Titel: Neuerungen an Dampfmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 307 (S. 25–29)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj307/ar307008

Kraftmaschinen.
Neuerungen an Dampfmaschinen.

(Fortsetzung des Berichtes S. 1 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Eine kleine dreistufige Dampfmaschine mit nur einem beweglichen Kolben von Ph. Porges und O. Franiek in Brunn, die auch ein Betreiben mittels stark überhitzten Dampfes gestattet, zeigt Fig. 16.

Der feststehende Hochdruckkolben k ist mit dem Deckel d des am Maschinenrahmen befestigten Niederdruckcylinders n0 mittels Schrauben t verbunden und mit einem Steuerungsorgan versehen. Der Ansatz k'o des grossen Kolbens k bewegt sich in dem Hohlraum d1 des Cylinderdeckels d, sowie längs der äusseren Wandung des feststehenden Kolbens k0 und bildet den Hochdruckcylinder I. Concentrisch mit der Wandung des Hohlraumes d1 ist im Deckel d ein Kanal r angeordnet, der als Aufnehmer dient.

Textabbildung Bd. 307, S. 25

Der im Hochdruckcylinder I wirksam gewesene Dampf tritt durch den Kanal k1 des Hochdruckkolbens in den Aufnehmer r. In dem Cylinderdeckel d befindet sich ferner das Drehschiebergehäuse s0, dessen zugehöriger Schieber s'0 den Dampf üb er tritt aus dem Aufnehmer r in den Mitteldruckcylinder II gestattet. Letzterer wird durch den oberen bezieh. hinteren Theil des Cylinders n0 gebildet. Die wirksame Fläche des Mitteldruckcylinders ergibt sich aus dem Flächenunterschiede des Kolbens k0 und seines Ansatzes k'0. Der Cylinder n0 ist mit dem Rundschiebergehäuse s1 ausgestattet, dessen Schieber s2 den Uebertritt des Dampfes von der Vorder- auf die Hinterseite des Kolbens k0 und den Austritt gestattet. Der untere bezieh. vordere Theil des Cylinders n0 bildet den Niederdruckcylinder III.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende:

Ist das Einlassorgan in Folge Bethätigung einer Zugstange desselben durch eine Steuerung eingestellt, so strömt der hochgespannte oder überhitzte Dampf durch e in den Hochdruckcylinder I, nach vollbrachter Arbeit in diesem durch den Kanal k1 des Hochdruckkolbens k in den Aufnehmer r und von hier bei entsprechender Stellung des Schiebers s'0 durch den Kanal n in den Mitteldruckcylinder II. Hier expandirt der Dampf zum zweiten Mal, um danach durch den Schieber s2 in den Raum III des Niederdruckcylinders n0 überzutreten. Aus diesem entweicht der Dampf schliesslich, nachdem er eine abermalige, jedoch nur unbedeutende Expansionsarbeit geleistet hat, durch den Auspuff a ins Freie bezieh. einen Condensator. Die Vortheile dieser Construction bestehen angeblich darin, dass die gesammte Leistung eines dreistufigen Motors, wie bei Eincylindermaschinen, durch ein einfaches Gestänge auf die Kurbelwelle übertragen wird und ferner bei Verwendung von überhitztem Dampfe der Cylinder I, in welchen dieser zunächst eintritt, durch den Cylinder II gekühlt wird. Letzteres hat nicht nur ein längeres Dichthalten der Kolbenringe, sowie eine grössere Dauerhaftigkeit der Cylindergleitflächen, sondern auch eine leicht erreichbare wirksame Schmierung zur Folge, da sich das Oel selbst bei Temperaturen des überhitzten Dampfes von 280 bis 350° C. in Folge der Kühlung noch nicht verflüchtigt. Die dem Hochdruckcylinder I entzogene Wärme heizt wieder den Mitteldruckcylinder II. Die Maschine kann sowohl stehend als auch liegend gebaut werden.

