Titel: G. Schmidt, über Kley's Wasserhaltungsmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1881, Band 242 (S. 1–6)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj242/ar242001

Kley's Wasserhaltungsmaschinen mit unterbrochener Drehung.

Seit dem J. 1875 werden mit steigender Vorliebe Karl Kley's Rotations-Kataraktmaschinen zur Anwendung gebracht, obwohl der geniale Constructeur, welcher die Dauerhaftigkeit in erster Linie berücksichtigt, erfreulicher Weise, so wie ein Architekt ersten Ranges seine Auftraggeber zwingt, auſsergewöhnlich kostspielige Constructionen zur Anwendung zu bringen, und hierdurch dem Verständnisse für dieselben Bahn bricht. Mit vollem Recht sagt Kley, daſs die zu groſse Rücksicht auf die Herstellungskosten und die zu geringe Beachtung der Arbeitsökonomie und der Betriebssicherheit zu Unfällen und zu Betriebskosten-Ueberschreitungen führen, denen man nur mit auſsergewöhnlichen Opfern begegnen kann und denen man vernünftiger Weise von vorn herein durch gröſsere Herstellungskosten vorbeugen muſs. „Es hat sich schon häufig bewährt, daſs mit der kostspieligsten Herstellungsweise, wenn sie begründet und dem Zwecke entsprechend ist, man schlieſslich die vortheilhafteste Arbeit erzielt und eine Betriebsersparniſs erreicht, welche auf dem ersten Blick unglaublich erschien. Dies gilt in erster Linie von den Wasserhaltungsmaschinen, ganz besonders von jenen, welche beträchtliche Wassermengen aus groſsen Tiefen zu bewältigen haben.“ Indessen ist die Kley'sche Maschine nur theurer als eine Kataraktmaschine alter Construction ohne Schwungrad, dagegen eher noch etwas billiger als eine gewöhnliche Rotationswasserhaltungsmaschine, da das Schwungrad und der ganze Kurbelmechanismus mit seinem Zugehör viel leichter wird und die übrigen Organe theils ganz unverändert bleiben, theils nicht wesentlich theurer sind als die der seitherigen Rotationswasserhaltungsmaschinen. Berücksichtigt man überdies, daſs diese Maschine langsamer durch die todten Punkte geht und daher auch bei viel gröſserer Tourenzahl, als andere Maschinen es gestatten, noch immer für den Wechsel der Pumpenklappen die erforliche Zeit erübrigt, so kann man in Hinblick auf die zulässige Maximalleistung die Maschine auch nicht als theurer bezeichnen als irgend eine andere, welche gleiche Maximalleistung zuläſst.

Die bisher angewendeten Rotationsmaschinen hatten zwar vor der ehemaligen Kataraktmaschine den Vorzug der Hubbegrenzung, also der |2| gröſseren Sicherheit und der Möglichkeit der Anwendung stärkerer Expansion, also geringerer Betriebskosten ohne Anwendung so riesiger Gestängs- und Gegengewichte, wie sie bei Kataraktmaschinen mit Expansion erforderlich sind, um keine zu groſse Maximalgeschwindigkeit beim Gestängsaufgang zu erhalten; allein diese Maschinen vertrugen in der Regel keine geringere Umdrehungszahl als 4 in der Minute, wobei die lebendige Kraft des Schwungrades schon kaum noch hinreichte, um den todten Punkt zu überschreiten. War also nicht genügend viel Wasser zu bewältigen, um 4 Umdrehungen in der Minute machen zu können, so muſste man die Maschine periodisch einstellen, oder die Wasserhaltung durch eine besondere auf die kleine Wassermenge berechnete Kataraktmaschine besorgen lassen, welche dann allerdings auch bei groſsem Wasserandrang ermöglichte, die Rotationsmaschine nicht schneller gehen lassen zu müssen, als für die Pumpen zuträglich ist.

