Titel: Napier und Rankine's Dampfschieber.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1868, Band 187, Nr. LXII. (S. 278–282)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj187/ar187062

LXII. Steuerschieber mit beweglichen Sitzen, von J. R. Napier und W. J. Macquorne Rankine.

Nach dem Engineer, October 1867, S. 336; aus dem polytechnischen Centralblatt, 1867 S. 1462.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

So zweckmäßig der Schieber in Verbindung mit der Coulisse ist, um den Expansionsgrad an Dampfmaschinen zu verändern, so führt doch die Anwendung dieser Mechanismen den Uebelstand mit sich, daß die Grenzpunkte der Einströmung, der Expansion, des Ausblasens und der Compression in einer solchen Beziehung zu einander stehen, daß beim Entwurf einer Schieberbewegung die Annahme von drei jener Punkte für eine gegebene Lage der Coulisse auch den vierten Punkt bestimmt. Nimmt man z.B. an, es seyen für eine bestimmte Lage der Coulisse die Lagen der Excentrics und die Deckung an der Einströmungskante des |279| Cylinderdampfweges für einen gewissen Expansionsgrad festgestellt, so ist das einzige Element, welches noch einer Regulirung fähig ist, die Deckung an der Ausströmungskante des Dampfweges, und ist dieses Element festgestellt, so ist damit auch das Ausblasen und die Compression bestimmt. Häufig kommt es aber vor, daß die günstigsten Lagen für den Beginn des Ausblasens und der Compression nicht zusammen zu erreichen sind, und dann ist man gezwungen, von beiden abzuweichen. Durch Anwendung von zwei Schiebern kann man diesem Uebelstand ausweichen; alle Doppelschieberbewegungen sind aber complicirt in Construction und Betrieb, und bedürfen überdieß eines zweiten Steuerhebels zur Regulirung des Expansionsgrades. Die Verfasser suchen auf einfachere Weise zum Ziele zu kommen, indem sie den Schiebersitzen an den Einströmungskanten der Cylinderdampfwege eine geringe hin – und hergehende Bewegung geben, durch welche die Dampfwege bei jedem Hub des Kolbens abwechselnd verengt und erweitert werden. Der einzige Mechanismus, um welchen der gewöhnliche Schieberbetrieb vermehrt wird, besteht in den beweglichen Schiebersitzen mit einer Stange und einem dritten Excentric zur Bewegung derselben. Der Expansionsgrad wird nach Bedürfniß durch Verschiebung der Coulisse mittelst des gewöhnlichen Steuerhebels verändert, aber die Wirkung in Beziehung auf Einströmung und Ausblasen ist dieselbe wie bei dem Doppelschiebersystem. Daraus folgt, daß man beim Entwurf der Schieberbewegung die Grenzpunkte für das Ausblasen und die Compression in die günstigsten Lagen verlegen kann, ohne daß man dadurch zugleich auf die Einströmung und die Expansion einwirkt. Zur Verminderung der Reibung empfehlen die Verf., in Verbindung mit den beweglichen Sitzen einen Entlastungsschieber anzuwenden.

Die beweglichen Theile des Schiebersitzes können so miteinander verbunden seyn, daß sie eine gemeinschaftliche Bewegung haben, oder auch sich unabhängig von einander bewegen. Zur gemeinschaftlichen Bewegung, die vorzuziehen seyn dürfte, genügt ein Excentric auf einer rotirenden Welle. Wenn einer der beweglichen Theile des Schiebersitzes so bewegt wird, daß der entsprechende Cylinderdampfweg sich verengt, so tritt die Absperrung des Dampfes an einer früheren Stelle des Kolbenhubes ein, ohne daß das Ausblasen und die Compression davon beeinflußt wird.

