Titel: Davies' rotirende Dampfmaschine.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1849, Band 112, Nr. LXXXIII. (S. 401–407)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj112/ar112083

LXXXIII. Davies patentirte rotirende Dampfmaschine.

Aus dem Mechanic's Magazine, 1848, Nr. 1318 und 1319.

Mit Abbildungen auf Tab. VII.

Diese Maschine ist eine Verbesserung derjenigen rotirenden Dampfmaschine, auf welche Hr. Davies vor mehreren Jahren ein Patent nahm. Fig. 1 stellt ein Paar an einer Welle befindlicher nach dem verbesserten System construirter Rotationsdampfmaschinen im Frontaufrisse dar; einige der anderen Theile der linken Maschine sind weggelassen, um die dahinter befindlichen Theile sichtbar darzulegen. Fig. 2 stellt die rechter Hand befindliche Maschine im Grundriß und die linker Hand befindliche im Horizontaldurchschnitte nach der Linie ab dar. Fig. 3 ist ein Durchschnitt einer der Maschinen nach der Linie edfgch in Fig. 2; Fig. 4 ist ein Durchschnitt nach der Linie ik in Fig. 1 und Fig. 2, mit Hinweglassung des Cylinderdeckels B und der Excentricumbüchse, um gewisse Theile deutlicher darzulegen. A ist die Hauptwelle, welche durch die Mitten der Cylinder B, B beider Maschinen und beiden in den letzteren rotirenden cylindrischen Kolben D, D, ebenso durch die Platte G geht, welche beide Maschinen von einander trennt. Die Enddeckel P, P der beiden festen Cylinder sind mit metallenen Stopfbüchsen versehen, durch welche die Hauptwelle A geht.

Fig. 5 stellt eine dieser verbesserten Stopfbüchsen im Aufrisse, Fig. 6 im Grundrisse dar. Fig. 7 ist ein Querschnitt derselben nach der Linie rl (Fig. 6 und 8); Fig. 8 ein Horizontaldurchschnitt nach der Linie mn und Fig. 9 ein Querschnitte nach der Linie pq. P ist der Enddeckel eines der Cylinder B, B: K die Liederungsbüchse, deren Körper in eine zu ihrer Aufnahme in den Cylinderdeckel gebohrten Oeffnung oder Hülse eingeführt ist; K², eine Flansche, welche nebst den durch sie gehenden Bolzen H, H dazu dient, die Büchse an der äußern |402| Seite des Deckels zu befestigen. Die untere Seite der Flansche K² und der mit ihr in Berührung befindliche Theil des Cylinderdeckels sind sorgfältig abgedreht, damit sie ganz genau auf einander passen. Der einzige Theil des Körpers der Stopfbüchse, welcher mit den Seiten der Hülse im Cylinderdeckel sich wirklich in Berührung befindet, ist eine ungefähr 1/2 Zoll tiefe, genau in die Hülse passende ringförmige Hervorragung K¹. Unterhalb des Randes K¹ befinden sich vier Naben (hubs) M, M, M, M, welche nicht ganz so weit als der Theil K¹ hervorragen, so daß der Dampf zu der Rückseite sämmtlicher Theile des Körpers unterhalb des Randes K¹ freien Zutritt hat. Durch jede dieser Naben ist ein Loch gebohrt zur Aufnahme einer Spiralfeder N, deren Zweck unten erläutert werden soll. Die Stopfbüchse besitzt im Innern zwei zu einander concentrische Absätze oder Rippen 1 und 2. An die obere Seite der unteren Rippe 2 ist ein flacher Messingring E genietet, und der Raum zwischen diesem Ring und dem Absatz 1 ist durch zwei verticale Aufhälter F, F, welche von der Rückseite durch den Körper der Büchse gesteckt sind und sich über den Ring E erstrecken, rings herum in zwei gleiche Theile getheilt. Ueber den Ring E werden lose über einander zwei Lagen concentrischer Segmente L¹, L² geschoben. Die erste Lage L¹ besteht aus vier Segmenten von der Fig. 10 dargestellten Durchschnittsform, welche unmittelbar auf dem Ring E liegen, und mit dem einen Ende gegen den einen oder den andern der Aufhälter F, F anstoßen. Jeder der letzteren paßt in eine zu seiner Aufnahme in die Segmente geschnittene Vertiefung. Die andere Lage L² besteht aus kleineren Segmenten, deren Sitze an der inneren Seite der Segmente L¹ ausgeschnitten sind. Alle diese Segmente sind sorgfältig abgedreht, so daß sie mit Genauigkeit an und auf einander passen. Doch gestatten die zwischen ihnen befindlichen verticalen Distanzen ihre Bewegung nach innen und seitwärts um ungefähr 1/8 Zoll. T ist ein kreisrunder Deckel mit einem an seine untere Seite genieteten Messingring V von kleinerem Durchmesser. Dieser Ring paßt in denjenigen Theil der Stopfbüchse, welcher den geringeren Durchmesser hat, und zwar unmittelbar auf die concentrischen Segmente, während der äußere Rand des Deckels auf dem Ansatz 1 ruht, und mit Hülfe der Schrauben h, h an denselben befestigt ist. Der Durchschnitt Fig. 9 zeigt die Büchse und die der Reihe nach in dieselbe passenden Theile L¹, L², T, V von einander getrennt, um ihre gegenseitigen Beziehungen deutlich darzulegen. Die oben erwähnten Spiralfedern drücken mit ihren inneren Enden gegen die concentrischen Segmente L¹ und mit ihren äußeren Enden gegen die Seiten der Hülse im Cylinderdeckel, während die Aufhälter |403| F, F verhüten, daß die concentrischen Segmente seitwärts weiter herumgleiten, als bis zu diesen Aufhältern. Der Druck der Federn N, N nach innen hat den Zweck, die concentrischen Segmente in beständigem beinahe reibungslosen Contacte mit der Welle A zu erhalten. Da jedesmal eine Fuge zwischen je zwei dieser Segmente einem soliden Theil des unmittelbar hinter ihm befindlichen Segmentes gegenüber zu liegen kommt, und sämmtliche Segmente oben von dem Deckel T bedeckt sind, so ist es beinahe unmöglich daß eine Portion Dampfes auf die Rückseite der Liederung entweiche. Der Dampf ferner, welcher rings um die Rückseite der Liederungsbüchse circuliren und seinen Weg durch die Oeffnungen der Theile M finden kann, wird durch die Art und Weise, wie die concentrischen Segmente zusammengestellt sind, verhindert durch dieselben zu dringen.

