Titel: Elektrische Steuerungen für Dampfmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1884, Band 253 (S. 393–397)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj253/ar253127

Elektrische Steuerungen für Dampfmaschinen.

Patentklasse 14. Mit Abbildungen auf Tafel 28.

In Hinblick auf die fortdauernd zunehmende Anwendung der Elektricität auf allen Gebieten der Technik erscheint es ganz natürlich, daſs man neuerdings auch versucht hat, die Dampfmaschinen „elektrisch“ zu steuern. In der That lag der Gedanke sehr nahe, die Kraftwirkungen, welche man mit Elektromagneten oder Solenoiden durch das so genau und bequem zu regelnde Oeffnen und Schlieſsen eines elektrischen Stromes hervorrufen kann, zur Bethätigung der Steuerorgane einer Dampfmaschine zu verwenden. Es sind in Deutschland bisher 3 Patente auf solche Steuerungen ertheilt worden.

A. Krásza und J. Schaschl in Graz (Erl.* D. R. P. Nr. 23981 vom 29. August 1882) wollen die Steuerorgane direkt durch Solenoide bewegen. Steckt man einen Eisenstab durch zwei hinter einander liegende Drahtspulen hindurch und leitet durch diese abwechselnd einen elektrischen Strom, so wird der Stab hin und her bewegt, indem sein Schwerpunkt abwechselnd in das eine und dann in das andere Solenoid hineingezogen wird. Krásza und Schaschl setzen nun an die Stelle des Eisenstabes einfach die Spindel eines Ventiles, die Stange eines Schiebers o. dgl. In Fig. 11 Taf. 28 ist die Anordnung z.B. für eine Ventilsteuerung angegeben.

An einem zwischen den beiden Ventilen eines Cylinderendes angebrachten Ständer T sind für jede Ventilspindel zwei Solenoide befestigt; letztere sind einerseits mit Bürsten, welche auf umlaufenden Contacttrommeln schleifen, andererseits mit einem Pole der Elektricitätsquelle verbunden, während der andere Pol zu den Metallbelägen der Contacttrommeln geführt ist. Die Trommeln für die Einlaſsventile haben die bekannten schraubenförmigen Beläge und werden durch den Regulator gehoben und gesenkt. Die Ventile und die sonstigen Theile, mit welchen die Spindeln in Berührung sind, müssen selbstverständlich aus nicht magnetisch werdendem Metalle hergestellt sein.

Ob eine derartige Anordnung der Solenoide auf einer Ventilspindel, daſs beide in der gedachten Weise zur Wirkung kommen, überhaupt möglich ist, mag dahingestellt bleiben. Jedenfalls würden sehr starke Ströme oder auſserordentlich groſse Solenoide bezieh. beides für eine solche Steuerung nöthig sein.

Kaum brauchbarer dürfte die Construction von A. C. M. Prücker in München (* D. R. P. Nr. 25696 vom 4. Februar 1883) sein. Dieselbe unterscheidet sich von der vorigen im Wesentlichen nur dadurch, daſs statt der Solenoide Elektromagnete benutzt werden sollen, und zwar ebenfalls für jede Ventilspindel o. dgl. zwei. Fig. 8 und 9 Taf. 28 zeigen dieselben in Form von Hufeisenmagneten N, S und N1, S1. Zwischen |394| beiden ist auf der aus Messing o. dgl. gefertigten Ventilspindel mittels Muttern g und g1 ein trommelförmiger Anker A befestigt. An den Magneten sind sichelförmige Stücken, m und n1, m1, durch Messingplättchen p versteift, befestigt, zwischen welche der Anker beim Heben und Senken des Ventiles abwechselnd hineintritt. Es soll hierdurch eine möglichst gleiche Kraftwirkung während des ganzen Ventilhubes erreicht werden. Oben befindet sich ein doppelt wirkender Luftbuffer L. Die Contacttrommeln für die Einlaſsventile sind hier fest am Regulatorständer angebracht und die Bürsten an der Regulatorhülse befestigt, so daſs sie mit dieser zugleich sich drehen und auf- und abbewegen.

Fig. 10 Taf. 28 zeigt schematisch die elektrische Verbindung der Theile mit einander und mit der Elektricitätsquelle S. Die Contacttrommel ist in der Abwickelung und, im Vergleiche mit den Magneten, stark vergröſsert dargestellt. Für die Auslaſsventile ist die Einrichtung die gleiche mit dem Unterschiede, daſs die Bürsten nicht an der Regulatorhülse hängen, sondern nur mit der Geschwindigkeit der Kurbelwelle kreisen und die Metallbeläge in der Abwickelung als Rechtecke erscheinen.

