Titel: | Die Verwendung von Presswasseranlagen im Dienste der Eisenbahnen. |
Fundstelle: | Band 281, Jahrgang 1891, S. 273 |
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Die Verwendung von Presswasseranlagen im Dienste
der Eisenbahnen.
Die Verwendung von Presswasseranlagen im Dienste der
Eisenbahnen.
Naturgemäss wird sich die Verwendung von Presswasser überall da am leichtesten Bahn
brechen und am vortheilhaftesten gestalten, wo an verschiedenen Stellen grösserer
Gebiete zeitweilig Arbeiten zu verrichten sind, weil der in einer Kraftquelle
entwickelte, aus stark gepresstem Wasser bestehende Kraftträger in unterirdisch
angelegten Rohrleitungen nach den verschieden gelegenen Arbeitsstellen ohne
nennenswerthe Verluste hingeführt werden kann, um dort je nach dem Zwecke entweder
in Umtriebsmaschinen oder einfachen Druckcylindern Verwendung zu finden; was
anderenfalls nur durch unbequeme Uebertragungseinrichtungen zu erreichen wäre.
Hauptsächlich werden sich daher Hafen- und grössere Speicheranlagen, Bahnhöfe, d.h.
alle solche Anlagen für Presswassereinrichtungen eignen, bei denen die Kraftquelle
in grösseren Entfernungen von den Kraftverbrauchsstellen errichtet werden muss, und
wo es sich vorzugsweise um sicheren Betrieb und einfache Bedienung handelt.
Bei den Bahnhöfen wird sich die Anwendung des Presswassers zumeist auf Gepäckaufzüge,
Kohlenkrähne, Schiebebühnen, Drehscheiben und Spills zum Verschieben der
Eisenbahnwagen erstrecken, von denen namentlich die Drehscheiben erst in jüngster
Zeit an dem Betriebe durch Presswasser Theil zu nehmen beginnen.
Das Organ für die Fortschritte des Eisenbahnwesens, 1890
Neue Folge Bd. 27 * Heft 2 und 3, bringt einen durch zahlreiche Detailzeichnungen
ausgeführter Anlagen erläuterten Aufsatz über diesen Gegenstand, dem wir folgende
Mittheilungen entnehmen.
Drehscheiben. Die Presswasseranlage für die erste im
Bereiche deutscher Eisenbahnen durch Wasserdruck betriebene Drehscheibe wurde im J.
1886 für den Bahnhof in Frankfurt a. d. Oder von der Maschinenbauanstalt C. Hoppe in Berlin entworfen und erbaut, und befindet
sich seit dieser Zeit in ununterbrochenem Betriebe. Eine von Bauinspector Mehrtens verfasste Beschreibung der Anlage findet sich
im Centralblatt der Bauverwaltung vom 11. December
1886.
Hieran reihen sich zwei Drehscheiben für den Bahnhof in Bremen, drei für Frankfurt a.
M., eine für Wittenberge und eine für Stendal, ebenfalls sämmtlich von C. Hoppe, Berlin erbaut, von denen die beiden
letztgenannten noch im Bau begriffen sind. Auf den Bahnhöfen in Bremen, Frankfurt a.
M., Wittenberge und Stendal befinden sich Pumpwerke, die Presswasser von 30 bezieh.
50 bis 60 at zum Betriebe der Drehscheiben liefern, in Frankfurt a. d. Oder war
jedoch eine solche Anlage weder vorhanden, noch ihre Errichtung vorgesehen, da
vorderhand nur die beregte eine Drehscheibe probeweise mit Presswasserbetrieb
eingerichtet werden sollte; es wurde daher die städtische Wasserleitung, der ohnehin
die Wasserversorgung des Bahnhofes obliegt, auch für die Bewegung der Drehscheibe
benutzt.
Der Druck in dieser Leitung beträgt höchstens 3 at, im Mittel 2 at, sinkt jedoch,
wenn mehrere Maschinen an verschiedenen Stellen des Bahnhofes zugleich Wasser
entnehmen, zuweilen bis auf 0,5 at herunter.
Der Grundgedanke des Presswasserantriebes ist bei allen bisherigen Ausführungen, mit
Ausnahme der für Frankfurt a. M. erbauten Drehscheiben, deren Antrieb durch eine
Umtriebsmaschine mit drei Cylindern bewirkt wird, der gleiche; die
Verschiedenartigkeit verschiedener Anwendungen beruht nur in Lage und Grösse der
Wasserdruckcylinder, die ersteren von örtlichen Verhältnissen und den Anlagekosten
abhängig, die letzteren je nach der Grösse des Druckes schwankend.
