Titel: Ueber Neuerungen an Regulatoren für Dampfmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1886, Band 259 (S. 433–439)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj259/ar259153

Ueber Neuerungen an Regulatoren für Dampfmaschinen.

(Patentklasse 60. Fortsetzung des Berichtes Bd. 257 S. 389).

Mit Abbildungen auf Tafel 28.

Um die Empfindlichkeit eines Centrifugalregulators zu erhöhen, will Alb. Söderström in Stockholm (* D. R. P. Nr. 32043 vom 25. November 1884) sämmtliche Gelenke als Schneidenlager ausführen. Wie Fig. 1 Taf. 28 zeigt, wirken die Kugelarme a mit Schneiden b gegen den auf der Regulatorhohlspindel i festgekeilten Querarm c und die Belastungsarme r drücken mit Schneiden gegen die durch Lappen f und g an der Hülse h geführten Stangen d und e, welche ihrerseits sich auf die Schneiden j der auf das Ende der Hülse h geschraubten Scheibe k stützen; letztere drückt gegen die Schneiden, welche an einem Ringe l vorspringen, der durch 2 Spiralfedern o mit dem Querarme c elastisch verbunden ist. Die Federspannung kann durch Schrauben q verändert werden. Bei der Drehung der Spindel i wirken somit die ausfliegenden Kugeln der Federkraft entgegen und veranlassen eine Verschiebung der Hülse h; im Ruhezustande ziehen die Federn an dem Ringe l, so daſs die Druckstangen d und e derart auf die Kugelarme wirken, daſs die Kugeln sich gegen die Lappen g legen. Da angenommen ist, daſs der Regulator sehr schnell laufen soll, so wird die Kraftäuſserung des Kugelgewichtes wenig in Betracht kommen und es kann daher die Regulatorspindel beliebige Lage haben. Die Uebertragung der Längsbewegungen der Hülse h auf das Regulirventil eines Motors kann in üblicher Weise geschehen, beispielsweise dadurch, daſs die Hülse h mittels eines Keiles mit einer in der Hohlspindel i verschiebbaren Stange verbunden wird.

Einen Centrifugalregulator von einfacher Anordnung für lothrechte Aufstellung haben Schäffer und Budenberg in Buckau-Magdeburg (* D. R. P. Nr. 32442 vom 28. Februar 1885) angegeben. Vier um die Regulatorspindel symmetrisch liegende Winkelpendel PP1 sind, wie aus Fig. 2 Taf. 28 ersichtlich ist, um die Zapfen K an dem Muffe B drehbar und zugleich labil an den Blattfedern f aufgehängt, deren Befestigungsstelle an der Spindel den festen Punkt des Systemes bildet. In Folge dieser Anordnung unterstützen die Pendel durch ihre Schwerkraftwirkung die bei der Drehung entstehende Centrifugalkraft. Beim Ausfliegen der Kugeln P1 wickeln sich die Blattfedern f auf den Bogenstücken P der Pendel auf und der Muff B hebt sich; hierbei muſs der mit dem Ausschlage der Pendel wachsende Widerstand der Federn überwunden werden, so daſs durch entsprechende Wahl derselben die Stabilität des Regulators verschieden gemacht werden kann.

Dieser sogen. Vierpendelregulator wirkt durch eine auſsen sichtbare Zugstange auf das Drosselventil, welches nach dem Deutschen Reichs-patente Kl. 47 * Nr. 34260 vom 28. Februar 1885 als Führungscylinder mit durchbrochenen Oeffnungen für das ebenfalls hohlcylindrische Dampfabsperrventil |434| angeordnet ist. Während die höchste Regulatorstellung stets dem vollständigen Schlusse des Drosselventiles entspricht, können durch Drehen am Handrade des Absperrventiles die Durchfluſsöffnungen des Drosselventiles allmählich verkleinert werden, so daſs der der tiefsten Regulatorstellung entsprechende Durchgang beliebig geregelt werden kann. Hierdurch ist es möglich, für jedes Betriebsverhältniſs den ganzen Muffenhub des Regulators zur Aenderung der Dampfzuführung auszunutzen. In Verbindung mit dieser Drosselungsanordnung eignet sich somit der Regulator auch für solche Dampfmaschinen, welche mit sehr wechselnder Belastung arbeiten müssen.

