Titel: | Neuere Dampfmaschinen. |
Fundstelle: | Band 304, Jahrgang 1897, S. 26 |
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Neuere Dampfmaschinen.
(Fortsetzung des Berichtes S. 5 d. Bd.)
Mit Abbildungen.
Neuere Dampfmaschinen.
James Daniel Gray, William Benjamin Price und Abraham Sharp in Baltimore
wurde eine einseitig wirkende Dampfmaschine mit laufendem Gesperre zur Kraftübertragung auf die Hauptwelle unter
Nr. 85993 im
Deutschen Reiche patentirt.
Wie Fig. 10 ersichtlich, arbeitet in dem Cylinder 1 ein Kolben 2, dessen Stange 3 mit einer Zahnstange 4
verbunden ist, die in das lose auf die Welle 6 aufgesetzte Triebrad 5
eingreift. Die Verbindung zwischen der ein Schwungrad B tragenden Welle und Triebrad wird durch eine
Kuppelung in der Weise hergestellt, dass sich letzteres nur in einem Sinne drehen kann. Die hier gewählte Kuppelung
besteht aus einem
fest auf der Welle sitzenden Sperrad 7 und aus einer am Triebrad angebolzten Sperrklinke 8; dieselbe kann
durch Eigengewicht in die Zähne des Sperrades einfallen oder man kann eine Feder 8a verwenden, die am Gestell A festsitzt.
Textabbildung Bd. 304, S. 25
Fig. 10.Einseitig wirkende Dampfmaschine mit laufendem Gesperre zur Kraftübertragung auf die Hauptwelle von Gray, Price und
Sharp.
Der Cylinder 1 ist nahe seinem oberen Ende, damit die Luft beim Aufgang des Kolbens entweichen kann, mit
Löchern 41 versehen. Hat der Kolben bei seiner Aufwärtsbewegung diese Löcher überschritten, so wird die
noch im Cylinder befindliche Luft zusammengepresst, so dass der Kolben ein elastisches Kissen am Ende seines Hubes vorfindet.
Ueber der Zahnstange trägt die Kolbenstange einen zweiten Kolben 9, der in einem Luftcylinder 10 mit offenen Schlitzen 12 arbeitet; letztere sollen den Rückgang des
Kolbens 9 und damit des Kolbens 2 erleichtern.
Im Kolben 9 angebrachte Oeffnungen 13 werden von einer mittels Feder 13b angedrückten Platte 13a überdeckt; bei dem Hube des Kolbens gibt diese Feder nach und die im Luftcylinder 10 zusammengepresste Luft kann durch die Löcher 13 entweichen. Das
Abblaseventil 14 des Dampfcylinders wird durch eine Stange 15 geöffnet und
geschlossen, deren Ansätze 16 von dem Schenkel 17 eines an der Kolbenstange
befestigten doppelarmigen Hebels getroffen werden. Der andere Schenkel 17a dieses Hebels ist mit einer Bohrung 26 versehen, in welcher, zwischen Schraubenfedern 27 und 28 gestützt, die auf das Dampfeinlassventil 21 einwirkende Stange 22 lose gleitet; letztere trägt noch einen Kolben 23, der in einem Cylinder 24 arbeitet, ganz nach Art des Cylinders 10.
Der Lufteinlass in die Cylinder 10 und 24 erfolgt durch Ventile 18a bezieh. 32; ersteres steht unter dem
Einflüsse eines durch Rinnen 19 und Scheibe 20 von der Schwungrad welle aus
betriebenen Kugelregulators 18. Solange die Geschwindigkeit der Maschine eine festgesetzte Grenze nicht
überschreitet, bleibt Ventil 18a geschlossen und die Kolben bleiben, da
der Raum über dem Kolben 9 abgesperrt ist, in der gehobenen Stellung; erst wenn sich der Gang der
Maschine verlangsamt und die Kugeln des Regulators sinken, kann durch das nun geöffnete Ventil Luft nachtreten. Die
Kolben sinken
dann, unter Mitwirkung eines Gewichtes 11, in die Grundstellung herab, um von Neuem den Dampfdruck wirken
zu lassen.
Durch entsprechende Stellung des Luftventiles 32 lässt sich der Normalgang der Maschine bestimmen.
Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende:
Die Vorwärts- oder Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 wird mittels Zahnstange und eingreifenden Getriebes in
eine Drehbewegung der Welle 6 umgewandelt, und es verbleiben die Kolben in der obersten Stellung, bis die
Geschwindigkeit nachlässt und durch Sinken der Regulatorkugeln das Luftventil sich öffnet, so dass Luft in den Raum
über den Kolben
9 treten kann. Der Niedergang des Kolbens geht erst langsam, dann schnell vor sich, und es öffnet
sich, sowie der Kolben 2 seine Grundstellung erreicht hat, das Dampfeinlassventil 21. Gleichzeitig schlägt der Schenkel 17 gegen den unteren Ansatz 16 der Stange 15 und schliesst das Ausblaseventil 14.
Hervorgehoben wird in der Patentschrift, dass, da sich die Spiele der Kolben nur je nach der gewünschten Arbeitsleistung wiederholen,
ein unnöthiger Hin- und Hergang derselben und damit eine
Dampfvergeudung vermieden wird.
Dies mag seine Richtigkeit haben, indess wird die Maschine, deren Arbeitsweise an die bekannte atmosphärische Gasmaschine
von Otto und Langen erinnert, wegen ihrer offenbar höchst ungleichmässigen
Bewegung schwerlich eine grössere Verbreitung in der Industrie finden.
Eine einfach wirkende Verbundmaschine von Delcourt mit schwingenden Steuerschiebern beschreibt Revue industrielle vom 14. December 1895 S. 494.
Textabbildung Bd. 304, S. 26
Einfach wirkende Verbundmaschine von Delcourt.
Wie Fig. 11 und 12 ersichtlich, sind die konisch gestalteten Schieber zur Vermeidung grosser schädlicher Räume in unmittelbar über den
Cylindern liegenden Gehäusen untergebracht und werden mittels einer an den Kurbeln ihrer Spindeln angreifenden Stange
von einem
gemeinschaftlichen Excenter bewegt.
Die Arbeitskolben sind aus Gusstab 1 gefertigt und äusserst leicht gehalten. Der grosse Kolben gleitet in einer cylindrischen
Führung,
welche einen Theil des den Raum E unter diesem Kolben abschliessenden Deckels bildet.
Ein kleines Schnüffelventil I (Fig. 12)
gestattet das Austreten von Luft aus dem Raume E beim Abwärtshub des Kolbens, so dass in Folge der
entstandenen Luftleere die zum grossen Cylinder gehörige Pleuelstange, selbst beim Arbeiten mit Condensation, auf
den Kurbelzapfen
drückend wirkt. Um die Gewichte der bewegten Theile möglichst herabzumindern, sind die Köpfe der Pleuelstangen an den Kurbelenden
so einfach wie möglich gehalten.
Die Maschine soll zu ihrem Betreiben nur etwa 8,5 k Dampf für 1 effective und Stunde erfordern.
Eine eigenartige Dampfmaschine, bei welcher nicht, wie gewöhnlich, die in Richtung der Pleuelstange fallende, sondern die
normal zur
Gleitfläche gerichtete Componente der Kolbenkraft zur Arbeitsübertragung auf die Schwungradwelle herangezogen wird,
hat Deloule, früherer Ingenieur der Paris-Lyon-Mittelmeereisenbahn, nach Mittheilungen in Revue industrielle vom 7. November 1896 S. 442 construirt.
Wenn in einer gewöhnlichen Dampfmaschine mit rückkehrender Pleuelstange die Treibkurbel auf der Schwungradwelle befestigt,
der Cylinder
aber gelenkig mit der letzteren verbunden ist, ergibt sich nach entsprechender Zerlegung der Kolbenkraft unter Wirkung
der normal zur
Gleitfläche des Kreuzkopfes gerichteten Componente derselben eine zwangläufige Bewegung des Cylinders um die Schwungradwelle,
sowie
ferner eine solche des Kreuzkopfes um den Kurbelzapfen.
Je nach dem von dem Halbmesser der Kurbel abhängigen Verhältniss dieser beiden Kreisbewegungen werden Kolben und Cylinder
entsprechende
geradlinige Bewegungen gegen einander ausführen. Im vorliegenden Falle entspricht jedem Kolbenhube eine halbe Umdrehung
des Cylinders
um die Schwungradwelle. Die vom Dampfe entwickelte Nutzarbeit wird aber dieselbe bleiben, wenn man die Kurbel frei
drehen lässt und
den Cylinder, wie dies gewöhnlich geschieht, unveränderlich an einer Grundplatte befestigt.
