DE1011895B - Kolben- und Kreuzkopfanordnung einer einfachwirkenden Kolbendampfmaschine mit Gleichstromauslass - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Kolben- und Kreuzkopfanordnung einer einfach wirkenden Kolbendampfmaschine mit Gleichstromauslaß, bei der Kolben und Kreuzkopf starr miteinander verbunden sind, der Kreuzkopf in einer in den Arbeitszylinder hineinragenden Buchse geführt ist, zwischen Kreuzkopf und Führungsbüchse eine ölabstreifringe enthaltende Abdichtung vorgesehen ist und der Kolben ausschließlich Labyrinthdichtung aufweist, und bezweckt neben der Schaffung ölfreien Abdampfes eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit durch Erhöhung der Überhitzung.

Es sind Kolbendampfmaschinen bekannt, die zur Vermeidung des Gleitbahndruckes im Arbeitszylinder die Führung des Kolbens in eine Büchse verlegen, in der ein Kreuzkopf läuft, der mit dem Kolben starr verbunden ist. Diese Büchse wird bei manchen Bauarten in den Arbeitszylinder hineingezogen, so daß der Kolben durch die Führung vom Normaldruck auf seine Laufbahn entlastet ist. Bei Wechselstromdampfmaschinen wird die Kolbendichtung vor der Einwirkung des Heiß dampfes durch Drosselstellen nach Art einer Labyrinthspaltdichtung geschützt, so daß sichere Schmierung in der unteren Kolbendichtung mittels selbstspannender Ringe bis zu gewissen Temperaturen möglich ist, während die obere, berührungsfreie Kolbenpartie nicht geschmiert zu werden braucht. Neben der durch Expansionswirkung des Dampfes längs des Kolbenschaftes im Labyrinth auftretenden Abkühlung wird der Kolben auch von innen durch besonders erzeugte Pumpwirkung mittels atmosphärischer Luft gekühlt, die infolge der Durchmesserdifferenzen zwischen Arbeitskolben und Kreuzkopf in dem Raum zwischen beiden erzeugt wird. Durch diese Art der Kolbenkühlung werden die thermodynamischen Verhältnisse am Kolben verschlechtert, der gerade als berührungsfrei arbeitendes Element höchste Überhitzung und damit verbesserte Dampfausnutzung zuläßt, nun aber unerwünscht Wärme an die Kühlluft abgibt. Außerdem ist diese Kühlung nur für atmosphärischen Druck hinter dem Arbeitskolben verwendbar und versagt bei Gleichstrom mit Gegendruckbetrieb oder Vakuum, weil Luft über die untere Dichtung aus dem Sammelraum mit in den Auspuff gelangt. Weiterhin sind Ausführungen bekannt, bei denen der Kreuzkopf selbst direkt durch ein eingeführtes Kühlmittel gekühlt wird, wobei der runde Kreuzkopf Dichtungsringe trägt. Die Kühlung des Kreuzkopfes durch ein eingeführtes Kühlmittel ist deshalb schlecht wirksam, weil die hauptsächliche Wärmemenge nicht durch Konvektion vom Kolben über dessen Träger an den Kreuzkopf, sondern durch den Leckdampf infolge Berührung übertragen wird, so daß die Führungsbüchse vor allem auf der

Kolben- und Kreuzkopfanordnung einer einfachwirkenden Kolbendampfmaschine

mit Gleichstromauslaß

Anmelder:

Friedrich Hagans, Erfurt,
Kartäuserstr. 33

Friedrich Hagans, Erfurt,
ist als Erfinder genannt worden

Laufbahn erhitzt wird. Es sind auch Ausführungen für Gleichstrom vorgeschlagen worden, bei denen der Kolben ausschließlich Labyrinthe trägt und berührungsfrei im Zylinder läuft, jedoch wird bei der Gleichstrombauart auch eine labyrinthgedichtete Kolbenstange benötigt, weil keine Führungsbüchse vorgesehen wurde. Dadurch kann Leckdampf in den Kurbelraum übertreten, wodurch eine Qualitätsverminderung des Schmiermittels entsteht. Es ist des- halb auch vorgeschlagen worden, den Leckdampf in einen den Kolben vom Kreuzkopf abschließenden Raum zu leiten, der unter Vakuum steht und der auch übertretendes Schmiermittel der Führungs- oder Trennbüchse aufnimmt. Gegenstand eines älteren Rechtes ist eine Anordnung mit einem berührungsfrei laufenden Arbeitskolben in einer Kurzanordnung, bei der besondere ölabstreifringe in der Gleitbahn am unteren Ende des Führungskolbens vorgesehen sind, um Ölübertritt in den Zylinderraum zu verhüten.

Die bekannten Ausführungen schöpfen die sich aus dem berührungsfreien Betrieb des Kolbens ergebenden .Möglichkeiten nicht aus.

Ziel der Erfindung ist die weitere Steigerung der-Wirtschaftlichkeit durch Erhöhung der möglichen Überhitzung, die durch folgende Maßnahmen bezweckt wird. Durch den im Zylinder frei beweglichen Kolben und der durch die Labyrinthspaltdichtung zwangsweise relativ höheren Lässigkeit muß das Kolbenspiel vor allem im Betrieb auf ein Mindestmaß gesenkt werden. Dies bedeutet eine sehr sichere Führung des Arbeitskolbens in einer hochgezogenen Führungsbüchse, um weitgehend Kippen des Kolbens insbesondere nach längerer Betriebszeit durch natürlichen Verschleiß der Führungsbüchse zu vermindern und

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bedingt in erster Linie eine Kurzbauart m Starrbauweise. Der berührungsfreie Betrieb erlaubt nun weiterhin wegen der völligen Abwesenheit von Schmieröl auf der Zylinderlaufbahn eine erhebliche Steigerung der Überhitzung, so daß hierdurch die höhere Kolbenlässigkeit, verbunden mit einem höheren Dampfverbrauch, eingeschränkt bzw. aufgehoben werden kann. Die Verwendung des Gleichstromprinzips bei mit berührungsfreier Dichtung arbeitenden Kolben in einer Kurzanordnung bringt aber bisher nicht erkannte Vorteile der Dampf arbeit. Das an sich bekannte Verhalten einer reinen Labyrinthdichtung bringt es mit sich, daß der Arbeitskolben beim Aufwärtsgang zunächst beim Überschneiden der Auspuffschlitze noch relativ undicht ist, wodurch der im Zylinder verbliebene Restdampf weitgehend durch den Labyrinthspalt in den Auspuff entweicht. Mit größer werdendem Hub wird die wirksame Labyrinthlänge größer und damit auch die Dichtwirkung bis zur Totpunktlage. Die Kompression setzt also später ein als durch die Auspufföffnungen vorgegeben ist und es ist eine" geringere Kompressionsarbeit zu leisten. Bei geeigneter Auslegung beträgt diese Ersparnis bis zu rund 20%. Beim Abwärtsgang des Kolbens steht dagegen zu Anfang die gesamte Labyrinthlänge und damit volle Dichtwirkung zur Verfügung, die mit zunehmender Expansion, also Druckminderung im Zylinder nachläßt. Der am Kolben vorbeiströmende Leckdampf tritt nun bei der Gleichstrommaschine nicht nur mit in den Auspuff, sondern auch in den Leckdampfraum. Die wegen der sicheren Kolbenführung meist kurzhubig zu bauenden Maschinen entlassen in der einstufigen Bauart den Auspuffdampf selbst bei kleinen Maximalfüllungen und bei hoher Überhitzung noch leicht überhitzt in den Auspuffraum, so daß auch der Leckdampf etwa in diesem' Zustand die Führungsbüchse erreicht. Er stellt daher eine laufende Dampfheizung dieser Büchse dar. Wenn dieser Dampf dauernd abströmen kann und dadurch satter wird, fließen laufend mit diesem neue Wärmemengen mit besseren Wärmeübergangszahlen nach, die neben der Führungsbüchse vor allem den Schmierfilm auf der inneren Laufseite erwärmen. Damit treten hier ähnliche wenn auch nicht so kritische Verhältnisse wie vordem im Dampfzylinder üblicher Kolbendampfmaschinen auf.

