Titel: Elektrisch betriebene Blockschere der Deutschen Maschinenfabrik A.-G. usw.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1910, Band 325 (S. 785–787)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj325/ar325230

Elektrisch betriebene Blockschere der Deutschen Maschinenfabrik A.-G., Werk Bechem & Keetman in Duisburg auf der Weltausstellung in Brüssel 1910.

Von K. Drews, Oberlehrer an der Kgl. höheren Maschinenbauschule zu Posen.

Eins der größten und beachtenswertesten Stücke in der deutschen Maschinenhalle der Brüsseler Ausstellung war zweifellos die elektrisch betriebene Blockschere von Bechem & Keetman. Fig. 1 zeigt den Stand der Deutschen Maschinenfabrik. Die ausgestellte Schere vermag warme Blöcke bis 450 mm im Quadrat mit einer Materialfestigkeit von 800 kg/qcm zu zerschneiden. Das entspricht einem höchsten Scherdruck von etwa 1600000 kg. Die Hubzahl der Maschine beträgt 10 in der Minute, der Hub selbst 500 mm. Die Schere wird von einem Elektromotor von 280 PS angetrieben. Bei Bemessung dieser Leistung ist angenommen worden, daß in der Minute vier Blöcke von normaler Wärme zerschnitten werden. Die ganze Höhe der Schere beträgt 7,7 m, wovon 2,4 m unter Flur liegen, die Breite in Flurhöhe 6,5 m. Das Eigengewicht stellt sich auf 175 t. Die ausgestellte Schere stellt einen Typ dar, bei dem gewisse, dem elektrischen Antriebe bisher anhaftende Mängel wohl als überwunden zu betrachten sind.

Textabbildung Bd. 325, S. 785

Das gebräuchlichste Betriebsmittel für Blockscheren war bisher das Preßwasser, da sich mit diesem die in Betracht kommenden hohen Scherdrücke am einfachsten erzeugen lassen. Man hatte im Laufe der Zeit hierfür auch bewährte Konstruktionen geschaffen. Die einfache Bauart der hydraulischen Scheren erleicherte deren Handhabung und Instandhaltung.

Nun hat aber das Preßwasser als Betriebskraft gewisse nicht zu beseitigende Mängel. Die Notwendigkeit langer Rohrleitungen für das Preßwasser und auch, wenn wie oft ein Dampfdruckübersetzer vorhanden ist, für den Dampf dürfte die schwächste Seite des hydraulischen Betriebes sein.

Hochdruckwasserleitungen bedürfen der sorgfältigsten Ueberwachung, um sie dicht zu halten; eine sehr sorgfältige Behandlung erfordern auch die Steuerungsteile und die Stopfbüchsen. Von den Dampfleitungen gilt dasselbe; hier kommen zudem noch die sehr großen Dampfverluste bei langen Leitungen durch Kondensation hinzu. Auch der Dampfdruckübersetzer selbst ist ein großer Dampfixesser. da er beinahe bei jedem Schnitt mit Vollfüllung arbeitet und seine Zylinderwandungen zwischen den einzelnen Schnitten sich beträchtlich abkühlen. Ein einigermaßen wirtschaftlicher Betrieb ist bei diesem Betriebsmittel wohl nicht zu erzielen. Dazu kommt noch im Winter die Gefahr des Einfrierens.

