Titel: Reigers' Kraft-Regulator.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1869, Band 191, Nr. LIV. (S. 257–262)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj191/ar191054

LIV. Der patentirte Kraft-Regulator von E. Reigers; ausgeführt von der Maschinenfabrik von Fasbender und Lossen in Würzburg.

Mit Abbildungen auf Tab. VI.

Die Aufgabe eines Regulators ist, die normale Geschwindigkeit der Dampfmaschine constant zu erhalten, was aber bis jetzt trotz der vielen Verbesserungen dieses Mechanismus noch nicht gelungen ist. So finden wir, daß die Wirkung des Kugelregulators auf den Gang der Dampfmaschine, durch Entlasten oder Belasten der letzteren, eine langsame ist, weßhalb die Maschine von ihrer normalen Geschwindigkeit um mehrere Rotationen abweicht; es liegt dieß natürlich darin, daß die Wirkung dieses Regulators erst dann eintritt, wenn schon einige bedeutende Veränderungen in dem Gange der Dampfmaschine stattgefunden haben.

Der in Fig. 17 und 18 dargestellte neue Regulator entspricht vollkommen allen gerechten Anforderungen und hat bereits bei zahlreichen Proben seine Leistungsfähigkeit bewährt; für seine Neuheit zeugt, daß auf denselben in allen Ländern Patente ertheilt wurden. Mittelst desselben werden alle unnützen Füllungen des Dampfcylinders vermieden, welche oft in einer Minute 10 bis 12 Rotationen betragen. Ein wesentlicher Nebenvortheil, welcher durch den regelmäßigen Gang der Dampfmaschine erzielt wird, ist aber bekanntlich der Minderverbrauch an Brennstoff.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, einen Mechanismus zu construiren, in welchem die auf ihn angewandte Kraft zwei Wirkungen ausübt, deren jede einen gewissen Widerstand zu überwinden hat; diese beiden Wirkungen sind so regulirt, daß sie sich gegenseitig aufheben, wenn die Dampfmaschine ihre normale Geschwindigkeit vollkommen erreicht hat; bei der geringsten Abweichung von der normalen Geschwindigkeit ist dieses Gleichgewicht unterbrochen, und wird die kleinere Wirkung durch die größere übertroffen.

Durch die Unterbrechung des Gleichgewichtes wird die Dampfmaschine regulirt, und die Drosselklappe nur so viel geöffnet, als nöthig |258| ist, um die Maschine genau auf ihre normale Geschwindigkeit zurückzubringen.

Ein solches Resultat ist nur annähernd durch den Kugelregulator zu erzielen.

Die Leistungen der beiden Arten Regulatoren sind deßhalb folgende:

der Kugelregulator nimmt den Stand ein, welcher der veränderten Geschwindigkeit der Maschine entspricht;

der Kraftregulator nimmt den Stand ein, welcher der normalen Geschwindigkeit entspricht.

Sieht man sich die Construction des Kraftregulators näher an, so wird man sich überzeugen, daß derselbe seinen Zweck vollkommen erfüllen muß. Er beruht auf folgendem Princip:

Wenn einer Achse, welche einen gewissen Widerstand zu überwinden hat, vermittelst eines Räderpaares eine rotirende Bewegung mitgetheilt wird, so wirkt die angewandte Kraft nach zwei Seiten auf dieselbe:

1) die Achse herum zu drehen,

2) dieselbe in der Richtung der Kraft zu verdrängen.

Beide Wirkungen sind der angewandten Kraft proportional. Jede durch ein Räderpaar in Bewegung gebrachte Achse, welche einen gewissen Widerstand zu überwinden hat, muß durchaus mit einem genügenden Fundamente versehen seyn, damit dieselbe nicht in der Richtung der Kraft verdrängt werde. Dieses Bestreben, die Achse zu verdrängen, steht in directem Verhältnisse zur Kraft, welche angewandt wird, dieselbe herum zu drehen.

