Titel: Krauß' Dampfkolben mit beseitigter Kolbenreibung.
Autor: Krauß, G.
Fundstelle: 1859, Band 152, Nr. LIV. (S. 242–244)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj152/ar152054

LIV. Dampfkolben mit beseitigter Kolbenreibung; von G. Krauß, Maschinenmeister der schweizerischen Nordost-Bahn.

Aus der schweizerischen polytechn. Zeitschrift, Bd. IV Heft 2.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

Die vielen Constructionen, welche für Dampfkolben schon gemacht und zum Theil ausgeführt wurden, geben Zeugniß von der Wichtigkeit des Gegenstandes und von der häufig vorkommenden Mangelhaftigkeit derselben. Fast allgemein sind immer noch jene Kolben im Gebrauch, welche durch Keil, Stellschraube und Feder gespannt werden. Diese Art Kolben hat viele Mängel, sie erfordern ein häufiges Nachspannen, wobei man mit besonderer Vorsicht verfahren muß; es ist in Folge dessen ein öfteres Auswechseln der Ringe erforderlich und von Zeit zu Zeit auch das Ausbohren der Cylinder. Es ist constatirt, daß die Reparatur dieser Theile bei jenen Maschinen, welche lange Strecken ohne Dampfwirkung laufen müssen, also bei Gebirgsbahnen häufiger als bei anderen Locomotiven vorkommt. Die Ursache hievon, sowie überhaupt der Abnutzung der Kolben und Cylinder, ist nun jedenfalls folgende:

Der in den Cylinder eingeströmte Dampf drängt sich in Folge der Unebenheiten der Flächen und Porosität der Körper zwischen Kolbenoberfläche und Cylinderwand, und übt auf die Kolbenringe einen nicht unbeträchtlichen Druck aus, dem dieselben widerstehen müssen, wenn der Kolben nicht Dampf durchlassen soll. Besagter Druck variirt nun mit der Spannung des im Cylinder arbeitenden Dampfes und wird, sobald kein Dampf im Cylinder ist, auch nicht vorhanden seyn. Für den Fall nun, daß der Widerstand des Kolbenringes dem von Außen auf denselben wirkenden Dampfdrucke gleich ist, wird der Druck des Kolbenringes und damit die Kolbenreibung gleich Null seyn. Dieß ist jedenfalls das günstigste Moment, da auch kein Uebergang des Dampfes auf die andere Seite stattfinden kann. Für den Fall, wo nun der Widerstand durch eine Feder hervorgebracht wird, muß, damit der Kolben für alle Fälle dicht abschließt, diese Feder mit einer der Maximaldampfspannung entsprechenden Kraft gespannt werden. Diese Spannung ist aber eine constant gleichbleibende und wird für alle jene Fälle einen Druck auf die Cylinderwand hervorbringen, wo die Spannung des im Cylinder arbeitenden Dampfes unter die Maximalspannung sinkt, was bei jedem Kolbenhube, d.h. bei |243| jeder Expansion stattfindet. In dem Fall wo gar kein Dampf im Cylinder ist, wird die Feder mit ihrem ganzen Drucke auf die Cylinderwand und den Kolbenring wirken, so daß die Kolbenreibung und damit die Abnutzung in diesem Falle am größten ist. Eclatante Beweise hiefür habe ich bei jenen Locomotiven gefunden, die eine 7 Meilen lange Bahnstrecke befahren mußten, deren Gefäll fast ununterbrochen 10 Fuß per mille betrug, und die Maschinen bei der Thalfahrt auf der ganzen Strecke ohne Dampf im Laufe waren. Die Abnutzung sowohl der Kolbenringe als der Cylinder war hier eine enorme, und sie bestimmte mich hauptsächlich zur Abänderung der Kolbenconstruction. Ich ging hiebei von dem Grundsatze aus, daß die Spannung des Kolbenringes variabel mit dem Dampfdruck gemacht werden müsse, und daß dieselbe gleich Null seyn müsse, sobald kein Dampf im Cylinder arbeitet. Am nächsten Tag hier natürlich die Benutzung des Dampfes und kam ich in Folge dessen auf die Construction, wie sie im polytechn. Journal, Jahrgang 1857, Bd. CXLIV S. 1 beschrieben ist, die hauptsächlich darin besteht, daß ein Doppelventil den Dampf jedesmal hinter die Kolbenringe leitet. Seit fünf Jahren wende ich diese Construction mit überraschendem Erfolge bei meinen Locomotiven an. Kolbenringe, welche z.B. schon 50000 Kilomet. zurückgelegt haben, sind nicht mehr als 1 Millim. im Durchmesser abgenutzt. Besagte Construction hat nicht den geringsten Uebelstand, doch strebte ich dahin, dieselbe immer mehr zu vereinfachen und wende ich gegenwärtig die in Fig. 3 und 4 gezeichnete Construction mit gleichem Erfolge an.

