Titel: Die neue Universal-Rundlaufmaschine (System v. Pittler) und ihre Anwendungen in der Praxis.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1907, Band 322 (S. 241–244)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj322/ar322083

Die neue Universal-Rundlaufmaschine (System v. Pittler) und ihre Anwendungen in der Praxis.

Von Ingenieur Hans Dominik, Berlin.

In der Geschichte des Maschinenbaues läßt sich seit langer Zeit das Bestreben verfolgen, die Maschine mit hin- und hergehendem Kolben und Kurbeltrieb durch eine unmittelbar rundlaufende Anordnung zu ersetzen. Bereits James Watt entwarf derartige Maschinen, ohne sie freilich zur Ausführung zu bringen, und seit seinen Tagen sind die Lehrbücher des Dampfmaschinenbaues und der Kinematik ebenso wie diejenigen des allgemeinen Maschinenbaues voll davon.

Die fortgesetzten Bemühungen, Werke zu schaffen, die unter dem Einfluß irgend eines Arbeitsmittels, z.B. des Dampfes, des Kraftwassers u.a.m., unmittelbar rund laufen, hat zu zwei Gruppen von Maschinen geführt. Bei der einen Gruppe erhält das Arbeitsmittel zunächst Gelegenheit, einen beträchtlichen Teil seiner potenziellen Energie in kinetische umzusetzen und mit beträchtlicher lebendiger Kraft in die Maschinen zu treten. Diese Maschinen sind allgemein als Turbinen bekannt und sowohl für Druckwasser, wie auch für Dampf zu großer Vollkommenheit ausgebildet worden. Dagegen ist die zweite Gruppe der sog. Kapselwerke lange Zeit hindurch nicht recht vom Fleck gekommen. Das Kapselwerk ist dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel beim Eintritt in die Maschine noch den allergrößten Teil seines Arbeitsvermögens in Form von potenzieller Energie, in Form von Druck oder Spannung enthält. Im allgemeinen wird jedes Kapselwerk aus einem Gehäuse, der Kapsel, bestehen. In dieser befindet sich, drehbar gelagert, ein Körper, dessen Form bei den verschiedenen Konstruktionen sehr verschieden ist. In jedem Falle muß er jedoch zusammen mit den Kapselwandungen einzelne Kammern bilden, in welche das Arbeitsmittel unter Druck eintritt. Diese Kammern müssen ferner veränderliche Volumina haben. Ihr Inhalt wird beim Eintritt des Arbeitsmittels sehr klein sein. Er wird während des Einströmens der arbeitenden Flüssigkeiten oder Gase infolge der Drehung des inneren Körpers zunehmen. Diese Zunahme kann aber begreiflicherweise nicht unendlich lange weiter gehen. Vielmehr muß sich der Arbeitsraum, nachdem er eine gewisse Größe erreicht hat, selbsttätig von der Zuleitung des Arbeitsmittels ab-, und an eine Ableitung anschalten. Das Arbeitsmittel fließt dann drucklos ab, während sich der Kammerraum wieder verkleinert. Während dieser Zeit müssen andere Arbeitskammern sich unter Eintritt des Druckmittels vergrößern, um die drehende Bewegung des Innenkörpers aufrecht zu erhalten.

Im Vorstehenden ist das einfache Prinzip des Kapselwerkes entwickelt worden. Wie viele andere Maschinen, so ist auch das Kapselwerk kinematisch umkehrbar. Bisher wurde es als Motor betrachtet, welcher die Arbeit eines Druckmittels in drehende Bewegung umsetzt. Im Gegensatz zu den Turbinen können die Kapselwerke aber auch unter Aufnahme drehender Bewegung ohne bauliche Veränderungen als Pumpen arbeiten und Gase oder Flüssigkeiten komprimieren. In diesem Falle füllt sich die Arbeitskammer während ihrer Vergrößerung mit dem betreffenden Mittel, das dann während der Verkleinerung der Arbeitskammer in einen Druckraum, Windkessel oder dergleichen gepreßt wird. So tritt neben die Anwendung des Kapselwerkes als Motor alsbald die zweite als Pumpe, und wie bei allen umkehrbaren Maschinen (Dynamo und Elektromotor) bietet sich die Möglichkeit, zu brauchbaren Arbeitsübertragungen zu kommen, indem man zwei Kapselwerke durch Leitungen verbindet und zusammen arbeiten läßt.

