Titel: Neuerungen an Dampfmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1895, Band 306 (S. 244–247)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj306/ar306066

Neuerungen an Dampfmaschinen.

(Fortsetzung des Berichtes S. 222 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Eine kleine stehende Verbund-Schraubenschiffsmaschine mit Auspuff war von der Deutschen Elbschiffahrts-Gesellschaft Kette in Uebigau bei Dresden auf der diesjährigen Sächsisch-Thüringischen Industrie- und Gewerbeausstellung in Leipzig ausgestellt.

Die mit der bekannten Klug'schen Umsteuerung versehene Maschine hat Cylinder von 140 bezieh. 250 mm Durchmesser, 200 mm Hub und leistet mit 325 bis 350 minutlichen Umdrehungen, entsprechend einer Kolbengeschwindigkeit von 2,17 bis 2,33 m, bei 10 at Anfangsspannung des Arbeitsdampfes etwa 44 i. Die Cylinder werden durch je einen einfachen Muschelschieber gesteuert; sie bilden ein gemeinsames Gusstück, wobei der dazwischen liegende Raum als Aufnehmer dient. An der Grundplatte sind seitlich Lenz- und Kesselspeisepumpe angeschraubt. Beide Pumpen werden gemeinschaftlich durch ein Schneckengetriebe von der Kurbelwelle direct in Bewegung gesetzt und arbeiten in Folge der hierbei erzielten massigen Kolbengeschwindigkeit ganz geräuschlos.

Die bewegten Maschinentheile – Kolben, Kolbenstangen, Pleuelstangen, Kreuzköpfe, Maschinenkurbeln u.s.w. – sind durch Anbringung von Gegengewichten fast vollständig ausbalancirt. Um die Wirkung der Gegengewichte zu veranschaulichen, war die in Leipzig ausgestellte Maschine mit ihrer überhobelten Grundplatte auf einem ebenfalls überhobelten Fundamentrahmen, ohne jede Befestigung, lose aufgestellt. Trotzdem arbeitete die Maschine tadellos und zeigte während des Ganges keinerlei Bewegungen. Das Ausbalanciren schnell gehender Schiffsmaschinen ist für die Beanspruchung des Schiffskörpers von grossem Vortheil, da anderenfalls die durch die Massenwirkungen der bewegten Theile auftretenden Stösse Schwingungen verursachen, deren schädliche Wirkungen auf den Schiffskörper nur durch entsprechend kräftige Schiffsconstructionen gemildert werden können.

Die nach Angabe des Directors Mudd in den Central Marine Engine Works of William Gray and Co., Limited, in West Hartlepool erbaute Schiffsmaschine des Dampfers Inchmona arbeitet, behufs Vermeidung der vorgenannten Uebelstände, mit einer fünfkurbeligen Propellerwelle.

Wie Industries and Iron vom 22. Mai 1896 berichten, wurde bei der Wahl der Schiffskessel und der Maschine des Dampfers Inchmona das Hauptaugenmerk auch auf die Erzielung eines möglichst ökonomischen Betriebes gelegt. Die auf 35,8 at geprüften Wasserröhrenkessel arbeiten mit einer Dampfspannung von 18,0 at. Als höchste Ziffer für den Kohlenverbrauch wurden etwa 0,52 k für 1 und Stunde festgesetzt. Bei angestellten Versuchen konnte in den Kesseln nur eine Dampfspannung von 15,8 at gehalten werden, während die Maschine 80 minutliche Umdrehungen machte. Um der Maschine möglichst trockenen Dampf zuzuführen, ist der Ueberhitzer mit einem Apparat vereinigt, den Mudd als Anfangsaufnehmer (initial receiver) bezeichnet; ferner sind sämmtliche Cylinder von Dampfmänteln umgeben. Das Speisewasser durchzieht vor dem Eintreten in die Kessel mehrere Vorwärmer, in denen es stufenweise auf eine immer höhere Temperatur gebracht wird, bis es nahezu diejenige des Kesseldampfes erreicht hat. Auf einigen Versuchsfahrten zeigten die Thermometer eine Temperatur des Speisewassers vor dem Eintritt desselben in die Kessel von ungefähr 204° C. Die Maschine arbeitet mit einer vierfachen Expansion des Arbeitsdampfes. Da zwei Niederdruckcylinder vorhanden, werden die um gleiche Winkel gegenseitig versetzten fünf Kurbeln von je einem Cylinder betrieben.

