Titel: Expansions-Schiebersteuerungen für Dampfmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1883, Band 247 (S. 397–402)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj247/ar247150

Expansionsvorrichtungen für Dampfmaschinen mit Schiebersteuerung.

Patentklasse 14. Mit Abbildungen auf Tafel 31 und 34.

Die Dampfmaschinen-Steuerungen, bei welchen ein gewöhnlicher Muschelschieber in Verbindung mit einem besonderen Expansionsorgane (einem Ventil oder auch einem Hahn) verwendet wird, haben den Steuerungen mit 4 Abschluſsorganen gegenüber den Vorzug gröſserer Einfachheit und bieten den Doppelschiebersteuerungen gegenüber den Vortheil, daſs die Reibungsarbeit geringer ist als bei jenen und daſs durch eine direkte schnelle Einwirkung des Regulators eine genaue Regelung des Ganges der Maschine möglich ist. Ferner sind diese Anordnungen besonders für den Umbau vorhandener Schiebersteuerungen in „Präcisionssteuerungen“ sehr geeignet. Als wesentlichster Nachtheil ist der meistens sehr groſse Raum zwischen dem Expansionsventil und dem Schieber anzuführen, welcher zwar, da er nicht mit dem Ausströmkanal in Verbindung tritt, nicht in dem gleichen Maſse schädlich wirkt wie der Raum zwischen Schieber und Kolben in der Endstellung, der aber doch zur Folge hat, daſs die Volldruckarbeit desjenigen Dampfes, welcher nach Oeffnen des Ventiles zunächst in diesen Raum einströmen muſs, um hier die Einströmspannung herzustellen, verloren geht. Er ist auſserdem noch in so fern nachtheilig, als der Dampf in diesem Räume vor dem Abschluſs des Schiebers an der Expansion im Cylinder theilnimmt, so daſs die Spannung langsamer fällt. Will man also den Dampf bis zu derselben Endspannung ausnützen und für einen Kolbenhub die gleiche Arbeitsleistung erzielen, so muſs man gröſsere Cylinder benutzen, als wenn der schädliche Raum zwischen Ventil und Schieber nicht vorhanden wäre. Um diesen Raum möglichst klein zu erhalten, sind bei mehreren Anordnungen die Ventile in die Schieber hineingelegt, so daſs sie mit diesen hin- und hergehen (vgl. die Steuerungen von Reusing 1879 233 * 436, von Starke bezieh. Meffert 1881 241 * 332, sowie einige Anordnungen von Collmann (* D. R. P. Nr. 4451 und Nr. 11062). Hierbei fallen jedoch die Mechanismen zur Bewegung der Ventile weniger einfach aus. Bei den nachstehend beschriebenen Apparaten ist das Expansionsorgan immer in einem besonderen Gehäuse untergebracht, welches auf oder an dem Schieberkasten oder auch in demselben anzubringen ist.

Die Vorrichtung von R. Proell in Firma Dr. Proell und Scharowsky in Dresden (* D. R. P. Nr. 1919 vom 4. November 1877 mit den Zusätzen Nr. 8151 vom 11. Juni 1879, Nr. 16171 vom 14. Mai 1881 und Nr. 18695 vom 18. December 1881), welche schon in weiteren Kreisen bekannt geworden ist, zeichnet sich besonders dadurch aus, daſs der zur Bewegung des Ventiles dienende Klinkenmechanismus mit dem Regulator zu einem besonderen Ganzen vereinigt ist und der so entstandene |398| Apparat ohne groſse Umstände auf dem Schieberkasten einer vorhandenen Maschine angebracht werden kann. Proell ist eifrig bemüht gewesen, die erste Einrichtung des Apparates (vgl. 1880 236 * 276) zu vereinfachen und den in der Praxis sich herausstellenden Mängeln abzuhelfen. Bei der zweiten Anordnung (* D. R. P. Nr. 8151, vgl. 1880 238 * 274) ist zunächst durch eine veränderte Form der Klinken ein breiteres und sicheres Aufsitzen derselben und der Fortfall der Klinkenfedern herbeigeführt. Die Auslösung wird nicht mehr durch einen sich leicht abnutzenden Keil, sondern dadurch herbeigeführt, daſs die Klinken selbst an einem Ende an die Zugstange des Regulators gehängt sind. Hierdurch wird allerdings eine geringe Rückwirkung auf den Regulator bei der Auslösung hervorgerufen werden. Schlieſslich ist noch ein Winkelhebel mit Schraube und Handrad zum Anheben des Ventiles beim Anlassen der Maschine angeordnet.

