Titel: | Ueber Lastenhebmaschinen; von Prof. H. Gollner in Prag. |
Autor: | H. Gollner |
Fundstelle: | Band 262, Jahrgang 1886, S. 193 |
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Ueber Lastenhebmaschinen; von Prof. H. Gollner in
Prag.
Patentklasse 35. Mit Abbildungen auf Tafel 13.
H. Gollner, über Lastenhebmaschinen.
Die Lastenhebmaschinen stellen jene Gruppe der Fördermaschinen dar, welche in neuerer
Zeit mit Rücksicht auf ihre umfassende Verwendungsfähigkeit für sämmtliche in die
Bau- und Maschinenpraxis bereits eingeführten Constructionstypen sehr
bemerkenswerthe Ausbildungen und Neuanwendungen sowie Neuerungen in constructiver
Richtung nachweisen.Vgl. auch 1886 259 * 9. * 159.* 442. 260 * 299. * 499. 261
* 154. * 324. * 455. Es sind derart für besondere feststehende
Verwendungszwecke neue, nunmehr auch in mechanischer wie ökonomischer Hinsicht, sehr
vollkommene Constructionsarten entstanden, welche geeignet sind, die durch die
heutigen hoch entwickelten Handels- und Verkehrsverhältnisse gestellten weitgehenden
Aufgaben hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Sparsamkeit bei
Anwendung der Lastenhebmaschinen in überraschender Weise zu erledigen.
Diese fortschrittliche Entwickelung in Anlage, constructiver Durchbildung wie in
Hinsicht des Betriebes der Lastenhebmaschinen kann für alle bisherigen Haupttypen
derselben, welche gewöhnlich durch die Rollen- (Flaschen-) Züge, Haspel, Aufzüge,
Erahne und Bagger, Grabmaschinen (sogen. Excavateurs) u. dgl. charakterisirt sind,
wahrgenommen werden, obschon sofort zu erkennen ist, daſs insbesondere die Aufzüge
und Erahne für sich und in Verbindung mit den in zahlreichen Formen praktisch
eingeführten sogen. Elevatoren und den verwandten Typen der Bagger- und
Transporteurmaschinen eine für die gesammte Bau- und Handelspraxis maſsgebende
mechanische und ökonomische Vervollkommnung erfahren haben und derart die
herrschenden Ausführungsformen der Lastenhebmaschinen geworden sind.
Die Begründung für diese Thatsache liegt zunächst in der Anwendung und Ausnutzung des
hydraulischen Prinzipes, des Wassers, als Kraftflüssigkeit, sowie in der durch
dieselbe ermöglichten überraschend einfach und sicher durchführbaren Lösung der
bezüglichen constructiven und betriebstechnischen Aufgaben, ferner in dem Umstände,
daſs die Ausführung sowohl feststehender, wie fahrbarer Constructionen unter
Ausnutzung desselben Hauptprinzipes bei möglichster Knappheit der maſsgebenden
Hauptabmessungen der Constructionen und unter Einführung und Ausbildung der ebenso
einfachen, wie verläſslichen Sicherheitsvorrichtungen gelungen ist.
Zu diesen bahnbrechenden Ausführungen haben selbstredend die Bedürfnisse des Handels
und Verkehres nach ihren mannigfaltigen Richtungen unmittelbaren Anstoſs gegeben und
nicht minder die schon bestehenden und nach dem heutigen Stande vollkommenen
Einrichtungen der Wasserleitungen und andere hydrotechnische Einrichtungen Anregung
geboten und in zahlreichen Fällen einen entscheidenden Einfluſs geübt.
Es sind sonach die hydraulischen Lastenhebmaschinen in ihren zahlreichen
Ausführungstypen als die herrschenden zu bezeichnen, neben welchen sich erst die für
den Dampfbetrieb, in direkter wie mittelbarer Ausnutzung desselben, eingerichteten
bezüglichen mechanischen Ausführungen reihen, während der reine Handbetrieb der
einschlägigen Maschinen aus dynamischen und ökonomischen Rücksichten entschieden in
den Hintergrund gedrängt erscheint, wenn derselbe auch für einzelne Anwendungen und
Verwendungsstellen kleinerer Typen der Lastenhebmaschinen, welche eben für eine
Massenförderung nicht bestimmt sind, nicht umgangen werden kann.
Durch den vorliegenden Bericht sollen einige Beispiele von bemerkenswerther und für
die weitere Entwicklung der Lastenhebmaschinen in constructiver und
betriebstechnischer Hinsicht wichtigen Ausführungen bezieh. deren Neuerungen in
übersichtlicher Weise mit Bezugnahme auf die folgenden Haupttypen und zwar: 1) Rollen- und Flaschenzüge, 2) Haspel, 3) Aufzüge, 4) Krahne und 5) Bagger,
sogen. Excavatoren und Transporteurs vorgeführt werden, wobei sowohl die
maſsgebenden Prinzipien, als auch entscheidende Constructionseinzelheiten für die
Zwecke der Betriebsicherheit und der Erhöhung der Leistungs- und
Verwendungsfähigkeit zu würdigen sein werden.
Der Zweck und die Verwendungsweise der Rollen- und
Flaschenzüge erfordern durchaus möglichst gedrängte, weil nothwendig
geringgewichtige und leicht zu handhabende Constructionen, die auſserdem mit einer
Einrichtung versehen sein sollen, welche die für die Praxis äuſserst werthvolle Selbsthemmung der Förderlast erreichen lassen. Diese
Selbsthemmung der Förderlast wurde bekanntlich zuerst bei dem Weston'schen oder auch Ransome'schen Differential-Flaschenzug (vgl. 1861 161 * 169), allerdings auf Kosten des Güteverhältnisses dieser Hebmaschine
erreicht. Die neueren, vielfach durch Umbildung dieser Construction hervorgegangenen
Flaschenzugtypen zeigen durchaus Einrichtungen zum Zwecke der Selbsthemmung der
Förderlast unter gleichzeitiger Erreichung eines hohen Umsetzungsverhältnisses, wie
z.B. die Ausführungen nach Tangye (1863 169 *164. 1866 182 * 442), Hardcastle (1868 188 * 106),
T. Hall (1877 224 *
253), Collet und Engelhard (1879 233 * 190), T. Ward (1883 249 * 432), G. Smith (1884
254 * 328), ferner der Epicycloidal-Flaschenzug (Eade 1867 184 * 476. R. Kühn 1883 249 * 11),
während der von Jamet (1866 181 * 439) und von Wilke und Lappe (vgl. 1875 217 * 456)
angegebene Typus und andere (vgl. T. Williams 1878 227 * 434. Cremer 1879 233 * 447. H. Williams 1881
241 * 20. A. Bell 1884
253 * 361) bei gewöhnlicher Gröſse des
Umsetzungsverhältnisses durch besondere Klemmvorrichtungen des letzten, freien
Seilstranges die erwähnte Selbsthemmung der Förderlast bei relativ hohem
Wirkungsgrade erreichen lassen.
