Titel: Die Dampfmaschinen der Pariser Weltausstellung.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 21–26)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316005

Die Dampfmaschinen der Pariser Weltausstellung.

Von Fr. Freytag, Chemnitz.

(Fortsetzung von S. 725 Bd. 315.)

Eine der ansehnlichsten Dampfmaschinen der elektrischen Kraftstation der Ausstellung lieferte die Société anonyme de construction H. Bollinckx in Brüssel – eine Firma, welche, wie hinlänglich bekannt, der Durchbildung und Ausführung der zu Dampfmaschinen gehörigen Einzelteile besondere Sorgfalt zuwendet. Die in Paris ausgestellte liegende Kondensationsverbundmaschine (Fig. 1 bis 4) entwickelt mit 80 minutlichen Umdrehungen 1000 PS; sie ist mit einem Generator der Société anonyme „Electricité et Hydraulique“ in Charleroi (Belgien) und Jeumont (Frankreich) direkt gekuppelt.

Die Hauptabmessungen der Maschine sind folgende:

Durchmesser des Hochdruckcylinders 760 mm
„ Niederdruckcylinders 1150
Gemeinsamer Kolbenhub 1500
Mittlere Kolbengeschwindigkeit 4 m/Sek.
Durchmesser der Luftpumpe 1000 mm
Kolbenhub 275
Durchmesser der Kolbenstangen 135
„ Kurbelwelle in der Mitte 500
„ „ „ den Lagern 380
Entfernung von Mitte zu Mitte Cylinder 4800
Inhalt des Zwischenbehälters 2 cbm

Die Maschine arbeitet mit einer auslösenden Hahnsteuerung, deren vier Drehschieber so untergebracht sind, dass die schädlichen Räume nur etwa 2 % des Cylindervolumens betragen. Infolgedessen, wie ferner in Anbetracht der vorzüglichen Wirkung des Dampfmantels, von dem noch weiter unten die Rede sein wird, arbeitet die Maschine äusserst ökonomisch. Eine ähnliche Maschine, die seitens des belgischen Dampfkesselüberwachungsvereins bezüglichen Versuchen unterzogen wurde, verbrauchte für 1 PSi/Std. im Mittel 5,630 kg gesättigten Dampf von 7,5 at Betriebsspannung bezw. unter Berücksichtigung der auf dem Wege vom Kessel nach der Maschine infolge von Kondensation eintretenden Dampfverluste 0,565 kg Kohlen.

Dass zufolge des zur Verwendung kommenden vorzüglichen Materials zusammen mit der sorgfältigen Herstellung der Einzelteile die Dampf Verbrauchsziffern selbst nach längerer Betriebsdauer der Maschine nahezu dieselben bleiben, zeigen die nachstehenden Ergebnisse zweier Vergleichsversuche, die am 4. Juli 1890 und am 20. Mai 1899 an derselben Maschine von dem bereits genannten Dampfkesselüberwachungsverein angestellt wurden:

Nummer des Versuches I II
Indizierte Leistung 58,03 PSi 55,44 PSi
Admissionsspannung des Arbeits-
dampfes

