Titel: | Mittheilungen aus meinem Leben und Wirken als Maschinenbauer; von Dr. Ernst Alban in Plau. |
Autor: | Dr. Ernst Alban [GND] |
Fundstelle: | Band 129, Jahrgang 1853, Nr. XXXVII., S. 161 |
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XXXVII.
Mittheilungen aus meinem Leben und Wirken als
Maschinenbauer; von Dr. Ernst
Alban in Plau.
(Fortsetzung von Bd. CXXVII S. 24.)
Mit Abbildungen auf Tab.
III.
Alban's Mittheilungen aus seinem Leben und Wirken als
Maschinenbauer.
L. Einiges über meine
Wasserförderungs-Dampfmaschinen von höherem Druck.
Ich komme jetzt zur Beschreibung einer zweiten Art meiner
Wasserförderungs-Dampfmaschinen, die ich die doppeltwirkenden nennen will, weil sie sowohl beim Auf- als
Niedergange des Kolbens Wasser heben. Durch dieselben habe ich, wie ich glaube, eine
kleine Aufgabe, und das auf eine einfache, schlichte, und doch vollkommen
zuverlässige Weise gelöset, eine Aufgabe, die man bisher nur vermittelst
Dampfmaschinen mit Kreisbewegung und dem ganzen Geschlepp und der Kraftverschwendung
selbiger erreichen zu können wähnte.Und doch findet auch da die Anlage solcher Dampfmaschinen einige
Entschuldigung, wo man eine möglichst ausgedehnte Anwendung des
Expansionsprincips im Auge hat, und wo Dampfmaschinen mit Kreisbewegung
schon zur Hand sind, oder man die Kosten ihrer Anschaffung nicht scheut.
Eine ausgedehntere Anwendung des Expansionsprincips hat nämlich bei
Wasserhebungsmaschinen mit mehr directer Wirkung, wie ich früher schon
erwähnt habe, immer große Schwierigkeiten, so daß ich es nie höher habe
bringen können, als auf 5/8 Füllung des Cylinders mit Dampf. Der Ueberschuß
an Kraft muß dabei in der ersten Zeit der Bewegung des Kolbens zu groß seyn,
um noch für den letzten Theil des Zuges auszureichen, und das gibt
bedenkliche Geschwindigkeiten für die Wassersäule. Wenn man von den
Cornwalliser Maschinen rühmt, daß manche schon auf 1/6 des Kolbenhubes
abschließen, so habe ich, wenn ich auch den oben angegebenen Grund dafür zu
Hülfe nehme, doch immer sehr an diesen Nachrichten gezweifelt. Auffallend
war es mir in dieser Beziehung, daß nach Armstrong's und Wicksteed's Nachrichten
(Civil Engin. and Architect's Journal,
Januar 1840, S. 4) die in London errichtete Maschine von Cornwalliser
Schnitt eine solche Expansion der Dämpfe nicht hat dulden wollen. Diese
Maschine wirkt, wie alle übrigen Wasserförderungsmaschinen, mehr unmittelbar
auf eine einzige große Pumpe ein, also nicht so, wie in den Cornwalliser
Bergwerken, mehr auf die Hebung der Stempel der Pumpensätze und des großen
und schweren Gestänges, und dieß kann, wenn meine früher im polytechn.
Journal Bd. CXXVII S. 24
ausgesprochene Ansicht richtig ist, vielleicht einen zureichenden
Erklärungsgrund für diese Erscheinung geben, dürfte sogar als Beweis meiner
Ansicht gelten können. Und eine Maschine der Art ist kein bloßer Vorschlag mehr, sondern es arbeitet eine solche
wirklich und mit Vortheil in dem neuerbauten Schlosse in Schwerin.
Die Maschine ist bestimmt, Wasser in die Reservoirs der Thürme des Schlosses zu
fördern, von denen das am höchsten liegende, die andern speisende, und von der
Maschine daher vorzugsweise zu füllende, 175 Fuß hoch über dem Wasserspiegel des an
das Schloß unmittelbar angränzenden Schweriner See's liegt. Es wurde mir
contractlich die Aufgabe gemacht, auf diese Höhe 1500 Kubikfuß Wasser pro Stunde zu schaffen, und die Maschine hat ihre
Aufgabe erfüllt ohne Hülfe des bisher üblichen Geschleppes, ganz direct wirkend, wie
die vorher beschriebene, aber mit einer neuen Steuerung versehen, die ihren Zweck
einfach, sicher und zuverlässig erfüllt, und daher eine ehrenvolle Stelle in der
Geschichte der Wasserförderungs-Dampfmaschinen verdienen dürfte. Ich werde es
mir in Folgendem besonders angelegen seyn lassen, die großen Vortheile dieser
Neuerung meinen Lesern recht vor Augen zu führen. Gerne würde ich auf dieselbe ein
preußisches Patent nachsuchen, wenn mich nicht so manche traurige Erfahrungen davon
zurückschreckten.Das Urtheil der preuß. Patent-Prüfungscommission würde wahrscheinlich
wieder so, wie die frühern in diesem Journale (Bd. CXII S. 252 und Bd. CXIX
S. 164) von mir erwähnten, ausfallen. Man würde sie mit den Vorsteuerungen
einiger Wassersäulenmaschinen, z.B. der Reichenbach'schen in Illsang (siehe Jahrgang 1822, Bd. IX S. 145
dieses Journals und Hartmann's encyklopädisches
Handbuch des Maschinen- und Fabrikwesens, 1ster Theil S. 231) und der
Maschine zu Huelgoat in Frankreich (siehe Hartmann's eben angeführtes Werk 1ster Theil, S. 240), so wie
endlich mit dem Kataract der Cornwalliser Maschinen zusammenstellen, und
damit für gleichbedeutend erklären, und am Schlusse den Machtspruch thun,
daß die Sache für ein Patent zu unbedeutend sey.
Doch näher zur Sache.
Man vergleiche hier Fig. 1, 2, 3 und 4 der beiliegenden Tafel, von denen Fig. 1 eine solche
Maschine in ihrer äußeren Ansicht von der Seite, Fig. 2 dieselbe im
perpendiculären Längsdurchschnitte durch ihre und der Wasserpumpe Mittel genommen,
und Fig. 3
einen horizontalen Querschnitt, ungefähr 15 Zoll über der Grundplatte ausgeführt,
darstellt. Fig.
4, 5
und 6 stellen
einzelne Theile vor, und werden wir sie näher zu betrachten bald Veranlassung finden. In
allen Figuren bezeichnen gleiche Buchstaben und Zahlen gleiche Gegenstände.
Bei einer nur flüchtigen Ansicht dieser Maschine wird man sogleich wahrnehmen, daß
dieselbe im Style der vorhergehenden gebaut ist. Man sieht hier fast ein gleiches
Säulengestell, nur zierlicher (altdorisch) ausgeführt, oben auf der obern Platte
desselben den Dampfcylinder, unten auf die untere die Pumpe befestigt; die
Kolbenstange des Dampfcylinders ist zugleich Pumpenstange, also ganz direct wirkend,
der Dampfcylinder bis auf die Steuerung ganz mit dem der vorherbeschriebenen gleich,
nur die Steuerung die einer doppeltwirkenden Maschine, und völlig verschieden von
der vorigen, die Pumpe ebenfalls eine doppeltwirkende mit conischen Ventilen und
Kolben mit Lederkappe, die Kolbenstange durch eine mit Leder gepackte Stopfbüchse
gehend. Die Pumpe hat einen WindkesselIch kann bei diesen Maschinen nicht dringend genug die Anwendung von
Windkesseln empfehlen, um den Strom der Wassersäule im Steigrohre möglichst
gleichmäßig zu erhalten, und die Wassermasse nie in Ruhe kommen zu lassen,
damit man durch ihr jedesmaliges Heben aus dem Ruhepunkte nicht
Kraftverluste und hydraulische Stöße herbeiführe, und ein weiteres Steigrohr
nöthig mache. Die Engländer wenden selbst bei allen ihren einfach wirkenden
Dampfmaschinen für die Versorgung der Städte mit Wasser große Windkessel an,
und gewiß mit vollem Rechte. Man bringt bei deren Anwendung auch etwas
Elasticität in die Wassersäule, was von sehr günstigem Einflusse für einen
sanften Schluß der Klappen in den Pumpen ist. von bedeutender Größe, der hier jedoch nicht abgebildet ist, indem er etwas
fern von der Maschine aufgestellt werden mußte.
