Titel: Petrie's Dampfmaschine.
Autor: Petrie, James
Fundstelle: 1845, Band 96, Nr. CV. (S. 417–423)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj096/ar096105

CV. Verbesserungen an Dampfmaschinen, worauf sich James Petrie, Ingenieur zu Rochdale, Grafschaft Lancaster, am 22. Mai 1844 ein Patent ertheilen ließ.

Aus dem London Journal of arts, Febr. 1845, S. 1.

Mit Abbildungen auf Tab. VI.

Vorliegende Verbesserungen beziehen sich

1) auf die Anbringung eines Mechanismus zum Abschneiden des Dampfzutritts bei Expansionsdampfmaschinen und bestehen in dieser Hinsicht hauptsächlich in der eigenthümlichen Wirkungsweise gewisser Schieberventile in Verbindung mit den gewöhnlichen D-Ventilen; diese Schieberventile werden vermittelst einer besonderen excentrischen Vorrichtung, außer dem gewöhnlichen Excentricum zum Betrieb der D-Ventile in Wirksamkeit gesezt. Die durch diese Anordnung gewonnenen Vortheile bestehen erstens in der Abschneidung des Dampfs dicht an der Einmündung des Dampfcylinders; zweitens darin daß, da die Schieberventile oder Absperrungsplatten während der Bewegung beinahe im Gleichgewicht sind, zum Betrieb derselben nur geringe Kraft erforderlich ist; drittens in der sanften und ruhigen Bewegung, indem diejenigen Theile, welche rasch in Bewegung gesezt werden sollen, sehr leicht construirt sind; viertens darin, daß während der Beibehaltung der gewöhnlichen Bewegung der D-Ventile die verbesserte Zuführungsmethode des Dampfs angewendet werden kann, so daß jene bei allzurascher Zulassung des Dampfs eintretende Erschütterung beseitigt ist. Einen wesentlichen Theil der in Rede stehenden Verbesserungen bildet

2) eine Methode die oben erwähnten Platten oder Schieberventile mit dem gewöhnlichen Regulator in Verbindung zu sezen, so daß der Dampf in Folge der Thätigkeit des Regulators, je nachdem weniger oder mehr Kraft erforderlich ist, früher oder später abgesperrt werden kann, wodurch man ein Maximum der Expansion, mithin eine bedeutende Dampf- und Brennmaterialersparniß erzielt.

Fig. 1 stellt den Cylinder einer gewöhnlichen stationären Dampfmaschine im Seitenaufrisse, seine Ventilbüchsen dagegen im Durchschnitt dar. Fig. 2 ist ein Frontaufriß des Cylinders und der Seitenröhren; die Vorderseite der Dampfbüchsen ist weggelassen und |418| die Ventile sind im Durchschnitt dargestellt. A ist der Dampfcylinder. Die beiden D-Ventile B, B' werden auf die gewöhnliche Weise durch ein Excentricum in Bewegung gesezt. Die Scheidewände a, a' welche das Dampfende (steam end) von dem Ausströmungsende (eduction end) trennen, befinden sich in der Nähe der Ausströmungsseite der Stangen b, b' welche quer über die Eingänge der Canäle c, c' des Cylinders sich erstreken, so daß für die Absperrungsplatten d, d' ein hinreichender Raum bleibt. An dem äußersten Dampfende geht außerdem noch eine andere Stange e, e' quer über die Ventilfläche. Der Raum zwischen diesen beiden Stangen bildet einen Durchweg f, f'; sie endigen sich an beiden Seiten in eine ebene Fläche, d.h. an derjenigen Seite, welche an der Vorderseite des Cylindercanals gleitet, so wie an derjenigen, welche von dem halbkreisförmigen Theile des D-Ventils eingeschlossen ist. An diesen Flächen gleiten die Platten d, d', durch deren Bewegung die Abschneidung des Dampfs bewerkstelligt wird; sie sind durch Stangen g, g' mit einander verbunden, welche durch Stopfbüchsen in den Boden der oberen Dampfbüchse und in den oberen Theil der unteren Dampfbüchse treten. Die Schieberplatten d, d' sind mit einem nachher zu beschreibenden Mechanismus verbunden, der sie veranlaßt, auf eine beliebige Streke des Kolbenhubs an der Bewegung der D-Ventile Theil zu nehmen, dann an der inneren Fläche derselben hingleitend eine oder die andere der Oeffnungen f, f' zu verschließen und dadurch den Dampf für den übrigen Theil des Hubs abzusperren. Wenn die Schieberplatte d die Oeffnung f des Ventils B bedekt, so ist die andere Schieberplatte d' in einer solchen Lage, daß die Oeffnung f' in dem Ventile B' unbedekt bleibt. Bei dieser Stellung der Platte d' läßt die Oeffnung f', wenn sich die D-Ventile abwärts bewegen, Dampf in den unteren Cylindercanal einströmen, und dieser Dampf wird abgeschnitten, wenn die Platte d' die Oeffnung f' verschließt. Ist lezteres erfolgt, so öffnet sich der Eingang f, und das Ventil B läßt den Dampf durch den oberen Canal in den Cylinder strömen, während die Schieberplatten d, d' fortfahren sich mit den D-Ventilen zu bewegen, bis der geeignete Zeitpunkt zum Abschneiden des Dampfs an der Oeffnung f erscheint. In diesen beiden Fällen wird der übrige Theil des Hubs, welchen der Kolben nach Absperrung der Oeffnungen f und f' zurüklegt, durch die Expansion des Dampfs bewerkstelligt.

