel derselben
Construction, wie oben beschrieben, in gewissen Abständen rings um den Cylinder
anordnet. In diesem Falle wird der Dampf zwei oder mehrere Mal bei jeder Umdrehung
des Kolbens in den Cylinder strömen.
Die Maschine kann auch umgesteuert werden, wenn man die Dichtungsflügel, sowie die
Segmente verdoppelt und die Dampfeinströmung von dem einen Segment abschneidet,
während das andere frischen Dampf erhält. Die Kolbenstange wird durch die
Stopfbüchse G1
abgedichtet, welche mit einer Brille G versehen ist;
beide Stücke besitzen zwei verschiedene Durchmesser und da, wo der grössere
Durchmesser der Büchse gegen den Theil der Brille von kleinerem Durchmesser trifft,
ist ein Dichtungsring zwischengeschaltet.
Textabbildung Bd. 296, S. 3
Rotirende Maschine von Brown.
Das innere Ende der Brille G legt sich gegen denjenigen
Theil der Stange, welche den Kolben trägt und einen grösseren Durchmesser besitzt,
als der in der Brille liegende Theil der Stange, wobei auf diesem inneren Ende noch
ein Ring I so angeordnet ist, dass er gegen den
Kolbenkörper A trifft. Federn I1 welche in das innere Ende der
Stopfbüchsen G1
eingelassen sind, bewirken das dampfdichte Anliegen des Ringes I am Kolben.
Carl Karpa in Berlin wurde unter D. R. P. Nr. 69171 die
Construction einer Dampfmaschine mit kreisendem Kolben geschützt.
Eine in einem Cylinder eingeschlossene Kurbelscheibe besitzt zwei oder mehrere
zahnartig gestaltete Knaggen, die vermöge ihrer Form und Anordnung dem Dampfe als
Druckflächen dienen. In der Nabe des Cylinders befindet sich drehbar ein Zahnrad,
dessen Zähne abwechselnd dem Dampfe als Stützpunkt dienen und welches bei der
Bewegung der Kurbelscheibe von deren Knaggen in Drehung versetzt wird.
Eine mittels Dampf, auch comprimirter Luft oder hydraulischem Druck in Thätigkeit zu
setzende Maschine mit flachem schwingendem Kolben von J.
Yates in London veranschaulichen die Industries vom 27. Januar 1893 entnommenen Abbildungen (Fig. 10 bis 12).
Textabbildung Bd. 296, S. 4
Motor von Yates.
A ist das Gehäuse, in welchem sich der flache Kolben B dampfdicht hin und her bewegt; derselbe ist auf die
Welle C aufgekeilt, welche durch das Gehäuse geht und
auf beiden Seiten nach aussen mittels gewöhnlicher Stopfbüchsen abgedichtet ist. Auf
den Enden der Welle C sind Hebel E bezieh. E1 befestigt, welche durch eine Querstange mit
einander verbunden sind, in deren Mitte das eine Ende einer Pleuelstange F angreift, während das andere Ende derselben in
gewöhnlicher Weise mit der Kurbel der Schwungrad welle verbunden ist. HH sind im Gehäuse A
Hegende Ein- und Ausströmkanäle, welche durch den Flachschieber I1 abwechselnd geöffnet
und geschlossen werden, mit L und M sind die Durchlasskanäle bezieh. die Ausströmöffnung
im Schieber bezeichnet.
Der Mechanismus zur Bewegung des Flachschiebers ist folgender: Auf der einen Seite
des Gehäuses A ist ein Zapfen Q gelagert, welcher am äusseren Ende eine Schwinge P trägt, die mit ihrem unteren Theil über einen Stift S des Rahmens S1 greift; letzterer ist durch Schraubenbolzen S2 mit dem
Flachschieber I1
verbunden. Auf der Welle C sitzt innerhalb der
entsprechend geformten Schwinge P eine Nockenscheibe
R mit zwei Nasen, welche bei der hin und her
gehenden Bewegung der Welle abwechselnd mit der Schwinge P in Berührung kommen und damit auch den Schieber schnell aus der einen
Endstellung in die andere bringen.
(Schluss folgt.)