Titel: | Dampfmaschinen der Pariser Weltausstellung 1889; von Fr. Freytag, |
Autor: | Fr. Freytag |
Fundstelle: | Band 277, Jahrgang 1890, S. 337 |
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Dampfmaschinen der Pariser Weltausstellung 1889;
von Fr. Freytag,
Lehrer der Technischen Staatslehranstalten in
Chemnitz.
(Schluſs des Berichtes S. 289 d. Bd.)
Mit Abbildungen auf Tafel
18.
Dampfmaschinen der Pariser Weltausstellung 1889.
Chaligny et Cie. in Paris hatten auſser mehreren
kleineren Dampfmaschinen ihres eigenartigen Systemes auch eine gröſsere liegende
Compound-Condensationsmaschine mit 280 bezieh. 485mm Cylinderdurchmesser und 500mm
Kolbenhub ausgestellt, welche mit 90 minutlichen Umdrehungen eine normale Leistung
von 55 entwickelte.
Wie die Abbildungen (Fig. 10 bis 13 Taf. 18) erkennen
lassen, gelangt der in einem senkrechten, zwischen den aus einem Stücke gegossenen
beiden Cylindern liegenden Rohre ankommende Arbeitsdampf in den längs des
Schieberkastens vom Hochdruckcylinder liegenden, in Fig. 13 veranschaulichten
Absperrbehälter. Derselbe besteht aus dem durch ein auſsen liegendes Handrad
regulirbaren Dampfeinströmventil, sowie einem hinter diesem angeordneten entlasteten
Drosselschieber, welcher mit dem Regulator in Verbindung steht.
Die in einer am Absperrbehälter aufgeschraubten Führung bewegliche wagerechte Stange
trägt an ihrem inneren scheibenförmigen Ende einen excentrischen, sich in der auſsen
um den Drosselschieber laufenden Ringnuth führenden Zapfen, und am anderen Ende
einen durch kurze Stange mit dem Regulatorhebel verbundenen kleinen Hebel. Je nach
der von der Geschwindigkeit der Maschine abhängigen Höhenlage des Regulators wird
durch die Zwischenstücke der Drosselschieber so bewegt, daſs eine gröſsere oder
kleinere Verengung des Dampfdurchgangsquerschnittes und damit eine bedeutendere oder
geringere Drosselung des in den Schieberkasten strömenden Arbeitsdampfes
eintritt.
Der in der Mitte der Maschine zwischen den beiden Kreuzkopfführungen befestigte
Regulator erhält seine Bewegung mittels Schnecke und Schneckenrad von der Schwungrad
welle aus.
Die Dampfvertheilung wird in beiden Cylindern durch einfache Kanalschieber geregelt,
von denen derjenige des Hochdruckcylinders veränderliche Füllungen von 1/10 bis 6/10 des
Kolbenhubes gestattet und zu dem Zwecke von Hand entsprechend eingestellt werden
kann.
Die ganz kurze Excenterstange trägt zu dem Zwecke an ihrem Ende einen Stein, welcher
sich in einer mit dem Maschinenbette gelenkig verbundenen Coulisse führt, und die
Lage der letzteren kann zufolge der mittels Handrad bewirkten Drehung einer
Schraubenspindel je nach dem Kraftverbrauche der Maschine festgestellt werden. Die
Füllungen im groſsen Cylinder sind constant und betragen hier 5/10 des
Kolbenhubes.
Der zwischen den beiden Cylindern liegende Raum dient als Zwischenbehälter und der in
ihm befindliche Dampf wird durch den vom Kessel kommenden, in das Einströmrohr
tretenden Dampf erwärmt.
Der Condensator liegt hinter dem groſsen Cylinder und seine doppeltwirkende Luftpumpe
wird durch die verlängerte Kolbenstange des ersteren betrieben; die Speisepumpe ist
an der Kreuzkopfführung desselben Cylinders befestigt und erhält von dem
Kreuzkopfzapfen aus ihre Bewegung.
Die Maschine soll nach den in den Werkstätten der Erbauer gemachten Versuchen bei
6k Admissionsspannung an Dampf 8k,2, sowie für die Condensation 180l Wasser in der Stunde und effectives Pferd
gebrauchen.
Bei der Fig.
14 bis 16 Taf. 18 ersichtlichen, mit Condensation arbeitenden Woolf'schen Ausstellungsmaschine der Société Alsacienne in Belfort ist, damit die Kolben
beider Cylinder auf eine einzige Kurbel arbeiten können, der Hochdruckcylinder in
geneigter Lage über den Niederdruckcylinder gestellt und mit diesem verschraubt; die
in der senkrechten Ebene liegende Achse des Hochdruckcylinders weicht jetzt von
derjenigen des Niederdruckcylinders um die Breite des Kurbelstangenkopfes ab.
