Titel: Liegende viercylindrige Dreifachexpansionsmaschine v. 2000–2500 PS der Crimmitschauer Maschinenfabrik.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 301–304)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316067

Liegende viercylindrige Dreifachexpansionsmaschine von 2000 bis 2500 PS der Crimmitschauer Maschinenfabrik, Crimmitschau i. S.

Von O. Herre, Ingenieur und Lehrer.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Maschine ist für Gerrit van Delden und Co. in Gronau i. W. gebaut worden und dient zum Betriebe einer mechanischen Spinnerei und Zwirnerei; sie wurde in den Monaten August, September und Oktober vorigen Jahres montiert und befindet sich seit November 1900 im Betriebe, ohne bisher Anlass zu einem Tadel gegeben zu haben. Genaue Versuche zur Feststellung des Dampf Verbrauches konnten nach einer Mitteilung der Erbauerin der Maschine, der Crimmitschauer Maschinenfabrik, Crimmitschau i. S., bisher nicht vorgenommen werden, da die Maschine vorläufig noch nicht voll belastet werden kann.

Wie aus den Fig. 1 bis 5 ersichtlich ist, wurde die Maschine als liegende Dreifachexpansionsmaschine mit geteiltem Niederdruckcylinder ausgeführt. Der Hochdruckcylinder I wirkt mit dem Niederdruckcylinder IIIb auf die eine Kurbel; der Mitteldruckcylinder II und der Niederdruckcylinder IIIa auf die andere Kurbel.

Die Vorteile dieser Anordnung sind folgende:

Durch die Teilung fallen die Dimensionen des Niederdruckcylinders kleiner aus, wodurch die Ausführungsschwierigkeiten nicht unerheblich vermindert werden. An Stelle der beiden Niederdruckcylinder, die im vorliegenden Falle je 1,4 m lichten Durchmesser aufweisen, wäre ein einziger Niederdruckcylinder von fast 2 m Durchmesser notwendig geworden. Mit dem Durchmesser des Cylinders wachsen aber die Schwierigkeiten in der Herstellung dichter Kolben und dichter Steuerungsorgane ganz erheblich.

Ferner lässt sich durch die Verteilung der Niederdruckwirkung auf beide Kurbeln eine bessere, mehr gleichmässige Verteilung der Arbeiten und zwar selbst bei verschiedener Belastung erzielen, was für den Ungleichförmigkeitsgrad der Kurbeldrehung von hoher Bedeutung ist und im vorliegenden Falle von besonderem Einfluss war, da für den Betrieb der mechanischen Spinnerei und Zwirnerei eine grosse Gleichförmigkeit der Drehung notwendig ist.

Schliesslich bringt die Teilung der Niederdruckwirkung auch geringe Abmessungen des Triebwerkes mit sich, so dass infolge der Verminderung der geradlinig schwingenden Massen die Wahl hoher Kolbengeschwindigkeiten begünstigt wird.

Die beiden Niederdruckcylinder IIIa und IIIb wurden unmittelbar an der Kreuzkopfführung angeordnet. Hierdurch werden die hinteren Geradführungen für die Kolbenstangen der kleineren und wesentlich leichteren Hochdruck- bezw. Mitteldruckkolben entbehrlich; auch wird die Kreuzkopfführung nicht so stark erwärmt, wie es bei der umgekehrten Anordnung mit vorn liegendem Hochdruckcylinder der Fall wäre. Diese Vorsicht ist um so mehr geboten, als die Anwendung überhitzten Dampfes von etwa 250° C. nicht ausgeschlossen ist.

