Mechanismen zur gefahrlosen Drehung des Dampfmaschinen-Schwungrades von Hermann Fischer, Civilingenieur in Hannover. Mit Abbildungen im Text und auf Taf. IV [a/1]. Fischer, über gefahrlose Drehung des Dampfmaschinen-Schwungrades. In der fünfzehnten Hauptversammlung des Vereins deutscher Ingenieure, welche im September 1874 in Hannover stattfandZeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1874 S. 677. wurde seitens des westphälischen Bezirksvereins beantragt, folgende Principien bezüglich der obligatorischen Anwendung von Schutzmitteln an Motoren und Arbeitsmaschinen zu allgemeiner Annahme zu empfehlen: „1) Jede Werkzeugmaschine und soweit möglich auch jeder Motor ist an allen denjenigen Stellen, welche in irgend einer Weise die Beschädigung eines Arbeiters herbeizuführen vermögen, mit den geeigneten Sicherheitsvorrichtungen zu versehen. Diese Vorrichtungen sind von der betreffenden Fabrik als integrirende Theile der Maschine zu behandeln und demnach dem Besteller mitzuliefern, gleich wie alle andern Theile, ohne welche die Maschine ihren Zweck nicht erreichen würde. Zu den Sicherheitsvorrichtungen sind auch diejenigen Einrichtungen zu rechnen, welche ein möglichst rasches Stillsetzen der Maschine gestatten. 2) Schon bei Anordnung der Maschine soll die Rücksicht auf die Sicherheit der Arbeiter wie irgend ein anderes Constructionsprincip nach Möglichkeit befolgt werden, damit nicht (wie jetzt notorisch oft der Fall) die rücksichtslos gewählte gegenseitige Lage der gefährlichen Bewegungstheile das Unheil selbst heraufbeschwört. 3) Auch beim Unterrichte im Entwerfen von Maschinen ist Rücksicht auf die angeführten Forderungen zum Princip zu erheben, wie wenn es ein Constructionsprincip wäre, damit schon den Studirenden durch ihre Uebungen die Nothwendigkeit der Sicherheitsvorrichtungen so in Fleisch und Blut übergehe, wie die Kenntniß irgend welcher andern Gesetze.“ Die Tendenz dieser Principien fand ungetheilten Beifall; es fanden nur Meinungsverschiedenheiten statt hinsichtlich der Formen, in welchen die Durchführung derselben am zweckmäßigsten zu erzielen sei. Nur aus diesem Grunde wurde beliebt, einen andern, allerdings weiter gehenden Antrag derselben Richtung anzunehmen. Immerhin ist nicht zu verkennen, daß die genannten „Thesen“ des westphälischen Bezirksvereins wohlthätig gewirkt haben, auch unabhängig von dem damals zur Annahme gelangten Antrage. Es ist in den letzten Jahren von vielen Constructeuren mehr Rücksicht auf die Sicherheit der Arbeiter gegen Beschädigungen durch Maschinen genommen, als dieses früher der Fall war. Ich erwähne der größern Beachtung der Umdrehungsrichtung von in einander greifenden Zahnrädern, der Lage von Schmiervorrichtungen, der Anwendung gefahrloser Riemenaufleger, der häufigern Anwendung von Verkleidungen oder Schutzgittern bei Räder- und Riemenbetrieben. Zu den gefährlichen Beschäftigungen ist zu rechnen, die Drehung des Schwungrades von Dampfmaschinen behufs deren Inbetriebsetzung. Je größere Anwendung eine ausgedehnte Expansion des Dampfes gefunden, um so schwieriger ist es dem Maschinisten geworden, die Dampfmaschine bei derjenigen Kurbelstellung zum Stillstand zu bringen, welche eine Inbetriebsetzung der Maschine ohne weitere Nachhilfe gestattet. Es ist häufiger nöthig geworden, das Schwungrad mit der Hand zu drehen, um die nöthige Kurbelstellung zu erzielen. Da hierzu nicht selten ein größerer Kraftaufwand gehört, als die momentan herbei