Der von Friedrich und Jaffé in Wien (Oesterreichisch-Ungarisches Patent vom 10. Juli 1885) vorgeschlagene, in Deutschland an die Firma C. Pieper (* D. R. P. Nr. 34133 vom 8. April 1885) patentirte, für den sogen. Friedrich-Motor (vgl. * S. 6 d. Bd.) bestimmte Centrifugalregulator zeigt die Eigenthümlichkeit, daſs der Regulatormuff durch das Ausfliegen der Schwunggewichte gleichzeitig verschoben und auſser seiner von der Maschinenwelle abgeleiteten Drehung noch besonders verdreht wird. Wie Fig. 3 Taf. 28 zeigt, liegt auf den Schwunggewichten B unmittelbar die als Belastungsgewicht dienende Glocke A, welche an ihrem Muffentheile mit einer schraubenförmigen Nuth h versehen ist. Die Glocke A wird an der Hülse k durch den Stift m mitgenommen und dreht sich diese Hülse mit der Regulatorspindel l, welche die doppelte Umdrehungszahl wie die Maschine erhält. Hierdurch bewegt sich ein Hebel d, der mit einer Rolle in die Nuth h greift, zweimal während einer Umdrehung der Maschine auf und ab und öffnet bezieh. schlieſst während dieser Zeit zweimal durch den Expansionshahn a die in der fest liegenden Hülse b angeordneten Dampfeinströmungskanäle c. Wenn mit wachsender Maschinengeschwindigkeit die ausfliegenden Schwunggewichte B die Glocke A heben, so wird damit eine veränderte Verdrehung des Expansionshahnes und bei geeigneter Anordnung der Kanäle c ein früherer Schluſs derselben eintreten. Damit aber der Beginn des Dampfeintrittes bei jeder Maschinengeschwindigkeit stets bei derselben Kolbenstellung erfolgt, das Voröffnen somit dasselbe bleibt, erfährt die Glocke A noch eine besondere Verdrehung, indem die Schwunggewichte B mit Zahnbogen i versehen sind, welche in ein an der Hülse k angebrachtes kegelförmiges Rad greifen. In Folge dieser Verdrehung der Glocke A wird die Nuth h in solche Lage gebracht, daſs der den Expansionshahn a bewegende Hebel d stets kurz vor dem Ende des Kolbenhubes diejenige Stellung einnimmt, bei welcher die Kanäle c geöffnet werden. In der Patentbeschreibung ist angegeben, es soll der Beginn der Dampfeinstromung genau mit dem Beginne eines jeden Kolbenhubes zusammen fallen, dagegen ist zu bemerken, daſs stets ein Voröffnen stattfinden, also die Eröffnung der Dampfkanäle etwas vor der Endstellung des Kolbens eintreten muſs.

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Für seinen Centrifugalregulator, welcher die Aufgabe hat, die Voreilung und die Excentricität eines Schieberexcenters zu verstellen, hat R. Proell in Dresden (* D. R. P. Nr. 32294 vom 28. December 1884, Zusatz zu * Nr. 29730, vgl. 1885 256 * 14) nunmehr eine einfachere Verstellungsvorrichtung für die Excenterhülse und eine andere Aufhängung der Regulatorpendel durch Verbindung mit Federn, deren Spannung der Centrifugalkraft der Schwungmassen entgegen wirkt, in Vorschlag gebracht. An Stelle des früheren schraubenförmig gewundenen Keiles ist ein gerader Keil parallel zur Wellenachse angeordnet und die Wellen- und Hülsenachse geschränkt worden. Diese beiden gleichzeitig zu treffenden Anordnungen ermöglichen sowohl eine Verstellung des Voreilungswinkels, als der Excentricität des Excenters, wobei indeſs die Hülse selbst eine Drehung, wie früher, bei Verschiebung längs der Wellenachse nicht mehr erfährt. Die zweite Aenderung besteht darin, daſs, statt die Regulatorpendel mit ihrer Ausschlagebene senkrecht zur Schwungradebene zu legen, sie auch in diese oder ihr parallel gelegt werden. In diesem Falle wirkt eine gemeinschaftliche Feder oder mehrere Federn der in den Pendeln auftretenden Fliehkraft entgegen; ersteres ist möglich, wenn das Schwungrad am Ende der Welle sitzt oder frei überhängt. Dann wird die Feder zwischen den beiden kurzen Schenkeln der Pendel gespannt und mit diesen durch Bolzen verbunden, so daſs die Feder beiderseits auf Kreisbögen geführt wird. Es wird dann, wenn die Pendel im Schwungrade symmetrisch zum Wellenmittel liegen, gleich ausschlagen und gleich geformt sind, was wegen der Gewichtsausgleichung und zur Erreichung gleicher Kraft Wirkungen durchaus nöthig ist, die Mittellinie der Feder stets durch das Wellenmittel bei jeder Pendellage gehen, also werden auch sämmtliche in den Massentheilchen der Feder auftretenden Fliehkräfte durch das Wellenmitte] gehen und die Wirkungen dieser Kräfte auf die Pendel demnach nach beiden Seiten vollkommen gleich sein. Es kann jedoch auch die Erhaltung der Mittellinie der Feder, so daſs sie stets das Wellenmittel schneidet, zwangläufig bewirkt werden, indem die Feder in Führungen gelegt wird. Wenn die Welle flicht am Schwungrade endigt, so muſs statt der vorbeschriebenen Anordnung entweder eine Schraubenfeder gewählt werden, welche, auf die Welle gesteckt, mit dem einen Ende an letzterer befestigt ist, mit dem anderen Ende dagegen gleichzeitig beide Pendel in einem dem Aussehlage entgegengesetzten Sinne zurückzudrehen strebt, oder es müssen zwei getrennte Spiralfedern angeordnet werden, von denen jede einzeln auf ein Pendel wirkt. Auch in diesem Falle soll die Mittellinie der Federn möglichst genau durch das Wellenmittel aus dem vorhin genannten Grunde gehen; es kann dies entweder genau durch eine Lagerung der Federn in Führungen, oder angenähert durch ein passend eingerichtetes Hebelwerk geschehen.