Bei dem neuen Motor von Deloule ist die Anordnung der bezüglichen Einzeltheile in dieser Weise getroffen;
er setzt sich aus vier einfach wirkenden Cylindern zusammen, welche rechtwinklig zu einander in gleicher Ebene und
normal zu ihrer
gemeinschaftlichen Rotationsachse liegen.
Textabbildung Bd. 304, S. 26
Motor von Deloule.
Die Cylinder bilden, wie Fig. 13 und 14 erkennen lassen, ein einziges Gusstück, an welchem beiderseits hohle
Zapfen TT1 mittels Flanschen befestigt sind, die sich in langen Lagern
CC des durch einen halbkreisförmigen Deckel F geschlossenen, bis auf
eine gewisse Höhe mit Oel angefüllten Maschinengestelles B führen. Ein aus Stahl gefertigter Ring umschliesst die vier Cylinder derart, dass sie in ihrer
Gesammtheit ein kräftiges Schwungrad bilden.
Jeder Cylinder gleitet über einen zugehörigen Kolben, welcher den Dampfdruck unter Vermittelung eines Balanciers B auf zwei kurze seitliche Schubstangen bb überträgt. Letztere sind
andererseits mit Bügeln EE gelenkig verbunden, welche sich auf excentrischen Scheiben drehen, die von den
Lagern CC des Maschinengestelles getragen werden. Die Excentricität ist gleich dem halben Kolbenhube.
Alle diese Theile liegen gegen Staub und etwaige Beschädigungen geschützt im Inneren des kreisförmigen Maschinengestelles.
Die Einströmung des Arbeitsdampfes in die Cylinder wird durch den für eine gewisse Füllung festgestellten Hahnkegel G geregelt, dessen Durchbrechung g bei der Drehbewegung der Cylinder
abwechselnd mit den Einströmöffnungen derselben communicirt.
Der Dampf tritt durch ein mit dem Vertheilungsorgan zusammengegossenes, concentrisch zum hohlen Zapfen T
gelagertes Rohr h, welches in einer mit Stopfbüchse versehenen Kammer K
ausmündet, in die Maschine. Die mittels Schraubenmutter nachstellbare Feder r gestattet ein mehr oder
weniger festes Anliegen des Hahnkegels auf seiner Sitzfläche.
Der Füllungsgrad wird mittels des auf dem Rohre h befestigten Handhebels M
eingestellt.
Es genügt eine nur unbedeutende Drehung des Hahnkegels G zur Vergrösserung bezieh. Verminderung der in die
Maschine strömenden Dampfmenge, wie auch, behufs Ingangbringen derselben, ein nur geringer Querschnitt zum directen
Einströmen des
Dampfes in diejenigen Cylinder, welche den todten Punkt überschritten haben. Zur Dampfausströmung ist ebenfalls ein
Hahnkegel mit
Durchlassöffnung o angeordnet, welcher von dem Handhebel M1 so eingestellt wird, dass dem jeweiligen Füllungsgrade die zweckmässigste Compression und
Vorausströmung entspricht.
Der Dampf tritt aus der Oeffnung o des Hahnkegels in die Höhlung des Zapfens T1 und von da in den Kasten R. Beim Arbeiten der Maschine
ertheilt die zur Gleitfläche normal gerichtete Componente der Kolbenkraft der durch die Gesammtheit der Cylinder
gebildeten Scheibe
eine directe Drehbewegung; an dieser betheiligen sich zufolge einer Excentricität gleich der halben Länge des Kolbenhubes
die Kolben,
Lenkstangen und Bügel. Der Sinn der Drehbewegung hängt von der Stellung der Handhebel MM1 ab.
Ein kleiner, von dem hohlen Zapfen T mittels Schnurscheiben betriebener Regulator S beherrscht, indem er mittels Hebel auf ein in dem Gehäuse V untergebrachtes Drosselorgan
wirkt, die Geschwindigkeit der Maschine.
Der Motor ist durch die vollständige Ausgleichung der bewegten Massen, wie auch durch die Umwandlung der gleichförmigen Kreisbewegung
in eine abwechselnd geradlinige Bewegung gekennzeichnet; er besitzt im Uebrigen alle Vorzüge einfach wirkender, stehender
Maschinen.
Besonders hervorzuheben sind noch die grosse Geschwindigkeit, mit welcher der Motor arbeitet (bis 1000 Umdrehungen
in der Minute),
sein geringes Gewicht (15 k für 1 ), die vollständige Umhüllung seiner Organe und die grosse Einfachheit derselben, die
Leichtigkeit der Montage, der Regulirung der Ein- und Ausströmung des Dampfes während des Ganges und ferner der Umsteuerung,
welche
ohne Hinzufügung irgend welches Organ es durch die Steuerhebel MM1
erfolgt.
