Titel: | Die Dampfmaschinen-Steuerungen auf der Wiener Weltausstellung 1873; von Ingenieur Müller-Melchiors. |
Fundstelle: | Band 213, Jahrgang 1874, Nr. LXVIII., S. 265 |
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LXVIII.
Die Dampfmaschinen-Steuerungen auf der
Wiener Weltausstellung 1873; von Ingenieur Müller-Melchiors.
Mit Holzschnitten und Abbildungen auf Tab. IV.
(Fortsetzung von S. 364 des ersten Juniheftes)
Müller-Melchiors, über die Dampfmaschinen-Steuerungen
auf der Wiener Weltausstellung 1873.
III. Drehschieber-Steuerungen.
Unter dieser Bezeichnung sollen hier alle diejenigen Mechanismen begriffen werden,
bei welchen das Organ der Dampfvertheilung – dem nur mehr in übertragener
Bedeutung der Name „Schieber“ zukommt – eine
continuirliche Drehung mitgetheilt erhält und durch dieselbe die Bedingungen des
abwechselnden Dampf-Eintrittes und Austrittes in entsprechender Weise
erfüllt.
Dabei ist es principiell dasselbe, ob die Dampfcanäle normal zur Drehungsachse oder
in einer concentrischen Cylinder- oder Kegelfläche angeordnet sind. Die
Bedingungen der Dampfvertheilung sind in beiden Fällen gleich; wohl aber bietet die
praktische Ausführung wesentliche Verschiedenheiten. Während nämlich die ebenen
Drehschieber anfänglich einen vollkommen dichten Dampfabschluß gewähren, denselben
aber bald – in folge der so sehr verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten der
einzelnen Theile und daraus resultirender ungleichförmiger Abnützung –
einbüßen, sind die drehbaren Hähne diesem Uebelstande nur
in geringem Maße, cylindrische Drehschieber aber selbstverständlich gar nicht
unterworfen. Letztere aber dürften wohl kaum in größeren Dimensionen dampfdicht
herzustellen sein, und die drehbaren Hähne lassen sich zwar beliebig durch Anziehen
nachdichten, müssen aber stets ein gewisses minimales Spiel zwischen den
Gleitflächen erhalten, da sich sonst der Hahn unter dem Drucke des Dampfes alsbald
festklemmen würde.
Nichtsdestoweniger bleiben drehbare Hähne die einzig rationelle Anordnung des
Drehschiebers für größere Maschinen, da sie wenigstens die Gewähr eines dauernd zu erhaltenden Zustandes bei mäßigen Dampfverlusten bieten, ferner eine nahezu
vollständige Entlastung gestatten und auch in praktischer Weise die Anbringung
breiter Dampfcanäle ermöglichen.
Holzschnitt XIV, Bd. 213, S. 266
Unter allen Umständen aber muß die Drehschieber-Steuerung in Folge der
unvermeidlichen Uebelstände ihres Dampfvertheilungs-Organes, wenn sie
selbst eine vollkommene Dampfvertheilung gewährt, nothwendig hinter den
Steuerungen mit oscillirendem Schieber zurückstehen, und wird darum auch nur
selten angewendet.
Holzschnitt XV, Bd. 213, S. 266
Dagegen besitzt diese Steuerung, als Mechanismus
betrachtet, in ihrer constructiven Einfachheit, Vermeidung von Excentern,
Schubstangen und überhaupt aller oscillirender Massen, einen Vorzug vor sämmtlichen anderen Steuerungs-Systemen, der
sie speciell für schnellgehende Maschinen vorzüglich
geeignet macht, umsomehr als hier auch die unvermeidlichen Dampfverluste weniger
empfindlich werden.
Holzschnitt XVI, Bd. 213, S. 266
In diesem Sinne waren auch die drei auf der Weltausstellung befindlichen
Drehschieber-Steuerungen sämmtlich für hohe Tourenzahlen bestimmt, indem die
„Dreicylinder-Maschine“ von Brotherhood und Hardingham in London über 200
Touren pro Minute regelmäßig machte, die Maschine der
Dingler'schen Maschinenfabrik in Zweibrücken 100 bis
130 Umdrehungen, und die von der Maschinen- und
Waggonbaufabriks-Actiengesellschaft
(vormals H. D. Schmid) in Simmering bei Wien
ausgestellte 10pferdige Dampfmaschine – System Radinger – zwar nur für 65 Touren construirt war, nach den
Intentionen des Erfinders aber gleichfalls eine bedeutend höhere Umdrehungszahl
hätte erhalten sollen.
Ehe nun in die Details dieser drei hier zu besprechenden Steuerungsmechanismen
eingegangen wird, möge noch – nach dem Vorgange der „Doppelschieber-Steuerungen“
– die Aufstellung eines Diagrammes versucht werden, aus welchem die typischen
Eigenschaften aller Drehschieber-Steuerungen deutlicher ersichtlich
werden.