Ueber die Zusammensetzung des Gestelles der Maschine schweige ich, theils aus dem
Grunde, weil die Art derselben aus den Figuren, namentlich aus Fig. 2 so ziemlich
deutlich ist, theils weil sich verschiedene eben so gute Zusammenstellungen
desselben denken lassen, und es in jedes Mechanikers Belieben stehen muß, welche
Construction er wählen will, wenn nur die hier bezeichnete Form desselben
beobachtet, und diejenigen Theile desselben, die wegen der eigenthümlichen Stellung
der verschiedenen Organe der Maschine besondere Einrichtungen und Modificationen
erfordern, zu dem Zweck gehörig abgeändert sind. Das Gestell ist ganz von Gußeisen,
und sehr stabil eingerichtet.
Der Dampfcylinder
A hat 9'' lichten Durchmesser, und enthält einen Kolben
Fig. 2, a mit gußeiserner Metallliederung nach meiner neuesten
und sich bisher sehr bewährt habenden Construction. Seine Stange b geht durch den unteren Cylinderdeckel c, und zwar dampfdicht durch die Stopfbüchse d. Sie ist zugleich Pumpenstange, das aber nicht in einer fortlaufenden
Länge, sondern durch das Stück e mit dieser verbunden.
Die Kolbenstange des Cylinders sowohl, als die der Wasserpumpe treten von oben und
unten in eine Hülse dieses Stückes ein, und werden durch die Keile f und g darin befestigt.
Der Dampfcylinder ruht mit seinem untern viereckigen Kranze auf einem gleichen
Vorsprunge der obern Gestellplatte. Diese hat für seinen untern Deckel ein großes
rundes Loch, so daß dieser Deckel, wenn es erforderlich seyn sollte, abgenommen
werden kann, ohne daß man den Cylinder von der Platte abzuschrauben braucht.
Die Construction der doppeltwirkenden Wasserpumpe ist aus
der Abbildung so ziemlich deutlich. Der Cylinder derselben B ist von Bronze und hat 7 1/2'' lichten Durchmesser, die Ventilkasten und
das Saug- und Druckrohr sind aber von Gußeisen. Da die Pumpe doppeltwirkend
ist, so muß die Kolbenstange derselben oben in ihrem Deckel durch eine Stopfbüchse
h gehen. Der Kolben ist mit doppeltem Stülpringe von
Leder, mit einem oben, mit dem andern unten versehen, damit er dem Andrange des
Wassers von beiden Seiten gehörig widerstehen kann, und hat oben und unten auf
seinem Körper einen cylindrischen Vorsprung. Der obere derselben k ist mit einer Vertiefung l
versehen, in welche eine Anzahl Ringe von recht festem und starkem Filze gelegt
werden, auf welche ein Vorsprung m des obern
Cylinderdeckels stößt, wenn der Kolben sich diesem Deckel zu stark zu nähern
trachtet. Der untere n greift in eine ebenfalls mit Filz
ausgefütterte Vertiefung o des untern Cylinderdeckels,
wenn der Kolben sich der untern Gränze seines Laufes nähert. Diese Einrichtungen
haben den Zweck, den Huben der Pumpe, sowohl nach oben als unten, gewisse Gränzen
vorzuschreiben. Das etwanige Aufstoßen des Kolbens der Pumpe an die Deckel wird dann
durch die Polster von Filz gemildert. In Fig. 2 ist der untere
Vorsprung n des Kolbenkörpers gerade in die mit Filz
ausgefütterte Vertiefung des untern Deckels eingetreten, und stützt sich bereits auf
das Polster. Damit der Filz nicht zu sehr ausflatschen, und sich in die Breite
ausdehnen könne, ist er in die genannten Vertiefungen l
und o des Kolbens und untern Cylinderdeckels in der
Weise eingeengt, wie es an allen Dichtungen meiner Maschine geschieht.Ich versuchte statt des Filzes zuerst Gutta-percha für diese Buffer
anzuwenden, es zeigte sich aber, daß dieses Material zu hart ist, so daß das
Aufprallen des Kolbens nicht genug gemildert wurde, vielmehr eine merkliche
Erschütterung in der Pumpe hervorbrachte, und mit einem so starken Geräusch
verbunden war, daß man hätte glauben können, Metall schlage auf Metall. Aber
auch die Buffer von Filz haben sich nicht lange bewährt. Ich fand den Filz
bald zu einem Brei gestampft. Jetzt werden mit mehr und glücklicherem
Erfolge Buffer von Kautschuk angewendet, die beim
Aufprallen der Vorsprünge und des Pumpenkolbens jede Erschütterung der Pumpe
und jedes unangenehme Geräusch vermeiden, auch sich hoffentlich länger
halten werden, da Kautschuk durch Wasser nicht nachtheilig afficirt
wird.
Die Ventilkasten sind alle prismatisch und so angeordnet,
daß man allenthalben durch Abnahme der Deckel p, q, r
und s ungehindert zu den Ventilen kommen kann. Diese
Deckel werden durch sechs Schrauben an die Ventilkasten angeschraubt, und mit Blei
oder Leder, oder gefirnißter Pappe oder endlich Kautschuk oder Gutta-percha
angedichtet. Das Saugrohr t und Steigrohr u sind cylindrisch; erstes 4 Zoll im Lichten weit,
letzteres bis auf circa 25 Fuß eben so weit, später um 2
Zoll weiter. Ungefähr 10 bis 12 Fuß weit von der Pumpe befindet sich, und zwar über
dem horizontal liegenden Theile des Steigrohres, der Windkessel, in dessen Boden ein von dem Steigrohre aufsteigendes Rohr
einmündet. Der Windkessel ist 22 Zoll weit und hat über 3 Fuß Höhe; sein cubischer
Inhalt übertrifft den des Pumpencylinders also beinahe um das 14fache.
Die Ventile sind Kegelventile mit drei angegossenen nach
unten vorspringenden Führern v, v, v versehen, die ihnen
die gehörige Leitung beim Oeffnen und Schließen geben. Diese Führer arbeiten in
cylindrischen Canälen der Ventilkasten, die mit Messing ausgebüchset sind, und mit
den Ventilsitzen ein Stück bilden. Auch die Ventile sind von Messing oder vielmehr
Bronze, um das Rosten zwischen ihnen und ihren Leitcanälen zu verhindern, und
deßhalb so gearbeitet, daß sie bei möglichst geringem Gewichte gehörig Stärke zum
Widerstände gegen die anbringende Wassersäule besitzen. Kegelventile machen auch
beim Oeffnen und Schließen viel weniger Geräusch als Klappen, weil sie bei geringer
Lüftung schon mehr Wasser durchlassen als diese. Auf ihrem Kopfe w haben die Ventile einen kleinen Aufsatz x, dessen
Zweck theils der ist, den Grad ihrer Hebung durch Anstoßen gegen die
Ventilkastendeckel zu begränzen, und so eine zu starke und schädliche Lüftung
derselben zu verhindern, theils der, sie daran zu fassen und heraus zu ziehen, oder
sie beim Einschmirgeln daran drehen zu können, wenn dieß einmal nothwendig werden
sollte. Der Ventile sind, wie in jedem doppeltwirkenden Saug- und Druckwerke,
natürlich vier, und zwar zwei Saugventile y, y für den
Saug-, und zwei Druckventile z, z für den
Druckproceß. Ich darf indessen bei jedem Mechaniker diese Einrichtung als völlig
bekannt voraussetzen. An dem Saugrohre t befindet sich,
und zwar am äußersten ins Wasser hineinreichenden Ende desselben, eine
trompetenartige Erweiterung, um das Eindringen des Wassers in dasselbe zu
erleichtern.
Die Speisepumpe sollte an dieser Maschine zuerst auf
folgende Weise in Bewegung gesetzt werden. Das die Kolbenstange b des Dampfcylinders A mit
der Pumpenstange 1 verbindende Stück e ist beweglich mit
einem Hebel 2 verbunden, der, um dieses zu umfassen, sich bei 3 gabelförmig spaltet.
