DE1341C - Rotirende Dampfmaschine - Google Patents

Description

1877.

AUGUST WINKLER in BRESLAU. Rotirende Dampfmaschine.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1877 ab.

Das wesentlich Neue an dieser Dampfmaschine ist die Einrichtung, dafs der Kolben bei jedem Hub ein Gewicht hebt, durch dessen Fallen die Welle gedreht wird und dafs als zu hebendes Gewicht das Schwungrad dient, welches, dem vorerwähnten Principe entsprechend, also fest mit dem Kolben verbunden wird. Es wird also durch jeden Hub das Schwungrad um die Höhe des Hubes gehoben und gleichzeitig um die halbe Hubhöhe excentrisch verschoben, so also, dafs die obere Hälfte des Schwungrades, wenn man sich dasselbe aus zwei Hälften construirt denkt, von denen jede an einem Ende der doppelt durchgehenden Kolbenstange befestigt ist, am langen Hebel, die untere am kurzen Hebel wirkt und die obere fallende Hälfte daher durch ihr Uebergewicht die untere steigende heben und die Welle drehen kann.

Der Zweck dieser Construction ist die Herstellung einer rotirenden Maschine, also Wegfall der Kurbel und dementsprechende Vergröfserung des Nutzeffects, unter gleichzeitiger Bewahrung der gewöhnlichen vorteilhaften Cylinderconstruction und überhaupt grofser Vereinfachung der gesammten Construction, da insbesondere auch der Steuerungsmechanismus ein sehr einfacher wird.

Die Maschine ist vorzüglich für solche Werke bestimmt, welche auch gut durch Wasserkraft zu betreiben sind, also für Mühlen, Spinnereien etc.

Die gezeichnete Maschine hat zwei Cylinder und zwei mit jedem Kolben durch den Kolben verschiebbare Schwungräder. In der Zeichnung sind nur die für das Princip der Maschine wesentlichen Theile enthalten. Alle Vorrichtungen zum Schmieren, Ablassen des condensirten Wassers und alle Befestigungen sind nicht aufgeführt. Es bezeichnet Fig. 1 den Durchschnitt der Maschine mit dem Dampfzuströmungs- und dem Dampfausströmungsrohre für den hinteren Cylinder.

Fig. 2 dasselbe für den vorderen Cylinder.

Fig. 3 die Maschine mit ihren beiden Schwungrädern in Bewegung und Vorderansicht der Dampfzu- und Ausströmung,

Fig. 4 die Maschine in Ruhe, mit Offenlegung der Dampfzu- und Ausströmungsrohre.

Fig. 5 und 6 die Dampfzu- und Ausströmung im Hauptdampfrohre D nach Schnitt t u und vw. Fig. 7 die untere Ansicht der zu Fig. 5 und 6 gehörigen drei Dampfschieber.

Fig. 8 die Dampfzu- und Ausströmung im Längsdurchschnitt.

Fig. 9 die Ansicht der Maschine von aufsen.

Fig. 10 zeigt dasselbe Princip der Maschine mit abgeändertem separatem Dampfab- und Zuführungsrohr.

KK¹ bezeichnet in Fig. 1 und 2 einen parallelepipedischen Körper, der mit zwei Ansätzen, die zur festen Lagerung dienen, versehen ist, rechts mit dem vollen Ansatz W¹ und links mit dem gleichzeitig zur Aufnahme des Dampfrohres bestimmten hohlen Ansätze JV². In dem Körper KK' befinden sich die beiden Cylinder A und B, die senkrecht zu einander gebohrt bezw. eingesetzt sind und im rechten Winkel zu den beiden Ansätzen W¹ und W^ stehen. Die Mittelpunkte der Cylinder A und B fallen in die Mittellinie der Ansätze W¹ und W"², und es drehen sich die Cylinder in Gemeinschaft mit den beiden Ansätzen. In dem Ansätze W² sind die vier Dampfkanäle, die den Dampf nach und von den Cylindern A und B führen, rechtwinklig zu einander in c c c c angebracht, und zwar zu A die Kanäle a¹ und a~ und zu B die entsprechenden h^% und b². Die vorerwähnten vier Kanäle bilden also die Verbindung der hohlen Welle W² mit ihrem betreffenden Cylinder. Die Dampfkanäle sind in der Welle W'^z durch einen länglichen Einschnitt befestigt und werden in ihrer rechtwinkligen Biegung in Höhe des parallelepipedischen Körpers KK¹ breit abgedrückt, um die Höhe der ganzen Maschine zu verringern und um doch einen gleichen Querschnitt der Kanäle bis zur Einströmung in die Cylinder beizubehalten. — Die Kanäle selbst drehen sich mit der Welle und dem Cylinder gleichmäfsig.