Bei allen diesen Anordnungen werden die Federn auf Druck beansprucht, |436| was Proell darum zweckmäſsiger als die Inanspruchnahme auf Zug vorzieht, weil bei eintretendem Federbruche im ersteren Falle sich Windung auf Windung setzt und nur eine geringe Aenderung in der Federspannung eintritt, welche im Betriebe schnell laufender Maschinen kaum wahrgenommen wird, während im zweiten Falle eine Trennung der Federhälften und dadurch eine vollständige Betriebsstörung eintritt.

Der Centrifugalregulator von H. Lecouteux und Garnier in Paris (* D. R. P. Nr. 32330 vom 29. November 1884) wird wie der Regulator von Proell an dem Schwungrade angebracht und soll auch den Hub und die Voreilung eines Schieberexcenters verstellen. Die Nabe des Schwungrades trägt hierzu, wie aus Fig. 6 Taf. 28 zu entnehmen ist, eine Nuth, in welcher eine an der Excenterscheibe a angegossene Leiste l geführt wird; die Scheibe a ist dabei mit länglicher Bohrung versehen, so daſs die Welle eine Verstellung der Scheibe nicht hindert. Mit der letzteren ist das Schwunggewicht o fest verbunden und letzteres zugleich an einer doppelten Blattfeder n derart befestigt, daſs bei dem durch wachsende Maschinengeschwindigkeit entstehenden Ausfliegen des Schwunggewichtes diesem Bestreben die dabei wachsende Spannung der Feder entgegenwirkt; letztere ist mit einer Platte an dem Kranze des Schwungrades befestigt. Das Schwunggewicht wirkt somit unmittelbar auf die Excenterscheibe und verstellt dieselbe bei seiner Auswärtsbewegung, so daſs Hub und Voreilungswinkel geändert wird. Bei plötzlicher Aenderung des von der Maschine zu überwindenden Widerstandes, wie es z.B. bei Elektromotoren häufig beim plötzlichen Schlieſsen oder Oeffnen der Leitung vorkommt, würde durch die augenblickliche Wirkung des Regulators auf die als Kolbenschieber gedachte Steuerung der schnell laufenden Maschine die Geschwindigkeit der letzteren eine zu rasche Ab- oder Zunahme erfahren und damit während einer gewissen Zeit der Gang der Maschine ein unregelmäſsiger werden, bis die Arbeit des Widerstandes mit der Kolbenarbeit sich wieder ins Gleichgewicht gesetzt hat. Um nun diese stoſsweise Wirkung des Regulators zu vermeiden, ist eine Flüssigkeitsbremse angeordnet, welche aus einem an das Schwungrad geschraubten kleinen Cylinder g besteht, dessen Kolben durch eine Stange mit der Excenterscheibe a verbunden ist. Der Cylinder g ist vollständig mit Flüssigkeit gefüllt; die beiden Enden stehen durch einen Kanal mit einander in Verbindung, dessen Querschnitt mittels eines Schraubventiles beliebig verändert werden kann. Es wird hierdurch der Bewegung des Bremskolbens durch die von einer Cylinderseite nach der anderen gepreſsten Flüssigkeit ein Widerstand entgegenwirken, so daſs die Bewegung der Excenterscheibe nur allmählich erfolgen kann.