Zu diesem Behufe wähle man bei dem einfachsten Drehschieber, der in Holzschnitt XIV und XV
dargestellt ist, einen beliebigen Kreis von den Radius ρ, an dessen Umfange die Erscheinungen der Dampfvertheilung
beobachtet werden sollen, und ziehe (Holzschnitt XVI)
mit diesem Radius einen Halbkreis über dem Mittelpunkte O eines rechtwinkeligen Coordinatensystemes.
Die Grundlinie AB, welche gleichzeitig den
Kolbenweg darstellen soll, theile man in eine beliebige Anzahl gleicher Theile,
errichte in den Theilpunkten Senkrechte und hat sodann, unter der Voraussetzung
einer unendlich langen Kolbenstange, in den zwischen den einzelnen Senkrechten
eingeschlossenen Bogentheilen des Kreises ρ die
Schieberwege, welche den betreffenden Theilen des Kolbenweges entsprechen.
Diese Bogenwege trage man – mit dem Zirkel abgestochen oder aus einer
Bogentafel entnommen – auf der Graden AA'
auf, so daß die Länge AA' gleich der Bogenlänge
ρπ des Halbkreises ρ wird, und die einzelnen Theile 0,1 0,2 0,3...
die den Kolbenwegen I II III... entsprechenden Bogenlängen darstellen. Steht somit
eine Kante des Drehschiebers beim Beginn des Kolbenhubes um die Größe x von der mit ihr zusammenarbeitenden Kante des
Schiebergesichtes ab, so ist dieser Abstand x ±
0,1 geworden für den Kolbenweg I, x ± 0,2 für den
Kolbenweg II u.s.f. – beziehungsweise x ±
0,1/2, x ± 0,2/2, wenn der Drehschieber die halbe
Umdrehungszahl macht wie die Kurbelwelle.
Diese Größen – als Ordinaten in den Punkten I II... aufgetragen und mit
einander continuirlich verbunden – geben eine Curve, welche den Abstand der
zusammenarbeitenden Kanten für jede beliebige Kolbenstellung ergibt und dort, wo sie
die Linie AB schneidet, das Zusammenfallen der
betreffenden zwei Kanten, sonnt Beginn oder Schluß der Einströmung oder Ausströmung
anzeigt.
Danach wird in dem Diagramme XVI der Abstand der die Einströmung bestimmenden Kanten a des
Schiebers und α des Schiebergesichtes (Holzschnitt XV) durch die Curve aα ausgedrückt, welche für den todten Punkt A ein lineares Voreilen = v anzeigt, der
Abstand der Kanten b und β, welche die Schließung des
Dampfcanales bezeichnen, durch die Curve bβ, welche für den todten Punkt A eine
Distanz der zusammen arbeitenden Kanten = e ergibt und
den Beginn der Expansion in ihrem Durchschnittspunkte VI
mit der Linie AB anzeigt.
Ebenso stellt die Curve cα den Abstand der
Kante c des Austrittcanales im Schieber von der Kante
α des Schiebergesichtes dar, welcher Abstand
für den todten Punkt A die Größe w beträgt und für den todten Punkt in B, beim
Rückgange des Kolbens, das lineare Voreilen des Dampfaustrittes w – ρπ
= m ergibt. Die Curve d
β endlich gibt den Abstand der Kanten d und β an, welcher für den todten Punkt A den Werth 2 ρπ – o erreicht und beim
Rückgange des Kolbens für den Punkt II der Linie AB gleich Null wird, somit bei 8/10 des Kolbenweges den Schluß der
Dampfausströmung bezeichnet.
Entnimmt man noch aus den Dimensionen der Dampfcanäle die größtmöglichen
Canalöffnungen, und zieht in den betreffenden Abständen die Parallelen pp' resp. tt',
so gibt dann die vertical schraffirte Fläche App'
VI das complette Bild der Dampfeinströmung, sowie die horizontal schraffirte Fläche
Bt't II das Bild der Dampfausströmung als
orthogonales Schieberdiagramm.
Für die andere Seite des Cylinders, welche mit dem Dampfcanal α'β' des Schiebergesichtes communicirt, finden sich die
entsprechenden ganz identischen Flächen über der Linie A'B' des Diagrammes; doch ist die Fortsetzung der Curven bis dahin nur
dann von Bedeutung, wenn die endliche Länge der Kurbelstange in Betracht gezogen
werden soll.
Nach dem Vorausgegangenen ergibt sich nun von selbst, wie das Diagramm bei gegebenen
Bedingungen der Dampfvertheilung zur Construction des Schiebers und
Schiebergesichtes verwendet werden kann. Dabei ist es für die Construction des
Schiebers gleichgiltig, ob 2, 3 oder 4 Cylinderseiten gesteuert werden sollen (ein
doppeltwirkender Cylinder – drei einfachwirkende,
zwei doppeltwirkende Cylinder u.s.f.), indem dies
einfach durch die entsprechende Zahl von Schlitzen im Schiebergesichte regulirt
wird, deren Kanten um 180°, beziehungsweise 120° oder 90° gegen
einander verdreht sind.
