Titel: | Dampfmaschinen der Pariser Weltausstellung 1889; von Fr. Freytag, |
Autor: | Fr. Freytag |
Fundstelle: | Band 276, Jahrgang 1890, S. 145 |
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Dampfmaschinen der Pariser Weltausstellung 1889;
von Fr. Freytag,
Lehrer der Technischen Staatslehranstalten in
Chemnitz.
(Fortsetzung des Berichtes Bd. 275 * S.
486.)
Mit Abbildungen auf Tafel
8 und 9.
Dampfmaschinen der Pariser Weltausstellung 1889.
Eine gröſsere Anzahl von Dampfmaschinen verschiedener Systeme hatten M. Lecouteux und Garnier in Paris zur Ausstellung
gebracht. Zum Betreiben der Wellenleitungen in der groſsen Maschinenhalle diente
zunächst eine von der Firma erbaute liegende Condensationsmaschine, welche mit 5k Kolbenpressung und 65 minutlichen Umdrehungen
bei ⅛ Cylinderfüllung eine Leistung von 150 indicirten entwickeln soll.
Die nach dem Corliſs-Systeme construirte Maschine hatte
dieselbe Steuerung wie die 1886 262 * 148 beschriebene,
aus Armengaud's Publication industrielle, 1885 Bd. 29 *
183, entnommene, ebenfalls von Lecouteux und Garnier
erbaute Gebläsemaschine.
Der in Fig. 1
Taf. 8 dargestellte Cylinder zeigt eine neuere, bemerkenswerthe Construction. Er
besteht, abgesehen von den Deckeln, aus drei Stücken: dem zweitheiligen Mantel und
einem inneren, aus Hartguſs hergestellten Cylinder; jeder Theil des Mantels besitzt
kreisförmige Gehäuse für den Ein- bezieh. Ausströmschieber, und beide Theile sind in
der Cylindermitte durch Flanschenverschraubung verbunden. Der von oben kommende
Dampf vertheilt sich gleichmäſsig nach den beiden Einströmöffnungen und erwärmt,
durch Löcher a in den Mantel strömend, gleichzeitig den
inneren Cylinder. Das im Mantel sich ansammelnde Condensationswasser flieſst aus
Stutzen b durch einen selbsthätigen Reinigungsapparat
in den Speisebehälter und wird aus diesem mittels Pumpe in den Kessel gefördert.
Der mit einem durchschnittlichen Vacuum von 0m,71
Quecksilbersäule arbeitende Condensator liegt hinter dem Dampfcylinder in derselben
Achse, und die verlängerte Kolbenstange ist mit dem Plungerkolben der einfach
wirkenden Condensatorluftpumpe verbunden. Die Steuerung der letzteren erfolgt durch
kleine, runde und neben einander sitzende Kautschuk-Klappenventile mit groſsem
Durchgangsquerschnitt und geringem Hub.
Alle arbeitenden Theile der Maschine sind aus Stahl gefertigt und zwar Kolben und
Kurbelstange aus weichem, die Schwungradwelle aus halbweichem, Kolbenstange und
Kurbelzapfen dagegen aus weniger Reichem Stahl; die guſseisernen Schalen der
Schwungradlager, die Kreuzkopfführungen, sowie die bronzenen Lagerschalen der
Kurbelstange sind mit Weiſsmetall ausgegossen.
Ebenfalls zum Betreiben von Wellenleitungen während der Tagesstunden und auſserdem
für elektrische Beleuchtungszwecke, demnach Tag und Nacht ununterbrochen im
Betriebe, dienten zwei in der ersten elektrischen
Centralstation der Ausstellung aufgestellte, gekuppelte Maschinen desselben Systems,
welche bei normalem Gange mit 60 Umdrehungen in der Minute eine Arbeit von 500
erzeugten; diese Leistung muſste sich, dem Lieferungsvertrage zu Folge,
nach Bedarf bis zu 1000 steigern lassen, weshalb bei Construction dieser
Maschinen besonders auf weite Dampfwege, leichte hin und her gehende Massen und
groſse Auflageflächen, um die Reibungsarbeitswärme aufnehmen und fortleiten zu
können, Bedacht genommen werden muſste.
Der Dampfcylinder mit Schiebern, sowie die Steuerung zeigten die entsprechenden
Constructionen der vorerwähnten Maschine, nur die Schieberstangen waren, wie aus
Fig. 2 und
3 Taf. 8
ersichtlich, zur Verminderung ihrer Reibung und Abnutzung zweitheilig gefertigt und
wurden an ihren gehärteten Endflächen allein durch den Dampfdruck in fester
Verbindung gehalten; letzterer sicherte auch das Dichthalten der Stangen durch
Anpressen eines Ansatzes derselben gegen eine bronzene Führungsbüchse. Das
Schwungrad von 30000k Totalgewicht bestand aus
zwei auf der Schwungradwelle neben einander sitzenden Scheiben von zusammen 1m,550 Breite, deren jede einen Riemen von 0m,750 Breite trug.
Die zu jedem Cylinder gehörige Condensatorluftpumpe war doppeltwirkend und wurde
durch einen vom Kreuzkopf der durchgehenden Kolbenstange in Schwingungen versetzten
Winkelhebel betrieben.
Besondere Sorgfalt war auf die Lagerung der von der Maschine direkt betriebenen
Vorgelegswelle verwendet, die mit 180 Umdrehungen in der Minute arbeitete und von
welcher die einzelnen Dynamomaschinen mittels Riemenleitungen direkt betrieben
wurden. Die mit vier nachstellbaren, guſseisernen und mit Weiſsmetall ausgefütterten
Schalen versehenen Lager dieser Welle hatten 220mm
Durchmesser bei 480mm Länge.