Bei einer zweiten einfacheren Anordnung sind statt der Hufeisenmagnete hohle Stabmagnete benutzt, durch welche die Ventilspindel hindurchgeht; bei einer dritten ist der Anker als wagerechtes Pendel und bei einer vierten für Hähne bestimmten Anordnung in Gestalt eines schwingenden Kreuzes ausgeführt. Immer aber sind zwei Magnete für jedes Steuerorgan vorhanden, von denen der eine das Oeffnen, der andere das Schlieſsen bewirkt. Einfacher wäre es, nur das erstere durch einen Magnet, das letztere aber durch eine Feder o. dgl. zu veranlassen. Freilich müſste dann der eine Magnet noch bedeutend kräftiger sein als jeder der hier benutzten beiden Magnete; aber auch für diese würden so starke Ströme nöthig sein, daſs die Einrichtung schwerlich Anwendung finden kann.

Anders verhält es sich mit der Steuerung von P. R. Allen in London (* D. R. P. Nr. 26028 vom 14. Januar 1883), welcher die Wirkung von Solenoiden oder Magneten nicht zur Bewegung der Steuerorgane selbst, sondern nur zur Auslösung derselben, also zum Einleiten der Schluſsbewegung benutzen will. In Fig. 16 und 17 Taf. 28 ist beispielsweise die Einrichtung für eine Corliſssteuerung, System Spencer und Inglis (1867 186 * 82 und 1874 214 * 270) dargestellt. Die 4 Steuerhähne erhalten ihre Bewegung von der durch ein Excenter b in gleichmäſsige Schwingungen versetzten Scheibe a, indem an jeder Hahnkurbel eine gabelförmige federnde Klinke angebracht ist, welche hinter einen Bund der an die Scheibe a angehängten Zugstange z faſst. An jeder Stange z ist ein Paar neben einander liegender Solenoide befestigt, deren Kerne mit den Auslösedaumen derart verbunden sind, daſs die Auslösung erfolgt, sobald ein Strom durch die Solenoide geschickt und in Folge |395| dessen die Kerne in dieselben hineingezogen werden. Der Schluſs der Hähne wird dann in bekannter Weise durch Federn, Luftdruck o. dgl. bewirkt. Zur Herbeiführung des Stromschlusses dienen die Contacttrommeln g, welche durch den Regulator verschiebbar auf einer in der Höhlung des Maschinenbalkens untergebrachten Welle J angeordnet sind; dieselben bestehen aus nichtleitendem Materiale und sind mit schmalen Metalleinlagen versehen, welche für die Einlaſsventile nach einer Schraubenlinie verlaufen. Die zugehörigen Bürsten sind einstellbar an einer Stange befestigt und leitend mit den Solenoiden verbunden, welche an den einen Pol der Elektricitätsquelle angeschlossen sind, während der andere Pol mit den Metallbelägen in Verbindung steht. Die Auslaſsventile können auch in gewöhnlicher Weise zwangläufig bewegt werden. Die Steuerung muſs natürlich so eingerichtet sein, daſs die Hähne, wenn einmal aus irgend einem Grunde die Auslösung nicht erfolgen sollte, jedenfalls noch vor Ende des Hubes zwangläufig geschlossen werden. Die Contactvorrichtungen können noch auf verschiedene andere Weise ausgeführt werden; so können z.B. die Metallstreifen auf den Trommeln g parallel zur Welle, also längs einer Erzeugenden liegen und dafür die Trommeln auf einer steilgängigen Schraube verschiebbar sein, oder es können die Streifen nach einer Spirale in einer ebenen Scheibe eingelassen und die Bürsten auf derselben radial verschiebbar sein u.s.w. Die Patentschrift enthält auch noch die Einrichtungen für mehrere andere Hahn- und Schiebersteuerungen. Bei einigen derselben sind an Stelle der Solenoide Elektromagnete benutzt.

