Titel: | Neuerungen an Dampfmaschinen. |
Autor: | Fr. |
Fundstelle: | Band 298, Jahrgang 1895, S. 279 |
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Neuerungen an Dampfmaschinen.
(Schluss des Berichtes S. 244 d. Bd.)
Mit Abbildungen.
Neuerungen an Dampfmaschinen.
Zur Regelung der an den beiden Cylinderenden einzuführenden Dampfmenge schlagen T. und B. Lees und W. Lees jun. in Hollinwood, Oldham,
die in Fig. 62
ersichtliche Einrichtung vor.
Durch einen von der Kurbelwelle aus mittels Excenter bethätigten Hebel werden zwei
Wellen b derart bewegt, dass mit ihnen durch
Winkelhebel d in Verbindung stehende Hakendaumen f ein darunter liegendes Doppelsitzventil a zweimal bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle anheben,
wodurch Dampf an jedes Cylinderende gelangt. Die beiden Winkelhebel d sind durch eine Stange e
so mit einander verbunden, dass sie gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete
Bewegungen ausführen. Die Daumen fsind an dem unteren
wagerechten Arm ihres Winkelhebels angelenkt und greifen mit ihren hakenförmigen
Enden unter entsprechend ausgebildete Vorsprünge h der
Ventilspindel, um diese damit anheben zu können. Der Rücken g der Ventilvorsprünge wie auch die unteren Flächen der Haken f sind, damit letztere bei ihrer Abwärtsbewegung leicht
über die ersteren hinweg gleiten können, abgerundet. Der Hub des Ventils, sowie die
Zeit, während welcher es geöffnet ist, hängt von der jedesmaligen Lage des einen
oder anderen Hakens unterhalb der Vorsprünge h bezieh.
von der Winkelverstellung der Daumen f um ihre Zapfen
ab. Letztere lässt sich z.B. durch ein Gleitstück k1 bewirken, welches mittels eines auf der Welle l befestigten Hebels k in
senkrechter Richtung verstellt werden kann. Die Welle l
wird vom Regulator eingestellt, derart, dass sich bei wachsender Geschwindigkeit der
Maschine eine mit dem Gleitstück verbundene Platte abwärts und, sobald die
Geschwindigkeit wieder abnimmt, aufwärts bewegt. Die Vertheilung des Gewichtes der
Daumen ist so getroffen, dass die Haken stetig bestrebt sind, sich einander zu
nähern und unter die Spindelvorsprünge h zu
greifen.
Textabbildung Bd. 298, S. 280
Lees' Regulirung des Dampfzutritts.
Das vorliegende Steuerungsprincip lässt sich mit einigen Abänderungen auch dann
anwenden, wenn die Einlassventile von einander getrennt an beiden Enden des
Cylinders sitzen, wie dies z.B. Fig. 63 erkennen lässt.
Die Daumen m sind hier umgekehrt angeordnet und
bethätigen mit ihren hakenförmigen Theilen die Enden der Hebel n, welche auf die Ventilspindeln o einwirken.
Um ein sicheres und stossfreies Schliessen der Einlassventile bei allen
Füllungsgraden zu erreichen, schlägt A. Collmann in
Wien die in Fig. 64 und
65 ersichtlichen
Einrichtungen vor.
Textabbildung Bd. 298, S. 280
Regulirung der Füllungsgrade von Collmann.
Der Daumen D schwingt entweder um seine Achse x (Fig. 64) oder bewegt
sich längs einer Führung hin und her (Fig. 65); im ersteren
Falle wirkt er mittels einer Rolle R, im letzteren
mittels eines Stückes R1 mit entsprechend gestaltetem Kopf derart auf die Ventilspindel v ein, dass sich das Ventil V erst langsam von seinem Sitz erhebt, danach schnell den vollen Betrag
seines Hubes zurücklegt und in dieser Stellung verbleibt, bis es behufs Abschneidens
der Dampfzufuhr wieder nach abwärts geht. Sobald durch die Steuerung in einem
gewissen Augenblicke der Daumen ausgelöst wird, bewegt er sich unter Wirkung eines
Gewichtes oder einer Feder sofort nach rückwärts. Zufolge des den Ventilschluss
bewirkenden Dampfdruckes legt sich die Rolle R oder der
Kopf R1 beständig gegen
die Arbeitsfläche des Daumens D und dieser ist so
gestaltet, dass zur Vermeidung von Stössen die Abwärtsbewegung des Ventils
zuerst sehr schnell erfolgt, und sich, je näher dasselbe seinem Sitze kommt, immer
mehr verzögert. Nach erfolgtem Ventilschluss bewegt sich der Daumen noch weiter nach
rückwärts und gibt die Rolle R bezieh. den Kopf R1 vollständig frei.