Bei der von C. v. Lüde in Berlin angegebenen zwangläufigen Krafteinschaltung für Regulatoren ist für den Dampfcylinder eine Ventilsteuerung vorausgesetzt, welche der bewegenden Kraft einen Widerstand entsprechend dem auf den Ventilen bezieh. dem Steuerstifte ruhenden Drucke |437| entgegensetzt. Um diesen Widerstand zu beseitigen, der sich durch eine gewisse Unruhe im Regulator ausdrücken kann, empfiehlt v. Lüde nunmehr (* D. R. P. Nr. 32435 vom 18. Januar 1885, Zusatz zu * Nr. 22442, vgl. 1884 251 201) an Stelle der Ventilsteuerung die Anwendung eines nicht durchbohrten Kolbenschiebers ohne Stopfbüchsen. Da hierbei leicht ein unbeabsichtigtes rasches Schwingen des Kolbenschiebers bezieh. des Dampfkolbens eintreten kann, wenn die von dem Dampfe im Cylinder zu leistende Arbeit verhältniſsmäſsig gering ist, so soll eine schwache Feder in den Schieberkasten eingelegt werden, welche von einer Seite den Schieber belastet und dessen unbeabsichtigte Bewegungen hemmt.

Zu der Klasse der dynamometrischen Regulatoren, welche eine elastische Kuppelung zwischen der treibenden und der getriebenen Welle bilden (vgl. Hastie 1885 258 * 388), gehört der Regulator von Alb. Söderström in Stockholm (* D. R. P. Nr. 32217 vom 5. December 1884). Die elastische Kuppelung wird durch Federn gebildet, welche je nach der Art der Maschinen verschiedene Form erhalten sollen. Für rasch laufende Maschinen, wie sie zum unmittelbaren Betriebe von Dynamomaschinen ohne Zwischenschaltung einer Transmission zur Verwendung kommen, empfiehlt Söderström die in Fig. 4 Taf. 28 dargestellte Anordnung. Die treibende Schwungradwelle q wird mit der getriebenen Welle r durch eine Spiralfeder a verbunden, welche mit ihrem äuſseren Ende an dem Federgehäuse, mit ihrem inneren an der Hülse d befestigt ist; letztere ist auf r festgekeilt. Je nach der Gröſse des Arbeitswiderstandes bleibt nun r gegen q um einen gewissen Winkel zurück und diese Verstellung wird in folgender Weise auf den Dampfzulaſs der Kraftmaschine übertragen: Um den cylindrischen Theil der Nabe d ist eine Scheibe e gelegt, welche drei Stifte f trägt, die in Einschnitte der Hülse d geführt werden und gegen drei in der Nabe des Schwungrades angebrachte Schraubenflächen stehen. Hierdurch entsteht, sobald sich die Wellen q und r gegenseitig verdrehen, eine Verschiebung des Dreifuſses ef, welche durch Hebel i, Stange k und weiteres Gestänge auf einen Keil derart übertragen wird, daſs dieser sich zwischen zwei Rollen auf- bezieh. abwärts schiebt. Da die eine Rolle in feststehendem Lager sich dreht, so erfährt nur die andere eine seitliche Bewegung, welche durch weiteres Gestänge auf das Regulirventil des Dampfzulasses übertragen wird. In denjenigen Fällen, wo sehr schnelle Wirkung und äuſserste Genauigkeit wünschenswerth sind, soll noch ein Centrifugalregulator angebracht werden, welcher gleichfalls mit der Stange des Regulirventiles in Verbindung gebracht wird und dieses verstellt, wenn kleine Aenderungen der Geschwindigkeit eintreten. Wenn groſse Bewegungskräfte übertragen werden sollen, so empfiehlt Söderström, statt der Spiralfeder Blattfedern anzuwenden und diese wie die Arme eines Rades anzubringen, oder es sollen Arme, die auf den Enden der beiden Wellen festgekeilt sind, durch Bufferfedern verbunden werden. Für Schraubenschiffsmaschinen |438| werden zwischen der treibenden und der getriebenen Welle scheibenförmige Federn angeordnet.