Die Fig. 1, 3 und 4 erläutern den Mechanismus, durch welchen die Platten d, d' ihre Bewegung erhalten, und zwar stellen die Fig. 3 und 4 die Seitenansicht und den Grundriß eines gewöhnlichen an einer Schwungradwelle angeordneten Excentricums nebst Stange dar. Das Excentricum h ist an der Peripherie breiter als |419| gewöhnlich, besizt aber zur Aufnahme der mit der Excentricumstange t verbundenen Kranzstüke die übliche Rinne. Ein Theil dieser Rinne ist zur Aufnahme des Excentricums i eingerichtet, dessen Kante mit dem Excentricum h concentrisch ist, ausgenommen an den beiden geneigten Theilen j, j. Diese geneigten Theile wirken auf die in einem elliptischen Ringe l gelagerten Frictionsrollen k, k. Der elliptische Ring ist an eine Stange m befestigt, welche mit den Schieberplatten d, d' in Verbindung steht; er wird durch Führungen n, n veranlaßt, sich mit der erwähnten Stange m in einer geraden Linie zu bewegen. Diese Stange ist mit einem Winkelhebel o verbunden, welcher lose an der die D-Ventile bewegenden Querwelle p sizt. Die Verbindung mit den Abschneidungsventilen oder Schieberplatten ist aus Fig. 1 ersichtlich. Von diesem Winkelhebel wirkt eine Stange q auf die Achse r, welche durch die Gelenke s, s mit den nach den Schiebern d, d' hingehenden Stangen g, g' verbunden ist. Der Punkt, an welchem der Dampf abgesperrt wird, läßt sich verändern, indem man das Excentricum i entweder vor- oder rükwärts verschiebt. Da das Excentricum i mit dem Excentricum h rotirt, und die wirksame Fläche des ersteren, die Stellen j, j ausgenommen, mit dem lezteren concentrisch ist, so zieht diese Bewegung die Stange m abwechselnd vor- und rükwärts. Mit Rüksicht auf die Excentricumstange wird der lose Winkelhebel o dieselbe Bewegung haben, wie wenn er an der Welle p fest säße, ausgenommen an den erwähnten Zeitpunkten. Demzufolge arbeiten die Absperrungsschieber stets mit den D-Ventilen, nur dann nicht, wenn sie im Begriff sind den Dampf abzuschneiden.