Ein Flaschenzug mit Antrieb durch Vorgelege (vgl. Pickering 1868 188 * 108. E. Becker 1881 240 * 423.
J. Speidel 1882 246 *
402) mit Selbstspannung
der Förderlast für den Fall, als die für die Förderung der Last verwendete Kraft
gleich Null oder selbst negativ wird, wurde von J.
Maynard in Brooklyn (* D. R. P. Nr. 28265 vom 4. März 1884) angegeben. Wie
aus Fig. 1 bis
3 Taf. 13
zu entnehmen, ist in dem unteren Ende des Bügels B die
durch Hand mittels Kurbel oder mittels Kette oder Seil am Rade D zu drehende Welle A
gelagert. Die beiden Zähne F und F1 derselben greifen in
die einstückigen Zahnräder H, die auf der Achse G festgekeilt sind. Diese Achse trägt lose die
Lastkettenscheibe J mit dem Arme L, dessen Oese den Zapfen M aufnimmt, welcher dem im Bügel B
beweglichen, zur Achse G excentrischen Ringe N angehört. In diesem lagert sich der Ring P mit dem Zapfen Q,
welcher M gegenübersteht. Diese beiden Zapfen werden
von den geschlitzten Armen der Mitnehmer R1 und R2 , welche gleichfalls auf der Achse G festgekeilt sind, umfaſst. Der eine Arm des Bügels
B ist derart ausgebildet, daſs nicht nur die Ringe
N und P, sondern auch
der Ring U hinter dem Ringe P gelagert werden kann. P hat auf seinen
beiden Flächen gegenüber stehende Zapfen W und T (Fig. 3), welche derart
angeordnet sind, daſs die Verbindungslinie der Zapfen W
jene von T senkrecht schneidet. Erstere Zapfen W bewegen sich in senkrechten Schlitzen des Bügels B, letztere in wagerechten Schlitzen des Ringes P. Dreht sich die excentrische Scheibe I, welche in den Ring P
paſst, und ebenso der excentrische Ring N gleichzeitig
in demselben Sinne, so kann sich der Ring P in
wagerechter und senkrechter Richtung verschieben. Die Scheibe I und der Ring N stehen
sich stets in der äuſsersten Stellung gegenüber.
Der dargestellte Mechanismus wirkt in folgender Weise: Bei Drehung des Rades D wird die Achse G und der
Mitnehmer R im Sinne des Pfeiles in Fig. 3 gedreht. R1 wirkt auf den Zapfen
M und dreht durch L
die Kettenscheibe J zum Zwecke der Förderung der Last.
Gleichzeitig wird auch durch R2 die Scheibe I in
gleichem Sinne gedreht. Weil die Ringe P und N sich im senkrechten wie wagerechten Sinne verschieben
können, bewegen sich die einzelnen Theile frei ohne jegliche Klemmung. Wird nun die
Handkette in D frei, so dreht die Last die
Kettenscheibe J im entgegengesetzten Sinne. J dreht aber mit L den
Zapfen M und Ring N im
gleichen Sinne. Der Mitnehmer R kann an dieser Drehung
nicht theilnehmen, daher auch nicht die durch Q mit
demselben verbundene Scheibe I. In Folge dessen muſs
sich endlich der Ring N zwischen der Flansche an B und den Ring P
festkeilen und nothwendig die Förderlast zum Stillstande kommen. Die Hebung und
Senkung der Förderlast erfordert die Drehung der Achse G; die Hemmung derselben tritt selbstthätig ein, wenn dieselbe die
Kettenscheibe J durch Verschwinden oder Verkleinerung
der am Umfange von D thätigen äuſseren Kraft zu drehen
sucht.
Der dargestellte Flaschenzug liefert eine groſse Umsetzung zwischen Kraft und Förderlast und läſst
die Selbsthemmung der Last bei günstigem Güteverhältnisse erreichen; seine Anordnung
ist trotz der zahlreichen Constructionstheile eine handliche.
Die durch den Gemeinnamen „Haspel“ bezeichneten Lastenhebmaschinen, welche die
vervollkommneten Ausführungen der mechanischen Potenz „Rad an der Welle“
darstellen, haben in neuerer Zeit sowohl hinsichtlich der Vorrichtungen zur
Sicherung gegen den schädigenden Einfluſs von Stöſsen und Massen Wirkungen, als auch
gegen eine etwaige Ueberlastung der Maschine bemerkenswerth praktische und bereits
bewährte Vervollkommnungen erfahren. Dieselben Maschinen haben aber weiter durch die
Anwendung und Ausnutzung des hydraulischen Prinzipes für die motorische Kraft
zunächst für besondere Fälle ihrer Verwendung eine durchgreifende Umgestaltung
bezieh. eine bedeutungsvolle Vervollkommnung erlangt, welche sich durch die hoch
entwickelte Einfachheit und Sicherheit der Construction wie durch die Oekonomie
ihres Betriebes kundgibt. Desgleichen sind unter Anwendung des hydraulischen
Prinzipes die eigentlich mittelbar wirkenden Haspel in vortheilhaftester Weise in
direkt wirkende Hebmaschinen umgewandelt werden, wodurch abermals neue Typen und
Constructionseinrichtungen geschaffen werden konnten, welche den Bereich der
Verwendungsfähigkeit dieser Arbeitsmaschinen noch wesentlich vergröſserten.