Die dritte in Fig. 1 bis 5 Taf. 31 dargestellte Anordnung (* D. R. P. Nr. 16171) zeigt als wesentlichste Vereinfachung die Aufhängung der Klinken k direkt an dem schwingenden Hebel b, durch welche die seitlichen Führungssäulen überflüssig wurden. Die Gleitstücke x, auf welche die Klinken wirken, werden mit dem oberen prismatischen Theil in seitlichen Ansätzen t des den Luftpuffer enthaltenden Guſsstückes und mit dem unteren cylindrischen Theil in der Grundplatte des Apparates geführt. Um den Regulator gegen den Rückdruck der Klinken unempfindlicher zu machen, ist die Energie desselben auf Kosten den Hubes dadurch vergröſsert, daſs die Zugstange, an welcher die Klinken einerseits hängen, an ein Querstück q befestigt ist, dessen Enden sich auf die horizontalen kurzen Gelenkstücke z stützen; diese bilden mit den oberen Hängeschienen des Regulators Winkelhebel. Der Hub des Querstückes q beträgt hierbei etwa nur ¼ bis ⅕ von dem Hube der Urne.

Der zum Anheben des Ventiles von Hand dienende Winkelhebel w (Fig. 5) greift bei den früheren Anordnungen nicht direkt unter den Hebekopf der Ventilstange, sondern trägt eine starke, in der Nähe der Drehachse befestigte Blattfeder, welche im Verein mit dem Luftpuffer den Stoſs beim Aufsetzen des Ventiles mildern sollte. Da jedoch eine so kurze starke Blattfeder leicht zu stark beansprucht wird und bricht, so wurde dieselbe durch eine Schraubenfeder i ersetzt, welche auf das vordere abgedrehte Ende a der Schraubenspindel geschoben ist. Durch richtige Einstellung dieser Feder ist es möglich, nicht nur ein sehr sanftes Aufsetzen des Ventiles, sondern auch eine fast vollständige Entlastung desselben zu erreichen, so daſs auch zum Anheben nur eine sehr geringe Kraft erforderlich ist. In dieser Hinsicht wirkt eine derartige Prallfeder günstiger als ein Luftpuffer. Die in eine Kerbe des Handrades einfallende Feder m (Fig. 2) hält dasselbe in einer bestimmten Stellung fest.

Zu beachten ist, daſs bei diesen Anordnungen die beiden Gleitstücke x wegen ihrer paarschlüssigen Verbindung mit dem Ventilstangenköpf |399| sich immer gleichmäſsig mit einander abwärts und aufwärts bewegen müssen, mag die rechte oder die linke Klinke in Eingriff sein. Hieraus folgt, daſs die Einwirkung einer Klinke, mithin auch die Erhebung des Ventiles erst in der Mittellage des Hebels b beginnen kann, daſs also, abgesehen vom Voreilen, diese Mittellage von b dem Anfang des Kolbenhubes entsprechen muſs. Da aber die Auslösung erfolgt sein muſs, ehe der Hebel seine äuſserste Lage erreicht hat, die also etwa der Mitte des Kolbenhubes entspricht, so sind nur kleinere als halbe Füllungen zu erreichen.

