Titel: Methode die Schieber und Klappen der Dampfmaschinen zu bewegen, wenn der Dampf ausdehnungsweise angewendet wird.
Autor: Whitelaw, James
Fundstelle: 1835, Band 55, Nr. LVII. (S. 321–327)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj055/ar055057

LVII. Ueber eine neue Methode die Schieber und Klappen der Dampfmaschinen zu bewegen, wenn der Dampf ausdehnungsweise angewendet wird. Von Hrn. James Whitelaw.

Aus dem Repertory of Patent-Inventions. Januar 1835, S. 60.

Mit Abbildungen auf Tab. VI.

Ich theile hier eine neue Methode Dampfmaschinen von der gewöhnlichen Einrichtung ausdehnungsweise zu betreiben mit. Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Maschine, an der die Zeit der Absperrung des Dampfes durch den Governor regulirt wird, und woran einige Theile im Durchschnitte dargestellt sind. Fig. 2 ist ein Endaufriß des Cylinders, der Schnauzen (nozles) und der zur Bewegung der Klappen dienenden Steuerung. In beiden Figuren sind gleiche Gegenstände mit gleichen Buchstaben bezeichnet.

Die Unterlagen, in denen sich die Zapfen a, a der Schüttelwelle bewegen, sind an die Cisterne gebolzt, und so wie die Gewichte, die das Gewicht der Klappen ausgleichen, und einige andere Theile in der Zeichnung nicht abgebildet, damit die neuen Theile um so anschaulicher werden. Die Welle b, b, die zur Bewegung der Absperungsklappen dient, bewegt sich in den beiden Hebeln c, c, die an die Schüttelwelle geschirrt sind. Der Governor macht dieselbe Anzahl von Umdrehungen wie die Kurbelwelle, und der Wäscher (wiper) d so wie die damit in Verbindung stehenden Theile sezen die Absperrklappen auf folgende Weise in Bewegung. Ein Theil der Stange des Governors ist cylindrisch abgedreht, und an dieser Stelle sind ein oder einige Gänge einer Schraube angebracht, welche in beiläufig zwanzig Mal ihrem Durchmesser eine Umdrehung macht. Das Stük f ist ausgebohrt, und in seiner Bohrung mit einigen Schraubengängen versehen, damit sich dasselbe leicht an dem abgedrehten Theile der Governorstange bewegen kann. Der äußere Theil von f ist in ein in den Wäscher gebohrtes Loch gepaßt, gleichwie die Governorstange in das in f befindliche Loch eingepaßt ist; nur ist hier das Schraubengewinde im Inneren des Loches des Wäschers angebracht, damit die Halsringe, welche ober- und unterhalb angebracht sind, und welche das Steigen und Fallen dieses Stükes hindern, so klein im Durchmesser als möglich seyn können; da hiedurch die Reibung |322| an den Enden des Wäschers vermindert wird, so wird derselbe leichter von dem Governor in Bewegung gesezt werden können. e, e sind Reibungsrollen, und die Theile g, g des Gestelles, an denen sie sich befinden, schieben sich in messingenen Führern rük- und vorwärts. Die Stange h pflanzt die Bewegungen des Gestelles an den Hebel i fort, der in Fig. 1 durch punktirte Linien angedeutet ist; dieser Hebel sezt die Welle b, b, an der die Hebel l, l angebracht sind, in Bewegung, und diese lezteren Hebel bewegen die Stange, welche mittelst des Querhauptes s und der Seitenstangen o, o die Absperrklappen in Thätigkeit sezt. Die Stangen n, n müssen Kugel- und Scheidengelenke haben, damit sich deren untere Enden herumdrehen können, so wie sie den Theil f auf und nieder bewegen.

Die Schraube, welche das Innere von f mit der Governorstange verbindet, muß nach einer anderen Richtung gewunden seyn, als die Schraube, die das Aeußere von f mit dem Wäscher verbindet. Beide Schrauben sind in dem Aufrisse als an derselben Seite befindlich gezeichnet, während sie sich an entgegengesezten Seiten befinden sollen, wie man dieß aus Fig. 2* sieht, wo einige der hier beschriebenen Theile im Grundrisse dargestellt sind.

