Die Regulierung von Dampfmaschinen für verschiedene Zwecke. Von Willibald Trinks, Philadelphia, Pa., U. S. A. (Schluss von S. 797 d. Bd.) Die Regulierung von Dampfmaschinen für verschiedene Zwecke. Dampfmaschinen für Ventilatorbetriebe. In Ventilatorbetrieben laufen Dampfmaschinen zum Teil mit, zum Teil ohne Regulatoren. In einigen Fällen sind die Regulatoren durch Abwerfen der Riemen oder andere Mittel unwirksam gemacht worden, während in wieder anderen Fällen nachträglich Regulatoren angeflickt worden sind. Es liegt somit Berechtigung zu der Frage vor: In welchen Fällen brauchen Ventilatormaschinen eine Regulierung? Die Beantwortung wird geliefert durch folgende Eigenschaft der Zentrifugalventilatoren: Die Arbeit, welche der Ventilator pro Umdrehung verzehrt, wächst fast genau im quadratischen Verhältnis der Umdrehungszahl. Trägt mandie pro Umdrehung zu leistende Arbeit, welche in einem anderen Massstabe gemessen auch den mittleren Druck in der Dampfmaschine vorstellt, als Funktion der Umdrehungszahl auf, so erhält man ein Parabelstück Fig. 27. Aus den mittleren Drucken lassen sich für eine gegebene Dampfmaschine und gegebene Dampfspannung, z.B. 5 at, die zugehörigen Füllungen der Dampfmaschine berechnen. Trägt man diese Füllungen als Funktion der Umdrehungszahl auf (Linienzug AB in Fig. 28), so ersieht man, dass für eine gegebene Dampfspannung zu jeder Umdrehungszahl nur eine Füllung und umgekehrt zu jeder Füllung nur eine ganz bestimmte Umdrehungszahl gehört. Will man demnach den Ventilator mit einer festgesetzten Geschwindigkeit laufen lassen, so verstellt man von Hand bei völlig geöffnetem Hauptabsperrventil die Maschinenfüllung so lange, bis die gewünschte Umdrehungszahl erreicht ist. Dann ist ein stabiler Beharrungszustand erreicht, denn für grössere Geschwindigkeiten ist die Füllung zu klein und umgekehrt für kleinere zu gross. Ein Regulator ist somit bei konstanter Dampfspannung überflüssig und man hat nur Sorge zu tragen, dass die Maschinen auch dann nicht durchgehen können, wenn alle Seile der Uebertragung reissen sollten. Da ein solcher Fall kaum zu erwarten ist, so genügt ein Selbstschlussventil, welches sich bei zu grosser Dampfgeschwindigkeit oder Spannungsabfall in der Dampfleitung von selbst schliesst. Denselben Zweck würde eine Drosselklappe erfüllen, welche durch die Spannung eines oder mehrerer Seile offen gehalten wird und sich beim Reissen derselben schliesst. (Vgl. die früher beschriebenen Schutzvorrichtungen gegen Reissen des Regulatorriemens, S. 774 d. Bd.) Textabbildung Bd. 315, S. 810 Fig. 27. Textabbildung Bd. 315, S. 810 Fig. 28. Die Entbehrlichkeit einer Regulierung hört aber auf, wenn die Dampfspannung beträchtlichen Schwankungen unterliegt, was namentlich auf Kohlenzechen eintritt, welche mit Abgasen von Koksöfen heizen, oder bei welchen eine grosse Fördermaschine an denselben Kessel angeschlossen ist, wie die Ventilatormaschine. Fällt beispielsweise die Dampfspannung von 5 auf 4 at, so kann man wieder wie oben die zum Betriebe des Ventilators bei verschiedenen Geschwindigkeiten notwendigen Füllungen rechnen und in das Diagramm eintragen (Linie C bis D Fig. 28). Arbeitete nun die Ventilatormaschine bei 5 at mit 90 Umdrehungen pro Minute und bleibt beim Sinken der Dampfspannung die Füllung ungeändert – was bei Abwesenheit eines Regulators oder eines aufmerksamen Maschinisten geschieht –, so sinkt die Umdrehungszahl, wie man durch Ziehen einer Parallele zur Abscissenachse findet, von 90 auf etwa 82,2 Umdrehungen pro Minute, was einer Verminderung der gelieferten Luftmenge von 100 % auf 76½ % entspricht. Hieraus folgt: Um bei schwankendem Dampfdruck einen konstanten Wetterzug zu erzielen, braucht man entweder einen Regulator oder einen sehr aufmerksamen Maschinisten. Das Bestreben, Menschenmaterial zu sparen, sowie von der Aufmerksamkeit der Maschinisten unabhängig zu sein, hat dazu geführt, alle grösseren Ventilatoranlagen mit Regulatoren zu versehen, und dieselben nur in solchen Fällen wegzulassen, wo man ganz sicher ist, dass die Dampfspannung nur geringen Schwankungen unterliegt. Die im obigen ausgeführten Darlegungen ergeben folgende Bedingungen, welche die Regulatoren für Ventilatormaschinen zu erfüllen haben. Erstens muss der Regulator bei schwankendem Dampfdruck die Umdrehungszahl möglichst unverändert aufrecht erhalten und zweitens muss er eine Aenderung der Umdrehungszahl von Hand in weiten Grenzen zulassen. Diesen Bedingungen genügen kräftige Gewichtsregulatoren mit veränderlicher Hülsenbelastung. Regulatoren mit direkter Pendelaufhängung (Watt-Regulator) sind solchen mit umgekehrter Aufhängung (Proell-Regulator) entschieden vorzuziehen, weil letztere infolge des labilen Charakters der Cg-Kurve bei weitgehender