Um die Condensationen im Inneren der Dampfcylinder in Wegfall zu bringen oder auf möglichst niedrige Beträge herabzumindern,
überhitzt man bekanntlich in neuerer Zeit den Arbeitsdampf, bevor derselbe in die Maschine strömt, in hierzu geeigneten
Apparaten
(1896 300 * 224).
Grössere Verbreitung haben die Wilhelm Schmidt in Wilhelmshöhe bei Cassel patentirten Ueberhitzerapparate
(1895 296 * 54) gefunden, in denen der Dampf eine Ueberhitzung bis auf etwa 360° C. und mehr erfährt.
Bei derartigen hohen Temperaturen des Arbeitsdampfes sind besonders ausgewählte Schmiermittel aus schweren mineralischen Oelen
von
hohem Siedepunkt, wie auch für die Stopfbüchsen zuverlässige Packungsmaterialien erforderlich. Die von Schmidt construirten eincylindrigen Heissdampfmaschinen sind einfach wirkend und arbeiten nach dem Principe der Gasmotoren
mit einem langen Plungerkolben, deren Ringe mehr nach vorn in einer kühleren Zone liegen. Stopfbüchsen sind, wie
die 1895 296 * 53 gegebene Abbildung eines solchen Motors mit Dampfsteuerung erkennen lässt, nicht vorhanden.
Textabbildung Bd. 304, S. 27
Einfach wirkende Zwillings-Heissdampfmaschinen, System Schmidt, in liegender und stehender Anordnung.
Die dem Bulletin de la Société d'Encouragement, Mai 1896 S. 686, entnommenen Abbildungen (Fig. 15 bis 19) zeigen einfach wirkende Zwillings-Heissdampfmaschinen, System Schmidt, in liegender und
stehender Anordnung mit um 180° gegenseitig versetzten Kurbeln. Zur Steuerung dienen entlastete Ein- und Auslasskolbenschieber
(D. R.
P. Nr. 76675). Mit einer derartigen liegenden Maschine von 250 mm Durchmesser der Cylinder und 400 mm Kolbenhub angestellte
Versuche
brachten nachstehende Ergebnisse:
Dauer des Versuches
5
Std. 10 Min.
Kesselspannung
8,80
at (Ueberdruck)
Temperatur des Speisewassers
17°
„ „ Einströmdampfes
347°
„ „ Ausströmdampfes
143°
Minutliche Umdrehungszahl
158
Stündlicher Verbrauch an Speisewasser
331,2
l
Indicirte Leistung
48,5
Effective „
41,5
Dampfverbrauch für 1 indic. u. Std.
6,83
k
„ „ 1 effect. u. Std.
8,00
k
Kohlenverbrauch für 1 effect. u. Std.
1,10
k.
Der zur Maschine gehörige Kessel hatte 5,8 qm Heizfläche. Eine mit gesättigtem Dampfe betriebene Maschine derselben Grösse
würde
ungefähr 16,4 k Dampf oder 2,10 k Kohle für 1 effective und Stunde erfordern, was einen Gewinn von etwa 52 Proc. zu Gunsten
der Ueberhitzung entspricht. Welchen Einfluss die Höhe der Ueberhitzung auf den Dampfverbrauch ausübt, ist aus nachstehenden
Zahlen zu
entnehmen, welche an einer Heissdampfmaschine von 200 mm Cylinderdurchmesser und 300 mm Kolbenhub festgestellt wurden.
Textabbildung Bd. 304, S. 28
Fig. 20.Kesselsystem mit Schmidt'schem Ueberhitzer.
Dampftemperatur
240°,
Dampfverbrauch
13,2 f. 1
effect.
u.
Stil.
„
282°,
„
11,2 „ 1
„
„
„
„
„
360°,
„
8,5 „ 1
„
„
„
„
Die erste Verbundmaschine des Schmidt'schen Systems wurde von der Maschinenbau-A.-G. vormals Beck und Henkel in Cassel gebaut.
Es war, nach der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1895 S. 6, eine stehende Tandemmaschine mit
über einander angeordneten, ohne Zwischenstopfbüchse unmittelbar auf einander geschraubten einfach wirkenden Cylindern
von 310 bezieh.
690 mm Durchmesser für 500 mm Kolbenhub, in denen sich ein trunkartiger Differentialkolben bewegt.