Jenen unmittelbaren Vortheil für die Construction gewährt
in dem vorliegenden einfachen Falle das aufgestellte Diagramm wohl nicht, welchen es
unter entsprechender Modification bei complicirteren Drehschieber-Steuerungen
bietet; unter allen Umständen aber gibt es ein so klares Bild aller Vorgänge der
Dampfvertheilung und der darauf einwirkenden Factoren, daß es zur principiellen Vergleichung der
Drehschieber-Steuerung mit den früher behandelten Systemen vollkommen
geeignet ist.
Was zunächst die Bedingungen der Dampf-Einströmung
und Ausströmung betrifft, so hat die Steuerung mit
rotirendem Steuerungsorgane den Vortheil der stets gleichmäßigen Bewegung vor dem
oscillirenden Schieber voraus, und kann somit eine raschere Eröffnung und Schließung
der Dampfcanäle geben wie der vom Excenter bewegte Schieber, welcher nur einen
Moment vor dem todten Punkte der Kurbel jene Maximal-Geschwindigkeit besitzt,
welche dem Drehschieber continuirlich zukommt. Die Größe der linearen Voreilung läßt
sich ganz unabhängig von dem Füllungsgrade nach dem Diagramme beliebig reguliren
durch entsprechende Disposition der Kanten a und c des Schiebers; ist dieselbe gegeben, so kann auch noch
durch Vergrößerung des Voreilungswinkels vor der Kurbel das lineare Voreilen erhöht
werden, was sich in dem Diagramme durch das Hinaufrücken der Curven aα und cα um die entsprechende Bogenlänge ausdrückt. Gleichzeitig jedoch
sinken dann die Curven bβ und dβ um denselben Werth herab und zeigen
damit – ganz analog der einfachen Schiebersteuerung – im selben Maße
vergrößerte Expansion und Compression an.
Eine Variirung der Füllung ist daher nach fixer
Disposition der zusammen arbeitenden Kanten durch Verdrehung des Schiebers gegenüber
der Kurbel nur in beiläufig denselben Grenzen möglich wie bei dem von einem Excenter
bewegten Flachschieber durch Verdrehung des Excenters. Die gleichzeitig hier
mögliche Veränderung des Hubes – durch Verschiebung des Excenters oder
Anwendung zweier Excenter mit Coulisse – findet bei der
Drehschieber-Steuerung keine Anwendung, bei welcher ja, wie aus dem Diagramme
klar hervorgeht, nur durch Veränderung der Distanz der
zusammen arbeitenden Kanten eine Veränderung der Dampfvertheilung erreicht
werden kann.
Man muß somit zur Erzielung einer stellbaren variablen
Expansion bei gleichbleibender Voreilung und unveränderter Compression
nothwendig zur Anwendung eines eigenen Expansionsschiebers schreiten, der es
ermöglicht, die Curve bβ, welche den
Dampfabschluß bestimmt, unabhängig von allen anderen beliebig aufwärts oder abwärts
zu verschieben.
In der Anordnung dieses einzigen Expansions-Systemes der
Drehschieber-Steuerungen, welches etwa mit der Meyer-Steuerung bei den
„Doppel-Steuerungen“ zu vergleichen wäre, ist jedoch
eine gewisse Mannigfaltigkeit möglich.
Das einfachste ist die Anbringung einer fest mit dem Regulator oder einem
entsprechenden Griffrade verbundenen Platte auf dem
Schieber, deren Schlitze AB, durch welche der Dampfeintritt in den
Vertheilungsschieber erfolgt, beiläufig den Schlitzen αβ des Schiebergesichtes entsprechen, so daß durch
Verdrehung der Platte gegen die Bewegungsrichtung des
Schiebers die Distanz der Kanten b und B verkürzt wird und vor die Curve bβ des Diagrammes eine neue Curve bB tritt, welche den früheren Dampfabschluß
bezeichnet. Das Umgekehrte tritt bei Verstellung der Expansionsscheibe im Sinne der
Schieberdrehung ein, wobei nur Sorge zu tragen ist, daß der Spalt AB der
Expansionsplatte groß genug ist, damit nicht die Distanz der Kanten Aa kleiner wird wie diejenige der Kanten aα.
Dieselbe Einrichtung ist natürlich wie alles Vorausgegangene ebensowohl für rotirende
Hähne anwendbar und war in dieser Weise bei der Dingler'schen Maschine auf der Ausstellung durchgeführt.
Auf demselben Principe beruht auch der Radinger'sche
Expansionsconus, welcher innerhalb des Vertheilungshahnes – diesem
entgegengesetzt – rotirt und durch entsprechende Verdrehung seitens des
Regulators variable Füllung bewirkt.
Ein zweites Mittel zur Veränderung der Distanz der arbeitenden Kanten b und β und dadurch
erzielter variabler Füllung wäre noch die Anbringung einer verstellbaren Scheibe zwischen Schieber und Schiebergesicht, welches System
zwar auf der Ausstellung nicht vertreten war, aber beiläufig bemerkt bei R. T. Allen's Drehschieber-SteuerungBeschrieben in Dingler's polytechn. Journal, 1874
Bd. CCXI S. 409. in gelungener Weise durchgeführt ist.