Da die in den äußeren Theil von f geschnittene Schraube, indem sie sich nach Abwärts windet, dieselbe seitliche Richtung hat, wie die Bewegung des Wäschers, so wird die Reibung an dem unteren Halsringe dem Governor beistehen, um den Wäscher rükwärts zu drehen, während das Gewicht des Wäschers die Reibung an dem oberen Halsringe vermindert, sobald sich der Wäscher nach der entgegengesezten Richtung dreht. Die Halsringe und die Unterlagen, an denen sie befestigt sind, sind nicht abgebildet, indem sie den Theil f verhüllt haben würden.

k ist der Hebel, in welchem sich die vom Excentricum herführende Stange bewegt. Die Stellungen etc. der übrigen Theile werden erhellen, wenn man die Bedeutung folgender Buchstaben verfolgt. Die Hebel m, m befinden sich lose an der Schüttelwelle, und der Zwek derselben ist, die Bewegung der Absperrklappen, welche Statt haben würde, wenn ihre Seitenstangen unmittelbar mit den Hebeln l, l in Verbindung stünden, zu beseitigen.

Wirft man einen Blik auf den Durchschnitt der Klappe in Fig. 1 und auf die Rükenansicht derselben in Fig. 1*, so wird man sehen, daß dieselbe so gebaut ist, wie die kurze Schiebklappe (short slide valve); doch befindet sich an derselben auch noch eine Büchse von der Länge und Breite der Dampfwege, an deren beiden Enden jedoch die Endplatten fehlen. Es erhellt ferner auch, daß diese lezteren Theile keinen Unterschied in dem Betriebe der Dampfmaschine |323| bewirken können, ausgenommen die Fläche der Schnauzen (nozles), auf der sich die Klappe schiebt, verhindert das Eindringen des Dampfes in den vorderen Theil der erwähnten, zunächst an dem Dampfende des Cylinders befindlichen Büchse, wenn eine der kleinen Absperrklappen, welche man gleichfalls in den Zeichnungen sieht, den Rükentheil dieser Büchse bedekt.

Die Art und Weise, auf welche der Governor auf den Wäscher wirkt, wird aus Folgendem hervorgehen. Der Wäscher d muß so angebracht seyn, daß, wenn sich die Maschine mit den Kugeln des Governors nach Abwärts bewegt, er die Absperrklappen solcher Maßen in Bewegung sezt, daß genau am Ende des Kolbenhubes eine dieser Klappen die oben erwähnte Büchse, durch welche der Dampf in den Cylinder tritt, bedekt. Bei dieser Stellung der Kugeln bewegt sich die Maschine langsam; auch wird während der ganzen Länge des Hubes zur Erzeugung ihrer Bewegung der ganze Druk des Dampfes verwendet. Wenn sich die Schrauben an dem unteren Ende der Governorstange und an dem Wäscher nach gehörigen Richtungen winden, so wird, wenn sich die Kugeln nach Auswärts bewegen, der Wäscher sich aus seiner früheren Stellung vorwärts drehen, und den Dampf mehr am Beginne des Hubes absperren, und dadurch wird die Maschine, die Last mag groß oder klein seyn, so lange, als sie nicht überlastet ist, mit gleicher Geschwindigkeit in Bewegung erhalten werden. Wenn der Wäscher von der Stellung aus, in der er sich an der Governorstange befand, so lange die Kugeln tief standen, eine halbe Umdrehung gemacht hat, so werden die Kugeln so weit emporgestiegen seyn, als es ihnen möglich ist; und dann wird der Dampf schon am Beginne des Kolbenhubes abgesperrt werden, so daß man keine Gefahr läuft, daß die Maschine durchläuft.

Da während der Bewegung der Absperrklappen kein Dampfdruk Statt findet, so ist die Reibung an denselben auch nur sehr gering; denn die an dem Ende der Schieberklappe angebrachte Büchse befindet sich immer so weit hinter dem Ende der vorderen Seite der Schnauzen, daß der Dampf zu beiden Seiten der Absperrungsklappe, welche sich von der Büchse weg bewegt, Zutritt hat. Aus einem Blik auf Fig. 1 und 3 wird dieß noch deutlicher werden; denn man wird hieraus ersehen, daß die Enden der vorderen Fläche der Schnauzen sich genau in einer Linie mit der inneren Wand der äußersten Enden der Büchsen befinden, sobald beide Dampfwege von der Schieberklappe bedekt sind. Und da die Flächen an dem Rüken der Schieberklappe, auf welchen sich die Absperrungsklappen bewegen, über |324| den Rüken der Klappe emporgehoben werden, so wird der Dampf auf die Klappe, welche offen ist, keinen Druk ausüben können.

