Titel: | Die Dampfmaschinen der Internationalen elektrotechnischen Ausstellung zu Frankfurt a. M. 1891. |
Autor: | Fr. Freytag |
Fundstelle: | Band 283, Jahrgang 1892, S. 26 |
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Die Dampfmaschinen der Internationalen
elektrotechnischen Ausstellung zu Frankfurt a.
M. 1891.
Von Fr. Freytag.
(Fortsetzung des Berichtes S. 1 d.
Bd.)
Mit Abbildungen.
Die Dampfmaschinen der Internationalen elektrotechnischen
Ausstellung zu Frankfurt a. M. 1891.
Die von der Maschinenfabrik Buckau, Actiengesellschaft zu
Magdeburg, ausgestellte stehende Verbunddampfmaschine diente zum directen
Antrieb einer Wechselstromdynamomaschine der Firma Siemens
und Halske in Berlin und zeichnete sich durch einen gleichmässigen und
geräuschlosen Gang vortheilhaft aus.
Textabbildung Bd. 283, S. 25Fig. 7.Dampfmaschine der Actiengesellschaft Buckau. Die Dimensionen der in Fig. 7 bis 9 abgebildeten Maschine
sind folgende:
Grosser Cylinder
950 mm
Kleiner „
625 mm
Gemeinsamer Hub
700 mm
Leistung mit 9l bis 10 at Anfangs spannung und Condensation bei 100
minutlichen Umdrehungen 450 effective
Die normale Umdrehungszahl dieser Grössenummer beträgt, wie aus der untenstehenden
Tabelle ersichtlich, 125, und es vermehrt sich dem entsprechend auch die
Leistung, doch war in dem vorliegenden Falle durch die gegebene Wechselstrommaschine
eine höhere Umdrehungszahl als 100 ausgeschlossen.
Die Vorzüge der Maschine bestehen im Wesentlichen darin, dass durch die
eigenthümliche Anordnung der Dampfcylinder die beiden Cylinderachsen ziemlich nahe
an einander rücken und auf diese Weise eine nahezu vollkommene Ausgleichung der
Wirkung der auf und nieder gehenden Massen – der beiden gegenläufigen, gleich
schweren Kolben mit Stangen – sowohl in der Richtung der Cylinderachse, als auch
senkrecht hierzu erzielt wird (D. R. P. Nr. 49861). Die kräftige, doppelt gekröpfte
Kurbelwelle aus Martinstahl nimmt alle diese Massendrücke, sowie die radialen
Dampfarbeitsdrücke der mit nahezu gleicher Leistung arbeitenden Kolben in sich auf,
ohne dass dadurch bedeutende seitliche Biegungsmomente in derselben hervorgerufen
werden. Die Kurbellager erhalten nur unbedeutende Wechseldrücke und die
Maschinenständer übertragen eigentlich nur den Unterschied der Arbeitsleistungen
zwischen dem grossen und kleinen Kolben. Ferner fallen die vom Fundament
aufzunehmenden Massenwirkungen im Vergleich zu denen bei Maschinen mit neben
einander liegenden Cylindern verschwindend klein aus, da bei den letzteren jeder
Kolben in Folge der grösseren Entfernung der beiden Cylindermittel seine
Massenwirkung für sich äussert, und diese nur durch einen vom Fundament ausgehenden
Gegendruck aufgehoben werden kann.
Hieraus folgt, dass mit derartiger Cylinderanordnung ausgeführte Maschinen sich
besonders als Schnelläufer ganz vorzüglich eignen. Um den Hochdruckkolben leicht
herausnehmen zu können, ist dessen Cylinder mit einem Doppeldeckel geschlossen.
Zuerst wird der kleinere Deckel an der Gradführung vorbei nach unten abgezogen und
hierauf der ringförmige zweite Deckel über die Befestigungsschrauben abgehoben und
um die mit diesem Deckel aus einem Stück bestehende Stopfbüchse der
Niederdruckkolbenstange verdreht, so dass auch dieser, auf der letzteren gleitend,
an der Gradführung vorbei nach unten geschoben werden kann; hierdurch wird der
Hochdruckkolben nach unten frei ausziehbar, ohne dass irgend welche Maschinentheile
demontirt zu werden brauchen. Der Hochdruckkolbenschieber ist ebenfalls nach unten
frei ausziehbar.