Die Cylinder liegen, wie auch die zugehörigen Schieber, in ein und derselben Ebene in Mitte des Schiffes; letztere werden von gewöhnlichen Stephenson'schen Coulissensteuerungen bethätigt. Da, wie bereits bemerkt, die fünf Kurbeln um gleiche Winkel gegenseitig versetzt sind, erhält der Propellerschaft bei jeder Umdrehung 10 Antriebe, in – was besonders hervorzuheben – gleichen und regelmässig wiederkehrenden Zeitabschnitten. Damit gleichen sich aber die Massenwirkungen der bewegten Theile nahezu vollständig aus und es wird ein geräuschloses Arbeiten der Maschine, frei von störenden Bewegungen, erreicht.

Die einen Zeitraum von über 2 Tagen in Anspruch nehmenden vier Versuchsfahrten ergaben mit 80 minutlichen Umdrehungen der Propellerwelle einen sorgfältig ermittelten Kohlen verbrauch von 0,518, 0,489, 0,453 und 0,485, durchschnittlich von 0,486 k für 1 und Stunde. Es ist anzunehmen, dass sich der durchschnittliche Kohlenverbrauch während der Dauer von ein oder zwei längeren Seereisen noch unter denjenigen der Versuchsfahrten, die immerhin nur von verhältnissmässig kurzer Dauer waren, stellen wird.

Eine von A. and J. Inglis in Glasgow erbaute Dreifach- |245| Expansionsschiffsmaschine, wie sie bisher für vier Schaufelraddampfer der River Steam Navigation Company in Calcutta geliefert wurde, beschreibt Engineering vom 30. April 1897, S. 566.

Aus der nachstehenden Tabelle sind die Grössenverhältnisse der vier Dampfer sowie die Hauptabmessungen der Maschinen und Kessel zu entnehmen.

Namen des Schiffes
Ramapoora
Rasmara

Paris

Iverna
Länge m 78,120 89,000 77,720
Höhe bis zum Deckbalken m 9,450 10,980 9,140
Höhe bis zum Deckbalken über
dem Radkasten

m

18,430

19,860

17,170
Raumtiefe m 4,150 3,960 4,900
Durchmesser des Hochdruck-
cylinders

m

0,740

0,760

0,710
Durchmesser des Mitteldruck-
cylinders

m

1,195

1,245

1,195
Durchmesser des Niederdruck-
cylinders

m

1,780

1,905

1,830
Kolbenhub m 1,980 2,135 1,980
Anzahl der Kessel 2 4 2
Heizfläche qm 429 478 430
Rostfläche qm 16,720 13,006 16,720
Indic. Leistung d. Maschine 2300 2200 2200
Mittlere Geschwindigkeit in
der Stunde

mk

26,24

25,76

23,18

Die Cylinder sind von Dampfmänteln umgeben. Die Dampfvertheilung des Hochdruckcylinders regelt ein Kolbenschieber mit Einströmung von innen, während der Mitteldruck- und Niederdruckcylinder entlastete Flachschieber hat, die behufs leichter Zugänglichkeit auf den Aussenseiten der Cylinder liegen. Den äusseren Steuerungsmechanismus bilden Coulissensteuerungen von Gooch. Die Kolben sind aus Stahl gefertigt und mit einer besonderen Art von Liderungsringen umgeben, die nur geringe Reibungen verursachen. Kolben- und Schieberstangen haben Metallpackungen. Die zur Absteifung des Maschinengestelles dienenden Säulen sind aus geschmiedetem Stahl hergestellt; sie bilden gleichzeitig die Führungen für die Kreuzköpfe. Die Kurbelwelle hat 420 mm Durchmesser und läuft in langen Lagerschalen aus Kanonenmetall. Die Arme und Schaufeln der Räder von je 6,4 m Durchmesser über den zumeist beweglichen Schaufeln, deren acht von 4,880 m Breite und 1,220 m Höhe vorhanden, sind aus Siemens-Martin-Stahl gefertigt. Am Condensator, aus Gusseisen, sind die Lager für die Steuerhebel, ausserdem die Pumpen befestigt. Er enthält eine Anzahl Messingrohre von 19,0 mm Durchmesser. Die aus Muntz-Metall gefertigte Rohrplatte ist 38 mm stark. Die von dem Kreuzkopf des Hochdruckcylinders aus betriebenen Luftpumpen sind von Messing. Die Circulationspumpen – Centrifugalpumpen der Gwynne-Type (1895 297 66) werden durch eine besondere Maschine betrieben.

