Titel: Krauß's verbesserter Dampfkolben.
Autor: Krauß, G.
Fundstelle: 1856, Band 140, Nr. II. (S. 14–17)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj140/ar140002

II. Verbesserter Dampfkolben; von G. Krauß.

Mit Abbildungen auf Tab. I.

Von der Ansicht ausgehend, daß die größtmögliche Leistung einer Locomotive, auch bei der besten Construction, hauptsächlich bedingt ist durch zweckmäßig construirte, stets vollkommen dicht schließende und möglichst |15| wenig Reibung erzeugende Kolben, war ich bestrebt die bisherigen Kolben, welche dieser Anforderung nicht genügend entsprechen, zu verbessern.

Ehe ich in Nachfolgendem die Construction des von mir verbesserten Dampfkolbens beschreibe, will ich zur bessern Verständigung die Mängel der jetzigen für Locomotiven beinahe allgemein angewendeten anführen. Diese Kolben bestehen nämlich aus zwei, zwischen einem Piston dampfdicht eingeschlossenen gußeisernen Ringen, welche an einer Stelle geöffnet sind; hier ist ein Keil eingepaßt, der in Verbindung mit einer Stellschraube den Druck einer geschlossenen Kreisfeder auf den Kolbenring überträgt und so den dichten Schluß des letztern an der Cylinderwand bewirkt. Die Nachtheile dieser Kolben sind nun folgende:

1) Da das Material sowohl des Kolbenringes als auch des Cylinders aus Gußeisen besteht, so ist wegen der gleichartigen Masse der beiden reibenden Gegenstände eine große Reibung und hiemit eine starke Abnützung beider verbunden.

2) Dadurch daß der dichte Schluß der Kolbenringe an der Cylinderwand durch eine Stellschraube bedingt ist, vermindert sich die Spannung und hiemit der dichte Schluß in dem Maaße, als die Abnutzung fortschreitet; es ist also von Zeit zu Zeit ein Nachspannen der Kolbenringe erforderlich, was bei manchen Kolben oft alle vier Wochen nothwendig wird.

3) Wird das Nachspannen der Kolbenringe nicht von einem zuverlässigen Arbeiter und auf die genaueste Weise vollzogen, so ist entweder der Schluß an der Cylinderwand nicht dicht genug, d.h. die Spannung des Ringes widersteht dem Drucke des Dampfes nicht, oder es wird der Ring zu fest gespannt, womit wiederum eine vergrößerte Reibung und eine dadurch bedingte stärkere Abnutzung verbunden ist.

Die Anwendung einer Stellschraube hat ferner den Nachtheil, daß sie und hiemit auch Keil, Ring und Feder loswerden können, welches, wie dieses schon mehrmal vorgekommen ist, die Beschädigung von Kolben und Cylinder herbeiführt. Daß ein öfteres Erneuern der Kolbentheile und zeitweises Ausbohren der Cylinder mit diesen Uebelständen verbunden ist, bedarf kaum der Erwähnung.

4) Obwohl die Bewegung der Kolbenringe um ihre Achse eine allgemeine Regel seyn sollte, so wird diese doch bei Anfertigung von Kolben wenig beachtet. Der fixe Stand der Kolbenringe bewirkt, daß sich die Cylinder oval auslaufen, und besonders ist jene Stelle wo der Keil sitzt, eine der nachtheiligsten.

Der Ursprung alles Uebels bei den Dampfkolben für Locomotiven ist der, daß die Maschinen oft stundenlange Strecken, ohne Dampf, also |16| mit trockenen Cylindern, laufen müssen. Die Kempten-Lindauer Bahnstrecke hat eine 14 Stunden lange, fast immer einprocentige Steigung, wo bei der Thalfahrt, mit Ausnahme der Bahnhöfe, die Locomotiven nicht zu arbeiten brauchen. Hier äußerten sich die angeführten Uebelstände am fühlbarsten, und es war dringend nothwendig denselben abzuhelfen.

Um den erwähnten Mängeln der Dampfkolben abzuhelfen, wurde für die Kolbenringe ein anderes Material verwendet; ferner wurden jene Theile aus dem Kolben entfernt, welche dem Loswerden unterworfen sind; überdieß den Kolbenringen eine selbstthätige Spannung gegeben und dadurch das Nachspannen derselben beseitigt; endlich wurden die Kolbenringe so construirt, daß sie sich um ihre Achse drehen können.