zu rufenden Arbeiter ohne gar zu große Anstrengung hervor zu bringen vermögen, so ist der Maschinist häufig leichtsinnig genug, durch mäßiges Oeffnen des Dampfzutrittsventils zu helfen. Auf ein ertönendes „los“ haben sich die Leute schleunigst zu entfernen, wollen sie nicht von der nun in Bewegung gekommenen Maschine zu Boden geschleudert oder gar unter dem Treibriemen oder zwischen dem Räderwerk zerquetscht werden. Wie mancher Krüppel ist auf diesem Wege entstanden, wie manchem gesunden Menschen das Leben genommen! Bei größern Maschinen findet man, namentlich in neuerer Zeit, sehr häufig mehr oder weniger zweckmäßige Mechanismen, mit deren Hilfe der Maschinist allein im Stande ist, die erforderliche Drehung hervor zu bringen; bei mittelgroßen Maschinen ist dies leider selten der Fall. In Folgendem will ich zwei Mechanismen beschreiben, welche die mehr erwähnte Arbeit durch den Maschinisten allein in gefahrloser Weise ermöglichen, und die auch nachträglich an solchen Maschinen angebracht werden können, welche bisher ohne eine derartige Einrichtung waren. Die Construction Figur 1 und 2 dreht das Schwungrad ruckweise. A ist das Schwungrad der Dampfmaschine; es wird umfaßt von dem aus Flacheisen gebildeten Rahmen B, welcher mit zwei Klemmklinken a, a ausgerüstet ist. Wird der Rahmen B in der Pfeilrichtung I (Fig. 2) gegen das Schwungrad A bewegt, so drücken die beiden Klinken a, a gegen die Seitenflächen des Schwungrades und zwar um so mehr, je mehr Widerstand sie finden. Ist die in der Pfeilrichtung I wirkende Kraft genügend, so wird das Schwungrad in derselben Richtung gedreht werden. Bewegt man dagegen den Rahmen B in der Pfeilrichtung II, so werden die Klinken a, a an den Seitenflächen des Schwungrades gleiten, und zwar mit geringer Reibung, indem jede größere Reibung ein Aufheben, also ein Lösen der Klinken zur Folge haben wird. Es ist daher nur eine oscillirende Bewegung des Rahmens B erforderlich, um die Drehung des Schwungrades zu bewirken. Diese schwingende Bewegung wird hervorgebracht durch die beiden, mit B festverbundenen Zapfen b, b, die beiden Schubstangen c, c, die Excenter d, welche auf der Welle e befestigt sind, und den gleichfalls auf e festen Handhebel f. Die Welle e dreht sich in Lagern g, welche auf dem gemeinschaftlichen Fundamentbalken D festgeschraubt sind. Dieser wird auf dem Fußboden des Maschinenraumes oder in einer andern passenden Lage befestigt. Durch Hin- und Herbewegen des Handhebels f wird in leicht zu überblickender Weise der Rahmen B in die gewünschte Oscillation versetzt und somit die Drehung des Schwungrades hervorgebracht. Die Welle e kann eine solche Lage und Länge erhalten, daß der Maschinist von seinem Stande am Dampfventil aus die ganze Manipulation vornehmen kann. Wird zur Unterstützung des Vorganges von vornherein der Eintritt des Dampfes in den Cylinder gestattet, so kann, bei der größten Unachtsamkeit des Maschinisten kein Unfall eintreten, indem die Klinken sich sofort lösen, sobald das Schwungrad die Tendenz zeigt, sich in der ihm zukommenden Richtung selbstständig zu drehen. Während des Betriebes der Maschine wird der Rahmen B mit Zubehör zurückgeklappt, indem man ihn in der punktirt angedeuteten Lage E, oder einer schrägern, gegen irgend eine Stütze lehnt. Der Mechanismus ist billig herzustellen und leicht anzubringen; derselbe erfordert durchaus kein abgedrehtes Schwungrad, sondern wirkt, da die Klinken in jedem Falle sich ihre passende Lage