Um die beweglichen Theile einer stehenden Dreicylindermaschine mit nach beiden Seiten hin und her gehenden Kolben, wie sie in den D. R. P. Nr. 53267 und 62552 gekennzeichnet sind, vollständig auszubalanciren und eine gleichmässige Uebertragung der Kolbenkräfte auf die Kurbelwelle zu erreichen, verwendet E. E. Wigzell in London -förmig gestaltete Pleuelstangen, die, wie aus Fig. 12 ersichtlich, je an drei Punkten von den Kolben ee1, ff1 und gg1 der drei Cylinder a, b und c0 angegriffen werden. Die Kolbenstangen der unteren Kolben e, f und g gehen durch Stopfbüchsen i der unteren Cylinderdeckel und werden durch Kreuzköpfe i0kz geführt. Die beiden äusseren Führungsköpfe i0 und z sind durch kurze Lenkstangen m und n bei o und p mit der -förmig gestalteten Pleuelstange b1 verbunden, so dass die Punkte o und p mit dem Mittelpunkte der Kurbelwelle d, wenn sie durch Linien verbunden wären, ein Dreieck bilden würden. Der mittlere Führungskopf k ist bei q direct an der Pleuelstange b1 an gelenkt, während der Pleuelstangenkopf mit der mittleren Kröpfung der dreimal gekröpften Welle d verbunden ist. Die oberen Kolben e1f1g1 sind mit nach oben gerichteten Kolbenstangen s versehen, welche durch die Stopfbüchsen t der oberen Cylinderdeckel treten und an ihren Enden Kreuzköpfe u, v und w tragen, von denen der zum Kolben e1 gehörige Kreuzkopf v mit zwei Stangen verbunden ist, die seitlich des Cylinders a nach unten geführt sind. Dies geschieht durch je einen Klotz, der mit dem mittleren Zapfen der zugehörigen -förmig gestalteten Pleuelstange a1 verbunden ist; letztere greifen mit ihrem unteren Kopf an den äusseren Kröpfungen der Welle d an. Die beiden Kreuzköpfe u und w sind durch Lenkstangen mit den Pleuelstangen a1 verbunden. Zur Dampfvertheilung dient im vorliegenden Falle ein Kolbenschieber mit drei Kolben, der sich in einem hinter dem Hochdruckcylinder liegenden Schieberkasten bewegt.

Textabbildung Bd. 306, S. 245

Der Dampf tritt zunächst durch einen mittleren Kanal in den Hochdruckcylinder zwischen die Kolben e und e1, während das Ausströmen des Dampfes aas der oberen und unteren Seite des Cylinders durch an den Enden desselben liegende Kanäle ermöglicht wird. Es kann jedoch auch jede andere Steuerungsvorrichtung Verwendung finden.

In Folge Ausgleichung der bewegten Massen können heftige Vibrationen nicht mehr auftreten und da auch die Kolbendrücke in durchaus gleichmässiger Weise auf die Kurbelwelle übertragen werden, ist eine hohe Umdrehungsgeschwindigkeit derselben zulässig.

Eine direct wirkende Eincylindermaschine mit Verbundwirkung des Arbeitsdampfes von Howl, Dudley und Attwood in Tipton, Grafschaft Warwick, England, zeigt |246| die Engineering vom 4. December 1896, S. 724, entnommene Abbildung (Fig. 13).