5,12

at

5,23

at
Dampfverbrauch für 1 PSi/Std., ein-
schliesslich Kondenswasser

7,85

kg

7,98

kg

Die eigenartige Bauart der bei diesen Maschinen zur Verwendung kommenden Cylinder zeigt Fig. 5. Sie bestehen, abgesehen von den Deckeln, aus zwei Teilen: dem mit dem vorderen Schiebergehäuse aus einem Stück gegossenen Innencylinder und dem Aussencylinder mit hinterem Schiebergehäuse. Die Verbindung ist an der Vorderseite mittels Flanschenverschraubung hergestellt, währendan der Hinterseite der Innencylinder nur mit einem sorgfältig cylindrisch abgedrehten Ende in die entsprechende Bohrung des Mantels eingesteckt ist. Durch diese Verbindung soll etwaigen Ausdehnungen des Cylinders und seines Mantels Rechnung getragen und jede schädliche Spannung vermieden werden. Am äusseren Umfange ist der Innencylinder, um die Wärmeaufnahme zu erhöhen, mit einer grossen Anzahl umlaufender Riffelungen von dreieckigem Querschnitte versehen. Der Dampf stösst, um vor seinem Eintritt in den Cylinder möglichst entwässert zu werden, beim Verlassen des Dampfrohres rechtwinklig gegen den Cylinder, an welchem er scharf nach rechts oder links abgelenkt wird, um nach den Einlassschiebern zu gelangen; das mitgerissene Wasser fliesst samt dem im Mantel entstandenen Kondenswasser durch in den unteren Teil des letzteren eingeschraubte Röhrchen einem selbstthätigen Ableiter zu, über dessen Bauart und Wirkungsweise weitere Angaben folgen. Als Stützen des Cylinders dienen die Ausblasestutzen, welche auf jeder Seite des ersteren durch breite Fussplatten (Fig. 4) mit dem Fundament verbunden sind, und unter demselben in ein wagerechtes Abdampfrohr münden. Der Dampfkolben ist ungewöhnlich lang, hohl gegossen und mit drei Spannringen aus Phosphorbronze versehen. Die Kolbenstange ist zur Aufnahme des Kolbens etwas cylindrisch abgesetzt, in den letzteren hydraulisch eingezogen und vernietet. Die Ein- und Auslassschieber sind verschieden gestaltet. Erstere sind mit auswechselbaren Schleifstücken aus Metall versehen. Die Enden der Schieberstangen sind in Deckeln gelagert und werden von diesen durch Spiralfedern ferngehalten; vorn sind die Schieberstangen in den ausgebüchsten Deckeln, die zu den Einlassschiebern gehörigen Stangen ausserdem nochmals im entsprechend verlängerten Deckel direkt gelagert. Sämtliche Deckel sind dampfdicht eingeschliffen und mit Stiftschrauben befestigt. Das in Hohlräumen der Deckel angesammelte Oel wird durch Röhrchen abgeführt.

Den bereits erwähnten Kondenswasserableiter zeigt Fig. 6. Er besteht aus einem gusseisernen Gehäuse mit Schwimmer I, der mittels Hebels J das aus Rotguss gefertigte, leicht auswechselbare Ventil K bethätigt. Sobald Kondenswasser durch X in den Ableiter gelangt, steigt der Schwimmer und das hierdurch geöffnete Ventil K lässt das Wasser austreten. Beim Fallen des Wasserspiegels im Gehäuse wird das Ventil durch den sinkenden Schwimmer geschlossen.

Die Wirkungsweise des Apparates lässt sich durch ein Schauglas EGF beobachten. Mittels des Handgriffs M und Hebels L kann das Ventil K von aussen geöffnet werden.

Zur Entfernung von Luft, welche beim Ingangsetzen der Maschine in den Ableiter tritt, dient ein auf den Deckel desselben geschraubtes Ventil H. Dasselbe enthält einen durch Wärme leicht ausdehnbaren Körper O, der die beim Ingangsetzen der Maschine in den Ableiter tretende Luft durch A und D austreten lässt. Sobald jedoch Dampf |22| oder heisses Kondenswasser in den Ableiter gelangt, schliesst der Körper C zufolge seiner durch die Erwärmung hervorgerufenen Volumenvergrösserung die Bohrung A. Behufs Regelung des Luftventils H bezw. des Körpers G lässtsich derselbe nach Entfernung des Deckels O mittels einer Schraube B entsprechend einstellen.

Textabbildung Bd. 316, S. 22

Den äusseren Steuerungsmechanismus der Maschine lassen Fig. 3 und 4 erkennen.

|23|
Textabbildung Bd. 316, S. 23

Auf den Deckelnaben der Einlassschieberspindeln frei bewegliche Schwingen g sind durch Stangen und Zwischenhebel mit einem Exzenter der Kurbelwelle verbunden. Jede Schwinge trägt einen Winkelhebel bd, ferner einen gekrümmten Hollenhebel c, der mittels der in Fig. 3 ersichtlichen Hebelverbindung vom Regulator eingestellt wird. Der als Klinke mit armierter Stahlplatte ausgebildete Arm b (aktiver Mitnehmer) des Winkelhebels bd erfasst bei seiner Drehbewegung den auf der Schieberspindel aufgekeilten, mit gehärteter Druckplatte versehenen Hebel a (passiver Mitnehmer) und nimmt denselben bezw. den betreffenden Einlassschieber so lange mit, bis der Arm d des genannten Winkelhebels mit der vom Regulator eingestellten Rolle des Hebels c zusammentrifft. Alsdann erfolgt die Auslösung und der Hebel a gelangt unter Mitwirkung eines Luftbuffers in seine Schlussstellung.