Die Hauptdimensionen der Maschine sind folgende:

Lichter Durchmesser des Hochdruckcylinders I 620 mm
„ „ „ Mitteldruckcylinders II 940
„ „ der Niederdruckcylinder IIIa u. IIIb 400
Gemeinsamer Hub aller Cylinder 1500
Durchmesser der Kolbenstangen vorn 210
„ „ „ hinten 200
„ „ Schubstangen 170 bis 200
„ „ Kreuzkopfzapfen 180
Länge der Kreuzkopfzapfen 260 mm
Durchmesser der Kurbelzapfen 245
Länge der Kurbelzapfen 285
Durchmesser der Hauptwellenzapfen 450
Länge der Hauptwellenzapfen 750
Durchmesser der Hauptwelle am Schwungrad 650

Nach den vorstehenden Dimensionen ergeben sich folgende Volumenverhältnisse:

Volumen des Hochdruckcylinders vorn V1' = 0,405 cbm
hinten V1'' = 0,455 „
im Mittel V 1 = 0,429 „
Mitteldruckcylinders vorn V2' = 0,994 „
hinten V2'' = 1,041 „
im Mittel V 2 = 1,017 „
der beiden Niederdruckcylind. vorn V3' = 4,514 „
„ „ hinten V3'' = 4,524 „
„ „ im Mittel V 3 = 4,519 „
Volumenverhältnis V1 : V2 : V3 = 1 : 2,37 : 10,5
V2 : V3 = 1 : 4,4.

Volumen des ersten Aufnehmers A1 = 0,725 cbm = 1,69 V1 = 0,71 V2.

Volumen des zweiten Aufnehmers A2 = 2,220 cbm = 2,18 V2 = 0,49 V3.

Das Material der Kolbenstangen, der Schubstangen, der Zapfen und der Hauptwelle ist bester Krupp'scher Siemens-Martinstahl.

Die Maschine ist für 12 at Anfangsspannung am Hochdruckcylinder gebaut und leistet bei 65 Umdrehungen in der Minute, entsprechend einer mittleren Kolbengeschwindigkeit von 3,25 m pro Sekunde, 2000 bis 2500 PSi.

Dieser Effekt wird durch 56 Hanfseile, die einen Durchmesser von je 45 mm haben, vom Schwungrade abgeleitet.

Das Schwungrad hat einen Durchmesser von 7,5 m und eine Breite von 3,65 m. Es ist der Breite nach dreiteilig, im Umfang zweiteilig hergestellt. Jede der drei Naben wird durch vier Bolzen von 96 mm Stärke und durch zwei Schrumpfringe zusammengehalten. Die Verbindung am Kranze erfolgt an jeder Teilstelle durch 3 x 5 = 15 Bolzen von 64 mm Stärke. Um den Luftwiderstand des Armsystems bei der Bewegung zu beseitigen, sind die beiden Seiten des Schwungrades durch eine gespundete Holzbekleidung von 20 mm Stärke abgeschlossen. Das Gewicht des Schwungrades beträgt 89500 kg. Der Guss sowohl als auch die Bearbeitung des Schwungrades ist von der Crimmitschauer Maschinenfabrik selbst ausgeführt worden.

Von der Haupt welle werden durch Schnecken- und Hyperbelräder die beiden parallel zu den Cylinderachsen gelagerten Steuer wellen angetrieben. Hierdurch konnten die beiden Kurbelwellenlager näher aneinander gerückt werden, als es bei Verwendung von Kegelrädern möglich gewesen wäre. Der Hochdruckcylinder wird durch die bekannte Ventilsteuerung „Patent König“ gesteuert, während die übrigen Cylinder mit Daumenventilsteuerungen ausgerüstet sind. Die Ausführung und Anordnung der Ventile ist die bei den Ventilsteuerungen im allgemeinen übliche. Die schädlichen Räume betragen etwa 7%.

Der Hauptregulator verstellt die Steuerung des Hochdruckcylinders; durch die Anwendung eines Hilfsregulators, der auf die Veränderung der Länge der Regulatorzugstange einwirkt, wird eine äusserst feine Regulierung und eine sehr gleichmässige Tourenzahl erzielt.

