LIII. Ueber die Expansionsvorrichtungen für feststehende Dampfmaschinen und Locomotiven. Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement, April 1846, S. 165. Mit Abbildungen auf Tab. IV. (Beschluß der Abhandlung S. 180 im vorhergehenden Heft des polytechn. Journals.) Ueber die Expansionsvorrichtungen für feststehende Dampfmaschinen und Locomotiven. 4) Expansionsvorrichtung der HHrn. Legavriand und Degnoy in Lille. Diese Maschinenbaumeister nahmen für verschiedene Abänderungen, welche sie beim Dampfmaschinenbau anwandten, am 17. Jan. 1842 ein Erfindungspatent auf fünf Jahre. Die Abänderungen bestehen hauptsächlich in Schiebern, welche sie auf dem durch ein Excentricum bewegten Schieberventile anbrachten. Mitten auf dem Schieberventil und auf der Seite, wo sich die kleinen Schieber bewegen, ist ein Ansatz angebracht, durch welchen die Stange geht, auf der die kleinen Schieber sich befinden. Diese Stange ist mit einem rechten und einem linken Gewinde versehen, welche beide durch einen Ansatz an der Stange getrennt sind. Nur wenn der Ansatz an der Stange auf den Ansatz am Schieberventile trifft, bewegt sich dieses, und sobald die Stange die Richtung ihrer Bewegung ändert, trennen sich beide Ansätze wieder von einander. Das Schieberventil bekommt auf diese Weise eine unterbrochene Bewegung. Es geht eine Zeitlang in einer Richtung, bleibt dann stehen, geht wieder zurück und steht wieder stille. Die kleinen Schieber sind nichts anderes, als rechtwinkelige massive Platten, von denen jede ein Ohr hat, in welches die gemeinschaftliche Schieberstange direct eingeschraubt ist. Dreht man die Schieberstange nach der einen oder anderen Richtung um ihre Achse, so nähert man die Schieber einander, oder entfernt sie von einander, und vermehrt oder verändert dadurch den Grad der Expansion, weil man früher oder später die correspondirenden Oeffnungen auf dem Schieberventil verschließt und folglich den Dampfzufluß in den Cylinder absperrt. 5) Veränderliche Expansion des Hrn. Meyer. Die Locomotiven des Hrn. Meyer in Mülhausen sind mit einem Apparat versehen, für welchen derselbe am 23. April 1842 ein Erfindungspatent auf 15 Jahre nahm. Dieser Apparat gestattet dem Maschinenführer die Dauer der Expansion veränderlich zu machen, d.h. die Dauer der Kolbenbewegung, während welcher Dampf in den Cylinder zugelassen wird. Um diesen Zweck zu erreichen, vergrößert er die Ränder des Vertheilungsschiebers, oder des gewöhnlichen Schieberventils so, daß sie niemals die Dampfzuführungscanäle verlassen, und der Dampf wird dann durch rechtwinkelige Oeffnungen zugelassen, die in den Rändern des Schiebventils angebracht sind, wenn diese Oeffnungen mit den Dampfcanalmündungen zusammenfallen. Fig. 1 ist ein verticaler Durchschnitt der Platte, worin die Dampfcanäle, welche zu den beiden Enden des Cylinders führen, und der Dampfablaßcanal angebracht sind. Auf diese Platte ist das Schieberventil oder der Vertheilungsschieber mit seinen breiten Rändern, durch welche die Dampfzulaßöffnungen gehen, aufgelegt, und ebenfalls in verticalem Durchschnitt zu sehen. a ist die Oeffnung, durch welche der Dampf entweicht. b, b' sind die Canäle, welche an beiden Enden in den Cylinder einmünden. c, c' die rechtwinkeligen Oeffnungen in den Schieberrändern, durch welche der Dampf in die Canäle einströmt. Das Schieberventil ist einem gewöhnlichen ähnlich, welches, wenn es seine mittlere Stellung hat, die Dampfcanäle b, b' durch die massiven Theite d, d' verdeckt. Die Theile d, d' sind breiter als die Oeffnungen, und zwar stehen sie nach innen um 0,0005 Met. und nach außen um 0,003 Met. über die Oeffnungen vor. Dieses Uebergreifen über die Oeffnungen beträgt bei weitem. weniger, als bei den Expansionsmaschinen von Sharp und Roberts Der Vergleichung wegen wurde in Fig. 2 ein verticaler Durchschnitt eines Schieberventils nach dem System letzterer abgebildet: dabei stehen die Schieberränder außerhalb um 0,0335 Met. vor, wenn der Schieber seine mittlere Stellung hat. Das Schieberventil wird bei den Locomotiven des Hrn. Meyer durch ein gewöhnliches Excentricum O, Fig. 4, bewegt, das auf die Achse der Treibräder so aufgekeilt ist, daß es ein klein wenig voreilt, d.h. daß der Dampf schon zum Kolben gelassen wird, ehe er noch seinen Lauf ganz vollendet hat, so daß er sich noch einige Millimeter weit gegen den einströmenden Dampf bewegen muß. Um mit Expansion zu arbeiten, oder um den Dampfzufluß in den Cylinder plötzlich zu unterbrechen, wenn der Kolben einen gewissen Theil seines ganzen Hubes gemacht hat, brachte Hr. Meyer zwei Platten oder kleine Schieber e, e' an, die mit den Ansätzen f, f' versehen sind, welch letztere auf eine und dieselbe Stange A aufgepaßt sind. Diese Platten verschieben sich auf dem Rücken des Schieberventils und verschließen zur gehörigen Zeit abwechslungsweise die rechtwinkeligen Oeffnungen c, c' Die Stange A ist da, wo sich die Ansähe f, f' befinden, zur Hälfte mit einem rechten, zur Hälfte mit einem linken Gewinde versehen, und die Ansätze sind so ausgebohrt, daß der eine die Mutter für das rechte, der andere für das linke Gewinde bildet. Aus dieser Anordnung geht hervor daß, wenn man die Stange A um ihre Achse dreht, die Ansätze f, f' mit den Platten e, e' sich der Länge nach auf der Stange verschieben müssen, weil sie sich nicht mit der Stange drehen können, und da auf der Stange sich ein linkes und ein rechtes Gewinde befindet, so nähern sich die beiden Platten oder entfernen sich von einander, je nachdem die Stange in der einen oder anderen Richtung gedreht wird. Die Ansätze f, f' können so nahe zusammengerückt werden, daß sie sich berühren, und entfernen können sie sich, bis sie an den Ringen g, g', die auf der Stange befestigt sind, anstoßen. Fig. 1 zeigt die Platten in ihrer größten, und Fig. 3 in ihrer kleinsten Entfernung. Die Stange geht durch die beiden Wände der Dampfbüchse B, Fig. 4. Das Ende derselben, welches gegen die Treibachse der Locomotive zu liegt, ist durch einen Ring C, der eine Kugel umgibt, mit einer Zugstange K verbunden. Diese Zugstange erhält ihre Bewegung von der Stange E des Dampfkolbens L und zwar durch Vermittelung eines kleinen, ungleichartigen Hebels. Die Bewegung der Zugstange theilt sich der Schieberstange A mit den daran befindlichen zwei kleinen Schiebern f, f' mit, und zwar ist diese Bewegung immer der Kolbenbewegung entgegengesetzt, die Maschine mag vorwärts oder rückwärts gehen. Auf demjenigen Ende der Stange A, welches durch die Rauchkammer durchgeht, befindet sich ein gezahntes Rad F, das durch einen Rahmen G, Fig. 6, getragen wird, welcher an die äußere Wand der Rauchkammer angeschraubt ist. Dieses Rad wird durch eine endlose Kette H in Bewegung gesetzt, welche zum Theil die Peripherie eines anderen Rades umgibt, das der Maschinenführer vermittelst einer langen Achse, auf welcher sich eine Kurbel befindet, drehen kann, wenn er während des Gangs der Maschine die Entfernung der Schieber, und dadurch den Grad der Expansion verändern will. Die Größe der Expansion wird durch einen Zeiger angezeigt, welcher sich auf einem Gradbogen bewegt, auf dessen Fläche die Zahlen 6, 5, 4, 3, 2, 2/3 eingravirt sind. Diese Zahlen geben an, daß die Schieber so gestellt sind, daß der Dampf während 1/6, 1/5, 1/4, 1/3, 1/2, 2/3 des. ganzen Kolbenhubes einströmen kann. Auf der Zeigerachse ist ein gezahntes Rad befestigt, welches durch eine endlose Schraube bewegt wird, die sich auf der langen Achse befindet, welche der Maschinenführer dreht, um die Expansion zu verändern. Ein und derselbe Mechanismus und die nämliche endlose Kette wirken auf die Schieber in beiden Dampfkästen. Die Fig. 4, 5 und 6 stellen die wesentlichen Theile der so eben beschriebenen Vorrichtung dar. Fig. 4 ist ein verticaler Durchschnitt durch einen Cylinder, dessen Dampfkasten, und durch die darin befindlichen Schieber. I, I' sind die beiden Steuerungsgabeln zum Vorwärts- und Rückwärtsfahren. Sie bewegen das eigentliche Schieberventil. D ist der kleine Hebel, welcher die Bewegung der Kolbenstange der Schieberstange A mittelst der Zugstange K, die durch das Kugelgelenk C mit ihr verbunden ist, mittheilt. In Fig. 4 ist der Kolben L am Ende seiner rückwärtsgehenden Bewegung. Fig. 5 ist eine anderer verticaler Durchschnitt eines Cylinders mit der Dampfbüchse, wobei der Schieber M eben seine geradlinige Bewegung beginnt. Die Stange A ist in der Mitte ihrer Bewegung, und die Platte f' hat die Oeffnung c' bereits bedeckt, so daß kein Dampf mehr in den Cylinder einströmen kann. Fig. 6 ist eine horizontale Ansicht, aus welcher die Lage der beiden Cylinder und der endlosen Kette, die zu gleicher Zeit die beiden gezahnten Räder und mit denselben die Stangen A in Bewegung setzt, ersichtlich ist. N ist die Achse, mittelst welcher der Maschinenführer die endlose Kette in Bewegung setzt. Wenn der Kolben seine geradlinige Bewegung beginnt, ist das Schiebventil M schon etwas über seine mittlere Stellung hinausgerückt, und die Schieber e, e' sind am Ende ihres Laufs und beginnen die rückwärtsgehende Bewegung. Die Oeffnung b ist durch den Rand des Schiebventils nicht mehr ganz bedeckt, und die Oeffnungen b und c fallen demnach schon zum Theil zusammen. Was die Oeffnung b betrifft, so kommt diese unter die Höhlung des Schiebventils M, und folglich kann, während der Dampf in den hinteren Cylinderraum tritt, um den Kolben vorwärts zu treiben, der Dampf, welcher im vorderen Cylinderraum gewirkt hat, durch den Canal b' zur Abzugsröhre gelangen. Da der Kolben und das Schiebventil M sich vorwärts bewegen, während die Stange A sich in entgegengesetzter Richtung bewegt, so nähern sich die Oeffnung c und der Schieber e einander. Die Oeffnung c wird auf diese Weise durch den Schieber e verdeckt, und der Dampfzufluß unterbrochen, nachdem der Kolben einen Theil seines Wegs zurückgelegt hat, welch letzterer um so kleiner wird, je weiter der Schieber f auf der Stange A nach rückwärts gestellt ist, oder je weiter die Schieber f und f' von einander entfernt sind. Die Zeitdauer der Expansion wird demnach durch die Entfernung der Schieber von einander vergrößert. Aus den Versuchen, welche von Hrn. Combes mit einer Locomotive des Hrn. Meyer auf der Eisenbahn von Paris nach Versailles angestellt wurden, geht hervor, daß das veränderliche Expansionssystem, welches Hr. Meyer erfunden hat, allen Bedingungen einer guten Dampfvertheilung für alle Grade von Expansion entspricht, und daß es geeignet ist alle Modificationen anzunehmen, die für nützlich erachtet werden sollten, wie z.B. das Voreilen des Schiebers beim Ablassen wie bei dem Zulassen des Dampfs etc. Diese Modificationen werden gerade so wie bei Maschinen mit gewöhnlichem einfachen Schieberventile hervorgebracht. 6) Veränderliche Expansionsvorrichtung des Hrn. Gunzenbach. Dieser Ingenieur, welcher den Bau der Locomotiven bei Hrn. Meyer studirte, nahm am 18. Febr. 1843 ein Erfindungspatent auf 5 Jahre für eine veränderliche Expansionsvorrichtung an Locomotiven. Der Erfinder gibt dem Vertheilungsschieber so breite Ränder, und läßt denselben so vereilen, als es für eine erste, constante Expansion nothwendig ist. Die Dampfbüchse ist durch eine horizontale, mit Oeffnungen versehene Platte in zwei Abtheilungen getheilt, von denen die zweite einen Schieber, nämlich den Expansionsschieber enthält. Dieser besteht aus einer Art rechtwinkeligem Nahmen, dessen Boden mit zwei Oeffnungen versehen ist, welche die Verbindung zwischen der Dampfzuleitungsröhre und dem eigentlichen Schieberkasten herstellen, wenn eine dieser Oeffnungen mit einer Oeffnung in dem Zwischenboden der Dampfbüchse zusammentrifft. Es ist nun leicht einzusehen daß, wenn man dem Expansionsschieber eine hin- und widerkehrende Bewegung gibt, dieser die Oeffnungen in dem Zwischenboden nach und nach frei machen, und sie wieder bedecken wird. Wenn man nun diese Bewegung verändert, so wird man früher oder später die Verbindung unterbrechen und folglich die Expansion länger oder kürzer dauern lassen können. Hr. Gunzenbach kann diese Bewegung, während die Maschine im Gang ist, verändern, indem er die Expansionsschieber beider Cylinder durch die Zugstangen der freien Excentrica bewegen läßt, d.h. diejenigen, welche zum Rückwärtsfahren gebraucht werden, wenn nämlich die Maschine vorwärts geht, oder umgekehrt. Der Hebel, welcher die Bewegung der Zugstange dem Expansionsschieber mittheilt, ist mit einem Schlitz versehen, so daß man seine wirksame Länge nach Belieben verändern kann, und folglich auch die Größe der Bewegung des Expansionsschiebers. Will der Maschinenführer den Grad der Expansion verändern, so reicht es hin, einen Handgriff zu bewegen, welcher am Platz des Führers angebracht und durch eine lange Stange mit dem geschlitzten Hebel in Verbindung ist. Durch die Bewegung des Handgriffs wird der Vereinigungspunkt des Hebels mit der Excentricumstange entweder näher zum Drehungspunkt desselben gebracht, oder von demselben entfernt, und die Bewegung des Expansionsschiebers entweder vergrößert oder verkleinert. Der metallene Vertheilungsschieber a, Fig. 7, ist den gewöhnlich gebräuchlichen ganz ähnlich. Ein zweiter Schieber b, welcher ebenfalls von Bronze ist, liegt über dem ersten, und gleitet auf der Platte c, welche die Dampfbüchse in zwei Abtheilungen scheidet, und mit zwei Oeffnungen versehen ist, die zusammen eine Quadratfläche haben, welche ebenso groß ist als die Quadratfläche einer der Mündungen d und d', welche zu dem Cylinder führen. Der Querschnitt der Oeffnungen in dem Schieber b ist etwas größer, als der Querschnitt der Oeffnungen in der Platte c, und zwar wegen der Contraction des Dampfs. Es ist nun leicht einzusehen daß, wenn man dem Schieber b eine abwechselnde Bewegung gibt, er nach und nach die Oeffnungen in der Platte c frei machen und dieselben wieder verschließen wird, und daß, wenn diese Bewegung verändert wird, der Dampfzufluß früher oder später unterbrochen und folglich der Grad der Expansion ein anderer wird. 7) Veränderliche Expansionsvorrichtung des Hrn. Delpeche. Die von Hrn. Delpeche erfundene und von Hrn. Cavé angewandte Expansionsvorrichtung besteht, wie das oben angeführte System, aus zwei zum Theil von einander abhängigen Schiebern, die aber auf eine andere Weise in Bewegung gesetzt werden. Der Erfinder wendet zu diesem Zweck ein besonderes Excentricum a, Fig. 8, an, dessen Ring b mit einer kurzen Zugstange c vereinigt ist, deren Ende in einen geschlitzten Hebel d eingreift, welcher um den Punkt e oscillirt und mit einer Stange g verbunden ist. Diese Stange bewegt die Expansionsschieberstange, welche durch eine Stopfbüchse geht, und noch eine sonstige Führung hat. Die Gränzen, zwischen welchen die Expansion verändert werden kann, liegen zwischen 1/5 und 3/4 des Kolbenhubes. Will man keine Expansion stattfinden lassen, so läßt man den Finger oder Zapfen i an der Excentricumstange sich in einer Art Ovale bewegen, das an dem geschlitzten Hebel d angebracht ist. Dadurch daß man den Zapfen i dem Drehungspunkt des Hebels d nähert, oder von demselben entfernt, wird die Bewegung des Expansionsschiebers größer oder kleiner, und die Größe der Expansion verändert. Das Verschieben des Zapfens i in dem Schlitz d geschieht durch eine lange Stange k, die auf einen Winkelhebel l wirkt, der durch das Lenkstück m mit dem Ende der Excentricumsstange c verbunden ist. 8) Veränderliche Expansionsvorrichtung der HHrn. A. Köchlin. Am 15. März 1843 nahmen die HHrn. A. Köchlin in Mülhausen ein Erfindungspatent auf 15 Jahre für eine veränderliche Expansionsvorrichtung an Locomotiven. Wie wir gesehen haben, werden bei dem System des Hrn. Meyer die Veränderungen in der Expansion des Dampfs durch zwei auf einander bewegliche Schieber hervorgebracht, welche beide in einer und derselben Dampfbüchse liegen. Bei dem System von Köchlin sind aber zwei besondere Dampfbüchsen angebracht, von denen jede mit einem Schiebventil versehen ist. Die Vertheilungsdampfbüchse a, Fig. 9, liegt an der Seite des Cylinders, so daß der Vertheilungsschieber vertical steht, und die Dampfbüchse für den Expansionsschieber b bedeckt die obere Fläche der ersten, so daß der darin befindliche Schieber horizontal liegt. Der Dampf gelangt direct zum Expansionsschieber und geht von da durch zwei rechtwinkelige, gleich große Oeffnungen zum Vertheilungsschieber. Er wird während 3/4 des Kolbenlaufs in den Cylinder gelassen, so daß 1/4 der Kolbenbewegung durch Expansion geschieht. Der Expansionsschieber ist mit zwei Oeffnungen versehen, welche größer sind als die Verbindungsöffnungen der beiden Dampfbüchsen. Wenn der Expansionsschieber seine kleinste Bewegung macht, so läßt er die Verbindungsöffnungen zwischen den beiden Dampfbüchsen beständig offen; der Dampf kann also ungehindert zum Vertheilungsschieber kommen und durch diesen wird nur 1/4 Expansion hervorgebracht. Bei der größten Bewegung des Expansionsschiebers werden die Oeffnungen bedeckt, wenn der Kolben 1/4 seines Wegs zurückgelegt hat; er bewegt sich demnach noch 3/4 seines Wegs durch Expansion. Die Excentricumstangen c, c, Fig. 10, theilen ihre Bewegung unmittelbar den Vertheilungsschiebern a, a mit. Die beiden Gabeln d, d fassen einen Zapfen an einem Prisma e, das sich in einer an dem inneren Maschinenrahmen befestigten Bahn bewegt und mit der Stange des Vertheilungsschiebers vereinigt ist. Die Gabel zum Vorwärtsfahren faßt den Zapfen von oben, die zum Rückwärtsfahren hingegen von unten. Jede Excentricumstange trägt an einem Punkt ihrer Länge eine zweite Gabel g, deren Richtung der Richtung der ersten Gabel entgegengesetzt ist, die also, während die ersten einander entgegen sehen, von einander absehen, so daß wenn die eine Gabel gefaßt hat, die andere frei ist, und umgekehrt. Diese Gabeln bewegen den Expansionsschieber. Jede derselben kann einen Finger an einem doppelten, mit einem Schlitz versehenen Hebel h fassen, welcher an dem innern Maschinenrahmen einen festen Drehungspunkt hat. Die Finger oder Zapfen, welche die Gabeln fassen, sind in gleicher Entfernung vom Drehungspunkt des Hebels. Dieser schwingende Hebel setzt die Zugstange i des Expansionsschiebers in Bewegung, und der Vereinigungspunkt dieser Zugstange mit dem Hebel kann in Folge des Schlitzes in dem Hebel eine andere Lage erhalten. Durch diese Anordnung wird auch die Bewegung der Expansionsschieberstange veränderlich; denn sie wird größer, wenn der Verbindungspunkt derselben mit dem Hebel weiter vom Drehungspunkt des letzteren hinweggerückt wird. Der Mechanismus dieser Theile ist so daß, wenn die Steuerung zum Vorwärtsfahren eingerückt ist, die Gabel der zweiten Excentricumstange (nämlich der zum Rückwärtsfahren) den Finger am oscillirenden Hebel faßt und so das Expansionsschiebventil bewegt, und daß, wenn man rückwärts fährt, die Excentricumstange zum Vorwärtsfahren dem Expansionsschieber seine Bewegung ertheilt. Die Veränderung des Vereinigungspunkts der Expansionsschieberstange mit dem geschlitzten Hebel geschieht dadurch, daß der Maschinenführer einen Handgriff, der an seinem Platz angebracht ist, bewegt. Die Handhabung des Apparats bietet gar keine Schwierigkeit dar. Der Schieber läßt sich sehr leicht bewegen und seine Reibung wird noch durch gehöriges Eingießen von Oel in die Schieberbüchse verringert.