Hülsenentlastung labil, also unbrauchbar werden. Die Thatsache, dass der Proell-Regulator astatischer ist als der Watt-Regulator, ist für Ventilatormaschinen ohne Bedeutung. Ob der Regulator 3 oder 14 % Ungleichförmigkeit hat, ist, wie noch gezeigt werden wird, gleichgültig. Es ist demnach zwecklos, astatische Regulatoren, wie denProell-Regulator oder die Federregulatoren, anzuwenden. Der belastete Watt-Regulator genügt für den in Rede stehenden Zweck vollkommen. Textabbildung Bd. 315, S. 810 Fig. 29. Textabbildung Bd. 315, S. 810 Fig. 30. Textabbildung Bd. 315, S. 810 Fig. 31. Textabbildung Bd. 315, S. 810 Fig. 32. Die Veränderung der Hülsenbelastung kann bewirkt werden durch Spannen einer Feder nach Fig. 29 oder 30. Fig. 29 zeigt eine durch Drehen des Handrades 1 mehr oder weniger zusammengedrückte Drehungsfeder 2, und Fig. 30 zeigt eine durch das Handrad 3, Schnecke 4 und Schneckenrad 5 aufzuwindende Biegungsfeder 6. Weiter kann man ein verschiebbares Laufgewicht nach Fig. 31 oder 32 anbringen. Die Verstellung mit Hilfe einer Feder hat den Nachteil, dass man mit derselben entweder nur belasten oder nur entlasten kann. Mit Rücksicht auf die im Regulator notwendige Masse ist die Entlastung der beste Weg, und man muss dann den Regulator so schwer machen, dass seine Verstellungskraft auch bei kleinster Umdrehungszahl (also weitgehendster Entlastung) ausreicht, während bei der Gewichtsverstellung der Regulator auf der einen Seite belastet, auf der anderen entlastet wird. Auf diese Weise ersetzt das Laufgewicht einen Teil des Urnengewichtes und es genügt ein leichterer Regulator als bei Federentlastung. Zur Fig. 32 ist noch zu bemerken, dass diese Anordnung infolge der Hebelübersetzung kleine und leichte Laufgewichte ermöglicht, dass sich aber infolge des grossen Ausschlages die Hebelarme erheblich verändern, was bei der Konstruktion genau in Rechnung zu ziehen ist, um ein Labil werden des Regulators zu verhüten. Textabbildung Bd. 315, S. 811 Fig. 33. Um Gewissheit darüber zu erlangen, dass diese Art der Regulierung den gestellten Bedingungen entspricht, kann man in das Diagramm Fig. 28 Kurven EF und GH (vgl. Fig. 33) einzeichnen, welche den Zusammenhang zwischen Umdrehungszahl und Füllung für verschiedene Lagen der Touren Verstellung ergeben. Diese Kurven sind bestimmt durch den Ungleichförmigkeitsgrad des Regulators und die Uebertragung seiner Bewegung auf die Steuerung. Wie ersichtlich (vgl. Fig. 33), ändert sich die Umdrehungszahl bei Fallen des Dampfdruckes von 5 auf 4 at nur unbedeutend, nämlich um 2 %, obwohl der Regulator einen Ungleichförmigkeitsgrad von 14 % besitzt. Dass man durch genügend grosse Be- und Entlastung der Hülse eine Veränderung der Umdrehungszahl in weiten Grenzen erreichen kann, ist leicht nachzuweisen. Bezeichnen wie früher Cq und Gg die Zentrifugalkräfte, um Muffengewicht Q und Schwunggewicht G im Gleichgewicht zu halten, und bezeichnet man \frac{C_q}{Q} mit α und \frac{C_g}{G} mit β, so ist C=\alpha\,Q+\beta\,G=\frac{G}{g}\,r\,w^2, also die Winkelgeschwindigkeit w=\sqrt{\frac{g}{r}\,\left(\alpha\,\frac{Q}{G}+\beta\right)}. Die Gleichung zeigt, dass man durch Vergrössern von Q die Umdrehungszahl erheblich steigern und andererseits auch auf Null bringen kann, indem man Q negativ macht, bis \frac{\alpha\,Q}{G}=-\beta ist. Voraussetzung ist hierbei, dass die Cq-Kurve nicht zu weit von der astatischen Geraden abweicht, da sonst ein Labilwerden des Regulators bei so starker Veränderung der Hülsenbelastung unausbleiblich ist. Wenn man nur entlastet oder nur belastet, kann man allerdings ein Labilwerden durch Schrägstellen des Führungsarmes für das Laufgewicht verhindern (vgl. S. 778 Fig. 17). Eine zu weit gehende Entlastung der Hülse ist auch deshalb unvorteilhaft, weil die Verstellungskraft der Regulatoren bekanntlich im Quadrate der Tourenzahl abnimmt; denn es drücken bei einem Regulator (wenn die soeben gebrauchten Bezeichnungen beibehalten werden) Q und \frac{\beta}{\alpha}\,G nach unten, \frac{C}{\alpha} zieht nach oben. Die Verstellungskraft P=Q+\frac{\beta}{\alpha}\,G-\frac{C}{\alpha} ist Null, wenn der Regulator im Gleichgewicht ist; ändert sich die Winkelgeschwindigkeit w um d w, so ändert sich C und P erhält einen von Null verschiedenen Wert. Weil Q und G konstant bleiben, ist P=\frac{d\,C}{\alpha}=\frac{G}{\alpha\,g}\,2\,r\,w^2\,\left(\frac{d\,w}{w}\right), d.h. für dieselbe prozentuale Aenderung der Winkelgeschwindigkeit ist die Verstellungskraft P proportional w2, mithin auch dem Quadrate der Umdrehungszahl. Bei einer Verminderung der Umdrehungszahl von z.B. 100 auf 25 fällt demnach die Verstellungskraft von P auf \frac{1}{16}\,P P. Unterschiede in der Umdrehungszahl von solcher Grösse sind (wie später gezeigt