Titel: Neuerungen an Dampfmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 307 (S. 1–5)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj307/ar307001

Kraftmaschinen.
Neuerungen an Dampfmaschinen.

(Fortsetzung des Berichtes Bd. 306 S. 244.)

Mit Abbildungen.

Dampfmaschinen mit Hahnsteuerungen.

Eine liegende 200pferdige Eincylindermaschine der Firma Weyher et Richemond in Pantin, deren Einzeltheile bemerkenswerthe Neuerungen aufweisen, beschreibt Revue industrielle vom 27. Juni 1896.

Textabbildung Bd. 307, S. 1
Textabbildung Bd. 307, S. 1

Ein auf der Kurbelwelle befestigtes Excenter bethätigt mittels Stange eine Schwinge, deren Bewegungen mittels Lenkstange einer auf der rechten Seite des Cylinders drehbar befestigten Steuerscheibe mitgetheilt werden, an der die nach den Hebeln der Schieberspindeln führenden Lenkstangen angreifen. Die Ausströmschieber bieten nichts Neues. Die Einlasschieber setzen sich, wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen, aus je zwei Theilen zusammen. Der äussere Theil c bildet einen gewöhnlichen Corliss-Schieber, der von der Schwingscheibe aus hin und her bewegt wird, während der andere Theil jedes Einlassorgans aus einer unabhängig von dem äusseren Schieber bewegten dreiflügeligen Klappe d besteht, die sich im Ruhezustande der Schieber über einen Schlitz des Grundschiebers c legt. Die Klappe ist auf einer Spindel befestigt, die sich im Schieber c frei dreht; an ihrem äusseren Ende trägt die Spindel eine Scheibe c1 (Fig. 3 und 4), die mit einem Anschlag für die Klinke f versehen ist und mit einem Luftbuffer e in Verbindung steht.

Textabbildung Bd. 307, S. 1

Wird der Schieber in Richtung des in Fig. 2 ersichtlichen Pfeiles gedreht, so schliesst er den Einströmkanal im Cylinder und hebt die Klappe d an. Letztere würde auch bei der Umkehr der Schieberbewegung unter dem Einflüsse des Luftbuffers dem Schieber folgen, wenn nicht die Klinke f sie hieran verhinderte. Die Klinke ist am Schieberkastendeckel drehbar befestigt und durch ein Gestänge mit dem Regulator verbunden. Im gegebenen Augenblicke trifft sie mit dem Anschlag an der Scheibe q zusammen und verhindert damit deren Weiterbewegung. Da aber der Schieber c seine schwingende Bewegung fortsetzt, wird der Schlitz im Grundschieber immer mehr geöffnet und es kann, da letzterer den Einlasskanal im Cylinder nach und nach freilegt, Dampf in den Cylinder einströmen. Sobald die Klinke f den Anschlag der Scheibe c1 freigibt, springt die Klappe d unter Wirkung des Luftbuffers in ihre normale Lage zurück und sperrt, da der Schlitz im Grundschieber jetzt geschlossen ist, den Dampfzutritt nach dem Cylinder ab. Der Regulator (Fig. 5) beherrscht die Geschwindigkeit der Maschine innerhalb weiter Grenzen. Er wird von der Kurbelwelle aus mittels Schnecke und Schneckenrades angetrieben, deren Bewegungen durch eine wagerechte Welle auf ein konisches, in einem Oelbade laufendes Räderpaar übertragen werden. Auf der halben Höhe der Regulatorspindel ist eine Schnecke festgekeilt, welche mit einem eingekapselten Schneckenrade p auf der kurzen Welle a (Fig. 5) im Eingriff steht. Auf der letzteren sitzen ferner zwei ungleich grosse Stirnrädchen, von denen das grössere h auf der Welle a festgekeilt, das andere f mit verlängerter Nabe auf dieser frei beweglich ist. Die Rädchen stehen mit Rädern einer kurzen Welle a1 derart in Verbindung, dass die Bewegung |2| der Regulatorspindel auf die Nabe des Rädchens f übertragen wird. Diese ist als Kurbelscheibe ausgebildet und mit einem excentrischen Zapfen versehen, an welchem eine Stange angreift, die mittels eines zweiarmigen Hebels und anschliessender Stange die Bewegungen des Regulators auf die Klinken f (Fig. 3) überträgt. Um veränderliche Stellungen der letzteren bezieh. veränderliche Füllungen zu erhalten, ist die Welle a1 nicht fest am Regulatorständer, sondern in einem um die Welle a drehbaren Gestell gelagert, so dass die auf ihr sitzenden Räder als Planetenräder anzusehen sind. Ueber den Regulatormuff greift ein Gewichtshebel, der an dem einen Ende mittels kurzer Lenkstangen, die an einem Arm des Regulatorständers angreifen, gestützt, am anderen Ende mit einer Schraubenspindel verbunden ist, über welche eine in dem Traggestell der Welle a1 gelagerte Mutter greift.