Der zweite Theil dieser Verbesserungen, nämlich die Methode, den Expansionsapparat mit dem gewöhnlichen Regulator der Dampfmaschine zu verbinden, findet in den Figuren 5, 6 und 7 seine Erläuterung. Da die Kraft stationärer Dampfmaschinen, insbesondere der zu industriellen Zweken angewendeten, selten sich gleich bleibt, so ist es wünschenswerth, um von der Dampfkraft den größtmöglichen Vortheil zu erzielen, den Dampf je nach der wechselnden Belastung der Maschine früher oder später in dem Cylinder abzuschneiden. Fig. 5 liefert einen Grundriß, Fig. 6 einen Querschnitt und Fig. 7 einen Seitenaufriß des zur Erreichung dieser Absicht eingerichteten Apparats. 1, 1 ist ein auf einer Platte 2, 2 verschiebbares Gestell, welches durch eine Gelenkstange 3, 3 mittelst der Stifte 4 und 5 mit der Stange t des gewöhnlichen Excentricums verbunden ist. Somit nimmt das Gestell an der hin- und hergehenden Bewegung der Excentricumstange Theil und theilt diese Bewegung durch die Stange 6 einem an der Welle p befindlichen losen Hebel o mit, |420| der sich nun gerade so bewegen wird, wie wenn er an der Welle p festsäße. Um nun die Bewegung dieses Hebels zu vervollständigen, muß die Stange 6 vor- und rükwärts bewegt werden. Dieses geschieht mit Hülfe eines Excentricums 7, welches an der in dem Gestelle 1, 1 gelagerten Welle 8 rotirt und auf die Frictionsrollen 9, 9 wirkt. Die Mittel, wodurch das Excentricum 7 in Rotation gesezt, und das Ganze durch den Regulator controlirt wird, sind nun folgende. An der Schwungradwelle c befindet sich ein Winkelrad 10, welches in ein an der Welle 12 sizendes Getriebe 11 greift; ungefähr in der Mitte zwischen dem Schwungrad und dem Gestell 1, 1 befindet sich eine Kuppelung 13, welche die Welle 12 mit einer andern Welle 14 dergestalt verbindet, daß sich die leztere auf die Länge des Spielraums des Gestells 1, 1 vor- und zurükbewegen kann. Das andere Ende der Welle 14 läuft in einem an das Gestell befestigten Lager und treibt mit Hülfe der Winkelräder 16, 17 die Welle 8, welche in einer gegebenen Zeit dieselbe Anzahl Umdrehungen macht, wie die Schwungradwelle. Das auf die Achse 8 festgekeilte Planetenwinkelgetriebe 18 theilt die Bewegung dem Planetenwinkelgetriebe 19 mit, welches in das Winkelrad 20 greift. Lezteres ist auf der Büchse des Excentricums 7 festgekeilt und dieses sizt lose an der Welle 8. Das Planetengetrieb 19 ist, wie der Durchschnitt Fig. 6 zeigt, in dem Schraubenrade 21 gelagert, das in eine darunter befindliche Schraube 22 greift. Diese Schraube ist dergestalt in dem Boden des Gestells angeordnet, daß sie sich nur um ihre eigene Achse drehen kann. So lange nun das Planetengetrieb 19 stationär ist, macht das Rad 20 und mithin auch das Excentricum 7 in derselben Zeit eben so viel Umdrehungen als die Schwungradwelle, und so lange dieses der Fall ist, bewegt das Excentricum 7 die Schieber d, d' durch die oben bezeichneten Mittel an einem gewissen festen Punkt des Kolbenhubs. Wenn nun die Schraube am Boden des Gestells in Rotation gesezt wird, so wirkt dasselbe auf das Schraubenrad 21, wodurch das Planetengetrieb 19 mitgenommen, die Stellung des Rads 20 auf der Welle 8 geändert und das Excentricum 7 in eine andere Lage gebracht wird. Diese Verschiebung des Excentricums 7 wird durch die Thätigkeit des Regulators folgendermaßen bewerkstelligt. Die Figuren 5 und 7 erläutern die Verbindung des Regulators mit dem oben beschriebenen Apparat. Der untere Theil der die Regulatorspindel umgebenden Röhre ist mit einem paar Frictionsscheiben 24, 24 versehen, welche steigen oder sinken, je nachdem in Folge der Geschwindigkeitsveränderung die Schwungkugeln aus einander fliegen oder zusammenfallen. Diese Frictionsscheiben nun wirken auf eine an dem Ende der Welle 23 |421| befindliche Scheibe 25, und sind so angeordnet, daß sie, so lange die Maschine mit normaler Geschwindigkeit rotirt, mit der Frictionsscheibe 25 nicht in Berührung kommen. Fliegen jedoch die Schwungkugeln in Folge einer Zunahme der Geschwindigkeit weiter auseinander, so kommt die untere Scheibe 24 mit der Scheibe 25 in Berührung und sezt sie nach einer gewissen Richtung in Umdrehung; und wenn die Kugeln in Folge einer Abnahme der Geschwindigkeit zusammenfallen, so kommt die obere Scheibe 24 mit der Scheibe 25 in Berührung und dreht sie nach der entgegengesezten Richtung um. An dem Ende der Welle 23 befindet sich die oben erwähnte Schraube, deren Eingriff in das Rad 21 sofort die Verschiebung des Excentricums bewerkstelligt, so daß der Dampf früher abgeschnitten wird, wenn die Maschine zu rasch geht, und später, wenn sie zu langsam geht.