werden soll) bei Pumpmaschinen notwendig, und ist deshalb die Theorie der Aenderung der Verstellungskräfte schon hier erwähnt worden, obwohl in Ventilatorbetrieben Aenderungen der Umdrehungszahl in so weiten Grenzen nicht erforderlich sind; denn die geförderte Luftmenge verändert sich ungefähr wie die dritte Potenz der Umlaufszahl, so dass bei einem Verhältnis dergrössten zur kleinsten Umdrehungszahl von 2 : 1 sich die gelieferten Luftmengen ungefähr wie 8 : 1 verhalten. Dabei ist die grösste Verstellungskraft des Regulators viermal so gross als die kleinste, so dass man mit einem mittelschweren Regulator auskommt und somit die beschriebene Art der Regulierung für Ventilatorbetriebe sehr zu empfehlen ist. Ferner beachte man, dass für alle Steuerungen mit Rückwirkung auf den Regulator die Verstellungskraft im Sinne von 2\,\frac{C}{\alpha}\,\frac{d\,u}{u} nicht so wichtig ist als vielmehr die Masse des Regulators, d.h. seine Widerstandsfähigkeit gegen Verschiebungen, und dass auch aus diesem Grunde das Entlasten der Hülse nicht so bedenklich ist, wie es von manchen Seiten dargestellt wird. Man hat für Ventilatormaschinen auch stark statische Regulatoren, z.B. den Weiss'schen Leistungsregulator, eingewandt. Derselbe hat den Vorteil unveränderter Verstellungskraft. Da dieser Vorteil bei den Ventilatormaschinen, wie nachgewiesen, nur unbedeutend ist, so lassen die übrigen Eigenschaften des Weiss-Regulators denselben für Ventilatorbetrieb als ungeeignet erscheinen, wie folgende Thatsachen zeigen. Der im höchsten Grade statische Regulator wird durch Aenderung der Länge des Stellzeuges (wie später ausführlicher erklärt werden wird) in eine neue Gleichgewichtslage gezwungen, welcher neuen Lage infolge seines hohen Ungleichförmigkeitsgrades eine von der ursprünglichen Lage mehr oder weniger verschiedene Geschwindigkeit entspricht. Zeichnet man wieder wie vorher einige (von der Uebertragung der Regulatorbewegung auf die Steuerung abhängige und deshalb von Fall zu Fall veränderliche) Kurven JK und LM, welche die Füllung als Funktion der Umdrehungszahl darstellen, so sieht man, dass bei schwankendem Dampfdruck die Umdrehungszahl zwar weniger schwankt als bei Abwesenheit eines Regulators; denn sie fällt in dem angezogenen Beispiel bei einem Sinken des Dampfdruckes von 5 auf 4 at um etwa 6 % gegenüber einem Abfall von 10 % bei Abwesenheit eines Regulators; aber dieses Ergebnis kann kaum zufriedenstellend genannt werden. Aus diesem Grunde sind Regulatoren mit veränderlicher Hülsenbelastung für diesen Zweck vorzuziehen. Die Eigentümlichkeit des Ventilatorbetriebes, aussergewöhnlich wechselnde Luftmengen zu erfordern, je nachdem wie der Betrieb in der Grube erweitert wird, oder plötzlich schlechte Wetter auftreten oder endlich die geförderte Luftmenge an Sonntagen vermindert wird, bedingt eine ebenso stark wechselnde Arbeit der Dampfmaschine. (Die pro Umdrehung zu leistende Arbeit wächst, wie schon mehrfach erwähnt, ungefähr wie das Quadrat der Umdrehungszahl.) Verbundmaschinen ermöglichen eine grosse Arbeitsleistung vorteilhaft nur mit Spannungsabfall im Aufnehmer und auch dann ist die Maximalarbeit noch sehr beschränkt. Aus diesem Grunde findet man bei grösseren Ventilatorbetrieben vielfach Zwillingsmaschinen, welche, wie bekannt, grössere Veränderung der Arbeitsleistung erlauben. Zwillingsmaschinen werden reguliert entweder durch Einwirkung nur eines Regulators auf beide Maschinenseiten, was eine Verbindungsstange zwischen denselben notwendig macht, oder aber durch Anwendung je eines besonderen Regulators für jede Maschinenhälfte. Letztere Anordnung ist für Ventilatorbetriebe nicht zu empfehlen, obwohl sie die allgemein unbeliebte Verbindungsstange beseitigt. Der Preis der Maschine wird zwar durch den zweiten Regulator nur unwesentlich erhöht, aber die Tourenverstellungen der beiden Regulatoren können ungleichmässig eingestellt werden, und was daraus folgt, lässt sich aus folgendem Beispiel entnehmen: Der eine Regulator werde so eingestellt, dass seiner Mittelstellung 90 Umdrehungen in der Minute entsprechen und der andere Regulator werde auf 95 Umdrehungen gestellt. Eine derartige Verschiedenheit der Einstellung kann leicht eintreten; denn wenn die Umdrehungszahlen durch Laufgewichte an den Regulatoren zwischen 60 und 120 Umdrehungen in der Minute verändert werden sollen, so entspricht dem Unterschiede von 90 auf 95 Umdrehungen nur etwa 1/20 der ganzen Verschiebungslänge. (Bei Federbelastung nach Fig. 29 oder 30 ist die Gefahr ungleicher Einstellung noch grösser.) Haben ferner die Regulatoren 5½ % Ungleichförmigkeitsgrad, so gibt der eine schon 0 % Füllung, wenn der andere noch Vollfüllung gibt, d.h. die ganze Arbeit wird von der einen Maschinenseite geleistet, während