Titel: Ueber Neuerungen an Regulatoren für Dampfmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1885, Band 256 (S. 9–16)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj256/ar256003

Ueber Neuerungen an Regulatoren für Dampfmaschinen und Wassermotoren.

(Patentklasse 60. Fortsetzung des Berichtes Bd. 254 S. 357.)

Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 1.

Centrifugalregulatoren für Dampfmaschinen. Der Centrifugalregulator von Lindley, welcher im Engineer, 1884 Bd. 57 * S. 310 beschrieben, ist mit halbkugelförmigen Schwungmassen versehen, welche im Zustande der Ruhe sich um die Regulatorspindel legen. Dieselben sind drehbar an der Nabe des auf der hohlen Regulatorwelle sitzenden Kegelrädchens angeordnet, welches die Drehung des Regulators bewirkt. Ferner sind |10| an den Schwungmassen Stangen drehbar angelenkt, welche aufwärts laufen und mittels eines Querstückes die Regulatorstange fassen; letztere geht durch die hohle Regulatorwelle und trägt das nahezu entlastete Drosselventil. Bei dem Auswärtsfliegen der Schwungmassen drehen sich dieselben also um ihre an der Radnabe angebrachten Drehachsen und ziehen die Ventilstange abwärts, bewegen somit das doppelsitzige Ventil gegen seine Sitze. Die Bewegungen der Ventilstange werden durch der Centrifugalkraft entgegen wirkende Spiralfedern, welche die Schwungmassen unmittelbar mit einander verbinden, bei dem Ausfliegen also aus einander gezogen werden, gemildert. Zur Einstellung des Regulators für verschiedene Normalgeschwindigkeit der Maschine ist mit der Ventilstange noch eine Feder verbunden, welche entsprechend gespannt werden kann. Für Centrifugalregulatoren mit direkter Uebertragung gibt die vorliegende Construction eine einfache, zweckmäſsige Anordnung.

Eine neuere Form des bekannten Centrifugalregulators von Gebrüder Tangye in Soho (vgl. 1870 196 * 108. 1875 215 * 485. 1884 254 362) ist im Engineering, 1884 Bd. 38 S. 543 vorgeführt. Wie Fig. 18 Taf. 1 zeigt, sind die Drehnaben c der schmiedeisernen Schwungkugeln mit einer Hülse a durch Blattfedern verbunden, welche sich bei dem Ausfliegen der Kugeln auf die Naben aufwickeln und hierdurch die Hülse a mit der daran befindlichen Stange d abwärts bewegen. Die letztere ist durch kleine Hebel und Stangen mit der Achse eines durchbrochenen Drehschiebers verbunden, welcher excentrisch auf der Drehachse sitzt, so daſs bei kleiner Verdrehung aus der Abschluſslage schon ein groſser Theil des den Abschluſs erzeugenden Umfanges von dem ringförmigen Sitze sich weg bewegt und dadurch dem Dampfe eine groſse Eintrittsfläche bietet, wodurch der Regulator sehr empfindlich wird. Das Gewicht des Stellzeuges ist, soweit es einseitig auf die Drehachse des Schiebers wirkt, durch eine Feder ausgeglichen. Ferner ist, wie auch die Figur zeigt, in der Hülse a eine Feder aufgehängt, welche die Abwärtsbewegung der Stange d mäſsigt und bei der ordnungsgemäſsen Motorgeschwindigkeit der Centrifugalkraft das Gleichgewicht hält. Durch Drehung der Mutter k kann diese Feder der gewünschten Normalgeschwindigkeit entsprechend angespannt werden. Auch dieser Regulator zeigt einfache, zweckmäſsige Anordnung und eine Schmierung kann leicht vorgenommen werden.