Die beiden Schenkel der Gabel sind durch den Bolzen 4 mit dem Stücke e beweglich vereinigt. Da dieser Hebel sich mit seinem
andern Ende bei 5 an dem aufstehenden Schenkel des sich um den Punkt 6 schwingenden
Kniehebels 7 dreht, die Kolbenstangen des Dampfcylinders und der Pumpe, und mit
ihnen das Stück e aber senkrecht steigen und fallen,
während der Hebel 2 mit seinem gabelförmigen Ende einen Bogen zu beschreiben strebt,
der aus dem Punkte 6 geschlagen ist, so muß dieser Punkt 6 während jedes Auf-
und Niederganges der Kolbenstange und des Stückes e eine
schaukelnde Bewegung machen, die durch den Kniehebel 7 der Speisepumpe 8 insoferne
mitgetheilt wird, als der horizontale Arm des Kniehebels 7 gleichzeitig einen
Auf- und Niedergang macht, folglich einen Hub in der Speisepumpe 8 vollführt.
Bei solcher Anordnung macht die Speisepumpe, sowohl beim Auf- als Niedergange
des Stückes e jedesmal einen Hub, die Druckstange 10 für
den Kolben der Pumpe vollführt also zwei Hube in der Pumpe, während die Maschine nur
einen Auf- und Niedergang vollendet. Bei dieser Einrichtung kann die
Speisepumpe von kleinern Dimensionen seyn. Der Kniehebel 7 dreht sich mit seiner
Welle, die sein Hypomochlion darstellt, in zwei Lagern 12, die sich an einem Bocke
13 befinden, der an die Wand geschroben ist.Ich habe später beim Bau diese Anordnung umgeändert, weil ich die schwingende
Bewegung des Kniehebels 11 für einen anderen Zweck benutzen wollte, nämlich
zur Bewegung des Einspritzhahns an dem später angewandten Condensator mit
Einspritzung nach meiner Erfindung (s. dessen Beschreibung im polytechn.
Journal Bd. CXX S. 167). Von der
speciellen Einrichtung dieses Condensators weiter unten. Die Speisepumpe ist
jetzt unmittelbar mit dem Hebel 4 durch die Druckstange 10 verbunden, und
macht auf diese Art bei jedem Auf- und Niedergange der Kolben des
Dampfcylinders und der Pumpe in der Maschine nur Einen wirksamen Hub zur
Förderung des Speisewassers in den Kessel, ist daher auch von größern
Dimensionen, als sie bei der im Texte beschriebenen Einrichtung nöthig war.
Wo man die hier beschriebene doppeltwirkende
Wasserförderungs-Dampfmaschine ohne Condensator in Anwendung bringen
will, kann die im Texte beschriebene Einrichtung beibehalten werden. Man
wird weiter unten sehen, daß die Anwendung eines Condensators unter manchen
Umständen vorzüglich bei kleinern Maschinen einige geringe Uebelstände in
ihrem Gefolge habe, die vielleicht diejenigen, die eine solche Maschine
bauen wollen, bestimmen dürften, denselben unausgeführt zu lassen, zumal er
eine einigermaßen complicirte Zugabe zur Maschine genannt zu werden
verdient. Meine Gründe, warum ich ihn bei der Schweriner Schloßmaschine
anwandte, weiter unten.
Ich komme jetzt zur Haupteigenthümlichkeit dieser Maschine, der Steuerung.
Gleich beim ersten Blick wird man einen großen Unterschied zwischen dieser und
derjenigen bemerken, die ich an der vorher aufgeführten Maschine beschrieben habe.
Zu der gewöhnlichen Schiebersteuerung ist nämlich noch eine andere gekommen, die ich
die hydraulische Vorsteuerung nennen möchte, und die eine
entfernte Aehnlichkeit im Principe mit der Vorsteuerung gewisser
Wassersäulenmaschinen hat, namentlich der berühmten Reichenbach'schen in Illsang, wenngleich Zweck und Ausführung der meinigen
und jener etwas weit auseinandergehen dürften, und man, so dargestellt, ebensogut
von einem Ueberrock sagen könnte, daß er nichts weiter als die frühere Schürze der
Wilden sey. Ich habe schon oben gesagt, daß die preußische
Patent-Prüfungscommission wahrscheinlich wieder so urtheilen möchte, und wage
deßhalb nicht auf eine Erfindung ein Patent zu nehmen, deren Wichtigkeit, wenn auch
nicht jeder sie gleich begreifen dürfte, der vom Studirtische die Sache ansieht und
nach Bücherweisheit urtheilt, doch von allen denen, welche
Wasserförderungs-Dampfmaschinen je wirklich gebaut und unter Händen gehabt
haben, sehr schnell begriffen werden wird.
Ich habe oben schon auf die Schwierigkeit aufmerksam gemacht, die der Anwendung der
Schiebersteuerungen bei diesen Maschinen im Wegs stehen. Daß ich sie dennoch mit
Glück anwandte, lag theils darin, daß ich den Hub der Schieber möglichst
verkleinerte, theils in der schnellen Bewegung und dem dadurch gesteigerten
Trägheitsmomente der Massen der Maschine und der Wassersäule von geringer Höhe,
womit ich bei frühern Maschinen zu thun hatte. Ein anderes wird es aber seyn bei
einer Maschine, wie die eben zu beschreibende. Hier ist wegen der bedeutenden Höhe,
worauf das Wasser gehoben werden soll, keine so schnelle Bewegung der Wassersäule im
Steigrohre thunlich, oder meistens doch nicht räthlich, und wegen des großen
Gewichtes der Säule auf kein großes Trägheitsmoment derselben zu rechnen. Das
Zu- und Abströmen der Dämpfe muß mehr geregelt seyn, genauer den
Umkehrungsmomenten des Kolbens angepaßt werden, als bei der andern Maschine, wenn
die Hube gehörig stattfinden, und zwar bis zu ihrer äußersten Gränze hin vollführt,
und die Klappen in der Pumpe nicht auf eine schädliche Weise in Bewegung und
Erschütterung gesetzt werden sollen. Es darf das Zu- und Abströmen der Dämpfe
nicht eher beginnen, als im Momente des Wechsels der Hube, zumal dieselben, sowohl
auf als nieder, hier von den nämlichen Bedingungen abhängen, und von derselben
Wirksamkeit sind.
Dieser Zweck ist nun genau durch diese neue Zugabe zur Steuerung erreicht. Es wird
hier bei Annäherung des Kolbens an die Gränze seiner Bewegung, sowohl oben als unten,
nicht der Dampfschieber, sondern ein kleiner Schieber an dem hydraulischen
Steuerungscylinder gerückt, der mit seiner Schiebervorrichtung ganz die Einrichtung
dieser Organe bei einer kleinen Dampfmaschine mit Doppelwirkung hat, und von dem
Steigrohre aus mit Druckwasser gespeist wird. Da der Zug des Schiebers der
Vorsteuerung nur sehr klein ist, so würde hier das Trägheitsmoment der Maschine
vielleicht allein schon zu seiner Bewegung hinreichen; der Dampf ist im Cylinder
dann aber auch noch in fast ungetrübter Thätigkeit, zumal während dieser Bewegung
der Dampfschieber, folglich auch der Wechsel im Zu- und Abfluß im
Dampfcylinder, völlig in Ruhe bleibt. So wie das Rücken dieses kleinen Schiebers,
welches wegen seiner Bewegung in sehr engen Gränzen nur einen sehr kurzen Moment
dauert, und daher auch nur einen sehr kleinen Theil der Bewegung der Kolbenstange
des Dampfcylinders in Anspruch nimmt, vollendet ist, wirkt das Wasser des
Steigrohres mit seinem Druck auf den Kolben des kleinen Vorsteuerungscylinders, und
nun fängt erst die Bewegung des mit ihm in Verbindung stehenden Dampfschiebers an,
also genau in dem Momente, wenn der Dampfkolben seinen Lauf vollendet hat, oder
wenigstens doch innerhalb der sehr kurzen Zeit, worin sich der kleine Schieber der
Vorsteuerung bewegt, und das ohne alle Gefahr, daß nun noch durch zu zeitiges
Zu- und Abströmen der Dämpfe im Cylinder irgend ein Widerstreit in den
Bewegungen der Maschine hervorgerufen werden könnte.
Jedoch erst zur Beschreibung der Steuerung, ohne welche man die Sache würde
schwerlich durchsehen können.
Man sieht in Fig.
1, 2
und 4, Nr. 14
die Dampfschieberbüchse mit ihrem Wechsel 15 und dem auf diesem gleitenden
Abschluß- oder Expansionsschieber 16. Erstere so wie letztere haben fast ganz
diejenige Einrichtung, die ich ihnen in meinen Dampfmaschinen mit Kreisbewegung
gebe, und welche schon öfter von mir beschrieben worden ist.Im polytechn. Journal Bd. CXIII S.