Alle Theile dieser Stopfbüchse sind aus Eisen, mit Ausnahme der concentrischen Segmente L¹, L² und des unteren und oberen Ringes, die aus Messing bestehen, weil sie die einzigen wirksamen Theile sind, zu welchen der Dampf Zutritt haben kann und das Messing der Corrosion minder zugänglich ist als das Eisen. Durch die verticalen Zwischenräume zwischen den concentrischen Ringen ist auch auf die Ausdehnung der Metalle gehörig Rücksicht genommen.

Die Zapfenlager X, X der Hauptwelle sind so eingerichtet, daß sie sich von Zeit zu Zeit leicht wieder adjustiren lassen, so daß jede Abweichung der Welle aus der vollkommenen Concentricität wahrgenommen und beseitigt werden kann. Fig. 11 stellt eines dieser Zapfenlager abgesondert im Endaufriß, Fig. 12 im Grundriß nach der Linie ab und Fig. 13 im Durchschnitte nach der Linie cd dar. M g, N g sind messingene Lager, in denen die Welle unmittelbar ruht; O g, eine unterhalb des unteren Lagers N g eingefügte Platte; R g ein quer durch den Träger geschobener Keil, welcher mit Hülfe von Muttern S g, S g an seinen beiden Enden befestigt wird. Sollte daher das Messinglager N g oder die Platte O g einmal aus der horizontalen Linie weichen, so braucht man nur den Keil einwärts zu drücken, um die tragenden Theile wieder in ihr richtiges Niveau zu stellen. T g ist ein Zeiger, mit dessen Hülfe man leicht ermitteln kann, ob die Welle in ihrer richtigen Lage arbeitet. Wenn die Welle sich in ihrer richtigen Lage befindet, und man dreht den Zeiger herum, so muß er frei herumlaufen, ohne die Welle zu berühren; kommt er jedoch mit der Welle in Berührung, so ist dieß ein sicheres Zeichen, daß die Welle aus ihrer richtigen Lage gekommen ist, und daher mittelst des erwähnten Keiles wieder adjustirt werden muß.

|404|

Der Erfinder gibt dem Kolben D, wie Fig. 3 und 4 zeigt, zwei Hervorragungen s a, s a, gegen die der Dampf wirkt, d.h. der Kolben ist doppeltwirkend. Der Dampf wirkt nämlich zugleich auf entgegengesetzten Seiten der Welle, so daß jedes Bestreben des Dampfdrucks gegen die eine Hervorragung, die Welle aus der Mitte des festen Cylinders B zu drängen, durch den gleichen Druck gegen die Hervorragung auf der entgegengesetzten Seite balancirt wird. Ein weiterer Vortheil dieses doppeltwirkenden Kolbens besteht darin, daß der Dampf eine doppelte Oberfläche des Kolbens findet, gegen die er wirkt, wodurch die Kraft der Maschine ohne Vermehrung ihres Volumens und Gewichtes bedeutend erhöht wird. An der Spitze der Hervorragung s a befindet sich eine Vertiefung, in welche ein Liederungsstück e¹ eingefügt ist. Diese Liederung wird während der Rotation des Kolbens durch eine Feder gegen die Seiten des festen Cylinders B dampfdicht angedrückt. Um indessen die Reibung zwischen den Liederungsstücken und dem Cylinder zu vermindern, sind die ersteren rücksichtlich der Welle in einer schiefen Lage angeordnet.