Um ein gewöhnliches Centrifugalpendel beliebig empfindlich zu machen, wollen Steinle und Härtung in Quedlinburg (* D. R. P. Nr. 27741 vom 15. Januar 1884) den der Centrifugalkraft entgegen wirkenden Druck jeder Pendellage durch folgende Einrichtung anpassen: Ein am Gehäuse gelagerter Hebel greift mit seinem kurzen Ende unter einen an der von dem Pendel in gewöhnlicher Weise bewegten Stange angebrachten Bund 5 an dem langen Hebelarme ist eine Curvenbahn angeordnet, gegen welche ein zweiter gleichfalls am Gehäuse gelagerter, durch Feder oder Gewicht |11| belasteter Hebel mittels einer kleinen Rolle drückt. Die Regulatorstange, deren Bewegung unmittelbar das Drosselventil beeinfluſst, wird somit hierdurch stets aufwärts gedrückt, während die Schwungkugeln bei ihrem Auswärtsfliegen eine Bewegung der Stange nach abwärts einleiten. Da bei letzterer Bewegung aber sich auch die beiden Hebel gegenseitig verstellen, so wird bei entsprechender Form der Curvenbahn der Gegendruck stets an einem anderen Hebelarme angreifen und hierdurch der in der Stange wirkende Gegendruck sich der Lage der Schwungkugeln und somit der Centrifugalkraft entsprechend ändern.

Die unmittelbare Uebertragung der Bewegung von den Schwungkugeln auf einen Expansionsschieber, welcher wie bei der Rider-Steuerung eine seitliche Verstellung zum Grundschieber erfährt, erfolgt bei dem von W. Hartnell in Leeds angegebenen Centrifugalregulator, der nach Engineering, 1884 Bd. 38 S. 216 in Fig. 15 Taf. 1 dargestellt ist. Hiernach ist auf der wagerechten Regulatorwelle eine verschiebbare Hülse E angebracht, in welcher die beiden Kugelhebel drehbar befestigt sind. Dieselben drücken mittels Reibrollen D auf eine auf der Welle fest angeordnete Scheibe F; die Auswärtsbewegung der Schwungkugeln ruft somit entgegen der Spiralfederwirkung eine Verschiebung der Hülse E hervor. Die Verschiebung von E wird durch Hebel auf den Expansionsschieber übertragen.

Um bei Centrifugalregulatoren mit indirekter Uebertragung, welche in bekannter Weise durch eine von den Schwungkugeln bethätigte Klauenkuppelung und Kegelrad-Wendegetriebe angeordnet ist, das Ausrücken der Kuppelung von dem in dem Stellzeuge wirkenden Rückdrucke möglichst unabhängig zu machen, so daſs die Klauen leicht aus einander gehen, gibt H. Borgsmüller in Berlin (* D. R. P. Nr. 27061 vom 10. November 1883) an, in das Stellzeug ein Stirnräderpaar einzuschalten, von welchem das eine Rad nur theilweise mit Verzahnung versehen ist. In dem Augenblicke, in welchem diese beiden Räder in Folge der groſsen Lücke in der Verzahnung nicht zusammengreifen, können die Schwungkugeln ein leichtes Ausrücken der Klauenkuppelung veranlassen, ohne dabei den Gegendruck, der seitens des zu verstellenden Regulirungsorganes ausgeübt wird, überwinden zu müssen. Allerdings entsteht dabei die Gefahr, daſs dann die Zähne der Stirnräder bei wieder erfolgendem Eingriffe mit ihren Kopfflächen auf einander kommen und ein Klemmen eintreten kann; um dies zu verhüten, will Borgsmüller die Räder mit groſsen Zähnen versehen. Ferner ist noch eine Anordnung getroffen, welche bewirkt, daſs die Verstellung des Stellzeuges nur zwischen bestimmten Grenzen erfolgen kann; hierzu ist die Achse des zweiten Stirnrades mit Gewinde versehen, auf welchem sich je nach Drehung eine Mutter verschiebt und dadurch das weitere Stellzeug hin- oder herbewegt. Diese Mutter läuft in den Endlagen vom Gewinde fast ganz ab und gegen Buffer. Tritt nun bei weiterer Aenderung der Motorgeschwindigkeit |12| eine umgekehrte Drehung der Spindel ein, so läuft die Mutter unter dem Gegendrucke der Buffer wieder auf das Gewinde auf. Statt der erwähnten Zahnräder können auch Reibräder angebracht werden, von welchen das eine mit einer Aussparung am Umfange versehen ist.

Für Regulirungsvorrichtungen, bei welchen die Verstellung des eigentlichen Regulirungsorganes durch die Kolbenstange einer kleinen Hilfsmaschine erfolgt, will W. Murdock in Glasgow, wie im Engineering, 1884 Bd. 38 * S. 463 mitgetheilt ist, einen Centrifugalregulator benutzen, dessen Schwungkugeln in einer Riemenscheibe angeordnet sind und beim Ausfliegen den Expansionsschieber der Hilfsmaschine verdrehen, ähnlich wie es bei der Rider-Steuerung geschieht; der Vertheilungschieber erhält seine Bewegung von der zu regulirenden Maschine aus.