Nach Revue industrielle, 1889 S. 255, haben die an einer
ähnlichen Maschine durch M. Regray in Romilly (Aube)
mittels Prony'schen Zaumes und Watt'schen Indicators angestellten Untersuchungen die folgenden
Betriebsresultate ergeben:
Dauer des Versuches
8 Stunden
Mittlere Umdrehungszahl in der Minute
50
Kesselspannung
5,85k
Spannung des Einströmdampfes
5,35k
„ im Condensator
50mm Quecksilbersäule
Temperatur des aus dem Condensator flieſsen- den
Wassers
25°
Cylinderfüllung
1/12
Indicirte Leistung in der Secunde
95,78
Effective „ „ „ „
80,90 „
Wasserverbrauch in 8 Stunden
4695l
Geringste Temperatur des Speisewassers
15°
Dampfverbrauch für Stunde und Indicator-
6,127k
„ „ „ „ effectives
7,254k
Die beim Leerlaufe (Fig. 4) und normalen Gange (Fig. 5) der Maschine
abgenommenen beigefügten Diagrammcurven liefern den besten Beweis für die tadellose
Dampfvertheilung und sorgfältige Ausführung dieser Motoren, und ihr Verhalten im
Betriebe ist wohl dadurch gekennzeichnet, daſs bis jetzt bereits 150 Maschinen
dieses Systems mit einer Gesammtleistung von etwa 13000 indicirten gebaut
worden sind.
Die zwei in der groſsen Maschinenhalle von derselben Firma ausgestellten
schnellgehenden Maschinen waren sogen. Hammermaschinen mit Condensation, und es
sollen dieselben mit 370mm Cylinderdurchmesser,
330mm Kolbenhub und 250 minutlichen
Umdrehungen bei 5k Spannung des Einströmdampfes
und ⅓ Cylinderfüllung eine Leistung von je 150 entwickeln.
Lecouteux und Garnier bauten im J. 1884 die ersten
beiden Maschinen dieses Systems, die eine für die elektrische Beleuchtungsanlage der
mechanischen Weberei von Grandjean und Cie. in
Saint-Souplet, die andere zum Betreiben der elektrischen Lichtmaschine im Museum Grevin in Paris. Jede dieser Maschinen leistet bei 300
minutlichen Umdrehungen 60 und beide sollen bis jetzt ohne Unterbrechung
zufriedenstellend gearbeitet haben.
Wie aus Fig. 6
und 7 Taf. 8
zu entnehmen ist, besteht der Rahmen dieser Maschinen aus zwei, unten mit einander
verbundenen hohlen Balken, welche sich auf einen guſseisernen Untersatz stützen und
oben den Dampfcylinder tragen.
Die aus 5 Theilen zusammengesetzte Kurbelachse ist ebenso wie der Schieber und
Regulator der Maschine besonders bemerkenswerth, da erstere mit der Kurbel bezieh.
dem Kurbelzapfen nicht, wie bei derartigen Maschinen gebräuchlich, aus einem Stücke
geschmiedet, sondern aus zwei mit Gegengewichten versehenen Guſsstahlscheiben
gebildet ist, in welche die beiden Theile der Kurbelwelle, sowie der Kurbelzapfen
hydraulisch gepreſst oder warm eingezogen sind. Es erwächst hieraus der Vortheil,
Welle und Zapfen, wie es besonders bei schnell-gehenden Maschinen wünschenswerth
ist, aus Material von verschiedener Härte herzustellen, indeſs muſs die Vereinigung
der einzelnen Theile wohl mit der gröſsten Sorgfalt und Genauigkeit vorgenommen
werden. Die an den Kurbelscheiben behufs Gleichförmigkeit des Ganges angebrachten
Gegengewichte bestehen aus Blei, welches in den, einen Halbkreis umfassenden
Hohlraum jeder Scheibe eingegossen wird. Die vereinigte Kurbelwelle liegt in zwei
Lagern, deren guſseiserne Schalen den dreifachen Durchmesser der Welle zur Länge
haben und ebenso wie die Bronzeschalen der Kurbelstange mit Weiſsmetall ausgefüttert
sind.
In zwei an den Schieberkastenenden befindlichen Ausbohrungen bewegen sich durch eine
Stahlstange mit einander verbundene Kolbenschieber derartig, daſs nach dem Inneren
des Cylinders führende Dampfeinlaſskanäle abwechselnd geöffnet oder geschlossen
werden; jeder Schieber
ist von einem elastischen guſseisernen Ringe umgeben, der behufs genauen
Dichthaltens in die cylindrischen Ausbohrungen des Schieberkastens sorgfältig
eingeschliffen ist. Damit das Excenter bei den in senkrechter Richtung mit groſser
Geschwindigkeit arbeitenden Schiebern nur die Reibungen der Kolbenringe und nicht
auch das Eigengewicht der Schieber sammt Verbindungsstange zu überwinden hat, ist
der obere Kolben im Durchmesser etwas gröſser ausgeführt als der untere.
Der frische Kesseldampf tritt zunächst in den Cylindermantel und dann in den zwischen
den beiden Kolbenschiebern liegenden Raum des Schieberkastens; nach vollbrachter
Arbeit entweicht er je nach der Stellung eines in der Abdampfleitung sitzenden und
von Hand stellbaren Ventils in den Condensator oder in die freie Atmosphäre.
Die Luftpumpe des Condensators ist doppeltwirkend und besteht aus zwei an ihren Enden
conisch geformten Plungerkolben, welche durch eine am Kurbelstangenkopfe direkt
angeschlossene Stange unter Zwischenschaltung einer Schwinge ihre Bewegung erhalten.