Als Steuerungsorgan dienen für beide Cylinder Kolbenschieber mit spannenden
Dichtungsringen, welche sich in Hartgussbüchsen bewegen, die in die Schieberkästen
eingesetzt sind. Der Hochdruckschieber ist ausserdem noch mit einem eingeschliffenen
Expansionsschieber versehen, welcher mittels Schwinge durch einen
Schwungradregulator bekannter Construction verstellt wird und Füllungen von Null bis
60 Proc. des Kolbenhubes zulässt.
Die Umdrehungszahl der Maschine lässt sich während des Ganges durch Veränderung der
Federspannung des Regulators vergrössern oder vermindern.
Sämmtliche Theile der Maschine entsprechen den höchsten Anforderungen an
zeitgemässe Construction und Durchbildung der einzelnen Theile, insbesondere sind
die Kreuzköpfe in geschlossener Construction durchgeführt; alle Zapfen sind aus
Gusstahl gefertigt und reichlich dimensionirt. Die Zwischenlagen der Lagerschalen
für Kurbelwellenlager, Kurbel und Kreuzkopf sind aus dünnen Kaliberblechen gebildet,
so dass ein Nachfeilen derselben ganz wegfällt; sämmtliche Lagerschalen bestehen aus
Stahlguss und sind mit Weissmetall ausgefüttert. Ganz besondere Sorgfalt ist den
Schmiervorrichtungen zugewendet. Abgesehen davon, dass für jede Stelle einer
Oelzufuhr ein selbsthätiger Tropföler vorgesehen wurde, sind zur besseren Uebersicht
der Schmierung noch entsprechende Bezeichnungsschilder unterhalb der Tropföler
angebracht; auch an den Ventilen für Mantelheizung und Condenswasser sowie an den
verschiedenen Hahnzügen sind derartige Schilder angeordnet, was die sofortige
Orientirung an einer derartigen Maschine ausserordentlich erleichtert.
Textabbildung Bd. 283, S. 26Dampfmaschine der Actiengesellschaft Buckau. Die als Doppelpumpen construirten Luftpumpen werden, wie die Abbildungen
Fig. 8 und 9 erkennen lassen, von
den Kreuzköpfen aus mittels je einer Stange und zweiarmigen Balanciers betrieben;
sie besitzen nur einen sehr geringen. Hub und sichern hierdurch, sowie durch
zweckmässig construirte Kolben und Ventile einen ruhigen Gang, sowie zufolge
richtiger Condensatoranordnung auch ein hohes Vacuum.
Die Maschine soll nach Angabe der Fabrik in dem verhältnissmässig kurzen Zeitraum von
5 Monaten construirt und fertig gestellt worden sein.
Die nachfolgende Tabelle gibt über die Abmessungen, Leistungen und Gewichte dieser
Maschinentype näheren Aufschluss.
CylinderDurchmessermm
Hubmm
Um-drehungen
inderMinute
Leistung imeffect HP
Annäherndes Gewichtm k
MitCondensation
OhneCondensation
MitCondens
OhneCondens
370/410
300
300
–
70
–
8000
350/540
400
230
–
150
–
17000
440/680
500
180
290
265
33000
30800
540/820
600
150
420
380
45000
42400
625/950
700
125
560
510
60000
57000
720/1100
800
100
700
640
73500
69700
820/1250
900
80
850
780
85000
80000
Die angegebenen Leistungen beziehen sich auf eine Anfangsspannung von 10 at
Ueberdruck im kleinen Cylinder.
Die von der Firma O. L. Kummer und Co. in Dresden in der
Maschinenhalle sowie an anderen Orten ausgestellten Dynamodampfmaschinen
verschiedener Systeme zeichneten sich durch eine äusserst solide, einfache und
exacte Construction ihrer Einzeltheile aus. Zum Betreiben der in den Werkstätten der
Electriciteits-Maatschappij ausgestellten Akkumulatoren, sowie der ebendaselbst zur
Aufstellung gelangten Glühlampen derselben Firma, diente eine Verbund- und
Dampfdynamomaschine, welche nach Angabe von Kummer und
Co. bei mehreren Land- und Schiffsanlagen bereits neunmal zur Ausführung
gekommen ist und mit 250 Umdrehungen in der Minute normal 25000 Volt-Ampère bezieh.