Für Centrifugalregulatoren, welche unmittelbar auf das den Dampfschieber bewegende Excenter wirken und dessen Voreilungswinkel und Excentricität gleichzeitig verstellen, wurden neuerdings einige Neuerungen angegeben. Die Revue industrielle, 1884 S. 424 bringt die Beschreibung eines solchen Centrifugalregulators, welcher von Turner und Hartnell angegeben ist und eine Verbesserung einer vor mehreren Jahren erfundenen Construction (vgl. 1871 202 * 1. 1873 207 * 447) ist. Die eine Form eignet sich für kleine, schnell laufende Dampfmaschinen und besteht, wie aus Textfig. 1 bis 3 zu ersehen, aus zwei auf der Kurbelwelle i befestigten Scheiben d und e, innerhalb welcher die Schwunggewichte a mittels groſser Zapfen drehbar angelenkt sind. Die Zapfen durchdringen beide Scheiben und ein Querstück c ist auf diesen durch zwei Schrauben g befestigt, welches einen excentrisch aufgesetzten Ring trägt; um diesen faſst der Excenterbügel f, welcher an der den Schieber bewegenden Excenterstange angebracht ist. Je nach der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle entfernen sich die Gewichte a mehr oder weniger von der Welle und verstellen durch ihre Verdrehung das mit ihren Zapfen verbundene Querstück c, dadurch also das Excenter. Der Centrifugalkraft wirken hierbei die Spiralfedern b entgegen, um die Empfindlichkeit des Regulators zu mildern. Die Construction hat viele Aehnlichkeit mit der von Armington angegebenen (vgl. 1884 251 * 194).

Fig. 1., Bd. 256, S. 12
Fig. 2., Bd. 256, S. 12
Fig. 3., Bd. 256, S. 12
Für groſse Maschinen ändern Turner und Hartnell die Einrichtung dahin ab, daſs die Verstellung des Excenters durch ein auf dasselbe |13| drückendes Bogenstück erfolgt, welches um einen auſserhalb des Bogenmittelpunktes liegenden Zapfen sich dreht. Dieses Bogenstück bewegt sich in Folge des Ausfliegens der damit verbundenen Schwunggewichte, deren Centrifugalkraft wieder eine Feder entgegenwirkt. Diese Theile befinden sich sämmtlich in einer Riemenscheibe, welche die Drehbewegung der Welle vermittelt und in deren Armen die nothwendigen Drehzapfen sich befinden.

In wenig einfacher Weise sucht F. Glaser in Berlin (* D. R. P. Nr. 26948 vom 22. Juli 1883) denselben Zweck zu erreichen. Die Anordnung der Schwunggewichte an einer auf der Kurbelwelle fest angebrachten Scheibe ist dieselbe wie bei Armington oder bei Hartnell der Centrifugalkraft wirken auch hier Spiralfedern entgegen. Auf der Kurbelwelle sitzt ferner lose wie bei Armington eine excentrische Scheibe, die von einem gleichfalls excentrischen Ringe umschlossen wird, welcher vom Bügel der den Dampfschieber bewegenden Excenterstange umfaſst wird. Die Uebertragung der Bewegung der Schwunggewichte auf die beiden Excenter geschieht durch Zahngetriebe derart, daſs zwei an den Gewichten befestigte verzahnte Bogen in zwei andere Zahnbogen greifen, welche am inneren Excenter sitzen; letzteres trägt den Drehpunkt eines oder zweier kleiner Zahnrädchen, welche in Eingriff mit einem Zahnbogen stehen, der sich an einer besonderen, auf der Welle fest angeordneten Scheibe befindet. Das eine der beiden kleinen Zahnrädchen greift ferner in einen am äuſseren Excenterringe angebrachten Zahnbogen, so daſs eine Verdrehung des inneren Excenters auch eine solche des äuſseren hervorruft. Werden nun durch die Centrifugalkraft die Schwunggewichte nach auſsen getrieben, so wird durch die damit verbundenen Zahnbögen das innere Excenter verdreht, welches in erwähnter Weise gleichzeitig das äuſsere vorstellt; hierdurch erfolgt einerseits eine Veränderung des Voreilungswinkels und durch das äuſsere Excenter eine solche der Excentricität.