Je größer also der Widerstand ist, welchen die Achse zu überwinden hat, desto größer ist das Bestreben, die Achse zu verdrängen.

Ist das Gewicht des Fundamentes geringer als das Bestreben die Achse zu verdrängen, so wird dasselbe mit der Achse verdrängt.

Ist dasselbe schwerer als diese lebendige Kraft, so bleibt das Fundament mit diesem Mehrgewicht auf seiner Unterlage ruhen.

Folglich ist ein Fundament denkbar, welches zwischen diesen beiden Grenzen im Mittel liegt, und nicht gehoben, auch nicht auf seiner Unterlage ruhen wird, sondern schwebend bleibt; aber auch nur dann, wenn sich die beiden Wirkungen der Kraft genau das Gleichgewicht halten.

Angenommen, daß dieses Fundament herzustellen ist, so wird bei jeder Vermehrung der Kraft das Bestreben, die Achse zu verdrängen, größer, bei jeder Verminderung dieser Kraft dieses Bestreben kleiner werden, also das Fundament entweder gehoben werden, oder sich senken.

Dieses Vermehren oder Vermindern des Bestrebens, die Achse zu |259| verdrängen, hängt also direct von dem Widerstande ab, welchen die Achse zu überwinden hat.

Dieser Widerstand ist aber wieder abhängig:

  • 1) von der vermehrten Last,
  • 2) von der größeren Kraft, welche die Achse bei einer größeren Geschwindigkeit, auch bei derselben Belastung, zu übertragen hat.

In dem Kraftregulator finden wir diese Principien vereint angewandt: in der Construction eines Mechanismus, woran sich eine Achse auf einem beweglichen Fundamente befindet, welches Fundament durch die Vermehrung der Kraft (oder die Vermehrung des Widerstandes des Windflügels) gehoben wird, durch die Verminderung der Kraft sich senkt, und durch das Gleichgewicht beider Wirkungen der Kraft auf dieser Achse schwebend bleibt.

Das Sichheben oder Sichsenken dieses beweglichen Fundamentes (im Regulator das Gewicht K) wird verursacht durch die Vermehrung oder Verminderung der Kraft bei einer größeren oder kleineren Geschwindigkeit des Motors, weil sich der Widerstand des Windflügels im quadratischen Verhältnisse seiner Umfangsgeschwindigkeit steigert oder nachläßt, und kann allein durch die vollkommene Normalgeschwindigkeit des Motors schwebend bleiben, wird aber auch schwebend seyn, welchen Winkel der Hebel I mit der horizontalen Linie machen mag, wenn sich die beiden Effecte der Kraft auf der Achse nur das Gleichgewicht halten.

Da dieses Letztere nur dann stattfinden kann, wenn die Geschwindigkeit der Dampfmaschine die normale ist, so folgt, daß der Kraftregulator keine Veränderung der Geschwindigkeit zulassen kann, weil bei jedem Abweichen derselben von der normalen Geschwindigkeit das Gleichgewicht zwischen beiden Wirkungen der Kraft unterbrochen wird; es ist aber auch jeder Stand der Drosselklappe zulässig, ohne daß dieses Gleichgewicht gestört ist.

Wiewohl dieser Regulator, wie aus Vorstehendem deutlich erhellt, auf einem ganz richtigen Principe beruht, und die Wirkung desselben jeder Anforderung zu entsprechen scheint, so haben die ersten mit demselben angestellten Proben doch nur ein sehr zweifelhaftes Resultat geliefert.

