Titel: FÖRSTER: Hilfsdampfzylinder für Umkehrmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1920, Band 335 (S. 1–3)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj335/ar335001

Hilfsdampfzylinder für Umkehrmaschinen.

Von F. Förster, Niederlößnitz.

Beim Besuch einiger Hüttenwerke und Zechen konnte ich feststellen, daß die bei größeren Walzenzug- und Fördermaschinen angewandten Umsteuerapparate zum Teil schwer oder unsicher zu handhahen waren, so daß sich die Maschinisten darüber beklagten. Ich möchte daher auf eine nicht allgemein bekannte, neuere Ausführung von Dampfumsteuerapparaten hinweisen, die auch bei vorhandenen Apparaten in einfachster Weise anwendbar ist und vielleicht auch hier und da Veranlassung gibt, hydraulische Umsteuerungen durch billige Dampfumsteuerapparate zu ersetzen.

Zunächst einige allgemeine Bemerkungen: Das Bedienen der Umsteuerungen großer Dampfreversiermaschinen erfordert bekanntlich die Anwendung besonderer Hilfsvorrichtungen, die entweder hydraulisch oder mit Dampf betätigt werden. In der Hauptsache besteht eine solche Vorrichtung aus einem Hilfszylinder, dessen Kolben durch das Druckmittel bewegt, auf die Umsteuerwelle der Maschine einwirkt, während der Maschinist lediglich durch einen kleinen Steuerschieber die Zu- oder Abströmung des Druckmittels regelt. Preßwasser hat den Vorzug, nicht expansiv zu sein; es fand daher überall da, wo es verfügbar war, also namentlich auf Hüttenwerken, hierfür Anwendung. Es hat jedoch dabei auch seine Schwierigkeiten. Zunächst ist die Preßwasserversorgung kostspieliger als die mit Dampf, ihre Kontrolle ist unübersichtlicher und die Erzeugung umständlicher. Namentlich in den vergangenen Kriegsjahren und auch noch jetzt, wo es an geeigneten Zusatzmitteln, wie Schmierseife und Glyzerin, zum Preßwasser fehlt, desgleichen an Leder usw. für die unentbehrlichen Hilfsdichtungen, war der hydraulische Betrieb schwierig aufrechtzuerhalten. Die Preßwasser verbrauchenden Werkabteilungen wurden während des Krieges ständig vergrößert, so daß eine regelmäßige Rückführung des verbrauchten Preßwassers zu den Pumpen, also ein geschlossener Kreislauf nicht immer möglich war, weil die vorhandenen Sammelleitungen zu enge Querschnitte hatten. Es wurde daher ständig den Pumpensaugleitungen frisches Wasser zugeführt, wodurch Verunreinigungen in die Leitung gelangten und die Zusatzstoffe des Wassers ihre Wirkung durch die Verdünnung immer mehr verloren, Hierdurch entstanden ungünstige Rückwirkungen auf die Manschetten und sonstige Dichtungen, auf die Plunger der Pumpen und Akkumulatoren, der Wirkungsgrad sank, es traten Druckschwankungen auf und die Maschinen, mithin auch die Umsteuerapparate, versagten zeitweise. Sie wurden daher mancherorts durch Dampfumsteuerapparate ersetzt.

Auf den Zechen, wo Preßwasser selten zu finden ist, kommt der Dampfantrieb fast allein in Frage.