Die Befestigung des Kolbens an die Hauptwelle geschieht vermittelst dreier Leisten m, m, m, welche in entsprechende an der Welle und der Büchse angebrachte Rinnen eingeschoben werden, jedoch so, daß die Welle sich ein wenig seitwärts durch den Kolben verschieben läßt, während der Kolben selbst stets in einer und derselben Ebene rotirt. Der Hauptvortheil dieser Befestigungsmethode besteht darin, daß wenn von dem Ende her irgend ein Druck gegen die Hauptwelle erfolgt, was öfters vorkommt, die Welle diesem Drucke hinreichend nachgeben kann, so daß er sich nicht auf den Kolben fortpflanzt; dadurch ist eine der Hauptquellen der Reibung gänzlich beseitigt.

Da der Kolben zwei wirksame Stellen hat, so sind auch zwei Canäle A¹, A¹ zur Zulassung des Dampfs in den Cylinder B vorhanden, deßgleichen zwei Schieber F a, F a zum Zulassen und Absperren des Dampfs. Der von dem Dampfkessel kommende Dampf strömt durch die Röhre W a (Fig. 1) in die Kammer M¹, welche den nachher zu beschreibenden Expansionsapparat enthält. Von da gelangt der Dampf in die Kammer Z a und von dieser durch eine der drei Oeffnungen q¹, r¹, s¹ weiter. Angenommen, die Mündung q¹ sey, wie Fig. 3 zeigt, offen, so strömt der Dampf durch die Röhren O¹, O¹ in die Kammern G a, G a und von da durch die Schlitze der Platten b a, b a längs der Canäle A, A des Schiebers F a in den Cylinder B. Hier stößt er gegen die Hervorragungen des Kolbens und treibt diesen in der Richtung der Pfeile herum. Soll |405| die Bewegung der Maschine rückgängig gemacht werden, so bleibt die Mündung s¹ offen. Während die Hervorragungen s a, s a des Kolbens an den Canälen A¹, A¹ vorübergehen, treten die Schieber F a ganz in die Kammer G a zurück. Wenn die Schieber quer in die ringförmigen Räume H a, H a zwischen dem Kolben und dem Cylinder B hineinragen, so müssen die Vertiefungen in den Schiebern mit den Canälen der Platten b a, b a coincidiren; jedoch eine dem einen dieser Canäle äquivalente Bewegung sperrt auf einmal die Canäle ab und verhindert das fernere Zuströmen des Dampfs nach oder von dem Cylinder, bis der Kolben vorübergegangen ist und der Schieber den ringförmigen Raum kreuzt.

Um den Schiebern die geeignete hin- und hergehende Bewegung zu ertheilen, bedient sich der Patentträger eigenthümlich gekrümmter excentrischer Scheiben, welche mit möglichst geringer Erschütterung auf Frictionsrollen wirken. Bei der oben beschriebenen doppeltwirkenden Maschine müssen die Excentriken und Frictionsrollen während jeder Umdrehung nothwendig zweimal mit einander in Berührung kommen; eines der Excentriken muß jedoch größer als das andere seyn. C a stellt das größere, C b das kleinere Excentricum dar. Y, Y sind die Büchsen, welche die Excentriken einschließen. Die den letzteren zu gebende Curve ist Fig. 14 und 15 in einem größeren Maßstab dargestellt.

Fig. 16 stellt eine Locomotive mit rotirender Dampfmaschine in der Seitenansicht dar. A d ist der Dampfkessel; D d die Feuerbüchse; E d das Gestell; F d die mit dem letzteren fest verbundene Maschine; K d, die Hauptwelle; L d, die Kurbel; M d und M e die gekuppelten Treibradachsen; N d und N e die Kurbeln der gekuppelten Räder; e d und e e Lenkstangen, welche den Kurbelzapfen R d der Maschine mit den Kurbeln der Treibräder verbinden. Die Achsenhalter S d, S e sind nicht wie gewöhnlich parallel und perpendiculär, sondern von der Fig. 17 dargestellten gekrümmten Form, um unter allen Umständen jeder Erschütterung gegen die Stangen e d und e e vorzubeugen. Die Krümmung besteht aus kleinen vom Mittelpunkte K d aus beschriebenen Kreissegmenten. Die drei Kurbeln sind gleich gleich groß; dasselbe gilt von den Verbindungsstangen und dem Halbmesser K d, M d. Zieht man daher die Linie K d M d, so entsteht ein Parallelogramm M d N d K d R d. Das Nämliche wird aber der Fall seyn, in welcher Lage zwischen ihrem Achsenhalter sich der Mittelpunkt der Achse M d befinden möge. Denn angenommen das Rad begegne auf der Schiene einem Hindernisse, welches die Achse M d veranlaßt bis zu der durch den punktirten Kreis angedeuteten Lage emporzusteigen, so wird offenbar, da die Achse in der |406| Peripherie eines Kreises, dessen Mittelpunkt K d ist, gleitet, der Parallelismus der Bewegung keine Störung erleiden, und es kann daher auch kein nachtheiliger Stoß oder eine unregelmäßige Bewegung gegen die Verbindungsstangen wirken.