Das durch eine Zwischenwand in zwei gleiche Hälften getheilte Pumpengehäuse ist mit
denselben kleinen Saug- und Druckventilen versehen, wie die Pumpe der vorerwähnten
Maschine; bei dem geringen Hube der Ventile werden die bei groſsen Geschwindigkeiten
unvermeidlichen Stöſse, selbst wenn die Plungerkolben im Wasser arbeiten, nur von
geringem Nachtheil sein.
Der mit einer als Schwungrad und auſserdem als Träger des Vertheilungsexcenters
dienenden Scheibe verbundene Regulator bethätigt das Excenter direkt, so daſs deren
Voreilungswinkel sich je nach der Geschwindigkeit der Maschine selbsthätig ändert.
Er besteht, wie aus Fig. 8 und 9 Taf. 8 zu ersehen ist,
aus einem Gegengewichte, zwei entgegengesetzt gerichteten Blattfederbündeln und aus
einem Oelbuffer. Die geradlinige Bewegung des durch Stange und schwingenden Hebel
mit der Schieberstange verbundenen Excenterbügels sichern zwei an der Scheibe
befestigte parallele cylindrische Stangen, während die Verschiebung desselben in der
einen oder anderen Richtung entweder durch das Gegengewicht oder durch die
Doppelfeder bewirkt wird. Wenn sich während des Ganges der Maschine das Gegengewicht
vermöge seiner Centrifugalkraft von der Mitte der Scheibe entfernt, so muſs das mit
ihm verbundene Excenter folgen und wird dann mit kleinerem Hub arbeiten, wogegen die
zusammengepreſste Feder, in ihrem Bestreben wieder in die ursprüngliche Lage
zurückzukehren, das Excenter nach der entgegengesetzten Richtung zu bringen bezieh.
den Hub wieder zu vergröſsern sucht. Diese beiden Kraftäuſserungen übertragen sich
direkt auf den Schieber und es regeln sich dadurch die verschiedenen Perioden der
Dampfvertheilung. Um ein stoſsfreies Functioniren des Regulators, sowie ein
allmähliches Einstellen des Schiebers herbeizuführen, ist das Excenter, dem
Gegengewichte und der Feder gegenüber, mit der Kolbenstange eines am Schwungrad befestigten
kleinen Cylinders verbunden, der vollständig mit Oel angefüllt ist. Die Bewegung des
in diesem Cylinder befindlichen Kolbens ist durch ein in letzteren gebohrtes kleines
Loch, welches der Gröſse nach durch Versuche bestimmt wird, möglich gemacht.
Ein auſsen angebrachter Behälter besorgt die Füllung des Oelcylinders, ohne denselben
öffnen zu müssen.
Zum Reguliren der Federn ist noch in einer Verstärkung des Scheibenkranzes eine gegen
Lockerwerden und Festrosten gesicherte Stahlschraube angebracht, durch deren Drehung
unter Zwischenschaltung einer über die Feder greifenden Platte Spannungsänderungen
hervorgebracht werden können.
Vier wagerechte schnellgehende Condensations-Maschinen von Lecouteux und Garnier waren auch in der zweiten elektrischen Centralstation der Ausstellung im Betriebe.
Zwei von diesen Maschinen mit einer Leistungsfähigkeit von ebenfalls je 150
waren genau nach dem Systeme der Hammermaschinen mit cylindrischem Kolbenschieber
gebaut; sie bethätigten eine zwischenliegende mit zwei an ihren Enden sitzenden
Ausrückvorrichtungen armirte Welle, deren zugehörige Lagerconstructionen denen der
Vorgelegswelle in der ersten elektrischen Centralstation entsprachen. Die
Ausrückvorrichtungen waren Klauenkuppelungen, deren Zähne durch aufgeschraubte
gehärtete Stahlscheiben gegen Abnutzung geschützt waren.
Eine inmitten der Welle gelegene bewegliche Scheibenkuppelung gestattete noch den
Betrieb mit beiden Maschinen gleichzeitig oder getrennt vorzunehmen.
Die anderen zwei genannten wagerechten Maschinen entwickelten mit 180 Umdrehungen in
der Minute und 7k Dampfspannung eine Leistung von
je 170 . Fig. 10 Taf. 8 zeigt die Gesammtansicht dieser Maschinen, bestimmt, die
Vortheile des bei den senkrechten Hammermaschinen beschriebenen Regulators mit
denjenigen der Corliſs-Maschinen zu vereinigen. Der
Dampfcylinder ist mit vier cylindrischen Schiebern ausgerüstet, von denen die beiden
oberen die Dampfeinströmung unter Vermittelung eines frei schwingenden Excenters
regeln, welches wieder von dem in die Schwungradscheibe eingebauten Regulator
bethätigt wird; durch Stange, schwingenden Balancier und an diesem angreifende
kleine Schieberstangen steht dieses Excenter mit den Schiebern in Verbindung.
Die beiden am unteren Theile des Cylinders gelegenen Schieber regeln den
Dampfaustritt; sie sind zu dem Zwecke unter Zwischenschaltung eines zweiten
schwingenden Balanciers und ebensolcher Stangen mit einem auf der Schwungrad welle
sitzenden festen Excenter verbunden. Die bei den Steuerungen der Corliſs-Maschinen sonst übliche Anordnungen Klinken ist
hier in Wegfall gekommen, da die Bewegung der Einströmschieber allein von der veränderlichen
Stellung des vom Regulator beeinfluſsten Excenters abhängig ist.