Ein anderer ähnlicher und gleichem Zwecke dienender Regulator ist von H. Meier in Aerzen (* D. R. P. Nr. 28911 vom 13. März 1884) angegeben. Hier sind die beiden Schwunggewichte nicht symmetrisch zu der Welle gelagert, sondern zu einem Durchmesser, welcher parallel zur Verbindungslinie der Mittelpunkte der Welle und des Kurbelzapfens der Dampfmaschine liegt. Die auf der Welle aufgekeilte Scheibe, welche die Drehpunkte der Schwunggewichte enthält, ist auf der dem Excenter zugekehrten Seite mit einer festen Wand versehen, in welcher sich ein radial laufender Schlitz befindet, worin ein Gleitstück sich bewegt. Die Schwunggewichte sind mit Zahnbögen versehen, welche in entsprechende Verzahnungen des Gleitstückes greifen und somit letzteres bewegen. Der Centrifugalkraft wirken wieder Spiralfedern entgegen, die jedoch hier durch eine Schraube entsprechend der gewünschten normalen Geschwindigkeit der Kurbelwelle angespannt werden können. Ein an dem |14| Blechdeckel der Scheibe angeordneter Zeiger bewegt sich durch die Spannschraube und gibt die der Federspannung entsprechende Umdrehungszahl der Welle an. Das Schieberexcenter ist nun, wie Fig. 16 Taf. 1 zeigt, an einer Platte n befestigt, welche um an einen an der festen Scheibe angebrachten Zapfen t schwingt; hierdurch beschreibt der Mittelpunkt des Excenters einen Bogen, wodurch Voreilungswinkel und Excentricität in derselben Weise geändert werden wie bei der Stephenson'schen Coulisse mit offenen Stangen. Die erwähnte Platte ist mit einem herzförmigen Ausschnitte versehen, in welchem ein an dem Gleitstücke sitzender Zapfen m gleitet. Unter der Einwirkung der Federn wird das Gleitstück sich nach auswärts bewegen, so daſs der Zapfen m in eine der Ecken des Ausschnittes gedrückt und dadurch das Excenter in bestimmter Stellung entsprechend der Drehrichtung der Maschine gehalten wird. Soll diese Drehrichtung geändert werden, so läſst sich leicht das Excenter bezieh. der Zapfen m in die andere Endlage bringen; die Nase u verhindert also eine unbeabsichtigte Umsteuerung. Bei steigender Geschwindigkeit bewegen die Schwunggewichte das Gleitstück nach der Welle zu und der Zapfen m drückt dabei die Platte n und damit das Excenter p nach der Mittellage, verringert also die Füllung; bei verminderter Geschwindigkeit wird die Platte mit dem Excenter wieder nach den Endlagen bewegt und damit die Füllung verkleinert. Ein an der Platte angebrachter Zeiger s gibt die der Stellung derselben entsprechende Füllung an. Um den Ausschlag des Excenters entsprechend dem gewünschten gröſsten Füllungsgrade zu begrenzen, ist in der Scheibenwand eine Vertiefung angebracht, in welche die Spitze einer an der Platte befindlichen, entsprechend tiefer einzustellenden Schraube r greift. Durch das frühere oder spätere Anstoſsen derselben an die schrägen Seitenwände der Vertiefung wird der Ausschlag des Excenters begrenzt. Die besondere Aufhängung des Excenters ist in ähnlicher Weise auch bei der erwähnten zweiten Form der Regulators von Turner und Hartnell zu finden; die Uebertragung der Verstellung von den Schwunggewichten auf das Excenter ist bei dem Meier'schen Regulator wohl etwas weniger einfach; jedoch hat der letztere den Vortheil der Möglichkeit verschiedener Federspannung bezieh. Aenderung der normalen Geschwindigkeit, für welche Federspannung und Centrifugalkraft sich im Gleichgewichte halten.