Dem elektrischen Betriebe haften diese Mängel nun nicht an. Die sachgemäß verlegten Leitungen bedürfen |786| keiner dauernden Wartung, sie sind überall mit Leichtigkeit hinzuziehen und versperren nicht den Raum. Die Energieverluste sind bei richtig bemessenem Leitungsquerschnitt gering; sie sind auch nicht veränderlich wie bei Druckwasser- und Dampfleitungen, wo die Verluste wachsen, wenn sie nicht gut instand gehalten werden. Ein großer wirtschaftlicher Vorteil des Elektromotors gegenüber Druckwasser und Dampf ist seine Selbstregulierung, d.h. er nimmt nicht mehr Strom auf, als er gerade braucht. Zudem kommt noch als sehr wesentlicher Faktor hinzu, daß alle neuzeitlichen Stahl- und Walzwerke bestrebt sind, ihre Krafterzeugung zu zentralisieren und für alle Antriebe nur ein einziges Kraftmittel zu verwenden; dieses Kraftmittel kann aber nur Elektrizität sein. In den meisten Fällen ist heute ja auch mit dem Stahlwerk ein Hochofenwerk verbunden; reine Stahl- und Walzwerke werden immer seltener. Die Gichtgase der Hochöfen werden aber am wirtschaftlichsten in Gasmaschinen zur Erzeugung elektrischer Energie verbraucht. Es ist daher ein berechtigtes Bestreben der Hüttenwerke, möglichst alle ihre Maschinen elektrisch zu betreiben. Bei den Hebe- und Transportvorrichtungen ist der elektrische Antrieb heute schon zur Regel geworden. Auch beim Walzwerksbetrieb im engeren Sinne kommt der Elektromotor als Antriebsmaschine immer mehr in Aufnahme. Es sei hier erwähnt, daß das Werk Bechem & Keetman auf seinem Stand in Brüssel auch einen elektrisch betriebenen Rollgang ausgestellt hatte, bei dem sich namentlich die Steuerfähigkeit des Elektromotors im glänzendsten Licht zeigte; das Umsteuern konnte ohne Funkenbildung am Kollektor fast momentan bewirkt werden. Als Walzenzugsmaschine steht ja bekanntlich der Elektromotor heute im scharfen Kampfe mit der Dampfmaschine.

Textabbildung Bd. 325, S. 786

Wenn nun die Versuche, auch die Blockscheren elektrisch anzutreiben, zunächst nicht gerade ermutigend ausfielen, so lag das daran, daß man teils kleinere elektrisch betriebene Scheren als Vorbilder nahm, oder sich an die Konstruktionen hydraulischer Scheren anlehnte. Diesen Weg haben ja auch fast alle elektrischen Antriebe gehen müssen; ich erinnere u.a. an die Entwicklung der elektrisch betriebenen Krane. Der Erfolg stellte sich erst ein, als man den Aufbau der Maschine den Eigentümlichkeiten des Elektromotors anzupassen gelernt hatte.

In bezug auf die Bewegung der Schneidmesser unterscheidet man drei Systeme:

  • 1. bewegtes, in einem Schlitten gelagertes Obermesser und festes Untermesser;
  • 2. bewegliches Untermesser und festes Obermesser;
  • 3. bewegliches Ober- und Untermesser.

Bei festem Untermesser wird der Block von oben her durchgeschnitten, das abgeschnittene Ende wird nach unten gedrückt. Ist die Schere, wie recht oft, in einen Rollgang eingebaut, so muß dieser für das nach unten gehende Blockende genügend Raum freigeben. Zu diesem Zweck ist in der Regel hinter der Schere eine Wippe eingebaut. Diese geht bei jedem Schnitt nach unten und wird nach dem Schnitt wieder hochgehoben. Solche Wippen geben nun aber vielfach zu Betriebsstörungen Anlaß. Man hat deshalb versucht, statt ihrer, schräg ansteigende Rollgänge einzubauen. Aber auch diese bewährten sich bei stärkeren Blöcken nicht; außerdem sind sie nur anwendbar, wenn der geschnittene Block nicht wieder durch die Schere zurück zur Straße gebracht werden muß. Diese Scheren erfordern ferner vor dem Messer Niederhalter. Der Einfachheit wegen wurden diese mit Druckwasser, neuerdings auch mit Druckluft betätigt. Damit hatte man jedoch wieder die lästigen Rohrleitungen, die man durch den elektrischen Betrieb doch beseitigen wollte.