Der mit dem zweitheiligen Schwungrade von 1m,600
Durchmesser und 240mm Breite verbundene Regulator
unterscheidet sich von der obigen Construction nur dadurch, daſs er zur
Vergröſserung seiner Energie mit 3 Gegengewichten und zugehörigen Federn ausgerüstet
ist, welche mit dem Excenter und einem Oelbuffer wieder in einfacher Weise verbunden
waren.
Die beiden Maschinen dienten zum direkten Betreiben einer zweiten Welle, welche in
ganz derselben Weise wie die vorerwähnte Welle gelagert und mit zwei
Klauenkuppelungen sowie einer mittleren Scheibenkuppelung versehen war.
Bei den zum Betriebe elektrischer Centralstationen verwendeten Dampfmaschinen sind
bedeutende Schwankungen in der Kraftabgabe unvermeidlich und die beim Wechsel der
Geschwindigkeiten eintretenden Stöſse für das elektrische Material, namentlich für
die Lampen, sehr störend. Wenn auch der in dem Vorstehenden beschriebene Regulator
je nach der Geschwindigkeit der Maschine das Excenter so einstellt, daſs sein Hub
und damit der Schieberweg gröſser oder kleiner wird und eine längere oder kürzere
Dampfeinströmung in den Cylinder stattfinden kann, so wird dies bei
Geschwindigkeitsänderungen doch nicht augenblicklich erfolgen können, da jede
Bewegung des Excenters durch den mit ihm verbundenen Oelbuffer verzögert wird.
Lecouteux und Garnier hatten deshalb an ihren in den
elektrischen Centralstationen der Ausstellung arbeitenden Dampfmaschinen noch einen
zweiten, durch Riemen von der Schwungradwelle aus betriebenen Kugelregulator
angeordnet, der mit einem im Gehäuse des Dampfeinströmventils der Maschine vor
diesem sitzenden Ringventil in Verbindung stand. Dieses mit querliegender Oeffnung
für den Einströmdampf versehene Ventil bestand aus einem entlasteten Ringe, welcher
fest mit einer kleinen Welle verbunden war, die unter Zwischenschaltung eines Hebels
von der Zugstange des Regulators derartig bethätigt wurde, daſs sich der Ring leicht
in einer entsprechend durchbrochenen Büchse drehen konnte. Je nach der vom Regulator
abhängigen gegenseitigen Lage der beiden Durchgangsöffnungen strömt der Kesseldampf
unbehindert oder aber gedrosselt mit entsprechend niedrigerer Spannung in den
Cylinder.
Die Empfindlichkeit des mit sehr groſser Umdrehungsgeschwindigkeit und kleinem Hube
arbeitenden Regulators ist so bedeutend, daſs schon bei einer einzigen Umdrehung
über den normalen Gang die Durchgangsöffnung des Ringventils verengt und in Folge
dessen der einströmende Dampf so lange gedrosselt wird, bis das vom anderen
Regulator abhängige Excenter inzwischen die Steuerungsorgane in die dem
Kraftverbrauche der Maschine entsprechende Stellung gebracht hat.
Eine in Bezug auf die Bethätigung der Steuerungsorgane der vorerwähnten Maschine ganz
ähnliche liegende Zwillings-Tandem-Maschine mit Condensationseinrichtung hatten H. de Ville-Châtel und Cie. in Brüssel ausgestellt.
Fig. 11 und
12 Taf. 8
zeigen die als 60pferdig bezeichnete Maschine, deren Kolben bei 200 minutlichen
Umdrehungen der Kurbel einen Weg von 2m,67 in der
Secunde zurücklegen.
Bemerkenswerth ist auch hier zunächst die Zusammensetzung des Niederdruckcylinders
von 350mm Bohrung. Derselbe besteht aus einem mit
Flanschen versehenen äuſseren Cylinder, welcher derartig über den aus Hartguſs
hergestellten Arbeitscylinder gesteckt ist, daſs die verbleibenden mit frischem
Kesseldampfe gespeisten Zwischenräume den Dampfmantel bilden, aus zwei Kopfstücken
zur Aufnahme der Schiebergehäuse, welche sich auf den darunter liegenden Condensator
stützen und von denen das vordere, geschlossene, mit Führungen für die Kolbenstange,
das hintere offene mit einem aufgeschraubten Deckel versehen ist. An diesen Deckel
ist der Hochdruckcylinder von 200mm Bohrung in der
Fig. 11
und 12
ersichtlichen Weise freischwebend befestigt.
Die Kolben sind leichte Hohlguſskörper und mit zwei bezieh. einem schmalen
Dichtungsringe versehen.
Das Kurbellager ist mit dem Hauptbalken zusammengegossen und besteht aus vier mit
Weiſsmetall ausgefütterten guſseisernen Schalen, von denen die beiden seitlichen
durch je 2 Keilschrauben von oben stellbar sind.
Der den Hochdruckcylinder tragende Condensator hat eine doppeltwirkende Luftpumpe von
200mm Durchmesser und 240mm Hub, deren Antrieb mittels Stange und
Winkelhebel vom verlängerten Kreuzkopfzapfen aus erfolgt.