Dampfumsteuerapparate bestehen schon seit über zwanzig Jahren, sie wurden bedingt durch die wachsenden Dampfspannungen, neuzeitlichere Steuerungen und die immer größer werdenden Maschinentypen. Hin und wieder sind darüber kürzere Mitteilungen in der Literatur zu finden. Es handelte sich dabei immer um die Verbindung eines Dampfkraftzylinders mit Schiebersteuerung mit einem Oelkataraktzylinder, der in der Regel mit einem Drosselorgane für den Umlauf des Oeles von einer Kolbenseite zur anderen versehen war. Der Dampfzylinder besaß Einlaßsteuerung nach Abb. 1. In der Mittellage des Schiebers, der Ruhelage, befinden sich beide Kolbenseiten ohne Druck. Wird der Schieber nach rechts oder links durch den Steuerhebel bewegt, so tritt der Dampf auf die betreffende Kolbenseite und bewirkt die Bewegung des Kolbens, und zwar solange, bis der Maschinist den Hebel anhält. Durch die sogenannte Rückführung, einer eigenartigen Verbindung zwischen Schieber bzw. Steuerhebel und Kolben, wird dann der Schieber selbsttätig durch den Kolben selbst in seine Mittellage gebracht, wodurch der |2| Dampfeintritt unterbrochen ist. Um die Expansion des im Zylinder abgeschnittenen Dampfes zu verhindern, wurde in der Mittellage bereits der Auspuff durch die betreffende Schiebersteuerkante etwas geöffnet, da sonst im Apparat unruhige Bewegungen vorkommen konnten. Der Oelzylinder konnte jedoch in keinem Falle ganz entbehrt werden. Erst durch Einführung der Schieber-Auslaßsteuerung nach Abb. 2 gelang es, den Oelzylinder in Wegfall zu bringen. Hierbei mußte allerdings in Kauf genommen werden, daß beide Kolbenseiten in der Ruhestellung des Apparates unter voller Eintrittsspannung stehen, wenn man nicht vorzieht, die Spannung durch ein vorgeschaltetes Reduzierventil auf den zum Steuern unbedingt nötigen Druck zu vermindern und von den Schwankungen im Rohrnetze unabhängig zu machen. Es empfiehlt sich auch, in die Auspuffleitung des Umsteuerapparates einen Drosselhahn einzuschalten, der nach Bedarf gestellt wird. Die Wirkungsweise der Auslaßsteuerung ist ohne weiteres klar: Bewegt man den Schieber nach rechts oder links, so wird der Einlaß des Frischdampfes auf der einen Seite ganz geöffnet, während auf der anderen Seite durch die Schiebersteuerkante allmählig der Auspuff freigegeben wird. Der im Zylinder befindliche Dampf, der vom Einlaß auf dieser Seite abgesperrt wurde, kann expandieren und der Kolben beginnt seine Bewegung, bis der Maschinist den Steuerhebel anhält und die Rückführung der Schieber wieder in die Mittellage bringt. Daß eine solche Auslaßregelung feinfühliger arbeitet als die Einlaßregelung, bei welcher der Dampf in einen leeren Zylinderraum gedrosselt einströmt, ist einleuchtend und durch die Tatsachen bewiesen. Aus Abb. 3 kann man ersehen, wie einfach ein Dampfsteuerapparat mit Auslaßsteuerung ausfällt, und in seiner Herstellung nur einen Bruchteil der bisherigen Apparate kostet, für die neuerdings noch viele Tausend Mark gefordert werden. Daß die Stopfbüchsen in den Ruhepausen unter Dampfdruck stehen, bedeutet erfahrungsgemäß bei dem Stande ihrer heutigen Ausführung mit geschliffenen Büchsen usw. kaum einen Nachteil, dagegen ist es sicher ein Vorteil, wenn der Oelkateraktzylinder mit seinen Stopfbüchsen und Bedienung wegfällt, da Oel bekanntlich schwieriger abzudichten ist als Dampf, und Oelverluste höhere Kosten verursachen als Dampfverluste. Da die steuernde Auslaß-Schieberkante in der Mittelstellung einige Millimeter Deckung erhalten muß, um Undichtigkeiten und Entweichen von Frischdampf zu vermeiden, so bleibt auch hier wie bei der Einlaßsteuerung ein gewisser toter Gang in der Umsteuerung der Maschine bestehen,`was jedoch keinerlei Störungen verursacht, da die Steuerungen der Maschinen für einige Millimeter toten Gang in der Mittellage entsprechend gebaut sind.

Textabbildung Bd. 335, S. 2
Textabbildung Bd. 335, S. 2
Textabbildung Bd. 335, S. 2