Damit sind jedoch alle Mittel zur Erzielung einer variablen Expansion erschöpft, und
es verdient nur noch hervorgehoben zu werden, daß bei allen Füllungsgraden –
bezogen auf die Kolbenwege – nahezu gleich rascher Dampfabschluß erfolgt,
wodurch sich speciell die höheren Füllungsgrade hier günstiger gestalten wie bei den
Doppelschieber-Steuerungen.
Was endlich die Möglichkeit der Reversirung betrifft, so ist als der entscheidende
Punkt hier hervorzuheben, daß die zusammen arbeitenden Kanten des Schiebers und des
Schiebergesichtes ihre Rollen wechseln und beim umgekehrten Drehungssinne die Curve
bβ unseres Diagrammes nun nicht mehr
den Dampfabschluß sondern die Admission, umgekehrt die Curve aα
die Expansion bestimmt; ebenso gilt dann dβ
für den Beginn und cα
für den Schluß des
Dampfaustrittes. Nehmen wir nun den Fall an, daß die Steuerung keine Voreilung und
Compression, sowie volle Füllung gewährt, so fallen in dem Diagramme XVI die Curven
aα und dβ, sowie cα und bβ zusammen; es ist dann möglich durch
Vertauschung der Dampf-Einströmung und Ausströmung, oder durch Verdrehung des
Schiebers um 180° – beziehungsweise 90°, wenn der Schieber die
halbe Umdrehungszahl der Kurbelwelle macht, – den umgekehrten Drehungssinn
einzuleiten, ganz analog der Umkehrung des Ganges bei einem ohne Voreilung
aufgekeilten Excenter.
Findet dieser einfache Fall aber nicht statt, so ist der Schieber nur um so viel
gegenüber der Kurbel zu verdrehen, als erforderlich ist, in dem Diagramme die Curve
bβ an die Stelle von aα und die Curve aα an die Stelle von bβ zu rücken. Dabei sinkt aber auch
gleichzeitig die Curve dβ und steigt die
Curve cα um denselben Bogenweg. Sind
demnach die Abstände der Wendepunkte der beiden Curvenpaare aα, bβ und cα, dβ einander gleich, d.h. besteht die
Beziehung m + o = e – v, so hat nichts
weiter zu geschehen als eine Verdrehung des Drehschiebers in seiner
Bewegungsrichtung um den Bogenweg e – v – m + o, und die Reversirung ist eingeleitet und gibt genau
dieselbe Dampfvertheilung für den Rückgang wie früher für den Vorwärtsgang der
Maschine.
Bei den Excenter-Steuerungen findet dieser Vorgang sein Analogon in der
Construction des losen Excenters, welches durch feste Anschläge auf der
Schwungradwelle im einen oder anderen Bewegungssinne mitgenommen wird.
Inwieweit durch Umkehrung des Drehungssinnes für den
rotirenden Schieber eine Reversirung möglich ist und damit gleichzeitig reversible
stellbare Expansion zu verbinden wäre, würde an dieser Stelle eine zu erörtern zu
weit führen; es genüge hier gezeigt zu haben, daß wohl die
Drehschieber-Steuerungen in Bezug auf die Dampfvertheilung annähernd
dieselben Resultate erzielen lassen wie die früher behandelten Steuerungssysteme,
daß aber nichts berechtigt, sie über dieselben zu stellen
oder gar als das bevorzugte Steuerungssystem der Zukunft anzusehen, wie es speciell
bezüglich der Hahnsteuerungen scholl behauptet worden ist.
Vielmehr kann nun – nach den Resultaten der vorausgegangenen Betrachtungen und
mit Rücksicht auf die hervorgehobenen Nachtheile des Dampfvertheilungs-Organes, sowie die Vorzüge des
Steuerungs-Mechanismus – um so
begründeter behauptet werden, daß nur für schnellgehende
Maschinen die Drehschieber-Steuerung an ihrem Platze ist.
In dieser Anwendung möge sie zunächst in ihrer einfachsten Gestalt bei der
Dreicylinder-Maschine von Brotherhood und Hardingham in London betrachtet werden. Das Wesen dieser
schon mehrfach beschriebenen MaschineVergl. Dingler's polytechn. Journal, 1873 Bd.
CCVII S. 177. besteht bekanntlich darin, daß der Dampf innerhalb der drei convergirenden
Dampfcylinder (Figur
1) continuirlich einströmt und durch einen Drehschieber s (Figur 2) die äußeren
Cylinder-Enden abwechselnd mit der freien Atmosphäre oder mit der centralen
Dampfkammer verbunden werden. Dadurch folgt für jeden Kolben abwechselnd Ausgang
unter Arbeitsverrichtung, welche mittels der Zugstangen auf die gemeinsame Kurbel
übertragen wird, und leerer Rückgang bei gleichem Dampfdrucke auf beiden Seiten des
Kolbens, während derselbe von der Kurbel nach einwärts gezogen wird. Hierbei ist
auch, indem der Dampf hinter dem Kolben früher abgesperrt wird, eine
Expansionswirkung möglich, welche bei der vorliegenden Maschine während drei Fünftel
des Rückganges stattfindet.