Der ebenfalls am Schwungrad untergebrachte Regulator besteht aus zwei an Armen des
ersteren drehbar befestigten Gewichtshebeln, welche, durch Hebel und Zugstangen mit
einem auf der Schwungradwelle frei drehbaren Excenter verbunden, dasselbe zum
gröſseren Voreilwinkel gegen die Kurbel zu verdrehen streben. Spiralfedern verbinden
die Gewichtshebel noch mit gleichfalls an Armen des Schwungrades befestigten
Flachschienen und durch deren Mitten gehende Bolzen tragen bezieh. führen einen
zweitheiligen, mit je einer Excenterhälfte aus einem Stücke gegossenen,
zusammengeschraubten Rahmen. Beim normalen Gange der Maschine werden die
Gewichtshebel und das mit ihnen verbundene Excenter durch die Spiralfedern in einer
mittleren Stellung gehalten, welche sich bei zu- oder abnehmender Geschwindigkeit in
Folge gesteigerter oder verminderter Centrifugalkraft der ersteren ändert. Die
wechselnden Bewegungen des Excenters übertragen sich durch Stange und
zwischengeschalteten Hebel auf eine am Hochdruckcylinder befestigte schwingende
Scheibe, sowie auf die durch Stange und Hebel mit ihr verbundenen Schieber und bewirken durch letztere
kürzeres oder längeres Einströmen des Arbeitsdampfes in den Cylinder.
Die Steuerung besteht auſserdem aus einem festen
Excenter, dessen Stange eine zweite inmitten des Niederdruckcylinders sitzende
Scheibe in Schwingungen bringt; an dieser Scheibe sind dann wieder vier
Drehschieberstangen befestigt, welche unter Zwischenschaltung von Hebeln die
Schieber bethätigen. An Dampf soll diese Maschine für indicirtes Pferd 7k gebrauchen. Einige wichtige Abmessungen und
Druckverhältnisse der nach Angabe der Fabrik für einen Dampfdruck von 6k Spannung gebauten Maschine ergeben sich aus dem
Folgenden: Schwungrad 2m Durchmesser, Breite
470mm, Umfangsgeschwindigkeit 20m,93.
Bezeichnung
Durchmesser
Länge
Auflager-druck
Abnutzarbeit
mm
k/qcm
Sec. k/qcm
Kurbelzapfen
60
80
40
1,26
Kurbellager
115
240
1,76
0,11
Kreuzkopfzapfen
52
78
46,5
–
Die Steuerung functionirte sehr regelmäſsig, ohne jedes Geräusch und mit einer
vollkommenen Genauigkeit; das Oeffnen und Schlieſsen der Ein- und Ausströmöffnungen
des Dampfes erfolgte schnell, ohne Stoſs und ohne Rückwirkung auf den Regulator,
weshalb derartige, auch mit starker Compression arbeitende Maschinen besonders bei
groſsen Geschwindigkeiten vorzügliche Dienste leisten werden.
Die schädlichen Räume betrugen trotz der groſsen Querschnitte der Dampf-Ein- und
Ausströmrohre nur ungefähr 3 Proc. vom Cylindervolumen. Der über dem
Niederdruckcylinder liegende Zwischenbehälter ist ebenfalls mit einem Mantel
versehen, der behufs Verdampfung des sich bildenden Condensationswassers mit
direktem Dampfe geheizt wird.
Eine besondere Pumpe diente noch zum Zurückführen des condensirten Dampfes aus den
Dampfleitungsröhren, den Dampfmänteln und dem
Zwischenbehälter in den Kessel.
Zu den ansehnlichsten Maschinen der Ausstellung gehörte unstreitig die 1000pferdige,
nach dem Corliſs-System gebaute, mit 4 Rundschiebern
arbeitende wagerechte Condensationsmaschine von M. Joseph
Farcot in Saint-Ouen (Seine) von 1000mm
Cylinderdurchmesser und 1800mm Hub.
Die dem Génie civil, 1889 Bd. 16 * Taf. 20, entnommene
Abbildung (Fig.
13 Taf. 9) zeigt den mit Dampfmantel umgebenen, eigenartig gebauten
Cylinder, dessen ebenfalls von bewegtem Dampfe durchströmte Deckel gleichzeitig die
Schiebergehäuse bilden.
Der Dampfverbrauch dieser Maschinen ist, wie viele Versuche bestätigt haben, ein
äuſserst geringer, und dies wird hauptsächlich durch die fast vollständige
Vermeidung der schädlichen Räume erzielt (im vorliegenden Falle betragen sie nur 1
Proc. vom Cylindervolumen), welche durch die Anordnung der Rundschieber in den
Cylinderdeckeln erreicht wird. Eine weitere Ursache des ökonomischen Betriebes liegt
in der vorzüglichen Functionirung des Dampfmantels, welchem nach jedesmaligem
Abschluſs der Einlaſsschieber der Dampf durch ein Rohr von bedeutendem Querschnitte
zugeführt wird. Der sich in Wirbelungen um den Cylinder bewegende Dampf bewirkt eine
fortwährend sich erneuernde Wärmeabgabe.
Die Auslaſsschieber treten bei geöffnetem Kanal in das Innere des Cylinders und
entfernen sich beim Schlieſsen der Ausströmöffnungen wieder, so daſs der Kolben
unbehindert das Ende seines Hubes erreichen kann.
Die bereits 1886 262 * 148 beschriebene äuſsere Steuerung
gestattet schnelles Oeffnen und Schlieſsen der Schieber bei beliebiger
Cylinderfüllung; sie arbeitet gleichmäſsig sowie ruhig und schlieſst bei einem
Regulatordefect sofort die Dampfeinlaſskanäle.
Das Schwungrad hat einen Durchmesser von 10m und
ist am inneren Umfange seines Radkranzes zum leichteren Ingangsetzen mit einer
Verzahnung versehen, in welche ein beim Angehen der Maschine sich selbsthätig
auslösendes Getriebe eingreift.
Nach den, Engineering, 1890 S. 9, entnommenen
Abbildungen (Fig.