Textabbildung Bd. 306, S. 246

In dem durch eine Scheidewand C in zwei Hälften getheilten Cylinder B bewegt sich ein als Differentialkolben ausgebildeter Trunkkolben A1. Der Dampf strömt durch die Kanäle DD1 in den zwischen der Scheidewand C und den Köpfen des Kolbenkörpers liegenden ringförmigen Raum jeder Cylinderhälfte, dann durch Kanäle EE1 gegen die Aussenflächen des Kolbenkörpers und, nachdem er nochmals Arbeit verrichtet hat, durch die Kanäle FF1 des Cylinders ins Freie bezieh. in einen Condensator. Die in dem Kolbenschieber HH1 befindlichen Hohlräume GG1 bezieh. KK1 vermitteln die Verbindungen der genannten Kanäle unter einander und zwar regeln erstere die Ausströmung des im Cylinder wirksam gewesenen Dampfes, letztere diejenige des im ringförmigen Cylinderraum eingeschlossenen Dampfes nach den Aussenflächen des Kolbenkörpers hin. Die hin und her gehende Bewegung des Kolbenschiebers wird durch Rohre LL1, die von den Enden des Cylinders nach denjenigen des Schieberkastens führen, vermittelt. Dabei sind die Oeffnungen in der Cylinderwandung so angeordnet, dass, wenn der Kolbenschieber das Ende seines Hubes in der einen oder anderen Bewegungsrichtung erreicht hat, die betreffende Oeffnung für den Eintritt des Hochdruckdampfes frei liegt, der in Folge der auf die Endflächen des Schiebers wirkenden ungleichen Drücke den letzteren umsteuert und damit eine Aenderung in der Dampfvertheilung bewirkt.

Eine einfach wirkende Dampfmaschine von R. Hoffmann in Finsterwalde, dadurch gekennzeichnet, dass, behufs grösstmöglicher Dampfökonomie, der Abdampf während des Rückganges des Kolbens nicht direct ins Freie, sondern unter Vermittelung eines besonderen Steuerungsmittels und mit möglichst geringem Spannungsabfall in den hinter den Kolben gelegenen Cylinderraum geführt wird, von wo er erst beim nächsten Hube entweicht, zeigt Fig. 14.

Textabbildung Bd. 306, S. 246

Der Kesseldampf gelangt zunächst oberhalb des Kolbens zur Wirkung. Beim Rückwärtshub stellt der Doppelschieber be eine Verbindung der Cylinderräume rr1 her, während sowohl der Einströmkanal c als auch der Ausströmkanal f geschlossen wird. Der Dampf strömt in Folge dessen auf die andere Seite des Kolbens. Damit werden die Temperaturunterschiede des Dampfes auf der Arbeitsseite des Kolbens bezieh. die Abkühlungsverluste desselben verringert und zwar wird dies um so vollständiger erreicht, je geringer der Spannungsabfall des Dampfes während seines Uebertritts in den Raum r1 ist. Zu dem Zwecke ist es vortheilhaft, den zwischen Kolben und Deckel gelegenen Raum wie auch den Kanal g so klein als möglich zu machen. Kanal d und Schieberkasten b dienen als Aufnehmer.

Um die Wärmeüberleitung durch den Kolben hindurch zu verringern, wird derselbe hohl hergestellt.

Wilhelm Schmidt in Ballenstedt a. H. wurde unter D. R. P. Nr. 90130 die Construction einer Kleinkraftmaschine patentirt, bei der der Dampfcylinder so in den Wasser- und in den Feuerraum eingebaut ist, dass aus gleichem Grunde, wie bei der vorstehend beschriebenen Dampfmaschine von Hoffmann, der Arbeitsdampf bei seinem Eintritt in den vor Abkühlung durch die Feuerung und vor zu starker Erhitzung durch das Kesselwasser geschützten Cylinder vor Niederschlägen bewahrt bleibt.

Die Erfindung umfasst im Wesentlichen einen eigenartigen Field-Kessel, dessen Decke und Feuerbuchsrohrwand durch den Dampfcylinder verankert sind, wobei der Boden desselben in den Feuerraum hineinragt. Der obere Theil des Cylinders wird von dem Kesselwasser stetig umspült und damit bis auf die Höchsttemperatur des Dampfes abgekühlt, während der Boden des Cylinders so kräftig erwärmt wird, dass mindestens völlig trockener Dampf im Cylinder zur Wirkung kommt.

Zur Führung der Feuergase ist eine Chamottewand angeordnet, welche die Feuerbüchse in zwei Theile theilt. Der Boden des Dampfcylinders ist vor zu starker Einwirkung der Feuergase durch eine Haube geschützt. Trotzdem kann es schliesslich vorkommen, dass der Boden durch Abbrand geschwächt wird. Um denselben dann leicht auswechseln zu können, ist der vom Kesselwasser umspülte Theil des Cylinders, in dem die Kolbenringe arbeiten, von dem eigentlichen Füllungstheil getrennt ausgeführt. Dadurch theilen sich auch die wechselnden Erhitzungen des unteren Theiles nicht dem oberen Cylindertheil in dem Maasse mit, wie dies bei einem aus dem Ganzen gegossenen Cylinder der Fall sein würde.