Gemäß der Erfindung trägt der mit an sich bekannten Dichtungsringen ausgerüstete Kreuzkopf an sich bekannte Ölabstreifringe; der hohle Kreuzkopf samt seiner Laufbahn ist mit einer Überflutungskühleinrichtung versehen und zwischen Kolben- und Kreuzkopfführung ist ein der Abführung von Leckarbeitsmittelmengen dienender Raum angeordnet. In weiterer Ausbildung der Erfindung enthält die Überflutungskühleinrichtung mehrere von der Kurbelseite aus Kühlmittel zuführende Spritzrohre, die eine Überflutung der Führungsbüchse bewirken und gleichzeitig auch den hohlen Kreuzkopf von innen erfassen, indem z. B. die Kühlstrahlen tangential und schräg nach oben auf die Innenseite der Lauffläche wirken, wodurch ein schraubenförmiger Kühlmittelfluß erzielt wird.

Ein Ausführungsbeispiel zeigt die Zeichnung. Hierin ist 1 ein Zylinder einer einfach wirkenden Kolbendampfmaschine mit Gleichstromauslaß bei 2. In dem Zylinder 1 arbeitet der Arbeitskolben 3 mit den teilweise gezeichneten Labyrinthen 4. Der Kolben 3 steht über den rohrähnlichen Träger 5 mit dem Kreuzkopf 6 starr in Verbindung, der in der Führungsbüchse 7, die in den Arbeitszylinder 1 in an sich bekannter Weise hineinragt, geführt wird. Der .Kreuzkopf 6 trägt die an sich bekannten Ölabstreifringe 8, 9. Der hohle Kreuzkopf 6 wird samt seiner Laufbahn in der Büchse7 mittels der Spritzrohre 10 durch gekühltes Schmiermittel, das in Form der Spritzstrahlenil aus den Spritzrohren austritt, gekühlt. Durch die Abstreifringe 8,9 wird das Schmiermittel wieder entfernt. Der Leckraum 12 unter dem .Arbeitskolben 3 ist am kalten Ende durch den Kondensableiter 13 gegenüber der Atmosphäre verschlossen.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kolben- und Kreuzkopf anordnung einer einfach wirkenden Kolbendampfmaschine mit Gleichstromauslaß, bei der Kolben: und Kreuzkopf starr miteinander verbunden sind, der Kreuzkopf in einer in den Arbeitszylinder hineinragenden Buchse geführt ist, zwischen Kreuzkopf und Führungsbuchse eine Ölabstreifringe enthaltende Abdichtung vorgesehen ist und der "Kolben ausschließlich Labyrinthdichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit an sich bekannten Dichtungsringen ausgerüstete Kreuzkopf (6) an sich bekannte ölabstreifringe (8, 9) trägt, der hohle Kreuzkopf samt seiner Laufbahn mit einer ÜberflutungskühL· einrichtung versehen ist undzwischen Kolben-und Kreuzkopfführung ein der Abführung von Leckarbeitsmittelmengen dienender Raum (12) angeordnet ist.

2. Kolben- und Kreuzkopfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überflutungskühleinrichtung mehrere von der Kurbelseite aus Kühlmittel zuführende Spritzrohre (10) enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 897 248, 429 641,
353 063, 507 226, 661 954, 692 088, 865 687, 62 727; schweizerische Patentschrift Nr. 231 760.

Entgegengehaltene ältere Rechte:
Deutsches Patent Nr. 762 969.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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