Titel: | Kraftmaschinen.Neuerungen an Dampfmaschinen. |
Fundstelle: | Band 310, Jahrgang 1898, S. 2 |
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Kraftmaschinen.Neuerungen an
Dampfmaschinen.
Mit Abbildungen.
Neuerungen an Dampfmaschinen.
1) Dampfmaschinen mit Schiebersteuerungen.
Um bei schnell laufenden Dampfmaschinen mit zweistufiger Expansion die Rückwirkungen
auf den Regulator zu vermindern und Schwungradregulatoren mit nur geringer innerer
Reibung verwenden zu können, bewirkt Georg Boner in
Mülhausen i. E. (D. R. P. Nr. 93463) die hin und her gehenden Bewegungen beider
Schieber von einem Excenter der Schwungradwelle aus, die zur Füllungsänderung
nöthige Differentialbewegung des Hochdruckschiebers aber durch ein vom
Schwungradregulator eingestelltes zweites Excenter, welches mittels Hebels eine im
Angriffshebel des ersten Excenters drehbar gelagerte Achse bethätigt. Das auf der
Schwungradwelle festgekeilte Excenter e (Fig. 1) bewegt mittels Stange t einen Hebel l der Zwischenwelle r, und mittels des Hebels m auf derselben Welle den Niederdruckschieber. Der Hochdruckschieber
erhält seine Bewegung vom Ende des Hebels m1, der auf einer im Angriffshebel l des Excenters e drehbar
gelagerten Achse sitzt, die ferner noch einen zweiten, bedeutend längeren Hebel l1 trägt, der durch
Stange t1 mit dem vom
Schwungradregulator eingestellten Excenter e1 in Verbindung steht. In Folge der ungleichen
Längen der Hebel m1 und
l1 werden
Rückwirkungen des Hochdruckschiebers, die sich aus seiner Trägheit und dem
Reibungswiderstande zusammensetzen, in entsprechendem Maasse verringert. Für einen
gewissen Füllungsgrad können die Bewegungen beider Schieber sich auch decken. Für
diese Stellung des Regulators muss der Hub des Excenters e1 gleich Null sein.
Textabbildung Bd. 310, S. 1
Fig. 1. Verminderung der Rückwirkungen auf den Regulator nach Boner.
Der Mittelpunkt des Excenters e1 bewegt sich behufs Aenderung der Füllung auf einer
geraden Linie, die durch die Mitte der Welle geht. Der Regulator kann daher ohne
irgend welche Veränderung in sich selbst für Vor- und Rückwärtsgang dienen. Bei
Verwendung nur eines Gegengewichtes für den Schwungradregulator ist dasselbe
unmittelbar auf der zugehörigen Blattfeder befestigt oder bei Anordnung einer
Schraubenfeder mit dieser durch eine Zugstange verbunden. Dadurch wird die
Fliehkraft auf die Feder direct und ohne Hilfe von Hebeln und Zapfen übertragen. Die
innere Reibung fällt dabei viel geringer aus als bei der gewöhnlichen Anordnung, bei
welcher sich das Schwunggewicht um einen Zapfen dreht.
Wenn zwei Gegengewichte vorhanden sind, ist das zweite durch einen
zwischengeschalteten Doppelhebel und angreifende Stangen mit dem Excenter
verbunden.
Anstatt das Excenter auf der Schwungradwelle geradlinig zu führen, kann dasselbe mit
einem Arm versehen, auch um einen ausserhalb liegenden Zapfen gedreht werden. Der
Excentermittelpunkt bewegt sich in diesem Falle auf einem Kreisbogen.
Um besonders bei grösseren stehenden Maschinen mit hohen Umlaufszahlen die in Folge
der Massenwirkungen der Steuerungsorgane beim Hubwechsel auftretenden Stösse und
deren nachtheilige Folgen zu vermindern (1891 281 * 102),
schlägt Joy nach Revue
industrielle vom 19. Februar 1898 S. 75 nachstehend beschriebene, wegen
ihrer Einfachheit bewerkenswerthe Anordnung vor.