So beachtenswerth, weil in mechanischer Hinsicht fortschrittlich, die bemerkte
Ausnutzung des hydraulischen Prinzipes für die Beschaffung der nöthigen Kraft zur
Ueberwindung des Lastwiderstandes ist, so muſs doch bemerkt werden, daſs die
Anlagekosten dieser Arbeitsmaschinen wegen des Bedarfes an vollkommener Einrichtung
zur Erzeugung der nothwendigen Pressung des Kraftwassers unverhältniſsmäſsig groſs
sind und auſserdem auf jene Einrichtungen noch möglichst Bedacht zu nehmen ist,
welche den Eintritt und die verheerenden Wirkungen des sogen. Wasserschlages zu
verhindern bestimmt sind. In zahlreichen Anwendungsfällen tritt noch die Frage der
Wasserversorgung der Arbeitsmaschinen durch bestehende Wasserleitungen von
entscheidender Bedeutung in den Vordergrund, deren allgemeine Wichtigkeit und
praktische Lösbarkeit für mittlere Verhältnisse später bei den „Aufzügen“ zur
Beleuchtung gelangen soll.
Nach den bisherigen Erfahrungen und Ausführungen haben sich nunmehr die Haspel mit
Preſswasserbetrieb als eine besondere Gruppe der Haspel neben den Hand-, Dampf- und
Preſsluft-Haspeln entwickelt und bereits in wichtigen Fällen, für welche eben
möglichste Einfachheit und Knappheit der Anordnung, Raschheit und Sicherheit des
geräuschlosen Betriebes, leichte und umfassende Beweglichkeit der zu fördernden
Lasten Hauptbedingungen waren, mit raschem Erfolge Eingang in die Praxis verschafft
und Anlagen nach älterem Prinzipe vielfach verdrängt. Eine ganz besondere
Verwendungsstelle der hydraulischen Haspel ist auf Schiffen gefunden worden, für welche solche Hebezeuge
in selbstständiger Anordnung oder in Verbindung mit den durch den Ausleger
charakterisirten Erahnen von gröſster Bedeutung wurden.
Betreffend die für besondere Zwecke vollkommen eingerichteten Haspel, nach älteren
Formen constructiv durchgeführt, wäre jener zu erwähnen, welchen J. Demeulemeester in Seraing (* D. R. P. Nr. 27283 vom
20. November 1883) angegeben hat. Dieser Haspel
(fälschlich Winde genannt) soll beim Einrammen der
Pfähle bei Wasserbauten Verwendung finden. Die mit dem cylindrischen
Ansätze C (Fig. 4 und 5 Taf. 13) versehene
Haspeltrommel A dreht sich frei auf der Trommelwelle
B1 und erhält eine
federnde Klemme A1 zum
Befestigen des Förderseiles; unter dieser Klemme befindet sich in der Haspeltrommel
eine Oeffnung zur Einführung des Seiles. Der Ansatz C
hat eine schraubenförmige Nuth, in der die Enden von Führungsstangen D und E liegen, welche an
dem Haspelgestelle befestigt sind. Besondere Bolzen lassen die Befestigung der
Stangen D und E derart
abändern, daſs diese mehr oder weniger zwischen die beiden Haspelschilder ragen.
Durch diese Verlängerung oder Verkürzung wird die Fallhöhe der Last geregelt, wenn
die Trommel A vom Mitnehmer gelöst wird. An der mit
Ausschnitten versehenen Trommel F wie an der Trommel
C sind seitliche Klauen F1 angebracht. Bei der Drehung der
Handkurbeln müssen die in die schraubenförmigen Nuthen greifenden Enden der Stangen
D und E die Trommel
C zur Seite und auſser Eingriff mit dem Rade F bringen, die Klauenkuppelung also ausrücken, wenn C sehr nahe eine ganze Umdrehung gemacht hat. Die
gehobene Last wird dann bei ihrem Niedergange die Trommel wieder in ihre anfängliche
Lage zurückdrehen. Der zu erwartende Stoſs soll durch die Knagge G unter A in Wirkung gegen
die federnden Buffer H aufgenommen werden. Die Platte
I (Fig. 4) auf der Trommel
F ist beweglich und derart einstellbar, daſs sich
in dem Augenblicke, in welchem sich die Trommel auslöst, eine Sperrklinke J durch das Eigengewicht einlegt und daher den Haspel
anhält. Bei der Wiederdrehung der Trommel F hebt dann
der Daumen N die Klinke J,
wodurch die Drehung fortgesetzt werden kann. Auf der Achse B befindet sich das Sperrrad, in welches die um die Stange L drehbare Klinke K
eingreift, wodurch die Rückdrehung der Kurbeln verhindert, somit jede Gefahr des
Loslassens der Last an beliebiger Stelle der Förderhöhe vermieden wird.
Eine für Haspel zweckmäſsige Anordnung der Bremse unter Federdruck und um die Kettenscheibe
angeordnet, damit diese bei Stöſsen und für den Fall einer für den Haspel
gefährlichen Belastung in der Richtung ihrer Drehbewegung nachgeben kann, hat Will. Clarke in Gaterhead-on-Tyne, England (* D. R. P.
Nr. 31851 vom 18. Mai 1884) getroffen.