Die Anordnung des Schiebers findet sich dann leicht, aus dem oben aufgestellten
Diagramme XVI; das Schiebergesicht muß, entsprechend den drei zu steuernden
einfachwirkenden Dampfcylindern, drei Schlitze haben, deren Kanten um je 120°
von einander abstehen. Automatische Regulirung der Expansion fand hier nicht statt,
soll aber auch schon bei einigen dieser Maschinen angewendet worden sein, und kann
selbstverständlich nur durch Anbringung einer Expansionsplatte erzielt werden,
welche von dem Regulator entsprechend verdreht wird. Bei der vorliegenden Maschine
diente das in Figur
2 angedeutete Griffrad nur zum leichteren Anlassen der Maschine, deren
Kurbelwelle w in ihrer Verlängerung eine der bekannten
Schraubenpumpen (helical pump) von Imray und Boulton
Vergl. Dingler's polytechn. Journal, 1874 Bd. CCXI
S. 330. antrieb.
Außer dieser Maschine, welche 9 Zoll engl. (229 Millim.) Cylinder-Durchmesser
und 8 Zoll (203 Millim.) Hub hatte, waren auch noch andere kleinere Maschinen dieser
Construction ausgestellt, wie sie von der genannten englischen Firma fabriksmäßig
erzeugt und für eine Reihe von Verwendungen – für Centrifugalpumpen,
Ventilatoren, Dampfwinden u.a.m., ferner auch als hydraulische Motoren –
empfohlen werden. Ueberraschend war dabei die zeitweilig erreichte hohe
Umdrehungszahl, wie beispielsweise die hier beschriebene Maschine mehrmals über 1000
Umdrehungen pro Minute gemacht haben soll.
Ueber die Bewährung des Schiebers und überhaupt aller Bewegungstheile, sowie über die
erreichbare Oekonomie des Dampfverbrauches konnte man natürlich nur die günstigsten Urtheile hören;
– dennoch ist es kaum denkbar, wie diese Maschine längere Zeit ohne kolossale
Dampfverluste arbeiten kann. In vielen Fällen mag sie jedoch in directer Verbindung
mit der anzutreibenden Arbeitsmaschine – speciell wegen der hohen
Umdrehungsgeschwindigkeit und des compacten Mechanismus – zweckmäßige
Verwendung finden; als Motor ist die
Dreicylinder-Maschine selbstverständlich mit der jetzt zu besprechenden
Dampfmaschine der Dingler'schen Maschinenfabrik in Zweibrücken gar nicht zu vergleichen.
Die „Dingler-Maschine,“ wie
sie allen Besuchern der Maschinenhalle so wohl im Gedächtnisse ist, nahm unter den
Dampfmaschinen der Weltausstellung einen hervorragenden Platz ein, zunächst durch
die äußerst gelungene und durchdachte Construction der ganzen Maschine, die
vortreffliche Ausführung und den überraschend ruhigen Gang bei einer
Admissionsspannung von 10 Atmosphären, 10facher Expansion und einer Umdrehungszahl
von 115 bis 130 Touren pro Minute; ferner aber war sie
auch bemerkenswerth durch die glückliche Anwendung der Hahnsteuerung, die außerdem
nur noch bei der Simmeringer Maschine durchgeführt war, hier aber nicht im Betrieb
gesehen werden konnte.
Auf die allgemeine ConstructionBeschrieben in Dingler's polyt. Journal, 1873 Bd.
CCX S. 1 und 251. ist hier nur in soweit einzugehen, als es zum Verständnisse der Steuerung
nothwendig erscheint. Die Maschine ist zweicylindrig mit einem Hochdruckcylinder von
125 Millim. und Niederdruckcylinder von 250 Millim. Durchmesser; gemeinschaftlicher
Hub 500 Millim. Die Kurbeln der doppelt gekröpften Schwungradwelle sind um
180° versetzt und der Dampf, welcher im kleinen Cylinder c (Figur 3) gearbeitet hat,
expandirt beim Rückgange des Hochdruckkolbens direct durch den Steuerhahn hinüber in
den großen Cylinder C. Am anderen Ende der beiden in
einem Stücke gegossenen Cylinder befindet sich ein ganz gleicher Hahn, in einer um
90° verdrehten Stellung, – halbe Umdrehung des Hahnes für eine
Umdrehung der Kurbelwelle – welcher gleichzeitig durch die in Figur 5 ersichtlichen
Canäle frischen Dampf in den Hochdruckcylinder einläßt und den gebrauchten Dampf des
Niederdruckcylinders zum Condensator abführt. Dabei ist in bekannter Weise durch
entsprechende Disposition der arbeitenden Kanten eine fixe Voreilung für Eintritt
und Austritt, sowie constante Füllung des kleinen Cylinders mit 65, des großen
Cylinders mit 90 Procent erzielt. Um auch unterhalb dieser Grenze, bis hinab zu 5
Procent, die Füllung im Hochdruckcylinder variiren zu können, hat jeder der beiden
Steuerhähne noch eine
Kappe k aufgesetzt, deren Querschnitt (nach der Linie
III IV) in Figur
6 dargestellt ist. Dieselbe ist auf dem schwächeren Ende des Hahnkörpers
angebracht und steht mittels der Stange s (Figur 5),
welche durch eine Stopfbüchse aus dem Schiebergehäuse heraustritt, mit dem Regulator
durch Vermittelung von Hebel und Zugstange in Verbindung. So lange bei unveränderter
Stellung des Regulators die Kappe k fest bleibt, findet
eine constante Füllung statt, welche der Distanz e (für
den todten Punkt) der zusammen arbeitenden Kanten der Expansionskappe und des in
derselben rotirenden Hahnes entspricht, da der frische Dampf nur durch die Schlitze
der Expansionskoppe dem Steuerhahne zuströmen kann. Durch eine kurze Drehung der
Kappe nach links oder rechts unter dem Einflusse des Regulators wird die Distanz e vergrößert oder verkleinert, und damit größere oder
geringere Füllung erzielt, ganz analog der Wirkungsweise der früher besprochenen
Expansionsplatte. Dabei ist aber hier die Expansionsvorrichtung fast vollständig
entlastet und in folge dessen die Einwirkung des Regulators sehr sicher und
rasch.