Die zwei in einem gemeinschaftlichen Blechmantel eingeschlossenen Cylinder sind mit
Mänteln versehen und der vom Kessel kommende Dampf gelangt durch ein auf dem
Schieberkasten des kleinen Cylinders sitzendes Absperrventil in den letzteren und
nach vollbrachter Arbeit in diesem durch ein U-förmig gebogenes Kupferrohr in den
Schieberkasten des groſsen Cylinders.
Die Dampfvertheilung des kleinen Cylinders erfolgt durch einen Schieber, auf dessen
ausgehöhltem Rücken sich ein vom Regulator geführtes Steuerungsorgan bewegt und die
Dampfdurchlaſskanäle des Schiebers je nach der Geschwindigkeit der Maschine mehr
oder weniger verengt, während die Dampfvertheilung des groſsen Cylinders ein
gewöhnlicher Muschelschieber regelt, welcher behufs vollständiger Entlastung
zwischen dem Schieberspiegel und einer in dem Schieberkastendeckel eingelegten
Platte gleitet; beide Schieber erhalten durch die auf einer Welle a befestigten Excenter ihre Bewegung, und zwar der zum
groſsen Cylinder gehörige Schieber direkt und derjenige des kleinen Cylinders unter
Zwischenschaltung eines Doppelhebels b.
Der Hochdruckcylinder der auf der Ausstellung vertretenen Maschine war, abweichend
von den Abbildungen, mit einer Rider-Steuerung
versehen, deren Expansionsschieber unter Zwischenschaltung eines zweiten
Doppelhebels b, von einem dritten auf der Welle a befestigten Excenter mitgenommen wurde; die Welle a selbst erhält ihre Bewegung mittels dreier Stirnräder
von der Schwungradwelle aus unter Einschaltung einer Hilfswelle c, auf welcher auch ein zum Betreiben des Regulators
dienendes conisches Rad befestigt ist.
Die unterhalb der Maschine stehende, mit dem Condensatorgehäuse zusammengegossene
Luftpumpe wird durch eine Gegenkurbel betrieben.
Auſser dieser Maschine hatte die Société Alsacienne noch
eine ebenfalls mit Condensation arbeitende liegende Compoundmaschine ausgestellt,
welche bei 75 minutlichen Umdrehungen eine Leistung von 250 entwickeln soll
und mit derselben Steuerung (System Frikart) versehen
war, wie die Bd. 276 S. 254 genannte, von Escher, Wyſs und
Co. in Zürich ausgestellte Compoundmaschine.
Die beiden Cylinder von 400 bezieh. 600mm
Durchmesser und 600mm Kolbenhub waren in derselben
Weise zusammengesetzt, wie dies der Cylinder der 1000pferdigen Maschine von M. J. Farcot (Bd. 276 S. 152) zeigte; sie bestehen, wie
Fig. 17
Taf. 18 erkennen läſst, aus je drei Theilen: den beiden, auch die Schiebergehäuse
enthaltenden Deckeln, welche auf mit dem Fundamente verschraubten Ausströmstutzen
liegen, und einem cylindrischen Theile, in welchen der eigentliche Arbeitscylinder
eingesetzt ist, so daſs die verbleibenden Zwischenräume den Dampfmantel bilden. Das
die beiden Ausströmstutzen jedes Cylinders verbindende Rohr E ist, um mit dem unterhalb des Cylinders in seiner Mitte anschlieſsenden
Einströmrohre V1 nicht
zusammen zu treffen, an dieser Stelle um das letztere mittels einer Krümmung
herumgeführt.
Das aus zwei Theilen zusammengesetzte, in der Maschinenmitte gelegene Schwungrad war
mit Rillen versehen, und die zum Anlassen der Maschine dienende Verzahnung auf der
äuſseren Mitte des Rades angebracht.
Ebenso wie bei der genannten Maschine von Escher, Wyſs und
Co. bestimmte der Regulator die Füllungen im kleinen Cylinder, während
dieselben im groſsen Cylinder von Hand beliebig eingestellt werden konnten.
Douane, Jobin et Cie. in Paris hatten eine stehende Woolf'sche Maschine ausgestellt, deren zwei mit
Dampfmänteln versehene Cylinder einzeln gegossen und durch die Flanschen der
zwischen ihnen liegenden angegossenen Schieberkastenhälften mit einander verbunden
waren. Jeder Cylinder wird von zwei gebogenen und gleichzeitig zur Führung der
Kreuzköpfe dienenden hohl gegossenen Ständern getragen, welche auf einer
gemeinschaftlichen, mit drei Kurbelwellenlagern versehenen Grundplatte befestigt
sind.