Mit den Kolbenstangen der Cylinder sind die Schwungräder P¹ und P'¹ fest verbunden und zwar P¹ mit der Kolbenstange von A und P'¹ mit der von B (Fig. 1 bis 4). Parallel mit den Kolbenstangen sind noch aufserhalb des Körpers KK¹, also zwischen dem Körper und dem Dampfkanale, in jedem Schwungrade zwei Führungsstangen angebracht, die das seitliche Schwanken des Rades verhindern, den Seitendruck auf den Kolben, die Stopfbüchsen und Deckel, beseitigen und die hier nicht anwend-

baren Speichen ersetzen sollen, in P¹:/¹ und /² und in P¹:/³ und/⁴.

Die Dampfzu- und Ausströmung erfolgt durch das festliegende Rohr D, das genau in die Höhlung IV¹ eingepafst ist (Fig. ι, 2 und 8). D ist vermittelst einer Scheidewand d in zwei Theile getheilt, von denen der untere 60 ° umfafst und zur Dampfzuleitung E und der obere zur Dampfableitung F dient. In dem oberen Theile F sind im rechten Winkel zu einander innerhalb der Welle W'¹ drei Ausschnitte von gleicher Dimension, wie die Dampfkanäle a¹ a² b' b ², und zwar so angebracht, dafs der mittlere genau am höchsten Punkte von F seine Mittellinie hat. Die Ausschnitte von F passen genau auf die Ausschnitte der Dampfkanäle. Drei der Dampfkanäle treffen immer gleichzeitig auf die Einschnitte von F. Der untere Theil des Dampfrohres D, als zur Zuleitung E dienend, hat drei längliche gleiche Oeffmmgen, die wieder jede denselben Durchschnitt, wie die Dampfkanäle haben und genau auf diese passen (Fig. 3 bis 8). Diese Oeffnungen in E sind durch drei Schieber e^l e² e³ verschliefsbar, und es wird durch Oeffnen bezw. Zuschieben derselben der Dampf eingelassen bezw. abgesperrt. In Fig. 7 sind zwei der Schieber geschlossen und einer geöffnet gezeichnet. Die Schieber sind in den unteren Theil der Wandung von D eingelassen.

Fig. 10 zeigt dasselbe Princip der Dampfzu- und Ausströmung, mit dem Unterschiede nur, dafs beide Rohre von einander getrennt sind. Die Maschine ruht dabei nicht auf der hohlen Welle W~, sondern auf der Welle W, die durch W'¹ hindurchgeht. W'¹ hat hierbei lediglich den Zweck, die Dampfkanäle aⁱ a'¹ b¹ b"~ und das Zuführungsrohr E aufzunehmen, ebenso das Ausströmungsrohr F. Die Regulirung des Dampfes erfolgt, wie oben schon beschrieben, ebenfalls durch die drei Schieber e^l e'¹ e³. Es sind hier gleichzeitig die Dampf kanäle mit gleichem Querschnitt fortgeführt, bis zur Einströmung in ihre Cylinder.

Nach dieser Beschreibung der wesentlichsten Theile der Maschine werde ich in Nachstehendem die Bewegung derselben darlegen.

