DE12218C - Kraftmaschine, getrieben durch verdichtete Luft - Google Patents

Description

1880.

Klasse 46.

FREDERIK EDWARD BLAKETT BEAUMONT in LONDON. Kraftmaschine, getrieben durch verdichtete Luft.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 26. Mai 1880 ab.

Die treibende verdichtete Luft ist in einem von der -Locomotive selbst getragenen Behälter enthalten und stellt einen genügenden Kraftvorrath dar, um die Locomotive beträchtliche Entfernungen fortzubewegen. Ein Rahmen A, welcher vermittelst Federn auf vier Rädern B ruht, trägt den die Luft enthaltenden Behälter C und zwei vollständige, von jener Luft getriebene Maschinen. Jede Maschine besteht aus zwei doppelt wirkenden Cylindern, einem kleinen Cylinder E, welcher für jeden Hub eine Ladung verdichteter Luft direct aus dem Behälter C erhält, und einem gröfseren Cylinder F, in welchem sich die aus dem kleinen Cylinder abgehende Luft weiter ausdehnt und Arbeit verrichtet. Der Zutritt der Luft zu dem kleinen Cylinder E wird so durch eine verstellbare Absperrvorrichtung regulirt, dafs trotz beträchtlicher Druckunterschiede im Behälter die Kraft der Maschine dieselbe odet nahezu dieselbe bleibt. Enthält der Behälter im Anfange Luft unter sehr hohem Druck, so wird die Absperrvorrichtung so gesteuert, dafs dem kleinen Cylinder für jeden Hub nur eine sehr kleine Luftmenge zugeführt wird, welche sich zunächst in diesem ausdehnt, den Kolben fortbewegt und nachher sich in dem gröfseren Cylinder weiter ausdehnt. Hat die Spannung infolge Verbrauchs von Luft bedeutend abgenommen, so wird die Absperrvorrichtung so eingestellt, dafs eine gröfsere Menge Luft in den kleinen Cylinder einzutreten vermag. Hat die Spannung im Behälter so weit abgenommen, dafs ihre Wirkung auf den kleinen Kolben nicht genügt, so werden die Zuführungsöffnungen des kleinen Cylinders offen gehalten, so dafs die aus dem Behälter kommende Luft direct durch die kleinen Cylinder strömt, um auf die Kolben der gröfseren Cylinder wirken zu können, während sich die kleineren Kolben ohne Arbeit bewegen. Von dieser Einrichtung macht man auch vorübergehend Gebrauch, wenn eine kräftige Wirkung, z. B. um die Locomotive in Bewegung zu setzen, riöthig ist, in welchem Falle man den ganzen Druck der Luft auf den gröfseren Kolben während eines ganzen Hubes oder längere Zeit einwirken läfst.

■ Die Kolben der beiden Cylinder sind in der gewöhnlichen Weise mit Kurbeln der Triebaxe verbunden, und zwar stehen die beiden Kurbeln einer Maschine in entgegengesetzter Richtung, so dafs, wenn der eine der Kolben vorrückt, der andere zurückgeht. Vermöge dieser Anordnung wird die von jedem Ende des kleineren Cylinders austretende Luft direct in die entsprechenden Enden des gröfseren Cylinders geleitet, und somit können die Verbindungskanäle kurz sein. Das andere Cylinderpaar, welches in gleichartiger Weise angeordnet ist, wirkt an Kurbeln auf derselben Triebaxe, und diese Kurbeln sind wieder zu einander um i8o° verstellt, dagegen zu den Kurbeln des ersteren Cylinderpaares unter rechtem Winkel gelegen.

Auf der Triebaxe sitzen zwei Paare von Excentern, welche mit zwei Coulissen von gewöhnlicher Construction für jedes Cylinderpaar in Verbindung stehen, und diese Coulissen sind in der gewöhnlichen Weise mit einem Handhebel zur Einstellung, Anhaltung und Umkehrung der Bewegung verbunden.