Fig. 8 stellt den Grundriß, Fig. 9 die Endansicht und Fig. 10 die Seitenansicht einer Modification des oben beschriebenen Apparates dar. a, a ist ein verschiebbares Gestell, welches auf ähnliche Weise, wie das oben beschriebene, in Thätigkeit gesezt wird; auch die Welle b wird auf dieselbe Weise durch eine von der Schwungradwelle ausgehende Welle umgetrieben. Das an der Welle b befestigte Excentricum f wirkt gegen die Frictionsrolle g, welche an dem Ende der mit den Absperr-Schiebern verbundenen Stange 6 angeordnet ist. Das Winkelrad c hat in seiner Büchse eine Leiste, welche in eine gerade an der Welle b befindliche Rinne d paßt, so daß dasselbe während seiner rotirenden Bewegung sich in der Richtung seiner Länge vor und zurük bewegen kann. An einer andern Stelle der Welle b befindet sich eine schraubenförmige Rinne l, welche auf 8 Zoll Länge ungefähr eine Viertelsdrehung gestattet. Die Büchse des Excentricums f enthält gleichfalls eine Leiste, welche in der Rinne l gleitet und das Excentricum mit der Welle verbindet. Das Excentricum f wird dadurch auf seiner Welle b verschoben, d.h. der Dampf wird dadurch früher oder später abgeschnitten, daß die Welle b durch die Büchsen des Rades c und des Excentricums f nach der einen oder der andern Richtung verschoben wird. Diese Verschiebung geschieht vermittelst zweier Hebel g, g, einer beweglichen Schraubenmutter h und eines Paares kleiner Winkelräder, von denen die Welle 23 nach dem Regulator hingeht. Die Verbindung des beweglichen Gestells mit der gewöhnlichen Excentricumstange t kann auf die oben dargestellte Weise bewerkstelligt werden.

