Titel: Neuerungen an Dampfpumpen-Steuerungen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1882, Band 244 (S. 173–179)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj244/ar244060

Neuerungen an Dampfpumpen-Steuerungen.

Patentklasse 14. Mit Abbildungen auf Tafel 13 und 14.

Bei den hier allein in Betracht gezogenen direct wirkenden Dampfpumpen ohne Kurbelwelle kann die Bewegung der Steuerungsorgane nur von dem Kolben oder der Kolbenstange, als den einzigen beweglichen Theilen, ausgehen. Die Steuerungen sind (abgesehen von den für die gröſsten Wasserhaltungsmaschinen benutzten Constructionen für Katarakten u.s.w.) im Vergleich mit den Steuerungen der Betriebsmaschinen meistens verhältniſsmäſsig einfach, ihre Wirkungsweise ist aber auch durchschnittlich eine recht mangelhafte. Bei den gewöhnlichen Anordnungen für kleine Dampfpumpen werden die Steuerorgane am Ende jedes Kolbenhubes umgestellt, der Cylinder erhält daher immer Vollfüllung. Der Stellungswechsel des Schiebers o. dgl. ist in der Regel mit einem heftigen Stoſs verbunden, dessen zerstörende Wirkung namentlich bei schnellerem Gang der Pumpe sich geltend macht. – Die Umstellung kann nur zum Theil durch die Bewegung des Kolbens bezieh. der Kolbenstange ausgeführt werden, da, sobald der betreffende Einlaſskanal nur ein wenig geöffnet ist und der Gegendampf auf den Kolben wirkt, dieser seine Bewegung umkehren wird, sofern nicht die lebendige Kraft der hin- und hergehenden Massen zur Vollendung der Umstellung ausreichen sollte. Da man aber hierauf nicht sicher rechnen kann, so müssen besondere Vorrichtungen vorhanden sein, welche die Steuerbewegung, nachdem der Kolben dieselbe eingeleitet hat, vollenden. Bei kleineren Maschinen benutzt man hierzu Fallhebel, Federn u. dgl., bei gröſseren wendet man in der Regel besondere kleine Dampfcylinder (Steuercylinder) an, welche von der Kolbenstange oder dem Kolben direct gesteuert werden und dann die Steuerung der Hauptmaschine bewirken.

Fig. 1 und 2 Taf. 13 zeigen in der Steuerung von R. Kopp in Huttrop bei Steele (Erl. * D. R. P. Nr. 3324 vom 4. Mai 1878) eine der einfachsten Anordnungen. Zwei auf der Kolbenstange befestigte Brosche b treffen abwechselnd kurz vor Ende des Kolbenhubes gegen die unten am Fallhebel e befindlichen Rollen c. Die gabelförmige Schieberstange g trägt am Ende einen Gleitklotz, der in einer Coulisse |174| des Fallhebels geführt wird. In Folge dessen bleibt der Schieber in Ruhe, bis der Hebel e durch eine der Knaggen b über seine Mittellage hinübergeführt ist, und wird dann durch das fallende Gewicht f schnell umgestellt. Das schnelle Oeffnen und Schlieſsen der Kanäle, welches hierdurch erreicht werden soll, erscheint aber bei derartigen Steuerungen überflüssig. Es dürfte vortheilhafter sein, die Schieberstange direct durch eine Lenkstange mit dem Hebel zu verbinden, so daſs, wenn letzterer seine verticale Lage erreicht hat, auch der Schieber in der Mittelstellung angekommen ist. Wenn man ferner dem Schieber groſse Ueberdeckungen geben würde, so könnte man wenigstens eine geringe Expansion des Dampfes ausnutzen. Das Gegengewicht l, welches den Schieber theilweise entlasten soll, darf nicht groſs sein, wenn die Gefahr eines Abhebens des Schiebers bei seinem ruckweisen Stellungswechsel vermieden werden soll; auch müſste dasselbe beim Abstellen der Maschine abgestützt werden. Die auf dem Schieber liegenden Schleppfedern können das Abheben nur in dem Maſse verhüten, als sie selbst die Belastung des Schiebers vergröſsern; sie erscheinen mithin überflüssig.