Bei der Anordnung in Frankfurt a. d. Oder, bei welcher eine Drehscheibe ohne jede
Betriebstörung mit Presswasserantrieb versehen wurde, ergab sich durch diesen.
Umstand von selbst die Lage des Antriebes ausserhalb der Scheibengrube. Der
Frostsicherheit wegen wurde dieser Raum fest überwölbt und mit einer Wärterbude über
der Einsteigeöffnung versehen.
Die Bewegungsvorrichtung besteht aus zwei Wasserdruckcylindern, deren Kolben von je
555 mm die Bewegung mittels Kette und Kettenscheibe auf die Drehscheibe
übertragen.
Die Ketten laufen von der an die Drehscheibe angeschraubten Kettenscheibe, an welcher
sie befestigt sind, über die Rollenköpfe der Kolben und werden an den Druckcylindern
durch Kettenschloss festgelegt.
Durch diesen Kettenlauf ergaben sich die Längen der Tauchkolben = ½ der
thatsächlichen Kettenbewegung, die Kolbendurchmesser jedoch müssen demnach dem
doppelten erforderlichen Kettenzuge entsprechen.
Die Steuerung wird durch einen Handhebel auf der Drehscheibe selbst bewirkt, welcher
mittels Zugstangen den zwischen den Cylindern gelagerten Steuerungsschieber öffnet
und schliesst.
Zur Druckregulirung und zur Vermeidung von Stössen ist in die Zuflussleitung ein
Windkessel eingeschaltet.
Die Wirkungsweise des Antriebes ist folgende: Wird der Handhebel auf der Drehscheibe
aus seiner Mittelstellung bewegt, so öffnet sich der Steuerungsschieber und das
Wasser tritt aus dem Windkessel in den einen der beiden Cylinder ein. Durch den
Druck des Wassers bewegt sich der Kolben aus diesem Cylinder heraus und dreht
mittels der um ihn geschlungenen Kette die an der Drehscheibe angeschraubte
Kettenscheibe und somit die Drehscheibe selbst herum. Gleichzeitig wird der Kolben
des anderen Cylinders durch die Kette eingedrückt und gibt das in diesem befindliche
Wasser in den Wassertopf bezieh. die Abflussrohrleitung ab. Bei entgegengesetzter
Drehung der Scheibe wechseln die beiden Cylinder ihre Wirkungsweise. Wenn die
Drehscheibe in Bewegung gesetzt und dann plötzlich der Steuerschieber geschlossen
wird, so läuft die Drehscheibe in Folge des Beharrungsvermögens noch weiter und
zieht den einen Kolben nach sich, d.h. drückt ihn tiefer in den Cylinder hinein,
während die Kette des anderen schlaff wird.
Hierbei würden naturgemäss grosse Druckschwankungen und heftige Stösse innerhalb der
Cylinder unvermeidlich sein, wenn nicht durch die im Schieberkasten angebrachten
Druck- und Saugeventile und die, die beiden Rollenköpfe der Plunger verbindende
Kette der Ausgleich in folgender Weise stattfände:
Sobald sich die Drehscheibe nach Schluss des Schiebers noch weiter bewegt, was bei
jeder Drehung mehr oder weniger der Fall sein wird, drückt der in seinen Cylinder
hineingehende Kolben das Druckventil des Schieberkastens auf und presst das Wasser
vor sich her in den Druckwindkessel zurück, wobei eine Wiedergewinnung von
Druckwasser stattfindet. Durch Vermittelung der Verbindungskette wird der andere
Kolben so viel aus seinem Cylinder herausgezogen, wie der erstere hineingeht, und
saugt sich dabei aus dem in die Abflussleitung eingeschalteten Wassertopfe durch das
Schieberkastensaugeventil das hierzu nöthige Wasser selbsthätig an. Für den ruhigen
stossfreien Gang der Drehscheibe ist diese Einrichtung unbedingt erforderlich.
Um ein zu weitgehendes Drehen der Scheibe zu verhindern, sind an den Enden des Hubes
Klinken angebracht, die mit der Schieberzugstange in Verbindung stehen und ein
selbsthätiges Einstellen des Steuerhebels auf die Mittelstellung veranlassen, sobald
ein Knaggen des Kolbenrollenkopfes gegen sie anstösst. Es ist hierdurch vermieden,
dass bei unachtsamer Bedienung die Drehscheibe soweit herum gedreht wird, dass die
Kolben aus den Cylindern treten und durch das ausströmende Wasser die Grube
überschwemmt wird.