Karl Kley, Civilingenieur in Bonn (* D. R. P. Kl. 14 Nr. 2345 vom 1. Februar 1878) ist es gelungen, die Vortheile beider Constructionssysteme in eine Construction zu vereinigen, welche in der That allen Anforderungen, welche an eine Wasserhaltungsmaschine gestellt werden können, in auſserordentlich vollkommener Weise entspricht. Seine Maschine ist eine doppelt wirkende ein- oder zweicylindrige Balanciermaschine mit Steuerventilen und Katarakten und mit Schwungrad. Die Dampfvertheilung wird durch eine Steuerstange besorgt, welche ihre Bewegung von der Balancierachse aus mittels eines auſserhalb des Balancierlagers angebrachten Hebels, Gelenkes und Hilfsbalancier mit Gegenlenker erhält, somit nur durch den Hauptbalancier mit dem Schwungrad in Zusammenhang stehend dieselbe Bewegung macht, ob sich die Kurbel aus der todten Lage nach der einen oder anderen Richtung bewegt. Deshalb kann sich das Schwungrad im einen oder anderen Sinne drehen oder oscillirend arbeiten und kann die Maschine bei jeder Kolbenstellung in Betrieb gesetzt werden. Der Maschinist hat nur darauf zu achten, daſs die Kurbel nicht am todten Punkt oder zu weit vor oder hinter demselben stehen bleibt, was er durch Handhabung des Handventiles leicht erzielt, und daſs der Katarakt nicht zu früh und nicht zu spät wirkt, sondern die gewünschte Pause oder, bei mehr als 5 bis 6 Umdrehungen, die ununterbrochene Rotation mit Geschwindigkeitsverzögerung in den todten Punkten bewirkt. Kommt die Kurbel zu weit über den todten Punkt, ehe der Katarakt seinen Niedergang vollendete, also ehe frischer Dampf gegeben wurde, so zieht die Steuerstange denselben wieder auf, die Maschine erhält keinen Dampf und bleibt stehen. Dies geschieht auch, wenn ein Bruch im Schacht erfolgt, oder die Pumpen Luft saugen, oder der Maschinist zu viel Dampf gegeben hat. In allen diesen Fällen kann kein weiteres Unglück geschehen, sondern bleibt die Maschine stehen. Wenn durch irgend |3| eine Ursache, z.B. durch eine Ausbesserung der Schwungradlager, der Pleuelstange u. dgl., die Ausschaltung des Schwungrades nothwendig wird, so arbeitet die Maschine wie eine gewöhnliche Kataraktmaschine als Hubmaschine mit unbegrenztem Hub, wobei man ihr zur Sicherheit nahe volle Füllung bei geringer Dampfspannung gibt und den Kolben natürlich nicht bis zu den äuſsersten Stellungen gelangen läſst, welche er bei dem Betriebe mit der Kurbel erreicht.

Die Tourenzahl wird bei der Arbeit mit Pausen nur durch den Katarakt regulirt. Bei den gröſseren Tourenzahlen ohne Stillstand des Schwungrades muſs auch das Hand-Dampfventil regulirt werden.

Bei geringer Wassermenge kann man bis zu einem Spiel in der Minute herabgehen, bei groſsem Wasserandrang sind 10 Spiele in der Minute möglich, wenn der Dampfkolben 2,5 bis 3m,5 Hub hat, bei 1m,5 Hub sind 15 Spiele, bei 1m,2 Hub 18 Spiele in der Minute möglich. Die kleine eincylindrige Maschine auf Grube Kupferkaute von 0m,600 Durchmesser und 1m,200 Hub, welche Anfangs August 1881 mehrere Tage hindurch mit 18 Umdrehungen in der Minute arbeiten muſste, machte am 17. August sogar in 8 Minuten nur einen Hub. Das Schwungrad kann hierbei viel leichter sein als bei den früheren Rotationsmaschinen, wo es die Aufgabe hatte, über den todten Punkt hinweg zu helfen, welche Aufgabe hier ganz wegfällt. Alle Maschinentheile sind gut zugänglich.

Bei Woolf'schen Maschinen wendet Kley das Volumenverhältniſs 1 : 4 an, bei 6at Maximalkesselspannung, und eine Füllung von 25 Proc. Minimum bis 65 Proc. Maximum im kleinen Cylinder. Bei letzterer Füllung hat man noch immer 6 fache totale Expansion; wir erachten daher den kleinen Cylinder als richtig, den groſsen Cylinder aber schon als überflüssig groſs dimensionirt und glauben, daſs man ohne ökonomischen Nachtheil den Niederdruckcylinder kleiner nehmen dürfte, wodurch die Maschine etwas billiger würde. Wirklich ist auch Kley bei seiner neuesten Maschine Nr. 22 auf das Volumenverhältniſs 1 : 3 herabgegangen für 6 bis 9 fache Expansion.