Eine Steuerung für schnell laufende Dampfmaschinen, bei welcher behufs Verminderung der schädlichen Räume dreiwegige Einsatzbüchsen als Träger der vereinigt eingebauten und parallel jeder Büchsenachse beweglichen Ein- und Auslasschieber dienen, wurde Edward Kittredge Hill und J. Hinson Webster Hoadley in Worcester und Chicago unter Nr. 90701 im Deutschen Reiche patentirt. Wie Fig. 17 bis 19 erkennen lassen, ist der Cylinder a0 mit dem Einströmkanal a und Ausströmkanal b zusammengegossen; ersterem wird der frische Dampf durch ein Ventil d0 zugeleitet. Die an den Cylinderenden liegenden Einsatzbüchsen haben je drei längs der Achse durchgehende Stege, die den Wandungen des Cylinders entsprechen. In dem Hohlraum jeder Büchse liegt ein Ein- und ein Auslasschieber mit Spindel, ferner ein die Oeffnung nach dem Cylinderende hin ausfüllendes Versteifungsgitter. Mittels Unterlagscheibe und Mutter wird jede Büchse an ihrem geschlossenen Ende gehalten. Die Schieber bewegen sich in der Längsrichtung der Büchsen auf rostartig ausgebildeten Gleitflächen. Die Enden der Spindeln treten durch Stopfbüchsen nach aussen; ihre Verlängerungen sind in einem äusseren, haubenartigen Gestell geführt. Dem Cylinder a0 parallel ist die Steuer welle gelagert, von welcher |26| die beiden Schieberpaare jeder Einsatzbüchse ihre Bewegung durch Excenterstangen ableiten. Die Drehung der Steuerwelle erfolgt unter Vermittelung einer mit dem Schalthebel c unter Umständen ausrückbaren Zahnkuppelung und mittels einer anschliessenden Universalkuppelung von einer Welle aus, die durch ein Stirnräder-, sowie ein konisches Räderpaar von der Kurbelwelle aus betrieben wird. Das Excenter d dient mittels einer Stange zur Eröffnung des Einlasschiebers, das Excenter e mittels Stange zur Bewegung eines Kniegelenkes fg zur Bethätigung des Auslasschiebers. Um die Excenterscheiben an den Stirnscheiben der Wellenmuffen verstellbar festlegen zu können, ist jede derselben mit einem in einen Schlitz h der Stirnscheibe greifenden Bolzen mit Mutter versehen. Zum Zwecke einer vom Regulator abhängigen Eröffnungsbewegung des Einlasschiebers greift die Excenterstange i gelenkig an den auf der Welle l befestigten Kurbelarm k an. Auf dieser Welle ist ferner mittels Stellschraube eine Daumenscheibe mit Anschlag aus gehärtetem Stahl befestigt, der auf einen senkrecht verschiebbaren, von der Spindel des Einlasschiebers geführten bezieh. mit Gegenanschlag versehenen Bolzen m wirkt. Der Bolzen ist innerhalb eines Kuppelungstheiles gelagert, der an geschlitzten, mittels Schrauben zusammenspannbaren Backenansätzen die nachstellbare Verschraubung der Schieberspindel mit einem zur Führung dienenden Wellentheil ermöglicht; er trägt ferner an seinem unteren Ende einen gebogenen Arm, der sich zum Zwecke der Veränderung seiner Höhenlage gegen einen vom Regulator eingestellten Konus legt. Je nach seiner Hubstellung wird der Bolzenanschlag in kürzerem oder längerem Schwingungsbereich von dem an der Hin- und Herbewegung des Excenters theilnehmenden Anschlag o gefasst, so dass der Wiederabschluss des Auslasschiebers früher oder später erfolgt. Der Winkelhebel des Regulators veranlasst die Verschiebung der zwischen Röllchen des Lagers p geführten Spindel q, gegen dessen Konus sich der untere Theil des Armes r legt. Der Konus wird auf der Spindel q durch ein mittels Schraube festgestelltes Lager t gehalten, welches noch mit einer Nase u versehen ist, die beim Defectwerden des Regulators auf den Bolzen m einwirkt. Damit das Schliessen des Einlasschiebers in Folge des Dampfdruckes nicht allzu plötzlich erfolgt, ist hinter dem Kolben v eine Feder und ferner im Deckel der Haube eine Oeffnung angeordnet, deren Querschnitt durch eine Schraube w mehr oder weniger verengt werden kann.

Die unabhängige Kuppelung der Spindel des Einlasschiebers und seiner zum Hemmungskolben v führenden Verlängerung soll, wenn nöthig, dem Schieber eine grössere oder geringere Voreilung geben, da derselbe leicht durch die Spindel x entsprechend eingestellt werden kann.

Zur Bethätigung des Auslasschiebers greifen an den auf der Sohlplatte der Haube y befestigten Lagern Gelenke f und an einem auf der Schieberspindel aufgeschraubten Theil, der mittels einer Mutter festgelegt ist, Gelenke an, deren andere Enden mit dem Gusstück z1 verbunden sind, so dass ein Kniegelenk entsteht, mittels dessen der Auslasschieber nach beiden Richtungen hin bewegt werden kann. Die hierzu erforderliche Kraft wird durch die Excenterstange von dem Excenter abgeleitet.