A. Dülken und F. W. Kaletsch in Düsseldorf (* D. R. P. Nr. 8913 vom 19. Juli 1879) haben bei der in Fig. 3 bis 5 Taf. 13 dargestellten Steuerung einen dreitheiligen Kolbenschieber a benutzt. Der frische Dampf strömt durch eine mittlere Oeffnung e im Steuercylinder ein, während der Abdampf an den Enden desselben entweicht. Der mittlere Steuerkolben befindet sich abwechselnd rechts und links von der Oeffnung e. An die Stelle des Hebels e der vorigen Steuerung tritt hier der Ankerhebel g, mit dem die Stange des Kolbens a ebenfalls nicht direct, sondern mittels Schleife verbunden ist, so daſs auch hier die Steuerbewegung erst, nachdem der Hebel g seine mittlere labile Lage überschritten hat, stoſsweise erfolgt. Die Ueberführung von g in die Mittelstellung wird durch einen Arm h bewirkt, in dessen Schlitz ein an der Hauptkolbenstange befestigter Zapfen eingreift und der kurz vor Ende des Kolbenhubes gegen die in g befindlichen Stellschrauben s stöſst. Die Mittelstellung von g ist dadurch zu einer labilen gemacht, daſs bei dieser Stellung ein in g geführter, durch eine Feder belasteter Keil f mit seiner abgestumpften Schneide auf einer Erhöhung des festen Drehzapfens b steht. Nach einer geringen Weiterdrehung von g wird derselbe in eine der Einkerbungen von b gepreſst und dadurch die Vollendung des Schieberhubes bewirkt (vgl. Fig. 4).

Bei der Steuerung von J. W. Körber in Düsseldorf (Erl. * D. R. P. Nr. 2238 vom 23. Februar 1878) besteht das Steuerorgan aus einem schwingenden Hahn, dessen Achse parallel zum Dampfcylinder ist. In den Fig. 6 bis 9 Taf. 13 ist diese Construction mit einer Neuerung im Bewegungsmechanismus des Hahnes veranschaulicht, welche von |175| C. Hönes in Elberfeld (Erl. D. R. P. Nr. 8847 vom 15. Juli 1879) herrührt. Von Letzterem war die Steuerung mehr für' Wassermotoren als für Dampfmaschinen bestimmt; die Zeichnung stellt daher die Anwendung derselben auf einen eine Luftpumpe treibenden Wasserdruckcylinder dar. Der Hahn ist durch zwei zu einander senkrechte Wände in vier Kammern getheilt (vgl. Fig. 8), von denen die beiden unteren durch Oeffnungen in der einen Stirnwand stets mit dem Wasser- bezieh. Dampfzufluſsrohr, die beiden oberen durch Oeffnungen in der anderen Stirnwand stets mit dem Abzugsrohre in Verbindung stehen. Durch Schlitze im Hahnmantel tritt das Wasser oder der Dampf abwechselnd in die beiden gegenüber liegenden Mündungen der nach den Cylinderenden führenden Kanäle ein, bezieh. aus denselben aus. Die Drehung der Hahnspindel am Ende jedes Kolbenhubes wird mit Hilfe des Kurbelrahmens G (Fig. 6) durch einen auf der Kolbenstange drehbar aber unverschiebbar angebrachten Hebel C bewirkt, welcher mit seinem unteren, mit Rollen versehenen Ende in einer Curvennuth geführt wird. Letztere wird gebildet aus einem mittleren festen Stücke D und einem um den verticalen Zapfen f drehbaren Rahmen B, welcher am Ende jedes Hubes von der unteren Rolle etwas seitwärts gedrängt wird und dann den unteren Arm des Hebels G auf die andere Seite von D leitet, wodurch die Umstellung des Hahnes erfolgt. Der Rahmen B wird mittels eines stets durch Wasser- oder Dampfdruck belasteten Kolbens E in die gezeichnete Lage zurückgeführt; Körber hatte statt dessen Blattfedern benutzt.