Auf der durchgehenden Stange jedes Steuerungsorganes ist ein Kolben befestigt, der
sich in einem auf dem Schieberkasten befestigten Hilfscylinder bewegt und mit am
Umfange ausmündenden Kanälen b und b1 (Fig. 2 und 3) versehen ist, die mit
dem Hochdruck- bezw. dem Niederdruckdampfe in Verbindung stehen. In nahezu der
mittleren Höhe des Cylinders sind dessen Wandungen mit zwei einander gegenüber
liegenden Oeffnungen a und a1 versehen, die mit einem ringförmigen
Kanal communiciren, in welchen eine Frischdampfleitung s mündet. Ausserdem sind in der Cylinderwandung noch auf jeder Kolbenseite
mehrere dreieckig gestaltete Oeffnungen (in Fig. 2 punktirt
ersichtlich) angebracht, die in einen senkrechten Kanal e ausmünden, der durch eine Rohrleitung mit einem Condensator oder der
freien Atmosphäre in Verbindung steht.
Befindet sich der Kolben in seiner unteren Todtpunktlage,so liegen die Oeffnungen
a und b über einander
und es kann frischer Dampf in den unteren Theil des Hilfscylinders strömen, während
der über dem Kolben befindliche Dampf durch die oberen Ausströmöffnungen entweicht.
Damit werden die Massenwirkungen des vordem nach abwärts bewegten Steuerungsorganes
ausgeglichen, und es vollzieht sich der Hubwechsel ohne jeglichen Stoss. Bewegt sich
der Kolben nach aufwärts, so kommen zunächst die Oeffnungen a und b wieder ausser Verbindung und es
werden auch die oberen Ausströmöffnungen geschlossen. Der noch über dem Kolben
stehende Dampf wird verdichtet und bildet ein elastisches Polster, welches der
Trägheit der bewegten Massen entgegenwirkt. Kommen bei der weiteren Aufwärtsbewegung
des Kolbens die Oeffnungen a1 und b1 über
einander zu liegen, so erfolgt die Abwärtsbewegung des Kolbens in gleicher Weise wie
die Aufwärtsbewegung desselben.
Textabbildung Bd. 310, S. 2
Verminderung der beim Hubwechsel auftretenden Stösse nach Joy.
Die Verwendung eines einzigen Schiebers als Steuerungsorgan für in Tandemart
unmittelbar über einander liegende, aus einem Stück gegossene Cylinder stehender
Verbundmaschinen empfehlen J. Kingdom and Simpson,
Strickland and Co., Limited, Darmouth, Devon. Wie die Engineering vom 30. Juli 1897 S. 154 entnommene
Abbildung (Fig. 4)
erkennen lässt, besitzt der Schieber A eine Oeffnung
B von genügender Breite, welche die Kanäle H bezw. D des
Hochdruckcylinders E überdeckt, und ist ferner mit
einem Durchlasskanal C und Oeffnungen B1
B2 versehen, welche
letztere bei der Bewegung des Schiebers mit den Kanälen F bezw. F1
des Niederdruckcylinders G in Verbindung treten. Der
Frischdampf strömt bei B in den Schieberkasten.
Textabbildung Bd. 310, S. 2
Verwendung eines einzigen Schiebers als Steuerungsorgan nach Kingdom and
Simpson, Strickland and Co.
Wenn die Kolben ihre oberen Endstellungen einnehmen, bewegt sich der Schieber A nach abwärts und es strömt frischer Dampf durch den
geöffneten Kanal H auf die obere Seite des
Hochdruckkolbens, ferner wird durch die Oeffnung B, den
Durchlasskanal C, die Oeffnungen B1 und F eine Verbindung der unteren Seite des genannten
Kolbens mit der oberen Seite des Niederdruckkolbens hergestellt, so dass der im
Hochdruckcylinder wirksam gewesene Dampf behufs weiterer Arbeitsverrichtung in den
Niederdruckcylinder treten kann. Gleichzeitig wird auch die Oeffnung S des Schieberspiegels freigelegt und es kann der im
Niederdruckcylinder wirksam gewesene Dampf durch den Kanal F1 und die Schieberhöhlung U in einen Condensator oder ins Freie entweichen.
