Titel: Crohn's Expansionssteuerung.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1876, Band 221 (S. 302–306)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj221/ar221082

Crohn's Expansionssteuerung.

Mit Abbildungen auf Taf. VII [b.c/4].

Beschreibung.1) Der Grundschieber A dieser Steuerung (Fig. 27 bis 33) hat die bekannte Form wie bei Meyer's Expansionsvorrichtung. Die Dampfcanäle münden am obern Spiegel in zwei symmetrisch angeordneten Spalten. Auf dem Rücken des Vertheilungsschiebers schleift dampfdicht die mit Spalten versehene Expansionsplatte M (Fig. 27), deren Siege jenen des Grundschiebers entsprechen und eine geringere Breite aufweisen. Außer der Umsteuerungscoulisse B ist noch eine Expansionscoulisse C vorhanden, welche mittels einer Reversirvorrichtung gehoben und gesenkt werden kann und durch ein Schleifstück die Führung der Expansionsschieberstange besorgt. Das Ende D der Expansionscoulisse C erhält durch die rückgelegte, am Schleifstück der Umsteuerungscoulisse eingehängte Führungsstange F und die Schubstange G die jeweilige Bewegung |303| des Vertheilungsschiebers. Wird daher die Expansionscoulisse gesenkt, so gelangt das Ende D auf die Schieberplatte M zur Wirkung, und es verfolgen beide Schieber A und M eine gemeinsame, durch die Einstellung des Umsteuerungsschleifklotzes bedingte Bewegung. Die Expansionsvorrichtung ist nun ganz ausgeschaltet, ohne einen Reibungswiderstand zu verursachen, und die Maschine empfängt die durch den Grundschieber zulässige volle Füllung.

Das Ende E der Expansionscoulisse wird durch ein voreilend aufgekeiltes Excenter H geführt. Wird die Expansionscoulisse gehoben, bis das Ende E den Schleifklotz erfaßt, so wird die Schieberplatte M durch das voreilende Expansionsexcenter H bewegt und am Spiegel KL ein vorzeitiges Abschneiden des Arbeitsdampfes hervorgerufen. Die Vorrichtung führt nun eine Expansion herbei, welche durch ein Verstellen der Coulisse C variabel und wobei der Füllungsgrad um so größer wird, je näher das Schleifstück an das Ende D rückt.

Wenn eine solche Expansionsvorrichtung für beide Bewegungssinne gleichmäßig wirken soll, so mag die aus Figur 30 ersichtliche Aufkeilung der Excenter gewählt werden, wobei OK die Kolbenkurbel, O V das Vorwärts-, OR das Rückwärts-, OE das Expansionsexcenter bedeuten.

Eine sichere Führung des Gelenkes der Stangen F und G, welches in der praktischen Ausführung als sicher und dauerhaft anempfohlen werden kann, ist in Figur 31 veranschaulicht. Die rückgelegte Stange F trägt eine kreisrunde Scheibe, welche in einem entsprechend geformten Schlitz die Maschinenachse umfaßt, so daß die bedingte hin und her gehende Bewegung gestattet ist. Die Schubstange G umgreift diese transversal schwingende Scheibe mit einem Band. – Es dürfte keiner Schwierigkeit begegnen, die Schieberanordung erforderlichen Falles zu entlasten, ohne die gleitenden Flächen unnöthig zu vermehren.

Wirkungsweise und Diagramm. Die Expansionsvorrichtung kennzeichnet sich nach Schmidt als solche mit Spaltschieber nach dem Einkammersystem (Spaltschieber auf dem Rücken des Vertheilungsschiebers); das Diagramm der bewirkten Dampfvertheilung kann nach den Zeuner'schen Theorien verzeichnet werden und gestattet einen genauen Einblick in die Wirkungsweise und den Werth dieses Mechanismus als variable Expansionsvorrichtung.