die andere geschleppt wird. Das ist aber Dampfverschwendung im höchsten Grade; denn die eine Seite arbeitet unökonomisch mit grösster Füllung, und die andere Seite verzehrt Reibungsarbeit. Das Beispiel ist gewählt, um den verhältnismässig grossen Einfluss einer geringen Verschiedenheit in der Lage der Touren Verstellung zu beweisen. Ein guter Maschinist wird zwar dafür sorgen, dass beide Regulatoren immer in gleicher Höhe stehen, aber solche Maschinisten gehören auf Kohlenzechen, wo die Mehrzahl der Ventilatoren gebraucht wird, leider zu den Ausnahmen. Einem ähnlichen Gesetz, wie die Ventilatoren, folgen in Bezug auf den Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Arbeitsleistung auch die Zentrifugalpumpen. Da aber Zentrifugalpumpenanlagen fast niemals mit schwankendem Dampfdruck zu kämpfen haben, so werden ihre Antriebsmaschinen im allgemeinen nicht mit Regulatoren versehen. Regulierung der Pumpmaschinen. Die entschieden grösste Mannigfaltigkeit in der Regulierung weisen die Pumpmaschinen auf. Man findet bei ihnen alles vertreten, von jeglicher Abwesenheit eines Regulators an bis zu den kompliziertesten automatischen Regulier- und Entlastungsvorrichtungen. Ebenso wie bei den Ventilatormaschinen erweist es sich auch bei den Pumpmaschinen als vorteilhaft, zu untersuchen, in welchen Fällen ein Regulator entbehrt werden kann, und in welchen ein solcher notwendig wird. Textabbildung Bd. 315, S. 812 Fig. 34. Textabbildung Bd. 315, S. 812 Fig. 35. Betrachtet man die idealen Diagramme Fig. 34 einer Wasserpumpe a, eines Gebläses b und eines Kompressors c, so ist ersichtlich, dass die Maschine zur Ueberwindung des Nutzwiderstandes pro Umdrehung eine bestimmte, von der Umdrehungszahl unabhängige Arbeitsmenge zu leisten hat. Da ferner die Reibungsarbeit der Kolben, Kreuzköpfe u.s.w. gleichfalls eine von der Umdrehungszahl unabhängige Arbeitsmenge pro Umdrehung verzehrt, so genügt bei unveränderlichem Dampfdruck ein und dieselbe Füllung für alle Umdrehungszahlen. Will man aus einer Geschwindigkeit in eine andere übergehen, so ist zur Erzielung der Beschleunigung bezw. Verzögerung die Füllung ein wenig zu verändern, um nach Erreichen der gewünschten Umdrehungszahl wieder auf denselben Wert gebracht zu werden. Eine solche ideale Pumpe würde sich also ohne Regulator in genau so labilem Gleichgewichte befinden, wie eine Betriebsmaschine ohne Regulator. Bei der geringsten Abnahme des Dampfdruckes oder Zunahme des Pumpendruckes würde sie stehen bleiben und im entgegengesetzten Falle durchgehen. Als ein Beispiel für diesen Fall können die von der Southwark Foundry and Machine Co. in Philadelphia gebauten Gebläsemaschinen mit Gitterschiebern dienen. Die Diagramme Fig. 35 dieser Gebläsemaschinen folgen bei geringer Geschwindigkeit der Linie 1 und verändern sich bei steigender Geschwindigkeit durch die strichpunktierte Linie 2 in die Gestalt, welche die punktierte Linie 3 angibt, so dass die Arbeitsleistung fürGeschwindigkeiten zwischen beispielsweise 20 und 50 Umdrehungen pro Minute fast unverändert bleibt. Ohne Regulator wäre demnach eine solche Maschine vollständig labil und würde unaufhörlichen Geschwindigkeitsschwankungen unterliegen. Textabbildung Bd. 315, S. 812 Fig. 36. Textabbildung Bd. 315, S. 812 Fig. 37. Abweichend hiervon weisen jedoch die Durchschnitts-Luft- und Wasserpumpen ein mehr oder weniger geändertes Verhalten auf. Für die Mehrzahl der Pumpmaschinen steigt die pro Umdrehung zu leistende Arbeit mit zunehmender Geschwindigkeit, was besonders auffällig an kleinen und billigen Pumpen hervortritt. In Fig. 36 sind Diagramme dargestellt, wie sie an solchen Maschinen bei höheren Umdrehungszahlen auftreten. Zeichnet man in diese Diagramme solche für niedrige Umdrehungszahlen ein (welche von den idealen Diagrammen nur infolge der Ventilbelastung abweichen), so sieht man, dass der Mehraufwand an Arbeit für grössere Umdrehungszahlen nur von den Verlusten herrührt, und dass die Arbeitsunterschiede für wechselnde Geschwindigkeiten um so grösser werden, je grösser die Verluste gegenüber der Nutzarbeit sind. Beachtet man ferner, dass auch in der Dampfmaschine bei höheren Umdrehungszahlen Verluste durch Dampfdrosselung auftreten, so folgt: Je schlechter eine Pumpmaschine ist in Bezug auf freie Durchströmquerschnitte für Dampf und Förderflüssigkeit, sowie auf leichtes Oeffnen der Ventile, desto mehr kann sie einen Regulator entbehren, und umgekehrt: Je vollkommener eine Pumpmaschine ist, desto gefährlicher ist es, sie ohne Regulator laufen zu lassen. Diese Ueberlegung setzt voraus, dass der Druck, gegen welchen die Pumpe zu arbeiten hat, durch die Umdrehungszahl nicht beeinflusst wird, wie es z.B. bei Reservoirpumpen mit Ueberlauf der Fall ist. Wenn