Textabbildung Bd. 307, S. 26

Bei der J. M. Walter in Charlottenburg patentirten Lenkersteuerung (D. R. P. Nr. 91618) für Dampfmaschinen, Gasmotoren und ähnliche Kraftmaschinen, gleichviel ob mit oder ohne Umsteuerung, werden die als Corliss-Schieber (Flachschieber oder Ventile) ausgebildeten Steuerungsorgane in der Weise bethätigt, dass Compression und Vorausströmung bei allen Füllungen zwischen Null und 90 Proc. des Kolbenhubes unverändert bleiben. Zu dem Zwecke wird durch den Mechanismus ein den Steuerungsantrieb von einem sich nach einer geschlossenen Curve bewegenden Antriebspunkte aufnehmendes und die empfangene Bewegung dem Steuerungsorgan übermittelndes Glied so geführt, dass es, wenn der genannte Angriffspunkt in diejenigen Punkte der Antriebscurve zu liegen kommt, bei welchen die Compression und Vorausströmung eintreten sollen, immer die gleiche, durch genaues oder angenähertes Schneiden eines von diesen Curvenpunkten gleich weit entfernten Punktes gekennzeichnete Lage erhält, also den Steuerungsmechanismus in die davon abhängige Lage für constante Compression und Vorausströmung bringt, gleichviel welche der Füllungen von Null bis 90 Proc. der Regulator dabei veranlasst.

Eine einfach wirkende schnell laufende Zweifach-Expansionsmaschine stehender Anordnung von Demerliac, bei der die Dampfvertheilung beider Cylinder durch ein einziges Steuerorgan geregelt wird, zeigen die Revue industrielle vom 19. December 1896, S. 501, entnommenen Abbildungen (Fig. 20 bis 22).

Behufs Erzielung einer möglichst gleichförmigen Bewegung war man bei Construction der Maschine darauf bedacht, die Massenwirkungen der bewegten Theile vollständig in Wegfall zu bringen. Zu dem Zwecke arbeiten die Kolben der concentrisch in einander liegenden Cylinder auf eine Welle, deren Kurbeln um 180° gegenseitig versetzt |27| sind und zwar steht der Hochdruckkolben durch eine am Zapfen a desselben angreifende Treibstange b mit der mittleren Kurbel, der Kolben des Niederdruckcylinders durch zwei an Zapfen a1a2 desselben angreifende Treibstangen b1b2 mit den beiden seitlichen Kurbeln der Schwungradwelle in Verbindung. Dabei sind die Abmessungen so gewählt, dass sich die Gewichte der Kolben und Treibstangen beider Cylinder vollständig ausgleichen. Das als Hahnschieber ausgebildete Steuerungsorgan regelt gleichzeitig die Ein- und Ausströmung des Dampfes für beide Cylinder; es wird von dem Excenter e bethätigt, welches von einem Regulator auf veränderlichen Hub eingestellt werden kann. Auf dem allseitig geschlossenen Maschinenständer ist der Niederdruckcylinder direct befestigt. Ein in denselben tretendes Rohr t bildet den Hochdruckcylinder. Der Kolben p1 des Niederdruckcylinders bildet demnach einen ringförmigen Körper, der auf der äusseren Umfläche des mittleren Rohres t gleitet. Letzteres ist auf seinem oberen Theile von einem Dampfmantel umgeben und mit dem Schiebergehäuse zusammengegossen. Den oberen Verschluss des Rohres t bildet ein Deckel k. Der Hochdruckkolben p ist ein einfacher Plungerkolben, dessen bedeutende Länge eine gute Führung sichert, wie auch schnelle Abnutzungen der Gleitflächen verhindert. Behufs Aufbringen der Dichtungsringe ist der Kolben mit einem abnehmbaren Deckel versehen. Der Schieber d gestattet im gegebenen Augenblicke die Einströmung des frischen Kesseldampfes in den Hochdruckcylinder, die Ausströmung des in der Maschine wirksam gewesenen Dampfes aus dem Niederdruckcylinder und das Ueberströmen des Dampfes aus dem ersteren in den letzteren.