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Die Führung des Dampfes ist folgende:

Der Dampf tritt vom Kesselhause aus bei a (Fig. 1 bezw. Fig. 5) in das Maschinenhaus ein, passiert dann den Wasserabscheider b (Fig. 5), wendet sich dann in Fig. 5 nach vorn und gelangt zum Hauptabsperrventil c, welches durch das Handrad am Ständer A bethätigt wird. Vom Hauptabsperrventil geht der Dampf dann wieder vorn nach rechts und gelangt nach d (Fig. 1), um schliesslich bei e in den Hochdruckcylinder I einzutreten. Bei f tritt der Dampf wieder aus und wird nach der anderen Maschinenseite übergeführt, um bei g (Fig. 5) in den Mitteldruckcylinder II zu gelangen. Von hier tritt der Dampf bei h aus, gelangt nach i, um in Fig. 5 nach hinten zu strömen. Dann verzweigt sich der Dampf, um entweder bei l1 (Fig. 4) in den Niederdruckcylinder IIIa, oder bei l2 in den Niederdruckcylinder IIIb einzutreten. Der Austritt erfolgt bei m1 bezw. m2. Der Dampf strömt dann nach den Einspritzkondensatoren p1 bezw. p2 (Fig. 1 und 3).

Textabbildung Bd. 316, S. 302
Textabbildung Bd. 316, S. 302

Jeder Niederdruckcylinder arbeitet mit einem eigenen Kondensator. Der Antrieb der Kondensatorluftpumpe erfolgt von den Kurbeln aus, welche mittels Schubstangen die unten gelagerten Schwingen antreiben, von welchen aus die Luftpumpen und zugleich die Kesselspeisepumpen C angetrieben werden.

Das Kondensat mit dem Kühlwasser fliesst bei r1 bezw. r2 ab.

Sämtliche Cylinder sind mit Dampfmänteln versehen. Der Mantel des Hochdruckcylinders wird mit Frischdampf, die übrigen Dampfmäntel mit Arbeitsdampf geheizt, der den betreffenden Aufnehmern entnommen wird. Beim Hochdruckcylinder ist mit Rücksicht auf die Verwendung von überhitztem Dampf die Einrichtung getroffen, dass die Heizung des Mantels ganz unterbleiben kann.

Auf eine sorgfältige und bequeme Entwässerung der Dampfmäntel und der Dampfcylinder ist bei der Konstruktion Rücksicht genommen.

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Alle wichtigen, für die Bedienung der Maschine notwendigen Handräder, Hebel u.s.w. sind an den beiden Ständern A und B (Fig. 2) vereinigt. Am Ständer A befindet sich, wie schon erwähnt, das Handrad für das Hauptabsperrventil c. Ferner liegen hier zwei Hebel zur Bedienung der Einspritzhähne der Kondensatoren und zwei Hebel zur Bedienung der Cylinderhähne. Schliesslich wird von hier aus auch das Entwässerungsventil des Wasserabscheiders bedient.

Textabbildung Bd. 316, S. 303
Textabbildung Bd. 316, S. 303
Textabbildung Bd. 316, S. 303

Die am inneren Ständer B angeordneten acht Ventile dienen zum Heizen der einzelnen Cylindermäntel, zum Anwärmen der Aufnehmer und zum Belüften der Kondensatoren beim Abstellen der Maschine.

Um die Maschine beim Anlassen in die günstigste Kurbelstellung zu bringen, ist das Schwungrad in der Mitte mit einem äusseren Zahnkranz versehen. Durch ein besonderes Schaltwerk D (Fig. 2 und 4) kann die Maschine in die gewünschte Stellung gedreht werden. Das Schaltwerk D besteht aus einer besonderen Hilfsdampfmaschine,welche auf ein Rädergetriebe wirkt. Letzteres ist in den Fig. 6 bis 10 in grösserem Massstabe wiedergegeben.