Haben die Kolben ihre unteren Endstellungen erreicht, so lässt der Schieber A frischen Dampf durch die Aussparung T und den geöffneten Kanal D gegen die untere Fläche des Hochdruckkolbens treten. Die obere Seite des
Hochdruckcylinders kommt durch den Kanal H, Oeffnung
B, Durchlasskanal C,
Oeffnung B2 und Kanal
F1 mit der unteren
Seite des Niederdruckcylinders in Verbindung, und es strömt der Arbeitsdampf behufs
nochmaliger Expansion in den letzteren. Die obere Seite des Niederdruckcylinders
steht durch die Oeffnung F, Schieberhöhlung U und Ausströmöffnung S
mit dem Condensator bezw. der Atmosphäre in Verbindung. Beide Kolben sind auf
gemeinschaftlicher Stange befestigt, die in der gewöhnlichen Weise mittels
Lenkstange auf die Kurbel wirkt.
Fig. 5 zeigt einen
entlasteten, röhrenförmigen Schieber, dessen Wirkungsweise dieselbe ist, wie
vorstehend beschrieben. Die Kanäle H, D, F und F1 der Cylinder sind in
ähnlicher Weise, wie Fig.
4 ersichtlich, angeordnet.
Die Erfindung bezieht sich auch auf die am oberen Ende fehufs Vermeidung einer
Stopfbüchse mit Packungsringen zwischen den beiden Cylindern mit vorstehenden Ringen
und Nuthen versehene Kolbenstange, welche durch eine Bohrung in der entsprechend
verstärkten Zwischenwandung beider Cylinder hindurchgeht. Behufs dampfdichten
Abschlusses liegen bei der Bewegung der Kolbenstange stets mindestens drei Ringe
derselben in der genannten Bohrung.
Textabbildung Bd. 310, S. 2
Fig. 6. Verwendung eines einzigen Schiebers als Steuerungsorgan nach
Angers.
Mit nur einem einzigen Schieber als Steuerungsorgan arbeiten auch die Georg Angers in Breslau unter D. R. P. Nr. 93711
geschützten Verbundmaschinen mit unter 180° versetzten Kurbeln. Auch hier bilden,
wie aus Fig. 6 ersichtlich,die beiden Cylinder und der
axial zwischen beiden angeordnete Schieberkasten ein einheitliches Gehäuse. Der
Rundschieber a wird als gemeinschaftlicher
Grundschieber von einem Excenter angetrieben. Ein zweites Excenter dient zur
Bewegung des in dem durchgehenden Hohlraum des Rundschiebers angeordneten
Expansionsschiebers.
Der Kesseldampf tritt durch den Stutzen b in den
Schieberkasten ein, um von hier durch den Kanal d in
den Hochdruckcylinder zu gelangen. Der am gegenüber liegenden Ende austretende Dampf
gelangt unmittelbar in die im Schieber selbst befindliche Ringkammer f, welche mit ihren Kanten e bezw. e1
den jeweiligen Dampfauslass steuert. Diese Ringkanten sind für den
Niederdruckcylinder gleichzeitig Einlasskanten und der Dampf tritt hier aus der
Kammer f unmittelbar in den grossen Cylinder.
Der am gegenüber liegenden Ende des Niederdruckcylinders austretende Dampf gelangt in
den in der Wandung des Schiebers angeordneten Kanal h,
welcher zusammen mit dem zweiten, am anderen Ende der Ringkammer angeordneten Kanal
h1 einen sowohl von
der Ringkammer f, als auch von dem Schieberkasten c ganz abgeschlossenen Hohlraum bildet, von welchem das
vor der Bildfläche liegende Auslassrohr abführt. Die Anordnung der Auslasskanäle
beider Cylinder in der beschriebenen Weise unmittelbar in den Schieber ermöglicht,
die schädlichen Räume auf das denkbar kleinste Maass zu bringen, da die Cylinder und
der Schieber so nahe an einander gerückt werden, dass Cylinderwandung und
Schieberkasten gerade dort, wo die Einlass- bezw. Auslasskanäle liegen,
zusammenfallen. In Folge dieser kurzen Dampfwege, sowie auch des gleichzeitigen
Fortfalls jeglicher Krümmungen derselben finden so gut wie keine Contractionen
statt, wodurch Drosselungen des Dampfes vermieden werden.