Die Steuerungsübertragung vom Handhebel nach dem Schieber geschieht durch
Hebelübersetzung und ist nur dadurch bemerkenswert!!, dass der Handhebel an der
Drehung der Scheibe Theil nimmt, während das Zuggestänge mit dem Schieber feststeht.
Die Vermittelung wird daher durch zwei Ringe bewirkt, deren einer die Drehung der
Scheibe theilt, während der andere nur der lothrechten Bewegung des ersteren folgt.
Die Verbindung der Ringe ist durch eingedrehte Nuth und Feder hergestellt.
Früheren Versuchen entsprechend wurde die Kraft zur Ueberführung der Drehscheibe aus
dem Zustande der Ruhe in den der Bewegung zu 271 k am Umfange des Rollkranzes
angenommen; doch ist hierin schon ein ganz bedeutender Zuschlag für die
Vergrösserung der Reibung durch ungünstige Witterungsverhältnisse, Eis und Schnee
mit einbegriffen.
Nimmt man jedoch der Sicherheit halber diese 271 k als richtig an, so ergibt sich bei
einem Durchmesser des Rollkranzes von 12440 mm und der Kettenscheibe von 1880 mm am
Umfange der letzteren eine Zugkraft von 1794 k. Der Druck auf den Kolben muss daher
bei 75 Proc. Nutz Wirkung und zweifacher Uebersetzung
=\frac{1794\,.\,2\,.\,100}{75}=4784\,k betragen, dem bei 555
mm Kolbendurchmesser ein Druck von 1,9 at entsprechen würde. Bei einem Drucke von 2
at im Windkessel erfolgt die Drehung der mit einer Normal-Güterzugmaschine
belasteten Drehscheibe um 180° in 50 Secunden.
Bei den anderen bisherigen Ausführungen für durch Presswasser bewegte Drehscheiben
wurden die Drehcylinder in vierfacher Uebersetzung angenommen, um die ganze
Vorrichtung möglichst kurz gedrängt zu erhalten und den Einbau unmittelbar in die
Drehscheibengrube bewirken zu können. (Ausführung Bremen und Wittenberge.) Die
Antriebsanlagen wurden hierbei zum Schütze gegen Staub und Frost durch Holzbelag
abgedeckt und die dadurch abgeschlossenen Räume mittels Gas oder Kohle geheizt.
Nur die letzte im Bau begriffene Ausführung für Stendal zeigt wieder einen seitlich
zur Drehscheibe angelegten abgesonderten Maschinenraum, der wohl stets da zu
empfehlen ist, wo bei Neuausführungen der erforderliche Raum vorhanden ist. Im
Uebrigen ist die Ausführung dieselbe wie vorhin. Die Abmessungen der
Antriebsvorrichtungen sind für:
1)
Bremen und Wittenberge:
Kolbendurchmesser
=
245 mm
Druck
=
38 at
Durchmesser der Kettenscheibe
=
1700 mm
2)
Stendal:
Kolbendurchmesser
=
265 mm
Druck
=
28 at
Scheibendurchmesser
=
1900 mm.
Demnach ergibt sich für 1) bei 65 Proc. Nutzwirkung die im Rollkranze angenommene
Kraft zu rund:
=\frac{471\,.\,38\,.\,1700\,.\,65}{4\,.\,12440\,.\,100}=400\,k,
für 2):
=\frac{550\,.\,28\,.\,1900\,.\,65}{4\,.\,12440\,.\,100}=380\,k,
wobei allerdings angenommen wurde, dass der Druck keine
Drosselung im Schieber erleidet. Ausserdem ist auch darauf Rücksicht zu nehmen, dass
der eine Kolben stets durch den anderen mit bewegt werden muss. Die Abmessungen von
1) und 2) wurden von den betreffenden Eisenbahndirectionen vorgeschrieben und dabei
angenommen, dass bei vollbelasteter Drehscheibe vom Eigengewichte der Scheibe ⅓ auf
den Rollen und ⅔ auf dem Mittelzapfen ruht, von der belastenden Locomotive aber 3/7 von den Rollen
und 4/7 von dem
Zapfen getragen werden. Fuldas Zurückziehen des nicht arbeitenden Kolbens, sowie
Ueberwindung der Stopfbüchsenreibung wurde ein Zuschlag von 30 Proc. in Rechnung
gebracht.
Die in Frankfurt a. M. durch eine Umtriebsmaschine mit drei Cylindern betriebenen
Drehscheiben schliessen sich in der Art des Betriebes so eng an die bei
Schiebebühnen übliche Weise an, dass ihrer bei der Besprechung der letzteren näher
gedacht werden wird.