Um auch gröſsere Füllungen zu ermöglichen, hat Proell die Anordnung Fig. 3 und 4 getroffen. Die Hebel h sind hier mit kleinen Gleitstücken p verbunden, welche in den Schlitzen der Theile x genügend Spielraum finden, um die Bewegung beider Theile in der nöthigen Weise von einander unabhängig zu machen. Während das eine der Gleitstücke x von der Klinke niedergedrückt wird, kann das andere in seiner höchsten Stellung, welche durch den unten durchgesteckten Keil y bestimmt ist, verharren, bis beim folgenden Hube die Rollen wechseln. Wird nun das den Hebel b (Fig. 1) bewegende Excenter so aufgekeilt, daſs dieser Hebel zu Anfang des Kolbenhubes noch nicht weit von der einen oder anderen Grenzlage entfernt ist, so kann man Füllungen bis zu 0,8 sehr wohl erreichen. Der Schluſs des Ventiles wird in diesem Falle nicht durch die unter den Gleitstücken x stehenden Federn, sondern durch eine auf dem Pufferkolben ruhende Feder f (Fig. 4) bewirkt. Die unter dem Kolben stehende Feder i dient als Prallfeder beim Aufsetzen des Ventiles, gleichwie die Feder i in Fig. 5. Die Spannung der beiden Federn f und i kann durch Schrauben regulirt werden.

Bei der in Fig. 6 und 7 Taf. 31 veranschaulichten neuesten Einrichtung des Proell'schen Apparates (* D. R. P. Nr. 18695) sind auch die Gleitstücke x noch in Wegfall gekommen. Die Klinken wirken direkt auf die Hebel h, welche sich auch hier gleichmäſsig mit einander bewegen müssen. Die Hebel h sind nicht mehr an Gelenkstangen aufgehängt, sondern auf Wellen aufgekeilt, welche im Gestell gelagert und auf einer Seite von einer Drehschraubenfeder umgeben sind. Diese Federn, welche hier den Schluſs des Ventiles bewirken, stemmen sich einerseits gegen einen Vorsprung am Hebel h, andererseits gegen einen Vorsprung an der verstellbaren Büchse y. Der Hebekopf, in welchen die inneren Arme der Hebel h eingreifen, ist in den Luftpufferkolben eingeschraubt und kann durch Drehung des letzteren gehoben und gesenkt werden. Zur Erreichung gröſserer als halber Füllungen brauchte nur der Schlitz im Hebekopf erweitert und eine Belastungsfeder ähnlich wie bei Fig. 3 bezieh. 4 über dem Bufferkolben angebracht zu werden. Die Unterstützung der Klinken k durch die Regulatorzugstange ist bei Fig. 7 ebenfalls günstiger als früher, indem die Gefahr des Hängenbleibens der Klinken vermieden ist.

|400|

P. Schneitler in Berlin (Erl. * D. R. P. Nr. 17214 vom 18. August 1881, abhängig von Nr. 8151) hat den Proell'schen Apparat in der aus Fig. 8 Taf. 31 ersichtlichen Weise abgeändert. Die Klinken k wirken hier nach aufwärts auf einen mit dem Pufferkolben d starr verbundenen Rahmen c, welcher durch Bolzen o in dem Gestell vertikal geführt wird. Es ist mithin diese Anordnung noch einfacher als die neueste Proell'sche Construction, da die Hebel h fortfallen; doch ist wegen des ungünstigen einseitigen Angriffes der Klinken ein Klemmen der Theile zu befürchten.

Daſs der Proell'sche Mechanismus mit geringen Abänderungen auch zur Bewegung der Einlaſsorgane bei Anwendung von 4 Abschluſsorganen benutzt werden kann (wie die meisten der nachstehend besprochenen), ist schon früher ausgeführt worden (vgl. 1880 238 * 274).