So einfach nun die Theorie des Kapselwerkes ist, so große Schwierigkeiten bietet die praktische Durchbildung solcher Maschinen. Es ergibt sich hier eine beträchtliche Anzahl von Forderungen, die sich zum Teil widersprechen, und aus denen der Ingenieur das günstigste Mittel herauswirtschaften muß. Zunächst einmal muß die Arbeitskammer gegen die Wandung der Kapsel zuverlässig abgedichtet sein, da anderenfalls Teile des Arbeitsmittels nutzlos entweichen und eine Maschine mit schlechtem volumetrischem Wirkungsgrad entsteht. Andererseits darf diese Dichtung jedoch nicht durch allzu scharfe Flächendrucke bewerkstelligt werden, da sonst wohl guter volumetrischer, aber desto schlechterer mechanischer Wirkungsgrad erreicht wird. Bei der Herstellung der Abdichtungen muß ferner mit der unvermeidlichen Abnutzung sämtlicher unter Druck arbeitender Teile gerechnet werden. Abdichtungen ohne Nachstellungsmöglichkeiten werden daher während des Betriebes leicht an Dichtigkeit verlieren. Dies gilt beispielsweise von den sog. Zahnradkapselpumpen, welche heut allgemein für die Zuführung von Schmieröl zu den Automobilmotoren benutzt werden, und deren Wirkungsgrad erfahrungsgemäß während des Betriebes stark zurückgeht.

Auch die selbsttätige An- und Abschaltung der Arbeitskammern muß mit einfachen Mitteln erreicht werden, da komplizierte Organe, wie Scharnierklappen und dergl., die Betriebssicherheit und Lebensdauer eines Kapselwerkes stets sehr in Frage stellen. Erfolge sind nur zu erwarten, wenn die Ab- und Zuschaltung mit den allereinfachsten Mitteln erreicht wird.

Diese Schwierigkeiten des Problems haben die Erfinder |242| und Konstrukteure von jeher angeregt und zu einer großen Anzahl von Konstruktionen geführt. So weist beispielweise der Reuleauxsche Atlas zur theoretischen Kinematik allein einige fünfzig Kapselwerkkonstruktionen auf, die selbst wieder in zahlreiche Untergruppen, wie z.B. Kurbelkapselwerke, Kapselräder und dergl. zerfallen. Von allen diesen älteren Ausführungen haben jedoch in der Gegenwart eigentlich nur drei Bedeutung behalten. Es sind dies die Rootsschen Kapselräder in Form des bekannten Roots- Gebläses, die Pappénheimschen Zahnräder, in Form von Automobilölpumpen und das Kapselwerk mit rotierendem Kreuzgelenk, in der Ausführung eines Siemensschen Wassermessers. Die große Anzahl der übrigen Ausführungen, so sehr sie auch den Kinematiker interessieren mögen, konnte sich in der Praxis nicht durchsetzen, da die vorher erwähnten praktischen Forderungen nicht genügend berücksichtigt waren.

Desto mehr muß es interessieren, daß die Technik der letzten Jahre neben so manchem anderen Problem auch die Aufgabe gelöst hat, Kapselwerke zu schaffen, welche die praktischen Anforderungen in glücklicher Weise erfüllen und zahlreiche Anwendungsgebiete finden dürften. Es sind dies die Universal-Rundlaufmaschinen, System W. von Pittler, auf die im folgenden näher eingegangen werden soll.