Textabbildung Bd. 307, S. 2
Textabbildung Bd. 307, S. 2

Wenn die Regulatorkugeln ihre normale Stellung verlassen, wird auch die Spindel mit der zugehörigen Mutter in senkrechter Richtung verschoben, so dass die auf der Welle a1 des Traggestelles sitzenden Räder entsprechende Drehbewegungen ausführen, wodurch die Lage des excentrischen Zapfens der Kurbelscheibe verändert wird. Da sich die Regulatorkugeln aber um so weiter aus ihrer normalen Lage entfernen, je mehr die Widerstände der Maschine zu- bezieh. abnehmen, ist es nothwendig, unter Beibehaltung der den jedesmaligen Widerständen entsprechenden Stellungen der Klinken f, den Gewichtshebel in diejenige Lage zurückzuführen, welche der festgesetzten Geschwindigkeit der Maschine entspricht. Dies geschieht durch einen sogen. Compensator (Ausgleichvorrichtung), der, in dem Gehäuse h untergebracht, von der Welle a aus mittels einer über Rollen geführten Gall'schen Kette betrieben wird. Die Vorrichtung besteht aus einem konischen Rade, welches mit zwei anderen diametral gegenüberliegenden, in umgekehrter Richtung drehbaren Rädern in Eingriff steht. Je nachdem der Regulator steigt oder fällt, kommt das eine oder andere dieser Räder mit einer zwischenliegenden Kuppelung der Regulatorspindel in Eingriff und dreht die letztere in dem entsprechenden Sinne. In Folge dessen führt auch die Spindel eine aufsteigende oder abwärts gerichtete Bewegung aus und der Gewichtshebel gelangt in die wagerechte Lage, der Compensator in seine Ruhestellung zurück. Ein an dem Traggestell der Welle a befestigter Zeiger gibt die jedesmalige Füllung der Maschine auf einer Scala an. Dieselbe schwankt zwischen Null und 75 Proc. des Kolbenhubes, während die Geschwindigkeit der Maschine nahezu constant bleibt. Beim Arbeiten mit Condensation leistet die Maschine mit 85 minutlichen Umdrehungen, bei 7,5 at Anfangsdruck des Arbeitsdampfes und 0,1 Füllung ungefähr 200 .

Die Luftbuffer arbeiten trotz ihrer nur geringen Abmessungen äusserst zuverlässig und bringen die Klappen der Expansionsschieber mit genügender Entschiedenheit auf die Sitzflächen zurück. Die an der Scheibe c1 angreifende Stange jedes Luftbuffers (Fig. 6) ist mit einem hohlen Plungerkolben verbunden, der unten eine kleine, durch eine Kugel verschlossene Oeffnung hat und sich in einem äusseren Metallcylinder hin und her bewegt. Der Hub des Kugelventils ist durch eine darüber liegende Stange begrenzt. Der untere Theil des äusseren Cylinders ist, wie auch der Kolben, mit Oel angefüllt. Die Wirkungsweise des Luftbuffers ist aus der Abbildung leicht erkennbar.