Davies' Methode, die Expansionsventile in Thätigkeit zu setzen, ist neu und sinnreich; ihr Zweck ist Geschwindigkeit der Bewegung. Die Expansionsventile sind in der Kamer M a enthalten. Der zu ihrer Bewegung dienliche Apparat besteht aus einer Combination von parallelen Hebeln mit einer doppeltwirkenden excentrischen Bewegung von derselben Art, wie die zum Betrieb der erwähnten Schieber angewendete. Die Figuren 18 und 19 stellen die Haupttheile dieses Apparates nach einem größeren Maaßstabe dar. Fig. 18 ist eine Seitenansicht, Fig. 19 eine Endansicht des Apparates mit Hinweglassung der andern Platten B a und C a.

B a, B a sind Verbindungsplatten, welche die Welle A umgeben und ein Paar Frictionsrollen D a und E a einschließen, die auf den Peripherien der excentrischen Scheiben J a und K a laufen. J a ist eine an den Träger X befestigte Achse mit einem Winkelhebel N a. Die Länge des geraden gleicharmigen Theils dieses Hebels ist gleich der die Mittelpunkte der Frictionsrollen verbindenden Linie. Die Befestigungspunkte O a und P a liegen genau in den Mitten der Hebel C a, C a und die Enden des geraden Hebels sind durch Bolzen O a und P a mit den Hebel C a, C a verbunden. Auf ähnliche Weise ist das Glied Q a mit Hülfe der Bolzen R a, S a mit den untern Enden der Hebel C a verbunden. Das Glied Q a ist eben so lang als der gerade Arm des Winkelhebels. Die Hebel C a der Winkelhebel N a und das Glied Q a bilden demnach ein um die Punkte O a, P a, R a, S a bewegliches Parallelogramm. Da die Maschine eine doppeltwirkende ist, so besitzt jedes Excentricum zwei Hervorragungen; daher bewegen sich bei jeder Umdrehung die Frictionsrollen zweimal durch einen Raum gleich der Excentricität der excentrischen Scheiben. Es ist nun klar, daß die Hebel C a um die centralen Stützpunkte O a und P a sich drehen, und daß jede Bewegung der Frictionsrollen die andern Enden der Hebel C a in gleichem Maaße dreht, so daß, wenn in Folge der Rotation der Excentriken die Frictionsrollen in die punktirte Lage gelangen, die entgegengesetzten Enden der Hebel C a eine entsprechende Lage einnehmen müssen. Die Ausladung der excentrischen Scheiben und das Spiel dieses Systems von Parallelhebeln entspricht der Zulassung des Dampfs in den Cylinder B und der Bewegung der Aufhälter F a, F a.

|407|

Um die Bewegung dem Ventil in der Kammer M a mitzutheilen, geht eine Verbindungsstange R g von der Mitte des Gliedes Q a nach der Achse (way-shaft) U a. T a ist ein um X a drehbarer Hebel, der vermittelst des Vertical- und Längenhebels Y a von der Achse U a aus in Thätigkeit gesetzt wird. A b, A b sind Gelenke, welche in gleichen Abständen zu beiden Seiten des Drehungspunktes X a befestigt sind und vermittelst der Stange N b direct mit dem Expansionsventil communiciren.

Um mit Expansion arbeiten und den Grad der Expansion reguliren zu können, ist eine Handhabe H g angeordnet, welche vermittelst der Verbindungsstange J g den herabhängenden Arm des Winkelhebels N a in Bewegung setzt. Von der schiefen oder horizontalen Lage des geraden Arms dieses Hebels hängt die Stellung der Frictionsrollen hinsichtlich der beiden Excentriken ab. Eine andere und feste Stellung der Frictionsrollen regulirt die Führung des Expansionsventils hinsichtlich des Schieberventils F a. Denn es ist einleuchtend, daß wenn die Frictionsrollen durch den Winkelhebel in die durch Punktirungen in Fig. 19 angedeutete Lage gebracht worden sind, die Excentricität der excentrischen Scheiben in Wirksamkeit tritt und das Expansionsventil in der Kammer M a früher als der Schieber F a in der Kammer G a in Thätigkeit gesetzt wird.

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