Diese für Haspel aller Art zweckdienliche Einrichtung ist aus Fig. 6 und 7 Taf. 13 zu ersehen, in
welchen dieselbe einem doppelten Schiffshaspel
angepaſst ist, welcher
entweder mittels des Hebels A mit Hand, oder durch eine
besondere Dampfmaschine bethätigt werden soll. Für den ersteren Fall wirkt der Hebel
A auf ein Schaltwerk, welches die Schaltkegel im
Gehäuse D besitzt, die ihrerseits wieder in die Zähne
des Rades B greifen und dieses drehen. Für den Fall des
Dampfbetriebes kommt das auf der Welle F sitzende
Kettenrad E zur Wirkung; auf F ist das Getriebe G aufgekeilt, welches in
das Zahnrad H eingreift. Auf der Welle J (Fig. 6) sitzen zwei andere
Zahnräder, welche endlich in die Haupttreibräder B
eingreifen. Behufs Beschleunigung des Hauptkettenrades L für den Fall, als mittels desselben Schiffshaspels die Kette aus dem
Kettenraume in entgegengesetzter Richtung abgewickelt werden soll, muſs das auf F sitzende Kettenrad K
angewendet werden. Die ringförmigen Nuthen b in den
Rädern B auf der Welle N
werden mit passenden Stoffen ausgefüllt. Die Kettenscheibe L hat einen Vorsprung, welcher bestimmt ist, in die Nuth der Räder B einzutreten. Die Stellräder M auf N haben Naben, welche als Muttern auf
dem Gewinde der Welle N wirken. Mit Hilfe von N können die Vorsprünge der Kettenscheiben L in die Nuthen des Rades B eingedrückt werden, wenn es sich um die Einholung der Kette oder des
Seiles handelt, oder es kann die Berührung von L mit
B ganz aufgehoben werden. Zwischen M und L liegen elastische
Scheiben; ferner werden an derselben Stelle Metallscheiben angewendet, welche auf
Federn, die auf der Welle N angeordnet sind, gleiten,
um eine Mitnahme der Naben in Folge Reibung sicher zu verhindern. L besitzt ferner eine Bremse mit Federwirkung, indem
jede Kettenscheibe mit der Bremsscheibe O verbunden
ist, welche das Bremsband P aufzunehmen hat, dessen
Anordnung aus Fig.
6 zu ersehen ist. Q ist ein Gelenkstück, S eine mit Q verbundene
und sich gegen das Haspelgestell stützende Spiralfeder, welche den Zweck hat,
etwaige Stöſse beim Arbeiten (Vorankergehen oder Vorankerliegen) gegen den Haspel
aufzunehmen und deren Wirkung zu mildern. Bei plötzlich einwirkenden Zugkräften wird
offenbar durch S das bezügliche Tau oder die Kette
gegen Stöſse und selbst gegen gefährlich groſse Zugkräfte geschützt sein, indem
gleichzeitig mit der Zusammendrückung der Feder S die
Kettenscheibe L auf N sich
verdrehen kann; bei Ausgleichung der Spannung der Feder S kehrt die Scheibe L wieder in ihre
ursprüngliche Stellung zurück.
Ueber die Anwendung der hydraulischen Maschinen zum Beladen,
Entladen, Steuern und Umsteuern auf Dampfschiffen bringt der Engineer, 1884 Bd. 57 * S. 277 einen Aufsatz von A. B. Brown in Glasgow, aus welchem zunächst einige
Mittheilungen über die ausgeführten sogen. Hydraulic-Haspel entnommen sind, während die gleichfalls behandelten
hydraulischen Krahne später berücksichtigt werden.
A. B. Brown stellt zunächst die Thatsache fest, daſs
trotz der vielfachen Verbesserungen die mechanischen Einrichtungen für Dampfschiffe,
besonders die für
das Ausladen der Schiffslasten, jener der Ankerhaspel, der Gangspille, der Steuer-
und Umsteuermechanismen für die Schiffe bezieh. Schiffsmaschinen in Folge Anordnung
als Dampfhaspel den heutigen hohen Anforderungen nicht mehr entsprechen, nachdem
alle diese unentbehrlichen Maschinerien entschieden zu umständlich construirt sind,
deren Betrieb auf dem Schiffsdeck in der Regel ein unerträgliches Geräusch
verursacht, oder vermöge der vielfachen, oft ungemein verzweigten Rohrleitungen für
diese Hilfsmaschinen bedenkliche Betriebsstörungen hervorrufen kann, weil endlich
auch deren Leistungsfähigkeit in keinem richtigen Verhältnisse mehr zur
Tragfähigkeit und Leistungsfähigkeit der Schiffe selbst steht.
Die eben hervorgehobenen empfindlichen Mängel sollen die unter Anwendung und
Ausnutzung des hydraulischen Prinzipes von A. B. Brown und
Comp. in Glasgow ausgeführten Hilfsapparate nicht aufweisen. Im J. 1880 hat
die British-India-Association Steam-Navigation Company
am Bord ihres Calcutta-Dampfers „Quetta“ hydraulische Arbeitsmaschinen
anbringen lassen, welche folgende Dienste besorgen: Das Steuern, Ankerheben, Aus-
und Einladen durch Gangspille, Auf- und Abgabe der Schiffslasten, Ausheben der
Asche, Umsteuern der Schiffsmaschine und das Absperren der wasserdichten Verschlüsse
des Maschinenraumes. Brown erkennt, daſs der besondere
Vortheil der Anwendung von Wasser für die Kraftübertragung für so vielfache Zwecke
und unter Verwendung so vielfacher durch den ganzen Schiffsraum gelegten
Wasserleitungen in der überraschenden Einfachheit der Einrichtungen und ihres
Betriebes gelegen ist, wobei allerdings Wasserstöſse und Ueberpressungen der
Rohrleitungen sorgfältig zu vermeiden, ferner entsprechende Controlvorrichtungen
anzuordnen sind, um die Endstellung der Lasten zu markiren und zu sichern.
Die auf der „Quetta“ ausgeführten Einrichtungen bestehen zunächst aus einem
Paare Compound-Dampfmaschinen von 100 indicirten Pferd mit Oberflächencondensator
und Pumpen bei 40 Umdrehungen in der Minute, welche auf 70 Umdrehungen gesteigert
werden können. Diese Maschinen sind mit einem Dampf-AccumulatorVgl. ähnliche Anlagen 1876 222 * 119. 1882 246 * 121. mit selbstthätig ein- und
ausrückender Steuerung versehen, die vom Accumulator ausgeht, daher vom Wärter ganz
unabhängig ist, welcher eigentlich nur das Schmieren und Ingangsetzen der Maschinen
zu besorgen hat. Die Wasserpressung erreicht 56at,
bei einer Dampfspannung von 5at,6. Von der Pumpe,
welche das Wasser von einem höher gelegenen Behälter empfängt, zweigen die
Rohrleitungen zu den verschiedenen hydraulischen Arbeitsmaschinen ab.