Textabbildung Bd. 310, S. 3
Vierfachexpansions-Zwillingsdampfmaschine, System Restler.
Die zum Betreiben von Centrifugalpumpen in der Pumpstation der Southwark and Vauxhall Water Company in Hampton
aufgestellten einfach wirkenden Vierfachexpansions-Zwillingsdampfmaschinen, System
Restler, mit um 90° gegenseitig versetzten
Kurbeln, sind je ebenfalls nur mit einem einzigen, als Kolbenschieber ausgebildeten
Steuerungsorgan versehen.
Wie die The Engineer vom 17. Juni 1898 S. 582
entnommenen Abbildungen (Fig.
7 und 8) einer
derartigen Maschine von nominell 100 erkennen lassen, besteht jede
Maschinenseite aus einem Hochdruckcylinder von 138, zwei Mitteldruckcylindern von je
229 und einem Niederdruckcylinder von 432 mm Durchmesser für 229 mm
gemeinschaftlichen Kolbenhub. Die minutliche Umdrehungszahl beträgt 250. Die
Hochdruckcylinder sind als selbständige Gusstücke ausgeführt, alle anderen Cylinder
mitsammt dem Schieberkasten in einem Stück gegossen. Letzterer enthält eine
Hartgusseinsatzbüchse und nimmt den Kolbenschieber auf, der aus mehreren über die
Schieberstange geschobenen Theilen besteht. Der Dampfeinlass befindet sich am oberen
Ende des Schieberkastens, der Auslass am unteren Ende desselben bei 13 (Fig. 7). Vor dem
Dampfeinlass sitzt ein Separator, um dem aus dem Kessel kommenden Dampfe das Wasser
zu entziehen.
Der frische Dampf tritt durch die Bohrung 1 (Fig. 7) in den
Hochdruckcylinder a, dessen Kolben in Folge dessen
seinen Niedergang ausführt. Während dessen nimmt der Kolbenschieber eine solche
Stellung ein, dass der Inhalt des Cylinders a1 nach erfolgter Expansion auspuffen und durch den
Kanal 3 in denjenigen 4
des ersten Mitteldruckcylinders b treten kann. In
gleicher Weise wie vordem gelangt der Dampf aus dem letzteren durch die Kanäle 5 und 7 in den
ringförmigen Cylinder c, während der in diesem
enthaltene Dampf durch die Kanäle 8 und 10 in den Cylinder d1 der Gegenseite überströmt. Der Cylinder d wiederum sendet seinen Auspuff durch den Kanal 11 in den Kolbenschieber und durch diesen in den Kanal
13, welcher ihn zum Condensator entführt.
Beim Rückgange seines Kolbens empfängt der Cylinder a1 frischen Kesseldampf, während die Cylinder b1 und c1 Dampf aus den
Cylindern a und b durch
die Kanäle 1, 5 bezw. 6, 8
entnehmen. Expandirender Dampf tritt aus dem Cylinder c
in denjenigen d durch die Kanäle 9 und 11 über, während
jetzt der Cylinder d1
seinen Auspuff durch den Kanal 12 in den Condensator
entlässt.
Die Kanäle 4, 7 und 10 sind
Einströmkanäle, diejenigen 6, 9 und 12 Auspuffkanäle für die zugehörigen Cylinder. Bei s, t und i sind diese
Kanäle mit einander in Verbindung gebracht, um zu ermöglichen, einen einzigen
Schieber als Dampfvertheilungsorgan für die ganze Maschine zu benutzen.
Wegen ihrer hohen Umlaufszahl ist die Maschine mit Selbstschmierung ausgestattet,
auch bewegen sich sowohl die Kurbeln, wie auch Pleuel- und Excenterstangen in einem
Oelbade des geschlossenen Untergestelles der Maschine.
Um die durch die D. R. P. Nr. 77417 bezw. 89204 beschriebene
Expansionsstellvorrichtung für Rider-Steuerungen von Martin
Hanner, in Firma Hanner u. Comp. in Duisburg
(1897 304 * 127) auch für andere Expansionssteuerungen
verwenden zu können, ist die nachstehend beschriebene Anordnung getroffen (D. R. P.
