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Österreichische PATENTSCHRIFT Nr. 18648.
FIRMA HENRY R. WORTHINGTON m NEW YORK.
Unmittelbar wirkende Dampfpumpe mit Ausgleichsvorrichtungen.
Die Erfindung bezieht sich auf unmittelbar wirkende Dampfpumpen und ähnliche, unmittelbar wirkende Maschinen mit Ausgleichsvorrichtungen und besteht im besonderen darin, dass bei derartigen Maschinen sowohl eine Ausgleichsvorrichtung vorgesehen ist, um während des ersten Teiles des Hubes des Dampfkolbens Energie aufzuspeichern und sie während des Expansionsabschnittes wieder abzugeben, als auch eine derartige positive Verbindung zwischen den beiden Kolbenstangen, dass die Bewegung jeder Kolbenstange wahrend des letzten Teiles ihres Hubes von der anderen, den ersten Teil ihres Hubes zurücklegenden Kolbenstange geregelt wird. Durch die gleichzeitige Anwendung dieser beiden Mittel zum Druckausgleich wird eine höhere Nutzleistung der Maschine erzielt und ein regelmässiger und gleichmässiger Gang der Kolben unter allen Umständen gesichert.
Bei den bisher bekannten, unmittelbar wirkenden : Maschinen, bei welchen Ausgleichszylinder, Federn oder Gewichte zur Aufspeicherung von Energie während des ersten Teiles des Hubes des Dampfkotbons und zur Abgabe der aufgespeicherten Energie während des
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abschluss und eine hohe Nutzleistung der Maschine zu erzielen ; es war daher notwendig, schwere und teuere Ausgleichsvorrichtungen anzubringen. Werden z.
B., wie es üblich ist, Ausgleichszy1inder vcrwendet, so müssen die letzteren sehr gross sein, wofern nicht eine grosse und teuere Akkumutatoranlage vorgesehen ist, um den Druck in den Ausgleichs- zylindern über den Zuleitungsdruck zu vergrössern, der gewöhnlich dem in der Druckleitung der Pumpenanlage herrschenden Druck entspricht, wobei aber selbst bei Anwendung einer
Akkumulatoranlage noch verhältnismässig grosse Ausgleichszylinder angewendet werden müssen. Solche Ausgleichsvorrichtungen tragen wohl zur Erzielung eines vollen Hubes bei, sichern diesen aber nicht vollkommen, da der Kolbenhub und der Gang der Kolben auf den entgegengesetzten Seiten der Maschine noch Änderungen unterworfen sein können.
Weiters ist es bekannt, anstatt der oben beschriebenen Ausgleichsvorrichtung eine Hebelanordnung anzuwenden, we) che die Kolben der Duplex-oder ähnlicher unmittelbar wirkender Maschinen so verbindet, dass jeder Kolben während des ersten Teiles des Kolben- hubes, bevor der Dampfzutritt abgesperrt ist, auf den anderen, den letzten Teil des Hubes zurücklegenden Kolben, also während des Expansionsabschnittes, regelnd einwirkt. Diese
Hebelverbindung begrenzt mithin den Hub des anderen Kolbens und sichert einen regel- mässigen und gleichmässigen Gang der Kolben auf den entgegengesetzten Seiten der Maschine.
Diese Vorrichtung hat aber den Nachteil, dass der Dampfabschluss erst nach dem halben
Hub erfolgen und ein früherer Dampfabschiuss nicht erzielt werden kann, wie es bei schnell laufenden Expansionsduplexmasehinon erforderlich ist.
Nach der Erfindung werden durch die Vereinigung der beschriebenen'Ausgleichs- vorrichtungen die Nachteile jeder einzelnen derartig behoben, dass durch die Ausgleichs- zylinder während des ersten Teiles dos Hubes des Dampfkolbens Energie aufgespeichert und während des Expansionsabschnittes zur Erzielung eines gleichmässigen Ganges wieder abgegeben wird, während gleichzeitig durch die positive Verbindung zwischen den beiden Kolbenstangen der Gang jedes Kolbens während des letzten Teiles seines Hubes vom anderen, den ersten Teil des Hubes zurücklegenden Kolben derart geregelt wird, dass
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ein voller und nicht zu langer Hub gesichert ist.