Die schädlichen Räume, speciell zwischen Hochdruck- und Niederdruckcylinder,
sind aufs kleinste reducirt, was allerdings durch die außergewöhnlich kleinen
Querschnittsdimensionen der Dampfcanäle erleichtert wurde, welche jedoch nach den
Ansichten des Constructeurs vollkommen genügen sollen.
Um die Steuerhähne von einem einseitigen Drucke zu entlasten, sind alle Canäle
doppelt, mit diametral gegenüberstehenden Kanten angeordnet, wodurch auch die halbe
Umdrehungsgeschwindigkeit der Steuerhähne gegenüber der Kurbelwelle bedingt wurde.
Das Hahngehäuse h, welches in das Gußstück g eingesetzt ist, hat gleichfalls an beiden Seiten die
correspondirenden Oeffnungen (Schnitt I II in Fig. 4), welche durch
einen im Gehäuse h ausgedrehten Canal unter einander und
mit dem entsprechenden Dampfcylinder-Canale in Verbindung stehen, so daß aus
beiden Oeffnungen des Hahnes der Dampf ausströmen kann.
Somit bleibt nur mehr ein in der Längsachse des Hahnes wirkender Druck pp auf dessen Querschnittsfläche übrig, welcher
die Tendenz hat, denselben von seiner Gleitfläche zu entfernen. Dem entgegen wirkt
die Spindel S, welche den Hahnkörper an seinem größeren
Ende mit vier Klauen umfaßt und außerhalb des Hahngehäuses in einer nachstellbaren
Spurpfanne gelagert ist. Hier sitzen auch auf den Spindeln S die Schraubenräder, welche mit den Rädern einer längs des
Maschinengestelles laufenden Welle in Eingriff stehen und mittels derselben ihren
Antrieb von der Schwungradwelle aus erhalten.
Es muß noch speciell hervorgehoben werden, welch wesentlicher Vorzug für das ganze
System in dieser Disposition der Steuerhähne begründet ist. Indem nämlich der Dampf
das Bestreben hat, sich von dem engeren nach dem weiteren Ende des Hahnes
durchzuzwängen, wird wohl stets ein gewisser unvermeidlicher Dampfverlust vorzusehen
sein, gleichzeitig aber wirkt diese Dampfschichte als beste Schmierung und
verhindert Reibung und Abnützung der Gleitflächen, so daß alle Gewähr eines
dauernden Erhaltungszustandes geboten ist. Sollte beim Auslaufen des Spurzapfens der
Spindel S das richtige Nachstellen versäumt werden, so
würden wohl größere Dampfverluste eintreten, die sich alsbald bemerkbar machen
müßten; nie aber wird der Fall eintreten können, daß in folge des Dampfdruckes
selbst ein Verlaufen oder Festklemmen des Hahnes stattfindet, welches zum Bruch und
Stillstand der Maschine führen würde.
In dieser Ausführung ist eine Dingler'sche
Doppeldampfmaschine – System Ehrhardt – nun
schon mehrere Jahre in Betrieb und hat sich bis jetzt in allen wesentlichen Theilen
aufs vorzüglichste bewährt. Wir sehen hier eine Anwendung der
Drehschieber-Steuerung, bei welcher alle Mängel des Systemes so viel als
möglich herabgedrückt, alle Vorzüge aufs äußerste ausgenützt sind, so daß man nicht
mit Unrecht die dauernde Bewährung und Ausbreitung dieses
Systemes als eine entscheidende Probe für die Brauchbarkeit der
Drehschieber-Steuerung überhaupt erklären könnte.
Man muß daher mit größtem Interesse den Resultaten der ausgedehnten Versuche
entgegensehen, welche von dem Erfinder dieses Maschinensystemes, Ingenieur L. Ehrhardt, gegenwärtig in der Dingler'schen Maschinenfabrik angestellt werden, leider aber noch nicht so
weit gediehen sind, um hier schon veröffentlicht werden zu können.