der Arbeitsdruck mit der Umdrehungszahl wächst, wie bei einem Hochofengebläse, Bergwerkskompressor u.s.w., so ist die obige Schlussfolgerung nicht ganz zutreffend. Jedoch ist es besser, von diesem Steigen des Druckes abzusehen, weil sehr häufig mehrere Gebläsemaschinen oder Kompressoren „parallel geschaltet“ in dieselbe Rohrleitung drücken; in diesem Falle ist der Druck in der Rohrleitung nicht von der Umdrehungszahl einer Maschine, sondern von der Summe der Umdrehungszahlen mehrerer Maschinen abhängig, so dass auch hier eine unveränderliche Geschwindigkeit für jede Maschine nur durch einen Regulator oder Drosselverluste eingehalten werden kann. Trägt man, ähnlich wie es bei den Ventilatormaschinen geschehen ist, auch für Pumpmaschinen die Füllung als Funktion der Umdrehungszahl auf (Fig. 37), so ergibt sich für die verlustfreie Pumpe eine der Abscissenachse gleichlaufende Gerade 1, während für die Mehrzahl der wirklich ausgeführten Pumpen sich flachlaufende Kurven, etwa 2 und 3 ergeben, welche sich für geringere Geschwindigkeiten der Gerade 1 anschmiegen. Die Kurve 2 stellt somit graphisch den bekannten Erfahrungssatz dar, dass die Geschwindigkeit guter Pumpen mit reichlichen Ventilquerschnitten und leichten Ventilen sich schon bei geringer Verstellung der Füllung ganz bedeutend ändert. Um nun auch solche Pumpmaschinen gefahrlos ohne Regulator betreiben zu können, gibt es ein einfaches, von allen Maschinisten mit Vorliebe angewandtes, billiges, aber auf die Dauer teueres Mittel, nämlich Dampfdrosselung im Hauptabsperrventil. Dieses Mittel ist sehr wirksam und macht die Kurve 2 im Diagramm Fig. 37 erheblich schneller ansteigen, stellt aber den Wert der an der Maschine meistens vorhandenen Expansionssteuerung gänzlich in Frage. Die Leistung einer Pumpmaschine kann man dem wechselnden Arbeitsbedarf genau so durch Veränderung der Dampfmaschinenfüllung anpassen, wie bei einer Dynamo- oder Transmissionsbetriebsmaschine. Es ist zu diesem Zwecke nur nötig, die Saugventile der Pumpe zu steuern und wechselnde Mengen der angesaugten Förderflüssigkeit aus den Saugventilen wieder zurückfliessen zu lassen, ein Weg, der, beiläufig bemerkt, häufig in solchen Fällen beschritten wird, wo eine Aenderung der Umdrehungszahl schwierig ist, wie im Falle von Pumpenantrieb durch Turbinen, Wasserräder, Elektromotoren. Das weit natürlichere und allgemein angewandte Mittel zur Veränderung der Leistung ist jedoch die Aenderung der Umdrehungszahl, während die Füllung nur wenig geändert wird. Hieraus ergibt sich die Forderung, die Umdrehungszahl der Maschine zwischen Null und einem Höchstwerte verändern zu können, entsprechend 0 % Füllung und Vollfüllung bei der Betriebsmaschine, oder aber intermittierenden Betrieb einzuführen mit einer normalen, wenig veränderlichen Umdrehungszahl und Ruhepausen. In beiden Fällen ist automatische Anpassung an den Betrieb vorteilhaft. Textabbildung Bd. 315, S. 813 Fig. 38. Die Aufgabe, die Umdrehungszahl der Maschine in weiten Grenzen zu ändern, hat man auf verschiedene Weise zu lösen versucht. Das naheliegendste Mittel ist die Aenderung der Uebersetzung zwischen Regulator und Dampfmaschine. Der Regulator behält seine Umdrehungszahl unverändert bei und die Umdrehungszahl der Maschine ändert sich in dem Masse, wie das Uebersetzungsverhältnis zwischen Maschine und Regulator verändert wird, wobei die Verstellungskraft des Regulators sich stets gleich bleibt und zwar sowohl in dem Sinne von 2\,\frac{c}{\alpha}\,\frac{d\,u}{u} als auch in dem Sinne von gesamter widerstehender Regulatormasse. Sehr häufig findet man zu diesem Zwecke die Stufenscheiben verwandt nach Fig. 38. Diese einfache Anordnung hat den sehr grossen Nachteil, dass man die Umdrehungszahl ohne Gefahr nur ändern kann beim Stillstand der Maschine, und dass aus diesem Grunde eine automatische Aenderung gänzlich ausgeschlossen ist. Textabbildung Bd. 315, S. 813 Fig. 39. Besser sind in dieser Hinsicht konische Trommeln nach Fig. 39. Dieselben erfordern aber eine so grosse Baulänge, dass man meistens die eine Trommel nicht auf die Hauptwelle setzen kann, sondern eine Zwischenwelle anwenden muss. Wollte man die Baulänge verkleinern, so würden die Kegel zu steil werden und das Gleiten der äusseren Teile des Riemens zerstörend auf denselben einwirken. In einigen Fällen kann man sich vorteilhaft derEvans'schen Reibungskegel bedienen (Fig. 40). Bei der Anwendung beider Vorrichtungen ist darauf zu achten, dass die Riemen rechtzeitig erneuert werden. Textabbildung Bd. 315, S. 813 Fig. 40. Textabbildung Bd. 315, S. 813 Fig. 41. Vielfach angewandt werden ferner Reibungsräder nach Fig. 41 und 42. Die Anordnung Fig. 42 hat den Vorteil, dass der Regulator in der Mehrzahl der Fälle kein Spurlager braucht, und