38 effective entwickelt. Bei Verwendung dieses Modelles für Schiffsanlagen
wird des Raumes wegen die Umdrehung auf 400 Umgänge in der Minute und in Folge
dessen die Leistung auf 40000 Volt-Ampère bezieh. 60,5 effective
erhöht.
Die Abmessungen der Dampfdynamo sind folgende:
Durchmesser
des
Hochdruckcylinders
240
mm
„
„
Niederdruckcylinders
385
„
Cylinderverhältniss
2,58
„
Hub beider Kolben
225
„
Füllung
des
Niederdruckcylinders
0,35
„
„
„
Hochdruckcylinders
0,01–0,055
„
Grösste
Länge
2,900
m
„
Breite
1,088
„
„
Höhe
2,072
„
Das Gesammtgewicht beträgt 4900 k (einschliesslich Dynamo). Bei 6 at Ueberdruck
im Schieberkasten und normaler Leistung der Maschine ist die Arbeit in beiden
Cylindern nahezu gleich.
Wie die Abbildung Fig. 10 erkennen lässt, sind die
Cylinder mit den Schiebekästen in einem Stück gegossen und mittels 4
schmiedeeiserner Säulen auf dem Fundament befestigt.
Textabbildung Bd. 283, S. 27Fig. 10.Dynamodampfmaschine von O. L. Kummer & Co. Mit letzterem bilden der Magnetring und die 4 Magnetschenkel ein Stück,
während die Polschuhe und das vordere Bügellager angeschraubt sind. Die
doppelseitige Kreuzkopfführung ist mit den gegenüberstehenden Säulen verbunden und
trägt aussei dem Verbindungsstück zwischen Cylinder und Magnetring durch ihre Form
wesentlich zur Versteifung der Maschine bei. Die Welle ruht in 5 Lagern, welche den
doppelten bezieh. dreifachen Wellendurchmesser als Länge haben. Die Schieber sind
Kolbenschieber mit Trick'schen Kanälen und werden von
Excentern bewegt. Während das Excenter des Niederdruckschiebers fest auf der Welle
sitzt, ist dasjenige des Hochdruckschiebers in einer am Schwungrad angebrachten
Führung verschiebbar gelagert und zwar in der Weise, dass die Excentricität und der
Voreilwinkel geändert werden können.
Das Excenter wird von einem Regulator, System Fischer-Leck (D. R. P. No. 57994) beeinflusst, welcher im Schwungrad
untergebracht ist und gegenüber den bisherigen Schwungkugel- und
Fliehkraftregulatoren bedeutende Vortheile aufzuweisen hat. Die letztgenannten
Regulatoren wirken bekanntlich in der Weise auf das Steuerungsorgan ein, dass der
Weg des Schwerpunktes der Schwungmassen gleichmässig auf die Füllung der Maschine
vertheilt ist und es folgt hieraus, dass in den Grenzen der grossen Füllungen
grössere Pendelausschläge zur Regulirung einer bestimmten Zunahme bezieh. Abnahme in
der Pferdestärkenleistung erforderlich sind, als in den Grenzen der kleinen
Füllungen. Diese Art des Regulirens hat den Nachtheil, dass sie bei annähernd voller Belastung der
Maschine über dieselbe die Macht verliert, also nicht genau auf gleiche Umlaufszahl
regulirt, während sie beim Leergang zu mächtig, d.h. zu grob regulirt und der
Maschine einen unruhigen, ungleichmässig schnellen Gang gestattet. Diese Uebelstände
soll der Regulator, System Fischer-Leck, in Wegfall
bringen. Er besteht, wie die Abbildungen Fig. 11 bis 13 erkennen lassen, im
wesentlichen aus folgenden Theilen: Zwei um die Zapfen AA1 schwingende Pendel aa1; zwei
Schraubenfedern cc1,
welche einerseits in den Pendeln, andererseits im Schwungrad drehbar gelagert sind;
ein Zwischenstück f, welches den kurzen Arm des einen
Pendels mit dem Zapfen g3 der Excentertheile g verbindet und zwei
Verbindungsstangen bb1,
welche in der ersichtlichen Weise die Pendel aa1 mit einander verbinden. (Fig. 11 zeigt die
Stellung der Theile bei belasteter, Fig. 12 diejenige der
Theile bei leerlaufender Maschine.)