Während die Dingler-Maschine als Resultat
mehrjähriger Versuche an einer ähnlich gebauten Vorgängerin auf die Weltausstellung
gesendet wurde, ist die 10pferdige Dampfmaschine – 265 Millim. Durchmesser,
630 Millim Hub – der Maschinen- und Waggonbaufabriks-Actiengesellschaft (vormals H. D.
Schmid) in Simmering mit rotirender Hahnsteuerung
System Radinger als erste
ihrer Gattung und daher selbstverständlich mit manchen Unvollkommenheiten
erschienen, welche bei späteren Constructionen leicht vermieden werden dürften.
Wir zählen dazu nicht die Anwendung von zehn Zahnrädern zum Antrieb der Steuerung,
welche die meisten Besucher vorwegs von dem näheren Studium der Maschine
abschreckten, von denen jedoch die Zahl von acht nothwendig durch das System bedingt ist; wohl
aber erscheint uns vor allem die normale Tourenzahl der Maschine wenigstens um die
Hälfte zu klein – bei 65 Umdrehungen der Maschine macht der Regulator nur 32
1/2 Touren in der Minute – und der ganze Mechanismus der beiden in einander
rotirenden Hähne mit den betreffenden Dichtungen und Nachstellvorrichtungen noch
mancher Verbesserung fähig.
Die Maschine enthält, wie aus Figur 7 und 8 ersichtlich
ist, vier verschiedene Steuerhähne; – davon zwei für den austretenden Dampf,
welche nahezu cylindrisch sind und keiner Nachstellung bedürfen, da sie in folge
eines gewissen Spieles gegen ihre Drehungsachse bei Schließung der Austrittscanäle
durch den Druck des Dampfes selbst abgedichtet werden.
Zwischen denselben sind in einem eigenen Gehäuse, in welches der Kesseldampf
eintritt, die beiden Hähne für die Dampfzuströmung angebracht, von denen der äußere
die fixe Admission und Expansion, der innere die variable
Expansion bewerkstelligt.
Die Hähne sind zum Zwecke der Entlastung mit diametral entgegengestellten Schlitzen
versehen, so daß einer halben Umdrehung derselben eine ganze Umdrehung der Kurbel
entspricht, und dem entsprechend münden auch die beiden Canäle zum Dampfcylinder
unter einem rechten Winkel gegen einander im Hahngehäuse ein. Indem aber der
Expansionsconus dem äußeren Hahne entgegengesetzt rotirt, bewirkt er den
Dampfabschluß gerade doppelt so rasch wie die Ehrhardt'sche Expansionskappe, und bedingt dadurch einen wesentlichen Vorzug der Radinger-Steuerung.
Im Uebrigen ist das Princip der Expansions-Regulirung ganz übereinstimmend mit
dem bei der Dingler'schen Maschine angewendeten, sowie
mit der eingangs besprochenen verstellbaren Expansionsplatte und bedarf daher keiner
näheren Erklärung. Auch hier wird durch Verdrehung des Expansionsconus gegen die Bewegungsrichtung des Vertheilungshahnes
– d.h. im Sinne seiner eigenen Rotationsbewegung – die Füllung
verringert, bei Verdrehung des Expansionsconus entgegen seinem Drehungssinne längere
Admission erzielt. Dabei gestattet aber das hier angewendete System die Durchführung
einer äußerst geistreichen und wirklich frappant einfachen automatischen
Expansionsvorrichtung.
Es empfängt nämlich der Expansionsconus, der mit einem nach oben bis über die
Regulatorhülse verlängerten Rohre die Spindel des Regulators umfaßt, seinen Antrieb
am oberen Ende dieses Rohres von dem Querstege a,
welcher fest mit der Regulatorhülse verbunden ist und an dessen Enden die abgekröpften
Regulatorarme angreifen. Während aber dieser Steg in der Regulatorspindel einen
verticalen Schlitz zu seiner auf- und abwärtsgehenden Bewegung findet, sind
die entsprechenden Schlitze des mit dem Expansionsconus verbundenen Rohres
schraubenförmig gewunden, so daß dasselbe zwar bei fixer Stellung der Regulatorhülse
an der Drehung der Regulatorspindel in fester Verbindung mit derselben theilnimmt,
bei der Verstellung der Schwungkugeln aber durch den Druck des Steges gegen die
Schraubenlinie eine kleine Drehung gegenüber der Spindel machen muß. Hierdurch wird
in gewünschter Weise der Expansionsconus durch das Steigen oder Sinken der Kugeln
– im Sinne oder entgegen seiner Bewegungsrichtung – verdreht und damit
größere oder geringere Expansion vom Stande des Regulators abhängig gemacht. Nachdem
der Expansionsconus bis auf die Ringfläche, welche der Differenz des oberen und
unteren Durchmessers entspricht, vollkommen entlastet ist, kann diese Verdrehung mit
geringem Kraftaufwande erfolgen, umsomehr als die Wirkung des Regulators eine so
unmittelbare ist, wie bei keiner anderen Dampfmaschinen-Steuerung. Es wirkt
demgemäß auch der Regulator, trotz seiner geringen Tourenzahl mit vollendeter
Sicherheit und Empfindlichkeit.