Die Anlage auf der „Quetta“ ist in Fig. 8 und 9 Taf. 13 dargestellt. Der
Hochdruckcylinder der Compound-Dampfmaschine hat 406mm, der Niederdruckcylinder 660mm
Durchmesser bei 508mm Hub. Der Dampfcylinder des Accumulators
A hat 914mm
Durchmesser und 1524mm Hub. B ist das Dampfeintrittsrohr in den letzteren. Der
untere Theil des Accumulators steht durch das Rohr C
mit dem Condensator D in Verbindung; vom oberen Theile
geht die mit Absperrventil E und Drosselventilen F und G versehene Leitung
nach dem Schieberkasten des Hochdruckcylinders H. An
die Kolben jedes Cylinders der Dampfmaschine ist der Kolben einer doppeltwirkenden
Wasserpumpe K mit Saug-, Druck- und Sicherheitsventil
L, M und N
angeschlossen. Das letztere Ventil hat den doppelten Zweck, zu verhindern, daſs das
Wasser zu den Pumpen rückflieſse und daſs, wenn die Maschine in ungünstiger
Kurbellage stehen bliebe, Dampf aus dem Accumulator in den Zwischenbehälter der
Dampfmaschine trete, so daſs der Niederdruckcylinder frischen Dampf erhält, um die
Kurbel der ersteren Maschine in eine günstigere Lage zu bringen. Das Druckventil N ist geschlossen, wenn die Dampfmaschine abgestellt
ist und umgekehrt. N ist durch O mit dem Kolbenventile P verbunden, welches
im geschlossenen Zustande durch das Rohr Q eine
Verbindung zu den Schieberkästen an dem Hochdruck- und Niederdruckcylinder und
mittels des Rohres R zwischen dem
Hochdruckcylinder-Auspuff und dem Condensator D
herstellt, wobei ein Ventil zwischen den beiden Cylindern (oberhalb des Ventiles P) geschlossen wird. Dadurch arbeiten dann beide
Cylinder mit Hochdruck. Im Augenblicke ihres Anlassens ist die Maschine wieder eine
Compoundmaschine, indem das Ventil N sich erhebt und
die beiden Verbindungen Q und R aufgehoben werden.
Wichtig ist der Anlaſs- und Abstellmechanismus des Accumulators, welcher aus einer
mit dem Kolben desselben verbundenen und durch den unteren Deckel durchgehenden
Stange besteht und in verschiedenen Höhen ihres Hubes den Hebel S ergreift, der durch ein Schieberventil den
Wassereintritt in den Cylinder T veranlaſst, dessen
Tauchkolben das Ventil G eröffnet. Die Pumpen fördern
sofort Wasser durch die Röhre V in den
Accumulatorcylinder U und zwingen dessen Kolben in den
Dampfcylinder A trotz der vollen Kesselspannung zu
treten, bis die Stange den Hebel S wieder faſst und das
Ventil verschoben wird. Das Wasser tritt aus dem Cylinder T heraus, das Ventil G wird geschlossen. Wird
das Ventil G mit einer stellbaren Feder versehen, so
wirkt die beschriebene Anordnung als ein verläſslicher Regulator. Sollte der
Accumulator in Folge eines Bruches o. dgl. plötzlich entleert werden, so schwindet
die Wasserpressung in den Pumpen und Leitungen, das Ventil G wird durch die Wirkung einer Feder abgesperrt und die Dampfmaschine
abgestellt. Sinkt der Wasserspiegel im Behälter zu tief, saugen die Pumpen also
Luft, so wird die eintretende Gefahr durch das Ventil F
verhindert, welches durch einen Schwimmer im Wasserbehälter bewegt wird. Die
Einrichtung ist so eingestellt, daſs der Betriebsdampf nicht mehr in die
Maschinencylinder treten kann, wenn der Wasserspiegel auf 300mm vom oberen Ende des Saugrohres gefallen
ist.
Die ganze Anlage ist also selbstthätig regulirend eingerichtet und kann sich selbst
überlassen werden. Die Maschine ist weiters in gewöhnlicher Weise mit einer doppelt
wirkenden Luftpumpe X, einer Pumpe J für den Wasserkreislauf im Condensator und einer
doppelt wirkenden Speisepumpe Z ausgerüstet.
Das hydraulische Gangspill auf der „Quetta“ ist in Fig. 12 dargestellt. Die
Grundplatte A ist an dem Oberdeck sicher befestigt und
trägt in ihrer mittleren Verstärkung die feste hohle Stahlachse B. Auf dieser dreht sich lose die untere Trommel C mit einem kegelförmig angedrehten Ringe, welcher
durch eine Anzahl Rollen D unterstützt wird. Das Rad
E ist fest auf die Achse B gekeilt und hat innere gefräste Zähne; darüber befindet sich ein
gleiches Rad F, dessen Zähnezahl um 2 kleiner ist als
jene für das Rad E und welches fest mit C verbunden ist. Das Umlaufrad G greift in beide Zahnkränze ein und wird von dem Wassermotor bethätigt,
welcher in der oberen Trommel I angeordnet ist. Diese
Trommel enthält in gleichen Entfernungen 4 einfach wirkende schwingende Cylinder J, welche an ihren äuſseren Enden gelagert sind. Durch
die Drehzapfen K wird das Kraftwasser zugeführt. Die
Kolben L des Cylinders J
tragen zwei Stahlrollen M; diese laufen auf dem
Stahlexcenter N, welches auf der Achse B festgehalten ist. Das mit umlaufende vierschlitzige
Ventil O vermittelt die Wasserzuführung und Abführung,
indem jeder der 4 Schlitze durch ein Rohr P mit seinem
Cylinder J verbunden ist. Indem das excentrische
Ventilgesicht still steht, dreht sich Trommel I und
Ventilspiegel, während das Kraftwasser durch die Röhre Q durch die hohle Achse B geleitet dem
Ventile O zugeführt wird; durch R flieſst das Wasser dann zum Behälter zurück. Um dem Gangspill den
entgegengesetzten Drehsinn zu ertheilen, muſs das excentrische Ventilgesicht
innerhalb O mittels eines Schlüssels bei S um 180° gedreht werden.