Auch Ventile sind neuerdings für die einfachen Stoſssteuerungen verwendet worden. W. Christmann und Comp. in Frankenthal, Rheinbayern (* D. R. P. Nr. 15555 vom 12. Februar 1881) hat hierfür die in Fig. 10 bis 13 Taf. 13 gezeichnete Anordnung getroffen. Es sind hier vier Ventile starr mit einander verbunden, von denen immer zwei gleichzeitig abschlieſsen, während die beiden anderen geöffnet sind, hierin liegt ein wesentlicher Uebelstand der Steuerung, da ein gleichzeitiger dichter Abschluſs je zweier Ventile trotz der zur Einstellung dienenden Doppelmutter q und der verschraubbar eingesetzten Sitze der äuſseren (Auslaſs-) Ventile schwer zu erhalten sein wird. Schon eine verschiedene Ausdehnung der Ventilspindel und des Ventilgehäuses wird den Schluſs eines Ventiles aufheben. Der Dampf tritt in der Mitte des Gehäuses ein und entweicht an den beiden Enden. Die Umstellung der Ventile geht wieder von der Kolbenstange aus. Ein auf derselben befestigter Arm k trifft gegen Ende des Kolbenhubes gegen Federn i, welche die Ventilstange umgeben und sich gegen aufgeschraubte Muffen h stützen. Diese werden abwechselnd durch eine der Fallklinken l fest gehalten, bis dieselbe durch den Arm k ausgelöst wird, nachdem er die Feder i gespannt hat. Letztere stöſst darauf |176| den betreffenden Muff h mit der Ventilstange zurück und bewirkt so den Ventilwechsel, wobei gleichzeitig die andere Klinke l einfallen muſs. Um dies sicher zu bewirken, ohne daſs nach der Bewegungsumkehrung von k die eben geschlossenen Ventile wieder geöffnet werden, ist in die Ventilstange noch eine elastische Kupplung g eingeschaltet. Mit dem dem Cylinder zunächst liegenden Muff h ist eine Hülse verbunden, in welcher eine an der Ventilspindel befestigte Hülse verschiebbar ist. Diese enthält einen mit der äuſsern Hülse durch Querkeil verbundenen Kolben und auf jeder Seite desselben eine Feder. In der Stellung Fig. 12 ist die Feder rechts (n1) gespannt. Sobald nun die Klinke l ausgelöst wird, wird auch die Feder n1 frei und schiebt im Verein mit i den Muff h nach links, bis die Spannung der beiden Federn n und n1 sich ausgeglichen hat. Die Feder i muſs dann noch genügend Kraft besitzen, um nicht nur die Umstellung der Ventile zu bewirken, sondern auch, nachdem diese erfolgt ist, den Muff h noch reichlich weit nach links zu drücken, um die Klinke l rechts sicher zum Einfallen zu bringen; die Feder n wird dabei gespannt (vgl. Fig. 13). Auf diese Weise erhalten die Muffen h einen gröſseren Hub als die Ventile und ein Versagen der Steuerung erscheint ausgeschlossen. Da die Ventile fast vollständig entlastet sind, brauchen die Federn i nicht sehr kräftig zu sein; nach Angabe der Patentinhaber soll bei einem Cylinderdurchmesser von 160mm eine gröſste Spannung von 9k zum Ventilwechsel genügen.

In England und Amerika sind die Constructionen sehr verbreitet, bei welchen ein Schieber mit zwei kleinen Steuerkolben verbunden ist, mittels welcher der Dampfdruck selbst die Umstellung des Schiebers bewirkt (vgl. z.B. die Steuerung von Brandon und Trankle 1875 217 * 7). Hierher gehört u.a. die Anordnung von Shanks und Comp. in Arbroath, welche 1881 in Derby ausgestellt war. Dieselbe ist in Fig. 14 Taf. 13 nach dem Engineer, 1881 Bd. 52 S. 55 dargestellt. Die beiderseits durchgehende Kolbenstange N ist in der Nähe des Kolbens sowohl rechts, wie links von demselben mit Durchbohrungen F und mit Längsnuthen versehen. Erstere bringen am Ende jedes Kolbenhubes die in den Cylinderdeckeln ausgesparten Kanäle E und J mit einander, letztere zugleich beide Kanäle mit dem Inneren des Dampfcylinders in Verbindung. Der Kanal E communicirt mit dem Schieberkasten oder direct mit dem Dampfkessel, ist also immer mit gespanntem Dampf gefüllt. Es wird mithin am Ende des Kolbenhubes Dampf aus dem Kanal E durch die Bohrungen F in einen der Kanäle J und hinter den betreffenden Steuerkolben C treten, wodurch die Umstellung des Schiebers veranlaſst wird. Dabei ist anzunehmen, daſs die einander zugekehrten Enden der Steuercylinder D stets mit dem Abdampfrohr in Verbindung stehen und daſs in irgend einer Weise für Ableitung |177| des Dampfes von den äuſseren Enden dieser Cylinder während des Kolbenhubes gesorgt ist. (In der genannten Quelle wie auch in der englischen Patentschrift ist hierüber nichts Näheres angegeben.)