Ausnahmsweise sind Kley'sche eincylindrige Maschinen auch direct wirkend gebaut und, wenn die Umstände es erheischen, auch ohne Condensation.

Wegen des leichten Schwungrades wird die Maximalgeschwindigkeit beim Auf- und Niedergang des Gestänges allerdings gröſser als bei gewöhnlichen Rotationsmaschinen und bei Kataraktmaschinen ohne Expansion. Es hängt dieselbe aber ganz von der lebendigen Kraft, welche die vorhandene Schwungmasse aufnehmen kann und von dem gewählten Expansionsgrade ab. Da der Schwungring im Augenblick der Maximalgeschwindigkeit des Gestänges die 4 fache Geschwindigkeit desselben besitzt, also seine Masse gleichwerthig ist mit einer 16 mal gröſseren, am Gestänge angebrachten Masse, so ist es ein leichtes, |4| selbst bei hohen Expansionsgraden diese Maximalgeschwindigkeit in sehr mäſsigen Grenzen und immer kleiner zu halten, wie bei einer Kataraktmaschine von gleichem Expansionsgrad. Die Maximalgeschwindigkeit in der Mitte des Hubes ist übrigens ziemlich gleichgültig, sobald die Pumpen richtig construirt sind. Es kommt nur darauf an, die Umdrehungsgeschwindigkeit an den todten Punkten zu verringern, um den Pumpenventilen Zeit zu lassen, sich zu schlieſsen, ehe der Hubwechsel beginnt.

Wegen des leichteren Schwungrades im Vergleich mit anderen Rotationsmaschinen ist auch der Beschleunigungsdruck am Kurbelzapfen geringer und, da Kley immer auch auffallend groſse Kurbeln anwendet, die freilich auch entsprechend theuer werden, so fällt dieser Beschleunigungsdruck um so geringer aus, wodurch jede Gefahr des Hebens der Schwungradwelle auf der Kurbelseite völlig beseitigt und die Ruhe des Lagerstuhles gesichert ist. Alle Ventile können auch von Hand gesteuert werden und hat ein Miſsgriff keinen anderen Erfolg, als daſs der Katarakt nicht functionirt und die Maschine stehen bleibt.

Es unterliegt auch keinem Anstände, eine doppelt wirkend construirte Maschine einfach wirkend gehen zu lassen, solange sie nur schwach belastet ist, um geringes oder gar kein Gegengewicht und dafür hohe Dampfspannung und starke Expansion beim Gestängsaufgang anwenden zu können. Es wird zu diesem Zwecke das untere Einströmungsventil von der Steuerung abgehängt, damit es immer geschlossen bleibt, und das untere Ausströmungsventil ganz herausgenommen. Der Dampf arbeitet nur über dem Kolben und geht beim Niedergang des Schachtgestänges unter denselben und zugleich in die Atmosphäre. So gehen z.B. heute noch die beiden kleinen Maschinen auf den Gruben Gastor und Lüderich (Verzeichniſs Nr. 4 und 5). Selbst bei doppelt wirkendem Gang ist kein sehr groſses Gegengewicht erforderlich, da dieses einerseits an gröſserem Hebelarme wirkt als das Gestänge und andererseits der Hauptbalancier selbst sehr groſse Ueberwucht auf der Maschinenseite besitzt. Die im Vergleich zu den alten Kataraktmaschinen groſsen Anlagskosten einer Kley'schen Maschine werden durch den geringen Dampfverbrauch, also kleinere Kesselanlage und geringere Reparaturkosten derselben, reichlich aufgewogen, so daſs durch diese Construction die wichtige Frage nach der zweckmäſsigsten Wasserhaltungsmaschine wirklich als gelöst betrachtet werden darf.