Textabbildung Bd. 283, S. 28Regulator Fischer-Leck. Die Nabe g1
des Excenters ist zu einer Coulisse g2 erweitert, die in den an der Hinterwand der
Regulatorscheibe h sitzenden Führungslinealen h1h2 geführt wird. Der
Zapfen g3 geht durch
einen in dem Regulatorgehäuse h vorgesehenen Schlitz
k hindurch.
Dreht sich das Schwungrad H in dem Sinne des auf den
Abbildungen ersichtlichen Pfeiles, so eilen die Schwerpunkte SS1 der Pendel aa1 immer den Aufhängepunkten AA1 der letzteren
voraus und unterstützen hierdurch den Regulator in seiner Aufgabe ganz erheblich,
wie dies folgende Ueberlegung darthut. Denkt man sich die Maschine plötzlich um
einen bedeutenden Theil ihrer Leistung entlastet, so wird das Schwungrad und in
Folge dessen auch der Drehpunkt A (A1) des Pendels a (a1) plötzlich einen schnelleren Gang annehmen, während
das Pendelgewicht in Folge seiner Trägheit die ursprüngliche Geschwindigkeit
beizubehalten sucht. Aus diesen beiden verschiedenen Wirkungen resultirt ein fast
augenblickliches Hinausdrängen des Pendelgewichtes, wodurch das Excenter, dessen
Mittelpunkt sich in Folge der Geradführung auf einer Geraden als Centralkurve
bewegt, in eine Bettung gelangt, welche einer entsprechenden Verringerung der
Füllung entspricht.
Aus dem Vergleich der Abbildungen Fig. 11 und 12 ist ersichtlich, dass
in Folge der eigenthümlichen Aufhängung der Federn der Angriffshebelarm bei
Ausdehnung der Federn kürzer wird. (Siehe die Linien A1–B in Fig. 11 und A1–B1 in Fig. 12.)
Je nach Massgabe der Verschiebung des Excenters verändern sich, wie bereits bemerkt,
die Excentricität und die Voreilwinkel, und zwar in der Weise, dass der Weg der
Schwerpunkte der Regulatorpendel gleichmässig auf die effective Leistung der
Dampfmaschine vertheilt ist.
Die Ausführung des Regulators, wie er vorstehend beschrieben ist, hat sich für sehr
schnell umlaufende Maschinen (z.B. 500 Umläufe in der Minute) sehr gut bewährt. Will
man den Regulator bei grösseren, langsam laufenden Dampfmaschinen in annähernd oder
ganz denselben Ausführungsdimensionen mit dem gleichen Erfolg und denselben
Wirkungen zur Anwendung bringen, also ohne Anwendung schwererer Pendel und stärkerer
Federn, für die in den gegebenen Gehäuseabmessungen der Raum fehlen würde, so hat
eine Abänderung der Regulatoranordnung einzutreten. Bedingt wird dies durch den
Umstand, dass bei grossen, langsam gehenden Dampfmaschinen die Rückwirkung des
Excenters bei der Umkehr der Schieberbewegung eine grössere ist, wodurch die
Regulatorpendel leicht in schwingende Bewegung gerathen können. Anstatt die Pendel
a und a1 direct durch Gelenkstangen bb1 zu verkuppeln, wird dann die
Verkuppelung mittels
der letzteren durch eine zu bewegende Trägheitsmasse, welche in Form einer auf den
Zapfen g3 lose
aufgesetzten Scheibe ausgeführt werden kann, bewirkt. Die Verbindung der Pendel mit
dieser Scheibe ist so angeordnet, dass, wenn die Pendel nach aussen schlagen, die
Scheibe eine Drehung im umgekehrten Sinne gegen die Schwungraddrehrichtung
macht.
Nimmt man wieder eine plötzliche Entlastung der Maschine an, so bleibt momentan die
Geschwindigkeit der Schwungradscheibe hinter derjenigen des Schwungrades zurück und
die Folge hiervon ist ein fast augenblickliches Hinausdrängen der Pendel aa1 durch die
Verbindungsstangen bb1.