Textabbildung Bd. 307, S. 2

Ausser seiner sonstigen Thätigkeit hat der Regulator bei Hahnsteuerungen in der Regel noch das sofortige Abstellen der Maschine im Falle eintretender Gefahr zu besorgen. Um den Regulator zu entlasten und die sichere Wirkung desselben nicht zu beeinträchtigen, ist im vorliegenden Falle ein besonderer Arretirungsmechanismus angeordnet. Zu dem Zwecke sind auf der Nabe und dem Felgenkranz der Steuerscheibe b ein excentrischer Körper i (Fig. 7 und 8) und ein gekrümmter Hebel k gelenkig befestigt. Die Scheibe b trägt einen Ansatz, gegen welchen diese Theile in der Ruhelage gehalten werden, und zwar ersterer durch den Zug einer Schraubenfeder i0, letzterer unter der Druckwirkung einer Blattfeder l. So lange die Geschwindigkeit der Maschine ein gewisses Maass nicht überschreitet, nehmen die genannten Theile an den Schwingungen der Steuerscheibe Theil. Wenn aber aus irgend welchem Grunde eine Geschwindigkeitsvermehrung eintritt, überwindet die wachsende Energie der Masse i die Spannung der Feder i0, während der gekrümmte Hebel k unter dem Druck der Flachfeder eine fallende Bewegung ausführt und sich vor die fliehende Masse i legt. Das andere Ende dieses Hebels erhebt sich in Folge dessen und trifft bei der ersten rückläufigen Bewegung der Steuerscheibe b auf den Anschlag eines geradlinigen Balanciers m. Letzterer dreht sich sofort um seinen Zapfen und zieht die Stange n, deren anderes Ende mit einer auf der Spindel des Dampfeinlasschiebers sitzenden Kurbel verbunden ist, an. Dadurch wird der Schieber geschlossen und der Zugang frischen Dampfes in den Cylinder abgesperrt.

Thatsächlich gehört zum Abstellen der Maschine nur eine geringe Kraftäusserung, die übrigens noch mittels der Schraubenfeder i0 geregelt werden kann und von der Maschine selbst geleistet wird.

Der Kesseldampf gelangt durch eine Rohrleitung in den Mantel des Dampfcylinders, von hier nach Oeffnen des vorgenannten Einlasschiebers in den Vertheilungskasten. |3| Der Fig. 9 und 10 ersichtliche Schieber sitzt zwischen den Oeffnungen v und v1 im Dampfmantel bezieh. Vertheilungskasten. Er besteht aus einem hohlen Schiebergehäuse o und der -förmig gestalteten Schieberspindel f, welche in ihrem in dem Gehäuse o liegenden Theile rechteckigen Querschnitt hat. Das Gehäuse spielt lose auf der Schieberspindel und wird durch den Dampf unter Zuhilfenahme kleiner Federn auf seine Sitzfläche gedrückt. Beim Beginn der Drehbewegung der Schieberspindel von rechts nach links (Fig. 10) mittels des Handhebels l entfernt sich das Gehäuse von seinem Sitz, wird aber, weil es an der Drehung der Spindel noch nicht theilnimmt, durch den in Bewegungsrichtung wirkenden Dampf wieder lose auf den Sitz angepresst und führt dann seine weitere Drehung aus. Auf diese Weise wird die Reibung zwischen Schieberspiegel und Drehschieber auf einen kleinen Betrag herabgemindert. Die zur Bethätigung des Schiebers am Hebel l auszuübende Kraft ist genau bestimmt. Beim Oeffnen von Hand ist der Widerstand des auf dem Schiebergehäuse ruhenden Dampfdruckes zu überwinden, während das Schliessen des Schiebers, da der Druck des Dampfes auf beiden Seitenflächen des Gehäuses derselbe ist, nur eine unbedeutende Kraftäusserung erfordert, die durch den selbsthätigen Arretirungsmechanismus ausgeübt werden kann. Im letzteren Falle ist nur der Widerstand der Federn, welche das Gehäuse gegen seine Sitzfläche drücken, zu überwinden.