Diese Rückwärtsbewegung des Daumens D wird durch einen
Luftbuffer geregelt.
Textabbildung Bd. 298, S. 280
Fig. 66.Eincylindermaschine von Halot.
Eine von der Société anonyme des établissements Halot
(anciens etablissements Cail-Halot), Brüssel, in
Antwerpen 1894 ausgestellte liegende Eincylindermaschine mit Condensation arbeitete
mit einer der Maschinenfabrik Grevenbroich in
Grevenbroich patentirten Ventilsteuerung, welche neben einfacher Construction sich
noch dadurch auszeichnet, dass das Voreilen bei allen Füllungsgraden constant
bleibt. Wie in Fig. 66 ersichtlich, ist auf der
Steuerwelle für jedes Ein- und darunter liegende Auslassventil ein Excenter
befestigt. Zwischen jeder Excenterstange und der zugehörigen Ventilzugstange ist
eine an ihren Endpunkten gelenkig aufgehängte Schwinge eingeschaltet, deren
gekrümmte Kante gegen eine festliegende oder um ihren festliegenden Aufhängepunkt
drehbare Anschlagfläche (Rolle) anliegt bezieh. sich an dieser Fläche abwälzt, so
dass die Schwinge zu einem zweiarmigen Hebel wird, dessen Längen sich bei der
Verschiebung zu einander verändern.
Da bei dieser Anordnung, sobald sich die Schwinge von der Rolle entfernt und
wieder angepresst wird, ein Schlagen derselben gegen die festliegende Rolle nicht
vermeiden lässt, auch andererseits durch die in der Ventilzugstange auftretenden
Kräfte ein Anpressen der Schwinge gegen die Rolle erfolgt, so dass sie sich auf der
Anschlagfläche nicht mehr abwälzen kann, wurde der Maschinenfabrik Grevenbroich unter D. R. P. Nr. 74580 eine nachgiebige
unter Federdruck stehende Lagerung der als Bogenstück oder drehbare Rolle
ausgeführten Anschlagfläche geschützt, wobei zwischen das festliegende und das
lothrecht sich bewegende Führungsstück eine elastische Platte oder ein Ring
eingelegt ist, welcher den zwischen Schwinge und Anschlagfläche auftretenden Stoss
noch mehr vermindert bezieh. ganz aufhebt.
Zufolge der gegenseitigen Lage der zur Steuerung gehörigen Einzeltheile öffnen sich
die Ventile bei allen Füllungen sehr schnell bis auf eine gewisse Höhe, bleiben in
dieser einen Augenblick stehen und bewegen sich danach zunächst wieder schnell,
nachdem mit verringerter Geschwindigkeit auf ihre Sitze zurück.
Textabbildung Bd. 298, S. 281
Fig. 67.Füllungen der Diagramme.
Fig. 67 veranschaulicht die den Bewegungen der Ventile
entsprechenden Curven für Füllungen von 10 bis 70 Proc. des Kolbenhubes. Man sieht,
dass das Voreilen für alle Füllungsgrade constant, das Heben der Ventile, wie auch
die Abwärtsbewegung derselben sehr schnell und letztere schliesslich langsamer
erfolgt, wenn sich das Ventil seinem Sitze nähert. Der Augenblick, in welchem die
Periode des Schliessens des Ventils in Wirklichkeit beginnt, ist durch den
Schnittpunkt der elliptischen Bahn des mit der Schwinge durch Gelenke verbundenen
Excenterpunktes mit den Bewegungscurven des Ventils gegeben.
Die in Antwerpen ausgestellte Maschine hatte 425 mm Cylinderdurchmesser für 800 mm
Kolbenhub und soll mit 70 minutlichen Umdrehungen bei 5½ at Dampfspannung normal 70
und im Maximum 124 leisten. Die der normalen Leistung entsprechende Füllung
beträgt hierbei 17, diejenige der maximalen Leistung 40 Proc. des
Cylindervolumens.