Auch bei elektrischen Fördermaschinen, namentlich bei größeren Drehstrommotoren mit Bürstenverschiebung hat der Umsteuerapparat mit Auslaßsteuerung Verwendung gefunden und zwar für Betrieb durch Preßluft. Bedingung ist jedoch hierbei, daß Schieber und Büchsen auf Präzisions-Schleifmaschinen hergestellt werden, da sich Preßluft schwieriger abdichten läßt als Dampf und auch erheblich teurer ist, ferner auch in nur ganz geringen Mengen zur Verfügung steht. Das feinfühlige Arbeiten der Auslaßsteuerung hat derartige Umsteuerzylinder auch beispielsweise für Anwendung bei Sicherheitsapparaten geeignet erscheinen lassen und zwar zur Entlastung des Sicherheitsregulators. Wie aus Abb. 4 hervorgeht, steuert der statische Regler nur den Schieber, während der Kolben des Apparates die Einstellung der im Sicherheitsapparat zur Anwendung gelangenden Kurvenschwingen, Kulissen oder dergleichen, die eine der jeweiligen Geschwindigkeit und Reglerstellung entsprechende veränderte Lage einnehmen sollen, besorgt und sie auch gegen Rückdruck sichert. Falls der Kolben Rückdruck übernehmen muß, wird sich der Schieber selbsttätig etwas aus der Mitte verstellen und so stehen, daß die eine Auslaß-Steuerkante soeben den Auslaß abschneidet oder einen Spalt freigibt, bis der Dampf dieser Kolbenseite so weit herab expandiert ist, daß Gleichgewicht herrscht. Sodann wird der Schieber wieder schließen oder wieder etwas Frischdampf nachströmen lassen. Die Schieberüberdeckung wird man bei Verwendung des Apparates für Sicherheitsapparate knapp halten müssen, damit der tote Gang im Gestänge möglichst vermieden wird. Die Genauigkeit der Arbeitsweise des Sicherheitsapparates verlangt jedenfalls, daß jeder Reglerstellung und Geschwindigkeit der Maschine eine bestimmte Stellung des Kolbens und der mit ihm verbundenen Kurvenschwingen oder Kulissen entspricht.

Textabbildung Bd. 335, S. 2

Ein Umsteuerzylinder beschriebener Art läßt sich ferner verwenden, um die mitunter sehr umfangreichen und von Hand schwer bedienbaren Haupteinlaß- bzw. Fahrventile großer Maschinen leicht bedienen zu können. Drosselklappen, die namentlich früher vielfach in Gebrauch waren, sind bei höheren Dampfdrücken nur schwer zu drehen, setzen sich bisweilen sogar fest und bieten dem Maschinisten keine genügende Sicherheit, da sie den Dampf nicht vollständig abzusperren gestatten. Dagegen sind die von Hand, meist mit Gewindespindel bedienbaren Fahrventile erst nach einer Anzahl Umdrehungen der Spindel genügend weit offen und können daher auch nicht schnell geschlossen werden. Die Folge davon ist, daß der Maschinist mit gedrosseltem Dampfe fährt, was unwirtschaftlich ist. Rüstet man dagegen das Fahrventil mit einem Servozylinder aus, der am besten gleich in der Achse des Ventilkegels angeordnet wird, so genügt ein kleiner Ausschlag am Schieberhebel, um das Ventil vollständig zu öffnen oder zu schließen. Auch eine Verbindung mit dem Sicherheitsapparate der Maschine läßt sich dann sehr einfach herstellen, falls diese für notwendig erachtet wird.

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Für Dampfturbinen-Regulatorsteuerungen könnte die Anordnung nach Abb. 4 ebenfalls zur Anwendung kommen an Stelle der zurzeit benutzten Oelsteuerungen. Da jeder Steuerhebelauslage ein bestimmter Kolbenweg entspricht, so eignet sich der Hilfsdampfzylinder auch für Dampf- oder Preßluftbremsen an Fördermaschinen, und zwar würde sich damit eine regelbare Bremse schaffen lassen, wenn man in das Gestänge zwischen Bremse und Kolben entsprechend starke Federn von genügender Durchbiegung einschaltet. Die teuren Bremsdruckregler kämen dann in Wegfall und mit ihnen die Anstände, die sich hier und da ergeben haben, namentlich bei Anwendung von überhitztem Dampf. Man würde allerdings dann nicht wie bei den Druckreglern für jede bestimmte Stellung des Bremshebels einen bestimmten Bremsdruck erhalten, sondern wäre etwas abhängig von der mehr oder weniger knappen Anstellung der Bremsbacken. Dies fällt jedoch nicht ins Gewicht, weil der Maschinist beim Schleifbremsen nicht nach dem Manometer sieht, sondern die Bremswirkung an dem Gange der Maschine selbst einschätzt. Die federnde Wirkung brauchte sich schließlich auch nicht bis zum vollen Bremsdrucke zu erstrecken. Im Notfalle könnte man sogar die Federn ganz weglassen, da das Bremsgestänge selbst etwas federt und ein geschickter Maschinist den Schieber handhaben kann, wie es der Regler nach Abb. 4 bei Rückdruck tut.

Zusammenfassung: Es wird ein Umsteuerapparat neuerer Art ohne Oelkataraktzylinder für Förder- und Walzenzugmaschinen beschrieben, der einfach und billig ist und sich leicht bei älteren Anlagen anwenden läßt, ferner werden weitere Anwendungsmöglichkeiten des Apparates angegeben.

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