Textabbildung Bd. 322, S. 242

Das Pittlersche Kapsel werk enthält einen Drehkörper, welcher in Fig. 1 in der Ansicht dargestellt ist. Auf der Achse a befindet sich in der Mitte, fest mit ihr verbunden, ein Scheiben- oder kolbenförmiger Körper b. Dieser ist mit mehreren Schlitzen in der Achsialrichtung versehen, in welchen die Schieber c beweglich angeordnet sind. Zum Körper der Kapsel gehören die beiden Körper dd. Sie dienen der Achse des drehenden Kolbens b als Lager und endigen nach innen hin in äquidistanten Flächen, an welchen die Schieber c ihre Führung finden. Die beiden Kapselkörper dd sind durch einen Zylinder mit Zu- und Abführungsleitungen an geeigneter Stelle zu einer vollständigen Kapsel vereinigt. In Fig. 1 ist dieser zylindrische Körper im Interesse der Deutlichkeit fortgelassen. In Fig. 2 ist dagegen das vollständige Kapselwerk im Längs- und Querschnitt dargestellt. Die Arbeitsräume liegen zwischen dem rotierenden Kolben und den äquidistanten Flächen. Sie werden ferner durch Teile der Schieber c und die Zylinderwand der Kapsel begrenzt. Nach Fig. 2 vollzieht sich nun die Arbeitsweise der Rundlaufmaschine als Pumpe wie folgt: Jede der äquidistanten Flächen setzt sich aus einem höher und einem tieferliegenden Planteil und zwei diese verbindenden Schraubenflächen zusammen. Indem nun die Kurve so eingeteilt ist, daß, sobald ein Schieber im Kolben verschwunden ist, der nächste zu verschwinden beginnt, während auf dem absteigenden Teil der Kurve der zweite Schieber hervorzutreten beginnt, sobald der erste vollständig hervorgetreten ist, wird erreicht, daß i. d. Zeiteinheit stets genau das gleiche Schiebervolumen vom Gesamtvolumen subtrahiert, bezw. auf der anderen Seite addiert wird, so daß ein ganz gleichmäßiges Fördern der Flüssigkeit stattfindet. Die Ein- bezw. Austrittsöffnungen f erstrecken sich von der unteren bis zur oberen Planfläche über die ganze Länge der Schraubenfläche, während die Schieber nur auf der Planfläche und nicht auf der Schraubenfläche zu dichten brauchen. Da die Pumpe doppelt wirkend ist, so wird das an der aufsteigenden Seite- der einen Kurve befindliche Ende des Schiebers vom Druck umgeben, während sich das andere Ende im Saugraum befindet, so daß der Schieber beim Entlanggleiten an der Schraubenfläche unterstützt wird, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Abdichtung der entsprechenden Räume seitens der Schieber nur auf der ebenen Planfläche erfolgt, während an den Kurvenstellen einzig und allein die Steuerung der Schieber erzielt wird, und haben die Schieber während dieser Periode keinesfalls eine Abdichtung zu bewirken.

Textabbildung Bd. 322, S. 242

Die Kanäle e sind derart angeordnet, daß die Flüssigkeit in der gleichen Drehrichtung ein- und austritt, wodurch an diesen Stellen jegliche Stoßverluste und Wirbelungen vermieden werden. Dabei sind keinerlei Steuerrungsteile, kein Gestänge, keine umfangreiche Fundamentierung und kein schweres Schwungrad vorhanden. Die ganze Maschine ist klein, kompeniös, erzeugt unmittelbar rotierende Bewegung und arbeitet völlig stoßfrei, unter gleichmäßigem Durchfluß des Arbeitsmittels. Im Gegensatz zu den Turbinen kann die Maschine mit beliebig langsamer, vom Druck vollkommen unabhängiger Umdrehungszahl zwangsläufig ohne Spaltverluste, Wirbelverluste und dergleichen betrieben werden.