Die Scheren mit beweglichem Untermesser wiederum haben den Fehler, daß die Schnittfläche um so schiefer zur Blockachse ausfällt, je mehr der zu schneidende Block angehoben werden muß, ehe er sich an das feste Obermesser legt. Außerdem fällt das abgeschnittene Ende auf den Rollgang und Plattenbelag herab. Werden gegen die hier auftretenden Stöße nicht besondere Vorkehrungen getroffen, so sind jene in kurzer Zeit zerstört. Immerhin stellt dieses System gegenüber dem ersteren einen Fortschritt dar. Das dritte System, die von unten schneidende Schere mit vor dem Schnitt auf den Block sich aufsetzendem Obermesser, vermeidet nun die Mängel der beiden anderen Systeme; es ist auch bei hydraulischen Scheren vielfach angewandt worden.

Die elektrisch betriebene Blockschere der Deutschen Maschinenfabrik A.-G. Werk Bechem & Keetman auf der Brüsseler Ausstellung ist ebenfalls nach diesem Prinzip gebaut.

Fig. 2 und 3 zeigen zunächst eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Konstruktionsgedankens. O ist der Obermesser-, U der Untermesserschlitten; beide bewegen sich in Führungen des Ständers 5. V ist durch die Stangen D mit dem Querstück T fest verbunden. E ist eine Kurbel, deren Welle im Obermesserschlitten O gelagert ist. K ist eine Schubstange, die mittels des Zapfens Z an dem Querstück T angreift. Die Kurbelwelle E wird von dem Motor M mittels Zahnradvorgelege angetrieben. Der Hub des Untermesserschlittens U wird durch den Anschlag A nach unten begrenzt.

Wird die Kurbelwelle gedreht, schwingt die Schubstange K um den zunächst feststehenden Zapfen Z; der Schlitten O sinkt dabei infolge seines Eigengewichtes nach unten, bis sich das Obermesser auf den zu schneidenden Block B setzt. Fig. 3 zeigt diese Stellung.

Bei weiterer Drehung der Kurbelwelle bleibt O stehen und bildet einen Stützpunkt für die Schubstange K; das Querstück und mittels der Zugstangen D auch der Untermesserschlitten U werden gehoben und der Block wird durchgeschnitten, Von dem Augenblick an, wo der Schlitten O mit dem Obermesser sich auf den Block setzt, wirkt die Schere wie jede andere mit schneidendem Untermesser.

Nachdem der Block durchschnitten ist, geht U wieder |787| zurück und setzt sich auf den Anschlag A. Von da an hängt O durch die Kurbelstange K an dem nun feststehenden Zapfen Z. Die Kurbel E geht in ihre Anfangslage zurück und zieht dabei den Schlitten O wieder in seine Höchstlage (Fig. 2). Eine selbsttätige Ausrückvorrichtung setzt dabei die Kurbelwelle E still, die Schere ist wieder schnittbereit.

Textabbildung Bd. 325, S. 787

Fig. 4 und 5 zeigen die konstruktive Ausbildung der Schere. Die Ständer mit den Schlittenführungen werden oben durch eine Haube verbunden, so daß ein steifer kräftiger Rahmen entsteht. Das in Fig. 2 und 3 mit T bezeichnete Querstück wird in dieser Haube geführt; an dessen Zapfen Z greift eine gegabelte Schubstange an. die Kurbel E ist in der Ausführung als Exzenter ausgebildet.