Zunächst verweise ich auf Fig. 4, welche die Ruhelage der Maschine veranschaulicht. Man erkennt hier, dafs sich, dem Zuge der Schwere nachgebend, beide Räder so eingestellt haben, dafs die beiden langen Hebel derselben, d. h. die beiden aufserhalb der Cylinder liegenden halben Kolbenstangen pⁱ und/², unter etwa 45° schräg nach unten gerichtet sind. Da der Ausschnitt in E 60 ° beträgt, die Spalten ecm der Welle W'¹ aber nur 90 ° von einander entfernt sind, so mufs immer eine Spalte c und also irgend ein Dampfkanal vor einem der drei geschlossenen Schieber e, gewöhnlich, wie hier, vor <?' stehen. Oeffnet man nun ^¹ durch Zurückziehen in die Lage der Fig. .8, so strömt der Dampf aus E in den Kanal b' und hebt den Kolben und das Rad P'¹ in der Richtung des Pfeiles h bis etwa in die Lage P³. Die Folge dieser- Hebung von P^% wird sein, dafs nun die am längeren Hebel wirkenden Theile von P³ (gleich dem gehobenen P'^z) und von P¹ zu fallen beginnen und dadurch die Welle W drehen. Sobald die Maschine in Bewegung ist, schliefst man den Schieber e^l und öffnet den senkrecht unter der Drehungsaxe liegenden Schieber c³, so dafs nun jedesmal ein Hub beginnt, sobald ein Spalt vor e³ vorübergeht. Oeffnet man mehrere der Schieber, so wird der Dampf nicht plötzlich eintreten, sondern allmälig, so lange der Kanal vor den Oeffnungen e ^l e* oder e ³ vorbeigeht und dadurch die Hebung des Schwungrades eine vollständigere werden, ohne einen Stofs in der Maschine zu bewirken. Ist das Schwungrad auf seine höchste Höhe gehoben, so dreht sich die Welle und mit ihr drehen sich die Dampfkanäle. Ist b ^l an der Dampfeinströmungsöffnung e vorbei, so tritt an die Stelle von b¹ a¹; b¹ kommt mit F in Verbindung, wodurch der Dampf ausströmen kann. Dasselbe tritt ein, wenn αⁱ bei e vorbei ist, es kommt dann b~ an die Einströmungsöffnung etc.

Ist Schieber e³ geöffnet und e'² und e¹ geschlossen, so wird jeder Hub bei einer der in Fig. ι und 4 gezeichneten Lage der Räder P¹ und P'¹ gleichartigen Lage beginnen und die Maschine in der in Fig. 4 angezeigten Richtung rotiren. Nach je 90 ° Rotation wird dann ein Hub ■ stattfinden und werden die fallenden Massen der Räder P¹ und P² genau wie zwei zu einander senkrechte Kurbeln sich ergänzend auf die Welle drehend wirken.

Es wird nun vorläufig vorausgesetzt, dafs in der Zeit des Vorüberganges eines Spaltes c voider Oeffmmg e ³ so viel Dampf in den betreffenden Cylinder tritt, dafs '/₄ Cylinderfüllung stattfindet. Während dieser Zeit soll der Dampf mit .vollem Druck das Rad P gerade noch mit Leichtigkeit heben können. Während dieser ersten Dampfwirkung steigt nun P nahezu lothrecht aufrecht. Hat nun der Spalt die Oeffnung e³ passirt und gelangt vor die geschlossenen Schieber £² und e¹ und. die Wand von d, so ist in dieser Zeit der eingetretene Dampf abgesperrt. Da nun diesem Fortschreiten des Spaltes ein gleich grofses Neigen des Cylinders und also der Kolbenstange bis in die horizontale Lage entspricht und mit diesem Neigen der Kolbenstange wieder eine fortschreitende Verminderung des Druckes des Rades P auf den Kolben, bis zu Null in der horizontalen Lage, eintritt, so kann der abgesperrte Dampf während dieses Neigens vollständig expandiren, indem er je nach dem noch vorhandenen Drucke des Rades auf den Kolben diesen mit seiner verminderten Spannung weiter bewegen wird. Es wird bei der Maschine eine stärkere Cylinderfüllung als '/₄ im allgemeinen nicht beabsichtigt, um Stöfse der Kolben der gehobenen Räder gegen die Cylinderdeckel zu vermeiden. Sollte die gewählte Spaltbreite und Schieberbreite nicht passend sein, so wäre dies nach