Fig. 14 Taf. 28 zeigt eine in Verbindung mit diesen Steuerungen anzuwendende Sicherheitsvorrichtung. Der wagerechte Arm des Winkelhebels y ist mit der Regulatorhülse verbunden. Am unteren Ende des senkrechten Armes sind zwei Knöpfe angebracht, von denen der eine bei höchster, der andere bei tiefster Lage des Regulators gegen einen Contactstöpsel u2 bezieh. u1 stöſst. Die Führungen der letzteren stehen mit dem einen Pole der Elektricitätsquelle in Verbindung und von den hinter den Stöpseln liegenden Federn, welche gegen die Führungen isolirt sind, geht eine Leitung zu sämmtlichen Solenoiden oder Elektromagneten der Einlaſsorgane. Sobald nun einer der Stöpsel durch den Winkelhebel y in sein Gehäuse gedrückt wird, werden beide Einlaſsorgane gleichzeitig ausgelöst und geschlossen; dieselben bleiben auch geschlossen, da der betreffende Stöpsel durch einen Sperrhaken so lange eingedrückt gehalten wird, bis man diesen von Hand aushebt. Da der Winkelhebel y bei still stehender Maschine gegen den Stöpsel u1 drückt, so muſs, um das Anlassen der Maschine zu ermöglichen, die nach den Solenoiden gehende Leitung mit einem Unterbrecher versehen und dieser so mit dem Absperrventile verbunden sein, daſs der Stromschluſs für die Solenoide nur bei geöffnetem Absperrventile stattfinden kann, wie dies z.B. in Fig. 15 Taf. 28 angedeutet ist.

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Die allgemeine Anordnung der Maschine ist in Fig. 12 Taf. 28 veranschaulicht. Unter dem Balken ist eine kleine Dynamomaschine B angebracht, welche von der Kurbelwelle aus getrieben wird und als Elektricitätsquelle während des Ganges der Maschine dient; sie ist mit einem unter dem Cylinder liegenden Sammler A verbunden, welcher hinreichend Elektricität aufnehmen kann, um beim Anlassen die nöthigen Ströme zu liefern. Der Regulator kann sammt den Contactvorrichtungen in beliebiger Entfernung von der Maschine aufgestellt sein, um durch die Erschütterungen derselben nicht beeinfluſst zu werden.

Wenn die Dampfmaschine überhaupt zum Betriebe von dynamoelektrischen Maschinen dienen soll, so kann natürlich der Strom diesen entnommen werden, so daſs die besondere kleine Maschine B (Fig. 12) in Wegfall kommt. In diesem Falle soll auch an Stelle des Centrifugalregulators ein Solenoid verwendet werden, durch welches der ganze erzeugte Strom oder nur eine Abzweigung desselben geleitet wird. Der Gang der Maschine wird dann nicht direkt nach ihrer Geschwindigkeit, sondern nach der Stromstärke geregelt. In Fig. 18 Taf. 28 ist die betreffende Einrichtung angegeben. Der Kern d des Solenoids ist durch einen Winkelhebel mit einer wagerecht geführten und die Contactbürste tragenden Stange verbunden und wird durch eine Schraubenfeder s getragen, bezieh. aus dem Solenoide herausgezogen. Je stärker der Strom wird, um so mehr wird unter Anspannung der Feder der Kern d heruntergezogen und dadurch die Bürste nach links verschoben, was dann einen um so früheren Schluſs des Einlaſsorganes zur Folge hat.

Da bei allen diesen Einrichtungen der von dem Regulator zu überwindende Widerstand sehr gering ist, so wird auch bei richtiger Ausführung eine auſserordentlich genaue Regelung des Ganges der Maschinen erzielt werden.

In Verbindung mit diesen elektrischen Steuerungen will P. R. Allen (* D. R. P. Nr. 25721 vom 14. Januar 1883) einen Registrirapparat benutzen, welcher in Fig. 13 Taf. 28 ersichtlich ist. Oberhalb eines durch ein Uhrwerk oder auch durch die Maschine selbst gleichmäſsig fortbewegten Papierstreifens sind auf wagerechten Führungen zwei kleine Elektromagnete angebracht. Der eine wird von der Kurbelwelle aus mittels einer Herzscheibe so hin und her bewegt, daſs derselbe in verkleinertem Maſsstabe genau die Bewegung des Dampfkolbens nachahmt; der andere ist mit einem Bourdo'schen Manometer verbunden, dessen Rohr an den Ventil- oder Schieberkasten angeschlossen ist, und wird der Aenderung der Dampfspannung entsprechend verschoben. Beide Magnete stehen mit den Contactvorrichtungen der Einlaſsorgane in Verbindung, so daſs beide im Augenblicke des Abschlusses eines derselben erregt werden. Dabei machen dann ihre Anker einen Stich in das Papier. Auf diese Weise wird für jeden Hub der Füllungsgrad und die Spannung im Augenblicke der Dampfabsperrung notirt. Wenn man |397| nun etwa nach Indicatordiagrammen eine Tabelle ausarbeitet, welche für die in Betracht kommenden Spannungen und Füllungen die entsprechenden Arbeiten enthält, so kann man aus den gewonnenen Aufzeichnungen annähernd die von der Maschine in einer gewissen Zeit geleistete indicirte Arbeit ermitteln.

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