Die beiden inneren Kurbelarme der Schwungradwelle sind kreisförmig ausgebildet und stützen sich auf entsprechend gestaltete Leisten eines mittels Druckschraube nachstellbaren Supportes s. Bei Berechnung der Welle ist jedoch auf diese Unterstützung keine Rücksicht genommen; sie dient lediglich als Sicherheitsvorrichtung zur Verhütung etwaiger durch Wasserschläge oder andere unvorhergesehene Stösse hervorgerufenen dauernden Formänderungen der Welle. Der Support wird so eingestellt, dass er die Kurbelarme eben berührt, womit irgend welche Reibungen vermieden sind. Andererseits ist zu berücksichtigen, dass er in einem Oelgemisch liegt, welches die Kammer bis auf eine gewisse Höhe anfüllt. Die Kurbelwelle bewegt sich in zwei langen, am Maschinenständer angeschraubten Lagern. Zur Bewegungsübertragung der von der Maschine entwickelten Arbeit dienen zwei Riemenscheiben. Zur Entfernung des Condenswassers u.s.w. aus den Cylindern dienen Ablasshähne bezieh. kleine federbelastete Ventile.

Um das Ingangbringen der Maschine zu erleichtern, kann der Kesseldampf nach Oeffnen eines besonderen Hahnes auch direct in den Niederdruckcylinder einströmen. Das Dichthalten des grossen Kolbens auf seiner Innenfläche wird durch drei in Nuthen des Rohres t liegende Ringe s1 vollkommen erreicht.

Die Maschine lässt sich auch mit Condensation betreiben.

Textabbildung Bd. 307, S. 27

Bei Ausführung der Maschine mit dreistufiger Expansion liegt der dritte Cylinder über den beiden anderen Cylindern auf gemeinschaftlicher Achse. Das zweite Steuerungsorgan wird durch denselben Mechanismus bethätigt, der die Hin- und Herbewegung des ersten Steuerungsorganes bewirkt. Die den kleinen mit dem nächst grösseren Kolben verbindende Stange trägt Dichtungsringe und gleitet in einer langen Büchse zwischen den beiden Cylindergruppen.

Textabbildung Bd. 307, S. 27

Der Dampfverbrauch der Maschine soll je nach der Leistung zwischen 10 und 15 k für 1 i und Stunde liegen.

Eine neuere Hahnsteuerung von Marshall and Wigram in Leeds mit zwei im unteren Theile des Cylinders angeordneten Steuerungsorganen zeigen die dem Bulletin de |28| la Société d'Encouragement, Mai 1896, entnommenen Abbildungen (Fig. 23 und 24).

Textabbildung Bd. 307, S. 28

Jedes Steuerungsorgan setzt sich aus zwei in einander liegenden Rundschiebern zusammen, von denen der eine – der Hauptschieber b0 die Ein- und Ausströmung des Dampfes regelt, der andere – der Hilfsschieber c0 die Dampfzufuhr in den Cylinder je nach der Stellung des Regulators früher oder später abschneidet. Der Hauptschieber b0 wird durch den Dampfdruck auf seiner Gleitfläche gehalten und bewegt sich zwischen zwei durch einen Steg b4 mit einander verbundenen Scheiben b1 und b3 (Fig. 24), von denen b1 mit einer Hohlspindel b2 verbunden ist, die von dem Vertheilungsexcenter aus bethätigt wird. In der Hohlspindel liegt eine mit ihrem rechteckig ausgebildeten Theil c1 in Lappen c2 des Expansionsschiebers greifende Stange c, die behufs Abdichtung mittels einer Schraubenfeder einen Bund des vorgenannten Schiebers gegen eine in den vorderen Deckel des Schiebergehäuses eingetriebene Bronzebüchse presst. Eine andere Schraubenfeder wirkt mittels einer über die Stange c gelegten Scheibe auf eine zweite Bronzebüchse im hinteren Deckel des Schiebergehäuses. Der Expansionsschieber wird durch Federn auf den Rücken des Vertheilungsschiebers gedrückt.

Textabbildung Bd. 307, S. 28

Den äusseren Steuerungsmechanismus der Expansionsschieber veranschaulicht Fig. 25. Dieselben werden durch eine Stange e1 bethätigt, deren vorderes Ende einen Gleitklotz e trägt, der sich in einer am Drehzapfen k befestigten Coulisse e0 führt. Eine zweite ebenfalls auf dem Zapfen k sitzende Coulisse f0 wird mittels der Stange g mit Gleitklotz f von dem Expansionsexcenter aus bethätigt. Bei zunehmender Geschwindigkeit der Maschine bewegt der Regulator i mittels Hebels h und Stange g1 den Gleitklotz f nach abwärts und hebt gleichzeitig den Gleitklotz e mittels der Stange e2 an. Die Folge dieser beiden Bewegungen ist eine Verringerung des Expansionsschieberhubes.

In der vorgenannten Zeitschrift ist ferner eine Steuerung von J. Mac Culloch mit einem durch Dampf bewegten Hahnschieber beschrieben.