Nr. 93603). Mit dem Gleitring a (Fig. 9 und 10) des Regulators sind
die Winkelhebel b1 und
b2 durch
Druckstifte derart verbunden, dass sie sich bei den Verschiebungen des ersteren um
einen entsprechenden Winkel verdrehen.
Findet z.B. in Folge schnelleren Ganges der Maschine eine Verschiebung des
Gleitringes nach oben statt, so legt sich das untere Ende des Winkelhebels b1 gegen die Rolle des
Druckpunktes c1 vom
Schaltzeug d1 und
bewirkt dadurch eine Verdrehung der Schaltklinke e1 um ihren Drehpunkt f,
bis sich die obere Nase der Klinke in die Verzahnung des Steuerkörpers g1 fest eingehakt hat
und die Wirkung des Schaltzeuges beginnt. Der fortgesetzte Druck des Winkelhebels
b1 gegen die Rolle
des Druckpunktes c1 hat
zur Folge, dass durch das in Wirkung gesetzte Schaltzeug der Steuerkörper um seine
Achse h gedreht wird. Auf dieser kann entweder zwischen
den beiden Steuerkörpern g1 und g2 oder
auf der punktirt angegebenen Verlängerung derselben ein Hebel befestigt werden,
welcher die Bewegung der Achse h auf ein beliebiges
Steuerungsorgan überträgt, welches den Füllungsgrad so lange verändert, bis derselbe
der veränderten Leistung der Maschine bei normaler Umdrehungszahl entspricht. Der
Regulator kehrt dann in seine Mittelstellung zurück und nimmt den Gleitring a und durch diesen die Winkelhebel b1 und b2 ebenfalls in die
Mittelstellung zurück.
Bei Eintritt der zurückgehenden Bewegung hört der Druck, den der Winkelhebel b1 auf den Druckpunkt
c1 ausgeübt hatte,
auf, und die Schaltklinke e1 wird sich sofort, durch ihr Eigengewicht unterstützt, durch den als
Gegengewicht ausgebildeten Theil i1 der Schaltklinke aus der Verzahnung des
Steuerkörpers ausklinken und der Rückwärtsbewegung des Schaltzeuges d1 folgen, ohne den
Steuerkörper mit zurückzudrehen. Dadurch, dass der Steuerkörper bei dem Rückgange
des Schaltzeuges in der Ruhestellung unverändert stehen bleibt, bleibt auch der
durch denselben eingestellte Füllungsgrad unverändert.
Textabbildung Bd. 310, S. 4
Expansionsstellvorrichtung für Ridersteuerungen von Hanner.
Die Rückwärtsbewegung der Schaltzeuge d1 und d2 wird durch die als Gegengewichte ausgebildeten
Theile k1 und k2 derselben bewirkt.
Die Ruhestellung der Schaltzeuge wird durch Anschläge l1 bezw. l2 am Regulatorbock bewerkstelligt. Wird durch
inzwischen eingerückte Maschinen oder durch Abnahme der Dampfspannung der Gang der
Maschine langsamer, der Regulator also sinken, so wirkt der mitsinkende Gleitring
a durch den entgegengesetzt von b1 sitzenden
Winkelhebel b2 auf den
Druckpunkt c2, und es
wird durch Schaltzeug d2 und Steuerkörper g2 die Achse h zu einer
der vorigen entgegengesetzten Drehung veranlasst, was eine Vergrösserung der Füllung
der Maschine zur Folge hat. Sobald die normale Umdrehungsgeschwindigkeit der
Maschine erreicht ist, kehrt der Regulator in die Mittelstellung zurück und
lässt den eingestellten Füllungsgrad bestehen, weil auch hier die Wirkung des
Schaltzeuges d2 bei
Eintritt des Rückganges aufgehoben wird.
Zur Beseitigung der gleitenden Reibung, welche während der Drehbewegung des
Schaltzeuges d1 und d2 durch den
Winkelhebel b1 und b2 im Druckpunkt c1 und c2 entstehen würde,
sind die letzteren mit Rollen versehen.
(Fortsetzung folgt.)