Textabbildung Bd. 307, S. 3

Die Anwendung eines solchen Drehschiebers als Ersatz des Dampfeinlassventils gestattet bei eintretenden Gefahren ein leichtes und sofortiges Abstellen der Maschine mittels einfacher Mittel von beliebigen Stellen einer Fabrikanlage aus.

Textabbildung Bd. 307, S. 3

Eine grosse Sorgfalt ist auf die selbsthätige Schmierung der bewegten Maschinentheile verwendet. Besonders bemerkenswerth ist die Schmierung des Kurbelzapfens. Dieselbe erfolgt von einem vorn am Kurbellager befestigten Behälter aus. Das in diesem befindliche Oel fliesst durch Röhrchen mit eingeschaltetem Einstellhahn in den an der Kurbelscheibe befestigten Schmierring und aus diesem durch die Centrifugalkraft in die mittlere Bohrung q (Fig. 11) des Kurbelzapfens.

Von hier führen radiale Bohrungen r, r1 und r2 nach dem Umfange des Kurbelzapfens, von denen die Bohrung r durch ein bis auf die Achse der mittleren Bohrung q führendes Röhrchen verlängert ist. Beim Anlassen der Maschine füllt das Oel zunächst die obere Hälfte der Zapfenbohrung q an und kann in Folge dessen nur in die Bohrungen r1 und r2, nicht aber in diejenige r eintreten. Das Oel schmiert den Umfang des Kurbelzapfens und tritt hierauf in das Innere einer den vorderen Theil desselben umschliessenden Kappe. Von hier wird das Oel durch ein als Schöpflöffel wirkendes gebogenes Rohr s, welches an einem Winkelstutzen des Kurbelzapfens befestigt ist, in die mittlere Bohrung q desselben zurückgeschleudert und gelangt, da diese nun ganz mit Oel gefüllt wird, zum Theil auch durch die Bohrung r des Zapfens in die vordere Abtheilung eines über die Kurbelscheibe gelegten Fangringes r0. Letzterer ist durch eine Leiste in zwei Hälften getheilt, welche durch mehrere Bohrungen so mit einander in Verbindung stehen, dass das Oel bei der tiefsten Lage einer jeden Bohrung aus der vorderen in die hintere Abtheilung übertreten kann. Aus dieser wird es, immer noch unter Einwirkung der Centrifugalkraft, durch ein Sammelrohr z in einen auf dem Deckel des Kurbellagers befestigten hohlen Ständer und von hier durch ein Rohr wieder in den Ausgangsbehälter zurückgeführt.

Textabbildung Bd. 307, S. 3

Die Kurbelwelle ruht in zwei Lagern, von denen das äussere als Kugellager ausgebildet ist. Die beiden Schalen sind mit Weissmetall ausgegossen. Ein mittlerer Ring bringt das Schmiermaterial aus dem Untertheil des Lagerkörpers auf den Zapfen.

Das Fig. 12 ersichtliche, mit dem Bajonnetrahmen zusammengegossene Kurbellager hat fünf mit Weissmetall gefütterte Schalen aus Gusseisen, eine Unterschale a, zwei gleichzeitig als Keile wirkende Seitenschalen b und zwei Oberschalen c, welch letztere durch je eine Schraube in ihrer Lage gehalten werden. Die Verstellung der beiden Seitenschalen geschieht von oben mittels zweier Druckschrauben, die sich in Metallbüchsen h des hohl ausgeführten Lagerdeckels führen und deren vierkantige Köpfe durch kurze Lenkstangen mit den Seitenschalen verbunden sind. Das Nachstellen der Schrauben erfolgt durch die mit einer Gradtheilung versehenen Muttern i. Jeder Theilstrich entspricht einem Anzug der Seitenschalen von 0,1 mm. Ein Ring d dient auch hier zum Fördern von Schmiermaterial aus dem unter dem Lager angeordneten Oelbehälter auf den Umfang des Achsschenkels. Zum Entleeren des Oelbehälters ist eine Schraube angeordnet.