Der eine von den Ständern des groſsen Cylinders bildet gleichzeitig den Condensator
und ist mit der daneben liegenden, vom Kreuzkopfzapfen des groſsen Cylinders aus
mittels kleiner Balanciers betriebenen Luftpumpe aus einem Stücke hergestellt. Der
Dampf strömt zuerst in die Mäntel und von hier je nach der Lage des durch einen im
Bereiche des Maschinisten liegenden Hebel beliebig eingestellten Einströmschiebers
in den Schieberkasten des kleinen Cylinders. In diesem bewegen sich an den
äuſsersten Enden des Cylinders zwei, durch einen oberen kleinen Kolben vollständig
entlastete und mit auf ihren Rücken liegenden Schleppschiebern hin und her gehende
Schieber. Der an den Cylinderenden ausgestoſsene Dampf geht durch einen
Zwischenschieber direkt in den groſsen Cylinder und von hier nach abermaliger
Expansion in den Condensator.
Der Zwischenschieber bildet einen wichtigen Theil dieser Maschine und wird, wie Fig. 18 und
19 Taf.
18 erkennen lassen, ebenfalls von zwei Schiebern gebildet, von denen jeder wieder
aus zwei durch eine elastische Membrane von getriebenem Kupfer mit einander
vereinigten Theilen besteht, wodurch jedem Theile ein genaues Anliegen auf die
entsprechenden Gleitflächen ermöglicht ist.
D. F. Weidknecht in Paris hatte eine stehende,
einfachwirkende und schnelllaufende Woolf'sche
Maschine, sowie, da dieselbe nicht frühzeitig genug zur Beschickung fertig wurde,
nur die einzelnen Theile einer doppeltwirkenden Maschine desselben Systems
ausgestellt; beide Maschinen sind nach den Angaben des vormaligen Direktors der
Schweizer Locomotivfabrik in Winterthur, des Ingenieurs Ch.
Brown, entworfen und ausgeführt, und es sollen zunächst die allen
Constructionen gemeinsamen Einrichtungen besprochen werden.
Der Hochdruckcylinder liegt in der Mitte der Maschine und sein Kolben arbeitet auf
eine darunter liegende Kurbel, während der ringförmig gebildete Niederdruckcylinder
den Hochdruckcylinder umgibt und dessen Kolben zwei, auf jeder Seite der vorigen
liegende und mit dieser einen Winkel von 180° einschlieſsende Kurbeln bethätigt.
Mit der Versetzung der Kurbeln um 180° ist, wie bereits früher bemerkt, der Vortheil
verbunden, daſs die entgegengesetzt bewegten Massen beider Cylinder sich aufheben
und ein ruhiger Gang der Maschine erreicht wird; die gleichen, aber verschieden
gerichteten Bewegungen der Kolben gestatten die Dampfvertheilung beider Cylinder
durch ein einziges Steuerungsorgan zu regeln.
Der mit dem Schwungrade verbundene Regulator ist am äuſsersten Ende der Kurbelwelle
angeordnet und bethätigt in einfacher Weise ein vor der Dampfeinströmöffnung in die
Cylinder sitzendes Ventil.
Die zwei auf den Enden der Kurbelwelle befestigten Schwungräder sind, damit die Lager
gleichmäſsig belastet werden, mit denselben Abmessungen, und um ein möglichst
geringes Gewicht zu erhalten, mit verhältniſsmäſsig groſsem Durchmesser
ausgeführt.
Die centrale Dampfvertheilung gestattet dem einströmenden Dampfe groſse
Durchgangsquerschnitte und verhindert beim Uebergehen des Dampfes aus dem einen in
den anderen Cylinder beinahe jeden Spannungsabfall desselben, da die schädlichen
Räume hier nur äuſserst gering sind und Reibungsverluste nicht eintreten können;
dadurch, daſs der kleine Cylinder in dem groſsen Cylinder untergebracht ist, werden
auch die durch
Wärmestrahlung entstehenden Verluste auf einen kleinen Betrag zurückgeführt.
Die Construction der, ähnlich wie die Westinghouse-Maschine von einem im unteren Theile mit Oel angefüllten Gehäuse
vollständig eingeschlossenen einfachwirkenden Maschine zeigen die Abbildungen Fig. 20 und
21 Taf.
19.