Da z.B. bei einer größeren Belastung der Dampfmaschine die Arbeit des Kraftregulators anhaltend bleibt, bis die Geschwindigkeit des Motors wieder seine normale geworden ist, so folgt, daß durch das Beharrungsvermögen des Schwungrades die Abweichung von der normalen Geschwindigkeit länger dauert, als nöthig ist, um die Klappe entsprechend zu öffnen, so daß diese zu weit geöffnet wird. Hierdurch erhält |260| die Dampfmaschine eine zu große Geschwindigkeit, so daß die Klappe wieder geschlossen werden muß, und umgekehrt; und dauerte dieses Spielen des Regulators und somit das Schwanken der Geschwindigkeit fort. Wiederholte Proben haben indeß erwiesen, daß bei einer Dampfmaschine, welche mit 45 Rotationen pro Minute arbeiten mußte, in dem ersten Zeitraume von 6 Secunden 5 Rotationen, in dem zweiten Zeitraume von 6 Secunden nur 3 Rotationen gemacht wurden; welche Belastung aber auch die Maschine erhielt, so waren doch nur 45 Rotationen derselben pro Minute herauszubringen.

Diese Proben bewiesen zur Genüge, daß das Princip, worauf der Kraftregulator construirt ist, richtig sey, daß jedoch der Mechanismus zu unvollkommen war, um seinen Zweck zu erfüllen.

Um nun dieses Schwanken der Geschwindigkeit zu beseitigen, ohne die Leistungsfähigkeit des Regulators zu beeinträchtigen, hat der Erfinder die eine Seite des Hebels I mit einer Glocke in Verbindung gebracht, welche umgekehrt in ein Gefäß, das zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist, eintaucht. Im Boden dieser Glocke befindet sich ein Hahn, um beim Ein- oder Austauchen der Glocke der Luft einen Durchgang zu gewähren.

Betrachten wir jetzt die Arbeit dieser Vorrichtung.

Beim Stillstehen des Regulators, also bei der normalen Geschwindigkeit des Motors, steht das Wasser in der Glocke im Niveau mit dem Wasser außerhalb derselben, weil, die Luft durch den Hahn entweichen konnte.

Wird jetzt die Geschwindigkeit des Motors eine andere als die normale, so fängt der Regulator an zu arbeiten. Ist diese Abweichung wenig, so ist die nöthige Veränderung der Dampfklappe auch nur wenig, und die Glocke wird nur um ein Geringes sich senken oder heben, der Niveau-Unterschied des Wassers in oder außerhalb der Glocke wird nur ein geringer seyn, die wenige Luft ist bald verdrängt, die Dampfklappe wird sofort in die nöthige Stellung gebracht, und der Regulator bleibt stehen.

Ist die Veränderung der Belastung der Dampfmaschine auf einmal sehr groß, so wird die Veränderung der Geschwindigkeit beträchtlich seyn, aber die Arbeit des Regulators ist dann auch groß, wegen des großen Unterschiedes der beiden Wirkungen der Kraft im Regulator, da deren Gleichgewicht bedeutend unterbrochen wird.

Da aber das Schwungrad mehr lebendige Kraft angesammelt hat durch den ersten Stoß der größeren Kraft der Maschine, im Verhältniß zu ihrer verminderten Last, so ist auch mehr Zeit erforderlich, ihm diese |261| Kraft zu entnehmen, es kann folglich mehr Zeit angewandt werden, die Luft aus der Glocke ausströmen zu lassen, und bei genauer Stellung des Lufthahnes wird das Niveau des Wassers wieder hergestellt seyn im nämlichen Momente, wo die Maschine ihre normale Geschwindigkeit wieder erhalten hat. Aus obiger Beschreibung der Construction und der Arbeit des Regulators ist klar ersichtlich, daß die Geschwindigkeit einer mit dem Kraftregulator versehenen Dampfmaschine ganz und gar unabhängig ist von der größeren oder kleineren Belastung der Maschine, und nur davon abhängig ist, ob die beiden Wirkungen der auf den Regulator angewandten Kraft sich gegenseitig das Gleichgewicht halten.

Man wird durch das Vorstehende zur Ueberzeugung kommen, daß durch diese Erfindung eine große Veränderung in der Wahl der Dampfmaschinen für solche Fabrikanlagen, welche eine sehr regelmäßige Geschwindigkeit erfordern, eintreten wird.

