Titel: Stewart und Nicholson's Dampfmaschinensystem mit continuirlicher Expansion.
Autor: Zeman, Johann
Fundstelle: 1869, Band 193, Nr. LXVI. (S. 265–268)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj193/ar193066

LXVI. Stewart und Nicholson's Dampfmaschinensystem mit continuirlicher Expansion.

Nach Engineering Juni 1869, S. 367.

Mit Abbildungen auf Tab. VI.

Vor etwa 15 Jahren führte der Engländer John Nicholson das System der Expansionswirkung bei Dampfmaschinen ein, welches er mit dem Namen der „continuirlichen Expansion“ (continuous expansion) bezeichnete und das in der Anwendung zweier Cylinder besteht, deren Kolbenstangen mit zwei unter einem rechten Winkel an derselben Welle verstellten Kurbeln verbunden sind. Der Dampf expandirt aus dem ersten Cylinder in den zweiten, ohne daß eine zwischen beiden liegende Dampfkammer benutzt wird.

Dieses System wurde zuerst an einer Locomotive der Great Eastern-, dann der Eastern-Counties-Eisenbahn versucht und darauf wurden von der Firma Hunt in Bow sechs Maschinen nach dem Nicholson'schen Plane gebaut; diese dürften sich noch im Betriebe befinden.

Indeß fand diese Erfindung trotz des guten Erfolges der Maschinen nicht jene Beachtung, welche sie verdiente, wozu mehrere zufällige, aber von dieser Construction unabhängige Uebelstände beigetragen haben mochten. Jetzt hat Nicholson in Gemeinschaft mit dem bekannten Maschinenbauer John Stewart in Blackwall dieses System verbessert und nachstehende Anordnung getroffen, welche mit Hülfe der Abbildungen, Fig. 18 bis 20, näher besprochen werden soll.

In Fig. 18 bezeichnen A und B zwei in Verbindung stehende Cylinder der Maschine, von denen der erste A den Dampf direct vom Kessel, der zweite dagegen aus dem Cylinder A empfängt. Diese Cylinder sind, wie es in der Figur auch gezeichnet ist, verschieden weit, könnten jedoch auch von gleicher Größe seyn. Auf alle Fälle sind die Kolben durch rechtwinkelig gegen einander verstellte Kurbeln mit einer Welle verbunden, so daß der eine bereits bis zur Mitte seines Hubes gelangt ist, wenn der andere sich im Beginne des seinigen befindet und umgekehrt.

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Ungefähr in der Mitte der Cylinderhöhe ist A mit Oeffnungen D versehen (welche entweder zickzackförmig oder diagonal vertheilt sind, so daß der Kolben sie leicht passiren kann); diese Oeffnungen sind in einer Entfernung von der Mitte des Cylinders, welche gleich dem sinus versus des von der Bleuelstange beschriebenen Bogens ist.

Unter dieser Voraussetzung deckt sie der Kolben, wie aus der Abbildung zu ersehen ist, in dem Augenblick in welchem die entsprechende Kurbel unter einem rechten Winkel zu der Achse des Cylinders steht oder auch in welchem der Kolben des anderen Cylinders B am Ende seines Hubes angelangt ist. Durch diese Oeffnungen gelangt nun der Dampf aus A in den hohlen Schieber oder hin- und hergehenden Dampfkasten F welcher die Ein- und Ausströmung zum Cylinder B vermittelt.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Nehmen wir zunächst an, daß der Kolben A an der oberen Grenze seines Hubes sich befindet, so daß der Dampf vom Kessel in der gewöhnlichen Art zum oberen Cylinderraum durch den Schieber E eingelassen wird. Diese Dampfzuströmung mag bis zu einem gewissen Punkt, doch nie über den halben Kolbenhub andauern, bis der Kolben die in Fig. 18 angezeigte Stellung annimmt; dann wird also spätestens der Dampfweg nach dem oberen Ende des Cylinders durch den Schieber E geschlossen.

Indem der Kolben weiter nach abwärts geht, werden die Oeffnungen D frei und der Dampf wird aus der oberen Cylinderhälfte von A in die gleiche von B geleitet. Beide Kolben setzen nun ihre Niederbewegung gemeinschaftlich fort – in B beginnt diese eben in diesem Moment –, wobei der Dampf in beiden Cylindern expandirt. Gelangt der Kolben in A an die untere Grenze, so kommt der an dem Ausblascanal des ersten Cylinders befindliche Absperrschieber G zur Wirkung.