Als eine bemerkenswerthe Verbesserung darf die Anordnung gesonderter Kanäle K und L für Ein- und Ausströmung angesehen werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, werden die Ausströmkanäle L eine Strecke vor Ende des Kolbenhubes abgeschlossen, während sie sonst bis zur Umstellung des Schiebers geöffnet bleiben. Es wird also vor dem Kolben Compression eintreten und, da auſserdem noch durch die Längsnuthen in der Kolbenstange Gegendampf zugeführt wird, so werden die Stöſse beim Hub Wechsel wesentlich abgeschwächt werden. Wie bei allen ähnlichen Steuerungen ist auch hier eine Umstellung des Schiebers von Hand mittels des Armes H möglich.

Häufiger sind die Anordnungen, bei welchen die Steuercylinder nach innen offen sind und eine Verschiebung der Steuerkolben dadurch herbeigeführt wird, daſs die äuſseren Enden dieser Cylinder mit dem Abdampfrohre in Verbindung gesetzt werden. Sie wurden zuerst, soviel bekannt, von Gebrüder Tangye eingeführt. Eine derartige Steuerung von E. Sonntag in Lauban (* D. R. P. Nr. 16 842 vom 14. Juni 1881) zeigen Fig. 15 bis 19 Taf. 13. Die Umstellung des Schiebers wird hier eingeleitet durch Anstoſs des Kolbens f an die nach Art eines Hahnes abdichtenden Ventile i, welche in Ansätzen der Cylinderdeckel gelagert sind. Sie werden von dem Dampf, welcher durch die Bohrungen m aus dem Schieberkasten hinter dieselben treten kann, in ihren Sitz gepreſst und schlieſsen dann eine Querbohrung o (vgl. Fig. 18) in der Mitte ab, welche einerseits durch Bohrungen p mit dem Abdampfrohre l, andererseits durch Bohrungen n mit den Räumen x hinter den Steuerkolben in Verbindung steht. Die horizontalen Strecken dieser Bohrungen m, n und p liegen in einer Ebene neben einander (vgl. Fig. 19). Durch die enge Bohrung v in den Steuerkolben wird während des Hubes des Hauptkolbens f die Spannung in den Räumen x wieder hergestellt. Dieselbe muſs so eng sein, daſs sie, sobald das Ventil i durch den Kolben geöffnet wird, nicht so viel Dampf durchläſst, als durch die Bohrungen n, o, p entweicht, da sonst keine Druckverminderung im Räume x, also auch keine Verschiebung der Steuerkolben erfolgen könnte. Es liegt daher die Befürchtung nahe, daſs diese Bohrungen v sich leicht verstopfen. Die Enden der verschiedenen Bohrungen m bis p sind da, wo sie nach auſsen münden, durch Kopfschrauben verschlossen und zum Ablassen des Condensationswassers aus denselben ist an einem Ende der Querkanäle o ein Ablaſshahn q angebracht. Auch bei dieser Steuerung strömt vor der Umstellung des Schiebers durch den Kanal m, sobald das Ventil i geöffnet ist, etwas Dampf vor den Kolben ein, welcher aber, da der Ausströmkanal noch geöffnet ist, verloren geht.

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Fr. Neukirch in Bremen (* D. R. P. Nr. 14566 vom 10. December 1880) hat für eine verticale Anordnung des Dampfcylinders die Hilfsventile, durch welche die Räume hinter den Steuerkolben zeitweise mit dem Abdampfrohre in Verbindung treten, direct auf den quer neben dem Cylinder liegenden Schieberkasten gesetzt, wie aus Fig. 15 und 16 Taf. 14 ersichtlich. Die Führung der Kanäle wird dadurch einfacher, dagegen muſs ein besonderer Bewegungsmechanismus für die Ventile angeordnet werden. Derselbe besteht aus einer Anstoſsknagge H, welche, in einer seitlichen Vertiefung des Cylinders liegend, am Ende des Hubes von dem Kolben seitwärts gedrängt wird, und einigen Hebeln und Zugstangen, durch welche die Bewegung auf das Ventil v übertragen wird. Durch Einstellung der mit Rechtsund Linksgewinde versehenen Stange S kann erreicht werden, daſs die Umstellung des Schiebers kurz vor Ende des Hubes erfolgt und ein Aufschlagen des Kolbens vermieden wird.