Als Material zu den Kolbenringen habe ich Compositionsmetall genommen. Das ist nun zwar nichts Neues, derartige Kolbenringe wurden schon längst gemacht, man ist aber wegen ihrer geringen Haltbarkeit in den meisten Fällen wieder davon abgekommen. Die Dauerhaftigkeit habe ich jedoch dadurch erzielt, daß ich in den Compositionsring eine starke gerippte Stahlfeder eingießen ließ.

Die Construction besagter Kolben ist aus Fig. 3 und 4 ersichtlich. Fig. 3 stellt den Querschnitt der beiden im Piston befindlichen Kolbenringe am Sitze des Keils eines derselben in natürlicher Größe dar. Fig. 4 zeigt die Lage der beiden Kolbenringe bei abgehobenem Pistondeckel und die Stellung und Verbindung der eingelegten Federn im vierten Theil der natürlichen Größe. Der Theil des Kolbenringes, welcher aus Compositionsmetall besteht, ist mit a bezeichnet; d ist die zur Verstärkung desselben dienende miteingegossene Stahlfeder, b die die Spannung des Kolbenringes erzeugende eingelegte Stahlfeder. Der Druck der letztern äußert sich theils in der inneren Peripherie des Kolbenringes, theils wird er durch den Stift s und den Keil c auf den Ring übertragen. Dieser in der Feder b befestigte Stift dient noch dazu, die unverrückbare Verbindung mit dem correspondirenden Kolbenringe zu bewerkstelligen. Da man darauf zu sehen hat, daß die Keilöffnungen beider Ringe nicht zusammen zu stehen kommen, so wurde eines der Enden der geöffneten Feder b radial eingebogen, so daß die Drehung des Kolbenringes um etwa 1/6 der Peripherie stattfinden kann. Um endlich die Abnutzung der Ringe, da wo sie sich gegenseitig berühren, zu verhindern, ist bei einem derselben in die Berührungsfläche ein Ring n eingelöthet, dessen Querschnitt in Fig. 3 sichtbar ist, und der aus Kupfer oder Messing gefertigt seyn muß. Zur Erhaltung des Kolbenpistons in der Cylinderachse ist ein Eisenstück e am untern Theile desselben passend eingelegt.

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Die Herstellung der Kolbenringe ist sehr einfach. Man bedarf hiezu einer schmiede- oder gußeisernen zerlegbaren Form, deren hohler Raum den Dimensionen des Ringes entspricht. Die vorher, nach der in der Zeichnung ersichtlichen Form abgedrehte und verzinnte Feder d wird in die Form gespannt, das Ganze angewärmt und der Guß vollzogen. Die Mischung des hiezu verwendeten Compositionsmetalls richtet sich nach der Dichtigkeit der Cylindermasse. Für weiches Gußeisen habe ich eine Zusammensetzung von 80 Th. Zinn, 16 Th. Antimon und 4 Th. Kupfer oder Glockenmetall am zweckmäßigsten gefunden.

Bei Anwendung dieser Kolbenringe ist es von Vortheil, die Cylinder vorerst auszubohren, wenn sie nicht vollkommen rund seyn sollten.

Die Vortheile, welche beschriebene Kolben bieten, sind nebst der Beseitigung aller erwähnten Mängel, große Dauerhaftigkeit und Einfachheit; die Folgen derselben sind äußerst geringe Reparatur, erhöhte Leistungsfähigkeit der Maschine und eine auffallende Ersparniß an Brennmaterial. Eine der hiesigen Locomotiven, welche schon seit 10 Monaten mit solchen Kolben versehen ist, ergab eine Brennmaterialersparniß von 33 Proc., entsprechend dem Verbrauche von 11,7 Kubikfuß nicht geschichteten Torfes per Wegstunde, bei einer Arbeitsleistung von 3000 Ctr. Bruttobelastung und 7 Stunden Geschwindigkeit auf einer Bahnstrecke mit über die Hälfte einprocentiger Steigungen.

Bei solchen günstigen Erfahrungen wurde denn auch von der Betriebsverwaltung der bayerischen Staatsbahnen die Anfertigung der Kolbenringe nach oben beschriebener Construction für sämmtliche Maschinen angeordnet. Diese Construction ist aber nicht bloß für Locomotiven, sondern für alle Dampfmaschinen und überhaupt wo Metallkolben angewendet werden können, zu empfehlen.

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