Die Temperatur der Luft wird während der Ausdehnung auf gleicher Höhe gehalten. Zu diesem Zwecke ist an einem passenden Orte der Locomotive, wie in D, Fig. 1, ein kleiner Dampfkessel angebracht, um eine kleine Menge Dampf zu erzeugen, welche durch eine Röhre in das Innere des die Arbeitscylinder umgebenden Mantels geleitet wird. Der Dampf verdichtet sich theilweise in den Mänteln, hält die Cylinder warm, und das Niederschlagwasser kehrt durch eine Röhre in den Kessel zurück, woselbst es abermals verdampft und in die Mantel geleitet wird. Es ist von Vortheil, die aus dem gröfseren Cylinder abgehende Luft in den Aschenfall des Kessels zu leiten, welcher mit einem Auslafsventil, das mehr oder weniger geöffnet werden kann, versehen ist, so dafs diese Abgangsluft als Gebläse auf das Kesselfeuer wirkt. Die Räder B sind durch äufsere Treibstangen in der gewöhnlichen Weise gekuppelt, so dafs sie alle als Triebräder wirken, und diese Treibstangen sowohl als die Räder sind mit einem Gehäuse A umgeben.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Cylinderpaar und seine Ventile, Fig. 4 einen Querschnitt und Fig. 5 einen theilweisen Längenschnitt der Absperrvorrichtung für den kleinen Cylinder. Fig. 6 ist eine Seitenansicht mit den Hebeln zur Bewegung der Ventile in den Verbindungskanälen des kleineren mit dem gröfseren Cylinder, und Fig. 7 ist eine Seitenansicht mit den Hebeln zur Bewegung der Ventile in den Auslafsöffnungen der gröfseren Cylinder. In diesen Figuren ist E der kleine und F der grofse Cylinder, e ist die Röhre, welche vom Behälter C zu jedem Ende des kleinen Cylinders führt. In beiden Fällen wird der Einlafskanal durch ein Doppelventil regulirt, nämlich durch ein unteres Ventil e^x, welches vermittelst einer Feder gegen seinen Sitz geprefst wird, und ein oberes Ventil e² mit einem Bolzen e³, welcher durch eine Stopfbüchse geht und vermittelst einer Feder e⁴ nach oben geprefst wird. Die beiden Ventile e^l und e² sind nicht starr mit einander verbunden, sondern das untere Ventil e¹ wird nur durch den Druck des oberen Ventils geöffnet. Das untere Ventil kann sich schliefsen, wenn das obere geschlossen ist. Beide Ventile werden durch die Abwärtsbewegung des Bolzens e³ geöffnet, und je nachdem diese Bewegung mehr oder weniger verzögert wird, gelangt eine gröfsere oder kleinere Menge verdichteter Luft in den kleinen Cylinder E, die Bewegung des Bolzens e³ bestimmt also die Absperrung.

Diese Bewegung wird nun in folgender Weise hervorgebracht und regulirt. Mit dem Bolzen e³ ist ein Hebel e^b in Verbindung, welcher an dem einen Ende eine Rolle e^e trägt, und dessen anderes Ende in Berührung mit einem dreiarmigen Hebel G steht, welcher von einer Treibstange g, an einem Coulissenstein g¹, von der Coulisse g² bewegt wird. Die Kolbenstange des kleinen Cylinders E treibt vermittelst eines Lenkers A, Fig. 1, einen Hebel IT, und dieser Hebel treibt vermittelst eines Lenkers Λ² eine Schieberstange h³. Diese Stange ist mit dem Lenker A² vermittelst eines Universalgelenkes verbunden, so dafs sie durch ein Triebwerk Aⁱ mit einem Handrad A^s in Umdrehung versetzt werden kann. Die Stange A³ ist auf zwei Dritttheilen ihrer Länge mit rechts- und linksgängigem Gewinde versehen, welche bezw. durch Muttergewinde in den Platten A⁶ gehen, Fig. 4 und 5, und diese Platten gleiten in Führungen, parallel zu den Axen der Cylinder. Durch Umdrehung des Handrades A⁵ und daraus folgender Umdrehung der Stange A³ werden die beiden Platten A⁶ entweder einander genähert oder von einander entfernt, während sie gleichzeitig sich mit der Stange A³ abwechselnd hin- und herbewegen. Die Bewegung der Stange A³ entspricht der des Kolbens des kleinen Cylinders E, nur mit viel kleinerem Hub, wie er durch die Verhältnisse des Hebels H bestimmt wird. Die Rollen e⁶ lehnen sich gegen die unteren Flächen der Platten A⁶; wenn daher, während irgend eine der Rollen sich gegen die Platte A^s lehnt, ein Arm des Hebels G das eine Ende des Hebels e⁵ nach unten drückt, so wird die Mitte des Hebels £⁵ auch nach unten gedrückt und mit ihr der Bolzen e³, wodurch die Ventile «² und e^x so geöffnet werden, dafs eine Ladung in den kleinen Cylinder E zu dringen vermag.