Da die Exzenterwelle und das sie antreibende große Zahnrad in dem Schlitten O gelagert sind, so machen sie die Bewegungen auch mit. Eigentlich hätte daher der ganze Antrieb einschließlich Motor an diesem Schlitten montiert werden müssen. Wie die Figuren jedoch zeigen, ist der Motor auf einer besonderen, mit dem Ständer verkeilten Grundplatte, das Vorgelege an letzterem montiert. Durch die Auf- und Abbewegung des auf der Exzenterwelle sitzenden Rades mit dem Schlitten O ändert sich natürlich die Zentrale des letzten Räderpaares. Um diese Ungenauigkeit auf ein Kleinstmaß zu beschränken, ist die feste Vorgelegewelle mit dem Ritzel in Mitte der Bewegungshöhe des Obermesserschlittens gelagert; dann ist die Zähnezahl des Ritzels und die Zentrale möglichst groß gewählt worden. Außerdem gestattet ja die Evolventenverzahnung von vornherein eine gewisse Aenderung der Zentralen, ohne daß der richtige Eingriff der Zähne verloren geht. Bedenken gegen diese Anordnung lassen sich daher kaum geltend machen. Sie hat sogar darin einen gewissen Vorteil, daß der Zahndruck mithilft, den zu schneidenden Block niederzuhalten; ein Abheben des Blockes ist daher ausgeschlossen, der Schnitt ist infolgedessen ein durchaus gerader.

Auf der Motorwelle sitzt ein Schwungrad. Die beiden Messerschlitten sind, wie Fig. 4 zeigt, durch Gegengewichte zum Teil ausgeglichen. Die Gegengewichte hängen an Hebeln, die unter Flur untergebracht sind. Die Hebel greifen am Untermesserschlitten unmittelbar, am Obermesserschlitten mittels Druckstangen an. Die Gegengewichte selbst sind abgefedert und werden an Gleitschienen geführt.

Das Aus- und Einrücken der Exzenterwelle erfolgt mittels einer auf letzterer verschiebbaren Klauenkupplung, deren eine Hälfte mit dem Antriebsrad verschraubt ist. Kurz vor dem Hubende läuft eine Rolle auf eine schräge Bahn auf und rückt infolge der dadurch eingeleiteten Bewegung die Kupplung aus. Das Einrücken geschieht durch Ziehen an einem Handhebel, wodurch die schräge Bahn aus dem Bereich der Rolle gebracht wird. Die Kupplung wird dann durch die Wirkung einer kräftigen Feder geschlossen.

Elektrisch betriebene Scheren bedürfen großer Schwungmassen, um beim Schneiden den Motor durch ihr Arbeitsvermögen zu unterstützen. Dieses Arbeitsvermögen ist nun so groß, daß es die Schere gefährden kann, wenn zu stark abgekühlte Blöcke unter die Messer kommen. Bei der vorliegenden Schere sind zunächst alle auf Biegung und Zug beanspruchten Teile aus Stahl oder Stahlguß hergestellt; Gußeisen ist nur für geringe oder lediglich auf Druck beanspruchte Teile verwendet worden.

Da ein Bruch indes nicht ausgeschlossen ist, so ist es zu empfehlen, ihn von vornherein an Teile hinzuleiten, die man leicht auswechseln kann.

Bei der vorliegenden Schere sind zwei solcher Bruchstellen angeordnet worden. Die eine Stelle ist die Verbindung zwischen dem Querhaupt T und dem Lager für den Zapfen Z. Diese Verbindung stellt eine einzige rein auf Zug beanspruchte Schraube her, die so bemessen ist, daß sie bei einer bestimmten Ueberlastung der Schere reißt. Eine zweite Sicherung ist zwischen das Schwunrad und das Triebwerk eingebaut. Sie besteht aus einem in eine Kupplung eingelassenen Stift, der bei Ueberlastung abgeschert wird. Dadurch wird das Schwungrad vom Triebwerk abgetrennt und kann seine Kraft nicht mehr auf die Messer absetzen. Durch diese Vorsichtsmaßregeln dürfte wohl der hohen Bruchgefahr, die man den elektrischen Scheren immer zum Vorwurf macht, wirksam begegnet sein.

Die neue Blockschere der Deutschen Maschinenfabrik besitzt neben ihrer großen Einfachheit den nicht zu unterschätzenden Vorteil, daß nur Konstruktionselemente Verwendung finden, für deren richtige Ausbildung im Scherenbau genügend Erfahrungen vorliegen.

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