Bemerkenswert ist die Abdichtung der Arbeitsräume. Um die beiden Endstücke cc legt sich fest der Kapselzylinder. Zu dichten wären also nur die Endflächen der Schieber gegen die äquidistanten Flächen und der Mantel des Drehkolbens gegen den Zylindermantel. Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß durch Einschleifen des Drehkolbens in den Zylindermantel eine genügend genaue Abdichtung auch gegen sehr hohe Drucke erreicht wird, die ohne nennenswerte Reibungsverluste und Abnutzungen sehr lange betriebsfähig bleibt. Eine besondere Dichtung ist daher nur erforderlich für die Endflächen der Schieber, die auf den äquidistanten Flächen laufen. Hier ist die Fläche in der Tat im Gegensatz zum Drehkolben sehr klein. Für Maschinen für hohe Drucke erreicht man aber hier eine Dichtung, indem man den Schieber b aus zwei Teilen fertigt, zwischen welche das Druckmittel in den Schlitz eintreten kann. Es preßt dann die beiden Schieberhälften mit erheblichem Druck gegen die äquidistanten Flächen und sichert auf diese Weise eine zuverlässige Abdichtung. Dies Verfahren bietet ferner für besondere Zwecke auch noch die Möglichkeit, durch Abstellen des |243| Druckmittels vom Schieberinnern einzelne Arbeitskammern auszuschalten und die Wirkungsweise der Maschine innerhalb sehr weiter Grenzen zu ändern. Außerdem ist hier besonders hervorzuheben, daß keinerlei Stopfbuchsen, auch für höchste Drucke, angewendet werden.

Textabbildung Bd. 322, S. 243
Textabbildung Bd. 322, S. 243

Die Anwendungsgebiete für diesen Kapselmotor bezw. diese Kapselpumpe sind sehr zahlreich. Sie können Verwendung finden als Hochdruckpumpen für Flüssigkeiten, hydraulische Motoren, Kompressoren, Vakuumpumpen, Luftmotoren, rotierende Dampfmaschinen und Flüssigkeitsmesser.

Was die Leistungen und Wirkungsgrade der Maschine angeht, so mögen die folgenden Versuchsergebnisse einer Rundlaufpumpe für Kraftübertragung, welche durch einen Elektromotor mittels Riemen angetrieben wurde, darüber Auskunft geben.

Die Maschine ist nach einer Zeichnung für die Verkehrstruppen gegen Ende des Jahres 1904 für einen Druck von 25 at hergestellt.

Nebenstehende Versuchswerte sind nach etwa fünfmonatlichen Dauerversuchen am 16. November aufgenommen.

Versuchsergebnisse mit einem hydraulischen Motor (System W. von Pittler).

175 mm Bohrung, 25 mm Hub.




at
Belastung am
Hebel 1,2 m
Umdreh-
ungen
i. d. Minute
Gefördertes
Quantum
Gebremste
Leistung
Indizierte
Leistung
Mech. Wir-
kungsgrad
Gesamtwir-
kungsgrad
kg l PS PS v. H. v. H.
11,5 9,5 131,5 102,3 2,1 2,66 79 79
11,5 9,5 133 104 2,13 2,66 80,1 80,1
16,2 14,5 125 99,2 3,04 3,63 85,3 84
16,2 14,5 126 100 3,06 3,06 86,2 85
22 19,5 119 96,3 3,89 4,71 85,4 82
22 19,5 120 97 3,94 4,74 85,5 83,2
27 24,5 111 91,6 4,57 5,5 87,7 83
27 24,5 113 93,3 4,64 5,58 87,7 83
|244|

Die Pittlersche Universal-Rundlaufmaschine hat nun in letzter Zeit für Kraftübertragungen an zwei Stellen Anwendung gefunden, nämlich einmal für den hydraulischen Antrieb von zwei Wendestationen der Gepäckbeförderungsanlage im neuen Hamburger Hauptbahnhof, und ferner für den Betrieb von Kraftfahrzeugen zum Zwecke der Arbeitsübertragung vom Benzinmotor auf die Hinterräder der Kraftwagen.