14 und 15 Taf. 9) besteht die Vorrichtung zum Ingangsetzen der Maschine aus
einem mit Fuſstritt a versehenen, am unteren Theile
eines Bockes drehbar gelagerten Winkelhebel, der beim Herunterdrücken durch Hebel
b und Bolzen c den mit
seinem oberen gegabelten Ende über einen mit Bund versehenen Endzapfen der Welle e greifenden Gegenhebel d
so bewegt, daſs die in einer Büchse geführte Welle e
eine Verschiebung in ihrer Längsachse erleidet und das an ihrem anderen Ende
aufgekeilte Getriebe f mit dem Zahnkranze des
Schwungrades in Eingriff kommt. Die durch Drehung am Handrade g in dem einen oder anderen Sinne erzeugte Bewegung
überträgt sich durch das breitere Getriebe h auf das
ebenfalls mit der Welle e festverbundene Rad i und durch das Getriebe f
auf das Schwungrad.
So lange nun der Winkelhebel durch den Fuſstritt nach unten gedrückt bleibt, kann das
Schwungrad durch einfache Drehung am Handrade g von
einem einzigen Arbeiter bewegt werden, und sobald die Kurbel in eine für das
Anlassen der Maschine günstige Lage gekommen ist, gelangt beim Nachlassen des auf
den Fuſstritt ausgeübten Druckes das Getriebe f durch
die in der Führungsbüchse untergebrachte, wieder frei werdende Feder l in seine ursprüngliche Stellung.
Der aus Rippenguſs gebildete Radkranz von 1m,500
Breite hatte ein Gewicht von 21000k; er war durch
16 schmiedeeiserne Arme mit der achteckigen, guſseisernen Nabe verbunden und in
einem Stücke gegossen, welches später in 4 Theile zerlegt wurde. Die Arme waren
durch Aneinandernieten einzelner Blechplatten mit elliptischem nach dem Kranze zu verjüngtem
Querschnitte hergestellt; sie standen in zwei parallelen Ebenen zu einander und
waren noch durch Querverbindungen versteift.
Besonders hervorzuheben ist noch das, eine constante Führung der Welle sichernde, aus
3 Theilen bestehende Schwungradlager.
Wie aus der ebenfalls Engineering, 1890 * S. 8,
entnommenen Abbildung Fig. 16 Taf. 9
ersichtlich, endigen die zum Nachstellen der seitlichen Lagerschalen dienenden
Stahlschrauben in halbkugelförmigen Köpfen, welche bei ausgelaufener Unterschale und
erfolgtem Sinken der Welle eine Beweglichkeit der seitlichen Schalen mit ihren
hinterliegenden Druckplatten p gestatten und damit
stets dichtes Anliegen der Schalen und eine gute Führung der Welle sichern.
Auſser dieser 1000pferdigen Corliſsmaschine hatte J.
Farcot noch drei schnelllaufende Dampfmaschinen nach dem Hammersystem
ausgestellt, welche sich besonders dadurch bemerkbar machten, daſs behufs ihrer
Regulirung nicht wie sonst bei groſsen Geschwindigkeiten Schwungradregulatoren,
sondern sogen. Servo-Moteure angeordnet waren, welche ein weit vorzüglicheres
Regulirungsorgan bilden als erstere. Die Umsteuerungs- oder Expansionscoulisse wird
hierbei selbst für die kleinsten Regulatorbewegungen empfindlich und verändert die
Füllungen im Dampfcylinder bei kleinen Geschwindigkeitsänderungen ebenso, wie es bei
einer Maschine mit Klinkensteuerung geschieht.
Der Servo-Moteur besteht nach Fig. 22 Taf. 9 aus einem
am Dampfmaschinengestell angeschraubten Cylinder a,
dessen eingeschlossener Kolben sich entsprechend der Stellung des zur Vertheilung
von Druckwasser dienenden entlasteten Muschelschiebers so bewegt, daſs die mit der
Kolbenstange verbundene Steuerungscoulisse unter Mitwirkung eines Kugelregulators
sich nach der Geschwindigkeit der Maschine einstellt.
Kolben- und Schieberstange dieses Cylinders sind mit einem Hebel a gelenkig verbunden, der auſserdem noch von dem sehr
empfindlichen Regulator beeinfluſst wird und z.B. beim Sinken der Regulatorkugeln
den Schieber so einstellt, daſs das in den Cylinder tretende Druckwasser hinter den
Kolben gelangt und diesen nach vorn bewegt; bei der fortgesetzten Kolbenbewegung
geht dann der Schieber wieder zurück und es wiederholt sich dieser Vorgang so oft,
bis der Regulator seine, der normalen Geschwindigkeit der Maschine entsprechende
Stellung erreicht hat.
Die innere Regulatorspindel s beeinfluſst zu dem Zwecke
einen Winkelhebel n, dessen anderer Arm mittels
angeschlossener Stange r auf den Hebel a wirkt und an welchen auſserdem eine Stange m angreift; auf das Ende der letzteren ist ein Gewinde
geschnitten und auf demselben bewegt sich eine mit der Steuerungscoulisse verbundene
Mutter, welche noch mit einem Handrade versehen ist, durch dessen Drehung z.B. der
Regulator gehoben wird und gleichzeitig auch die Coulisse in ihre wagerechte Lage
gelangt, so daſs die Maschine dann zum Stillstehen kommt.
Die kleinere der mit dreifacher Expansion arbeitenden Hammerdampfmaschinen zeichnete
sich, ebenso wie auch die beiden anderen Maschinen, durch groſse Einfachheit aus;
sie entwickelte bei 200 minutlichen Umdrehungen eine Leistung von 150 bis 200
.