Der Hahn gestattet je nach seiner Stellung den Eintritt frischen Kesseldampfes durch einen mittleren Durchlasskanal nach dem einen oder anderen Ende des Cylinders bezieh. die Ausströmung des in dem letzteren wirksam gewesenen Dampfes durch zwei symmetrisch zur Mitte des Schiebers liegende seitliche Durchbrechungen in den Hohlraum des Schiebers, von hier durch eine Auspufföffnung ins Freie.

Textabbildung Bd. 307, S. 28

Die hin und her gehende Bewegung des Hahnes wird, wie Fig. 26 ersichtlich, durch einen Balancier ii1 und zwei Kolben g und g1 bewirkt, welche letztere am Ende des Kolbenhubes durch Kanäle hh1 abwechselnd mit dem einströmenden, dann mit dem ausströmenden Dampfe in Verbindung treten.

Ueber eine auf der vorjährigen Ausstellung in Brüssel vorgeführte sogen. Universaldampfmaschine mit direct auf der Kurbelwelle sitzenden Dynamomaschine von John S. Raworth, Ingenieur der Brush Electrical Engineering Company, berichtet das Organ des Centralverbandes der preussischen Dampfkessel-Ueberwachungsvereine vom 15. November 1897, S. 523.

Die bereits 1896 300 * 197 erwähnte Maschine unterscheidet sich von den bisherigen Ausführungen durch eine Vergrösserung des den Hochdruckcylinder umhüllenden Mantels, der jetzt haubenartig über den ersteren greift, sowie durch die verbesserte Construction des Vertheilungshahnes für den Hochdruckcylinder, der jetzt als Kolbenschieber ausgebildet und mit zwei Schlitzen finden Einströmdampf versehen ist. Zur Steuerung des Hochdruckschiebers dient ferner bei den neueren Maschinen ein Achsenregulator, der Füllungen von Null bis ⅝ des Kolbenhubes gestattet. Derselbe besteht aus einer auf der Kurbelwelle aufgekeilten Scheibe mit zwei diametral gegenüberliegenden Pendeln, die mittels stellbarer Mutter und Schraube mit je einer Spiralfeder verbunden sind, deren anderes Ende am Umfange der Scheibe befestigt ist. Das von der Kurbelwelle unabhängige Excenter fasst mittels zweier Ansätze die hinter der Scheibe herausragenden Drehzapfen der Pendel und wird der Geschwindigkeit der Maschine entsprechend eingestellt. Durch die Spannschrauben der Spiralfedern lassen sich Veränderungen der Umdrehungszahl der Maschine zwischen 1 und 5 Proc. erreichen. Um dieses auch während des Ganges vornehmen zu können, hat Raworth auf jedem Pendel noch eine durch die kurze Stange eines kleinen Excenters beeinflusste Ergänzungsfeder |29| angebracht. Das Excenter sitzt auf dem einen Rade eines mit Hilfe eines Hebels auch während des Ganges verstellbaren Differentialräderpaares, wovon das eine Rad einen Zahn mehr besitzt als das andere. Die Ergänzungsfedern unterstützen oder vermindern die Wirkung der Hauptfedern.

Nachstehende Tabelle gibt die Hauptverhältnisse der von der Erbauerin in den Handel gebrachten Maschinen an:

Leistung
der
Dynamo
in Kw.
Leistung Um-
drehungs-
zahl in
der
Minute

Weg der
Pleuel-
stange in m
Kolben-
geschwin-
digkeit in m
in 1 Sec.
Durch-
messer des
Nieder-
druckcyl.
in m
indic.
HP
effect.
HP
15 28 25 500 0,127 2,10 0,305
25 45 40 450 0,152 2,30 0,368
35 59 53 420 0,171 2,40 0,406
50 84 75 385 0,190 2,45 0,470
75 120 114 340 0,228 2,60 0,565
100 167 150 300 0,266 2,65 0,635
150 250 225 275 0,304 2,80 0,762
200 333 300 250 0,355 2,90 0,803
300 500 455 212 0,431 3,05 1,040

Die in Brüssel ausgestellte Maschine hatte Cylinder von 250 bezieh. 368 mm Durchmesser, 153 mm Hub und leistete bei angestellten Versuchen mit 450 minutlichen Umdrehungen bei 8,3 at Kesselspannung 33,4 (etwa ⅔ der Normalleistung der Maschine) und 43 i.

Der Dampfverbrauch bei diesem Versuch wurde für volle Belastung, ohne Condensation, zu 9 k und bei ⅔ Belastung zu 9,12 k für 1 i/Std. ermittelt.

(Fortsetzung folgt.)

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