Claims (1)

1. /ί3Η/1

   praktisch angestellten Versuchen zu ändern. Die Anzahl der Rotationen der Maschine pro Minute sei 15, dann ist die Zeit von einer Rotation 4 Secunden, und die Zeit des Passirens eines Spaltes vor der etwa 33 ° umfassenden Oeffnung e³ etwa '/₃ Secunde.

   Eine Beschleunigung des Ganges der Maschine durch Vermehrung des Dampfdruckes wäre nicht oder doch nur sehr beschränkt möglich, weil die Rotationszeit nicht nur von der Kolbengeschwindigkeit, sondern hauptsächlich vom Uebergewicht der fallenden Radgewichte über die Belastung der Maschine abhängt.

   Die mit dem schnelleren oder langsameren Gange sich ändernde Hubzahl würde auf die pro Secunde zur Wirkung gelangende Dampfmenge ohne Einflufs sein; denn eine Vermehrung z. B. der Hubzahl durch schnelleren Umlauf würde ein entsprechend schnelleres Vorübergehen des Spaltes c vor e bewirken und also pro Hub eine entsprechend verminderte Dampfmenge in den Cylinder gelangen lassen. Bei langsamerem Gange dagegen findet das entgegengesetzte Verhältnifs statt. Aus diesem Grunde ist die Maschine für möglichst gleichmäfsige Leistungen bestimmt. Man könnte' allerdings durch Einrichtung einer beliebigen Aenderung des Gewichtes der Räder JF" und i³² auch den Gang der Maschine und den Effect derselben veränderlich machen.

   Die Maschine ist hier so beschaffen (Fig. 3), dafs eine Aenderung des Effects nur durch Aenderimg der lothrechten Höhe der Radhebimg stattfinden kann, die ihrerseits wieder nur von einer Aenderung der 'Dampfspannung und von der Weite der Austrittsöffnung e abhängig ist. Je höher die Dampfspannung, um so stärkere Cylinderfüllung tritt ein, und um so höher also wird die lothrechte Radhebung. Und je breiter e³ ist, oder je mehr Schieber man öffnet, desto mehr hat man ebenfalls lothrechte Radhebung. Hierbei ist zu beachten, dafs eine Verminderung der pro Hub eintretenden Dampfmenge durch Verengung von e die Wirkungsweise der Räder insofern unbeeinflufst läfst, als jedes Rad permanent drehend wirkt, und zwar nur je nach der Lage mit verschiedenem Effect.

   Der theoretische Effect der Maschine entspricht selbstverständlich pro Hub dem Gewichte des gehobenen Rades in die senkrechte Fallhöhe.

   Als Vortheile, die sich aus dieser Construction ergeben, hebe ich hervor: durch Herstellung einer direct rotirenden Maschine Beseitigung der Kurbel und der Kraftverluste, welche aus der Anwendung der Kurbel folgen und überhaupt die Vereinfachung der Maschine.

   Patent-Anspruch: Die Construction einer rotirenden Dampfmaschine, wie beschrieben, in welcher der Kolben nicht direct oder durch eine Kurbel auf die Welle wirkt, sondern in welcher Cylinder und Welle fest mit einander verbunden sind und um eine gemeinschaftliche Axe rotiren, in welcher mit dem Kolben des Cylinders ein Schwungrad fest verbunden ist, dessen Schwerpunkt durch jeden Hub um die lothrechte Höhe des Hubes gehoben und um die halbe Hubhöhe excentrisch verschoben wird und in welcher dieses verschiebbare Schwungrad durch das Fallen seines Schwerpunktes aus der höchsten Lage über der Welle bis in die tiefste Lage unter der Welle vor Beginn des neuen Hubes die Welle dreht.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.