Titel: Maudslay's directwirkende Maschinen für Schraubendampfschiffe.
Autor: Maudslay,
Fundstelle: 1845, Band 98, Nr. I. (S. 1–6)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj098/ar098001

I. Directwirkende Maschinen für Schraubendampfschiffe; von Maudslay und Comp.

Aus dem Mechanics' Magazine, Jun. 1845, Nr. 1140.

Mit Abbildungen auf Tab. I.

Bei Schraubendampfbooten ist die Anordnung von Räderwerk zwischen den Krummzapfen und dem Schrauben-Treibapparat, um dem lezteren die nöthige Geschwindigkeit zu ertheilen, immerhin ein Uebelstand, sowohl wegen der großen Vermehrung des Gewichtes, der Reibung und des Lärmens, als auch deßwegen, weil bei dem Räderwerk leicht Brüche und sonstige Unordnung vorkommen können. Indessen kann mit den besten Marine-Dampfmaschinen bisheriger Construction, sie mögen mit Balancier ausgerüstet oder directwirkend seyn, die Schraube auf keine andere Weise in Thätigkeit gesezt werden, nicht etwa, weil sich irgend eine Schwierigkeit vorfindet, die Kolben mit der Schraubenwelle zu verbinden, oder die Anzahl der Kolbenhube zu vermehren, sondern weil, wenn man die Kolben sich eben so schnell wie die Schraube bewegen ließe, die Cylinder auch eben so schnell luftleer gemacht werden müßten; und dieß ist mit den gegenwärtig gebräuchlichen Schieberventilen und sonstigen Mechanismen unmöglich. Ein wichtiges praktisches Problem war demnach zu lösen, nämlich: auf geeignete Weise die Cylinder so rasch zu füllen und zu entleeren, daß sich die Kolben so rasch wie der Treibapparat bewegen können und die Maschine augenbliklich eingestellt oder rükgängig gemacht werden kann. So schwierig auch die Lösung dieses Problems ist, so freut es uns doch sagen zu können, daß dasselbe durch die verbesserten Anordnungen, welche den Gegenstand vorliegender Mittheilung bilden, aufs erfolgreichste gelöst ist.