Durch diese gleichzeitige Anordnung beider Vorrichtungen wird das Gewicht der Ausgleichszylinder vermindert, so dass eine leichte und billige Ausgleichsvorrichtung angewendet werden kann, und infolge der auf die Kolben einwirkenden von der Hebelanordnung unabhängigen Ausgleichszylinder kann die zwischen den Kolbenstangen eingeschaltete, unabhängig von den Ausgleichszylindern wirkende Vorrichtung auf Kosten der von den Ausgleichszylindern aufgenommenen Belastung leicht ausgeführt werden.
Der Gegenstand der Erfindung ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel, z. B. an einer unmittelbar wirkenden Duplexdampfpumpe dargestellt, und zwar in Fig. 1 in einer Seitenansicht und in Fig. 2 in der Draufsicht. Fig. 3 zeigt im vergrösserten Massstabe einen lotrechten Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3, während die Fig. 5 bis 7 verschiedene Stellungen der einzelnen Teile schematisch veranschaulichen.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind A, Ai die Hochdruck-, B, BI die Niederdruck-und C, C'die am anderen Ende der Maschine liegenden Pumpenzylinder ; die Kolben a, a'der Hochdruckzylinder und die Kolben c, c'der Pumpenzylinder sind unmittelbar durch die Kolbenstangen d, d'miteinander verbunden (siehe Fig. 5 bis 7). Der Dampf tritt durch das Rohr 10 in die Hochdruckzylinder ein und gelangt aus diesen durch das Rohr 11 in die Niederdruckzylinder, wobei für den Dampfeintritt und Dampfabschluss ein einziges Ventil oder ein einziger Schieber und ein besonderes Ventil für den Dampfaustritt verwendet werden.
Die den Eintritt und Abschluss des Dampfes bewirkenden Ventile sind vermittels der Stangen 1 mit der den Dampfzulass regelnden Steuerscheibe 12 und vermittels der an den Stangen 1 gelenkig befestigten Stangen 2 mit der den Dampfabschluss regelnden Steuerscheibe 13 verbunden (Fig. 1 und 2), während die Auslassventile von der Steuerscheibe 12 aus unter Vermittlung der Stangen 3 gesteuert werden.
Die am Niederdruckzylinler vorgesehenen Steuerscheiben 12, 13 sind durch die Stangen 14 mit den am Hochdruckzylinde. r angebrachten Steuerscheiben verbunden ; die Steuerscheibe 12 wird hiebei unter Vermittlung der Stange 15 und einer Querwelle von der anderen Seite der Maschine und die Steuerscheibe 13 vermittels der Stange 16 und des Steuerhebels 17 von derselben Maschinenseite aus bewegt, so dass das Ventil zur Regelung des Dampfeintrittes in bekannter Weise immer von dem Kolben auf der anderen Maschinenseite und zur Regelung des Dampfabschlusses von dem eigenen Kolben gesteuert wird, wie es bei dieser Art von Pumpen üblich ist.
Für jede Kolbenstange Li, d'ist ein Paar von Ausgleichszylindern e, e'vorgesehen, deren Kolben mit den Kreuzköpfen 18 der Kolbenstangen verbunden sind (Fig. 1, 2 und 5).
Der Eintritt der Druclnüssigkeit in die Ausgleichszylinder erfolgt durch das Rohr 19, welches an das Druckrohr E der Pumpenanlago unterhalb des Windkessels F angeschlossen ist. Selbstverständlich können die Ausgleichszylinder auch mit einer von einer anderen
Quelle kommenden Druckflüssigkeit gespeist werden.