Bei Maschinen mit paarweise angeordneten Kolben bezieh. Cylindern, die mit Anwendung des sogen. Kurbelschleifmechanismus den Antrieb auf die Kurbel übertragen, hat sich herausgestellt, dass zur Ueberwindung des durch die Reibung der Cylinder auf den Gleitflächen entstehenden Druckes, der durch das Schleifenquerhaupt auf das Kurbellager ausgeübt wird, eine ungünstige Beanspruchung der Maschine entsteht. Um diesem Uebelstande abzuhelfen, schlägt James Taggart Halsey in Philadelphia die Anordnung besonderer Druckentlastungsräume an derartigen Maschinen vor (D. R. P. Nr. 91087).

Einen Kolbenschieber von Emil Hertz in Basel, bei welchem der Dampf abwechselnd in der Mitte des Cylinders und an dessen beiden Enden ein- bezieh. austritt, zeigt Fig. 15.

Textabbildung Bd. 306, S. 246

b bezeichnet den Dampfcylinder, in welchem sich die beiden Kolben c und d0 bewegen, i0 den angegossenen Schieberkasten, in welchen der Dampf unten bei d eintritt. Der letztere steht durch Kanäle efg mit der Mitte und den Enden des Cylinders b in Verbindung. In seinem Innern bewegt sich ein hohler Kolbenschieber r mit ringförmigen Kerben hk am Umfange, von denen die eine h die abwechselnde Verbindung der Kanäle g und e mit dem Auspuffkanal i herstellt, die andere k durch Oeffnungen |247| jj mit dem Innenraum l des Schiebers und abwechselnd mit den Kanälen e und f in Verbindung steht. n ist ein zweiter Auspuffkanal, welcher durch den oberen Raum o des Schieberkastens mit f in Verbindung gesetzt werden kann, wenn der Schieber r sich nahe seiner untersten Stellung befindet, während der untere Raum d desselben mit g communicirt, wenn der Schieber seine obere Endstellung nahezu erreicht hat.

Befinden sich die Kolben der Maschine in der aus der Abbildung ersichtlichen Stellung, so tritt frischer Dampf einerseits aus d unter dem unteren Rand des Schiebers r hinweg in den Kanal g, um auf die untere Fläche des Kolbens d0 einzuwirken, andererseits von l durch j und k in den Kanal f, um auf die obere Fläche des Kolbens c zu wirken, so dass beide Kolben einander genähert werden, während der zwischen ihnen befindliche expandirte Dampf durch eh zum Auspuff i gelangt. Beim folgenden Kolbenhube, d.h. wenn sich die beiden Kolben von einander entfernen, tritt der frische Dampf durch dljke zwischen die Kolben cd0 und entfernt sie von einander, während der oberhalb des Kolbens c und unterhalb des Kolbens d0 befindliche expandirte Dampf durch fon bezieh. ghi auspufft.

Textabbildung Bd. 306, S. 247

Behufs Entlastung eines gewöhnlichen Muschelschiebers ordnet Konrad Beer in München einen cylindrisch gedrehten Ring a (Fig. 16) von -förmigem Querschnitt an, welcher in den am Schieber angegossenen Mitnehmerring b0 eingepasst, ausserdem auf die cylindrische Fläche d aufgeschliffen und gedichtet ist. Der mit dem Schieber fest verschraubte Ring e schliesst sich ebenfalls an den Entlastungsring a an. Es entstehen hierdurch sowohl unter dem Entlastungsring a bei a0, als auch unter dem Schlussring e bei b Hohlräume, von denen der erstere durch die Bohrungen g mit dem Dampfraum d, der letztere durch Bohrungen h mit r (Aufnehmer, Atmosphäre u.s.w.) verbunden ist. Eine Bohrung f führt ausserdem noch von r zu dem vom Schieberkastendeckel, Schieber und Entlastungsring eingeschlossenen Raum c.

(Fortsetzung folgt.)

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