Die Franz Eisner in Görlitz unter Nr. 82138 vom 11. Juli
1894 im Deutschen Reiche patentirte zwangläufige Ventilsteuerung zeichnet sich
ebenfalls durch eine grosse Einfachheit des Steuerungsmechanismus aus. Die Anordnung
der Dampfvertheilungsorgane, sowie der Einbau der doppelsitzigen Ein- und
Auslassventile ist wie bei Ventilmaschinen allgemein üblich. Neu ist die
Uebertragung der Bewegung von der Steuerwelle auf die Ventile. Die parallel zur
Cylinderachse liegende, von der Schwungradwelle in Umdrehung versetzte Steuerwelle
erhält für je ein Ein- und Auslassventil eine Kurbel oder ein Excenter. Der
Kurbelzapfen greift mittels Gleitsteines in eine Schlitzscheibe, welche in dem Bügel
der geführten Ventilzugstange drehbar gelagert ist; letztere ist durch nur zwei
Gelenke mit der Ventilspindel in Verbindung gebracht. Die jeweilige Lage des
Schlitzes der Scheibe bestimmt der Regulator, welcher zu dem Zwecke durch ein
einfaches Gestänge mit der Scheibe so verbunden ist, dass er beim Steigen oder
Fallen ein Verstellen derselben und dadurch eine Aenderung des Füllungsgrades der
Maschine bewirkt. Die Kurbelschleifen lassen sich mit geradliniger und gekrümmter
Gleitbahn herstellen.
4. Dampfmaschinen mit Drehschiebersteuerungen.
Textabbildung Bd. 298, S. 281
Dampfmaschine mit Drehschiebersteuerung.
Eine eigenartige Dampfmaschine stehender Anordnung mit Drehschiebersteuerung, bei
welcher der auf der einen Kolbenfläche wirksam gewesene Dampf zum Theil nach dem
anderen Cylinderende übergeführt wird, um hier nochmals in gegen vordem
entgegengesetzter Richtung auf denselben Kolben zu wirken, findet sich im American Machinist vom 5. September 1895, S. 707,
beschrieben.
Die Maschine besteht, wie Fig.
68 erkennen lässt, aus zwei von einander unabhängigen Cylindern BC, deren Kolben B1C1 auf zwei um 90° gegenseitig versetzte Kurbeln der
Schwungradwelle arbeiten. Zwischen den Cylindern bewegt sich der von der Kurbelwelle
aus mittels konischer Räder 17, 19 betriebene
cylindrische Drehschieber A. Die in Fig. 68 bis 71 ersichtlichen
Querschnitte der Cylinder zeigen die Stellungen der Kolben, sowie diejenige des
Schiebers bei auf einander folgenden Viertelumdrehungen der Kurbelwelle. Der
Arbeitsdampf gelangt durch eine obere Oeffnung a des
Schieberkastens in den Innenraum des Schiebers. Betrachtet man nur den linksseitigen
Cylinder, so steht bei der in Fig. 68 ersichtlichen Stellung des zugehörigen Kolbens das untere Ende
dieses Cylinders durch die Kanäle 12, 5, 11 in directer
Verbindung mit seinem oberen Ende und erhält Dampf aus dem letzteren; die Verbindung
beider Cylinderenden wird unterbrochen, sobald der Kolben etwas über ⅜ seines
Aufwärtshubes zurückgelegt hat. Erreicht der Kolben seine Mittelstellung (Fig. 69), so kann der
Arbeitsdampf durch den vollen Querschnitt des Schieber- bezieh. Cylinderkanals c bezieh. 12 in den
unteren Theil des Cylinders treten. Dies geschieht in jedem Cylinder, d.h. frischer
Arbeitsdampf gelangt dann jedesmal hinter die Kolben derselben, wenn die betreffende
Kurbel im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung der zugehörigen Kolbenstange steht.
Die ganze Dauer der Einströmung frischen Dampfes in die Cylinder beschränkt sich auf
einen Weg von nur ungefähr 1/16 des Kolbenhubes, in welcher Zeit auch die
Ausströmung des verbrauchten Dampfes auf der anderen Kolbenseite stattfindet. Der in
den Cylinder eingeströmte Frischdampf verrichtet auf einem Weg von ungefähr ¼ des
Kolbenhubes durch Expansion Arbeit, während gleichzeitig der vordem wirksam gewesene
Dampf auf der anderen Kolbenseite comprimirt wird. Bevor der Kolben jedoch seine
obere Endstellung erreicht, treten, wie Fig. 70 erkennen lässt,
beide Kolbenseiten durch die Kanäle 11, 4, 12 mit
einander in Verbindung, so dass wieder ein Ueberströmen von Dampf in den oberen
Theil des Cylinders stattfinden kann.