Mag man bei diesen Steuerungen behufs Umstellung des Schiebers frischen Dampf hinter einen der Steuerkolben führen, oder denselben auf einer Seite ableiten, immer besteht die Hauptschwierigkeit darin, nach der Verschiebung die Drucke auf beide Kolben bis zur nächsten Umstellung wieder auszugleichen. Häufig benutzt man hierzu wie bei den letzten Steuerungen verhältniſsmäſsig enge Bohrungen, durch welche in einfacher, aber etwas unsicherer Weise der genannte Zweck erreicht wird. Weniger einfach, jedoch sicherer in der Wirkungsweise erscheinen die Anordnungen, bei welchen noch ein besonderes Vorsteuerkölbchen benutzt ist. Dasselbe wird entweder in einer eigenen Bohrung neben dem Hauptkolben, oder in diesem selbst untergebracht. Letzteres ist z.B. der Fall bei der sogen. Cornish-Dampfpumpe (Tonkin's Patent), welche von J. Evans und Sohn in Wolverhampton gebaut wird und i. J. 1881 auch in Derby ausgestellt war. Sie ist nach Engineering, 1881 Bd. 32 S. 577 durch Fig. 17 bis 19 Taf. 14 veranschaulicht. Die Steuerung des Vorsteuerkolbens wird von dem Hauptkolben der Maschine bewirkt, jedoch nicht durch Anstoſs an Ventile oder Knaggen, sondern dadurch, daſs der Hauptkolben über den in der Cylinderwand befindlichen Kanälen K wie ein Schieber wirkt. Bei der gezeichneten Stellung der Steuerungstheile strömt rechts (Fig. 17) Dampf in den Hauptcylinder ein; der Kolben bewegt sich also nach links. Sobald er die Bohrung K links überschritten hat, kann der Dampf durch den Kanal M im linken Steuerkolben D hinter den Vorsteuerkolben G gelangen. Da der Raum rechts von letzterem durch Kanäle L und N mit dem Auspuffrohre in Verbindung steht, so wird mithin der Kolben G sofort nach rechts hinüber gestoſsen werden. An jedem Ende desselben befindet sich ein winkelförmiger Kanal P (vgl. Fig. 18), dessen einer Schenkel sich nach dem Kolbenende hin |179| Muldenförmig erweitert (Fig. 17 links). Diesem Schenkel entsprechen in jedem der Steuerkolben D die Bohrungen Q und R, dem anderen Schenkel Bohrungen L (vgl. Fig. 17 rechts). Bei der Verschiebung des Vorsteuerkolbens nach rechts wird nun der Raum S hinter dem rechten Steuerkolben D durch Q, P, L und N mit dem Auspuffrohre, der Raum hinter dem linken Steuerkolben durch Q, P und R mit dem Innenraum B des Schieberkastens in Verbindung gebracht. In Folge dessen werden dann auch die Kolben D nach links hinüber geschoben. Dabei wird rechts N abgesperrt, K mit M verbunden, links K von M getrennt und L mit N verbunden. Der Vorgang wiederholt sich darauf im entgegengesetzten Sinne, sobald der Hauptkolben an der Bohrung K rechts vorübergegangen ist.

Ein Uebelstand bei diesen Constructionen ist der, daſs die Steuerungstheile sehr versteckt liegen und nicht bequem zugänglich sind. Zweckmäſsiger erscheinen in dieser Hinsicht die Anordnungen, bei welchen der Steuerkolben in einem besonderen Cylinder auſserhalb des Schieberkastens untergebracht und mit dem Schieber durch eine Kolbenstange verbunden ist. Hierher gehört die in Fig. 20 und 21 Taf. 14 nach Engineer, 1882 Bd. 53 S. 95 dargestellte Steuerung von Pearn in Birmingham. Der Steuerkolben L wird hier durch einen gewöhnlichen Muschelschieber gesteuert, welcher mittels eines Ankerhebels F durch einen mit der Hauptkolbenstange verbundenen Daumen K bewegt wird. Der Steuercylinder M ist wie der Hauptcylinder bei Shank's Steuerung (vgl. Fig. 14 Taf. 13) mit besonderen Kanälen für Ein- und Ausströmung versehen, wodurch ein Dampfkissen für den Steuerkolben hergestellt und der Stoſs gemildert wird.

Whg.

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