das ganze stets gleich bleibende Regulatorgewicht für die Anpressung der Reibräder zur Verfügung steht. Nur bei ganz grossen Regulatoren wird es nötig, einen Teil des Regulatorgewichtes durch ein nachgiebiges Lager 1, wie in der Figur angedeutet, aufzunehmen. Beide Vorrichtungen, sowohl nach Fig. 41 wie nach Fig. 42, arbeiten gut, wenn man sich zu reichlichen Abmessungen entschliesst und die Reibräder frei von Oel gehalten werden. Die Sicherheit der Uebertragung wird bedeutend erhöht, wenn die treibenden Räder 2 mit Leder oder Papier überzogen oder aber aus Vulkanfiber hergestellt werden. Dagegen ist die hier und da zu treffende Anordnung, das Planrad 3 mit Leder zu überziehen, unvorteilhaft. Sobald als nämlich die Maschine längere Zeit mit gleich bleibender Umdrehungszahl arbeitet, quetscht sich das Leder in dem entsprechenden Ringe des Planrades weg und es bereitet dann das Verschieben des Reibrades 2 Schwierigkeiten. In Nordamerika hat man mehrfach das bekannte Sellers'sche Reibrädergetriebe (Fig. 43 und 44) benutzt, welches durch Verschieben der mittleren Scheiben 1 Veränderung der Umdrehungszahl innerhalb weiter Grenzen erlaubt. Diese Konstruktion hat sich ebenso wie die vorher beschriebenen überall da gut bewährt, wo die Räder reichlich gross gewählt wurden. Wenn die Räder zu klein sind, wird die Regulatorwirkung träge; denn die Räder gleiten bei jeder Geschwindigkeitsänderung, namentlich beim Anlassen der Maschine, und fressen tiefe Rillen in die Räder 1 bezw. 3. Das Gleiten wird erheblich beeinflusst durch die Art, wie das Urnengewicht mit dem Regulator verbunden ist. Die Urne muss lose auf der Regulatorspindel sitzen, so dass sie nicht an den Geschwindigkeitsänderungen der Spindel sofort teilzunehmen braucht. Textabbildung Bd. 315, S. 813 Fig. 42. Ein einfacher Weg, allmähliche Aenderung der Uebersetzung zwischen Maschine und Regulator ohne Zuhilfenahme der nicht immer zuverlässigen Reibung zu erreichen, ist bisher nicht bekannt. Ein zuverlässiges und bequemes Mittel zur allmählichen Veränderung der Umdrehungszahl bietet die Veränderung der Hülsenbelastung. Dieses Mittel ist, wie früher gezeigt, besonders als Hülsenentlastung ausserordentlich wirksam, bedingt aber schnelles Sinken der Verstellungskraft beim Sinken der Umdrehungszahl und für eine grosse Zahl von Konstruktionen eine bedeutende Aenderung des Ungleichförmigkeitsgrades δ. Die Aenderung von δ, welche, weil nicht genügend beachtet, häufig zu Labil- und somit Unbrauchbarwerden der Regulatoren geführt hat, lässt sich beseitigen durch Wahl von Regulatoren mit astatischer Cq-Kurve oder durch Anwendung konstruktiver Mittel, wie Schrägstellung der Bahn des Laufgewichtes, Verlegung derselben über oder unter den Drehpunkt des Hebels, Anwendung von Zusatzfedern u.s.w. Was die schon vorhin behandelte Abnahme der Verstellungskraft betrifft, so wird häufig übersehen, dass dieselbe für Pumpmaschinen nicht dieselben unangenehmen Folgen hat wie für Betriebsmaschinen; denn im Pumpen- und Gebläsebetriebe sind sprungweise Aenderungen der Belastung nahezu ausgeschlossen und der Regulator hat genügend Zeit, um die allmählich eintretenden Belastungswechsel einzustellen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Abnahme der Verstellungskraft im Sinne von 2\,\frac{C}{\alpha}\,\frac{d\,u}{u} nicht für alle Steuerungen von gleicher Bedeutung ist. Während die Abnahme der Verstellungskraft auf Steuerungen mit nur passivem Widerstände (z.B. Rider-Steuerungen) einen deutlich bemerkbaren Einfluss ausübt, weil der Regulator den Schieber kaum noch zu bewegen vermag, so ist der Einfluss für Ausklinksteuerungen nahezu Null. Pumpmaschinen mit Corliss-Steuerung lassen sich durch Entlastung der Regulatorhülse so weit verlangsamen, als das Schwungrad es zulässt. Für Steuerungen mit Rückwirkung auf den Regulator ist eben die gesamte widerstehende Regulatormasse weit wichtiger als die prozentuale Verstellungskraft 2\,\frac{C}{\alpha}\,\frac{d\,u}{u}. Textabbildung Bd. 315, S. 814 Fig. 43. Textabbildung Bd. 315, S. 814 Fig. 44. Demgegenüber bietet für Rider-Steuerungen der sogen. Leistungsregulator von Weiss (Fig. 45) den Vorteil gleichbleibender Verstellungskraft. Dieser Regulator besteht, wie schon erwähnt, in der Verbindung eines äusserst statischen Regulators (δ = 120 %) mit einem veränderlichen Stellzeug. Der Weiss-Regulator besitzt direkt aufgehängte Walzen 1, auf welchen die schwere Hülse 2 ruht. Die Längsveränderung des Stellzeuges wird durch ein Handrad 3 mit Zwieselschraube in der Regulatorverbindungsstange bewirkt. Die Verstellung des Rades 3 verändert die relative Lage der Regulatorschwungmassen gegenüber der Steuerung der Maschine. Der Vorgang beim Verändern der Umdrehungszahl ist am