Auch der von Dr. Proell in Dresden (* D. D. P. Nr. 29730 vom 20. Mai 1884) angegebene Regulator hat die Aufgabe, die Voreilung und die Excentricität eines Schieberexcenters zu verstellen. Hierzu ist auf der Schwungradwelle W (Fig. 17 Taf. 1) ein Keil m befestigt, welcher das Stück eines Gewindeganges bildet und in eine entsprechende Nuth der Hülse N greift. Dieselbe bildet ein Cylinderstück um eine Achse, welche den Winkel η mit der Wellenachse bildet. Auf der Hülse ist ein Keil n befestigt, der durch eine Nuth der Excenterscheibe F geht, welche von |15| dem Excenterringe E umschlossen wird; die beiden Theile E und F werden durch die Führung a in der Bewegungsebene erhalten. Von E aus wird in bekannter Weise der Schieber bewegt. Die Hülse N wird nur durch einen im Schwungrade angebrachten Centrifugalregulator verschoben; hierbei ist der Mittelpunkt der Schwungkugel P durch geeignete Gelenkverbindung bezieh. Aufhängung gezwungen, einen der Drehung des Armes pr nahezu proportionalen Weg zurück zu legen. Der Centrifugalkraft wirkt die Spannkraft einer oder mehreren Federn entgegen. Da diese gleichfalls entsprechend der Ausdehnung ihre Spannkraft ändern, so entspricht der geringeren Centrifugalkraft, also wenn die Kugeln der Welle sich näher befinden, eine schwächere Gegenkraft, der gröſseren eine stärkere Gegenkraft, Die Umdrehungszahl braucht sich somit fast gar nicht zu ändern, um den Regulator zu einem erheblichen Ausschlage zu bringen; der Regulator wirkt also annähernd astatisch. Der Ausschlag der Kugeln wird nun durch den Ring i auf die Hülse N übertragen, durch deren Bewegung längs der Welle die Excentricität des Schieberexcenters und durch deren Verdrehung, welche das Aufschieben auf den gewundenen Keil m bewirkt, der Voreilungswinkel verändert wird. Die Anordnung ist so gewählt, daſs die Centralcurve der Schieberkreismittelpunkte im Zeuner'chen Diagramme eine archimedische Spirale bildet; die Füllung ändert sich entsprechend zwischen weiten Grenzen.

Eine zweite, in der Patentschrift angegebene Anordnung enthält für jede Kugel eine Feder, welche sich entweder gegen die Schwungradnabe stemmen, oder gegen eine auf der Welle befestigte Scheibe, durch deren Verstellung die Federspannung geändert werden kann. Die Gesammtanordnung ist ähnlich derjenigen, welche von Lilienthal angegeben ist (vgl. 1883 247 * 232) und wird wie diese zweckmäſsig angewendet werden können.

Einen Regulator, der zur Regelung von Dampf- oder anderen Motoren dienen soll, hat G. Miotti in Triest (* D. R. P. Nr. 29 718 vom 25. März 1884) angegeben. Die umständliche Vorrichtung besteht darin, daſs der zu regulirende Motor mittels Pumpe oder sonstiger Wasserhebevorrichtung bei normaler Geschwindigkeit eine Wassermenge hebt, die durch ein genau eingestelltes Ventil vollständigen Abfluſs findet; sobald die Geschwindigkeit des Motors wächst, wird eine gröſsere Wassermenge gefördert, welche im Ventilgehäuse einen gröſseren Druck ausüben muſs, um Austritt zu finden. Dieser Druck wird zur Regelung, ausgenutzt, indem ein kleiner, in einem am Pumpenventilgehäuse angebrachten Cylinder steckender Kolben gehoben wird, dessen Kolbenstange mit der Schieberstange eines darüber stehenden Dampfcylinders verbunden ist. Der betreffende Muschelschieber bewegt sich dann derart, daſs der Dampf unter den Kolben tritt und diesen aufwärts bewegt, wodurch unter Vermittelung eines beliebigen Hebelwerkes eine Drosselklappe oder sonstige Regelungsvorrichtung verstellt wird, bis der Motor |16| wieder die ordnungsgemäſse Geschwindigkeit annimmt. Hierbei bewegt sich die Schieberstange des Steuercylinders unter dem Einflüsse einer gegen den Muschelschieber drückenden Feder abwärts, der Kolben erhält Oberdampf und geht entsprechend abwärts, die Drosselklappe wird wieder verstellt. Statt des Dampfes würde bei anderen Motoren die betreffende Kraftflüssigkeit verwendet werden. Die Anordnung erscheint wohl zu umständlich, als daſs sie auf praktische Bedeutung Anspruch machen könnte.

(Schluſs folgt.)

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