Da Schiebebühnen in den meisten Fällen eine ganze Reihe
neben einander liegender Gleise bedienen und daher eine längere Fahrbahn erhalten
müssen, lässt sich bei Presswasserbetrieb derselben die sonst wegen ihrer grossen
Einfachheit so sehr beliebte Anordnung von Taucherkolben nicht gut, wenigstens nur
mit bedeutenden Schwierigkeiten, anwenden; diese muss vielmehr der
Presswasserumtriebsmaschine Platz machen, welche durch verschiedenartig gewählte
Uebertragungen ihre Bewegung der Bühne mittheilt.
Die verhältnissmässig grosse Geschwindigkeit der Bühne von etwa 0,5 bis 1,0 m in der
Secunde, welche in den meisten Fällen erreicht werden soll und auch erreicht werden
kann, weist jedoch so sehr auf die Uebertragung durch Riemen, bezieh. Seile, hin,
dass in fernerer Erwägung der freien, unbedachten Lage und der Witterungseinflüsse
der Seilbetrieb wohl durchgängig angewendet wird. Derselbe eignet sich gleich gut
für versenkte und unversenkte Bühnen, und da auch für beide Fälle die
Kraftentwickelung durch Presswasser dieselbe bleibt, so soll hier vorzugsweise nur
der unversenkten Bühne gedacht werden, da ihre Anwendung erheblich überwiegt.
Die Bauart einer unversenkten Schiebebühne mit Seilübertragung und
Presswasserumtriebsmaschine, wie sie von der Firma C.
Hoppe, Berlin, für den Hafen in Frankfurt a. M. mehrfach und für
verschiedene Gruben Schlesiens wiederholt ausgeführt wurde, ist folgende:
Unter dem von der Schiebebühne zu durchlaufenden Wege zieht sich eine gemauerte
schmale Grube entlang, die an ihren beiden Enden mit Ausbuchtungen zur Aufnahme der
Presswasserumtriebsmaschine und der beweglichen Kehrscheibe für das Seil versehen
ist; neben der eigentlichen Seilgrube, deren Wände die beiden inneren Laufschienen
der Schiebebühne tragen, sind noch besondere Pfeilerstellungen mit Gurtbögen für die
beiden äusseren Laufschienen gemauert. Das Triebseil ist endlos und schlingt sich um
die Seilrollen.
Die Umtriebsmaschine besitzt drei unter 120° zu einanderstehende, einfach wirkende
Treibkolben, deren Lenkerstangen auf einen gemeinsamen Kurbelzapfen wirken. Die
Steuerung geschieht durch einen conischen Steuerhahn, der an der Bewegung der
Kurbelwelle, weil mit dieser gekuppelt, theilnehmen muss.
Die Seilscheibe der Umtriebsmaschine ist dicht hinter dem Kurbelwellenlager auf die
Kurbelwelle gesetzt, woraus nothwendig folgt, dass die Maschine in der Ausbauchung
der Seilgrube Aufstellung finden muss. Diese Anordnung erschwert jedoch den
erforderlichen Schutz gegen Frost in hohem Maasse; mehr empfiehlt sich daher die
Anlage des Unterbaues derart, dass die Antriebsmaschine in besonderer, geschlossener
Kasematte eingebaut, die Welle durch ein Loch der Scheidewand geführt und also nur
die Antriebsscheibe in die Seilgrube gebracht wird. Die Umtriebsmaschine behält
stets dieselbe Umdrehungsrichtung, der Vor- und Zurückgang der Schiebebühne wird
durch verschiedene, mittels Klauenkuppelungen ein- und ausrückbare Rädervorgelege
bewirkt.
Durch die günstige Vereinigung von Zahnrädern und Kuppelungen kann dieselbe
Drehungsrichtung der Maschine alle drei erforderlichen Bewegungsarten hervorbringen.
Es ist daher für die Steuerung der Maschine nur das Ingangsetzen und das Anhalten
nöthig. Zu diesem Zwecke ist von dem Steuerventil ein Steuerungsdrahtseil entlang
der Grube ausgespannt, welches über auf der Bühne befestigte Steuerrollen gelegt
ist; die Anspannung erfolgt durch Senkung oder Hebung einer Spannrolle.
Um die Bedienung durch einen Mann zu ermöglichen, sind sämmtliche Hebel an einer
Stelle vereinigt.