An dem in Fig. 9 bis 12 Taf. 31 dargestellten Apparat von H. Kulcke in Sommerfeld (Erl. * D. R. P. Nr. 9329 vom 17. Mai 1879) ist am beachtenswerthesten die Einsetzung eines gegen den Schieber gedrückten Rohres b in den Schieberkasten, welches den Dampf aus dem Ventilgehäuse a direkt in die Schieberkanäle leitet. Wenn auch dieses Rohr den übrigen Raum des Schieberkastens nicht dampfdicht abschlieſst, so kann derselbe doch nicht als schädlicher Raum in Betracht kommen. Zur Bewegung des Ventiles wird ähnlich wie beim Proell'schen Apparat ein mit dem Regulator vereinigter Mechanismus benutzt. Die kleine vertikale Welle q (Fig. 9), welche oben die Scheibe x trägt, erhält von einem Excenter mittels des Hebels m und eines Kegelräderpaares eine schwingende Bewegung. Durch dieselbe werden die beiden horizontal geführten, je eine Klinke f tragenden Schlitten e abwechselnd vor- und zurückgeschoben, indem diese mit Drehzapfen in kleine Gleitklötze z einfassen, welche in einer diametralen Nuth der Scheibe x geführt werden (vgl. Fig. 12). Beide Klinken wirken beim Vorgang gegen einen Kolben g, welcher durch Zugstange und Winkelhebel die Bewegung auf die Ventilspindel überträgt. Als zweckmäſsig kann noch die Benutzung eines Keiles zur Verstellung des Auslösers k durch den Regulator bezeichnet werden, weil hierdurch die Rückwirkung auf den Regulator vermieden wird; unzweckmäſsig dagegen sind die zur Rückführung der Theile benutzten Blattfedern.

In einfacher, aber wenig empfehlenswerther Weise wird das Ventil bei der Vorrichtung von F. Kindermann in Kupferhammer bei Brackwede (Erl. * D. R. P. Nr. 10646 vom 23. December 1879) bewegt. Hier ist nur eine Klinke g (Fig. 13 und 14 Taf. 31) vorhanden, welche seitlich an der Ventilspindel gelagert ist. Ein vertikal geführter Stab f, welcher mit seinem unteren stumpf keilförmigen Ende in einer flachen Kerbe der horizontalen Leiste e steht, wird durch das Hin- und Herschieben dieser Leiste mittels eines Excenters abwechselnd gehoben und gesenkt, stöſst dabei unter die Klinke g und hebt das Ventil, bis die Klinke durch einen gegen den Daumen n wirkenden Auslöser abgedrückt wird. Mit Hilfe |401| einer kleinen Kurbel l kann die Klinke aus dem Bereich des Stabes f gebracht, die Maschine also abgestellt werden.

Der in Fig. 15 bis 18 Taf. 31 abgebildete, der Handelsgesellschaft K. und Th. Möller in Kupferhammer bei Brackwede (* D. R. P. Nr. 20019 vom 9. April 1882) patentirte Mechanismus scheint aus dem letzterwähnten hervorgegangen zu sein. Die Klinke ist gleichfalls seitlich an der Ventilspindel gelagert und wird durch ein vertikal geführtes Gleitstück e gehoben. Die ungünstige Beanspruchung der Ventilspindel durch den seitlich wirkenden Druck ist also auch hier vorhanden; dagegen ist die Stoſswirkung und starke Reibung zwischen den Stangen e und f der vorigen Anordnung (Fig. 13 und 14) vermieden. Das Gleitstück e erhält seine auf- und abgehende Bewegung durch einen dreiarmigen Hebedaumen d, welcher, in einer Aussparung von e liegend, auf die durch ein Excenter in Schwingung versetzte Welle c aufgekeilt ist. Die beiden seitlichen Arme von d heben das Gleitstück e und mit ihm die Klinke sammt dem Ventil an und der mittlere Arm drückt das Gleitstück e zwangläufig wieder abwärts (vgl. Fig. 18). Die Auslösung der Klinke durch den Knopf g wird nicht ohne Rückwirkung auf den Regulator stattfinden. Durch eine Feder h wird die Klinke in Eingriff gehalten, bezieh. nach der Auslösung wieder in Eingriff gebracht und durch die kleine Kurbel o kann sie von Hand ausgerückt werden (wie bei Fig. 13 und 14). Der schädliche Raum ist hier auf ein sehr geringes Maſs herabgemindert, indem der Schieberkasten nahezu auf den von dem Schieber durchlaufenen Raum beschränkt ist. Statt des gewöhnlichen Luftpuffers ist auf dem oberen Ende der Ventilspindel eine Scheibe k befestigt, welche in einen Teller l schlägt.