Die Bewegungen der Schüttelwelle können die Stellung, in welche die Absperrklappen durch den Wäscher d an der Schieberklappe gebracht werden, nicht verändern, indem das Ende des Hebels i, in welchem sich die Stange h des Wäschers bewegt, nie weit von dem Mittelpunkte der Bewegung der Schüttelwelle entfernt ist. Es wäre nicht geeignet, wenn man die Welle b, b sich in fixirten Unterlagen bewegen lassen wollte, indem die Schieberklappe immer in Bewegung ist, und indem die Absperrklappen keine entsprechende Bewegung besizen, wodurch dieselben an der Schiebklappe an ihrer Stelle erhalten würden.

Da die Enden des Wäschers aus Kreisen zusammengesezt sind, welche von dem Mittelpunkte der Governorstange aus gezogen sind, so wird der Wäscher sehr leicht von dem Governor in Bewegung gesezt werden, indem die kreisförmigen Theile über die Reibungsrollen gehen; denn die Reibung des Wäschers an den Rollen wird um diese Zeit beinahe nichtig seyn, weil die Walzen genau so weit entfernt sind, daß sie die äußersten Theile des Wäschers nicht berühren.

Der Hub der Absperrwalzen ist sehr kurz, und die Krausen (ruffs) an den Theilen g, g reguliren die Länge desselben. Wenn sich die Welle, welche die Absperrklappen in Bewegung sezt, wie in Fig. 1 und 2 unter der Schüttelwelle befindet, so ruht die Stange h auf dem oberen Ende des Hebels i, wo dann ihr Gewicht die Reibungsrollen abhält, auf den äußersten oder kreisförmigen Theilen des Wäschers zu ruhen, indem das Gestell auf zwei der Krausen der Theile g, g auszuruhen kommt.

Da die Schraubengewinde, welche die Verbindung zwischen der Governorstange und dem Wäscher bilden, in beiläufig dem zwanzigfachen Durchmesser der geschraubten Theile nur eine einzige Umdrehung machen, so kann keine auf das Ende des Wäschers wirkende Kraft denselben umdrehen, ohne die Governorstange mit sich zu führen; dagegen wird die geringste von dem Governor ausgehende Kraft den Wäscher zu Umdrehungen an der Stange veranlassen.

Wenn man den Wäscher lang genug macht, und sein oberes Ende mit den Stangen n, n verbindet, so braucht man den Zwischentheil f gar nicht. In diesem Falle dürfen aber die Reibungsrollen keine vorstehenden Randstüke haben; auch wird der Wäscher um eine doppelt größere Streke steigen oder fallen, als der Theil f.

In Fig. 3 sieht man eine ähnliche Art von Absperrklappe auf die gewöhnliche D Klappe angewendet. Das Ende der oberen Ausführungsröhre |325| ist durch einen schattirten Kreis angedeutet, und die mit einem Randstüke versehene Armröhre am Grunde der Schnauzen bildet die untere Ausführungsröhre. Die Dampfröhre befindet sich an der weggeschnittenen Seite der Schnauzen; ihre Form und Stellung ist jedoch durch punktirte Linien angedeutet. Von dem Cylinder selbst ist nur ein Theil abgebildet.

Runde Schieber- oder Kolbenklappen können einen kleineren Kolben haben, der sich innerhalb jeder Klappe bewegt, um den Dampf abzusperren.

An der sogenannten Bauchschieberklappe (leech slide valve) kann man den Absperrklappen statt der Schieberbewegung auch eine Bewegung an Angelgewinden geben, wie sie an der gewöhnlichen Austrittsklappe Statt findet. In diesem Falle werden die Absperrklappen, wenn sie geöffnet sind, nach Oben oder Unten gerichtet seyn, während sie, wenn sie geschlossen sind, eine beinahe horizontale Stellung haben werden.

Fig. 6 zeigt eine sehr einfache Einrichtung der Stangen und Hebel, welche zum Betriebe der Schieber- und Absperrklappen an einer horizontalen Maschine dienen. In dieser Figur bezeichnen dieselben Buchstaben dieselben Theile, wie in Fig. 1 und 2.

Wendet man den oben beschriebenen Apparat auf eine Dampfmaschine ohne Governor an, so kann deren Kraft abgeändert werden, ohne daß man die Maschine anzuhalten brauchte; es genügte hiezu mit dem Theile f eine Stange und einen Griff in Verbindung zu bringen. Wenn kein Governor erforderlich ist, so wäre es noch einfacher, den Wäscher d an der Kurbelwelle anzubringen.