Die durch diese Maschine erzielte Oekonomie beruht auf dem Umstände, daſs sehr starke Compression angewendet, also die Erfüllung des schädlichen Raumes mit frischem Dampf sehr reducirt werden kann. Es ist dies eine Folge der ganz eigenthümlichen vollständig neuen Steuerungsmethode. Kley benöthigt nämlich für eine zweicylindrige doppelt wirkende Maschine mit Condensation nur zwei Ventilwellen, eine für die beiden Einströmungsventile des kleinen Cylinders |5| oben und unten, die zweite für die beiden Ueberströmungsventile des kleinen und die sich gleichzeitig öffnenden Condensatorventile des groſsen Cylinders. Während der Pausen, wo alle Ventile geschlossen sind, befinden sich beide Ventilwellen in ihrer Mittellage, wo der am Ende jeder Welle angebrachte Hebel in verticaler Lage steht und durch die auf ihn wirkende Volutfeder nicht beeinfluſst werden kann.

Sowie aber die eine oder die andere Kataraktstange der Welle einen kleinen Anstoſs zur Drehung nach rechts oder links ertheilt und den Hebel aus der verticalen Lage bringt, so wirkt die Volutfeder und dreht die Welle nach der betreffenden Richtung, hierbei das untere oder obere Ventil öffnend, ohne das andere geschlossene Ventil in seiner Stellung zu beeinflussen. Die Auslaſsventile, d. s. nämlich die Ueberströmungsventile des kleinen Cylinders und die Condensatorventile des groſsen Cylinders, können daher durch entsprechende Stellung der Knaggen an der gegabelten Steuerstange bei beliebiger Kolbenstellung geschlossen werden, wodurch die starke Compression erreicht wird. Bei manchen ausgeführten Maschinen begnügt man sich mit einem einzigen frei gehenden Katarakt, der also nur in einer Stellung der Kurbel, bei Druckpumpen in der tiefsten Lage des Gestänges, also oberen Lage der Kurbel, die Pause bewerkstelligt, während der untere todte Punkt der Kurbel ohne Pause passirt wird, zu welchem Behufe noch zwei Knaggen an der Steuerstange vorhanden sind an Stelle der Kataraktstangenknaggen, welche die Impulsertheilung bewirken.

Wir führen zum Schluſs einige Daten über eine solche Woolf'sche Maschine an, welche von der Maschinenfabrik E. Skoda in Pilsen für den Sulkow-Hilfsschacht des Westböhmischen Bergbau-Actienvereines soeben aufgestellt wird und bei der künftigen Schachttiefe von 480m mit 450e effectiv zu arbeiten bestimmt ist:

Groſser Cylinder Durchmesser 1920mm Hub 2500mm
Kleiner Cylinder 1350 1250
Pumpen 500 2500

Das Volumenverhältniſs des Hochdruck- zum Niederdruckcylinder ist auch hier 1 : 4, also nach unserer Ansicht der groſse Cylinder überflüssig theuer.

In derselben Fabrik wurde im vergangenen Jahre für denselben Schacht eine kleinere Kley'sche Wasserhaltungsmaschine, jedoch eincylindrig, ausgeführt und functionirt dieselbe bereits seit ½ Jahre tadellos. Cylinderdurchmesser 800, Hub 1500, einfach wirkende Pumpen 370, Hub 1500mm. Bei Gegenwart des Berichterstatters machte die Maschine 10½ bis 11 Touren und lieferte 1600l Wasser in der Minute.

Wir glauben, daſs sich Kley wohl noch entschlieſsen wird, seine Construction durch Hinzufügung eigener Einströmungsventile am groſsen Cylinder und eines Receiver, in welchen der Ueberströmdampf nach Schluſs dieser Ventile comprimirt wird, bis auch die Auslaſsventile des |6| kleinen Cylinders geschlossen werden, zu vervollständigen, sobald sich sein System einmal allgemein anerkannte Geltung verschafft haben wird. Daſs er vorläufig allen Complicationen aus dem Wege geht und für Wasserhaltungen mit Vorliebe nur eincylindrige Maschinen baut, erachten wir als klug. Sobald aber bei einer groſsen Maschine als Hauptaufgabe die Oekonomie mit dem Brennstoff gestellt werden wird und die Anlagskosten in den Hintergrund treten, so wird sicher auch dieser letzte Schritt gethan werden.

Gustav Schmidt.

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