Die bei den Kolbenstangen d, d'sind, wie aus Fig. 5 ersichtlich, mittels einer Hebel- anordnung miteinander verbunden ; zu diesem Zwecke ist in einem vorzugsweise zwischen den Ausgleichs- und Pumpenzylindern angebrachten Gestell eine Führung 20 befestigt und in der letzteren ein Schieber oder Führungsstück 21 senkrecht zu den Kolbenstangen geführt (Fig. 3 bis 5), welches vermittels der Bolzen 4,5 und der Stangen 22 mit den an den Kolbenstangen angebrachten Stücken 23 gelenkig verbunden ist ; die Stangen 22 sind ausserdem durch die Bolzen 6, 7 und die Stangen 24 an einem festen Lager 25 angelenkt.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung soll an Hand der schematischen Fig. 5 bis 7 näher erläutert werden.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Kolben a am Beginn und der Kolben ai am
Ende seines Hubes, wobei die beiden Kolben sich in entgegengesetzter, durch die Pfeile angegebener Richtung bewegen, indem der Dampf hinter dem Kolben a eintritt und der
Dampfeintritt hinter dem Kolben a'abgesperrt ist. In den Ausgleichszylindern e wird hiebei während des ersten Teiles des Kolbenhubes Energie aufgespeichert, während gleich- zeitig die in den Ausgleicbszylindern e'aufgespeicherte Energie zur Vergleichmässigung des Dampfdruckes und der Arbeitsleistung der Kolben al ausgenutzt wird.
Gleichzeitig wird durch die gelenkige Hebelverbindung zwischen den beiden Kolbenstangen d, d', und zwar durch die Bewegung der Kolbenstange d in der Pfeilrichtung, das Führungsstück 21 in der Pfeilrichtung gegen die Kolbenstange d'bewegt und durch die Stange 22 diese
Bewegung auf die Kolbenstange d'übertragen, so dass also die Bewegung der Kolben- stange d'und somit auch des Kolbens a'während des letzten Teiles des Kolbenhubes, d. h. während des Expansionsabschnittes, von der anderen Kolbenstange d bezw. dem
Kolben a geregelt wird.
In Fig. 6 ist der Kolben a in der Mitte des Hubes und
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der Kolben al am Hubende angelangt, wobei der volle Hub des Kolbens a'durch die Gelenkstangen 22 gesichert ist, weil die an der Kolbenstange d angelenkte Stange 22 bei
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Kolbens a'und ein regelmässiger und gleichmässiger Gang der beiden Kolben a, a'unter allen Umständen gesichert ist.
Der Dampf tritt alsdann hinter den Kolben a'ein und der Dampfeintritt wird hinter dem Kolben a abgesperrt, dessen Gang während des letzten Teiles des Kolbenhubes durch die Ausgleichszylinder e und durch den den ersten Teil des Hubes zurücklegenden Kolben a'geregelt wird (Fig. 7), genau in derselben für Fig. 6 beschriebenen Weise.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht an die bei dem dargestellten Ausführungbeispiel angewendeten schwingenden Ausgleichszylinder und die besondere, die beiden Kolbenstangen verbindende Hebelanordnung gebunden, sondern es können, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten, beliebige, anders ausgeführte Bewegungsübertragungsund Ausgleichsvorrichtungen, wie z. B. feststehende Ausgleichszylinder, Federn, Gewichte oder dgl., verwendet werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass kein besonderer Akkumulator zur Vergrösserung des in den Ausgleichszylindern herrschenden Druckes angeordnet ist. Nach der Erfindung wird der Vorteil erreicht, dass das Gewicht der Ausgleichszylinder derartig vermindert werden kann, dass ein Akkumulator selbst bei verhältnismässig kleinen Ausgleichszylindern unnötig wird. Selbstverständlich kann aber, falls erforderlich, ein Akkumulator bei einer nach der Erfindung ausgeführten Fumpenan ! age angewendet werden, um die Ausgleichszylinder noch kleiner machen oder den Ausgleichszylinderdruck einer Niederdruckleitung entnehmen zu können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Unmittelbar wirkende Dampfpumpe oder mit der Kraftmaschine unmittelbar ge- kuppelt Arbeitsmaschine mit Ausgleichsvorrichtungen und mehreren, versetzt zueinander liegenden Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung eines früheren Dampf- abschlusses und eines regelmässigen und gleichmässigen Kolbenganges sowohl eine Ausgleichs- vorrichtung zum Aufspeichern von Energie während des ersten Teiles des Hubes des
Dampfkolbens und zum Abgeben dieser aufgespeicherten Energie während des Expansions- abschnittes als auch eine positive mechanische Verbindung zwischen den Kolbenstangen derart vorgesehen ist, dass der Gang jedes Kolbens während des letzten Teiles des Hubes von dem anderen, den ersten Teil des Hubes zurücklegenden Kolben geregelt wird.