Die Spinn- und Webereien z.B. haben bis jetzt als Betriebskraft nur entweder Zwillingsmaschinen oder Maschinen nach dem Woolf'schen System, oder gewöhnliche Dampfmaschinen mit hohem Dampfdruck ohne, oder mit nur geringer Expansion und Kondensation angewandt, da diese die geeignetsten sind, abgesehen von großen Anlagekosten oder großem Kohlenverbrauch, weil die erwähnten Dampfmaschinen durch den Kugelregulator am besten zu reguliren sind.

Jene Mehrkosten, es sey der Anlage oder des täglichen Unterhaltes, können aber durch Anwendung des Kraftregulators gänzlich vermieden werden.

Die gewöhnliche einfache, liegende Dampfmaschine mit starker Expansion und mit oder ohne Condensation, je nachdem es die Oertlichkeit in Bezug der Beschaffung des nöthigen Wassers zuläßt, entspricht jetzt in jeder Beziehung vollkommen dem Zwecke, da auch bei dieser, beim geringsten Brennmaterialverbrauch doch die größte Gleichmäßigkeit in der Bewegung zu erzielen ist. Früher waren diese Maschinen nicht überall anzuwenden, da dieselben durch den Kugelregulator nicht genügend regulirt werden konnten.

Nachfolgende Proben beweisen, daß jede Dampfmaschine, welches auch ihre Construction seyn möge, durch den Kraftregulator vollkommen regulirt werden kann. Auch kann weiter jede bestehende Maschine durch denselben regulirt werden, ohne namhafte Mehrkosten, als die des Regulators selbst, wenn die Dampfklappe richtig und genau arbeitet, und das Schwungrad die Schwere hat, welche durch die erwünschte Regelmäßigkeit bedingt wird.

Die nachstehenden Resultate sind erzielt bei den Versuchen mit dem |262| Kraftregulator an einer 8pferdigen Dampfmaschine mit verstellbarer Expansion und Condensation

Druck
im
Kessel.
Expansions-
Verhältniß.
Mit oder ohne
Condensation.
Belastung der Maschine. Anzahl
der
Umdrehungen.
1. Versuch 43 Pfd. 3/4 mit 4 Drehbänke, 1 Hobelbank, 1 Schleifstein,
1 Cylindergebläse mit 32 Centimeter
Wasserdruck arbeitend


45.
2. „ 43 „ 1/2 mit wie Nr. 1 45.
3. „ 43 „ 1/2 ohne wie oben und 1 Schraubenschneidmaschine,
1 Bohrmaschine, 1 Mutterfräsmaschine

45.
4. „ 43 „ 1/2 ohne ohne Belastung, nur das Gebläse
arbeitet ohne Windpressung

45.
5. „ 43 „ 1/2 ohne volle Belastung, wie Nr. 3 45.
6. „ 45 „ 1/2 ohne ohne Belastung, wie Nr. 4 45.
7. „ 45 „ ohne Expans. ohne volle Belastung, wie Nr. 3 45.
8. „ 45 „ ohne Expans. ohne ohne Belastung, wie Nr. 4 45.

Dieselben Resultate wurden erzielt bei einer Maschine von 16 Pferdekräften, deren Geschwindigkeit auch bei den verschiedensten Belastungen aufgenommen wurde, ohne daß die geringste Veränderung derselben zu bemerken war.

Versuch, angestellt an der Holzschneidemühle der HHrn. Quack und Comp. in Nymegen, an einer 35pferdigen Maschine, mit dreifacher Expansion und Condensation arbeitend:

Nr. Belastung der Maschine. Anzahl der
Umdrehungen.
1 3 Sägegatter und Circularsäge, 2 Lattensägen 35
2 2 Sägegatter etc. 35
3 1 „ „ 35
4 ohne Belastung 35
5 volle Belastung 35

Die Maschine arbeitete mit 40 Pfd. Dampfdruck im Kessel.

Maschinenfabrik in Ulft (Holland). November 1868.

E. Reigers.

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