Dieselbe momentane Wirkung findet natürlich in umgekehrter Richtung statt bei
Vermehrung der Belastung der Maschine; Ausserdem verleiht die Schwungscheibe dem
Regulator eine grosse Ruhe, so dass er nahezu ganz astatisch ausgeführt werden
darf.
Die Erfahrung bestätigte diese Angaben, wie das nachstehend angeführte Beispiel
zeigt, auf das Beste.
Eine Dampfdynamo dieses Modelles wurde bei 290 minutlichen Umdrehungen mit 50
effectiven belastet und dann plötzlich durch Unterbrechung des elektrischen
Stromes ganz entlastet; die Schwankungen währten etwa 6 Secunden lang und betrugen
im Maximum 5 Proc. Bei plötzlicher Abnahme von 25 effectiven schwankte die
Umdrehungszahl um 1,8 Proc., während bei allmählicher Entlastung der Unterschied
zwischen „Voll-“ und „Leerlauf“ kaum ½ Proc. betrug.
Die Dynamomaschine ist vierpolig und mit einem Cylinderring ausgestattet; der
letztere, sowie die Collectorbüchse sind behufs guter Ventilation mehrfach
durchbrochen.
Die Maschine arbeitete ganz funkenlos und erzeugte für die nutzbare 650 bis
660 Volt-Ampère.
Eine zweite in der Maschinenhalle befindliche und ebenfalls in stehender Anordnung
ausgeführte Verbunddampfdynamomaschine der obigen Firma mit einer Leistung von 12000
Volt-Ampère, diente einestheils zur Beleuchtung des Taucherpavillons sowie der
Ausstellungsplätze von Kummer und Co. in der
Installationshalle bezieh. der Maschinenhalle, als auch zur Stromlieferung für die
Elektromotoren und Beleuchtung der Neidlinger'schen
Nähmaschinenausstellung in der Werkstättenabtheilung, sowie einer von Kummer und Co. zur Ausstellung gebrachten elektrischen
Feuerspritze.
Die Maasse dieser Dampfmaschinen betrugen:
Durchmesser
des
Hochdruckcylinders
170 mm
„
„
Niederdruckcylinders
280 mm
Kolbenhub
150 mm
Die Maschine leistet bei 450 Umdrehungen in der Minute bei 6 at Betriebsdruck und
normaler Füllung 20 nutzbare ; sie war mit einem Preschen, auf der Welle
sitzenden Schwungradregulator, welcher auf ein Drosselventil einwirkt,
ausgerüstet.
Für kleinere Kraftübertragungen hatten Kummer und Co. in
der Maschinenhalle eine eincylindrige Dampfdynamomaschine mit einer Leistung von
2300 Volt-Ampère ausgestellt, welche mit 140 mm Cylinderdurchmesser und 80 mm
Kolbenbub bei 500 Umdrehungen in der Minute und 6 at Betriebsdruck eine normale
Leistung von 4,5 nutzbarer entwickeln soll.
Das Fundament der Dampfmaschine bildete mit dem Dynamomaschinenkörper ein
gemeinsames Gusstück; zur Steuerung diente eine von dem Schwungradregulator (D. R.
P. Nr. 57994) direct beherrschte Expansionskolbenschiebersteuerung.
Ferner waren in der Maschinenhalle von derselben Firma noch zwei weitere
eincylindrige Dampfdynamomaschinen mit einer Leistung von 3350 bezieh. 1010
Volt-Ampère aufgestellt, bei deren Construction besonderes Gewicht darauf gelegt
wurde, die denkbar grösste Leichtigkeit zu erzielen. Gusseisen war bei diesen
Maschinen, wo nur irgend möglich, vermieden worden, und sowohl das
Dampfmaschinenfundament, als auch der Dampfcylinder, sowie der Regulator aus Bronce
hergestellt.
Die Maschinen sollen speciell für Torpedoböte Verwendung finden und zeigten die
folgenden Abmessungen:
Cylinderdurchmesser
140 mm
110 mm
Kolbenhub
95 „
40 „
Minutliche Umgänge
500
800
Dampfspannung
8 at
6 at
Nutzbare Leistung
6,5
2
Gesammtgewicht
470 k
190 k.
(Fortsetzung folgt.)