Die Bewegung des Kolbens dieses Cylinders veranlafst sowohl die Stange A³, als auch die Platten A⁶, sich zu bewegen, und wenn die Platte A⁶ sich so weit bewegt hat, dafs die Rolle e⁶ sich nicht mehr gegen dieselbe stützen kann, wird der Hebel e⁵ frei, die Ventile e^x und e² schliefsen sich, und die Zufuhr von Luft zu dem Cylinder E wird abgeschnitten. Wenn das Handrad A^s so gedreht wird, dafs die beiden Platten A^G einander genähert werden, so geschieht die Absperrung während eines früheren Zeitpunktes bei jedem Hub des kleinen Kolbens und umgekehrt. Das eine Handrad A⁵ dient dazu, vermittelst eines Triebwerkes A^ die Stangen A³ beider Maschinen gleichzeitig zu drehen, und so wird der Wärter in den Stand gesetzt, die Füllung der kleinen Cylinder dem Grade des Druckes in dem Behälter C entsprechend zu ändern.

Der Wärter kann aber nicht nur den Füllungsgrad ändern, sondern er kann auch vermittelst eines Handhebels k die Einlafsventile e¹ und «² offen halten, die kleinen Cylinder dadurch aufser Thätigkeit setzen und gleichzeitig den vollen Luftdruck auf die gröfseren Kolben wirken lassen. Zu diesem Zweck steht der Griff k mit einem Hebel auf einer hin- und hergehenden Welle K in Verbindung, an dessen einem Arme die Hebel k^x, welche in die Bolzen e³ eingreifen, angehängt sind, so dafs beim Ausziehen des Handhebels K die vier Bolzen e³ gleichzeitig nach unten gedrückt werden und die vier Ventile e¹ e² sich öffnen. Die Ventile f, durch welche die Luft aus den kleinen Cylindern E in die gröfseren Cylinder F gelangt, werden vermittelst der Feder /' geschlossen gehalten und abwechselnd vermittelst der Hebel /², welche durch die Hebel /³, den Hebel G und die Coulisse bewegt werden, geöffnet, Fig. 6. In ähnlicher Weise werden die Ventile, welche den Abgang der Luft aus den grofsen Cylindern reguliren, vermittelst der Feder f^e geschlossen gehalten und abwechselnd vermittelst der Hebeiy⁷ und /⁸, welche gleichfalls von der Coulisse bewegt werden, geöffnet, Fig. 7.

Die Kammern d, Fig. 3, werden von dem die Cylinder umgebenden Mantel gebildet und mit Dampf gespeist, um die Cylinder EF und die sich in demselben ausdehnende Luft zu erwärmen.

Um zu verhüten, dafs der Luftdruck in den

Claims (10)

1. gröfseren Cylindern beträchtlich unter den Atmosphärendruck sinkt, ist an dem Cylinder F eine mit einem Ventil /⁵ versehene Oeffnung angebracht. Dieses Ventil wird durch eine leichte Feder dicht gehalten, so dafs Luft durch dasselbe einzutreten vermag. Die entgegengesetzt gerichteten Kurbeln TV¹ IV" der Triebaxe IV werden bezw. von den Kolbenstangen der Cylinder E und F mit Hülfe von Treibstangen (punktirte Linien M¹ M²), Fig. ι, getrieben.