a und b sind zwei gußeiserne Scheiben, welche den eigentlichen Kolbenkörper bilden. Dieselben werden durch sechs Nieten c zusammengenietet, nachdem vorher die beiden Kolbenringe d dazwischen gebracht wurden. Der innere Durchmesser der Kolbenringe ist nur wenig größer als der kleinere der Scheiben. Der größere Durchmesser der Kolbenscheiben entspricht nahezu dem Cylinderdurchmesser. Dadurch erhalten die Kolbenringe eine große Auflagefläche und es ist das Ausschlagen derselben möglichst vermieden. Im Weitern ist der Kolbenkörper ohne besondere Stellvorrichtungen im Cylinder geführt.

Die Kolbenringe d bestehen aus zwei Ringen und zwar der innere aus einem Ring von Schmiedeisen, Messing oder Stahl, und der äußere aus einer Composition von 80 Th. Zinn, 10 Th. Antimon, 10 Th. Kupfer. Der innere Ring wird schwalbenschwanzförmig ausgedreht und darüber die Composition gegossen. Den äußern Durchmesser des Ringes macht man 1/70 größer als den Cylinderdurchmesser und schneidet dann so viel heraus, daß der Ring den letztern annehmen kann. Dadurch erhalten die Ringe eine natürliche Spannung. Diese Spannung ist indessen so gering, daß |244| sie nie zu einem dichten Abschluß hinreichen würde. Hier muß also noch eine weitere Kraft wirken, und diese ist wie bei der frühern Construction der Dampf, der hier in folgender Weise hinter die Kolbenringe gelangt. Letztere werden nämlich leicht, jedoch ohne Spielraum, zwischen die beiden Kolbenscheiben eingepaßt; sowie nun der Dampf in den Cylinder strömt, drückt er die Kolbenringe gegen die andere Seite und strömt durch die Auflagefläche hinter die Kolbenringe, welche dadurch an die Cylinderwand angedrückt werden und so einen dichten Abschluß bewirken.

Damit die Kolbenringe überall an der Cylinderwand anliegen, lasse ich dieselben, nachdem sie innen und auf den Seiten abgedreht sind, aufschneiden und ein dem größern Durchmesser entsprechendes Stück herausschneiden, dann so zwischen die zwei Kolbenscheiben spannen, daß die aufgeschnittenen Enden wieder zusammenstehen und erst schließlich auf den richtigen Cylinderdurchmesser abdrehen. Es wäre möglich, den Kolbenkörper aus nur einer Scheibe zu machen, wodurch der Kolben noch einfacher würde. Allein man müßte in diesem Falle die Ringe über die Scheibe hineinbringen, was aber nur dann möglich wäre, wenn die Scheibe gegen die Höhlung des Ringes einen nur wenig größern Durchmesser hätte, wodurch aber die Auflagefläche zu gering ausfallen würde. Statt der Compositionsringe kann man auch solche von Gußeisen oder Metall nehmen; allein ich ziehe erstere wegen der äußerst geringen Abnutzung vor.

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