Fig. 9 stellt einen Seitenaufriß, Fig. 10 einen Grundriß, Fig. 11 und 12 Verticaldurchschnitte der verbesserten Construction dar. E, E sind die Dampfcylinder; F, F die Condensatoren, welche zum Theil den Cylindern als Träger dienen, zum Theil sich in horizontaler Richtung nach den Lustpumpen H, H erstreken; P, P die Hauptwellen der Krummzapfen, welche unterhalb der Centrallinien der Cylinder in Lagern ruhen, deren Träger V, V auf den unteren Theilen der Condensatoren |2| stehen und sich aufwärts nach dem Boden der Cylinder erstreken. O, O, O, O sind die an den Enden der Hauptwelle befestigten Hauptkrummzapfen; P, P und N, N Verbindungskurbeln, welche an den beiden Enden der Zwischenwelle Q befestigt sind. Leztere liegt mit der Achse P, P in einer Linie und verbindet beide Maschinen mit einander. X, X sind die an die Bodenplatte B befestigten Lager für die Achse Q. L ist eine andere Verbindungskurbel an dem vordersten Ende einer langen Welle Y, die sich nach dem Stern des Schiffes erstrekt, und deren hinteres Ende mit dem vorderen Ende des Wellstüks W verbunden ist. Das leztere tritt durch eine Stopfbüchse am Stern und trägt an seinem äußersten Ende den Treiber oder die archimedische Schraube Z, Fig. 9. Das vordere Ende des Theils W kann mit den Maschinen außer Verbindung gebracht werden, wenn das Schiff ohne Dampfkraft segeln soll. R ist eines der Lager, worin die Enden der Welle Y ruhen. Die verschiedenen Wellen P, Q, P, Y und W arbeiten genau in einer Linie und sind alle mittelst Kurbelbolzen mit einander verbunden, welche von den Haupt-Krummzapfen O, O hervorragen. Die Enden dieser Kurbelbolzen treten in Löcher an den Enden der Verbindungskurbeln N, N und L, so daß nun sämmtliche Wellstüke eine einzige rotirende Welle bilden, durch welche die Kraft beider Maschinen auf den im Wasser rotirenden Treibapparat übertragen wird. Die rotirende Bewegung dieser Achsenlinie wird durch die zu beiden Seiten der Cylinder E angeordneten Lenkstangen M, M vermittelt, deren untere Enden in die Bolzen der Krummzapfen O, O, O, O eingehängt und deren obere Enden mit den Querstüken o verbunden sind. Leztere sind in ihrer Mitte an die verticalen Kolbenstangen n, n befestigt, die sich durch Stopfbüchsen in den Mitten der Cylinderdekel auf und nieder bewegen. Auf diese Weise wird durch die auf- und niedergehende Bewegung der Kolben die Rotation des Treibers Z bewerkstelligt. Die Krummzapfen beider Maschinen sind rechtwinkelig zu einander gestellt, und die Luftpumpen werden mittelst Hebeln A, A in Thätigkeit gesezt. Die Drehungspunkte dieser Hebel befinden sich an den oberen Enden der schwingenden Rahmen y, y, deren untere Enden in Trägern an den Cylindern E, E gelagert sind. w, w sind die um x drehbaren Gegenlenker für die Parallelbewegung, wodurch die Kolbenstangen n, n veranlaßt werden, sich in senkrechter Richtung auf und nieder zu bewegen. Die schwingenden Rahmen y, y gestatten den Drehungspunkten der Luftpumpenhebel A, A sich dieser Bewegung zu accommodiren; da demnach die kürzeren Enden dieser Hebel keine senkrechte Bewegung haben, so sind die Luftpumpenstangen durch Gelenke mit denselben verbunden. Die kürzeren Arme der Hebel A, A sind |3| nur ⅓ so lang wie die längeren, weßhalb auch der Hub der Luftpumpenkolben nur ⅓ des Hubes der Dampfkolben ist, während sonst bei Dampfmaschinen das Verhältniß ½ ist. Dieses Verhältniß wurde angenommen, damit die Bewegung der Luftpumpenkolben nicht rascher sey, als sich mit dem geeigneten Auspumpen des heißen Wassers aus den Condensatoren F, F und dem Entleeren desselben durch die Ventile m, m in die Warmwassercisternen I, I verträgt. Die Ventile der Luftpumpenkolben J, J und die Entleerungsventile m, m in den Luftpumpendekeln sind bewegliche Ringe, welche ringförmige Oeffnungen bedeken. Diese Ventile bieten dem ausströmenden warmen Wasser einen sehr freien Durchgang dar, ohne daß sie sich hoch zu heben brauchen; sie öffnen und schließen sich leicht. Die ringförmigen Ventile werden durch sechs oder mehrere rings um ihre Peripherien angeordnete senkrechte Führungen mit den Stangen l, l der Luftpumpen concentrisch erhalten. Die Räume I, I über den Luftpumpen entsprechen den Warmwassercisternen; sie sind mit Seitenröhren versehen, welche das überfließende warme Wasser durch die Seite des Schiffs abführen. Die Bodenventile k der Luftpumpen sind Scharnierventile, deren Gewicht zum Theil durch rükwärts angebrachte Gegengewichte aufgewogen wird, so daß sie sich leicht öffnen. Die Drehungspunkte x der Gegenlenker w, w befinden sich an den oberen Enden hebelartig beweglicher Rahmen, und werden zugleich mittelst Stellschrauben an die von dem Cylinderdekel ausgehenden schiefen Stangen S, S befestigt, eine Anordnung, welche zur Adjustirung der erwähnten Drehungspunkte dient, damit die Parallelbewegung richtig arbeite. Die Warmwasserpumpen sind seitwärts von den Warmwassercisternen I, I, von denen sie ihr Wasser beziehen, angebracht; ihre Kolben werden durch die Enden von Querstüken, die an den Luftpumpenstangen angebracht sind, in Thätigkeit gesezt.