Befindet sich der Kolben des linksseitigen Cylinders bei seiner Abwärtsbewegung zum
zweiten Male in der Mittelstellung (Fig. 71), so tritt
Frischdampf durch den Schieberkanal f und den Kanal 11 des Cylinders in den letzteren und es wiederholt
sich der beschriebene Vorgang. In gleicher Weise findet auch die Dampfvertheilung in
dem rechtsseitigen Cylinder statt.
Es ist einleuchtend, dass, da die Einströmung frischen Dampfes nicht wie bei
gewöhnlichen Dampfmaschinen nahe den Endstellungen des Kolbens, sondern erst nahe
der jedesmaligen Mittelstellung desselben erfolgt, die auf diesen ausgeübte Kraft in
wirksamerer Weise durch die zugehörige, im rechten Winkel zur Kolbenstange stehende
Kurbel auf die Schwungradwelle übertragen wird als bisher, auch bei der getroffenen
Einrichtung des Ueberströmens des auf der einen Kolbenseite wirksam gewesenen
Dampfes nach der anderen Kolbenseite behufs nochmaliger Arbeitsverrichtung der
Gegendruck auf den Kolben eine bedeutende Herabminderung erfährt. Ob letzteres
indess bei schnell laufenden, stehenden Maschinen in Rücksicht auf Gleichförmigkeit
des Ganges von besonderem Werth ist, dürfte anzuzweifeln sein.
Die Drehschiebersteuerung von R. Schnöckel in Essen an
der Ruhr (D. R. P. Nr. 80103) eignet sich namentlich für schnell laufende
Dampfmaschinen mit Verbund Wirkung des Arbeitsdampfes.
Fig. 72 veranschaulicht
die Steuerung an einer stehenden Maschine mit zwei Cylindern C1C2, deren Kolben als Differentialkolben für Hoch- und
Niederdruck ausgebildet sind. Die Kurbeln sind um 180° versetzt. Der cylindrisch
oder als abgestumpfter Kegel ausgebildete Drehschieber befindet sich wieder zwischen
beiden Cylindern in einem Gehäuse und wird durch Zahnräder in Bewegung gesetzt. In
der gezeichneten Stellung tritt Frischdampf durch die Aussparung e unter den Kolben des Cylinders C1, während der über
dem Kolben befindliche Dampf durch die Aussparung a des
Schiebers ins Freie bezieh. in den Condensator entweicht. Beim Cylinder C2 dagegen bringt die
Aussparung u des Schiebers beide Kolbenseiten derart
mit einander in Verbindung, dass der Dampf in Richtung des auf der Abbildung
ersichtlichen Pfeiles von der unteren nach der oberen Kolbenseite strömen kann. Die
Umdrehungszahl des Schiebers müsste hier gleich derjenigen der Kurbelwelle
sein, da für Ein-, Aus- und Uebertritt nur je eine Aussparung vorhanden ist. Es
können jedoch auch mehrere Aussparungen für jeden Vorgang angeordnet werden und
würde sich dann das Verhältniss der Umdrehungszahlen ändern.
Die Zeiten, in welchen der Schieber die Kanäle öffnet oder schliesst, sind aus Fig. 73 zu ersehen. Der
Schieber, dessen Drehsinn (durch Pfeil angedeutet) gleich demjenigen der Kurbelwelle
angenommen, ist in der gezeichneten Stellung im Begriff, die Dampfkanäle, deren
Breite mit x bezeichnet, zu öffnen. Die auf dem
Kurbelkreis eingezeichneten Kurbelzapfen stehen also kurz vor dem Todtpunkt. Die
Linien von Mitte Kurbelzapfen durch die Kanten der Dampfkanäle, welche sich momentan
mit den Kanten der Aussparungen des Schiebers decken, gehen nach dem Mittelpunkt des
Schiebers und des Kurbelkreises, liegen also radial zu denselben. Hiernach lassen
sich leicht die weiteren Punkte feststellen, in welchen die einzelnen Aussparungen
die Dampfkanäle wieder schliessen; denn hat sich der Schieber um die Breite des
betreffenden Kanals x plus der Breite der Aussparung
gedreht, so ist der Kanal geschlössen. Kommt z.B. der Punkt i in eine der Stellungen, in welche jetzt die Kurbelzapfen eingezeichnet
sind, so beginnt im Hochdruckcylinder die Expansion. Anstatt je eines Cylinders mit
Differentialkolben für Hoch- und Niederdruck lassen sich auch zwei Cylinder, der
eine für Hoch-, der andere für Niederdruck, anordnen. In diesem Falle ist zur
Dampfvertheilung ein doppelter Drehschieber erforderlich.