Textabbildung Bd. 316, S. 23

Letzterer besteht, wie Fig. 7 in grösserem Massstabe zeigt, aus zwei in einem Stück gegossenen Kolben A und B von ungleichem Durchmesser, die sich in entsprechenden Bohrungen C und D des zugehörigen Gehäuses bewegen.

Bei der Aufwärtsbewegung entsteht unter dem Kolben B eine Luftleere, wodurch, nach erfolgter Auslösung der Steuerung, eine schnelle Abwärtsbewegung beider Kolben herbeigeführt wird. Damit hierbei keine Stösse auftreten, verdichtet der Kolben A die unter ihm befindliche Luft, so dass diese gewissermassen ein Polster bildet. Da aber auch etwas Luft unter den Kolben B tritt, ist am Boden des kleinen Cylinders ein mit aufgenieteter Kupferscheibe armiertes Ventil F angeordnet, welches unter Wirkung einer mittels Schraube stellbaren Feder steht und, indem es sich bei der Abwärtsbewegung der Kolben öffnet, alle Luft austreten lässt.

Bei der Aufwärtsbewegung der Kolben legt sich dieses Ventil dicht gegen die untere abgeschrägte Fläche des kleinen Cylinders und verhütet jegliches Eindringen von Luft in diesen.

Der Lufthahn R dient dazu, die Abwärtsgeschwindigkeit der Kolben zu regeln.

Was die Genauigkeit der Ausführung anbelangt, so sind sämtliche Teile mit Benutzung von Kalibermassstäben gefertigt. Kurbelzapfen, Kurbeln, Hebel, wie auch das Schwungrad sind auf die betreffenden Wellen hydraulisch aufgezogen. Befestigungskeile sind nirgends verwendet. Alle Gelenkbolzen werden auf 2 bis 3 mm Tiefe gehärtet, nachdem auf genaues Mass abgeschliffen. Kurbel- und Kreuzkopfzapfen sind in Bronzeschalen gelagert, alle anderen Zapfen von Hartgussbüchsen umgeben. Die Kurbelwelle ruht in Schalen aus Weissmetall.

Besondere Sorgfalt ist auf die selbstthätige Schmierung der bewegten Teile verwendet. Diesen wird das nötige Schmiermaterial durch eine kleine Zentrifugalpumpe unter Druck zugeführt. Nach Benutzung wird das Oel filtriert und von neuem verwendet.

Die Cylinder werden durch Mollerup-Apparate geschmiert.

Der zur Maschine gehörige Generator ist mitsamt der Erregermaschine in Fig. 8 dargestellt. Es ist ein Dreiphasengenerator, der bei einer Leistung von 800 Kilo-Watt mit 50 Perioden in der Sekunde Strom von 250 Ampère für 2000 bis 2200 Volt liefert. Das auf der Kurbelwelle sitzende, gleichzeitig als Schwungrad dienende Magnetrad hat einen Durchmesser von 6,00 m bei 320 mm Breite und ist aus zwei Teilen zusammengesetzt; es wiegt 20200 kg, entsprechend einem Ungleichförmigkeitsgrad der Dampfmaschine von etwa 1/200. Die Gesamthöhe des Generators beträgt 7,265 m. Auf den Kranz des Schwungrades sind 64 aus Stahl gefertigte Magnetpole ovaler Form von je 200 qcm Querschnitt aufgesetzt.

Textabbildung Bd. 316, S. 23

Die Armatur besteht aus blankem Kupferband von |24| 104 mm Breite und 0,8 mm Stärke, deren 50 übereinander befindliche Lagen durch Isolierschichten getrennt sind.