Fig. 13 zeigt einen Durchschnitt des Schiebers mit Sitzen, Fig. 14 die Vorderansicht des Schiebersitzes und Fig. 15 ein Diagramm zur Bestimmung der geeigneten Dimensionen für die verschiedenen Theile des Schiebersitzes und des Schieberbetriebes. Der Schieber selbst ist ein |280| Adams'scher Entlastungsschieber, statt dessen aber auch irgend eine andere Schieberconstruction gewählt werden kann. In Fig. 13 und 14 bezeichnet A die Mitte des Austrittsdampfweges, B, B den Austrittsdampfweg, B, C die festen Stege des Schiebersitzes, C, D die Cylinderdampfwege, C deren Ausblasekanten, D die Einströmungskanten; D, E die beweglichen Theile des Schiebersitzes auf der Außenfläche einer hin- und hergehenden Schieberplatte, F, H die Innenfläche dieser Schieberplatte, G, J den Sitz für die bewegliche Schiebersitzplatte, K, L die Deckfläche des Vertheilungsschiebers. Der Schieber und sein beweglicher Sitz sind in der Zeichnung in ihrer mittleren Lage dargestellt, obschon sie beim Betrieb der Maschine niemals gleichzeitig in der mittleren Lage sich befinden, wenn nicht die Coulisse auf die Mitte eingestellt ist; für den Entwurf ist es aber am zweckmäßigsten, bei beiden Betriebstheilen von dieser Lage auszugehen. Die hin- und hergehende Bewegung des beweglichen Sitzes bewirkt, daß die Breite eines jeden Cylinderdampfweges zwischen CD, vermehrt um den halben Hub des Sitzes und CD, vermindert um den halben Hub des Sitzes, sich verändert. Diese Bewegung wird durch ein besonderes Excentric hervorgebracht.

Gegeben seyen die vier Stellungen der Kurbel für den Beginn und das Ende der Dampfeinströmung und für den Beginn und das Ende des Ausblasens, wenn der Gleitbacken eine bestimmte Stellung gegen die Coulisse einnimmt, die Länge der Excentricstangen und der Abstand zwischen Vor- und Rückwärtsexcentrics, für welche übrigens gleiche Größe und gleiche Lage vorausgesetzt wird.

Man ziehe eine gerade Linie 1 – 2 (Fig. 15), welche die Lage der Cylinder- und Wellenachse darstellt. An irgend einem Punkte 3 auf der Linie 1 – 2 ziehe man 4 – 3 – 5 rechtwinkelig gegen 1 – 2 und mache 3 – 4 = 3 – 5 = dem halben Abstand zwischen den Mittelpunkten des Vor- und Rückwärtsexcentrics. Die Abschnitte 3 – 6 und 3 – 7 des Perpendikels bestimme man nach dem Verhältniß 3 – 4 : 3 – 5 = 3 – 6 : 3 – 7, indem man sich unter 3 – 4 = 3 – 5 die halbe Länge der Coulisse und unter 3 – 6 = 3 – 7 den Abstand des Gleitbackens von der Mitte der Coulisse vorstellt. Durch 6 und 7 ziehe man die geraden Linien 6 – 8 und 7 – 9 parallel zu 1 – 2.

Nun verfährt man mit Hülfe des Zeuner'schen Schieberdiagrammes folgendermaßen: Durch irgend einen geeigneten Punkt 10 in 1 – 2 ziehe man vier gerade Linien, welche die vier gegebenen Kurbelstellungen repräsentiren, 10 – 11 für den Beginn der Dampfeinströmung, 10 – 12 für das Ende der Dampfeinströmung und den Beginn der Expansion, 10 – 13 für den Beginn des Ausblasens, 10 – 14 für das Ende des |281| Ausblasens und den Beginn der Compression. Zieht man nun 10 – 15 so, daß der Winkel 11 – 10 – 12 halbirt wird, und verlegt den Punkt 15 in 6 – 8, halbirt ferner den Winkel 13 – 10 – 14 durch 10 – 16 und legt 16 in 7 – 9 und macht ferner 16 – 17 parallel und gleich 10 – 15, wodurch 17 in 1 – 2 zu liegen kommt, so gibt 10 – 17 den halben Hub oder die Excentricität des beweglichen Sitzes an, 10 – 16 den halben Hub oder die Excentricität des Vertheilungsschiebers und 10 – 15 die Hälfte des größten Abstandes zwischen Schieber und Schiebersitz.