Textabbildung Bd. 298, S. 282
Drehschiebersteuerung von Schnöckel.
1 HD
Compression, ND Expansion; 2 ND Beginn der Compression; 3 HD Beginn
der Expansion; 4 HD Einströmung, ND Ausströmung; 5
Beginn der Ueberströmung von HD nach ND; 6, 6a
Todtpunkt.
Die Drehschiebersteuerung von K. Lausmann in Jurjew
(Russland) mit einem in der Mitte doppelwandigen cylindrischen Drehschieber zeigt
eine grosse Uebereinstimmung mit der von A. Barleben
angegebenen Drehschiebersteuerung (1895 296 * 28),
unterscheidet sich jedoch von dieser dadurch, dass keine zickzackförmig geführten
Kanäle vorgesehen sind.
In der in Fig. 74
dargestellten Drehschiebersteuerung für constante Füllung ist Z1 der Kolben des
Arbeitscylinders Z; der Drehschieber S wird von der Schwungradwelle mittels konischer Räder
in Umdrehung versetzt und rotirt mit derselben Geschwindigkeit wie diese. Von dem
Inneren des Cylinders Z führen in bekannter Weise von
beiden Kolbenseiten die Kanäle C und C1 in das
Drehschiebergehäuse G, jedoch so, dass jeder Kanal
durch einen Steg s in zwei Kanäle A und B bezieh. A1 und B1 getheilt ist. A und A1 dienen zur Einströmung, B und B1zur Ausströmung des
Dampfes. Zu dem Zwecke überdecken die Theile des Drehschiebers S, welche den im Raume D
vorhandenen frischen Dampf abschliessen, die Gehäusekanäle A und A1
derart, dass beim Rotiren des Schiebers Dampf in die Kanäle A bezieh. A1
gelangt, wenn ein Schieberkanal u bezieh. a1 mit diesen Kanälen
zusammentrifft. In gleicher Weise treffen beim Rotiren des Schiebers die
Schieberauslasskanäle b und b1 mit den Gehäusekanälen B bezieh. B1 zusammen; in letzterem Falle geht der Abdampf in
die durch die äussere und innere Wandung des Schiebers gebildete Kammer F, um von hier unter Vermittelung des Schieberkanals
c in die Ausbauchung K
des Schiebergehäuses, von hier ins Freie bezieh. in den Condensator zu gelangen.
Textabbildung Bd. 298, S. 283
Drehschiebesteuerung von Lausmann.
Dreht sich z.B. der Schieber in der Pfeilrichtung (Fig. 75), so ist, wenn
der Kolben Z1 unten auf
dem todten Punkt steht, der untere Cylinderkanal C1 offen und der Dampf strömt durch A in den Cylinder, bis der Schieberkanal a1, einer bestimmten
Füllung entsprechend, den Kanal A1 abschliesst. Einer richtigen Vorausströmung
entsprechend, hat sich vordem auf der oberen Seite der Schieberkanal b geöffnet, so dass Dampf durch B in die Kammer F des Schiebers und von hier
durch den Schieberkanal c und den Kanal K ins Freie strömt. Ist der Kolben Z1 an der oberen Seite
des Cylinders angelangt, so hat sich der Schieber, da er dieselbe
Umdrehungsgeschwindigkeit wie die Kurbelwelle besitzt, halb gedreht, und der in der
röhrenförmigen Höhlung D desselben stehende Dampf kann
durch den Schieberkanal a in den Gehäusekanal A und Cylinderkanal C
einströmen. Der Abdampf auf der unteren Seite des Cylinders entweicht durch B1 und c1 ins Freie.
Der Schieber lässt sich auch derart ausbilden, dass er in bekannter Weise zum
gleichzeitigen Steuern von Hochdruck- und Niederdruckcylinder einer Woolf'schen Maschine dienen kann.
Fr.