Trägt man sich in Figur 32 OD = r und OE = r' (den Excentricitäten unter den Voreilungswinkeln YOD = δ und YOE = δ') auf, so stellen die über OD und OE als Durchmesser verzeichneten Kreise die Gesetze der absoluten Bewegung der beiden Enden D und E der Expansionscoulisse auf die bekannte Weise dar, wenn die Umsteuerungscoulisse |304| ganz eingelegt wurde, so daß das Vorwärtsexcenter OD vollkommen seinen Hub auf den Schieber überträgt.2) Die Bewegungsgesetze für Mittelstellungen des Schleifklotzes der Expansionscoulisse können gleichfalls durch Kreise dargestellt werden, deren Durchmesser OC, OB, OA (Fig. 32) durch Rechnung bestimmt werden können (Zeuner: Schiebersteuerungen S. 71), wobei gleiche Excentricitäten vorausgesetzt werden müssen. Zum bessern Verständniß mag man das Achsensystem um so viel verlegt denken, daß die OX-Achse den Winkel DOE der Excentricitäten halbirt. Zum Entwurfe oder zur Untersuchung von solchen Steuerungen ist ein Rechnen der Werthe für a und b der Mittelstellungen überflüssig, oder wenigstens nicht unbedingt erforderlich, indem die Centralcurve mit genügender Genauigkeit durch einen Kreis versetzt werden kann, welcher durch die Punkte D, E und den Scheitel der Parabel führt.

Diese über OA, OB... OD verzeichneten Kreise veranschaulichen aber nur die absolute Bewegung des Expansionsschiebers, während für die Dampfvertheilung nur die relative Bewegung beider Platten maßgebend ist. Das Gesetz der relativen Bewegung der beiden Schieber A und M wird nach dem Satz des Parallelogrammes der Excentricitäten als Kreis dargestellt. Man findet dessen Durchmesser OF gleich und parallel DE für die äußerste Stellung in E und auf ähnliche Weise in Oa, Ob, Oc... für die gewählten Mittelstellungen.

Verzeichnet man mit OL = é' Figur 27 (negative äußere Ueberdeckung) und in der Entfernung a₀ (Canalbreite) concentrische Kreise, so beantwortet die erhaltene Figur alle einschlägigen Fragen. Der Expansionsschieber hält in der Mittelstellung den Zuströmungscanal offen und arbeitet nur mit einer Kante, weshalb die horizontal schraffirte Fläche die Eröffnung des Dampfweges am Spiegel KL für die Stellung des Expansionsschleifklotzes in A (dritte Expansionsstufe) darstellt. Der Beginn der Expansion tritt bei der Kurbelstellung OL, für die vierte Stufe bei OM ein. Bei dieser Stellung des Schleifklotzes in B ist zugleich die Grenze der nutzbringenden Anwendung der Expansionsvorrichtung zu erkennen, indem über diese hinaus ein der Dampfökonomie abträgliches Nacheinströmen oder zweckloses Drosseln des Arbeitsdampfes eintritt, weshalb die Coulisse über B hinaus nicht mehr verwendet werden soll. Es wird dann vortheilhafter sein, die Expansion ganz auszuhängen |305| und durch Drosseln mit dem Absperrventil die gewünschte Tourenzahl zu erreichen.

Wie dem mit ungünstigen Annahmen verzeichneten Diagramme Figur 32 entnommen werden kann, erfolgt das Abschneiden bei den geringern Füllungen sehr rasch und präcis, während bei größern Füllungsgraden ein mehr schleichendes Absperren des Dampfweges erfolgt. Die geringste erreichbare Füllung wird bei den gewählten Daten bei der Kurbelstellung OK stattfinden.

Nach einer andern (im Engineering veröffentlichten) Notiz scheint man das in Figur 29 dargestellte Schieberprofil anzuwenden. Der Dampfweg ist gleichfalls bei der Mittelstellung des Expansionsschiebers geöffnet und wird erst bei einer Verschiebung der Platte geschlossen. Bei diesem Profile arbeitet der Expansionsschieber mit beiden Kanten und sperrt daher bei seinem Ausschicke nach F₁ (Fig. 33) gleichfalls den Dampfweg ab, weshalb für die Einströmung am Spiegel KL die in Figur 33 horizontal schraffirten Flächen gelten, und zwar die Fläche rechts für die Kolbenbewegung von links nach rechts und die Fläche links für den Rücklauf des Kolbens, während die horizontal schraffirte Fläche im Diagramm Figur 31 nur für eine Kolbenbewegung gilt. Die in Figur 28 dargestellte äußere Steuerung arbeitet demnach mit den beiden in Fig. 27 und 29 skizzirten Schieberprofilen theoretisch gleich richtig, und Referent möchte der praktischen Ausführung, der geringern Reibungswiderstände wegen das Schieberprofil Figur 27 empfehlen.