suchen, auch an einem nicht abgedrehten Schwungrade, wenn dieses nicht gar zu große Unebenheiten und Verschiedenheiten der Kranzdicke zeigt. Die absetzende Bewegungsform kann zu Unträglichkeiten führen, wenn mit dem Schwungrade eine ausgedehnte Transmission gedreht werden muß. In diesem Falle ist eine gleichförmige Drehung vorzuziehen. Die Figuren 3 und 4 und nachstehender Holzschnitt zeigen einen Mechanismus, welcher in dieser Richtung dem soeben behandelten vorzuziehen ist. Textabbildung Bd. 220, S. 205 Zu beiden Seiten des Schwungradkranzes A befinden sich Frictionsrollen B, mit deren Achsen die Schneckenräder C fest verbunden sind, die durch Schnecken D in entgegengesetzter Richtung gedreht werden. Um die erforderliche Kraft P am Umfange des Schwungradkranzes hervor zu bringen, müssen die Frictionsrollen B mit einem Drucke N gegen das Schwungrad gedrückt werden, welcher sich berechnet zu: f N ≥ ½ P, Wenn f den betreffenden Reibungscoefficienten bezeichnet, oder 1) N ≧ P/2f. Da die Schneckenräder C denselben Halbmesser haben wie die Frictionsräder, nämlich R, so muß am Umfange der Räder C durch die Schnecken D dieselbe Tangentialkraft ½ P hervorgebracht werden, welche am Umfange von B verlangt wird. Die hintern Lager H der Achsen von C und B lassen zwar eine pendelartige Drehung derselben zu, entfernen sich aber nicht von einander. Sie gewähren also in dieser Hinsicht jeder Achse einen festen Stützpunkt. Wenn daher in der im Holzschnitt angegebenen Weise die Schnecken D auf die Räder C einen Druck ½ P ausüben, so wird jener geforderte Druck N ohne Weiteres hervorgebracht, sobald ½ P(L + l) = Nl oder L + l/l = N/½P′ wofür wir, nach Einführung des Werthes von N aus Formel 1 erhalten: Textabbildung Bd. 220, S. 206 oder Textabbildung Bd. 220, S. 206 Wenn daher das richtige Verhältniß von L + l/l gewählt worden ist, so ist die zum Drehen des Schwungrades erforderliche Kraft ohne Einfluß auf das genügende Angreifen der Frictionsrollen B. Wir haben es also auch hier mit Klemmklinken zu thun, welche sich lediglich durch die andere Form von den bisher bekannten unterscheiden. Was die constructive Anordnung des Apparates (Fig. 3 und 4) betrifft, so sind in einem kräftigen eisernen Gestell F, welches je nach Umständen verschieden montirt sein kann (hier ist es auf einen Mauerklotz K gesetzt gedacht), einerseits die um ihre verticale Achse drehbaren Lager H angebracht und anderseits die Schneckenwelle D gelagert. Die Achsen J der Frictionsrollen B und Schneckenräder C sind so in H gelagert, daß sie nicht herausgezogen werden können. Eine fernere Lagerung von J findet nur insofern statt, als die Schneckenräder C auf den Schnecken D ruhen Die Kurbel E dient zum Drehen der Schnecken. Sobald das Schwungrad A gedreht werden soll, bewegt der Maschinist die Kurbel E in bestimmter Drehrichtung, wodurch zunächst die Frictionsrollen dem Schwungradkranze genähert werden. Während des Betriebes der Maschine befanden sich die Achsen J nämlich nicht in der Lage a b H, sondern in der Lage a1 b1 H (im Holzschnitt rechts), um eine schädliche Reibung zwischen Schwungrad und Frictionsrollen zu vermeiden. Sobald die Rollen B mit dem Schwungrad A in Berührung kommen, werden sie die oben bezeichnete Wirkung ausüben. Sollte eine der Rollen hiermit früher beginnen wollen als die andere, weil sie — während des Betriebes der Maschine — weniger weit von dem Schwungrad entfernt war als jene, so kann der Maschinist mit