Die mit den zugehörigen Zwischenbehältern aus einem Stück gegossenen Cylinder waren
auf dem hohl gegossenen Maschinengestell befestigt und auf der Vorderseite durch
zwei kräftige schmiedeeiserne Stangen gestützt.
Die Schieber waren durch Anordnung von Gegen platten entlastet und die durchgehenden
Schieberstangen oben mit Federn versehen, welche beim Niedergange der Schieber
zusammengedrückt werden und dadurch der Schwerkraft das Gleichgewicht halten. Die
zweite Hammermaschine hatte nur zwei Cylinder, welche nach dem Verbundsystem
arbeiteten und eine Leistungsfähigkeit von 80 bis 110 entwickelten.
Die Gesammtanordnung entsprach im Uebrigen derjenigen der vorigen Maschine und ebenso
hatte auch die dritte, für Marinezwecke erbaute, und wieder mit dreifacher Expansion
arbeitende Hammermaschine von 250 bis 400 Leistungsfähigkeit die gleiche
Construction der ersten Maschine.
Die zum kleinen Cylinder gehörige Coulisse dieser Maschine wurde wieder durch einen
Servo-Moteur eingestellt und ebenso wurden die Coulissen der beiden anderen Cylinder
durch einen zweiten Servo-Moteur beeinfluſst, welcher auch die Umsteuerung und bei
Regulatordefecten den Stillstand der Maschine bewirkte.
Der Regulator bestand, da ein gewöhnlicher Kugelregulator bei Schiffsmaschinen wegen
der starken Schwankungen des Fahrzeuges nicht anwendbar ist, aus einem Cylinder, in
welchem sich unter der Wirkung des von einer kleinen Centrifugalpumpe
hervorgebrachten Flüssigkeitsdruckes ein Kolben bewegte, auf welchen ein constanter
Druck lastete, der durch eine Wassersäule oder eine Feder erhalten wird.
Das Anlassen und Stillsetzen der Maschine erfolgte mit Hilfe besonderer
Vorrichtungen, deren Einzelheiten, ebenso wie weitere Angaben über diese
Hammermaschine im Praktischen Maschinenconstructeur,
1890 * Heft 21 und 23, zu finden sind.
Die in ihren einzelnen Theilen sehr sorgfältig construirte liegende 400pferdige
Compoundmaschine mit Condensation der Société anonyme du
Phoenix in Gent war mit einer dem Oberingenieur des Etablissements, M. Hertag, patentirten Schleppschiebersteuerung
versehen, welche Füllungen bis zu 9/10 des Kolbenhubes zulieſs und vortrefflich
arbeitete.
Die auch einen sehr gefälligen Gesammteindruck machende Maschine zeigte die folgenden
Hauptverhältnisse:
Durchmesser des Hochdruckcylinders
580mm
„ „ Niederdruckcylinders
950mm
Kolbenhub
1,200m
Umdrehungszahl in der Minute
62
Durchmesser der Luftpumpe
820mm
Hub der Luftpumpe
320mm
Durchmesser des mit 12 Seilrillen versehenen
Schwungrades
5,3m
Der Dampfverbrauch der Maschine soll bei einer Spannung des Einströmdampfes von 7k für die indicirte und Stunde 6k,5 betragen.
Die Abbildungen Fig.
17 und 18 Taf. 9 zeigen den mit Dampfmantel umgebenen Hochdruckcylinder, in
dessen aufgeschraubtem Schieberkasten sich zwei, fest auf derselben Schieberstange
sitzende, für jede Cylinderseite getrennte Grundschieber bewegen. Die Einlaſskanäle
dieser Schieber sind behufs schnellen Dampfabschlusses im Rücken getheilt, und die
darauf gleitenden Expansionsschieber werden theils von den Grundschiebern
mitgenommen, theils durch ihre beiderseits geführten Schieberstangen von einem
Excenter unter Einschaltung eines sogen. Vertheilungsblockes bewegt. Das auf der
Kurbelwelle sitzende Expansionsexcenter ist zu dem Zwecke mit einem zwischen den
seitlichen Erhöhungen des Schieberkastens sitzenden Schlitten verbunden, der in
einer am Cylinder angeschraubten Führung gleitet.
An dem Schlitten ist der mit seinem mittleren Steg zur Führung eines als Rippenkörper
ausgebildeten Doppelkeiles dienende Vertheilungsblock befestigt, und an dessen Enden
befinden sich mit Guſsstahlbüchsen ausgefütterte Bohrungen für die durchgehenden mit
keilförmigen stählernen Köpfen armirten Schieberstangen. In der tiefsten Stellung
des Doppelkeils sind die Schieberstangen fest mit dem Blocke verbunden, da die
abgeschrägten Seiten des Keils den keilförmigen Schieberstangenköpfen entsprechen;
ist dagegen der Keil in die Höhe gezogen, so bewegt sich der Block durch einen Theil
seines Hubes, ohne die Schieberstangen mitzunehmen. Die von dem Regulator abhängige
Stellung des Keiles gestattet demnach den keilförmigen Schieberstangenköpfen
früheren oder späteren Anschlag und dadurch wird früheres oder späteres Zuschieben
der Einlaſskanäle im Grundschieber durch den Expansionsschieber erreicht. Der Keil
ist mittels Kugelgelenk an einer Stange aufgehangen, die mit ihrem oberen Ende von
einem in dem Kopfe einer Säule gelagerten Winkelhebel so gefaſst wurde, daſs sie der
hin und her gehenden Bewegung des in dem Vertheilungsblocke geführten Doppelkeils
folgen konnte. Der Winkelhebel stand mit dem durch Riemen von der Schwungradwelle
angetriebenen Regulator in Verbindung. Auch die Steuerungsorgane des
Niederdruckcylinders konnten, falls der groſse Cylinder allein arbeiten sollte, mit
dem Regulator in Verbindung gebracht werden; beim Arbeiten beider Cylinder war der
Expansionsgrad des Niederdruckcylinders ein fester und der Keil mit kurzer
Angriffsstange in einem mit dem Schlitten verbundenen Böckchen aufgehangen. Die durchgehenden
Kolbenstangen der Cylinder waren beiderseits mit Kreuzköpfen verbunden, welche sich
mit ihren unteren Gleitflächen in schwalbenschwanzförmigen Führungen bewegten.