Ais eine Präcisionssteuerung ist der Regulirapparat von W. Rondi in Worms (* D. R. P. Nr. 32596 vom 4. März 1885) aufzufassen. Wie aus Fig. 5 Taf. 28 zu entnehmen ist, hebt und senkt ein Centrifugalregulator dem Ausfliegen der Kugeln entsprechend die Regulatorspindel o, welche mittels eines gezahnten Bundes einen Zahndaumen g bewegt. Auf der Steuerwelle sitzt ein Excenter, das mit einer Nase l unter eine Klinke d faſst und mit dieser die Stange des Expansionsventiles bei jeder Umdrehung der Dampfmaschine zweimal hebt. Sobald die Nase die Klinke verläſst, schlieſst sich das Ventil und es beginnt die Expansionswirkung auf der durch den Grundschieber mit der Dampfzuströmung vorher verbundenen Kolbenseite. Die Dauer der Dampfeinströmung, also die Gröſse der Füllung entspricht der Dauer des Eingriffes zwischen Nase und Klinke; da nun letztere mit ihrem oberen Arme sich gegen den Rücken des Zahndaumens g legt, so wird sich die Stellung der Klinke d entsprechend der Verdrehung des letzteren, also mit der Geschwindigkeit der Maschine ändern und damit die Dauer des Eingriffes von Nase und Klinke gröſser oder kleiner werden. Es wird also bei einer Aenderung der Maschinengeschwindigkeit sofort eine Aenderung der Dampffüllung entstehen und der Schluſs der letzteren plötzlich erfolgen. Die angegebene Einrichtung ist einfach und erscheint gut verwendbar zu sein.

Eine indirekte Uebertragung ist bei der Regulirvorrichtung von Th. Hahn in Posen und G. Pflücke in Meiſsen (* D. R. P. Nr. 32034 vom 14. Oktober 1884) vorhanden; im Besonderen soll dieselbe zur Regelung des Ganges einer Pumpe dienen, welche einen Behälter stets bis zu bestimmter Höhe gefüllt erhalten soll, wie bei sogen. Scrubbern, Gasometern u. dgl. In diesem Falle wird von einem Schwimmer im Behälter ein Winkelhebel bewegt, welcher die Hülse r (Fig. 7 Taf. 28) mit einem der nach rechts und links von der Maschine aus umgetriebenen Zahnräder m und n derart kuppelt, daſs die Schraubenspindel q rechts oder links herum gedreht wird. Hierdurch wird eine Mutter auf derselben und damit ein Gestänge verschoben, welches einen zwischen den Röllchen V laufenden Riemen R von der Fest- auf die Losscheibe oder zurück verschiebt, also die Pumpe aus- oder einrückt. Damit der Riemen nicht über die gegebenen Grenzen hinausgeht, sind die Anschläge h angebracht; sobald diese bei der Verschiebung des Gestänges an die mit den Stangen a verbundenen Scheibe kommen, bewegen sie die Stangen a entgegengesetzt der vorher von denselben eingeschlagenen Richtung und es wird die Kuppelung zwischen der Hülse r und dem betreffenden Zahnrade gelöst, so daſs eine weitere Verschiebung des Gestänges und damit des Riemens nicht eintritt. Zu Bedenken gibt bei dieser Regulirvorrichtung die Kuppelung zwischen der Hülse r und den Zahnrädern m und n |439| Anlaſs, wenigstens in der in der Patentschrift angegebenen Construction, wobei an der Hülse r vorstehende Zäpfchen in entsprechende Aussparungen der Radkörper m und n fassen.

Für Gaskraftmaschinen gibt Magnus Volk in Brighton eine im Engineer, 1885 Bd. 60 * S. 292 beschriebene, von einem Centrifugalregulator unmittelbar beeinfluſste Steuerungsvorrichtung an, welche das Gasventil dem Gange der Maschine entsprechend längere oder kürzere Zeit öffnet. Ein an einer Excenterstange befestigter Mitnehmer stöſst bei seiner Bewegung gegen einen Mitgänger, dessen Lage von derjenigen des Regulatormuffes durch Hebel Verbindung abhängig ist. Die Zeit, während welcher der Mitnehmer den das Ende eines auf die Ventilstange drückenden Hebels bildenden Mitgänger bewegt, ändert sich somit je nach der Stellung des Regulatormuffes und damit also die Oeffnungsdauer des Gasventiles.

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