Eine zwischen der oberen, und eine andere zwischen der unteren Dampfklappe und dem Kessel angebrachte Absperrklappe würden, wenn sie auf die aus Fig. 1 und 2* ersichtliche Art und Weise durch einen Wäscher betrieben würden, sehr gut arbeiten, wenn beim Oeffnen derselben kein Druk des Dampfes auf die Klappen Statt fände. Klappen, welche gleich der in Fig. 4 abgebildeten gebaut sind, sind zu diesem und anderen derlei Zweken sehr gut geeignet. Die Stange, welche die Klappe in Bewegung sezt, sieht man bei c: a, a sind die Stangen, welche den Hauptdruk erleiden, und die Stange d läuft in der Dampfröhre herab, um zur Bewegung der Absperrklappe zu dienen, welche sich am Boden dieser Dampfröhre befindet. Fig. 5 gibt einen Grundriß der Klappe in einem etwas größeren Maßstabe. Um dieselbe an Ort und Stelle anzubringen, kann man Kork oder irgend eine andere etwas elastische Substanz in die Büchse b bringen. Der Druk kann an dieser Art von Klappen an irgend einer beliebigen Seite derselben Statt finden; wirkt |326| er auf dieselbe Seite, an der sich die Stangen a, a befinden, so kann man die Gefüge dieser Stangen ein klein wenig lose lassen: in diesem Falle ist jedoch die Einpassung der Klappe mit Kork nicht nothwendig. Die Fuge (snug) an dem Scheitel des Klappensizes, worauf die Klappe ruhen soll, ist nur in gewissen Fällen erforderlich.

Für Schieberklappen eignen sich die in Fig. 1, 2 und 3 angegebenen Einrichtungen am besten; für kegelförmige Klappen kann man sich hingegen mehr der aus Fig. 4 und 5 ersichtlichen Methoden bedienen.

An den hier beschriebenen Methoden den Dampf in irgend einem Zeitpunkte des Kolbenhubes abzusperren, ist die Zahl der Bewegungen der Theile um die Hälfte geringer; die Thätigkeit, welche von Seite des Governors erforderlich ist, um den Wäscher umzudrehen, ist, da sich der Wäscher nie parallel mit der Achse der Reibungsrollen bewegt, nie so groß, und mehr gleichmäßig; auch wird der Dampf näher an dem Cylinder abgesperrt, als dieß nach der Methode der HH. Maudsley und Field der Fall ist. Hrn. Tredgold's Methode ist sicherlich keine gute, selbst wenn die Absperrungszeit des Dampfes durch den Governor regulirt werden könnte. Wer die alte und die neue Methode genau kennt, wird übrigens, abgesehen von den bereits angegebenen, in der von mir beschriebenen Methode noch mehrere Vorzüge vor den alten Methoden entdeken.

Das Umdrehen eines Wäschers an einer Welle mittelst eines Schraubengewindes kann nicht bloß in dem oben beschriebenen Falle, sondern auch noch zu verschiedenen anderen mechanischen Zweken mit Vortheil verwendet werden. Ich hätte oben noch angeben sollen, daß der kleinere der beiden Kreise, welche den Wäscher d umschreiben, ein Halbkreis seyn soll; auch hätte ich bemerken sollen, daß, wenn der Dampf an dem einen Ende des Cylinders abgesperrt wird, die Absperrklappe an dem anderen Ende geöffnet wird, so daß die Maschine beim Beginne der nächsten Hälfte ihres Hubes immer früh genug Dampf erhält.

Anhang.

Eine sehr einfache, obschon vielleicht nicht die beste Methode, die Dampfmaschinen ausdehnungsweise zu betreiben, ersieht man aus Fig. 7. Hier ist a die Röhre, welche von dem Kessel her führt, während das eine Ende der Röhre b, c an die obere, das andere hingegen an die untere Dampfklappe führt. Wenn nun mittelst eines gewöhnlichen Excentricum der Kolben d, der genau in die Röhre b, c paßt, an der Röhre a auf und nieder bewegt wird, so |327| wird der Dampf durch Umtreibung des Excentricum um seine Welle bei jedem beliebigen Theile des Kolbenhubes abgesperrt werden. Wenn man die Flächen der Absperrklappen verlängert, oder wenn man an der Stange, wodurch dieselben in Bewegung gesezt werden, ein Schiebergefüge anbringt, so kann man auch in allen den oben angegebenen Fällen ein Excentricum anwenden, welches mit der Hand in die gehörige Stellung an der Welle gebracht wird. Mit geringen Modificationen in der Steuerung der Klappen können die hier angedeuteten Methoden beinahe an allen Arten von Dampfmaschinen in Anwendung kommen.57)

|327|

Die beigefügten Zeichnungen werden den Mechanikern hoffentlich die Undeutlichkeit und Verworrenheit, die hie und da in der Beschreibung Statt findet, und die selbst von dem englischen Originale gerügt wird, erläutern.

A. d. R.

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