Unter gewöhnlichen Umständen würde der Schieber E den Dampfaustritt aus A, noch ehe der Kolben das Ende des Hubes ganz erreicht hat, gestatten; allein hier hält der genannte Absperrschieber G die Austrittsöffnungen geschlossen und der Dampf wird so lange zurückgehalten, bis der Kolben nicht allein am Ende des Hubes angelangt ist, sondern noch ein gewisses Stück des Rückweges zurückgelegt hat.

Der Nutzen dieses Vorganges wird einleuchtend, wenn man berücksichtigt, daß der Kolben im Cylinder A bei der Umkehr sich sehr langsam dagegen der größere Kolben in B sich gerade sehr schnell bewegt, weßhalb der Verlust an Arbeit durch den Gegendruck in A mehr als aufgewogen wird durch die Arbeit des Ueberdruckes in B.

Die Grenze, bis zu welcher der Dampfaustritt durch G verhindert |267| werden soll, hängt von mancherlei Umständen ab, auf welche jedochin unserer Quelle nicht eingegangen ist.

Entweder gleichzeitig oder etwas vor dem Beginne des Ausblasens aus A wird die Communication zwischen den beiden Cylindern unterbrochen, von welchem Zeitpunkte an die Expansion im Cylinder B unabhängig fortschreitet, bis auch da der Kolbenhub beendet und der Dampf in der gewöhnlichen Art in den Condensator geleitet wird.

Nach dieser Darstellung wird der Unterschied dieses Systemes und des Woolf'schen als ein sehr wesentlicher erkannt werden; ebenso unterscheidet sich jenes von den doppelten Cylindermaschinen mit rechtwinkelig verstellten Kurbeln und einer Zwischenkammer, in welche der Dampf bei dem Uebertritt aus einem Cylinder in den anderen gelangt.

Die auffallendsten Unterschiede zwischen der Stewart-Nicholson'schen und der Woolf'schen Anordnung bestehen darin, daß die Kolben (wie genügend hervorgehoben wurde) mit Kurbeln in Verbindung stehen, welche um 90° gegen einander verstellt sind; ferner daß je die oberen und die unteren Hälften beider Cylinder mit einander in Verbindung stehen, während beide Kolben in derselben Richtung sich bewegen.

Dadurch erhält das beschriebene Maschinensystem verschiedene Vorzüge.

So muß bei einer Woolf'schen Anordnung eine ganze Umdrehung vollendet werden, um ein gegebenes Dampfvolum zu expandiren, während dieß hier in 3/4 einer Umdrehung geschieht, somit der Dampf weniger lang einer Abkühlung ausgesetzt ist.

Bei einer Woolf'schen Maschine ist die wirksame Druckfläche während der Expansion gleich dem Unterschied beider Kolbenflächen, bei einer Stewart-Nicholson'schen dagegen während dem größeren Theile der Expansionsdauer gleich der Summe beider Kolbenflächen, Und nur so lange als die Communication beider Cylinder aufgehoben ist, gleich der Fläche des größeren Kolbens.

Es folgt daher, daß die beiden Kolben auch von gleichem Durchmesser gemacht werden könnten, was bei der Woolf'schen Anordnung nicht der Fall seyn kann, doch erkennt man es als günstiger, wenn sich der mittlere Totaldruck auf beiden Kolben gleichstellt.

Der Einwurf dürfte dem Stewart-Nicholson'schen System, gegenüber dem Woolf'schen, gemacht werden, daß bei jenem der Hochdruckcylinder während dem Ausblasen mit dem Condensator in Verbindung steht. Doch mag hierzu erinnert werden, daß die Zeit dieser Communication eine viel geringere ist als bei gewöhnlichen Eincylindermaschinen und weiter, daß es nicht von Wesenheit ist, ob der Hochdruckcylinder mit dem Condensator in Verbindung stehe oder nicht, da der |268| Dampf, sollte es vorgezogen werden, direct in die Atmosphäre entweichen und nur der weitere Cylinder mit den: Condensator communiciren kann.

Für Schiffsmaschinen wird es nicht der geringste Vortheil des besprochenen Systemes seyn, daß (in Ausnahmsfällen) der Cylinder B leicht unabhängig von dem anderen in Betrieb gesetzt werden kann. Um dieses zu ermöglichen, schaltet man ein Absperrventil in den Canal zwischen beiden Cylindern ein und leitet durch ein Rohr mit einer Drosselklappe direct Dampf zum Schieber F.

Im Vorstehenden sind nur die Grundzüge des Stewart-Nicholson'schen Systemes auseinandergesetzt und werden specielle Mittheilungen für später von der citirten Quelle versprochen, ebenso Berichte über die Pläne und die Aufstellung mehrerer solcher Maschinen für Schleppdampfschiffe; auch baut Stewart gegenwärtig nach diesem Systeme eine viercylindrige Maschine für starke Betriebskräfte.

J. Z.

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