Der Dampf wird abwechselnd in die Cylinder gelassen und aus denselben entfernt mit Hülfe eines in einem Kreisbogen oscillirenden Schieberventils b, welches in einer cylindrischen Ventilkammer h arbeitet und dessen Achse i horizontal durch die Mitte des hohlen Cylinders h tritt. Das eine Ende dieser Achse tritt durch eine Stopfbüchse r aus der Ventilkammer h und trägt einen Hebel p, welcher demselben die zur Vertheilung des Dampfes geeignete oscillirende Bewegung ertheilt. Die Ventilkammer ist über einem Theile des Condensators F befestigt, vorn am Cylinder E, mit welchem sie oben durch eine flache Röhre oder einen Canal g und unten durch einen kurzen seitlichen Canal verbunden ist. Der Dampf tritt von dem Dampfkessel durch die Dampfröhre a und durch das Drosselventil von der einen Seite her ins Innere der cylindrischen Ventilkammer. Die |4| nähere Einrichtung und Wirkungsweise dieses eigenthümlichen Ventils wird aus Folgendem erhellen.

Fig. 13 ist ein Verticaldurchschnitt und Fig. 14 ein Grundriß der Ventilkammer h mit dem darin oscillirenden Ventile b und der Achse i. Fig. 15 ist ein verticaler Längendurchschnitt der Kammer h. Die Figuren 16 und 17 sollen die verschiedenen Lagen erläutern, die das oscillirende Schieberventil annimmt. Fig. 18 ist ein Endaufriß des Bewegungsmechanismus.

Die cylindrische Ventilkammer h besizt an ihrer unteren Seite drei neben einander angeordnete lange schmale Oeffnungen, nämlich einen mittleren Ausströmungscanal v am untersten Theile ihres Umfanges, welcher direct in den Condensator F führt, dann eine Oeffnung d, welche durch einen kurzen Canal mit dem unteren Arm f des Cylinders communicirt und eine andere Oeffnung u, die durch die vordere Röhre g mit dem oberen Arm c des Cylinders in Verbindung steht. Diese drei Oeffnungen, obgleich in der Fig. 15, 16 und 17 dargestellten Richtung schmal, sind doch in der andern Fig. 13 und 14 dargestellten Richtung so lang, daß sie dem Dampf einen genügenden Durchgang darbieten. Die Theile f und c an den oberen und unteren Enden der Cylinder öffnen sich, wie Fig. 14 zeigt, in einen beträchtlichen Theil des Cylinderumfanges. Das oscillirende Ventil b paßt genau auf den unteren Theil der inneren Höhlung der Ventilkammer h; dasselbe besizt eine Höhlung, die sich stets über dem mittleren Ausströmungscanal v befindet. Die Kanten zu beiden Seiten dieser Höhlung treten, wenn das Ventil durch den Hebel p rük- und vorwärts bewegt wird, über die seitlichen Oeffnungen d und u. Fig. 15 stellt das Ventil in der mittleren Lage seiner oscillirenden Bewegung dar, wobei die beiden Ränder der Höhlung beide Seitenöffnungen d und u verschließen. Wird nun das Ventil b nach der einen Richtung weiter bewegt, so daß es die Fig. 16 dargestellte Lage annimmt, so veranlaßt es den Niedergang des Kolbens; kommt das Ventil dagegen in die Fig. 17 dargestellte Lage, so bewirkt dasselbe das Steigen des Kolbens. Die Operation des Ventils, wodurch es während seiner Oscillation die Canäle d und u in gehöriger Reihenfolge schließt und öffnet, um die erforderliche Vertheilung des Dampfs zu bewerkstelligen, ist dieselbe wie bei gewöhnlichen Schieberventilen. Hat z. B. das Ventil die Lage Fig. 16 angenommen, so gelangt der durch die Dampfröhre a einströmende Dampf durch die unbedekte Oeffnung u und den Canal g über den Kolben und drükt denselben hinab, während der unter dem Kolben befindliche Dampf durch die Oeffnung d, die Ventilhöhlung und die Oeffnung v in den Condensator gelangt. Bei der Fig. 17 dargestellten Lage des Ventils tritt |5| der Dampf durch die von dem Ventil nicht bedekte Oeffnung d unter den Kolben, während der über dem Kolben befindliche Dampf durch die Oeffnung u, die Ventilhöhlung und die Oeffnung v in den Condensator überströmt.