durchsichtigsten für eine ideale verlustlose Pumpe, welche für alle Geschwindigkeiten die gleiche Dampfmaschinenfüllung verlangt. Wird das Handrad 3 gedreht, so wird je nach dem Drehungssinnedesselben die Füllung der Maschine vergrössert oder verkleinert, weil der Regulator infolge seines Beharrungsvermögens vorläufig in seiner Stellung verbleibt. Da jetzt Dampfarbeit und Pumpenarbeit nicht mehr im Gleichgewichte sind, ändert sich die Maschinengeschwindigkeit, wodurch der Regulator gezwungen wird, seine Lage so lange zu wechseln, bis wieder Gleichgewicht zwischen Dampfarbeit und Pumpenarbeit hergestellt ist. Der Enderfolg ist demnach, dass bei gleichbleibender Füllung der Regulator in eine andere Lage „gedrückt“ worden ist, welcher neuen Lage infolge des hohen Ungleichförmigkeitsgrades δ eine von dem Ausgangs werte verschiedene Umdrehungszahl entspricht. Ist die Pumpmaschine nicht ideal verlustlos, so geht die Füllung nicht wieder auf den ursprünglichen Wert zurück, sondern bleibt auf einem Zwischen werte stehen, welcher die Dampfarbeit der Pumpenarbeit bei der neuen Umdrehungszahl anpasst. Man muss demnach, um eine gleich grosse Geschwindigkeitsänderung zu erzielen, in diesem Falle weiter schrauben als bei einer verlustfreien Pumpmaschine. Zu bemerken ist noch, dass das Verstellen des Handrades, das dadurch erzielte Bewegen der Steuerung, und endlich das selbstthätige Rückverstellen derselben durch den Regulator nicht zeitlich getrennt nacheinander erfolgen müssen, sondern sich teilweise überdeckend zu gleicher Zeit vor sich gehen. Textabbildung Bd. 315, S. 814 Fig. 45. Die Einfachheit dieses Regulierprinzips, die Abwesenheit jeder Gewichts Verschiebung oder Aenderung des Uebersetzungsverhältnisses zwischen Maschine und Regulator, sowie die trotz weiter Verstellung ungeänderte Verstellungskraft haben dem Weiss-Regulator eine ausgedehnte Anwendung verschafft. Es ist aber nicht zu verkennen, dass dieses Regulierungsprinzip, welches einige vermeintliche Uebelstände der vorher beschriebenen Regulierungsarten beseitigt, wieder andere Unzuträglichkeiten mit sich bringt, wie aus folgender Ueberlegung hervorgeht: Hat man die Maschine auf raschen Gang gestellt und tritt ein Bruch des Pumpendruckrohres ein, so ist dieselbe plötzlich völlig entlastet. Ein gewöhnlicher Geschwindigkeitsregulator wird in einem solchen Falle auf 0 % Füllung einstellen, wobei die Umdrehungszahl je nach der Grösse von δ um 5 bis 10 % steigt. Der Weiss'sche Regulator ist dazu ohne weiteres nicht im stände, denn er steht bei hoher Umgangszahl bereits am oberen Hubende und kann demnach die Steuerung nicht mehr genügend verstellen, um ein Durchgehen der Maschine zu verhindern. Um der sich hieraus ergebenden Gefahr vorzubeugen, ist der Weiss-Regulator mit einer Vorrichtung versehen, welche, sobald als die höchste Regulatorstellung (und damit gleichzeitig die Maximalgeschwindigkeit der Maschine) erreicht ist, die Verbindung zwischen Regulator und Steuerung trennt und eine Kraft auslöst, welche die Steuerung auf 0 % Füllung stellt. Diese Ausklinkvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Nuss 4, welche bei höchster Regulatorstellung durch den Anschlag 6 gedreht wird und der eingekerbten belasteten Verbindungsstange 5 gestattet, herabzugleiten. Durch diesen Apparat geht der Hauptvorteil des Weiss-Regulators, nämlich die Einfachheit, wieder verlorenDie Anbringung einer Ausklinkvorrichtung lässt sich vermeiden durch eine verhältnismässig einfache Sicherheitsvorrichtung in Verbindung mit dem Hauptabsperrventil (Fig. 46). In die Absperrventilsäule tritt durch das Rohr 1 die Förderflüssigkeit (Wasser, Druckluft u.s.w.) und presst den Kolben 2 nach oben. Während des normalen Betriebes, d.h. so lange als Druck in der Leitung ist, wird 2 in dieser Stellung starr festgehalten. Drehung des Handrades 3 öffnet und schliesst dann das Hauptabsperrventil in bekannter Weise. Verschwindet aber durch Rohrbruch der Druck unter dem Kolben 2, so fällt derselbe mitsamt Handrad 3 und Ventilspindel nieder und schliesst das Dampfventil. Die Anwendung dieser Vorrichtung empfiehlt sich namentlich auch für ohne Regulator laufende Pumpmaschinen, deren Sicherheit sie bedeutend erhöht.. Der Weiss-Regulator verursacht ein auffälliges Schwanken der Umdrehungszahl beim Wechsel der Dampfspannung oder des Druckes der Förderflüssigkeit. Fällt die Dampfspannung oder steigt der Flüssigkeitsdruck, so muss die Dampffüllung vergrössert werden und die Maschine läuft infolge der zu diesem Zwecke notwendigen tieferen Regulatorstellung naturgemäss langsamer. Eine Verlangsamung ist demnach unausbleiblich, aber der Weiss-Regulator hat die unangenehme Eigenschaft, eine Maschine ungefähr 10mal so viel zu verlangsamen als ein normaler