Die Luftpumpe lag unterhalb der Maschine und wurde von der durchgehenden Kolbenstange
des groſsen Cylinders durch Hebel betrieben.
Die von der Firma R. Dickhoff in Bar-le-Duc (Meuse)
ausgestellte liegende Dampfmaschine war zur Vermeidung groſser schädlicher Räume,
ähnlich wie bei der Wheelock-Maschine, mit nur zwei, im unteren Theile des Cylinders
liegenden Drehschiebern ausgerüstet, welche von einem einzigen Excenter bethätigt
wurden.
Die Revue Universelle des Mines, 1889 Bd. 7 * Taf. 9,
entnommenen Abbildungen (Fig. 19 bis 21 Taf. 9)
zeigen den Dampfcylinder und die dem Ingenieur Stopani
am 28. December 1888 patentirte Steuerung, welche Füllungen bis zu 78 Proc. des
Kolbenhubs gestattet.
Auf dem äuſsersten Ende jeder Schieberstange A ist ein
winkelförmiger Mitnehmer G aufgekeilt, der durch Stange
L mit einem Luftbuffer R in Verbindung steht und auf seinem bügelförmigen Theile mit einer
aufgeschraubten Stahl platte armirt ist.
Die Schieberstangen sind lose, jedoch genau passend in die Führungen der Drehschieber
eingelegt, so daſs sich diese vollkommen dicht innerhalb ihrer Gleitflächen bewegen
können; ihre Führung erhalten sie in Büchsen, welche mit den Verschluſsdeckeln P der Schiebergehäuse zusammengegossen sind.
Auf dem äuſsersten Ende einer jeden Büchse ist ein Doppelhebel K drehbar befestigt, welcher, von der Excenterstange
bethätigt, eine Knagge C und am Zapfen I die drehbar angeschlossene Klinke D trägt; beide Schieber sind noch durch eine Stange B1
B0 verbunden.
In der gezeichneten mittleren Schieberstellung kommt der von links nach rechts
schwingende Hebel K durch Knagge C mit dem Mitnehmer G in
Berührung und würde durch diesen den Schieber mitnehmen, wenn nicht auch
gleichzeitig die durch eine kleine Feder bethätigte Klinke D gegen die Stahlplatte des Mitnehmers zu liegen käme; dadurch erhält
dieser sowohl als auch der Schieber eine der vorigen entgegengesetzt gerichtete
Drehbewegung, und der letztere functionirt nun wie ein gewöhnlicher, mit 2
Ueberdeckungen versehener Schieber. (Die Abweichungen des Schiebers von seiner
Mittelstellung während der Ausström- und Compressionsperiode sind in Fig. 21 Taf. 9 durch die
Bogen B0B2 und B2B0 ersichtlich
gemacht.) Die nun eingeleitete Bewegung des Schiebers setzt sich auch während der
Einströmperiode des Dampfes so lange fort, bis die Klinke beim Vorwärtsgange mit dem
festen Daumen Ff, oder beim Rückwärtsgange mit dem
beweglichen Daumen Fm in Berührung kommt; durch die
erfolgte Ausklinkung wird der Schieber wieder frei, kehrt vom Luftbuffer bethätigt
in seine mittlere Stellung zurück und schlieſst die Einströmöffnungen plötzlich ab. (Die
Abweichungen von der Mittelstellung während der Einström- und Expansionsperiode
zeigen die Bogen B0B1 und B1Bo.)
Kommt der Hebel K wieder in die vorige Mittellage, so
nimmt er bei Berührung von Knagge C und Mitnehmer G abermals den Schieber mit und es beginnt die
Ausströmung des Dampfes von Neuem.
Die Stellung der Daumen Ff und Fm ist von der, dem jedesmaligen Dampfverbrauche entsprechenden Stellung
des Regulators abhängig.
Die Schieber haben eine äuſsere Ueberdeckung ab (Fig. 21 Taf.
9) und eine innere Ueberdeckung cd; die Gröſse dieser
Ueberdeckungen ist, je nachdem die Maschine mit oder ohne Condensation arbeitet,
einen Verdichter oder Pumpe direkt oder indirekt betreibt, verschieden; inneres und
äuſseres Voreilen, sowie die Compression lassen sich für jeden einzelnen Fall
besonders einstellen.
Auch bei eintretendem Regulatordefect bietet die Maschine eine erwünschte Sicherheit,
da die Daumen Ff und Fm in
diesem Falle sofort die der Nullfüllung des Cylinders entsprechende Stellung
einnehmen würden.
Die Construction des mit dem Dampfmantel aus einem Stück gegossenen Cylinders ist in
Fig. 19
und 20
veranschaulicht. Der Kesseldampf strömt zunächst in den Dampfmantel und dann durch
ein von Hand stellbares Ventil nach den beiden Enden des Dampfcylinders; der
ausströmende Dampf entweicht in der angedeuteten Pfeilrichtung.
(Fortsetzung folgt.)