Das Ventil b erhält seine oscillirende Bewegung durch den Fig. 13, 14 und 18 dargestellten Mechanismus. C und D sind zwei an der Zwischenachse Q befestigte Excentrica, deren Stangen T und U mit den beiden Enden eines Bogens K verbunden sind, in welchem zur Aufnahme einer verschiebbaren Hülse e eine gleichfalls bogenförmige Oeffnung angebracht ist. Diese Hülse paßt auf einen Zapfen, welcher von dem Ende des kurbelartigen Hebels p in horizontaler Richtung hervorsteht. Diese Anordnung hat den Erfolg, daß wenn die verschiebbare Hülse ganz am oberen Ende des bogenförmigen Schlizes sich befindet, wie Fig. 18 zeigt, alsdann die abwechselnde Vor- und Rükwärts-Bewegung, welche das Excentricum C der Stange T während einer ganzen Umdrehung der Achse Q ertheilt, auch den Zapfen des Hebels p und mit diesem das Ventil b in einem Kreisbogen vor- und rükwärts bewegen wird.

Wenn die Bewegung der Maschinen eingestellt werden soll, so wird der bogenförmige Theil K jeder Maschine in der Richtung seiner Länge und Krümmung, d. h. mit Bezug auf Fig. 18 aufwärts bewegt, wodurch die verschiebbare Hülse e, welche sich selbst nicht bewegt, da sie auf dem Zapfen des Hebels p stekt, in die Mitte des Schlizes in K gebracht wird. Jezt wird dem Zapfen des Hebels p gar keine oder nur eine höchst geringe Bewegung mitgetheilt und das Ventil b in seine mittlere Lage Fig. 15 gebracht, wobei es beide Oeffnungen d und u bedekt. In dieser Lage bleibt das Ventil bewegungslos, so daß die Maschine, in welche kein Dampf einströmen kann, still stehen muß. Um die Maschine wieder von Neuem in Bewegung zu sezen, muß der Theil K wieder zurükbewegt werden, so daß sein oberstes Ende wieder an die Hülse e gelangt. Dieß geschieht, wenn die Bewegung der Krummzapfen und mithin auch die des Schiffes vorwärts erfolgen soll; soll dagegen die Bewegung rükgängig werden, so muß der Theil K jeder Maschine aufwärts bewegt werden, so daß das unterste Ende seines Einschnittes an die Hülse e gelangt. Wenn sich nämlich die Hülse z. B. am oberen Ende des erwähnten Einschnittes befindet, so empfängt sie und mithin auch der Zapfen des Hebels p und das Ventil die ganze Bewegung von der Excentricumstange T, aber gar keine Bewegung von der andern Excentricumstange, obgleich diese das untere Ende des Theils K hin- und herbewegt; die Bewegung der Krummzapfen und des Schiffes erfolgt alsdann vorwärts. Befindet sich dagegen die Hülse an dem |6| unteren Ende des Einschnittes in K, so wird das Excentricum D mit seiner Stange U allein zur Bewegung der Hülse e des Hebels p und des Ventils b beitragen, während das andere Excentricum C und seine Stange T, obgleich sie das obere Ende von K vor- und rükwärts bewegen, keinen Einfluß auf die Hülse e haben. Das Excentricum D einer jeden Maschine ist in einer solchen Stellung auf der Achse Q befestigt, daß dasselbe auf die geeignete Weise die rükgängige Bewegung veranlaßt. Und da beide Excentrica C und D in Beziehung auf ihre Achse Q eine beinahe entgegengesezte Lage haben, so bewegen sie die beiden Enden des Theiles K abwechselnd in entgegengesezter Richtung vor und zurük, so daß die Mitte des Theiles K gar keine Bewegung hat. Befindet sich daher die Hülse e in der Mitte des bogenförmigen Einschnittes, so hat die Bewegung der Excentrica C oder D auf den Hebel p und das Ventil keinen Einfluß; das leztere bleibt daher in seiner mittleren Lage Fig. 15 bewegungslos. Um den Maschinenwärter in den Stand zu sezen, den Hülsen e in den bogenförmigen Einschnitten die geeigneten Stellungen zu geben, sind die Kanten dieser Einschnitte, wie die Figuren 13 und 18 zeigen, mit einer Verzahnung versehen, in welche zwei kleine Getriebe z, z greifen. Diese Getriebe sizen an einer kurzen Spindel, welche durch ein in der Hülse e befindliches Loch rechtwinkelig zum Zapfen des Hebels p geht. Die Spindel ist mit einem Kurbelgriff G versehen und besizt zwei in entgegengesezten Richtungen hervorragende Hebelarme, deren Enden in den Bereich eines Sperrhakens gebracht werden können, um eine Drehung der Getriebe zu hindern, wenn diese nicht nöthig ist.

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