325.
Die Grundfläche der Steuerungsbüchse hat nämlich drei Oeffnungen 17, 18, 19; die
beiden äußern 17 und 18 führen in die an den Dampfcylinder angeschrobenen
Dampfcanäle 19 und 20, wovon der eine 19 über, der andere 20 unter den Kolben führt.
Die mittlere Oeffnung 21 ist die Exhaustionsöffnung, und leitet die Dämpfe in das
Exhaustionsrohr 22. Der Wechselschieber 15 hat, wie meine frühern Schieber dieser
Art, in der Mitte den halbkreisförmigen Ausschnitt, und daneben die beiden Dampföffnungen 23 und
24. Diese abwechselnd zu decken, dient der Abschlußschieber 16, der so lang ist, daß
er gerade den Zwischenraum zwischen den beiden Dampföffnungen des Wechselschiebers
ausfüllt. Der Wechselschieber hat seinen Rahmen 25 und Schieberstiel 26, der die
obere Wand der Schieberbüchse durchbringt, und in derselben durch eine Stopfbüchse
27 dampfdicht geht. Der Abschlußschieber hat einen einfachen Aufsatz 28 auf seiner
obern Fläche, in welcher sein Bewegungsstiel 29 eingeschroben ist, oder einen runden
Zapfen 28', auf den der Bewegungsstiel mit einem Oehr paßt. Derselbe durchdringt die
untere Wand der Schieberbüchse und geht hier ebenfalls durch eine Stopfbüchse 30.
Auf dem Aufsatz 28 oder dem Zapfen 28' des Abschlußschiebers ist zugleich eine
starke Feder mit zwei angenieteten Reibungsflächen 32 und 33 von härterem Rothgusse
befestigt, die ihn, und durch denselben den Wechselschieber, auf ihre
Reibungsflächen angedrückt erhält.
Die Bewegung der beiden Schieber wird auf folgende Weise bewerkstelligt. Auf dem
Schieberstiele 26 des Wechselschiebers 15 ist ein Querhaupt 37 befestigt (s. Fig. 5, Nr.
34). Von diesem hängen zwei Bewegungsstangen 35 und 36 herab, deren oberes Ende mit
dem Querhaupt 37 beweglich verbunden ist, indem sie mit einem Loche über den Zapfen
desselben fassen. Unter der Schieberbüchse sind die Stangen durch einen Riegel 37'
unter einander verbunden. Dieser Riegel ist rund und verbindet die beiden Hebel 38
und 39 fest mit einander. Er stellt zugleich das Hypomochlion für die beiden Hebel
dar, und dreht sich in dem an den untern Theil des untern Dampfcanals angegossenen
Ansatze 40. Das Ende 41 der Hebel ist beweglich mit einem Querhaupte 42 verbunden,
von dessen Mittel die Stange 43 zur hydraulischen Steuerung herunter führt, um durch
diese und die Hebel 38 und 39 und Bewegungsstangen 35 und 36 den Schieber in
Bewegung zu setzen. Diese Stange 43 ist am untern Ende durch eine Hülse 44 über die
Schieberstange 44' der hydraulischen Steuerung geschoben und durch einen Keil 45
befestigt, hat aber über der Hülse noch ein Scharnier 46, um die der Stange durch
die bogenförmige Bewegung der Hebelenden, und des damit beweglich verbundenen
Querhauptes 42 aufgedrungene Abweichung von der senkrechten Linie möglichst
unschädlich zu machen. Die Größe des Zuges der Stange ist innerhalb des Cylinders
oben und unten durch kleine Buffer 47 und 48 begränzt, die an der durch sie
vorgezeichneten Gränze der Bewegung oben und unten gegen den obern und untern Deckel
des Vorsteuerungscylinders, also bei 49 und 50 stoßen.
Die hydraulische Steuerung ist, wie schon oben bemerkt wurde, ganz gebaut wie ein
kleiner doppeltwirkender Cylinder an Dampfmaschinen mit Kreisbewegung, und die
Schiebersteuerung ganz ebenso, jedoch hat sie bloß einen Wechselschieber 51, dem,
wie die Zeichnung lehrt, die Dampföffnungen fehlen, der daher ganz so construirt
ist, wie der Wechselschieber meiner in meinem Werke über Hochdruckmaschinen
beschriebenen und abgebildeten Normalmaschine, und der auch durch eine kleine Feder
52 auf die Grundfläche der Schieberbüchse niedergedrückt erhalten wird. Der obere
Cylinderdeckel 53 der Vorsteuerung hat eine Stopfbüchse 54 für den Durchgang der
Schieberstange 55, und die Schieberbüchse derselben eine gleiche 56 für den
Schieberstiel 57. Der Kolben 58 ist der in gewöhnlichen Druckpumpen und
Feuerspritzen übliche, mit doppelten ledernen Stülptappen versehen und aus der
Zeichnung völlig deutlich. In die Steuerungsbüchse führt ein kleines Rohr 59,
welches bei 60 mit einem Regulirhahne 61 versehen ist, Wasser aus dem Steigrohr, und
da dieses unter einem sehr starken Druck steht, wirkt es, wenn es durch den Schieber
abwechselnd über und unter den Kolben geleitet wird, mit hohem Druck auf den Kolben
ein, und zwingt diesen zur abwechselnden Auf- und Niederbewegung. Diese
Bewegung des Kolbens wird seiner Stange 55 und den vorher beschriebenen
Vorrichtungen zur Bewegung des Wechselschiebers in der Steuerungsbüchse des
Dampfcylinders mitgetheilt, wobei noch der Vortheil eintritt, daß an den Hebeln 35
und 36 die Last dem Hypomochlion viel näher als die Kraft wirkt (das Verhältniß der
Länge der Hebelarme ist hier wie 1 : 3), die Wirkung des Kolbens der hydraulischen
Vorsteuerung (hier um das Dreifache) verstärkt auf den Schieber übertragen wird. Die
Steuerungsbüchse der Vorsteuerung ließ ich im Anfange der Ingangsetzung der Maschine
durch ein kleines Röhrchen mit einem kleinen Windkessel in Verbindung, in welchen es
bis nahe über den Boden desselben eindrang. Ich war nämlich besorgt, daß beim
plötzlichen Abschließen des Wassers von dem Vorsteuerungscylinder während der
Wirkung des kleinen Steuerungsschiebers sich ein hydraulischer Stoß geltend machen
würde, der der Vorsteuerung Nachtheile brächte. Späterhin fand sich indessen einmal
dieser Windkessel ganz mit Wasser gefüllt, ohne daß irgend eine Spur von jenem
hydraulischen Stoße entdeckt werden konnte. Ich ließ ihn daher später wieder ganz
wegnehmen. Bei größeren Maschinen mag er indessen mehr Gewicht gewinnen.
Ich habe mm noch die Art und Weise deutlich zu machen, wie die Steuerung des kleinen
hydraulischen Cylinders in Thätigkeit gesetzt wird.
Man vergleiche hier Fig. 2 und 6. In denselben sieht man
bei 64 einen starken Ring, welcher mit einem Loche auf der Kolbenstange des
Dampfcylinders so steckt, daß er darauf leicht auf und nieder geschoben werden kann; einen gleichen
sieht man bei 65 im Durchschnitte und in Fig. 6 in der äußeren
Ansicht. Diese beiden Ringe haben auf beiden Seiten einen Lappen 66 und 66', von
denen zwei einander gegenüberliegende durch eine Stange 67 und 67' so mit einander
verbunden sind, daß die Ringe mit den Stangen einen geschlossenen Rahmen bilden. So
mit einander verbunden, muß immer ein Ring der Bewegung des andern folgen, obgleich
einer über dem Verbindungsstücke e zwischen beiden
Kolbenstangen, und der andere unter demselben liegt. Damit die Stangen 67 und 67'
das Stück e nicht berühren, sind die Lappen der Ringe so
groß, daß ihre sie verbindenden Stangen ungehindert an denselben vorbeigehen können.