Die Dampfmaschine treibt unmittelbar die Welle a an (Fig. 6 und 7), aufweicher die Schnecke b sitzt; diese steht im Eingriff mit einem Schneckenrade, welches in dem Kasten c untergebracht und auf der Welle d aufgekeilt ist. Auf derselben Welle sitzt noch das mit sieben Zähnen versehene Zahnrad e, welches mit dem Zahnrad f von acht Zähnen im Eingriff steht. Letzteres greift direkt in den Zahnkranz g des Schwungrades ein. Ist schliesslich die Dampfmaschine in Betrieb gebracht worden, so kann das Ausrücken des Schaltwerkes durch einfaches Umlegen des Hebels i erfolgen.

Das Triebrad f ist aus diesem Grunde mit seiner Welle nicht am festen Gestell, sondern in einer beweglichen Gabel h gelagert. Diese Gabel sitzt lose auf der Welle d und kann durch den Hebel i um d gedreht werden. Die Gabel h ist in Fig. 8 besonders herausgezeichnet; m ist ein Gegengewicht zur Ausgleichung des Gewichtes des am linken Ende gelagerten Zahnrades f. Die Gabel h ruht am linken Ende noch auf zwei Nocken k, welche den Lagerdruck des Rades f aufnehmen und auf das Gestell l bezw. das Fundament übertragen. Die Fig. 9 und 10 geben die Form der Stütznocken k wieder.

Eine besondere Besprechung erfordern noch die zur Abdichtung an den Kolbenstangen verwendeten beweglichen Metallstopfbüchsen mit federnden Ringen (D.R.P. Nr. 112020).

Diese Stopfbüchse ist in den Fig. 11 und 12 besonders dargestellt. Die Einrichtung derselben ist folgende:

Gegen die Grundbüchse a des Stopfbüchsenkörpers o wird eine Asbestscheibe b gelegt, welche durch das Einsatzrohr d dampf dicht angepresst wird. Dies geschieht durch Anziehen der im Stopf büchsenkörper o befestigten Schrauben f, wobei jedoch zwischen dem Einsatzrohr d und den Muttern der Schrauben f noch die Ringkammer e liegt, welche gegen das Einsatzrohr d angepresst wird.

Das Einsatzrohr d ist am inneren Ende ausgedreht; in diese Kammer wird ein Ring c aus Weissmetall oder Guss eisen eingelegt, welcher sich möglichst dicht gegen die Kolbenstange legt. Dem Ringe c werden dabei radiale Bewegungen gestattet, falls die Kolbenstange sich nicht genau zentral führen sollte.

Während die Asbestscheibe b einen vollständigen Dampf ab schluss nach der Aussenfläche des Einsatzrohres d hin bewirkt, veranlagst der Ring c einen gewissen, wenn auch nicht vollständigen Dampfabschluss nach der Innenfläche des Einsatzrohres.

Das Einsatzrohr d selbst hat den Zweck, den hauptsächlich abdichtenden Teil, das System der Spannringe, möglichst weit vom Cylinderdeckel entfernt zu verlegen, wo die Temperatur der einzelnen Teile vom Arbeitsdampf nicht mehr direkt beeinflusst werden kann und infolgedessen entsprechend niedrig ist. Dieser Umstand verdient besondere Bedeutung bei Maschinen, welche mit hochgespanntem oder mit überhitztem Dampfe arbeiten. Die |304| Crimmitschauer Maschinenfabrik verwendet ihre patentierte Stopfbüchse auch ausschliesslich bei den von ihr als Spezialität gebauten doppelt wirkenden Verbundheissdampfmaschinen, wobei sich die Stopfbüchse bisher sehr gut bewährt hat.

Textabbildung Bd. 316, S. 304

Uebrigens bringt das Einsatzrohr d noch einen weiteren Vorteil mit sich, nämlich den, dass die Metallstopfbüchse leicht als Ersatz anderer Stopfbüchsen dienen kann; es braucht dann das Einsatzrohr nur an Stelle der bisher benutzten weichen Packung zu treten. Allerdings wird der Ersatz nur möglich sein, wenn zugleich zwischen Cylinderdeckel und Kreuzkopf in der Todlage der erforderliche Raum zur Unterbringung der Ringkammer c vorhanden ist.