Man kann diese Excentricitäten auch dadurch finden, daß man 7 – 18 gleich und parallel 10 – 16, sowie 7 – 19 gleich und parallel 10 – 15 zieht und die Punkte 18 und 19 in die Linie 1 – 2 verlegt; dann gibt 18 – 19 die Excentricität des Schiebersitzes an. Stellt man sich die Achse der Welle nach 18 verlegt vor, so bezeichnet 19 die Lage des Schiebersitzexcentrics für den Beginn des Vorwärtsganges.

Um für die Mittelpunkte der Vor- und Rückwärtsexcentrics die richtigen Lagen beim Beginn des Vorwärtsganges zu finden, hat man je nach der Construction der Coulissensteuerung verschiedene Wege einzuschlagen. Bei fester Coulisse geben die Punkte 4 und 5 diese Lagen an, wenn 18 die Wellenachse darstellt. Für bewegliche Coulisse ziehe man 22 – 23 und 24 – 25 durch 4 und 5 parallel zu 1 – 2 und schlage mit einem Radius, der nach den aus Lehrbüchern (Zeuner, Schiebersteuerungen) bekannten Regeln zu bestimmen ist, durch die Punkte 6 und 7 einen Kreisbogen, welcher 22 – 23 und 24 – 25 schneidet. Sind beim Beginn des Vorwärtsganges die Excentricstangen offen, so ist die concave Seite des Kreisbogens gegen 18 zu legen; derselbe wird dann durch 22 – 6 – 20 – 7 – 24 bestimmt, und 22 und 24 sind die gesuchten Lagen. Sind die Stangen gekreuzt, so liegt die convexe Seite des Kreisbogens gegen 18; für diesen Fall gilt der Kreisbogen 23 – 6 – 21 – 7 – 25, und die gesuchten Lagen sind 23 und 25. Wenn die Construction für den Fall ausgeführt werden soll, daß der Gleitbacken am Ende der Coulisse sich befindet, so fallen die Punkte 6 und 7 mit den Punkten 4 und 5 zusammen und bezeichnen selbst die gesuchten Lagen, wie auch die Construction der Coulisse seyn mag.

Die Deckung an der Einströmungskante ist 10 – 29 und wird auf folgende Weise erhalten: Man halbire 10 – 15 in 26 und schlage mit dem Halbmesser 10 – 26 einen Kreis um 26 als Mittelpunkt; die Abstände der Schnittpunkte 28 mit 10 – 11 oder 29 mit 10 – 12 von 10 geben die gesuchte äußere Deckung.

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Um die innere Deckung zu finden, schlage man um den Halbirungspunkt 27 von 10 – 16 einen Kreis mit dem Halbmesser 10 – 27; die Linien 10 – 30 = 10 – 31, welche durch den Kreisbogen von 10 bis 13 und 14 abgeschnitten werden, geben die gesuchte innere Deckung. Liegen 10 – 13 und 10 – 14 in einer geraden Linie, so berührt der um 27 geschlagene Kreis diese gerade Linie, und die innere Deckung wird Null. Wenn aber der Winkel 13 – 10 – 14 größer als zwei Rechte ist, so schneidet der um 27 geschlagene Kreis die Linien 10 – 13 und 10 – 14 jenseits 10; die abgeschnittenen Längen bezeichnen dann den Betrag, um welchen die Ausblasekante den Dampfweg offen lassen muß, wenn der Schieber sich in seiner mittleren Stellung befindet.

Die größte Eröffnung für die Einströmung ist 15 – 32, wobei 32 – 10 = 10 – 28 = 10 – 29 ist; in gleicher Weise wird die größte Eröffnung für das Ausblasen 16 – 33 gefunden, wenn man 33 – 10 = 10 – 30 = 10 – 31 macht. Ist die innere Deckung Null, so wird die größte Eröffnung für das Ausblasen 10 – 16, und die letztere kann sogar noch größer als 10 – 16 werden, wenn statt der inneren Deckung eine Eröffnung in der mittleren Schieberstellung gegeben wird.

Bei der Construction des Schiebers und Schiebersitzes mache man GF = 17 – 10, DL = 10 – 32, CK = 10 – 33. Um die ganze Breite des Dampfeintrittscanals nutzbar zu machen, mache man KD nicht kleiner als 10 – 15 und BC + BB nicht kleiner als zweimal 10 – 16.

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