Um unter Anwendung der unteren Haspeltrommel C einen Zug
von 10t auszuüben, muſsten Zahnräder angewendet
werden, während die obere Trommel I einen Zug von 1t bei entsprechend gröſserer Geschwindigkeit
gestattet. Nach Brown wurden überhaupt nur mit
Widerwillen Zahnräder im Gangspill angeordnet, im Uebrigen aber die Zahl derselben
(2 Zahnkränze E und F, das
feste Rad H und das Umlaufrad G) möglichst vermindert.
Auſser der eben im Wesentlichen erläuterten Einrichtung dieses hydraulischen
Gangspilles muſs noch auf jene des hydraulisch betriebenen Ankerhaspels, Ankerwinde
genannt (vgl. Westmacott 1880 236 * 283), zurückgekommen werden, welche auf dem Dampfer „Manora“
zur Anwendung kam und dessen Einrichtung aus Fig. 13 Taf. 13 zu
ersehen ist. Dieser wichtige Haspel ist im Vordercastell untergebracht und hat einen
Preſswassermotor von 50 Pferd. Der Anker wird, wie gewöhnlich, mittels des
Schneckenradgetriebes gehoben. Zur Bethätigung der Schnecken C dienen 2 Paar Kegelräder, welche wieder von dem in
einem quadratischen Kasten D untergebrachten Motor
angetrieben werden. Die Preſswassercylinder sind fest, das Excenter E und damit die Welle F
werden gedreht; dabei dreht sich das Ventil G, welches
mittels Hebel und Klaue H umgesteuert werden kann. Die
Welle trägt am Ende eine Trommel zum Schleppen (Warpen) für eine Zugkraft von 3t, welche derart eingerichtet ist, daſs sie die
gewöhnlichen Arme zum Drehen der Trommel aufnehmen kann. Zur Ueberwindung gröſserer
Widerstände werden Trommeln an den Enden der Haspelwelle B verwendet. Der Motor kann bis 60 Umläufe in der Minute machen, daher
auch die Regulirung der Zugkräfte für die Ankerseile zur Sicherung der letzteren
gegen Zerreiſsen möglich ist.
Auſser der eben hervorgehobenen hydraulischen Einrichtung zur Hebung der Anker,
welche sich als mittelbar wirkender Haspel darstellte, wurde noch ein direkt
wirkender Ankerhaspel mit Preſswasserbetrieb ausgeführt. Nach Fig. 10 und 11 Taf. 13
besteht dieser Haspel aus einer Hauptwelle mit Bremsvorrichtungen und
Seilverschalungen von gewöhnlicher Einrichtung. Die Welle trägt 2 Reibungsräder B, welche ähnlich wie für Handbetrieb mittels eines
Doppelhebels geschaltet werden. Zu jedem Rade B gehören
2 Schaltklauen C, je eine oben und unten, welche durch
doppelte Stangen mit dem Kolben von doppelt wirkenden Wassermotoren E verbunden sind. Jeder Cylinder des Motors hat
gewöhnliche, durch den Hebel G bethätigte
Schiebersteuerung. Die Hebel G sind wieder mittels der
Stangen H mit den Kolben der Motoren bei D verbunden. Die Einlaſskanäle der Motoren E sind derart angeordnet, daſs der Schieber F des einen Cylinders den anderen Cylinder steuert,
wodurch erreicht ist, daſs der hydraulische Motor als Zwillingsmaschine gleichsam
ohne todten Punkt der Kurbeln arbeitet. Die Reibungsräder B erhalten daher eine sehr nahe gleichmäſsige Geschwindigkeit und, weil
die Klauen C umgesteuert werden können, so kann das
Schleppen mit Hilfe der Endtrommeln A erfolgen. Diese
Ankerhaspel arbeiten erfahrungsgemäſs geräuschlos und wurden auch für zwei
Raddampfer ausgeführt.
Trotz der bedeutenden Kostenvergröſserung (mehr als das Doppelte der gleichen
Einrichtungen für Dampf betrieb) hat die British-India-Association doch weitere Dampfer mit hydraulischen
Einrichtungen versehen und zwei Dampfer haben auch hydraulisch bethätigte Luftsauger
für die Lüftung der Räume für die Auswanderer aufgenommen.
Brown beschreibt weiter die Einrichtung eines Haspels,
für welchen der Preſswassermotor als schwingende Maschine mit 3 Cylindern
durchgeführt ist. Der Haspel ist unmittelbar wirkend und besitzt zwei Trommeln A (Fig. 16 und 17 Taf. 13)
mit Bremsscheiben, welche in den Schildern B gelagert
sind; an den äuſseren Enden der Haspelwelle sind die Warpenköpfe G angeordnet. Das Kraftwasser tritt durch die hohlen
Cylinderzapfen
mittels theilweise entlasteter Rundschieber E (vgl.
Fig. 14
und 15 Taf.
13) zu und von den Cylindern, indem die Schieber E mit
den Cylindern D schwingen. Bei Förderung von geringeren
Lasten werden 4 Seile verwendet und die Maschine für 30 Umgänge in der Minute
eingestellt. Werden diese Haspeln für sehr schwankende Lastgröſsen behufs deren
Förderung in Gebrauch gesetzt, so wird von einer Einrichtung Gebrauch gemacht,
welche dazu dient, rasch den Hub der Kolben ändern zu können. Zu diesem Zwecke ist
der Kurbelzapfen in zwei Scheiben F befestigt, welche
zur Achse der Haspelwelle concentrisch sind. Jede dieser Scheiben sitzt innerhalb
einer auf der Haspelwelle befestigten vertieften Platte. Eine Zahl entsprechender
Oeffnungen zur Aufnahme der Befestigungsbolzen für die Scheiben F vermitteln die Stellungen für die verschiedenen
Kolbenhübe. Der Hub der Kolben kann für kleine Förderlasten auf 152mm, für 2t
Lasten auf 457mm gestellt werden; die
Zwischenstellungen der Scheiben F lassen 228, 305 und
381mm Hub erreichen. Auf diese Weise läſst
sich stets ein gleiches Verhältniſs des Wasserverbrauches und der Gröſse der
Förderlast annähernd erreichen, wodurch sich die Betriebsverhältnisse günstig
gestalten müssen. Für die gröſsten Förderlasten ergibt sich eine Umlaufzahl der
Haspelwelle von 20 in der Minute, welche übrigens in Folge der während des Betriebes
möglichen Hubänderung der Kolben nach Bedarf geregelt werden kann. Die unmittelbare
Wirkung des Haspels ohne Anwendung von Zahnrädern und
der daraus sich ergebende ebenso sichere wie geräuschlose Betrieb bietet wesentliche
praktische Vortheile im Vergleiche zur Anwendung von Dampfhaspeln.
