Titel: Neuerungen an Dampfmaschinen.
Autor: Fr.
Fundstelle: Band 298, Jahrgang 1895, S. 279
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Neuerungen an Dampfmaschinen. (Schluss des Berichtes S. 244 d. Bd.) Mit Abbildungen. Neuerungen an Dampfmaschinen. Zur Regelung der an den beiden Cylinderenden einzuführenden Dampfmenge schlagen T. und B. Lees und W. Lees jun. in Hollinwood, Oldham, die in Fig. 62 ersichtliche Einrichtung vor. Durch einen von der Kurbelwelle aus mittels Excenter bethätigten Hebel werden zwei Wellen b derart bewegt, dass mit ihnen durch Winkelhebel d in Verbindung stehende Hakendaumen f ein darunter liegendes Doppelsitzventil a zweimal bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle anheben, wodurch Dampf an jedes Cylinderende gelangt. Die beiden Winkelhebel d sind durch eine Stange e so mit einander verbunden, dass sie gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Bewegungen ausführen. Die Daumen fsind an dem unteren wagerechten Arm ihres Winkelhebels angelenkt und greifen mit ihren hakenförmigen Enden unter entsprechend ausgebildete Vorsprünge h der Ventilspindel, um diese damit anheben zu können. Der Rücken g der Ventilvorsprünge wie auch die unteren Flächen der Haken f sind, damit letztere bei ihrer Abwärtsbewegung leicht über die ersteren hinweg gleiten können, abgerundet. Der Hub des Ventils, sowie die Zeit, während welcher es geöffnet ist, hängt von der jedesmaligen Lage des einen oder anderen Hakens unterhalb der Vorsprünge h bezieh. von der Winkelverstellung der Daumen f um ihre Zapfen ab. Letztere lässt sich z.B. durch ein Gleitstück k1 bewirken, welches mittels eines auf der Welle l befestigten Hebels k in senkrechter Richtung verstellt werden kann. Die Welle l wird vom Regulator eingestellt, derart, dass sich bei wachsender Geschwindigkeit der Maschine eine mit dem Gleitstück verbundene Platte abwärts und, sobald die Geschwindigkeit wieder abnimmt, aufwärts bewegt. Die Vertheilung des Gewichtes der Daumen ist so getroffen, dass die Haken stetig bestrebt sind, sich einander zu nähern und unter die Spindelvorsprünge h zu greifen. Textabbildung Bd. 298, S. 280 Lees' Regulirung des Dampfzutritts. Das vorliegende Steuerungsprincip lässt sich mit einigen Abänderungen auch dann anwenden, wenn die Einlassventile von einander getrennt an beiden Enden des Cylinders sitzen, wie dies z.B. Fig. 63 erkennen lässt. Die Daumen m sind hier umgekehrt angeordnet und bethätigen mit ihren hakenförmigen Theilen die Enden der Hebel n, welche auf die Ventilspindeln o einwirken. Um ein sicheres und stossfreies Schliessen der Einlassventile bei allen Füllungsgraden zu erreichen, schlägt A. Collmann in Wien die in Fig. 64 und 65 ersichtlichen Einrichtungen vor. Textabbildung Bd. 298, S. 280 Regulirung der Füllungsgrade von Collmann. Der Daumen D schwingt entweder um seine Achse x (Fig. 64) oder bewegt sich längs einer Führung hin und her (Fig. 65); im ersteren Falle wirkt er mittels einer Rolle R, im letzteren mittels eines Stückes R1 mit entsprechend gestaltetem Kopf derart auf die Ventilspindel v ein, dass sich das Ventil V erst langsam von seinem Sitz erhebt, danach schnell den vollen Betrag seines Hubes zurücklegt und in dieser Stellung verbleibt, bis es behufs Abschneidens der Dampfzufuhr wieder nach abwärts geht. Sobald durch die Steuerung in einem gewissen Augenblicke der Daumen ausgelöst wird, bewegt er sich unter Wirkung eines Gewichtes oder einer Feder sofort nach rückwärts. Zufolge des den Ventilschluss bewirkenden Dampfdruckes legt sich die Rolle R oder der Kopf R1 beständig gegen die Arbeitsfläche des Daumens D und dieser ist so gestaltet, dass zur Vermeidung von Stössen die Abwärtsbewegung des Ventils zuerst sehr schnell erfolgt, und sich, je näher dasselbe seinem Sitze kommt, immer mehr verzögert. Nach erfolgtem Ventilschluss bewegt sich der Daumen noch weiter nach rückwärts und gibt die Rolle R bezieh. den Kopf R1 vollständig frei. Diese Rückwärtsbewegung des Daumens D wird durch einen Luftbuffer geregelt. Textabbildung Bd. 298, S. 280 Fig. 66.Eincylindermaschine von Halot. Eine von der Société anonyme des établissements Halot (anciens etablissements Cail-Halot), Brüssel, in Antwerpen 1894 ausgestellte liegende Eincylindermaschine mit Condensation arbeitete mit einer der Maschinenfabrik Grevenbroich in Grevenbroich patentirten Ventilsteuerung, welche neben einfacher Construction sich noch dadurch auszeichnet, dass das Voreilen bei allen Füllungsgraden constant bleibt. Wie in Fig. 66 ersichtlich, ist auf der Steuerwelle für jedes Ein- und darunter liegende Auslassventil ein Excenter befestigt. Zwischen jeder Excenterstange und der zugehörigen Ventilzugstange ist eine an ihren Endpunkten gelenkig aufgehängte Schwinge eingeschaltet, deren gekrümmte Kante gegen eine festliegende oder um ihren festliegenden Aufhängepunkt drehbare Anschlagfläche (Rolle) anliegt bezieh. sich an dieser Fläche abwälzt, so dass die Schwinge zu einem zweiarmigen Hebel wird, dessen Längen sich bei der Verschiebung zu einander verändern. Da bei dieser Anordnung, sobald sich die Schwinge von der Rolle entfernt und wieder angepresst wird, ein Schlagen derselben gegen die festliegende Rolle nicht vermeiden lässt, auch andererseits durch die in der Ventilzugstange auftretenden Kräfte ein Anpressen der Schwinge gegen die Rolle erfolgt, so dass sie sich auf der Anschlagfläche nicht mehr abwälzen kann, wurde der Maschinenfabrik Grevenbroich unter D. R. P. Nr. 74580 eine nachgiebige unter Federdruck stehende Lagerung der als Bogenstück oder drehbare Rolle ausgeführten Anschlagfläche geschützt, wobei zwischen das festliegende und das lothrecht sich bewegende Führungsstück eine elastische Platte oder ein Ring eingelegt ist, welcher den zwischen Schwinge und Anschlagfläche auftretenden Stoss noch mehr vermindert bezieh. ganz aufhebt. Zufolge der gegenseitigen Lage der zur Steuerung gehörigen Einzeltheile öffnen sich die Ventile bei allen Füllungen sehr schnell bis auf eine gewisse Höhe, bleiben in dieser einen Augenblick stehen und bewegen sich danach zunächst wieder schnell, nachdem mit verringerter Geschwindigkeit auf ihre Sitze zurück. Textabbildung Bd. 298, S. 281 Fig. 67.Füllungen der Diagramme. Fig. 67 veranschaulicht die den Bewegungen der Ventile entsprechenden Curven für Füllungen von 10 bis 70 Proc. des Kolbenhubes. Man sieht, dass das Voreilen für alle Füllungsgrade constant, das Heben der Ventile, wie auch die Abwärtsbewegung derselben sehr schnell und letztere schliesslich langsamer erfolgt, wenn sich das Ventil seinem Sitze nähert. Der Augenblick, in welchem die Periode des Schliessens des Ventils in Wirklichkeit beginnt, ist durch den Schnittpunkt der elliptischen Bahn des mit der Schwinge durch Gelenke verbundenen Excenterpunktes mit den Bewegungscurven des Ventils gegeben. Die in Antwerpen ausgestellte Maschine hatte 425 mm Cylinderdurchmesser für 800 mm Kolbenhub und soll mit 70 minutlichen Umdrehungen bei 5½ at Dampfspannung normal 70 und im Maximum 124 leisten. Die der normalen Leistung entsprechende Füllung beträgt hierbei 17, diejenige der maximalen Leistung 40 Proc. des Cylindervolumens. Die Franz Eisner in Görlitz unter Nr. 82138 vom 11. Juli 1894 im Deutschen Reiche patentirte zwangläufige Ventilsteuerung zeichnet sich ebenfalls durch eine grosse Einfachheit des Steuerungsmechanismus aus. Die Anordnung der Dampfvertheilungsorgane, sowie der Einbau der doppelsitzigen Ein- und Auslassventile ist wie bei Ventilmaschinen allgemein üblich. Neu ist die Uebertragung der Bewegung von der Steuerwelle auf die Ventile. Die parallel zur Cylinderachse liegende, von der Schwungradwelle in Umdrehung versetzte Steuerwelle erhält für je ein Ein- und Auslassventil eine Kurbel oder ein Excenter. Der Kurbelzapfen greift mittels Gleitsteines in eine Schlitzscheibe, welche in dem Bügel der geführten Ventilzugstange drehbar gelagert ist; letztere ist durch nur zwei Gelenke mit der Ventilspindel in Verbindung gebracht. Die jeweilige Lage des Schlitzes der Scheibe bestimmt der Regulator, welcher zu dem Zwecke durch ein einfaches Gestänge mit der Scheibe so verbunden ist, dass er beim Steigen oder Fallen ein Verstellen derselben und dadurch eine Aenderung des Füllungsgrades der Maschine bewirkt. Die Kurbelschleifen lassen sich mit geradliniger und gekrümmter Gleitbahn herstellen. 4. Dampfmaschinen mit Drehschiebersteuerungen. Textabbildung Bd. 298, S. 281 Dampfmaschine mit Drehschiebersteuerung. Eine eigenartige Dampfmaschine stehender Anordnung mit Drehschiebersteuerung, bei welcher der auf der einen Kolbenfläche wirksam gewesene Dampf zum Theil nach dem anderen Cylinderende übergeführt wird, um hier nochmals in gegen vordem entgegengesetzter Richtung auf denselben Kolben zu wirken, findet sich im American Machinist vom 5. September 1895, S. 707, beschrieben. Die Maschine besteht, wie Fig. 68 erkennen lässt, aus zwei von einander unabhängigen Cylindern BC, deren Kolben B1C1 auf zwei um 90° gegenseitig versetzte Kurbeln der Schwungradwelle arbeiten. Zwischen den Cylindern bewegt sich der von der Kurbelwelle aus mittels konischer Räder 17, 19 betriebene cylindrische Drehschieber A. Die in Fig. 68 bis 71 ersichtlichen Querschnitte der Cylinder zeigen die Stellungen der Kolben, sowie diejenige des Schiebers bei auf einander folgenden Viertelumdrehungen der Kurbelwelle. Der Arbeitsdampf gelangt durch eine obere Oeffnung a des Schieberkastens in den Innenraum des Schiebers. Betrachtet man nur den linksseitigen Cylinder, so steht bei der in Fig. 68 ersichtlichen Stellung des zugehörigen Kolbens das untere Ende dieses Cylinders durch die Kanäle 12, 5, 11 in directer Verbindung mit seinem oberen Ende und erhält Dampf aus dem letzteren; die Verbindung beider Cylinderenden wird unterbrochen, sobald der Kolben etwas über ⅜ seines Aufwärtshubes zurückgelegt hat. Erreicht der Kolben seine Mittelstellung (Fig. 69), so kann der Arbeitsdampf durch den vollen Querschnitt des Schieber- bezieh. Cylinderkanals c bezieh. 12 in den unteren Theil des Cylinders treten. Dies geschieht in jedem Cylinder, d.h. frischer Arbeitsdampf gelangt dann jedesmal hinter die Kolben derselben, wenn die betreffende Kurbel im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung der zugehörigen Kolbenstange steht. Die ganze Dauer der Einströmung frischen Dampfes in die Cylinder beschränkt sich auf einen Weg von nur ungefähr 1/16 des Kolbenhubes, in welcher Zeit auch die Ausströmung des verbrauchten Dampfes auf der anderen Kolbenseite stattfindet. Der in den Cylinder eingeströmte Frischdampf verrichtet auf einem Weg von ungefähr ¼ des Kolbenhubes durch Expansion Arbeit, während gleichzeitig der vordem wirksam gewesene Dampf auf der anderen Kolbenseite comprimirt wird. Bevor der Kolben jedoch seine obere Endstellung erreicht, treten, wie Fig. 70 erkennen lässt, beide Kolbenseiten durch die Kanäle 11, 4, 12 mit einander in Verbindung, so dass wieder ein Ueberströmen von Dampf in den oberen Theil des Cylinders stattfinden kann. Befindet sich der Kolben des linksseitigen Cylinders bei seiner Abwärtsbewegung zum zweiten Male in der Mittelstellung (Fig. 71), so tritt Frischdampf durch den Schieberkanal f und den Kanal 11 des Cylinders in den letzteren und es wiederholt sich der beschriebene Vorgang. In gleicher Weise findet auch die Dampfvertheilung in dem rechtsseitigen Cylinder statt. Es ist einleuchtend, dass, da die Einströmung frischen Dampfes nicht wie bei gewöhnlichen Dampfmaschinen nahe den Endstellungen des Kolbens, sondern erst nahe der jedesmaligen Mittelstellung desselben erfolgt, die auf diesen ausgeübte Kraft in wirksamerer Weise durch die zugehörige, im rechten Winkel zur Kolbenstange stehende Kurbel auf die Schwungradwelle übertragen wird als bisher, auch bei der getroffenen Einrichtung des Ueberströmens des auf der einen Kolbenseite wirksam gewesenen Dampfes nach der anderen Kolbenseite behufs nochmaliger Arbeitsverrichtung der Gegendruck auf den Kolben eine bedeutende Herabminderung erfährt. Ob letzteres indess bei schnell laufenden, stehenden Maschinen in Rücksicht auf Gleichförmigkeit des Ganges von besonderem Werth ist, dürfte anzuzweifeln sein. Die Drehschiebersteuerung von R. Schnöckel in Essen an der Ruhr (D. R. P. Nr. 80103) eignet sich namentlich für schnell laufende Dampfmaschinen mit Verbund Wirkung des Arbeitsdampfes. Fig. 72 veranschaulicht die Steuerung an einer stehenden Maschine mit zwei Cylindern C1C2, deren Kolben als Differentialkolben für Hoch- und Niederdruck ausgebildet sind. Die Kurbeln sind um 180° versetzt. Der cylindrisch oder als abgestumpfter Kegel ausgebildete Drehschieber befindet sich wieder zwischen beiden Cylindern in einem Gehäuse und wird durch Zahnräder in Bewegung gesetzt. In der gezeichneten Stellung tritt Frischdampf durch die Aussparung e unter den Kolben des Cylinders C1, während der über dem Kolben befindliche Dampf durch die Aussparung a des Schiebers ins Freie bezieh. in den Condensator entweicht. Beim Cylinder C2 dagegen bringt die Aussparung u des Schiebers beide Kolbenseiten derart mit einander in Verbindung, dass der Dampf in Richtung des auf der Abbildung ersichtlichen Pfeiles von der unteren nach der oberen Kolbenseite strömen kann. Die Umdrehungszahl des Schiebers müsste hier gleich derjenigen der Kurbelwelle sein, da für Ein-, Aus- und Uebertritt nur je eine Aussparung vorhanden ist. Es können jedoch auch mehrere Aussparungen für jeden Vorgang angeordnet werden und würde sich dann das Verhältniss der Umdrehungszahlen ändern. Die Zeiten, in welchen der Schieber die Kanäle öffnet oder schliesst, sind aus Fig. 73 zu ersehen. Der Schieber, dessen Drehsinn (durch Pfeil angedeutet) gleich demjenigen der Kurbelwelle angenommen, ist in der gezeichneten Stellung im Begriff, die Dampfkanäle, deren Breite mit x bezeichnet, zu öffnen. Die auf dem Kurbelkreis eingezeichneten Kurbelzapfen stehen also kurz vor dem Todtpunkt. Die Linien von Mitte Kurbelzapfen durch die Kanten der Dampfkanäle, welche sich momentan mit den Kanten der Aussparungen des Schiebers decken, gehen nach dem Mittelpunkt des Schiebers und des Kurbelkreises, liegen also radial zu denselben. Hiernach lassen sich leicht die weiteren Punkte feststellen, in welchen die einzelnen Aussparungen die Dampfkanäle wieder schliessen; denn hat sich der Schieber um die Breite des betreffenden Kanals x plus der Breite der Aussparung gedreht, so ist der Kanal geschlössen. Kommt z.B. der Punkt i in eine der Stellungen, in welche jetzt die Kurbelzapfen eingezeichnet sind, so beginnt im Hochdruckcylinder die Expansion. Anstatt je eines Cylinders mit Differentialkolben für Hoch- und Niederdruck lassen sich auch zwei Cylinder, der eine für Hoch-, der andere für Niederdruck, anordnen. In diesem Falle ist zur Dampfvertheilung ein doppelter Drehschieber erforderlich. Textabbildung Bd. 298, S. 282 Drehschiebersteuerung von Schnöckel. 1 HD Compression, ND Expansion; 2 ND Beginn der Compression; 3 HD Beginn der Expansion; 4 HD Einströmung, ND Ausströmung; 5 Beginn der Ueberströmung von HD nach ND; 6, 6a Todtpunkt. Die Drehschiebersteuerung von K. Lausmann in Jurjew (Russland) mit einem in der Mitte doppelwandigen cylindrischen Drehschieber zeigt eine grosse Uebereinstimmung mit der von A. Barleben angegebenen Drehschiebersteuerung (1895 296 * 28), unterscheidet sich jedoch von dieser dadurch, dass keine zickzackförmig geführten Kanäle vorgesehen sind. In der in Fig. 74 dargestellten Drehschiebersteuerung für constante Füllung ist Z1 der Kolben des Arbeitscylinders Z; der Drehschieber S wird von der Schwungradwelle mittels konischer Räder in Umdrehung versetzt und rotirt mit derselben Geschwindigkeit wie diese. Von dem Inneren des Cylinders Z führen in bekannter Weise von beiden Kolbenseiten die Kanäle C und C1 in das Drehschiebergehäuse G, jedoch so, dass jeder Kanal durch einen Steg s in zwei Kanäle A und B bezieh. A1 und B1 getheilt ist. A und A1 dienen zur Einströmung, B und B1zur Ausströmung des Dampfes. Zu dem Zwecke überdecken die Theile des Drehschiebers S, welche den im Raume D vorhandenen frischen Dampf abschliessen, die Gehäusekanäle A und A1 derart, dass beim Rotiren des Schiebers Dampf in die Kanäle A bezieh. A1 gelangt, wenn ein Schieberkanal u bezieh. a1 mit diesen Kanälen zusammentrifft. In gleicher Weise treffen beim Rotiren des Schiebers die Schieberauslasskanäle b und b1 mit den Gehäusekanälen B bezieh. B1 zusammen; in letzterem Falle geht der Abdampf in die durch die äussere und innere Wandung des Schiebers gebildete Kammer F, um von hier unter Vermittelung des Schieberkanals c in die Ausbauchung K des Schiebergehäuses, von hier ins Freie bezieh. in den Condensator zu gelangen. Textabbildung Bd. 298, S. 283 Drehschiebesteuerung von Lausmann. Dreht sich z.B. der Schieber in der Pfeilrichtung (Fig. 75), so ist, wenn der Kolben Z1 unten auf dem todten Punkt steht, der untere Cylinderkanal C1 offen und der Dampf strömt durch A in den Cylinder, bis der Schieberkanal a1, einer bestimmten Füllung entsprechend, den Kanal A1 abschliesst. Einer richtigen Vorausströmung entsprechend, hat sich vordem auf der oberen Seite der Schieberkanal b geöffnet, so dass Dampf durch B in die Kammer F des Schiebers und von hier durch den Schieberkanal c und den Kanal K ins Freie strömt. Ist der Kolben Z1 an der oberen Seite des Cylinders angelangt, so hat sich der Schieber, da er dieselbe Umdrehungsgeschwindigkeit wie die Kurbelwelle besitzt, halb gedreht, und der in der röhrenförmigen Höhlung D desselben stehende Dampf kann durch den Schieberkanal a in den Gehäusekanal A und Cylinderkanal C einströmen. Der Abdampf auf der unteren Seite des Cylinders entweicht durch B1 und c1 ins Freie. Der Schieber lässt sich auch derart ausbilden, dass er in bekannter Weise zum gleichzeitigen Steuern von Hochdruck- und Niederdruckcylinder einer Woolf'schen Maschine dienen kann. Fr.