Bemerkt muß noch werden, daß die Regulatorhülse mittels Zugstange und Winkelhebels
mit einem Gegengewichte verbunden ist, das in bekannter Weise die Wirkung des Watt'schen Regulators zu einer annähernd astatischen
gestaltet; ein mit dem Winkelhebel verbundener Zeiger gibt gleichzeitig die Stellung
der Regulatorhülse und den entsprechenden Füllungsgrad an.
Um aber auch außer den Grenzen der automatischen Regulirung die Maschine zwischen 10
und 60 Procent auf den gewünschten mittleren
Expansionsgrad einzustellen, ist die Regulatorspindel selbst einer Hebung oder
Senkung fähig, indem der Spurzapfen der Spindel mittels eines doppelarmigen Hebels
h durch Schraube und Griffrad hinauf oder herab
bewegt werden kann.
Der Antrieb der Spindel erfolgt mittels des Kegelrades b,
welches von dem auf der Welle w aufgekeilten Kegelrade,
vom halben Durchmesser, in Bewegung gesetzt wird. In entgegengesetzter Richtung wird
der Vertheilungshahn durch das zweite Kegelrad c bewegt,
welches mit dem nach abwärts verlängerten, die Spindel umfassenden Rohre des äußeren
Hahnes durch Feder und Nuth verbunden ist. Mit dem Kegelrade aus einem Stücke ist
das oberhalb desselben befindliche Stirnrad, welches die beiden Hähne für die
Dampfausströmung in Bewegung setzt, und es ist nur noch hinzuzufügen, daß die Welle w mittels gleichgroßer conischer Räder von einer
unterhalb der Kurbelwelle gelagerten Vorgelegewelle angetrieben wird, welche
dieselbe Tourenzahl erhält wie die Hauptwelle.
Es erübrigt noch die Darstellung des eigenthümlichen Mechanismus, mittels dessen die
rotirenden Hähne in der richtigen Lage gehalten, resp. nach Bedarf verstellt werden
können. Zu diesem Zwecke ist der äußere Hahn an seinem oberen Ende durch vier Arme
mit einem Rohre verbunden, welches über das Rohr des Expansionsconus geschoben ist,
und durch eine Stopfbüchse aus dem Hahngehäuse heraustritt. Der Deckel des Gehäuses
ist zweitheilig und trägt einen Ständer aufgegossen, in dessen oberem Theile die
Hülse r fest, und das zweitheilige Kammlager k verschiebbar gelagert ist. Die Hülse r, in welche das Kammlager eingeschraubt ist, trägt an
ihrem unterem Ende eine Schraubenverzahnung mit eingreifender Schnecke, womit die
Hülse r gedreht und dadurch das Kammlager und der
Vertheilungshahn gehoben und gesenkt werden können. Gleichzeitig muß jedoch auch der
innere Conus mitbewegt werden, und zu diesem Ende ist die Schraubenhülse r' sowie das Kammlager k',
welches den Expansionsconus trägt, in der Verlängerung des Kammlagers k gelagert, so daß der innere Hahn stets zugleich mit
dem äußeren gehoben und gesenkt wird, außerdem aber noch eine besondere Verstellung
mittels des an r' angebrachten Schneckengetriebes
erhalten kann.
Wie aus Figur 8
hervorgeht, hat dabei das Kammlager k' gleichzeitig die
Bestimmung, den dampfdichten Abschluß des auf die Regulatorspindel aufgeschobenen
Rohres zu bewerkstelligen, erfüllt denselben aber, wie die Erfahrung zeigt, nicht
vollkommen, so daß die Anbringung einer Stopfbüchse in der Schraubenhülse r' beabsichtigt wird.
Abgesehen jedoch von diesem kleinen Uebelstande bewährt sich die Maschine, welche
gegenwärtig einen Theil der Werkstätten der Simmeringer Maschinenfabrik antreibt,
aufs vollkommenste und zeichnet sich speciell aus durch die vortreffliche Wirkung
des Regulators und ihren ruhigen Gang. Dabei darf freilich nicht unterlassen werden,
für das Nachstellen der Hähne entsprechend Sorge zu tragen, indem sich die
Kammzapfen, durch den nach abwärts gerichteten Druck des Dampfes, allmälig auslaufen
und dadurch ein Verklemmen der Hähne eintreten kann, wenn die Kammzapfen nicht
rechtzeitig mittels der Schraubenhülsen r und r' wieder etwas gehoben werden.
Es ist klar, daß dieses Geschäft mit sorgfältiger und geübter Hand besorgt werden
muß, um nicht andererseits durch zu großes Spiel der Hähne übermäßige Dampfverluste
hervorzurufen, und es mag der Ausspruch wohl gestattet sein, daß in dieser Richtung noch eine
Verbesserung des Systemes wünschenswerth und auch wohl möglich wäre, durch welche
die Vorzüge dieser interessanten Steuerung einer ausgedehnteren Anwendung zugeführt
würden.
(Fortsetzung folgt.)