Auch die Arbeitsmaschinen zur Führung des Steuers, zum Steuern und Umsteuern der
Schiffsmaschine unter Benutzung von Preſswasser sind constructiv durchgeführt und
die bezüglichen Einrichtungen für das Dampfschiff „Quetta“ im Engineer, 1884 Bd. 57 * S. 274 und 299 dargestellt.
Alle diese Einrichtungen zeichnen sich durch Einfachheit und Klarheit in der Anlage
wie in ihrer Ausführung aus und haben sich dieselben selbst unter ungünstigen
Betriebsverhältnissen vollkommen bewährt. Insbesondere ist der ganze Erfolg des zur
Bewegung des Hauptsteuers dienenden Mechanismus hervorzuheben und zu betonen, da die
Bedingungen für die Leistungsfähigkeit und Sicherheit des hydraulischen
Steuerapparates im Wesentlichen schwierige sind: Es muſs nämlich der Steuerapparat
derart eingerichtet sein, daſs die bewegende Kraft mit dem Winkel, um welchen das
Steuerruder gedreht wird, an Stärke zunehme; ferner muſs sich das Steuerruder unter
dem Einflüsse einer auſserordentlichen Beanspruchung in Folge Eintretens eines
ungewöhnlich gesteigerten Widerstandes in seine Mittelstellung bewegen können, um
aber sofort in seine äuſserste Stellung zurückkehren zu können; endlich muſs die
nöthige Controlvorrichtung auf der Schiffsbrücke angebracht sein, um unter der
Aufsicht des Kapitäns arbeiten zu können.
Die Maschinen zum Umsteuern der Schiffsmaschinen, wie sie auf dem „Mikado“,
„Cheshire“ und auf den „Birkenhead“-Fährbooten in Liverpool
angebracht sind, wurden mit Preſswasser- und Dampfbetrieb ausgeführt, weil es sich
als empfehlenswerte erwies, während der Tagfahrt den Steuerapparat auſser Dienst zu
stellen und die Handsteuerung auszunutzen, hingegen die sogen. Kraftsteuerung nur
während der Nachtfahrt und bei Nebel auszunutzen. Sämmtliche Mechanismen sind
einfach bei knapper Bemessung der Hauptabmessungen angeordnet und eingerichtet und
bieten gegenüber den gleichen durch Dampf bethätigten Maschinen mit Rücksicht auf
ihre stoſs- und geräuschlose Kraftentwickelung und Kraftübertragung bei sofortiger
und sicherer Betriebsfähigkeit für die Maschinenarbeiten auf Dampfschiffen derartige
Vortheile, daſs ihre Einführung und Verwerthung in den Schiffsdienst als ein
Fortschritt bezeichnet werden muſs. In jedem Falle sind die mit den beschriebenen
Einrichtungen auf der „Quetta“ und zahlreichen Nachfolgern gemachten
Erfahrungen derart günstige, daſs dieselben als bleibende typische Constructionen
angesehen werden können.
Mit der zunehmenden Benutzung von Preſswasserbetrieb bei
Lastenhebmaschinen, namentlich bei Personenaufzügen in gröſseren Städten,
tritt an die Wasserversorgungswerke derselben die Frage heran, ob für die Dauer die
Entnahme des Betriebswassers aus den städtischen Leitungen für Trink- und
Waschwasser zu gestatten sei, wie dies bisher bei Anlage von sogen. hydraulischen Aufzügen der Fall ist. Wenn auch damit
der Wasserverbrauch eine Steigerung erhielte, so würden doch die Rücksichten auf die
Lieferung reinen und genieſsbaren Wassers, welche jetzt bei der Wasserversorgung in
erster Linie bestehen, beeinträchtigt. Auf der anderen Seite ist zu wünschen, die
Wasserpressung selbst von der Höhenlage der Sammelbehälter unabhängig zu machen, da
diese Pressung dann mit der Lage des Verbrauchsortes wechselt und damit auch ein
einheitliches Maſs für die Kostenberechnung des verbrauchten Wassers fehlt. Es wären
also für die Benutzung von Preſswasser als Betriebskraft besondere Anlagen zu
errichten und die Kraftübertragung durch Vertheilung des Preſswassers in
Rohrsträngen einzuführen. In dieser Hinsicht ist ein Vortrag von Oesten über den Betrieb hydraulischer Aufzüge (vgl. Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung, 1883
S. 767) anläſslich der 23. Jahresversammlung des Deutschen
Vereins von Gas- und Wasserfachmännern vom 11. bis 13. Juni 1883 in Berlin
hervorzuheben. In Bezug auf den Betrieb hydraulischer Aufzüge durch städtisches
Leitungswasser stellt Oesten folgende eingehend
begründete Sätze auf: 1) Die durch die Wasserleitung (Berliner Verhältnisse
vorausgesetzt) betriebenen Aufzüge sind nicht eigentliche Wasser- sondern Kraftverbraucher; 2) sie sind
geeignet, einen ungünstigen Einfluſs auf die Anlage
sowie auf den Betrieb der Wasserversorgung zu üben; 3) es ist daher wünschenswerth
und zu erstreben: die hydraulischen Aufzüge unter Wahrung ihres Charakters als solche, nicht durch
den Druck der Wasserleitung, sondern durch eine andere
motorische Kraft zu betreiben.