Unterziehen wir die beschriebene Steuerung einer nähern Kritik, so zeigt in Figur 33 die Kurbelstellung OM die gefährliche Stelle für eine Nacheinströmung, wonach sich die zulässige günstige Maximalfüllung bestimmt. Die Minimalfüllung findet bei der vollen Auslage der Expansionscoulisse bei OL statt. Eine genaue Betrachtung der entwickelten Diagramme wird zeigen, daß eine Einhängung des Vorwärts- und Expansionsexcenters G und R mit offenen Stangen Platz greifen muß, indem sodann eine größere Veränderlichkeit des Füllungsgrades ermöglicht wird, weil eine Nacheinströmung später zu befürchten steht und der Expansionsgrad genauer eingestellt werden kann.

Weiters wird ersichtlich, daß ein um so geringerer Füllungsgrad bei geringerer Veränderlichkeit erreicht werden kann, je kleiner die negative äußere Ueberdeckung e₁(Fig. 27) des Expansionsschiebers gewählt wird, wobei zu bemerken ist, daß die Stegbreite des Rostschiebers M um einige Millimeter breiter gehalten werden muß als die Strecke FG des Diagrammes Figur 33 anzeigt, um ein Durchsickern des Dampfes zu verhüten. Es ist eine um so größere Veränderlichkeit des Füllungsgrades |306| zu erwarten, je größer der relative Voreilungswinkel DOE bestimmt wird.

Im Allgemeinen functionirt Crohn's Steuerung theoretisch ebenso richtig als irgend eine durch Excenter bewegte Schiebersteuerung und weist hierbei den Vortheil auf, daß der Mechanismus um so geringere Reibungswiderstände verursacht und minderer Abnützung ausgesetzt ist, je größere Füllungen gegeben werden, weil die relative Bewegung beider Schieberplatten dann kleiner wird. Die Variabilität des Füllungsgrades nach der vorgeführten Anordnung kann mit 30 Proc. Cylinderfüllung angenommen werden, wobei erwähnt werden muß, daß für die Versuchsdiagramme Figur 32 und 33 ungünstigere Angaben gewählt wurden, um auf die auftretenden Uebelstände des schleichenden Abschlusses und der Nacheinströmung aufmerksam zu machen.

Zum Schlusse sei noch bemerkt, daß eine Vereinfachung des Mechanismus erreicht werden kann, indem man das Rückwärtsexcenter zur Führung der Expansionsplatte verwendet, so daß eigentlich nur zwei Excenter erforderlich sind. Die Anordnung wäre dann folgende: Eine Coulisse mit zwei bogenförmigen Gleitbahnen wird wie gebräuchlich durch die beiden Umsteuerungsexcenter bewegt. In einer Gleitbahn wird nach Gooch's Anwendung das Schleifstück des Grundschiebers verstellt, während die zweite Gleitbahn der gleichen Coulisse nach derselben Anordnung das Schleifstück der Expansionsschieberplatte führt. Dabei wäre für den Vorwärtsgang das Rückwärtsexcenter und umgekehrt für den Rückwärtsgang das Vorwärtsexcenter zur Führung des Expansionsschiebers berufen. Die derart herbeigeführte Dampfvertheilung kann durch das Diagramm versinnlicht werden, indem man den Voreilungswinkel YOE des Expansionsexcenters gleich 180 – δ macht, wobei natürlich ein entsprechendes δ gewählt werden muß.

V. H. Sirk.

|302|

Nach Engineer, Mai 1876 S. 394; Engineering, Juni 1876 S. 516.

|304|

Für Zwischenstellungen des Umsteuerungsschleifklotzes braucht es keiner weitern Erklärung, wie der Kreis über OD durch den der relativen Stellung des Schleifklotzes entsprechenden Kreis ersetzt werden könnte. Für den Fall, als eine Expansionsvorrichtung angebracht ist, kann wohl mit Bestimmtheit angenommen werden, daß die Coulisse der Umsteuerung nicht zum Expandiren verwendet wird.

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