Eine andere Anordnung des Apparates zur Verbindung des Expansions-Excentricums mit dem Regulator ist Fig. 11 im Aufriß und Fig. 12 im Grundrisse dargestellt. a, a ist die Schwungradwelle mit dem gewöhnlichen Excentricum b. Das Expansions-Excentricum |422| ist Fig. 11 im Durchschnitte und Fig. 12 zum Theil im Durchschnitte dargestellt. d ist ein bei e beweglicher Frictionskranz; f ein Bolzen, welcher durch das Expansions-Excentricum und zwischen den Enden des Frictionskranzes hindurchgeht. Dieser Bolzen hat den Zwek, die Verbindung zwischen dem Frictionskranz und dem Expansions-Excentricum herzustellen. g ist ein Getriebe mit einem Rande, worauf Stifte z, z angeordnet sind. Dieses Getriebe ist an dem Bolzen h befestigt, welcher in einem durch das Excentricum b gebohrten Loche läuft und mit einem an das Expansions-Excentricum befestigten inneren Rade y in Eingriff steht. Das Expansions-Excentricum ist mit dem gewöhnlichen Excentricum vermittelst der Friction des Bandes d verbunden, die durch Anziehen des Bolzens i, Fig. 12, adjustirt werden kann. Zu diesem Zwek muß zur Aufnahme eines Schraubenkeils bei k entweder in dem Umfange oder der Seite des Expansions-Excentricums eine Oeffnung gelassen werden. Eine unter dem Kopfe des Bolzens i befindliche gewundene Feder erhält die Friction gleichförmig. Das Frictionsband d sollte dicht genug angezogen seyn, um den Widerstand der Bewegung des Expansionsschiebers zu überwältigen, jedoch nicht so dicht, daß dasselbe unnöthige Erschütterungen des mit demselben verbundenen Mechanismus veranlassen könnte. Die Vor- und Rükwärtsbewegung des Expansions-Excentricums kann auf folgende Weise durch den Regulator bewerkstelligt werden. Der obere Theil eines Trägers m enthält einen Zapfen, um den ein Metallstük n, n drehbar ist. Ein hervorspringender Arm dieses Stükes ist mit dem Regulator so verbunden, daß derselbe, wenn die Kugeln auseinander gehen, in die Lage 1, 2 und wenn sie zusammenfallen, in die Lage 1, 3 gedreht wird; im normalen Zustande dagegen nimmt der Arm eine mittlere Lage 1, 4 an. Wird nun der Arm in die Richtung 1, 2 bewegt, so wird natürlich der hervorspringende Theil o vorgeschoben, so daß die Stifte z, z bei jeder Umdrehung der Schwungradwelle gegen denselben anschlagen. Bewegt sich nun das Schwungrad in der Richtung des Pfeils q, so wird sich das Getriebe bei jeder Umdrehung des Schwungrades in der Richtung des Pfeils r bewegen, und da das Getriebe mit den an dem Expansions-Excentricum befestigten Zähnen im Eingriffe steht, so wird es das leztere in einer entsprechenden Richtung drehen. Wenn der oben erwähnte Arm in die Richtung 1, 3 gebracht wird, so erfolgt natürlich die Bewegung des Excentricums in entgegengesezter Richtung, und in der Lage 1, 4 hat der Arm auf das Excentricum keinen Einfluß. Der Regulator nun veranlaßt diese Bewegungen auf folgende Weise. x ist die Regulatorspindel. Die Entfernung und das Zusammenfallen der Schwungkugeln hebt oder senkt die Hülfe mit den Frictionsscheiben v, v'. |423| Eine Scheibe u ist an gewissen Stellen 5, 6 ausgehöhlt, so daß wenn eine dieser Höhlungen einer der Frictionsscheiben v gegenüber kommt, ihre Thätigkeit eingestellt wird. In der Abbildung befindet sich die Frictionsscheibe v' der Höhlung 6 gegenüber, daher kann sie nicht auf die Scheibe u wirken, und der an der lezteren angebrachte Zapfen wird die Stange s in der dargestellten Lage erhalten; dadurch wird das Expansions-Excentricum c allmählich verschoben und die Geschwindigkeit der Maschine abgeändert. Sollte nun die Frictionsscheibe v mit der Scheibe u in Berührung kommen, so würde sie dieselbe drehen, bis die Höhlung 5 ihr gegenüber zu liegen käme, das Gewicht A würde sich dann perpenticulär über dem Centrum des Kurbelzapfens t befinden, der Aufhälter o würde zurükgezogen werden und die Einwirkung auf das Excentricum aufhören; sollten aber die Kugeln noch weiter zusammenfallen, so würde die Frictionsscheibe v, nachdem sie sich über die Höhlung 5 bewegt hat, auf die Scheibe u wirken und den Hebel in die Lage 1, 3 bringen.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Tafeln


Orte
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: