Titel: | Die Motoren auf der Wiener Weltausstellung 1873; von Professor J. F. Radinger. |
Fundstelle: | Band 215, Jahrgang 1875, S. 1 |
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Die Motoren auf der Wiener Weltausstellung 1873;
von Professor J. F.
Radinger.
Radinger, über die Motoren auf der Wiener
Weltausstellung.
Einen der umfassendsten und vortrefflichsten Berichte, welche anläßlich der Wiener
Weltausstellung 1873 verfaßt wurden, bildet der officielle Ausstellungsbericht83. Heft. 296 S. in gr. 8. Mit 130 Holzschnitten und einer tabellarischen
Uebersicht über die Hauptabmessungen und Bezugsverhältnisse der größeren
Maschinen. Preis 5 fl. ö. W. Druck und Verlag der k. k. Hof- und
Staats-Druckerei in Wien 1874.: „Die Motoren; von J. F. Radinger,
Professor an der k. k. technischen Hochschule in Wien.“ Derselbe
umfaßtVon Radinger ist im gleichen Verlag bereits früher schon erschienen (und in
diesem Journal, 1874 212 8, 256. 365. 455. 213 13. 370 citirt) der officielle
Ausstellungsbericht über „die Dampfkessel“
(Stabilkessel, Halblocomobile, Locomobile, Heizapparate,
Kesselsteinapparate, Schornsteine). 55. Heft. 104 S. in gr. 8.i M 55
Holzschnitten und einer Tabelle. Preis 2 fl. 30 kr. ö. W.D. R. v. D. p. J.:
Die Dampfmaschinen. Stabilmaschinen, Halblocomobile,
Locomobile.
Die hydraulischen Motoren. Wasserräder und Turbinen,
Wassersäulmaschinen.
Andere Motoren. Windräder, Calorimotor, Heißluftmaschine,
Kohlensäuremotor, Gasmaschinen, Petroleummaschinen, Elektromotoren.
Maschinentheile. Regulatoren, Riemen, Einzeltheile.
Apparate zur Untersuchung der
Maschinen. Indicatoren. Bremsen.
Die Einleitung zu dem 1. Abschnitt der „Motoren“ bietet ein
höchst interessantes Bild über den jetzigen Standpunkt des
Dampfmaschinenbaues, welche wir mit gefälligst ertheilter Genehmigung
nachstehend wiedergeben, um dadurch und durch einige nachfolgende Auszüge aus dem
Gesammtberichte das eingangs ausgesprochene Urtheil über das vorliegende Werk,
welches wir der eingehendsten Beachtung aller Maschinen-Constructeure
empfehlen, um so mehr zu bekräftigen.
Allgemeines über
Dampfmaschinen.
Die Anordnungssysteme der Dampfmaschinen für normale
Arbeit verringern sich und nähern sich sichtbar einer einzigen Art. Während in Paris
1867 noch Balanciermaschinen mit den gegengeleiteten Kräften und den nutzlosen
Zwischengliedern vorkamen, vermißte man dieses System hier bereits gänzlich, und es
scheint dem Aussterben geweiht. Der Woolf'sche
Zweicylinder kam verhältnißmäßig wenig vor, und jene Maschinen, welche den
geringsten Dampfverbrauch pro Arbeitseinheit nachweisen, benützen denselben nicht.
Das Woolf'sche Princip war wohl in verschiedenen neuen
Formen gepflegt, von denen die Mehrzahl den Wegfall des doppelten Gestänges
bezwecken. Wenn dies auf eine gute Weise gelingt, so dürfte dasselbe für den Betrieb
der direct wirkenden Wasserpumpen herangezogen werden, denn heute arbeitet der Dampf
in denselben ohne jede Expansion. – Bei den größeren Maschinen war
ausschließlich die liegende Anordnung zu treffen, und bei der Mehrzahl derselben
verdrängte der bajonnetförmige Seitenbalken bereits die frühere Form der unten
durchlaufenden Grundplatte.
Das Princip der kleinsten Zahl der Theile bricht sich auch hier dauernd Bahn, und der
Zusammenguß von Lager und Balken, welcher häufig auch noch den Cylinder umfaßt,
kommt selbst schon bei größeren Maschinen vor. Auch in den Detailen sind
geschlossene Schubstangenköpfe, angegossene Schieberkästen und Führungen etc. häufig
zu finden und wären es gewiß noch mehr, wenn die Durchführung nur vom Wollen abhinge
und nicht vom Können begrenzt würde.
Die Principe des centrischen Auffangens der Drücke und der kürzesten Hebelarme
scheinen noch nicht allgemein gewürdigt. Wenigstens fand man häufig die
Geradführungen etc. außer den Mitteln und die Zapfen und Kurbeln unnöthig weit von
ihren Wurzeln entfernt.
Die Materialgebung wird durchwegs gesunder, und an den besseren Maschinen besteht
außer der aus anderen Gründen übermäßig starken Kolbenscheibe kein hin und her
gehender Theil mehr aus Guß. Theilweise wurden dadurch neue Detailformen nöthig, von
welchen im Berichte näher die Sprache ist.
Die Geschwindigkeit der MaschinenDie Ansicht des Verfassers findet sich des Weiteren in seiner Studie (Radinger: Ueber Dampfmaschinen mit hoher
Kolbengeschwindigkeit. 2. Auflage, Wien bei C. Gerold) begründet. Vergl.
dies Journal, 1870 197 465. und der Dampfdruck steigt. Während die ersteren
Constructeure froh der neuen Errungenschaft sich mit geringen Drücken beschieden und
ihre Maschinen vorsichtigen Ganges beließen, hebt sich die Erkenntniß über die Zulässigkeit und die Vortheile
der höheren Spannungen und über die Ferne der Grenze der Kolbengeschwindigkeit. Wohl
ist das Vorurtheil noch nicht besiegt, welches diese Geschwindigkeit in niederer
„erfahrungsmäßiger“ Höhe bannt; doch ist der Fortschritt
auch in dieser Richtung deutlich sichtbar, und noch nie gingen die Maschinen im
Mittel so rasch als heute, wo vorgeschrittene Constructeure bereits 1,75 bis 2 Meter
pro Secunde normal zulassen. Die Allen- oder eine
ähnliche schnellgehende Maschine, wie diese von Paris 1867 bekannt ist (beschrieben
in diesem Journal, 1871 200 249 und 201 1) war nicht vertreten. Wenn diese Maschinen sich bis heute keiner
weiteren Verbreitung erfreuen, so spricht dies nicht gegen den schnellen Gang,
sondern nur gegen die Allen-Maschine, deren
Normalfüllung zu klein ist oder doch durch den Regulator zu weit herabgezogen werden
kann, wo dann der Dampfdruck von vier Atmosphären Admissionsspannung rascher sinkt
als der benöthigte Druck zur Beschleunigung der Gestängsmassen. Dadurch tritt nun
während jedes einfachen Kolbenhubes ein zweimaliger Wechsel von Zug und Druck im
Gestänge auf, und dessen Vibrationen und Stöße verderben die Maschine. Die höhere
Kolbengeschwindigkeit muß eben von höherer Dampfspannung, aber auch von höherer
Sorge in der Construction begleitet sein, und der Sprung von einen auf vier Meter
Kolbengeschwindigkeit, wie er damals versucht wurde, war eben zu rasch.
Die Dampfspannung, mit welcher die englischen Maschinen arbeiten, ist fast
ausnahmslos 4 Atmosphären Ueberdruck, während in den deutschen Maschinen 4 bis 6
Atmosphären vorkommen und 5 Atmosphären die Regel ist. Eine Maschine (nämlich die
Dingler-Maschine) war für 10 Atmosphären
gebaut.
Die größeren Dampfmaschinen arbeiteten mit Condensation
deren Vacuum sämmtlich mit Luftpumpen erzeugt wurde. Das Volumen, welches deren
Kolben ansaugte, war im Mittel 1/8'3 desjenigen, welches der Dampfkolben durchläuft.
Die Grenzen lagen bei 1/6'1 und 1/12. Das Vacuum beträgt in der Regel 70 bis 71
Centimeter Quecksilber. Die sogen. Strahlcondensatoren scheinen sich nicht zu
bewähren und waren in der Ausstellung an keiner einzigen Maschine im Gang. Wo es
sich aber nicht sowohl um ein beträchtliches Vacuum als um das Wegschaffen des
Dampfes wie bei unterirdischen Aufstellungen handelt, ist durch sie ein neues Mittel
dafür geboten.
Die Querschnitte werden bemessener, d.h. sowohl die
Dampfwege als die Zapfen erhalten gleichförmiger die entsprechenden Dimensionen für
ihren Dienst. Verf. hat von sämmtlichen der größeren und halbgroßen Maschinen sämmtliche
der diesbezüglichen Maße und meist durch directes Messen erhoben, und das Ergebniß
auf naturgemäße, aber doch möglichst einfache Constanten zu beziehen gesucht. Dabei
wurde für die Dampfwege in nothwendiger, wenn auch noch nicht allgemein anerkannter
Abhängigkeit von der Kolbengeschwindigkeit das Verhältniß
(Einströmfläche)/(Cylinderfläche) = Constante × Kolbengeschwindigkeit (f₁/f = Cv) zu Grunde gelegt und die Constante, welche
nichts anderes als den reciproken Werth der mittleren Dampfgeschwindigkeit
vorstellt, jedesmal berechnet. Aus mannigfaltigen früheren Versuchen hat Verf. 30
Meter (C = 1/30) als jene mittlere Dampfgeschwindigkeit
gefunden, bei welcher sich unter den Krümmungen und Querschnittsänderungen
gewöhnlicher Schiebersteuerungen im Diagramm noch kein Druckverlust erkenntlich
macht, und im Berichte erscheinen jene Canäle als zutreffend bezeichnet, welche
diesem Werthe nahekommen, was überdies in den besseren Maschinen sämmtlich
geschieht.
Auf die Führungen und Zapfen
entfallen Drücke, welche dividirt durch die Größe der
Fläche, auf welche sie sich vertheilen, den Druck pro Flächeneinheit (p) geben. Dieser wurde bei jeder einzelnen Maschine in
Kilogramm pro Quadratcentimeter (Atmosphären) bestimmt, wobei die
Zapfen-Auflagfläche gleich dem Durchmesser × der Länge (dl) beide in Centimeter genommen wurde ( p = P/dl). Der Gesammtdruck P wurde aus der Cylinderfläche (nach Abschlag der Kolbenstange) und dem
maximalen Dampfüberdruck berechnet, aber die eigenen Gewichte nicht mit
berücksichtigt, indem deren Einfluß bei horizontal wirkenden Maschinen verschwindend
ist, und selbst der Kurbellagerzapfen meist nur einen kleinen Antheil des abseitigen
Schwungrades trägt.
Dabei ergeben sich nach Ausscheidung der grellsten Ausnahmsconstructionen folgende
Mittelwerthe der Auflagedrücke:
Amerika
England
Schweiz
Deutschland
Oesterreich
Führungsfläche
3,4
1,8
2,5
2,6
2,3 Atmosphären
Kreuzkopfzapfen
122
63
81
99
96
„
Kurbelzapfen
61
58
63
71
70
„
Lagerzapfen
14
11
13,5
17,3
15
„
Doch schwanken die specifischen Belastungen weit um diese mittleren Größen, und unter
Einbezug der französischen, belgischen und russischen Maschinen, welche als in zu
geringer Anzahl vorgekommen, oben nicht angeführt erscheinen, sind die Mittel und
die Grenzen der Belastungsdrücke:
Mittel
Grenzen
In der Führung
2,3
0,6
und
4,4 Atmosphären
Kreuzkopfzapfen
100
36
„
172 „
Kurbelzapfen
64
24 „
„
115 „
Lagerzapfen
16
7,4
„
29 „
Weit wichtiger als diese Drücke, welche in erster Linie von der Consistenz der
Schmiermittel abhängen und nur jene Grenze nicht erreichen dürfen, bei welcher diese
wie aus einer Presse von den Schalen entfernt werden, scheinen die specifischen Abnützungs- und Reibungsarbeiten zu sein. Multiplicirt man nämlich den Druck, welcher auf
die Flächeneinheit des Zapfens fällt, mit einem passenden Reibungscoefficienten (es
wurde 1/20 gewählt) und der relativen Geschwindigkeit der Zapfenfläche gegen die
Schale, so erhält man die pro Flächen- und Zeiteinheit auftretende
Reibungsarbeit, welche die Abnützung resp. die Erwärmung der betroffenen Theile
bewirkt.
Diese Arbeit wurde nun auf die Secunde bezogen, in Kilogramm-Meter pro
Quadratcentimeter Zapfenfläche (A = 1/20 . P/dl . dπn/60, wobei n die
Umdrehungszahl pro Minute bedeutet) sowohl für den Kurbel- als den
Lagerzapfen der einzelnen Maschinen untersucht, und es ergibt sich als Mittel dieser
schädlichen Wirkung:
Amerika
England
Schweiz
Deutschland
Oesterreich
am Kurbelzapfen
0,91
0,70
0,80
0,84
0,87
im Kurbellager
0,43
0,29
0,32
0,40
0,34
Kilogramm-Meter Abnützarbeit pro Secunde und einzelnen
Quadratcentimeter der Laufflächen.
Das Mittel aller derselben stellt sich:
am Kurbelzapfen mit
0,86 Kilogramm-Meter,
Grenzen 0,28 und 3,58
am Lagerzapfen „
0,38
„ „
Grenzen
0,12 „ 1,55
wobei aber bemerkt werden muß, daß die beiden Minimal-
(Grenz-) Werthe Maschinen mit gekröpften Kurbelwellen angehören, welche aus
Festigkeitsgründen größere Abmessungen erhalten, als es die Rücksicht auf Abnützung
verlangt, während die Maximal- (Grenz-) Werthe einer Walzwerksmaschine
angehören, deren Arbeit nicht ununterbrochen währt.
Was nun die zulässigen Grenzen der Auflagedrücke und Reibungsarbeiten betrifft, so
sind diese sehr schwer festzustellen, indem das Material, die Sorgfalt in der
Bearbeitung und Montirung und die Güte des Schmiermittels hier von weitgehendem
Einflusse sind. Im Allgemeinen dürften jedoch die heute auftretenden mittleren
Werthe schon ziemlich an der Grenze zulässiger Beanspruchung stehen und die
Auflageflächen dürften künftig eher eine Vergrößerung (größere Länge der Zapfen) zur Reduction der Drücke
und Abnützarbeiten als eine relative Verkleinerung erfahren.
Die Steuerung war fast streng nach Ländern gesondert.
Amerika, welches nur kleinere Maschinen gesendet hatte, verwendete nur einfache
Schieber. England scheint noch nach einem vom Regulator einzustellenden
Steuerungsmechanismus zu suchen, da man dort die Corlißanordnung als zu wenig
verläßlich hält und auch höhere Füllungen wünscht, als deren einfacher Mechanismus
gibt. So verwendet man denn dort gegenwärtig scharf getrennte Canäle und getrennte
Schieber, deren Deckplatten entweder von Hand oder von dem Regulator mittels
Coulissen, Rädergehänge etc. für andere Füllung beeinflußt werden. Letzteres ist
jedoch in den englischen Maschinen nichts weniger als einfach oder gut erreicht.
Belgien, die Schweiz, Deutschland und Oesterreich pflegt heute die Corlißsteuerung.
Diese erhielt von fast jeder Firma mehr oder minder werthvolle Abänderungen, welche
entweder die Möglichkeit höherer Füllung, den Wegfall der Federn oder ähnliche
Detailverbesserungen bezwecken. Doch ist sowohl die (neuere) echte Corliß-Steuerung mit den langen stehenden
Blattfedern (vergl. 1874 214 272), als auch die Anordnung
von Spencer und Inglis mit dem
Doppeldaumen (beschr. 1874 214 270), beide von Paris her
bekannt, in dauernder Verwendung.
Als neuere Steuerungsmechanismen traten die Drehschieber mit der ausgesprochenen
Bestimmung auf, für Maschinen mit höherer Kolbengeschwindigkeit zu dienen, was durch
ihre unbeschränkte Größe, der völligen Entlastung halber, den leicht möglichen
Eingriff des Regulators in die Füllung und den gänzlichen Mangel von hin und her
gehenden Theilen begründet wird.
Die lang bekannte Zweischiebersteuerung erfuhr aber auch in diesen Ländern eine
solche Veränderung, welche den directen Einfluß des Regulators zuläßt. Dies geschah
auf mehrfache und meist glücklichere Art als in den englischen Maschinen. Ueberdies
traten die ersten Spuren dieses Bestrebens bereits in Paris 1867 auf, wo jedoch nur
unbrauchbar verwickelte Mechanismen dazu versucht waren, während sich jetzt manche
verhältnißmäßig einfache Lösung ergab.
Als Neuerung sind jene Steuerungen von Fördermaschinen zu erwähnen, welche eine
selbstthätige Füllungsänderung während des Ganges bewirken, und der Erleichterung
der Arbeit wegen der Aenderung der wirksamen Seilgewichte durch Minderfüllung im
Cylinder ökonomisch begegnen. Ferner erschien eine Reihe von
Umsteuerungsmechanismen, welche der Coulisse entbehren. Die Ventilsteuerung bleibt
vereinzelt. Die kleineren Maschinen sind ausnahmslos durch den einfachen Schieber
gesteuert.
Einen wesentlichen Einfluß auf die Verbesserung der Steuerungen der Dampfmaschinen
nimmt die steigende Verbreitung des Indicators. An den
meisten größeren Maschinen (jedoch an keiner einzigen aus Deutschland) war das
Instrument angebracht und der Einblick ermöglicht. Dabei zeigte sich der merkwürdige
Umstand, daß trotz Ausstellungsarbeit und trotz des Indicators in der Mehrzahl der
arbeitenden Maschinen noch durchaus nicht eine tadellose Dampfvertheilung erreicht
und noch Manches zu verbessern übrig ist. Ueber die Instrumente selbst handelt
– wie eingangs erwähnt – ein eigener Abschnitt des Berichtes.
Die Regulatoren erfuhren manche Aenderung; denselben ist
ebenfalls ein eigenes Capitel des Berichtes gewidmet.
Die Detailconstruction wird mehr und mehr gleichartig.
Die unten durchlaufende Grundplatte – welche den
Vortheil der solideren Befestigung an das Fundament bietet, jedoch der Hebelarme
halber, an welchen die Dampfdrücke stets wechselnd auftreten, eine mindere Starrheit
des Baues mit sich bringt, leicht Ungenauigkeiten der Ausführung birgt und dabei
noch schwerer ins Gewicht fällt als der directe Colonnenbalken – findet sich
ausnahmslos an sämmtlichen englischen und auch an einer Reihe österreichischer
Maschinen.
Der bajonnetförmige Seitenbalken ist die moderne Form. Er
trägt in sich die Vor- und Nachtheile vertauscht, welche der Grundplatte
anhaften und ist bereits, hauptsächlich für größere Maschinen, häufig verwendet. In
ihm läßt sich die obere und untere Geradführung leicht unterbringen und durch die
Bohrung in Einem richtig erhalten, und auch für das in seine Längsachse fallende
Kurbellager bietet sich die zwanglose Verbindung durch den Guß oder eine
Verschraubung, welche fast kein Biegungsmoment trifft.
Eine Mittelform zwischen Grundplatte und Seitenbalken erscheint vielmals versucht,
dürfte aber nur bei größerer Kolbengeschwindigkeit der unvollkommenen
Balancirbarkeit der hin und hergehenden Massen wegen, oder bei Maschinen
gerechtfertigt sein, welche harte Stöße erfahren.
Die Dampfcylinder sind in England ausnahmslos mit directem
Dampfe geheizt, und dieses hochgehaltene Princip erstreckt sich selbst bis zu den
kleinsten Locomobilen, indem dort (von einzelnen Ausnahmen abgesehen) jede Maschine
als minderwerthig beurtheilt wird, welche dieser Zugabe entbehrt. Auch die belgische
Maschine, die Schweizer und die Mehrzahl der deutschen Maschinen trug den entsprechenden
Mantel, welchen der Dampf meist auf seinem Wege zum Schieberkasten durchströmte. Von
österreichischen Maschinen war keine einzige derartig ausgestattet, obgleich auch
die einheimischen Gießereien die Doppelwand wohl ausführen können, wie es ein
derartiges Ausstellungsobject im größten Maßstabe darlegte, und wie es früher
oftmals gemacht wurde. Für den Colonnenbalken wird der Anguß des vorderen und oft
doppelwandigen Deckels an den Cylinder benöthigt und häufig auch der Tragfuß mit
diesem gewünscht. Nachdem nun noch die vier Gehäuse der Corlißsteuerung, der
Dampfmantel und eine Reihe von anderen Angüssen für die Dampfwege, Regulatoraufsätze
etc. hinzukommen, überschritt die Summe dieser Anforderungen bereits die gefahrlose
Möglichkeit der Herstellung in einem Gusse, und zwei große Firmen (Bède und
Comp. – Escher, Wyß und Comp.) brachten die Neuerung mehrtheiliger Cylinder,
d. i. solcher, deren Steuertheile in gesonderten Ringen oder Scheiben untergebracht
sind.
Alle Dampfcylinder, mit Ausnahme einer französischen, waren wohlverschalt, um gegen
die Abkühlung geschützt zu sein. Woolf'sche Cylinder
waren ohne Ausnahme stets zusammengegossen. Die Hinterböden der Cylinder werden
meist mit einer blank gedrehten Gußkappe verkleidet, welche die Schrauben, Rippen
etc. überdeckt und das Reinhalten erleichtert. An vielen deutschen Maschinen waren
die Schieberkästen angeschraubt, während sie sonst meist angegossen sind. Bei den
englischen Maschinen sind die Flanschen für die Deckel nach einwärts gestülpt,
wodurch wohl der Schieberkasten, aber nicht die Dichtungslänge größer wird, und ein
Uebergang mit dem Cylinder entsteht, welcher weniger Kanten zeigt.
Die Dampfkolben sind fast ausnahmslos Selbstspanner, deren
Gußringe bei abgehobenem Kolbendeckel aufgeschoben werden. Die Verbindung beider
Kolbenhälften und dieser mit der Kolbenstange geschieht fast ausnahmslos mit einer
einzigen Hinterschraube auf der Stange, während der minder centrisch und mit
kleinerer Auflagfläche wirkende Keil fast gänzlich verschwunden ist. Für
schnellgehende Maschinen liegen bereits Gußstahlkolben vor, welche mit ihrer Stange
in Einem, d. i. ohne Schweißung geschmiedet sind. – Das Gewicht des Kolbens
wird bei halbwegs größeren Maschinen überall durch die rückwärtige Verlängerung der
Kolbenstange und meist durch die Hinterstopfbüchse allein mitgetragen.
Die Stopfbüchsen erfuhren durch die neuen
Baumwoll-Talgstein-Einlagen eine neue Packung, welche sich bereits
bewährte und keiner Schmierung bedarf.
Die Schmierung der Kolben und Schieber erfolgt entweder
durch die gesonderten Schmiergefäße, oder in Amerika und England durch die
Dampföler.Vergleiche den officiellen Ausstellungsbericht über „die
Kesselarmaturen und Schmiervorrichtungen“; von Novelly. Heft 82. Mit 18 Holzschnitten. Preis 80
Neukreuzer.
Die Kolbenstangen sind in sämmtlichen europäischen
Maschinen aus Gußstahl. Die Dimensionen finden sich in der am Schluß beigegebenen
Tabelle, welche sämmtliche Hauptmaße der Ausstellungsdampfmaschinen enthält. Die
amerikanischen Maschinen hatten die Stangen aus kaltgewalzten Eisen (vergl. 1873 209 414), welche nicht gedreht waren, und folglich die
harte glatte und genau cylindrische Fläche behielten, welche die Hyperboloidwalzen
geben.
In den Kreuzköpfen herrscht manche Abweichung, welche
theils von der Einführung des Schmiedeisens als Constructionsmaterial dieses
Elementes stammt. Bei letzteren war die Aufgabe zu erfüllen, die obere und untere
Führung, welche der gebohrte Colonnenbalken so zwanglos bietet, zu benützen, und die
Führungsplatten centrisch, d. i. genau in der Verticalen des Kreuzkopfzapfens
anzubringen.
Um nun nicht die theueren hohlen Schmiedeisen-Kreuzköpfe verwenden zu müssen,
welche bei Locomotiven schon lange vorkommen, wird der Kreuzkopf ähnlich einem
geschlossenen Schubstangenkopfe geformt, wo sich dann die Führungsplatten oder deren
Tragschrauben genau im Mittel stützen können, während der Zapfen im Inneren spielt.
Es ist dann nämlich das innere Ende der Schubstange kurz gegabelt und hält den quer
durchgesteckten Zapfen fest; die Bewegung findet auf den Schalen statt, welche in
dem schubstangenkopfförmigen Kreuzkopfe eingelegt sind, und entweder durch eine
vordere Druckschraube gestellt werden, deren Kopf durch die Gabelung der Schubstange
zugängig bleibt, oder welche durch einen Flanschendeckel angezogen werden. Derart
ist das schlechte, überdies noch öfter vorkommende Detail der zwei nachstellbaren
Innenenden der gegabelten Schubstange glücklich ersetzt. Letztere Form erschien noch
an einer großen englischen und fast an allen französischen Maschinen.
Der sogenannte Corlißkreuzkopf, d. i. jener gußeiserne Gabelkopf, an dessen Wurzel
die Führungen sich rückwärts und excentrisch zum auftretenden Verticaldruck stützen,
kam ziemlich häufig vor und verdankt wahrscheinlich seinem Namen die unverdiente
Verbreitung.
Die Führungsschienen sind in bekannter Weise entweder an
das Maschinengerüst angegossen oder durch Schrauben befestigt. Die ausgebohrte Form schützt den
Kurbelzapfen vor Klemmungen, indem sie dem Gestänge eine Verdrehung gestattet, wenn
solche in Folge von anderweitigen Unregelmäßigkeiten angestrebt wird.
Nichtsdestoweniger war öfter diese Verdrehung eigens verwehrt und einmal sogar die
ganze Führung als ebene Fläche eingehobelt. Die dachförmigen Führungen der
originalen Corlißform geben meist zu geringe Auflageflächen und in Folge dessen
große Geradführungsdrücke und rasche Abnützungen, welche die dabei stattfindende
Nothwendigkeit stellbarer Gleitflächen weiter verbreiteten, als es früher der Fall
war. Die Führungsschienen der kleineren Maschinen sind bei den französischen
Constructionen fast ausnahmslos schwer in Guß gehalten und oftmals mit dem
Cylinderdeckel aus einem Stück; die Maschinen der übrigen Länder haben aber
schmiedeiserne Lineale. Die Geradführungsflächen bei blos unterer Auflage sind an
einigen Maschinen in neuer Weise ohne Seitenschienen trotz ihrer
Schwalbenschwanzform eingebracht.
An einer Maschine (Schneider und Comp.) waren Kolbenstange, Kreuzkopf und
Führungsschuh aus einem Stück geschmiedet.
Die Schubstangen haben, abgesehen von zwei oder drei
Ausnahmen, durchwegs runden Schaft. Dessen flache Form, die schön sein sollenden
achteckigen Uebergänge an den Köpfen, Mittelbänder als Verzierung und ähnliche
entweder unnöthige oder unwürdige Beigaben sind der durchwegs runden Herstellung
fast gänzlich gewichen. Die geschlossenen Köpfe finden weitere Verbreitung als
früher, was wieder ein Schritt mehr ist, welcher höhere Geschwindigkeit erlaubt. Die
Bügelköpfe sind entweder künstlich geschlossen oder sonst sorgfältiger gehalten.
Eine Firma legte den Bügel zwischen Längsnasen des Schubstangenkopfes, eine andere
schob ihn mit cylindrischer Innenführung auf, was dort das Zapfenklemmen unmöglich
macht, trotzdem eine breite untere Geradführung der Verdrehung des übrigen Gestänges
vorbeugt.
Der sogenannte Marine-Schubstangenkopf, d. i. jener, dessen Außenschalen durch
einen überlegten Deckel und zwei Schrauben gehalten werden, tritt in den stationären
Maschinen kleinerer Gattung häufig auf. Er ist einfach, verlangt aber ein
ausgeschmiedetes Schubstangenende und ist wegen der geringeren Steifigkeit gegen das
Abschwingen nur für mäßige Geschwindigkeiten passend.
Eine neue Form des Schubstangenkopfes bestand aus einer an den Schaft geschmiedeten
Gabel, deren vorderer Verschluß durch ein zwischen Quernasen eingeschobenes
Massivstück gebildet war, welches dann eine Durchsteckschraube am Platze und die
Gabel geschlossen hielt. Dabei übertragen die Quernasen den Druck auf breiten
Flächen, welche vor dem
Verschlagen, wie es einer Keilbahn geschieht, durch ihre Größe geschützt sind. Diese
Form paßt daher gleichfalls für hohe Geschwindigkeit (bei gekröpfter Welle) und war
auch dafür verwendet.
Für kleinere Maschinen ist in England der schmiedbare Guß ziemlich verbreitet. Werden
die Stangenköpfe daraus gemacht, so wird der Schaft mit denselben durch Einschrauben
in deren Gewinde verbunden.
Die Kurbeln bestanden meist aus Schmiedeisen oder waren in
die Form von Kurbelscheiben gebracht. Nur kleinere Firmen verwenden Gußkurbeln. Die
schmiedeisernen Kurbeln waren öfter auf der Hinterseite theilweise oder gänzlich
eben, was die Herstellung wesentlich erleichtert, aber sonst weder gut noch schön
ist. Bei den Kurbelscheiben war der Vortheil, welchen diese bieten, nämlich die
Unterbringung eines Balancegewichtes zwanglos zu gewähren, meist nur höchst
bescheiden ausgenützt; ja selbst Maschinen der größten Gattung hatten gänzlich
(nicht einmal den Kurbelzapfen balancirende) ebene Rückwände. Bevor nicht in dieser
Hinsicht besseres Einsehen platzgreift, bleibt die
„erfahrungsmäßige“ Kolbengeschwindigkeit klein.
Die gekröpfte Kurbel ist für gute Stationärmaschinen nicht mehr verwendet. Kleinere
Modelle und Locomobile erhalten wohl diese Form, wobei die gebogene Welle, d. i.
jene mit dem unzerstörten Faserfluß, die klobig geschmiedete und mit herausgebohrter
Höhlung hergestellte mit Recht verdrängt. In dem Abbiegen und Fertigschmieden
solcher Wellen wird Erstaunliches geleistet. Die herausgebohrten Kurbeln erscheinen
dem Auge wohl weitaus gefälliger, aber jede bricht über kurz oder lang. Die
Unterbringung der Balancegewichte bei gekröpften Kurbelwellen ist bereits in
verläßlicher Weise mittels in den Kurbelarm seitlich eingelassener, das
Balancegewicht durchsetzender und mit Endmuttern haltender Eisenbügel gelöst, wie es
an mehreren Maschinen auch in der Ausstellung zu finden war.
Die Lagerung der Kurbelwelle in mehr als zwei Lagern ist
bekanntlich schlecht. Trotzdem kamen dreimal gelagerte häufig, und an einer der
anspruchvollsten französischen Maschine (keine Zwillingsmaschine; Schneider und
Comp.) eine viermal gelagerte Welle vor.
Daß in den Wellen und ebenso bei den Zapfen und überall, wo halbwegs bedeutendere
Kräfte oder Vibrationen vorkommen, das Princip der langsamen Querschnittsübergänge
sichtbarer wird als je früher, verdankt der Maschinenbau wohl hauptsächlich den
Erfahrungen der Eisenbahnen. Jeder plötzliche Querschnittsübergang birgt einen
beginnenden Bruch. So sind denn auch die Kurbelwellen heute oft ohne jede
Eindrehung, ohne Bund
etc. in das Lager gelegt und zur Aufnahme der Kurbel in gleicher Dicke belassen.
Unversenkte Bunde, welche zwischen Lager und Kurbel, oder zwischen Kurbel und
Stangenkopf vorkommen, bezeichnen stets eine mindergute Construction, welche sich um
die schädlichen Hebelarme wenig bekümmert.
Die Kurbellager sind meist mehrtheilig und mit Rücksicht
auf die seitliche Abnützung im horizontalen Sinne stellbar. Die Nachstellung
geschieht entweder durch hinterlegte Zugkeile von oben, oder durch Druckschrauben,
welche durch die Lagerwangen hindurch geschraubt sind. Erstere sind meist
beiderseitig, letztere meist nur auf der Außenseite des Lagers verwendet. Wegen der
Schwächung der Lagerwangen und des von einer Spitze ausgehenden Druckes auf die
Schalen scheint die Keilstellung, welche auch feiner stellt, die bessere zu sein,
wenn sie auch theurer kommt. Keine der größeren amerikanischen und englischen
Maschinen hatte übrigens derartige Lager, sondern nur solche mit schief
geschnittenen Schalen.
Bei Verwendung des Seitenbalkens soll die Aufstellung des Lagers auf das Fundament
eine größtmöglichste Fläche oder eigentlich eine größtmöglichste Masse desselben auf
breitester Basis umfassen. Um nun weit mit dem Lagerfuße nach hinten kommen zu
können, ist der Fuß häufig gesondert angesetzt. Bei Maschinen mit unten
durchlaufender Grundplatte findet man das Lager meist angeschraubt und erst selten
angegossen. Doch macht dies aus nahen Gründen hier weit größere Schwierigkeit als
dort und war in der Ausstellung meist nur an englischen und französischen und der
russischen Maschine zu finden.
Das Schwungrad besteht selten aus mehr als zwei Theilen.
Die Verbindung durch warm aufgezogene Ringe an der Nabe und Einlagkeil im Kranz
scheint völlig ausreichend zu sein und war häufig verwendet. Den Schnitt durch die
Arme zu führen und diese halben Weges nochmals zu verschrauben, fand sich auch
einigemale und zwar zumeist in Oesterreich vor.
Daß die Uebertragung der Arbeit vom Rad auf die Transmission in der Mehrzahl der
Fälle durch Riementrieb und nicht mittels Zahnräder
erfolgte, dürfte hauptsächlich der kurzen Verwendungsdauer zuzuschreiben sein. Große
Riementriebe verursachen nämlich größere Uebertragungsverluste als Zahnräder. Da
aber letztere von den speciellen örtlichen Bedingungen abhängen, unter welchen die
Maschinen endgiltig arbeiten, so waren für die vorübergehende Ausstellung meist die
Schwungräder gedreht und die Riemen auf sie gelegt, was hier noch manchen
Nebenvortheil brachte. Ueber die Riemen selbst handelt
ein eigener Theil des vorliegenden Berichtes.
Entwickelten sich derart für die Anordnung und für die Detaile gewisse, von der
Mehrzahl der Constructeure als entsprechendst erkannte Zweckformen, so gilt dies
nicht minder von dem eigentlichen Stil, in welche diese
Formen gekleidet werden. Dieser charakterisirt bereits völlig den Zweck, welchem das
Ganze, und welchem jedes einzelne Glied dient. Dessen starre oder elastische Flächen
und Linien, die sich bereits gänzlich von jenen der Steinarchitektur losgerungen
haben, wecken in dem Beschauer den beruhigenden Eindruck, daß bei der Formgebung die
Kräfte wohl bedacht und gewürdigt wurden, welchen die Maschine und deren Theile zu
begegnen haben, und daß bei der Construction jener klare Ernst obwaltete, der jedes
unwürdige Spiel verabscheut. Dabei ist der Schönheit, welche sich durch naturgemäße
Symmetrien, durch Verwendung von Formen gleicher Festigkeit, des wechselnden
Materiales etc. außer den harmonischen Verhältnissen und einer reinen Zeichnung von
selbst ergibt, in hohem Maße Rechnung getragen, aber dieselbe ausschließlich durch
die Zweckmäßigkeit und nicht durch das Ornament gewonnen.
Die consequente Zweckmäßigkeit der Formen (welche auch die leichte Herstellbarkeit
umfaßt) kennzeichnet also die heutigen Maschinen. Keine unnöthige Linie und kein
Zierath ist an ihnen zu finden, und jeder ihrer Theile trägt den Charakter felsiger
Ruhe oder blanker Beweglichkeit, wie er eben zu dienen hat. Verirrungen gegen diesen
berechtigt herrschenden Geschmack kamen nach beiden Seiten hin vor, ohne jedoch mehr
als Ausnahmen zu sein.
Die Gewichte der großen Antriebsmaschinen, soweit es sich
in der Ausstellung erheben ließ, betragen zwischen 4,4 und 7,4 Kilogramm pro 1
Quadratcentimeter Cylinderquerschnitt ohne Schwungrad. Im weiten Mittel ist das
Gewicht einer heutigen Maschine gleich dem Dampfdruck auf ihrem Kolben, so daß es
für den Kurbelzapfen gleichwerthig ist, ob die Maschine an ihm aufgehangen wird oder
der volle Dampf auf ihn drückt.
Die Dampfverbrauche waren nur selten und dann meist
unverläßlich zu erfahren. Bei der geringen Beanspruchung der Leistungsfähigkeit der
Ausstellungsmaschinen wären aber directe Versuche nicht angezeigt gewesen.
Die Vornahme der Untersuchungen, welche überdies den Hauptfactor für die Beurtheilung
solcher Motoren abgeben würde, hätte großartiger Vorbereitungen bedurft und, da das
Ergebniß mit von der Güte der Kessel abhängt, auch diese umfassen müssen. Solche
Versuche aber hätten Unsummen gekostet und wahrscheinlich die Mehrzahl der
Aussteller von der Beschickung zurückgehalten.
Wo Indicatoren oder Bremsen vorhanden waren, hat Radinger
dieselben benützt und die Ergebnisse bei den einzelnen Maschinen angeführt.
Die Ordnung, in welcher die Maschinen besprochen werden, reiht sich jener an, welche
Verf. in seinem Berichte über Dampfkessel befolgte und welche im Programm des
Berichtes liegt. Es ist die Reihenfolge nach den Ländern, und insofern eine ganz
gesunde, als sie die Constructionseigenthümlichkeiten großer Gebiete und Völker
umfaßt, welche sich sonst nicht wohl erkennen ließen, und auch das Aufsuchen einer
einzelnen Maschine erleichtert. Innerhalb der Ländergruppen sind die Maschinen nach
ihrer Beachtenswürdigkeit, und zwar meist nach der Steuerung geordnet, so daß die
Maschinen mit in die Füllung greifenden Regulatoren voran und die einfach
gesteuerten kleinen Maschinen gegen Ende kommen. Die halblocomobilen Dampfmaschinen
und die Locomobile sind eigens und wieder nach Ländern geordnet
zusammengestellt.
Als Schluß des Berichtes über die Dampfmotoren sind in der beiliegenden Tabelle die
Hauptabmessungen und Bezugsverhältnisse der größeren Maschinen und zwar in derselben
Reihenfolge zusammengestellt, in welcher der Verfasser die Besprechung derselben
angeordnet hat.
Die wesentlichen Ergebnisse des durch diese Zusammenstellung gewonnenen Ueberblickes
finden sich bereits in dem vorstehenden allgemeinen Theile und sind auch da die
Mittelwerthe der Kolbengeschwindigkeiten, Canalquerschnitte, Auflagedrücke,
specifischer Abnützarbeiten, Luftpumpengröße und der Maschinengewichte bereits
ausführlich erörtert. Hier erübrigen nur folgende Bemerkungen.
Die Leistungsfähigkeit der einzelnen Maschinen erscheint stets nach der Angabe der
Fabrik eingestellt und entspricht wohl jenem Effecte, welchen der Motor bei normalem
Gange und einer mittleren Füllung thatsächlich von der Schwungradwelle abzugeben im
Stande ist. Die Größe dieser mittleren Füllung ist in die Tabelle aus dem Grunde
nicht aufgenommen, weil dieselbe von den Fabriken nur rückhaltend und in den
seltensten Fällen präcise ausgesprochen wird, indem damit ein bestimmtes
Güteverhältniß der Maschine festgestellt würde. Indem aber dieses von der Wartung
und manchen anderen Umständen mit abhängt, welche sich dem Einflusse der erzeugenden
Fabrik entziehen, so werden nur beiläufige und mögliche Füllungsgrenzen angegeben,
welche sich wohl im Texte bei der einzelnen Maschine finden, jedoch für eine
Tabelle, welche klare Werthe verlangt, nicht passen.
Die weiter folgenden Dimensionen hat der Verfasser fast ausnahmslos selbst gemessen
und die Berechnungsart der Beziehungen entweder nach selbstverständlicher Art oder,
wie bei den Auflagedrücken und specifischen
Die stabilen Dampfmaschinen der
Weltausstellung.
Textabbildung Bd. 215, S. 14
Land; Maschinenfabrik; Mill.;
Meter; pr. Min.; v Meter; f1/f; f11/f; C; Atm.; Kil. Meter;
Zahl; Pferdekräfte; Cylinderdurchmesser; Kolbenhub; Umdrehungen;
Kolbengeschwindigkeit per Secunde; Einströmung-Durchmesser;
Ausströmung-Durchmesser; Einströmquerschnitt; Cylinderquerchnitt;
Auströmquerschnitt; Constante aus f1/f = C . v; Dampfdruck;
Kolbenstangen-Durchmesser; Länge; Breite; Auflagedruck; Durchmesser;
Abnützarbeiter per 1 Quadrat Cent. per 1 Secunde; Wellendurchmesser; Gewicht;
Scheibendurchmesser; Zähne; Theilung; Zahnbreite; Hub; V₁/V =
Luftpumpen-Volum./Dampfcylinder-Volum; Gewicht der Maschine; ohne;
mit; Schwungrad; Anmerkung; Amerika; England; Belgien. Frankreich; Russland;
Schweiz; Deutschland; Oesterreich; Norwalk Iron Company; W. & J. Galloway in
Manchester; John J. Derham in Blackburn; Reading Iron Works; Clayton &
Shuttleworth in Lincoln; John & Henry Gwinne in London; Houget & Teston;
Fives Lille; G. A. Lessner in Petersburg; Gebrüder Sulzer in Winterthur; Esscher
Wyfs & Comp. in Zürich; Socin & Wick in Basel; Scheller & Berchtold
in Thalweil; Maschinenfabrik Augsburg; Sächsische Maschinenfabrik in Chemnitz;
Stollberg'sche Factorei; Reinike in Konigsberg; Dingler in Zweibrücken; Brüder
Decker in Cannstatt; Görlitzer Maschinenbau; Berliner Union; Sächsische
Dampfschiffs- und Maschinefabrik; Carlshütte bei Rendsburg; Chemnitzer
Maschinebau; Englerth & Cünzer in Eschweiler; Metzger & Vernuleth in
Darmstadt; Maschinenbau-Verein in Chemnitz; Prager
Maschinebau-Gesselschaft; Friedrich Wannieck in Brünn; Erste Brünner
Maschinefabriks-Actiengesellschaft; Karolinenthaler
Maschinebau-Actiengesellschaft; G. Sigl in Wien; Simmringer Masch. &
Waggonbau-Fabriks Act.-Gesellsch. Maschinenbau Danek in Prag; G.
Topham in Wien; Stefan Vidats in Pest; Fürst Salin'sche Maschinfabrik in
Blansko; Woolf-Maschine; Dimensionen nicht selbst gemessen; Direct
wirkende Centrifugal-Pumpen-Maschinen; Walzwerkmaschine;
Fördermaschine; Walzwerkmaschinen
Abnützarbeiten, nach jenen einfachen Principien vorgenommen,
welche bereits oben auseinander gesetzt wurden.
Wo nur auf Grund complicirter Rechnungen oder hypothetischer Annahmen ein Resultat zu
erhalten wäre, wie eben die Leistungsfähigkeit der Maschine, die specifischen
Abnützarbeiten an den Geradführungen und Kreuzkopfzapfen, das Luftpumpenverhältniß
zum verbrauchten Dampfgewicht, der Gleichförmigkeitsgang des Schwungrades etc.,
fehlt hier das berechenbare Verhältniß, und zwar größtentheils in Folge der
gedrängten Zeit.
Minder wichtige oder selbstverständliche Abmessungen fehlen in der Tabelle; erstere
sind jedoch der Mehrzahl nach im Texte enthalten. Hierzu gehören Wandstärken der
Cylinder, Kolbenhöhen, Dimensionen der Grundplatten, Längen der Schubstangen,
Fundamenttiefen etc.
Bezüglich des Materiales ist zu bemerken, daß die Kolbenstangen und die
Kreuzkopf- und Kurbelzapfen durchwegs aus Gußstahl und die Schubstangen und
Kurbelwellen aus Schmiedeisen oder Bessemermetall bestehen. Das Material der
Auflageflächen in Geradeführung und Schalen findet sich im Texte angeführt, wo auch
bei den Führungen stets erwähnt wurde, ob sie nachstellbar sind oder nicht.
Die Gewichte der Maschinen und der Schwungräder sind meist nur nach der Mittheilung
der ausstellenden Fabrik angegeben, und nur in wenig Fällen konnte sie der Verfasser
aus den Frachtbriefen direct entnehmen; daher entfällt in der Tabelle die
Einstellung des Gewichtes per Flächeninhalt des Dampfcylinders, welche aber im Texte
stets erscheint.
Wo die Auflageflächen doppelt vorkommen, wie in den Führungen etc., erscheint der
Factor 2 in der Tabelle, während der Factor 1/2 bei den Zahnbreiten der Schwungräder
bedeutet, daß der zu übertragende Effect durch eine zweite Maschine verdoppelt
wird.