Der Niederdruckcylinder wird durch einen Trick'schen Flachschieber der gewöhnlichen Anordnung gesteuert,
von dessen Schieberstange der Kolbenschieber für den Auslass des Hochdruckcylinders ebenfalls seine Bewegung erhält.
Als Einlassorgan
für den Hochdruckcylinder dient ein vollständig selbsthätig arbeitendes Ventil, dessen Hub von einem Regulator verändert
wird.
Bei Versuchen, welche Prof. Schröter am 30. Juni 1894 anstellte, wurde mit 344° C. Ueberhitzung des in die
Maschine einströmenden Arbeitsdampfes von 11,2 at Spannung (Ueberdruck) ein Speisewasserverbrauch von 4,55 k für
1 indicirte bezieh.
5,51 k für 1 effective und Stunde ermittelt!
Bei höheren Spannungen des Arbeitsdampfes (bis zu 12 at) kommt das Fig. 20 ersichtliche Kesselsystem zur
Verwendung, bei welchem ein Schmidt'scher Ueberhitzer, ferner ein Vorwärmer für das Speisewasser an
das hintere Ende eines Einflammrohrkessels angeschlossen sind.
Die Feuerbrücke ist nach Mittheilungen in dem Bulletin de la Société d'Encouragement, Mai 1896 S. 688, von
Kanälen ed1 durchzogen, durch welche behufs möglichst vollkommener
Verbrennung der Rauchgase ein Strom vorgewärmter Luft getrieben wird. Je nach Stellung eines Schiebers werden die
Heizgase längs des
Kessels oder aber durch n dem Ueberhitzer direct zugeführt. Letzterer besteht wie gewöhnlich aus einer
Anzahl über einander liegender Schlangenrohre und dem mit diesem in Verbindung stehenden Nachverdampfer p. Ein Konus m inmitten des Ueberhitzers dient zur gleichmässigen Vertheilung der Heizgase.
Letztere treten durch die durchlochte Platte m4 aus dem Ueberhitzer und
durch w in den zwischen letzteren und den Kessel eingebauten Speisewasservorwärmer.
Eine zu diesem Kessel gehörige liegende, zweicylindrige Heissdampfmaschine veranschaulichen die unter Fig.
21 zusammengefassten Abbildungen. Der Hochdruckcylinder, welcher den Heissdampf vom Ueberhitzer aufzunehmen hat, ist auch
hier einfach wirkend, der Niederdruckcylinder im Gegensatz zu früheren Ausführungen doppelt wirkend angeordnet. Die
Cylinder haben 325
bezieh. 400 mm Durchmesser für 500 mm Kolbenhub. Die Kurbeln sind um 90° gegenseitig versetzt.
Zur Dampfvertheilung des Hochdruckcylinders dienen zwei Doppelsitzventile r und t, System Sulzer, von denen dasjenige t für die Ausströmung von
einem Excenter p1 der Steuerwelle o in
gewöhnlicher Weise seine Bewegungen erhält, während das zur Regelung der Dampfeinströmung dienende Ventil r von einem zweiten, neben dem ersteren sitzenden Excenter p unter Mitwirkung des Regulators
eingestellt wird. Die Füllungen im Niederdruckcylinder sind constant. Die Dampfvertheilung in letzterem regelt ein
entlasteter
Kolbenschieber mit doppelten Einströmkanälen, der direct von dem Excenter g der Schwungradwelle bethätigt
wird.
Textabbildung Bd. 304, S. 28
Fig. 21.Liegende zweicylindrige Heissdampfmaschine.
Ueber eine von der Dingler'schen Maschinenfabrik in Zweibrücken erbaute, auf der zweiten bayerischen
Landesausstellung in Nürnberg 1896 ausgestellte 100pferdige Heissdampfmaschine, System Schmidt, mit zwei
einfach wirkenden, unter 180° gekuppelt liegenden Hochdruckcylindern von je 270 mm Durchmesser und einem auf dem
Hochdruckgestell
stehenden doppelt wirkenden Niederdruckcylinder von 500 mm Durchmesser ist schon 1897 303 * 97 berichtet
worden.
In neuester Zeit hat man versucht, gewöhnliche, doppelt wirkende, zum Betreiben mittels gesättigten Dampfes eingerichtete
Maschinen
ohne Aenderung der Construction einfach mit hoch überhitztem Dampf zu betreiben.
Ausführlichere Mittheilungen hierüber werden sich nachstehend an zugehöriger Stelle finden.
(Fortsetzung folgt.)