Zur mehrern Deutlichkeit habe ich die Ringe mit ihren Lappen und in Verbindung mit
ihren Stangen in Fig. 6 besonders, und zwar von vorne in ihrer Stellung auf den
Kolbenstangen des Dampfcylinders und der Pumpe und gegen das Verbindungsstück e zwischen denselben, dargestellt. 64 und 65 sind hier
die Ringe, 66 und 66' ihre Lappen, 67 und 67' die sie verbindenden Stangen. Damit
das Stück e, wenn es gegen die Ringe anprallt, um sie zu
rücken, diese nicht zu unsanft berühre, und aus diesem Grunde ein merkliches Klappen
verursache, hat dasselbe an beiden Berührungsflächen Fig. 7, Nr. 68 und 69,
eine ringförmige Vertiefung 70 eingedreht erhalten, die unten im Grunde breiter als
oben ist. In dieselbe ist ein starker Ring von Kautschuk eingelegt. Die Ringe
enthalten dagegen an ihrer Berührungsfläche einen ringförmigen Vorsprung 71, der in
die Vertiefung des Stückes e eingreift, und beim
Anschlagen den Filz oder den Kautschuk allein in dieser berührt. Dadurch, daß die
ringförmigen Vertiefungen des Stücks im Grunde weiter gearbeitet sind, ist die Lage
der Filz- oder Kautschukringe in denselben insofern mehr gesichert, als diese
durch das Anschlagen der Ringe nach und nach ausgeflatscht werden, und dann die
Neigung verlieren aus der obern engern Oeffnung herauszutreten. Aus Fig. 7 wird diese
Einrichtung deutlich werden.
Dieser eben beschriebene Apparat bildet den Rücker für den Schieber der hydraulischen
Steuerung. Die Entfernung der beiden Ringe von einander ist nämlich so eingerichtet,
daß das Stück e bei der Auf- und Niederbewegung
der Kolbenstangen, kurz vor Beendigung ihres Hubes bald gegen den obern, bald gegen
den untern Ring stößt, und ihn soviel mit sich fortschiebt, als nöthig ist, um durch
den zweiarmigen Hebel 68, Fig. 2, der durch seinen
kürzern Arm 69 mit der Schieberstange 57 der Vorsteuerung beweglich verbunden ist,
einen gesetzlich langen Zug des Schiebers nach unten und oben zu bewirken. Der Hebel
ist auf seinem langen Arme 68 gabelförmig gespalten, und sein äußeres Ende an jedem
Gabelschenkel durch ein
Scharnier 70, Fig.
2, mit den beiden Stangen 67 und 67' verbunden, welche die Ringe 64 und 65
mit einander vereinigen. Um die Rückvorrichtung in Absicht auf ihr Gewicht zu
balanciren, ist an dem kürzern Ende des Hebels 69 ein Gegengewicht 71 angebracht.
Außerhalb desselben ist auch noch ein Handgriff 72 an demselben vorhanden, um bei
dem ersten Ingangsetzen der Maschine die hydraulische Steuerung, und durch sie die
Dampfsteuerung mit der Hand in Bewegung setzen zu können. Der Hebel dreht sich bei
73, Fig. 2, in
einem an das Gestell der Maschine angeschrobenen Stücke, welches also ein
Hypomochlion bildet. Die Rückvorrichtung erhält dadurch, daß sie oben und unten
durch ihre Ringe die Kolbenstange umfaßt, gehörig Führung, in der senkrechten
Richtung aus- und niederzusteigen. Da der gesetzliche Zug für den Schieber
der hydraulischen Vorsteuerung kaum einen Zoll beträgt, der kürzere Arm 69 des
Hebels zum längern 68 sich ungefähr wie 1 : 3 verhält, so hat die Rückvorrichtung
vor dem Wechsel der Kolbenbewegung im Dampfcylinder ungefähr einen Weg von 3 Zoll
auf und nieder zu machen, wird also erst sehr kurze Zeit vor Beendigung des Hubes
des Dampf- und Pumpenkolbens in Bewegung gesetzt, was mit Rücksicht auf das
früher Gesagte sehr wesentlich und vortheilhaft ist.
Es bleibt mir nun noch übrig, die Abschlußsteuerung näher zu beschreiben. Sie besteht
aus einem zweiarmigen Hebel 74, Fig. 2, der an der an dem
Gestelle der Maschine fixirten senkrechten Stange 75 sein Hypomochlion hat. Er
besteht aus zwei Platten, Fig. 9, a und b, die durch
dazwischen genietete Stücke c und d zu einem Ganzen verbunden sind, und an den freien Stellen die Stange 75
umfassen. Man vergleiche hier Fig. 9, die den Hebel von
oben darstellt, c und d sind
hier die zwischen den Platten a und b genieteten Stücke. Der Hebel 74 wirkt durch das
Scharnier 76, Fig.
2, seines kürzern Arms auf die Verbindungsstange 77 ein, die oben bei 78
mit dem Stiel des Abschlußschiebers vermittelst Hülse und Keil verbunden ist. Auf
dem entgegengesetzten Ende des Hebels 74, Fig. 2, und zwar an den
längern Arm desselben, ist eine Doppelcurve 79 von Eisen angeschroben, deren beide
Enden sich nach der Kolbenstange des Dampfcylinders und der Pumpe zu krümmen, und
auf die ein am Verbindungsstücke e der beiden
Kolbenstangen angebrachter und mit starkem Leder überzogener Daumen 80 so einwirkt,
daß er die beiden Enden der Curven allmählich nach außen drückt, wenn die
Kolbenstangen sich den beiden Gränzen ihrer Hube nähern. Eine Wirkung dieses
wechselseitigen Nachaußendruckes der beiden Enden der Curven durch den Hebedaumen
ist, daß dadurch der Hebel mit der Verbindungsstange 77 und dem Abschlußschieber
jedesmal dieser Bewegung folgt, und den letztern vor Beendigung der Kolbenhube über die zwei
Dampföffnungen des Wechselschiebers schiebt, und so den Dampf vom Cylinder
abschneidet. Die Curve ist so eingerichtet, daß der Hebedaumen sie schon immer
gleich nach Ueberschreitung der Mitte seiner Bahn faßt, und beim Hinweggleiten an
derselben nach und nach den Abschluß der Dämpfe vom Cylinder so weit bewirkt, daß er
auf 3/4 des jedesmaligen Hubes vollständig besorgt ist. Ein solcher allmählicher
AbschlußEs ist leicht einzusehen, daß ein solcher allmählicher Abschluß der Dämpfe
vom Cylinder, der schon gleich nach Ueberschreitung der Hälfte des
Kolbenhubes beginnt, strenge genommen, das Volumen und die Spannung der
Dämpfe auf diesem Wege nach und nach bis zum endlichen völligen Abschlusse
sehr vermindern, daß also der eigentliche Abschluß für den Hub im Mittel und
dem Effecte nach schon viel eher als in dem oben angegebenem Stadium
erfolgen müsse. hat sich bei den Versuchen als der geeignetste erwiesen, der Maschine einen
ruhigen und hinsichtlich ihrer Hube zweckmäßig begränzten Gang zu geben. Eine höhere
Expansion war bei der Höhe der zu hebenden Wassersäule und dem gegebenen Durchmesser
des Dampfcylinders, selbst bei einem Dampfdruck von 7 bis 8 Atmosphären, nicht zu
erzielen. Die Maschine stieß dann und überschritt leicht die Gränzen ihres Hubes auf
unangenehme und Erschütterung verursachende Weise. Um bei ihr den Dampfabschluß vom
Cylinder in verschiedenen Momenten bewirken zu können, hatte ich zwei Curven
anfertigen lassen, die mit Leichtigkeit ausgewechselt werden konnten, und von denen
die eine ungefähr auf 2/3 des Hubes, die andere vorhinbeschriebene auf 3/4 desselben
den Dampf ganz abschnitt. Die Bewegung einer solchen Abschlußsteuerung findet sanft
und ohne Geräusch statt, vorzüglich seit dem Augenblicke, wo ich die Curven an
derjenigen Fläche, an welche der an dem Stücke befindliche Hebedaumen streicht, mit
sehr hartem und in Oel getränktem Holze belegen und darauf festschrauben ließ. Das
Holz schont das Leder des Hebedaumens mehr als das Eisen und hat noch den großen
Vortheil, daß man es leicht in verschiedene Formen bringen kann, wenn man feinere
Nuancen im Abschluß beabsichtigt. Durch diesen Holzbeleg wurde ich in den Stand
gesetzt, sehr bald die richtige Form der Curve und den günstigsten Moment des
Abschlusses unter den bestehenden VerhältnissenIch betrachte bis jetzt die Reihe von Versuchen über den zweckmäßigsten
Abschluß durchaus noch nicht als abgeschlossen. Bei meiner nächsten
Anwesenheit in Schwerin werde ich wieder einige Veränderungen an der Form
der Doppelcurve versuchen, und deßhalb verschiedene hölzerne Belege dazu
mitnehmen. Die Sache ist zu wichtig, als daß man leicht darüber wegeilen,
und das bisherige Ergebniß schon als entscheidend ansehen kann. zu finden, wozu allerdings einige Beobachtungsgabe und eine kleine Reihe von
Versuchen, von praktischem Tacte geleitet, von nöthen war – alles drei Dinge, die bei den Herren
Abschreibern unter den Maschinenbauern nicht immer gefunden werden, und sie daher
oft dahin führt, durch den Vorwurf der Unzweckmäßigkeit des Princips ihre
Unwissenheit und wissenschaftliche Unbeholfenheit zu entschuldigen.Wie groß diese Unbeholfenheit sey, davon habe ich mich oft da überzeugen
müssen, wo man meine Maschinen und Kessel nachzubauen versuchte. Fast immer
sah ich mich gezwungen selbst nachzuhelfen, und das oft mit nicht geringen
Opfern. Mein Lohn war aber in der Regel der dafür, daß meine frühern Freunde
meine Feinde wurden, und eine gute Sache unverdient verdammten. Dieß geschah
dann um so mehr, wenn sie sich willkürliche Veränderungen oder vermeintliche
Verbesserungen an meinen Principien erlaubt, oder sich Nichtachtung meiner
genauen Vorschriften zu Schulden hatten kommen lassen, deren Begründung und
Motivirung von meiner Seite sie entweder nicht verstanden, oder mißdeuteten,
oder deren Erfüllung sie für durchaus unwichtig hielten. Eine Erfindung ist
oft viel leichter gemacht, als ins praktische Leben eingeführt, vorzüglich
wenn sie in so verschiedenen Modificationen und Größen und
Wirkungsverhältnissen auftreten muß. Ihr Geltung verschafft, die Collegen
gehörig in dieselbe und in alle ihre feinern Verhältnisse eingeführt zu
haben, vorzüglich die Abschreiber, es dahin zu bringen daß beide Theile sich
in allen verschiedenen Fällen klar bewußt werden was sie wollen, und wie sie
es wollen müssen, und bei allen diesen Bemühungen und Anstrengungen den
Kampf mit Unwissenheit, Neid und Cabale zu bestehen, erfordert große Kraft
des Geistes und des Körpers.