Die Van Beers Mining Company in Kimberley ersuchte nach Engineering vom 13. September 1895, S. 341, in einem |4| Ausschreiben um Einreichung von Offerten auf drei Stück Dreifach-Expansionsmaschinen, die je mit einem Kesseldruck von 8,44 at und 75 minutlichen Umdrehungen 225 i leisten sollten. Die Einzeltheile sollten so kräftig gehalten sein, dass die Maschinen event. auch mit 10,54 at Kesseldruck betrieben werden konnten. Ferner sollten die Abmessungen derselben so gewählt sein, dass bei dem niederen Kesseldruck von 8,44 at noch Leistungen von je 300 i entwickelt werden könnten. Der Speisewasserverbrauch sollte bei Leistungen der Maschine von je 225 i und 8,44 at Kesselspannung nicht mehr als 6,58 k für 1 e und Stunde betragen. Die Lieferung der Maschinen wurde der bekannten Firma Fräser and Chalmers in Chicago übertragen.

Es sind stehende Dreifach-Expansionsmaschinen mit Condensation, deren Cylinder 292, 483 und 762 mm Durchmesser für 914 mm gemeinschaftlichen Kolbenhub haben. Der Hochdruckcylinder liegt über dem Mitteldruckcylinder, so dass die drei Kolben jeder Maschine auf eine doppelt gekröpfte Welle arbeiten. Diese Anordnung erforderte andere Cylinderverhältnisse als bei derartigen Maschinen mit dreifach gekröpften Kurbelwellen gebräuchlich sind. Bei den gewählten Verhältnissen weichen indess die auf die beiden Kurbeln übertragenen Arbeiten nicht bedeutend von einander ab. Bei geringer Belastung wird auf die Hochdruckkurbel eine etwas grössere Arbeit als auf die Niederdruckkurbel übertragen, bei grösserer Belastung der Maschine ist dies umgekehrt.

Die Aufnehmer sind zwischen die Cylinder gelegt und ebenso wie die letzteren sammt zugehörigen Deckeln von Mänteln umgeben, die sämmtlich mit Kesseldampf geheizt werden. Der Hochdruckcylinder hat ein eingesetztes Futter, während der Mitteldruck- und Niederdruckcylinder mit ihren Mänteln aus einem Stück gegossen sind. Die Abwässer der Mäntel treten in das Saugrohr einer kleinen, vom Balancier der Luftpumpe betriebenen Plungerpumpe und werden von dieser in die Kessel zurück gedrückt. Das Einströmrohr des Hochdruckcylinders hat 89 mm, das Austrittsrohr vom Niederdruckcylinder nach dem Condensator 229 mm Durchmesser.

Die aus Stahl gefertigten Kolbenstangen haben 86 mm Durchmesser. Die Kolben tragen selbstspannende Liderungsringe. Die Kreuzköpfe haben Stahlgehäuse mit nachstellbaren Schuhen. Die ausgebohrten Führungsstücke sind besonders gegossen und am Maschinenrahmen befestigt. Die Kreuzkopfschuhe sind wie auch die Schalen der Kurbelwellenlager und Kurbelzapfen mit Weissmetall gefüttert. Die Kreuzkopfzapfen haben 76 mm Durchmesser und 105 mm Länge. Die schmiedeeisernen Kurbeln sind mit den Gegengewichten aus einem Stück gefertigt und auf die Stahlwelle aufgezwängt. Die fünf Lager der letzteren haben 190 mm Durchmesser und 381 mm Länge, die Kurbelzapfen 178 mm Durchmesser und 178 mm Länge. Das als Seilscheibe ausgebildete Schwungrad hat 4,572 m Durchmesser und ist mit neun Rillen für 44,4 mm starke Baumwollenseile versehen. Das Rad ist aus vier Theilen zusammengesetzt.

Der Mitteldruckcylinder hat eine der Firma Fraser and Chalmers patentirte Corliss-Hahnsteuerung, welche Füllungen bis etwas über 0,4 des Kolbenhubes zulässt, während der Hochdruck- und Niederdruckcylinder mit je einer besonderen Corliss-Steuerung für Füllungen von Null bis etwa 0,8 des Kolbenhubes arbeitet.