Leichtigkeit, durch Einwärtsrollen des betreffenden Schneckenrades die gewünschte Gleichförmigkeit herstellen. Geschieht dieses nicht, so besorgt es der Mechanismus selber, indem die zurückgebliebene Achse J so lange nach der Mitte zu geschoben wird, bis ihre Frictionsrolle mit dem Schwungrad in Berührung kommt. Geringe Unebenheiten des Schwungrades stören offenbar auch diesen Mechanismus nicht; sollte indessen das Schwungrad erheblich schwanken, so würde dem Gestell F zweckmäßiger Weise eine Verschiebung parallel der Dampfmaschinenkurbelwelle zu gestatten sein, um die einseitigen Drucke gegen den Schwungradkranz zu vermeiden. Sobald das Schwungrad beginnt, sich selbstthätig zu drehen, so wird es auch die mit ihm in Berührung stehenden Frictionsrollen in Bewegung setzen. Da dieselben aber mit den Schneckenrädern fest verbunden sind, so rollen diese in Folge der Drehung nach außen, bewirken also eine Entfernung der Frictionsrollen von dem Schwungradkranze, d. h. die Achsen J werden aus der Lage a b H in die Lage a1 b1 H (Holzschnitt rechts) gebracht. Selbst wenn etwa in Folge starken Schwankens des Schwungrades dasselbe noch einmal mit einer der Rollen in Berührung kommen sollte, so wird auch nachträglich die Rolle um das nöthige Maß zur Seite geschoben. Eine Beihilfe des Maschinisten bedarf es hierbei nicht. Die beschriebenen Mechanismen sind in Verbindung mit gewöhnlichen Schwungrädern gezeichnet. Sie sind offenbar ebenso gut an Schwungrädern zu verwenden, die gleichzeitig als Riemenscheibe dienen; ihre Weite ist nur entsprechend zu vergrößern. Bei verzahnten Schwungrädern sind bei der ersten Construction die Querstücke so zu verbreitern bezieh, zu formen, daß dieselben nicht in die Zahnlücken gerathen können, bei beiden Constructionen die betreffenden Klemmklinken resp. Frictionsrollen um die Zahnlänge nach dem Schwungradmittelpunkte zu zu verlegen. Was den Vergleich der beiden hier beschriebenen Constructionen mit den bisher gebräuchlichen betrifft, so ist zunächst die roheste Manier, mittels einer Brechstange (die entweder unter einen Schwungradarm gedrückt, ihren andern Stützpunkt in verschiedenen auf einander folgenden festen Löchern findet, oder auf ein festes Auflager gestützt, mit ihrem kürzern überstehenden Ende in Löcher faßt, welche im Schwungradkranz angebracht sind) die Bewegung hervor zu bringen, von jeder Concurrenz auszuschließen. Man hat den Schwungradkranz mit Zähnen versehen, gegen welche eine gewöhnliche Klinke wirkt. Offenbar ist dadurch dasselbe erreicht, wie mit dem hier beschriebenen Mechanismus Nr. 1. Unter Umständen dürfte aber die letztere Einrichtung der erstern vorzuziehen sein; an vorhandenen Maschinen ist diese ältere Einrichtung jedenfalls nicht zu verwenden. Eine dritte Methode besteht darin, daß man mit dem verzahnten Schwungrad ein kleines Trieb in Eingriff bringt, welches auf irgend eine Weise in Umdrehung gesetzt wird. Man kann dieses so einrichten, daß eine Selbstauslösung stattfindet, sobald das Schwungrad durch den zur Wirkung kommenden Dampf allein bewegt wird. Wenn dann zur gleichen Zeit das Trieb gleichförmig gedreht wird, so ist es der von mir angegebenen Construction Nr. 2 ähnlich und gleichwerthig; wird es dagegen durch einen der Bohrknarre ähnlichen Mechanismus in Bewegung gefetzt, so ist die Anordnung weniger gut als meine Construction Nr. 2. Immer läßt sich die hier angegebene ältere Methode nur bei Maschinen mit verzahntem Schwungrade anwenden.