Sämmtliche Vorgänge bei der Steuerung dieser Maschine sind etwas complicirter, als
bei der früher beschriebenen, und es gehört schon eine gute Einbildungskraft dazu,
sie sich nach der Reihe und in gesetzlicher Folge vor die Augen zu führen. Ich will
es am Schlusse dieser Abhandlung noch versuchen, sie nach der hier dem Leser
gegebenen vollständigeren Beschreibung der ganzen Einrichtung derselben ganz genau
durchzugehen, alle Vorgänge und ihren Zweck, sowie ihre Berechnung und
Aufeinanderfolge, ihren gesetzlichen Einfluß aufs Ganze und auf den regelrechten
Gang der Maschine, sowie endlich ihre Vortheile vor andern Steuerungen dieser Art
gehörig vorzuführen.
Bei gerechter Würdigung dieser Schiebersteuerung dürfte es sogleich in die Augen
springen, daß durch sie vielleicht allein nur eine directe Doppelwirkung bei
Wasserförderungs-Maschinen möglich zu machen sey, ohne einer complicirten
Maschine mit Kreisbewegung zu bedürfen, und daß dadurch der Vorwurf von den
gewöhnlichen Schiebersteuerungen genommen sey, als seyen sie bei
Wasserförderungs-Dampfmaschinen mit Doppelwirkung noch weniger möglich und
räthlich, als bei den einfachwirkenden. Welche Vereinfachung aber diese Maschinen
dadurch erleiden, und wie viel weniger Kraft bei der directen Wirkung derselben
verloren gehe, zeigt meine Maschine zur Genüge. Ich habe es nur bedauert, daß bei
der im Schweriner Schlosse jetzt arbeitenden Maschine dieser Gattung nicht von mir ein weiterer
Dampfcylinder angewandt ist, um eine ausgedehntere und vortheilhaftere Expansion
anwenden zu können. Bei der Anwendung eines so großen Windkessels, als ich in
Schwerin aufgestellt habe, wäre dieß um so eher ausführbar gewesen. Die Ersparung an
Brennmaterial bei dem Betriebe derselben wäre dann um so hervorstechender
hervorgetreten, und so der Sache noch ein günstigeres Wort geredet, als jetzt
geschieht. Dann wäre aber auch vielleicht ein größerer Hub nöthig gewesen, um allen
bei Anwendung einer größern Expansion nöthig gewordenen verschiedenen
Geschwindigkeiten in den wirkenden Organen der Maschine und in der Wassersäule ein
weiteres Feld zu eröffnen. Die Erfahrung, daß bei Anwendung eines höhern
Dampfdruckes und einer höhern Expansion, von der Maschine bis jetzt nicht die
vortheilhaften Resultate erreicht werden konnten, die ich einigermaßen erwartet
hatte, stellen indessen alle diese Vermuthungen sehr in Zweifel, und geben mir ein
Problem auf, welches erst in späterer Zeit nach längern Forschungen, Beobachtungen
und Versuchen gelöst werden dürfte. Es ist sehr zu beklagen, daß die Schweriner
Maschine so ferne von meinem Wohnorte arbeitet, sonst würde ich öfters Gelegenheit
haben, die nöthigen Versuche zu machen, um den höchstmöglichen Effect mit derselben,
und zwar mit dem möglich geringsten Brennmaterialverbrauche zu erzielen.
Ich habe schon früher die Ueberzeugung ausgesprochen, daß bei dem ruhigen Gange der
vorliegenden Maschine es wahrscheinlich gegen Ende ihrer Hube an gehörigem
Trägheitsmomente zur Ueberwindung der großen Reibung des Dampfschiebers fehlen
würde, um den nöthigen Wechsel der Kolbenbewegung der Maschine in den
vorgeschriebenen Gränzen, mit der nöthigen Kraft, Bestimmtheit und Sicherheit
auszuführen. Diese Ueberzeugung leitete mich auf die Idee, ein für die Bewegung
jenes Schiebers genügendes und reelle Gewahr leistendes, gleichmäßigwirkendes,
zuverlässiges, einfaches, den Mechanismus der Maschine nicht zu sehr überladendes
und seine Anfertigung vertheuerndes Kraftorgan zwischen die, die Wirkung der
Steuerung vermittelnden, Vorrichtungen und den Schieber einzuschieben, wodurch es
zugleich möglich werde eine mehr oder minder schnelle Folge der Einzelhube auf
einander zu reguliren, und ihren sanften, alle Stöße vermeidenden Eintritt und
Schluß zu ermöglichen. Ich will nun untersuchen, ob ich diesen meinen Zweck durch
die von mir sogenannte hydraulische Vorsteuerung erreicht habe oder nicht. Ich bitte
den geneigten Leser, mir hiebei recht aufmerksam zu folgen, weil er nur in diesem
Falle mich gehörig begreifen, und den Werth meiner Maßnahmen erkennen und richtig
würdigen dürfte.