Die einfach wirkende Luftpumpe ist so beschaffen, dass die Maschine mit Einspritz- oder Oberflächencondensation arbeiten kann. Sie hat 381 mm Durchmesser bei 305 mm Kolbenhub. Der Einspritzcondensator ist mit der Luftpumpe aus einem Stück gegossen und steht mit dem Niederdruckcylinder durch eine directe Leitung in Verbindung; eine Abzweigung der letzteren führt nach dem Oberflächencondensator. Die Absperr- und Einspritzventile werden von derselben Stelle aus bethätigt.

Die Kurbelwellenlager werden durch eine besondere Pumpe mit Schmiermaterial versehen; dieselbe arbeitet continuirlich und drückt das gebrauchte Oel, nachdem es ein Filter passirt hat, immer von Neuem wieder nach den Wellenlagern. Die von der Van Beers Company angestellten Versuche ergaben einen Verbrauch an Speisewasser von nur 6,12 k für 1 e und Stunde. Damit war den Lieferungsbedingungen vollständig Genüge geleistet.

Textabbildung Bd. 307, S. 4

G. L. Wolf in Detroit, Mich., und G. H. Fond in Ashburnham, Mass., wurde nach The Engineer vom 20. November 1896, S. 532, in Nordamerika unter Nr. 565063 die Fig. 13 ersichtliche Anordnung der Dampfvertheilung an einer mit Corliss-Hähnen arbeitenden stehenden Verbundmaschine patentirt. Aus dem zwischen den beiden Cylindern A und B liegenden Schieberkasten C führen Kanäle cc nach den Enden der Cylinder bezieh. bei entsprechender Stellung der Hahnschieber FF von einem Cylinder in den anderen. Der Kesseldampf strömt durch Oeffnungen b am oberen und unteren Ende des Schieberkastens in den Hochdruckcylinder, nach vollbrachter Arbeit in diesem durch den Kanal des einen oder anderen Schiebers F in den Niederdruckcylinder, danach durch eine mittlere Oeffnung des Schieberkastens ins Freie.

Textabbildung Bd. 307, S. 4

Um den auf den Rücken eines Hahnschiebers ausgeübten Dampfdruck während der Bewegung eines solchen Steuerorgans zu verringern, schlagen J. H. Hargreaves und J. G. Hudson in Bolton nach Engineering vor, Kanäle A (Fig. 14 und 15) in Gestalt einer Anzahl kleiner Löcher, die von der Gleitfläche des den Cylinderkanal K überdeckenden Schiebertheiles B nach einer Nuth C auf dem Rücken des Schiebers führen, anzuordnen. In einer zweiten Abänderung des Patentes bestehen die Kanäle A aus Oeffnungen, deren Länge derjenigen der Cylinderkanäle entspricht. Der Schieber wird in der gewöhnlichen Weise durch eine Spindel G hin und her bewegt, die sich mehr oder weniger dicht gegen die Nuth C auf dem Schieberrücken anlegt. Die senkrecht zur Gleitfläche stehenden Schieberlappen sind, um eine Klemmung der Schieberspindel zu verhüten, durch Bolzen H mit einander verbunden, die behufs gehöriger Absteifung der Schieberlappen von Rohrstücken J umgeben sind. Wenn sich der |5| Schieber bewegt und die Löcher A über den Kanal K zu liegen kommen, steht dieser mit der Nuth C auf dem Rücken des Schiebers in Verbindung und es verringert sich in Folge dessen der auf den letzteren ausgeübte Dampfdruck nicht unerheblich, so dass auch die Weiterbewegung des Schiebers entsprechend leichter bewerkstelligt werden kann. Auch die wie gewöhnlich unter dem Einflüsse einer Feder, eines Luftbuffers o. dgl. bewirkte Schlussbewegung des Schiebers wird entsprechend den verminderten Widerständen im gegebenen Augenblicke sicher und schnell erfolgen, da der volle Dampfdruck nur am Ende dieser Bewegung in Wirkung tritt.

(Fortsetzung folgt.)

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