Ueber die Vertheilung der hydraulischen Kraft liefert
die Deutsche Bauzeitung, 1884 S. 391 bezieh. das Génie civil, 1884 Bd. 5 * S. 258 einige Mittheilungen,
welche sich auf Londoner Verhältnisse beziehen. Nach diesen sowie nach englischen
Berichten ist man nach den seit längerer Zeit in Docks und auf Werften gemachten
Erfahrungen bestrebt, in England das Wasser als Kraftflüssigkeit zum häuslichen
Gebrauche und für die Bedürfnisse der Kleinindustrie zu verwerthen. Man erkennt die
Vorzüge der hydraulischen Einrichtung in mehrfachen wesentlichen Beziehungen und
zwar: 1) in Hinsicht des Raumbedarfes der Anlage; 2) in Bezug auf ihre Dauer,
geräuschlosen Betrieb und sehr leichte Ueberwachung, deren Kosten im Allgemeinen
geringe sind: 3) endlich bezüglich der Sparsamkeit des Wasserbedarfes, der einfachen
und sicheren Inbetriebsetzung und Abstellung.
Die z.B. in Hüll (England) ausgeführten Einrichtungen liefern in der Minute 1200l für den Accumulator bei einer Wasserpressung von
50at. Das Wasser wird zur Zeit der Ebbe aus
dem Flusse genommen und in einen Sammelbehälter gefüllt, welcher unter dem Maschinen
hause gelegen ist; hierauf folgt ein Filtriren des Wassers mit Benutzung einer Lage
Kies und dann erst dessen Einführung in die Rohrleitung. Es werden für 10
Arbeitstunden 4500cbm Wasser verbraucht, welches
in einer Rohrleitung von etwa 3km Lauge strömt.
Die von den Wasserabnehmern verwendete Kraft wird nach dem Wasservolumen berechnet,
welches ein Wassermesser angibt. Die guſseisernen Leitungsröhren sind auf 18at geprüft und nur für eine Spannung von 8at in Verwendung. Erfahrungsgemäſs sind die
Verluste in den Leitungen in Folge der Undichtheiten derselben, ebenso die
Ausbesserungskosten sehr geringe; die ersteren betragen nach Versuchen 18l für die Stunde, ferner einschlieſslich der
Verbrauchsapparate 45l in der Stunde. Der
Accumulator hatte die Spannung des Wassers vom Augenblicke des Abstellens der
Pumpmaschine Samstag Abends bis Montag früh bewahrt. Indem die Rohrleitung in einer
Tiefe zwischen 0m,6 bis 1m,2 unter der Straſsensohle gelegt ist, hat auch
der Frost nur einen geringfügigen Einfluſs. Im Falle starker Fröste wird das Wasser,
bevor es in die Rohrleitung eingeführt wird, erwärmt
Die General Hydraulic-Power Company in London besitzt in
Falcon Wharf in der Nähe der Blackfriars-Brücke die Centralanlage. Die eigentlichen
Pumpmaschinen sind stehende Compound-Dampfmaschinen mit Condensation, wobei zu jedem
Hochdruckcylinder zwei Niederdruckcylinder gehören. Jede dieser Maschinen ist
bestimmt, den Accumulator mit einer minutlichen Wassermenge von 1100l zu füllen und in demselben eine Pressung von
57at zu erzeugen. Die beiden Accumulatoren
haben 0m,5 Durchmesser und 6m,9 Hub. Das für die Kraftübertragung bestimmte, aus der Themse
geschöpfte Wasser wird in zwei cylindrischen Apparaten filtrirt, indem dasselbe zu
diesem Zwecke durch einen hohlen Kolben flieſst, der auf der Endseite mit gelochtem
Schwarzbleche versehen ist, auf welchem eine Lage die Unreinigkeiten aufzunehmender
Schwämme aufgebracht ist. Die Reinigung der Schwämme wird in sehr einfacher Weise
erreicht, indem man filtrirtes Wasser im Gegenstrome eintreten läſst und
gleichzeitig dem Kolben eine hin- und hergehende Bewegung ertheilt und dabei die
Schwämme gegen den oberen Cylinderdeckel drückt; unter dem Einflüsse des reinen
Wassers kann das Schwammfilter vollständig gereinigt werden. Die Röhren haben (wie
in Hüll) 150mm Durchmesser und entwickeln sich in
4 Strängen vom Pumpenhause aus. Die derzeitige Betriebsstrecke zwischen der
Blackfriars-Brücke und Tower-Brücke (auf beiden Ufern gelegen), beträgt mehr als
11km. Die Gesellschaft ist bereit, in allen
Häusern des Stadtviertels Kensington-Court hydraulische Hebmaschinen zu errichten.
Von dem Ingenieur der Gesellschaft, Ellington, wurde
gelegentlich der Versammlung der British-Association die Absicht ausgesprochen,
Versuche durchzuführen, um Brotherhood'sche
Dreicylindermaschinen mit Preſswasserbetrieb zum Bewegen von Dynamomaschinen zu
verwenden, da diese eine sehr gleichmäſsige motorische Kraft erfordern.
Eine weitere wichtige Anwendung des in der Hochdruckleitung strömenden Wassers fand
man für den Fall, als in der Nähe derselben eine Niederdruckwasserleitung besteht,
in der Weise, daſs unter Verwendung des Injectors von Greathead und Martindale das Niederdruckwasser zum Löschen von Bränden benutzt wird. Dieser einfache Injector ist in Fig. 18 und
19 Taf.
13 gezeichnet; derselbe kann beweglich oder fest eingestellt sein und ist im
letzteren Falle an verschiedenen Orten mit der Niederdruckwasserleitung mittels
eines durch ein Ventil B verschlieſsbaren Rohres in
Verbindung gebracht. Das Hochdruckwasser kommt dem Apparate durch das Rohr C zu, durchströmt die Mischdüsen in demselben, saugt
gleichzeitig das Niederdruckwasser an und befördert es durch die Rohre D, an deren Ende bei E ein
Spritzenrohr befestigt werden kann. Man kann derart einen beständigen und
reichlichen Wasserstrahl unter hohem Drucke zur Verfügung stellen. Dieses in England
eingeführte System soll sich bewähren, da die Spannung des Niederdruckwassers selten
3at erreicht.
(Fortsetzung folgt.)