Textabbildung Bd. 316, S. 24

Zur Magnetisierung des Magnetfeldes dient eine Gleichstrommaschine von 16 Kilo-Watt, deren Induktor direkt auf der Kurbelwelle der Maschine seitlich vom Schwungrad befestigt ist. Der erzeugte Strom hat im Maximum 150 Ampère bei 100 bis 110 Volt.

Die Spannungsänderung beträgt bei einer durch nicht induktive Widerstände hervorgerufenen Belastungsänderung von 800 Kilo-Watt ungefähr 5 %.

Das Gesamtgewicht des Generators beträgt 42000 kg, das der zugehörigen Erregermaschine etwa 1500 kg.

Bei der von Robey und Co., Limited, in Lincoln ausgestellten liegenden Verbundmaschine (Fig. 9 bis 11) von normal 550 PSi wird die Einströmung des Dampfes mittels einer auslösenden Ventilsteuerung, Patent Richardson-Rowland, die Ausströmung dagegen mittels zwangläufig bewegter Gitterschieber geregelt.

Die Hauptabmessungen der mit Kondensation arbeitenden Maschine sind folgende:

Durchmesser des Hoch-
druckcylinders

408

mm
Durchmesser des Nie-
derdruckcylinders

901

Gemeinsamer Kolben-
hub

1067

Minutliche Umdre-
hungszahl

90
Durchmesser der Kol-
benstangen

95

mm
Durchmesser der Kur-
belwelle in der Mitte

457

Durchmesser der Kur-
belwelle in den La-
gern


305


Länge der Kurbelwellenlager 609 mm
Durchmesser des Schwungrades 3962
Breite des Schwungrades 609

Der Dampfverbrauch der Maschine soll für 1 PSi/Std. etwa 6 kg betragen.

Auf der Kurbelwelle der in allen Teilen kräftig gehaltenen Maschine sitzt ausser dem Schwungrad der Induktor eines mehrpoligen Generators der Firma E. Scott and Mountain in Newcastle-on-Tyne; derselbe arbeitet mit 250 Volt und leistet 350 Kilo-Watt. Die Hauptlager der Maschine und das Gehäuse des Generators sind auf einer gemeinsamen Sohlplatte befestigt.

Zur Steuerung der Doppelsitzventile A trägt jede Exzenterstange C in ihrem oberen gegabelten Ende C eine Klinke L, welche je nach der Regulatorstellung längere oder kürzere Zeit mit dem Ventilhebel B in Berührung bleibt. Beim Emporgehen der Regulatorkugeln wird der Hebel E mitgenommen und hierbei findet eine derartige Drehung des Zapfens oder Stützpunktes R des Hebels B statt, dass die Klinke L ausser Berührung mit letzterem kommt und das Ventil unter Mitwirkung eines Luftbuffers D auf seinen Sitz zurückfällt. Je nachdem der Regulator steigt oder fällt, findet demnach ein früheres oder späteres Abschneiden der Dampfzufuhr in den Cylinder statt.

Textabbildung Bd. 316, S. 24

Die Regelung kann durch einen gewöhnlichen Kugelregulator oder, wie im vorliegenden Falle, durch einen elektrischen Regulator, Bauart Richardson, bewirkt werden, dessen jeweilige Stellung sich mit der Ladung des Generators ändert. Dieser Regulator gestattet Spannungsänderungen von nur etwa 3 %. Er besteht aus einem Paar Elektromagneten mit Eisenkernen, welche mit den Gegengewichten des Regulators derart ausgewichtet sind, |25| dass die Klemmschraubenspannung des Generators, welche die Geschwindigkeit des Motors beeinflusst, konstant bleibt. Ueberschreitet diese Spannung eine festgesetzte Grenze, so werden die Eisenkerne von den Elektromagneten angezogen und damit auch das Stellzeug des Regulators nach aufwärts bewegt. Die umgekehrte Wirkung findet statt, wenn sich die Spannung vermindert. Sollte dieselbe infolge etwaiger Störungen im Stromkreis plötzlich auf Null herabsinken, so schliesst der Regulator die weitere Dampfzuführung nach der Maschine sofort ab.