   Wenn der Kessel in Beziehung auf die Cylindermäntel genügend hoch liegt, so kann man behufs Erwärmung der arbeitenden Luft auch heifses Wasser in den Räumen der Mantel umlaufen lassen, oder anstatt Wasser könnte man auch eine Salzlösung, OeI oder andere Flüssigkeiten, die einen höheren Siedepunkt als Wasser haben, verwenden. Die Röhre, welche die Luft aus dem Behälter in die Cylinder leitet, kann dadurch erhitzt werden, dafs man sie durch die heifsen Mäntel der Cylinder führt, so dafs die Luft erwärmt wird, bevor sie Arbeit zu verrichten beginnt.

   Die beschriebene Maschine kann auch zur Bewegung von Booten, zu Arbeiten in Minen oder anderen Orten verwendet werden, wo es nöthig wird, die treibende Kraft oft aus beträchtlichen Entfernungen in Röhren zur Stelle zu leiten.

   Pate nt-An s ρ rüche:

   ι. Eine durch verdichtete Luft getriebene Kraftmaschine, worin zwei Compound-, Maschinen, die je auf Kurbeln wirken, welche zu einander im rechten Winkel stehen, von einem und demselben Luftdruckbehälter gespeist werden.
2. 2. Bei einer durch verdichtete Luft getriebenen Maschine die Verbindung der Hoch- und Niederdruckkolben an zu einander entgegengesetzt gerichteten Kurbeln, wodurch die Luft direct von dem einen Ende des Hochdruckcylinders in das entsprechende Ende des Niederdruckcylinders gelangen kann.
3. 3. Die Anwendung von doppelten Einlafsventilen bei dem Hochdruckcylinder, wovon das eine sich selbstthätig schliefst, nachdem das andere geschlossen worden ist.
4. 4. Die Einrichtung, wodurch die Kraft der Maschine nahezu constant erhalten wird, indem bei fallendem Luftdruck der Füllungsgrad des Hochdruckcylinders proportional vergröfsert wird.
5. 5. Die Einrichtung, mittelst welcher die Ab^ sperrung des Luftdruckes im Hochdruckcylinder nach Belieben früher oder später bewirkt wird, je nachdem man mehr oder weniger Kraft von der Maschine verlangt.
6. 6. Die Einrichtung, wodurch die Einlafsventile zum Hochdruckcylinder nach Belieben offen gehalten werden können, damit der volle Luftdruck durch den Hochdruckcylinder in den gröfseren Niederdruckcylinder gelangt, im Falle man entweder zeitweise gröfserer Kraft bedarf, oder der Luftdruck im Behälter bis zu einem gewissen Grade gesunken ist.
7. 7. Die Verbindung des Hebels G (von der Coulisse und dem Excenter aus getrieben), der Hebel e ⁵ nebst Kolben e ⁶ mit der mit Gewinde versehenen drehbaren Stange h³ nebst verstellbaren Platten k⁶ (von der Kolbenstange aus getrieben), welche eine regulirbare Absperrvorrichtung bildet, wodurch die Ventile des Hochdruckcylinders getrieben werden.
8. 8. Die Construction und Wirkungsweise der verschiedenen Einlafs- und Entweichungsventile e¹ e*ff⁴ nebst Federn i⁴/¹/^{6 un(i} Hebeleinrichtung G e* f f f/⁸ zum abwechselnden Oeffhen derselben vermittelst einer einzigen hin- und hergehenden Welle.
9. 9. In Verbindung mit Compound-Hoch- und Niederdruckcylindern, in welchen verdichtete Luft durch Ausdehnung wirkt, die Anwendung einer mit Dampf oder sonstigem heifsen Gas bezw. mit Flüssigkeit gefüllten Hülle behufs der Zuführung von Wärme zur treibenden Luft im Verhältnifs zu ihrer durch die Ausdehnung erfolgenden Abkühlung.
10. 10. Die besondere Construction einer Locomotive, mit verdichteter Luft arbeitend.
    Alles im wesentlichen wie dargestellt und beschrieben.

    Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.