Fig. 19 und 20 Taf. 31 zeigen einen Apparat von J. Engelhardt in Firma Engelhardt und Förster in Bremen (* D. R. P. Nr. 19991 vom 10. Mai 1882), bei welchem eine auf zwei Winkelhebel h einwirkende ankerförmige Doppelklinke d verwendet ist. Eigenartig ist hier die Einrichtung, durch welche das Ausweichen der Klinkenarme beim Rückgang erzielt wird. Die mit der Zugstange g verbundene Klinke ist bei o drehbar in zwei seitlichen Böcken eines Schlittens e gelagert und greift mit einem kurzen Arm in eine Aussparung dieses Schlittens ein. Bei jeder Schwingung des mit einem Excenter in Verbindung stehenden Hebels l wird daher die Klinke zunächst immer um o ein wenig gedreht, bis der untere Arm in der Aussparung anliegt, und dann mit dem Schlitten, als ob beide ein Stück wären, auf der Bahn f fortgeschoben. Dabei trifft der vorangehende Arm der Klinke gegen eine Nase c des die Winkelhebel verbindenden Querstückes und bewirkt hierdurch die Oeffnung des Ventiles. Da die Nase c sich dann auf einem Kreisbogen aufwärts, die Klinke aber Horizontal bewegt, so kommen beide Theile je nach der Höhenlage der Halm f früher oder später auſser Eingriff und das Ventil wird darauf durch eine Feder zugeschlagen. Bei der Bewegungsumkehrung des |402| Hebels l legt sich die Klinke dann um, so daſs der vorher in Eingriff befindliche Klinkenarm ungehindert unter der Nase c vorbeigehen kann. Es sind hier also die Klinkenfedern vermieden; dagegen findet beim Umlegen der Klinke immer ein Stoſs statt, welcher eine verhältniſsmäſsig schnelle Abnutzung der Gelenkbolzen zur Folge haben kann. Die Hebung und Senkung der Gleitbahn f, welche in einem vertikalen Cylinder geführt wird, erfolgt durch den Regulator mittels des Winkelhebels ab. Damit das Umlegen der Klinke immer sicher stattfinde, ist unterhalb des in einer Schwalbenschwanzführung gleitenden Schlittens e eine Feder angebracht, welche den letzteren nach oben drückt und so eine genügende Reibung erzeugt.

Der Apparat von H. Meyer in Bielefeld (Erl. * D. R. P. Nr. 7500 vom 9. Mai 1879), welcher in Fig. 21 Taf. 31 veranschaulicht ist, arbeitet wie der in Fig. 16 dargestellte mit nur einer einfachen Klinke. Eigenthümlich ist an demselben die Art und Weise, in welcher der zweimalige Hub des Ventiles während einer Kurbelumdrehung, der bei allen diesen Apparaten nöthig ist, erreicht wird. Von einem Excenter oder von der Schieberstange erhält der Arm q und der mit ihm auf gleicher Welle befestigte Arm r während jeder Kurbel Umdrehung eine einmalige Hin- und Herschwingung. Der Arm r ist nun mit dem die Klinke p tragenden Hebel e durch eine kurze Lenkstange o so verbunden, daſs bei der gezeichneten Mittelstellung von q und r die Lenkstange o in der Verlängerung von r liegt und der Hebel e sich in einer äuſsersten Lage befindet. In Folge dessen macht e doppelt so viel Schwingungen als q und r. Der aus zwei Schienen bestehende Hebel e ist frei drehbar um eine Welle, auf welcher das mit der Klinke in Eingriff tretende Bogenstück l und der die Ventilspindel fassende Arm f festgekeilt sind. So lange der Eingriff dauert, wird daher von der Klinke der Bogen l mitgenommen und das Ventil gehoben. Der Auslöser s ist zur Verminderung der Reibung mit einer Rolle versehen. Die Rückwirkung auf den Regulator wird hier ziemlich beträchtlich sein. Zweckmäſsig kann auch die Benutzung des Kurbelviereckes r o e nicht genannt werden, da in den Gelenken, namentlich denen der Stange o, ein häufiger Druckwechsel auftritt.

(Schluſs folgt.)

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