Textabbildung Bd. 322, S. 244

Bei der Anlage in Hamburg, die durch Fig. 35 veranschaulicht wird, handelt es sich darum, den Antrieb des Verbindungsstückes zweier Gepäckförderbänder, deren Bewegungsrichtung um 90° in der Wagerechten verschieden ist, herzustellen. Diese Verbindungsstellen bestehen aus kegelförmigen Förderwalzen, welche mit gleicher Umdrehungszahl in derselben Drehrichtung angetrieben werden mußten. Der Antrieb der einzelnen Kegel konnte nun in verschiedener Weise erfolgen. Man konnte an eine Zahnradübertragung denken, bei der jedoch infolge der unvermeidlichen Wechselräder der gleichen Drehrichtung wegen für n-Walzen zwei n-Zahnräder notwendig geworden wären. Abgesehen ven dem unvermeidlichen Geräusch der zahlreichen Zahntriebe wäre der Wirkungsgrad einer solchen Anlage ein außerordentlich schlechter geworden. An zweiter Stelle konnte an den Betrieb jeder einzelnen Walze durch Elektromotoren gedacht werden. Eine solche Anlage wäre jedoch entweder mit langsamlaufenden Elektromotoren außergewöhnlich groß und dementsprechend teuer ausgefallen, mit schnellaufenden Motoren hätte sie wiederum den Nachteil der Zahntriebe mit sich gebracht und außerdem hätte dieser letzte Antrieb nur schwer der Bedingung gleicher Umdrehungszahl für alle Motoren untereinander bei jeder Belastung genügen können. Man entschied sich daher für die dritte Möglichkeit, die Anlage durch die vorher beschriebenen Universal-Rundlaufmotoren und -Pumpen zu betreiben. Zu dem Zweck wurde ein Kapselwerk als Pumpe unmittelbar mit einem Elektromotor gekuppelt. Bei voller Belastung des Elektromotors läuft diese Pumpe mit 710 Umdrehungen i. d. Minute und fördert in derselben Zeit 40 l unter einem Höchstdruck von 45 at, entsprechend einer Leistung von etwa 4 PS.

Das Arbeitsmittel ist hier mittelflüssiges Oel, welches gleichzeitig als Schmiermittel für sämtliche Motoren und Pumpen dient. Das Oel wird von dieser einzigen Primärpumpe aus zu elf anderen Kapselwerken geführt, welche mit den einzelnen Walzen unmittelbar gekuppelt und in Serie geschaltet sind. Diese Kapselwerke bekommen also eine konstante Oelmenge und laufen dementsprechend mit 140 Umdrehungen i. d. Minute. Schwankend ist dagegen der Druckunterschied, der von den einzelnen Werken aufgenommen wird. Wird beispielsweise ein besonders schweres Frachtstück auf die Anlage gelegt, so werden auch die Werke derjenigen Walzen, z.B. zwei Stück, über welchen sich das Frachtstück bei seiner Wanderung gerade befindet, das gesamte Druckgefälle aufnehmen. Es wird also beispielsweise ein Teil der Werke zwischen Pumpe und Frachtstück sozusagen im Drucköl schwimmen, es wird in der Zu- und Ableitung dieser Werke ein Druck von rund 45 at herrschen. Dann werden die beiden belasteten Walzen je 22½ at aufnehmen und der Rest der Werke wird im drucklosen Oel schwimmen. Während also die Primärpumpe mit ständiger Tourenzahl und veränderlichem Druck arbeitet, entsprechend ihrem Antriebe durch einen Nebenschlußmotor, wandert die erzeugte Druckdifferenz in den gleichfalls mit konstanter Tourenzahl laufenden Einzelwerken mit dem Frachtstück von Walze zu Walze.

Die soeben beschriebene Anlage wird in allen ihren Einzelheiten durch Fig. 3 u. 4 genügend veranschaulicht. Sie ist seit Anfang Dezember 1906 im Betrieb und hat sich bis jetzt im Dauerbetrieb recht gut bewährt.

(Schluß folgt.)

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