Die Hauptverhältnisse dieser Maschine sind die folgenden:
Durchmesser des kleinen Kolben
250mm
Fläche
490qc,9
„ „ groſsen „
600 bezieh. 310mm
„
1057qc,0
Gemeinschaftlicher Kolbenhub
250mm
Umdrehungen in der Minute
400
Füllungsverhältniſs
0,22
Leistung bei 6k
Admissionsspannung
50
Dampfverbrauch pro Stunde und Pferd
12k
Zwischen den Wandungen der beiden Cylinder befindet sich ein als Zwischenbehälter
dienender Raum, in welchen der Dampf von Beginn der Vorausströmung im kleinen
Cylinder an bis zum Beginne der Voreinströmung im groſsen Cylinder ein und aus
strömt. Der vom Kessel kommende Dampf tritt durch mehr oder weniger von der durch
den Regulator beeinfluſsten Scheibe B geschlossene
Oeffnungen über den in der verlängerten Cylinderachse liegenden, aus zwei Theilen
C und D von
verschiedenem Durchmesser bestehenden und mit elastischen, spiralförmigen Ringen
versehenen Kolbenschieber, welcher durch die an der Traverse a angreifenden und beinahe in ihrer ganzen Länge in Messingrohren, welche
in den Guſskörper eingelassen sind, geführten Stangen bb mitgenommen wird. Die unteren Enden der Stangen bb sind mit einem Rahmen cc verschraubt, an
welchen auch die Excenterstangen dd gelenkig angreifen,
um dem Kolbenschieber die gewünschte Bewegung mitzutheilen. In der Abbildung
befindet sich der Kolbenschieber in einer oberen Stellung; die Dampfzuführungskanäle
nach dem Hochdruckkolben sind jetzt geschlossen und der Dampf, welcher vordem auf
diesen drückte, gelangt nach dem Durchströmen des Zwischenbehälters durch auf dem
Umfange des groſsen Schiebers D angebrachte runde
Oeffnungen über den Niederdruckkolben. Nach einer halben Umdrehung der Maschine hat
sich der Kolbenschieber so weit nach unten bewegt, daſs die Zuführungskanäle
geöffnet sind und frischer Dampf durch den ringförmigen Raum des groſsen Schiebers
D über den Hochdruckkolben treten kann;
gleichzeitig entweicht der im groſsen Cylinder wirksam gewesene Dampf in den Raum
E und von hier durch das angeschlossene
Ausströmrohr in die Atmosphäre oder einen Condensator.
Der mit dem einen Schwungrade verbundene Regulator besteht aus zwei, auf Ansätzen der
Schwungradnabe drehbar befestigten Winkelhebeln; die mit Gewichten armirten
äuſsersten Enden der Schenkel l dieser Hebel sind durch
zwei Spiralfedern mit einander verbunden, während die anderen längeren Schenkel
innerhalb eines in der Schwungradwelle geführten Stückes endigen, welches durch einen langen, aus
zwei Theilen f und g
bestehenden Hebel und die Stange h mit der
Steuerscheibe B verbunden ist und je nach dem von der
Geschwindigkeit der Maschine abhängigen Ausschlag der Gewichtshebel so bewegt wird,
daſs durch den genannten Hebel fg, sowie die Stange h der Eintrittsquerschnitt für den Kesseldampf durch
die Scheibe B mehr oder weniger verengt wird.
Die Kolben sind ohne irgend welche Führungen mit den Kurbeln durch Stangen direkt
verbunden, welche, da die Maschine nur einfachwirkend ist, stets auf Druck
beansprucht sind; aus diesem Grunde sind auch die Kurbelstangenköpfe nur auf ihren
unteren Hälften mit Schalen versehen.
Die Bewegung des Kolbenschiebers läſst sich bei derartigen Maschinen auch unter
vollständigem Wegfalle der Excenter durch ein System von Hebeln und Stangen
erreichen, welches mittels eines an der Kurbelstange des Hochdruckkolbens
angreifenden Hebels in Schwingungen gebracht wird.
Die Fig. 22
Taf. 19 ersichtliche doppeltwirkende Ausstellungsmaschine zeigte die folgenden
Verhältnisse:
Durchmesser des kleinen Kolben
320mm
Fläche
804qc
„ „ groſsen „
660 bezieh. 540mm
„
1131qc
Gemeinschaftlicher Kolbenhub
250mm
Umdrehungen in der Minute
300
Leistung bei 6k
Admissionsspannung
100 .
Das Dampfvertheilungsorgan CD setzt sich hier aus zwei
ringförmigen, an den äuſsersten Enden beider concentrisch in einander gesteckten
Cylinder liegenden Schiebern zusammen, welche, damit der frische Dampf auf ihre
beiden äuſseren Flächen wirken kann, durch ausgehöhlte Stücke dd mit einander verbunden sind; der zwischen diesen
letzteren verbleibende Raum F dient als
Zwischenbehälter, durch welchen der vom kleinen nach dem groſsen Cylinder gehende
Dampf hindurch strömen muſs.
In der Fig. 21
ersichtlichen Kolbenstellung gestattet der untere Schieber das Einströmen von
frischem Dampfe unter den Hochdruckkolben, sowie das Ausströmen des wirksam
gewesenen Dampfes aus dem Niederdruckcylinder, während der obere Schieber schon den
Ausströmkanal über dem Hochdruckkolben, sowie den Einströmkanal über dem
Niederdruckkolben geöffnet hat.
Der Regulator beeinfluſst wieder ein in die Dampfleitung eingeschaltetes
Drosselventil.