Textabbildung Bd. 316, S. 304

Die Ringkammer e umschliesst das Ringsystem. Dieses besteht aus den Ringen h, i, k und l. Der äussere Ring h legt sich in einer Kugelfläche gegen die Ringkammer; er hat den Zweck, dem Ringsystem eine gewisse Beweglichkeit mit der Kolbenstange gegen die festliegende Ringkammer e zu ermöglichen. Der Ring h ist daher ebensowie der folgende Ring i etwas weiter als die Kolbenstange ausgedreht. Die Dichtung wird von den drei enganliegenden Ringen k gebildet. Die Konstruktion derselben ist aus Fig. 12 ersichtlich.

Der innere Teil besteht aus Weissmetall oder Gusseisen und ist an einer Seite aufgeschlitzt, um ein dichtes Anpressen an die Kolbenstange zu ermöglichen. Die Schlitzstellen sind natürlich bei den aufeinander folgenden Ringen versetzt. Der innere Ring wird von einem äusseren, ebenfalls einseitig offenem Ringe umschlossen, der durch die Schraube n unter Mitwirkung zweier Federn zusammengepresst wird. Auch hier ist also darauf gesehen worden, dass die Verbindung keine starre, sondern eine bewegliche wird, welche gewissen Unebenheiten der Kolbenstange entgegenwirkt. Durch eingesetzte Stifte ist Sorge getragen, dass sich der Kernring nicht gegen den äusseren Ring verdrehen kann; ebenso ist eine Verdrehung der aufeinander folgenden Ringe gegeneinander verhindert.

Das Ringsystem wird unter Vermittelung des Druckringes l durch die Spannung der Federn m zusammengehalten. Die Anwendung von Federn an dieser Stelle macht nicht nur die Zusammenpressung der Ringe ganz unabhängig von den Schrauben f, es wird auch die Beweglichkeit des ganzen Ringsystems erhöht.

Da die Ringkammer e mit dem Cylinderdeckel fest verschraubt wird, so ist es bei hintereinander liegenden Cylindern auch möglich, die durchgehende Kolbenstange durch ein zweiteiliges Rohr zu schützen, wie dies auch aus Fig. 1 bei E ersichtlich ist.

Diese Verkleidung verhindert nicht nur die Wärmeausstrahlung der Kolbenstange, sie beeinflusst auch die Dampflässigkeit.

Um noch den Durchgang verschlichenen Dampfes zwischen die Flanschflächen von d und c zu verhindern, wird zwischen diese Teile einerseits und dem Stopfbüchsenkörper o andererseits ein kupferner Dichtungsring g eingelegt, der durch die Schrauben f mit angezogen wird.

Es ist selbstverständlich, dass auch für eine sorgfältige Oelung der Gleitflächen und für eine sichere Abführung des vom verschlichenen Dampfe herrührenden Kondenswassers Sorge getragen ist.

Der hauptsächlichste Vorteil der auf den ersten Blick etwas kompliziert erscheinenden Konstruktion der Stopfbüchse ist jedenfalls die hohe Beweglichkeit, da selbst bei nicht genau zentral geführter Kolbenstange, oder Fig. 12. bei Unebenheiten derselben, noch ein zufriedenstellender Betrieb möglich ist. Mit Rücksicht auf die grosse Beweglichkeit der dichtenden Teile ist aber auch ein übermässiges Anpressen an die Kolbenstange nicht notwendig; die Reibung wird daher eine geringe sein können und auch die Abnutzung der Kolbenstange und der Ringe wird in mässigen Grenzen bleiben.

Zum Schluss dürfte noch die Mitteilung der Dimensionen des Maschinenhauses interessieren.

Das Maschinenhaus ist 21 m lang und 14 m breit; die Kellertiefe bis zur Sohle beträgt 3,75 m. Die Höhe des Maschinenmittels über dem Fussboden ist 0,75 m.

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