Man denke sich die Maschine im Gange; so wird ungefähr 3 Zoll vor der jedesmaligen
Annäherung des Stückes e an die Gränzen des Hubes
(sowohl unten als oben) dieses die Ringe 64 und 65 berühren, und diese bei
vollendetem Hube um 3 Zoll gerückt haben. Da beide Ringe an ihrem Lappen durch die
Stangen 67 und 67' unzertrennlich verbunden sind, so wird, wenn der obere um 3 Zoll
nach oben geschoben wird, der untere eben so hoch hinaufrücken. Bei der Rückkehr des
Stückes wird letzterer aber dann um diese 3 Zoll zurückgeschoben werden müssen, wenn
die gesetzliche Entfernung der Ringe von einander die Länge des Hubes weniger 3 Zoll
hat. Es wäre so also ein regelmäßiges Rücken dieser Ringe mit ihren
Verbindungsstangen, und zwar in den richtigen Momenten gegeben. Bei derjenigen
Wasserförderungs-Dampfmaschine, die ich vor dieser beschrieb, wirkte nun eine
solche Vorrichtung unmittelbar auf den Dampfschieber ein. Hier ist dem nicht so. Sie
setzt hier vielmehr den Hebel 68 durch die oben beschriebene Verbindung, und mit ihm
die Stange 57, und endlich durch diese den Schieber in der hydraulischen
Vorsteuerung in Bewegung; dieser dirigirt dann aber das Wasser des Steigrohres in
den Cylinder desselben, und zwar auf diejenige Seite seines Kolbens, die
erforderlich ist, um dessen Hub in der gerade gebotenen Richtung stattfinden zu
lassen. Stößt z.B. das Stück e oben gegen den Ring 64,
und der Hebel 68 wird nach oben dirigirt, so wird der Schieber in der hydraulischen
Vorsteuerung nach unten geschoben, und es stellt sich eine Verbindung zwischen
Schieberbüchse und dem obern Raume des Cylinders über dem Kolben her, das Wasser des
Steigrohrs wirkt auf den Kolben mit seinem Drucke ein, und treibt ihn nach unten,
während das im Raume unter dem Kolben befindliche Wasser in ein Abflußrohr
übertritt. Dieses Abflußrohr ist vor die Oeffnung der Steuerungsbüchse geschraubt,
aber in der Zeichnung nicht zu sehen. Bei Berührung des untern Ringes und Rückung
der Rückvorrichtung nach dieser Richtung wird hingegen der Schieber nach oben
geschoben, und Wasser in den untern Cylinderraum dirigirt, worauf der Kolben
aufwärts getrieben, und das über demselben befindliche Wasser in das Abflußrohr
geleitet wird.
Es ist bei diesen Operationen der Maschine nun wohl zu beachten, daß diese Bewegung
des Kolbens im hydraulischen Vorsteuerungscylinder auf keinerlei Weise behindert
wird, und daß, obgleich ihr Kolben durch die Stange 43, die Hebel etc. den
Dampfschieber bewegt, dieser auch erst dann seinen Lauf beginnen kann, wenn der
Wechsel im Zu- und Abschlusse des Druckwassers im hydraulischen
Vorsteuerungscylinder bereits stattgefunden hat, daß dann aber auch noch kein zu
frühes Einlassen von Dampf auf die entgegengesetzte Seite des Dampfkolbens entstehen
kann, weil der
Vorsteuerungskolben erst die Hälfte seines Weges zurücklegen, und durch den ihm in
seiner Bewegung genau nachfolgenden Dampfschieber den bisher offenen Dampfcanal
verschlossen haben muß, bevor er auf der zweiten Hälfte des Weges den
entgegengesetzten Dampfkanal öffnen, und in Folge dieses Vorgangs den Dampf auf die
Rückseite des Kolbens gelangen lassen kann. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen
das Rücken der Rückvorrichtung durch das Stück e, und
den Wechsel des Dampfzuflusses im Dampfcylinder, eine gewisse Zeit zu schieben, die
sich durch einen stärkern oder schwächern Zufluß von Druckwasser zum
Vorsteuerungscylinder nach Belieben abkürzen oder verlängern läßt, je nachdem man
den das Druckwasser vom Steigrohre in die Steuerungsbüchse einströmen lassenden
Regulirhahn mehr oder weniger öffnet oder schließt. Dieß ist bei der Steuerung der
oben beschriebenen Maschine nicht möglich. Dort werden die Dampfzu- und
Abströmungsöffnungen im Cylinder schon frei in Mitten der Bewegung der
Rückvorrichtung, indem hier das Oeffnen derselben auf die zweite Hälfte des Weges
fällt, den die Rückvorrichtung durchläuft, also schon immer für den vorgeschriebenen
Moment des Wechsels der Kolbenbewegung zu früh, wodurch, wie ich oben schon zeigte,
ein Rückstoß auf die entgegengesetzte Seite des Kolbens vor der Zeit entsteht, der
die ganze Maschine erschüttert, und den großen Nachtheil bringt, daß die Klappen
oder Ventile in der dadurch betriebenen Wasserpumpe auf eine gewaltsame Weise
zugeworfen werden. Bei meiner Vorrichtung ist es hingegen möglich, bei jedem
Wechsel, sowohl oben als unten eine beliebig lange Pause eintreten zu lassen, und
den sogenannten Kataract der Cornwalliser Maschine zu ersetzen, je nachdem man das
Wasser zum Vorsteuerungscylinder schneller oder langsamer zufließen läßt, was durch
den Regulirhahn in jedem beliebigen Grade möglich wird. Man hat es auf diese Weise
sogar völlig in seiner Gewalt, den Moment des Oeffnens der Dampfcanäle im
Dampfcylinder genau in dem Augenblicke des Wechselns der Kolbenbewegung stattfinden
zu lassen, und so den Hub genau zu begränzen.Die Schweriner Schloßmaschine hat alles das hier Gesagte in einem Grade
bestätigt, der mich selbst wahrhaft in Erstaunen setzte. Als der Geh.
Oberbaurath Stüler aus Berlin diese Maschine bei
der Ablieferung wirken sah, arbeitete die Vorsteuerung zu rasch, und die
Folge davon war, daß die Ventile in der Pumpe ein sehr starkes und
unangenehmes Geräusch und eine namhafte Erschütterung in Pumpe und Maschine
bewirkten. Ich hatte diese Einrichtung getroffen, um die Pausen beim Wechsel
der Kolbenbewegung der Maschine und Pumpe möglichst wenig in die Länge zu
ziehen und die Maschine dadurch hinsichtlich der Anzahl ihrer Hube in der
Minute nicht zu gefährden. Es war hier jedoch offenbar zu viel geschehen.
Dieß bald erkennend, versuchte ich, nachdem Hr. Geh. Oberbaurath Stüler die Maschine
verlassen hatte, diesen Umstand durch Verkleinerung der Oeffnung im
Zuführungshahn für das Wasser in die hydraulische
Vorsteuerung um eine Kleinigkeit zu lindern, und hatte die Freude daß,
obgleich die Verkleinerung und die dadurch bewirkte Veränderung in der
Geschwindigkeit des Kolbens der hydraulischen Vorsteuerung kaum bemerkbar
war, ein außerordentlich günstiges Resultat erreicht wurde, so daß das
Zufallen der Klappen oder vielmehr der Ventile jetzt kaum noch hörbar war.
Auch zeigte sich, daß die etwas verlängerten Pausen des Maschinen-
und Pumpenkolbens bei jeder Umkehr seiner Bewegung so außerordentlich klein
waren, daß die Geschwindigkeit der Maschine kaum um einen Hub in der Minute
vermindert erschien, ein Resultat, welches beweist, wie fein und vorsichtig
man bei Stellung dieses Zuflußhahnes verfahren muß, und wie man hier durch
eine Kleinigkeit eine außerordentliche Wirkung hervorbringen kann.
Man wird nun einräumen müssen, daß in Betracht dieser großen Vortheile einer solchen
hydraulischen Vorsteuerung dieselbe von außerordentlicher Wichtigkeit sey, und daß
ich dadurch der Sache der Wasserförderungs-Dampfmaschinen einen nicht
unwichtigen Dienst geleistet, und ein großes, stets fühlbar gebliebenes Bedürfniß
befriedigt habe. Lange hatte ich dieses große Bedürfniß schmerzlich gefühlt, und
beim Bau jeder Wasserförderungs-Dampfmaschine schrie es nach mehr
Berücksichtigung. Es waren mir auch im Laufe der letzten zwanzig Jahre viele Pläne
dieserhalb durch den Kopf gegangen, ohne daß mich einer derselben ganz befriedigt
hätte, als vor zwei Jahren ein lichter Augenblick diese Vorrichtung gebar, die
wirklich allen billigen Anforderungen entspricht. Und dabei ist die Vorrichtung eine
so unbedeutende, wenig kostspielige Zugabe zu einer Maschine, daß sie kaum in
Betracht kommt.