Das Presswasserspill (Capstan, Erdwinde). Zum
Zusammenstellen und Ordnen der Züge auf Nebengleisen im Verschiebdienste auf
grösseren Bahnhöfen, sowie zur Ueberführung der Wagen nach den Ladeplätzen in
grösseren Häfen und dem Verholen der Schiffe daselbst sind die Spills mit vielem
Erfolg im Gebrauche. Namentlich in den wegen Steigens des Werthes des Grund und
Bodens und der Verkehrszunahme immer beschränkter anzulegenden Güterbahnhöfen bildet
das Spill heute schon in England die Verkehrsgrundlage, auf der allein die verlangte
Massenbewältigung geleistet werden kann, und es ist erstaunlich, dass dieses im
höchsten Maasse werthvolle Betriebsmittel auf unseren Bahnhöfen bislang so sehr
beschränkte Verwendung gefunden hat.
Ausnahmen bilden der Hauptbahnhof und der Hafen in Frankfurt a. M., der Zollhafen in
Mainz, der Hafen in Bremen, Bahnhof Wittenberge, mehrere Gasanstalten, Gruben und
andere grössere gewerbliche Anlagen, in denen Spills der gezeichneten Bauart von der
Firma C. Hoppe-Berlin in jahrelangem Betriebe sind.
Eine derartige Vorrichtung besteht aus einer lothrechten Windetrommel, die mit
ihrem festen Zapfen in dem Halslager einer wagerechten Grundplatte drehbar ist.
Unterhalb der Grundplatte und mit dieser verschraubt ist die
3-Cylinder-Umtriebsmaschine derart angebracht, dass der Trommelzapfen zugleich die
Kurbelwelle der Umtriebsmaschine bildet.
Um eine bessere Zugänglichkeit zu erzielen, ist in vielen Fällen die Grundplatte mit
Windetrommel und Maschine um zwei wagerechte Zapfen drehbar; in diesem Falle müssen
die Druck- und Abwasserrohre naturgemäss durch diese beiden Zapfen geleitet werden.
Die Grundplatte selbst besteht dann aus zwei Theilen, einem festliegenden,
verankerten Rahmen, der auch die Drehzapfen mit den durchgeführten Rohranschlüssen
trägt, und einer beweglichen Mittelplatte, welche sich um die Zapfen dreht.
Auf die Frostsicherheit der Maschinen ist ganz besondere Sorgfalt zu verwenden, und
da die drehbare Grundplatte einen dichten Abschluss nicht gut zulässt, so werden in
diesen Fällen besondere Heiz Vorrichtungen, wie Gasflammen, Heizschlangen oder
Heizkästen erforderlich.
Wenn daher die Oertlichkeit die Anlage einer tieferen, bequem zugänglichen und
genügend grossen, besteigbaren Grube zulässt, empfiehlt sich eine Anordnung, bei
welcher die Grundplatte fest auf die gemauerte Grube aufgelegt und mit dicker
frostsicherer Asphalt- oder Aschenschicht bedeckt ist. Eine verschliessbare
Einsteigeöffnung mit Leiter ermöglicht die Zugänglichkeit zur Umtriebsmaschine. Die
Windetrommeln bestehen am besten aus Hartguss und sind oft doppelt, d.h. über
einander liegend mit verschiedenen Durchmessern ausgeführt, um sie den geforderten
Zugkräften und Geschwindigkeiten besser anpassen zu können. Die Zugkraft schwankt in
den gewöhnlichen Fällen zwischen 500 und 1000 k, die Umfangsgeschwindigkeit
dementsprechend zwischen 2,0 und 1,0 m in der Secunde.
Die Steuerung erfolgt durch Auftreten auf zwei, aus der Grundplatte hervorragende
Köpfe, deren einer auf der linken, der andere auf der rechten Seite des Spills
liegt, damit man das Spill von allen Seiten bedienen kann. Wird der Druck auf den
betreffenden Knopf aufgehoben, so bleibt die Maschine stehen.
Die Leitungen für Presswasser und Abwasser münden in einem Hahne im tiefsten Theile
der Umtriebsmaschine, welcher bei der Umdrehung mit umläuft, und durch Kanäle bei
jedem Umgange jeden der drei Cylinder einmal füllt und leert.
Da nur ein Mann zur Bedienung des Spills erforderlich ist, so erhellt in Anbetracht
der bedeutenden Leistungsfähigkeit ohne weiteres der grosse Vortheil solcher
Anlagen, die sich mehr und mehr bei Eisenbahnverwaltungen sowohl, als grösseren
Privatunternehmungen einbürgern.