Textabbildung Bd. 316, S. 25

Die Empfindlichkeit einer derartigen Regelungsvorrichtung folgt aus der direkten Einwirkung derselben mit Hilfeweniger Organe und der geringen Trägheit, welche dieselben den vom Regulator ausgehenden Kraftäusserungen entgegensetzen; die durch die Gegengewichte auf das äussere Ende des Hebels E ausgeübten Kräfte werden durch die Massenwirkungen der am anderen Hebelende angreifenden Teile ausgeglichen. Es genügt sonach ein einfacher Regulator mit kleinen Abmessungen zur Regelung der Maschine.

Textabbildung Bd. 316, S. 25

Um bei eintretenden Unglücksfällen ein sofortiges Stillstehen der Dampfmaschine herbeiführen zu können, lässt sich der nach rückwärts verlängerte Hebel E durch eine Schnur von beliebigen Stellen der Fabrikanlage aus heben und damit wieder der Ventilhebel B ausser Berührung |26| mit der Klinke L bringen, so dass kein Dampf mehr in den Cylinder eintreten kann.

Die Ausströmung des Dampfes regeln im unteren Teile des Cylinders liegende Gitterschieber G, welche je von einem besonderen kleinen Exzenter H ihre Bewegung erhalten, und nach Entfernung des Deckels J und Lösen zweier Muttern von ihren zugehörigen Stangen abgleiten, demnach leicht zugänglich sind.

Die Firma Galloways, Limited, in Manchester brachte eine stehende Verbundmaschine mit Kondensation von 600 PS zur Ausstellung, deren zugehörige, gleichwie das Schwungrad zwischen den Cylindern liegende Dynamo von Mather and Platt Strom von 1400 Ampère für 220 bis 250 Volt liefert.

Textabbildung Bd. 316, S. 26

Die in Fig. 12 bis 14 ersichtliche Maschine läuft mit 105 minutlichen Umdrehungen. Sie hat einen Hochdruckcylinder von 457 mm und einen Niederdruckcylinder von 864 mm Durchmesser; der gemeinsame Kolbenhub beträgt 914 mm. Die Cylinder sind auf geschlossenen Maschinenständern mit eingegossenen Rundführungen für die Kreuzköpfe, diese selbst auf einer gemeinsamen Grundplatte befestigt. Zur Dampfverteilung beider Cylinder dienen je vier Corliss-Schieber mit getrennten Kammern für Ein- und Ausströmung des Dampfes. Dieselben werden von gusseisernen Exzentern zweier aus weichem Stahl gefertigter Steuerwellen bethätigt, die durch Schleppkurbelantriebe von den Kurbelzapfen aus in Umdrehungen versetzt werden. Die Bewegung der zum Hochdruckcylinder gehörigen Einströmschieber erfolgt unter Mitwirkung eines Kugelregulators, der mit einer Vorrichtung zur Aenderung der Tourenzahl der Maschine von Hand – auch während des Ganges derselben – versehen ist. Der Regulator wirkt ausserdem auf ein in die Dampfleitung eingeschaltetes Drosselventil. Die von besonderen Exzentern gesteuerten Ausströmschieber führen einfache Schwingbewegungen aus. Behufs leichter Zugänglichkeit sind die Steuerungsteile auf den Aussenseiten der Cylinder angeordnet. Die geschlossenen Maschinenständer verhüten das Umherspritzen von Oel, Dampf und Wasser, was anderenfalls für die Dynamo nachteilige Folgen haben könnte. Eine erhöhte Plattform ermöglicht insbesondere das bequeme Erreichen der zur Dynamomaschine gehörigen Einzelteile.

Auf den Enden der Steuerwellen befestigte Exzenter dienen zum Betreiben kleiner Oelpumpen, welche das Schmiermaterial aus einem unterhalb der Maschine liegenden Behälter mittels Rohrleitungen den einzelnen Bedarfsstellen zuführen.

Behufs Ueberhitzung des aus dem Hochdruck- in den Niederdruckcylinder tretenden Dampfes ist der zwischenliegende Behälter mit neun Ueberhitzerrohren von 44,5 mm lichter Weite und 9840 mm Länge versehen.

(Fortsetzung folgt.)

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