Den Durchmesser des Cylinders der hydraulischen Vorsteuerung wird man nach der Höhe
der Wassersäule im Steigrohre einzurichten haben. Vor allem rathe ich hiebei wohl
darauf Rücksicht zu nehmen, daß die Bewegung eines Wechselschiebers bei einer mit
hohem Drucke wirkenden Dampfmaschine einen nicht unbedeutenden Kraftaufwand
erfordert, und daß man den Durchmesser deßhalb nicht zu klein einzurichten habe. Die
dadurch hervorgerufene Kraft muß dem Widerstande genügend entsprechen, ja ihn
bedeutend übertreffen, damit unter allen Umständen die sichere und in beliebiger
Geschwindigkeit auftretende Bewegung desselben garantirt sey. Man darf dabei nicht
fürchten, eine zu schnelle Bewegung des Kolbens des Apparates hervorzurufen. Diese
ist unter allen Umständen immer genau in dem Grade zu mäßigen, als es der Zweck
erfordert, indem man der Zuflußöffnung für das Wasser nach der Steuerungsbüchse der
Vorsteuerung durch den Regulirhahn jede, auch die kleinsten Dimensionen geben kann;
auch dürfte der kleine Verlust an Wasser aus dem Steigrohre wahrlich kein Gegenstand
seyn, wo ein so schöner und nützlicher Zweck erreicht wird.
Diese Vorrichtung hat jedoch auch ihre Schattenseiten. Sie ist nämlich nur anwendbar
bei Maschinen, die das Wasser über das Niveau heben worauf sie stehen, wo folglich
eine genügend hohe Wassersäule sich oberhalb der Maschine im Steigrohre befindet,
auf deren Druck in Absicht auf die kräftige Bewegung des Kolbens in dem
Vorsteuerungscylinder gehörig gerechnet werden kann; auch findet sich bei Maschinen,
bei denen nur eine wenig hohe Wassersäule zur Benutzung steht, der Uebelstand, daß
der Cylinder der Vorsteuerung einen zu großen Durchmesser fordert, um gehörig
bewegende Kraft für den Dampfschieber zu erzeugen, und daß dann eine einigermaßen zu
beachtende Quantität Steigwasser verloren geht.
In solchen Fällen sind nur zwei Auswege möglich, und zwar folgende:
1) Man legt die Vorsteuerungsvorrichtung tief unter das Niveau
der Maschine, z.B. in den Schacht oder Brunnen, worin die Pumpe oder Pumpen
stehen, und verlängert die Stangen 57 und 43 in dem Maaße, daß eine gehörige
Verbindung zwischen der Maschine und dieser erhalten wird. Das Gewicht dieser
Stangen könnte man durch Gegengewichte gehörig balanciren, um es möglichst
unschädlich zu machen, und die Stangen, um das Biegen und Zittern derselben zu
verhüten, durch eine Anzahl Führungen gehen lassen, die im Schachte angebracht
sind.
2) Man muß die Bewegung des Kolbens in der
Vorsteuerungsvorrichtung durch Hochdruckdämpfe bewirken, die aus dem Kessel
kommen. In diesem Falle ist natürlich der Kolben mit einer Metallliederung zu
versehen, und im Regulirhahn des Zuströmungsrohres muß eine sehr kleine Oeffnung
angebracht werden. Ich würde rathen sie in derjenigen Form zu nehmen, die ich in
Fig. 8
abgebildet habe.Eine solche Form ist auch in jedem Fall sehr räthlich, wo Wasser zum
Betriebe der Vorsteuerung benutzt wird. Eine solche Oeffnung erlaubt ein sehr feines Stellen in Absicht auf den
Dampfzufluß. Die geringe Quantität Dampf, die dadurch verbraucht würde, dürfte
im Verhältniß zum Nutzen und zur Bequemlichkeit der Vorrichtung wohl kaum
Erwähnung verdienen. Bei einer solchen Einrichtung würde dem Dampfcylinder auch
nur immer ein sehr kleiner Durchmesser gegeben werden müssen, und dann könnte
man füglich einen HanfkolbenEin solcher Hanfkolben könnte so eingerichtet werden, wie ich ihn in
meinem Werke über Hochdruckdampfmaschinen beschrieben und durch
vieljährige Praxis als sehr zweckmäßig erkannt habe. in demselben anwenden, da Kolben mit Metallliederung für kleine Durchmesser große
Schwierigkeiten bei der Anfertigung, Ingangsetzung und Ingangerhaltung
haben.
Wo die Wasserpumpe oder Wasserpumpen nicht, wie in den beschriebenen beiden
Maschinen, unmittelbar an die Maschine angeschraubt werden können, sondern wie bei
Anwendung mehrerer Sätze in einem Schachte, in bedeutender Entfernung von derselben
unten in dem Schachte angebracht werden müssen, kann man die Gestänge derselben
unmittelbar an die Kolbenstange des Dampfcylinders durch ein Schloß oder eine Kette
aufhängen. Dieses Gestänge wird dadurch einen eben so sichern Gang gewinnen, als
wenn erst zwischen der Maschine und demselben ein großer Balancier mit allen seinen
Schnurrpfeifereien gelegt wird.
Was den Windkessel am Steigrohre der Schloßmaschine betrifft, so habe ich früher
seiner schon erwähnt. Ich habe ihm beinahe den 14fachen kubischen Inhalt der
Wasserpumpe aus dem Grunde gegeben, um Ruhepunkte in der Wassersäule möglichst zu
vermeiden, und so den Kraftverlust zu vermindern, den das Inbewegungsetzen der hohen
Wassersäule bei der jedesmaligen Umkehr der Kolbenbewegung nach den Pausen
verursacht. Zugleich hatte ich aber auch die Absicht dabei, in die Wassersäule mehr
Elasticität zu legen, und so einen sanftem Schluß der Ventile in der Pumpe zu
befördern. Der Windkessel ist von starkem Eisenblech genietet und mit gußeisernen
starken Deckeln in der Weise versehen, wie man es an meinen Recipienten für die
Kessel ausgeführt steht. Er ist durch seinen Boden vermittelst eines
niedersteigenden Röhrenstückes mit dem ersten horizontal laufenden Theil des
Steigrohres verbunden. Damit dieser Windkessel und derjenige an der Vorsteuerung nie
luftleer werden könne, ist ein kleiner Lufthahn am Saugrohr der Pumpe angebracht,
durch welchen man während der Arbeit der Maschine dann und wann etwas Luft ins
Saugrohr einlassen kann. Diese Luft tritt dann beim weitern Fortgange durch die
Ventile der Pumpe in das Steigrohr und von da in den Windkessel, und ersetzt die
etwa vom Wasser unter hohem Druck absorbirte.Der kleine Lufthahn am Saugrohr war anfangs zu einem andern Zweck von mir
bestimmt. Ich habe früher schon erzählt, daß der Maschinenmeister bei den
großen Wasserförderungs-Dampfmaschinen an den New river water works in London durch einen solchen Hahn das
Schlagen der großen Klappen etwas zu vermindern wußte, indem er mehr
Elasticität in die Wassersäule brachte. Die Schweriner Schloßmaschine hat
eine solche wohlthuende Wirkung durchaus nicht bestätigt. Vielleicht daß die
durch das Saugrohr eingedrungene wenige Luft in London nur insofern das
Schlagen der Pumpenklappen linderte, als sie den Windkessel dieser Maschine,
der vielleicht nicht luftdicht war, immer gehörig mit Luft gefüllt erhielt.
In Schwerin scheint der große Windkessel lange Luft zu halten, ohne dieses
Mittels zu bedürfen, wie man dieß beim Anklopfen an denselben leicht
erfahren kann. Der Windkessel der Vorsteuerung wurde bei meiner
letzten Anwesenheit in Schwerin mit Wasser gefüllt gefunden, jedoch ohne
alle nachtheilige Wirkung auf die Function der Versteuerung. Sie gab
deßwegen doch kein Zeichen der nachtheiligen Wirkung hydraulischer Stöße von
sich, und werde ich deßhalb ihren kleinen Windkessel vielleicht noch wieder
fortnehmen, zumal er eine kleine Deformität an der Maschine genannt zu
werden verdient. Die Vorsteuerungen an großen Wassersäulenmaschinen sind ja
auch immer ohne Windkessel.
Möchte ich bald einmal Gelegenheit haben, eine größere
Wasserförderungs-Dampfmaschine, nach diesen Principien gebaut, errichten zu
können. Diejenige im Schweriner Schlosse erreicht in so erfreulicher Weise ihren
Zweck, hat so in jeder Beziehung meine darauf gebauten Hoffnungen in Erfüllung
gebracht, meine in ihr ausgeführten neuen Einrichtungen und Constructionsweisen als
so richtig dargestellt, daß ich den Nachbau derselben meinen Collegen nicht genug
empfehlen kann.
(Der Schluß folgt im nächsten Heft.)