Geschwindigkeitsregulator es thut. Verändern sich Dampf- bezw. Förderflüssigkeitsdruck in der anderen Richtung, so steigt die Umdrehungszahl. Treffen Erhöhung der Dampfspannung und Sinken der Luftspannung zusammen (was auf Kohlenzechen und Hüttenwerken nur zu häufig geschieht), so ändert sich bisweilen die Umdrehungszahl so weit, dass die Regulatorausklinkvorrichtung in Wirksamkeit tritt, was leicht zu Betriebsstörungen Veranlassung geben kann. Textabbildung Bd. 315, S. 815 Fig. 46. Diese Geschwindigkeitsschwankungen haben dem Weiss-Regulator den Vorwurf eingetragen, dass er für Maschinen, welche mit häufig wechselnder Dampfspannung zu arbeiten haben – das sind vor allem Hütten- und Bergwerkspumpmaschinen –, unbrauchbar sei. Dieser Vorwurf ist zum grössten Teile berechtigt, denn dass sich die Umdrehungszahl der Maschine beim Wechsel der Dampfspannung bedeutend ändert, ist unerwünscht, weil damit ein Wechsel der Luftspannung und infolgedessen Unregelmässigkeiten im Gange der durch Luftdruck bethätigten Apparate bezw. des Hochofens verbunden sind. Andererseits ist nicht zu verkennen, dass die Veränderung der Umdrehungszahl beim Wechsel der Luftspannung häufig sehr erwünscht ist, denn ein Fallen derselben ist die Folge von erhöhtem Verbrauch und umgekehrt. Hier helfen also die Schwankungen in der Umdrehungszahl, den Betrieb gleichmässiger zu gestalten, besonders bei erhöhtem Luftverbrauch, während bei vermindertem Verbrauch die Umdrehungszahl zwar sinkt, aber die Luftspannung so lange steigt, bis die Dampfmaschine die Arbeit nicht mehr schaffen kann und stehen bleibt (falls sich auf dem Luftbehälter kein Sicherheitsventil befindet). Die Beschleunigung der Maschine bei Eintritt von Spannungsabfall in der Windleitung ist aber auch die einzige Eigenschaft des Weiss-Regulators, welche ihm für Gebläsemaschinen eine gewisse Berechtigung verschaffen kann; denn der plötzliche Spannungsabfall in der Windleitung, welcher beim Umschalten der Winderhitzer entsteht, wird infolge der erhöhten Umdrehungszahl schnell ausgeglichen, was die Anwendung pseudoastatischer Regulatoren nicht in dem Masse ermöglicht. Der dem Weiss-Regulator hier und da gemachte Vorwurf, dass bei Versetzungen im Ofen die steigende Luftspannung eine Zerstörung des Ofens zur Folge habe, trifft im gleichen Masse die pseudoastatischen Regulatoren. (Ein solcher Fall kann beiläufig nur da eintreten, wo Sicherheitsventile auf der Windleitung fehlen.) Dort, wo es auf Einfachheit und Billigkeit ankommt, z.B. bei kleinen Kompressoren, Luft- und Wasserpumpen für Kondensationsanlagen, ist der Weiss-Regulator unbedingt am Platze, und das ist ja auch dasjenige Feld, für welches er erfunden wurde. Dagegen ist die Anwendung, welche er in Deutschland für Pumpmaschinen und Gebläsemaschinen gefunden hat, hauptsächlich Modesache und ausserdem eine gewisse Bequemlichkeit der Maschinenkonstrukteure,denen in den Weiss'schen Prospekten alles so wunderbar zurecht gemacht ist, dass die Verdauung keine Schwierigkeiten bereitet. Ob sich aber der Weiss-Regulator für den Grossmaschinenbau auf die Dauer halten kann, erscheint zum mindesten zweifelhaft. Der Vollständigkeit wegen sei erwähnt, dass eine Aenderung der Geschwindigkeit von Pumpmaschinen auch durch Veränderung des Regulatorgetriebes versucht worden ist, jedoch leiden diese Einrichtungen bisher noch an einer solchen Kompliziertheit, dass sie in ihrer jetzigen Gestalt wenig Hoffnung auf Anwendung erwecken können, und daher hier von einer Beschreibung derselben abgesehen werden kann. Textabbildung Bd. 315, S. 815 Fig. 47. Es wurde schon darauf hingewiesen, dass die Anpassung der Umdrehungszahl an den Betrieb entweder von Hand oder aber selbstthätig erfolgen kann. Die Einstellung von Hand hat da Berechtigung, wo die Schwankungen im Verbrauch von Förderflüssigkeit nur selten denjenigen Betrag überschreiten, welcher durch Akkumulatoren, Wasser- oder Luftbehälter ausgeglichen werden kann, ferner da, wo billige Maschinenwartung zur Verfügung steht, und endlich da, wo die Geschwindigkeit der Pumpmaschine von dem Fortgange eines Arbeitsprozesses abhängt (Beispiel: Bessemer-Gebläse). In allen übrigen Fällen ist es jedoch vorzuziehen, die Leistung der Maschine selbstthätig verändern zu lassen. Von den beiden hierfür zur Verfügung stehenden Wegen: 1. die Umdrehungszahl dem jeweiligen Verbrauche anzupassen und 2. durch Einführung von Betriebspausen zu regulieren, führt der erste fast immer auf Anwendung eines Kolbens, welcher eine Feder dem wechselnden Druck der Förderflüssigkeit entsprechend zusammenpresst und die Vorrichtung zur Veränderung der Geschwindigkeit verschiebt. Als Beispiel diene die in Fig. 47 dargestellte Vorrichtung, welche (soweit als dem Verfasser bekannt) in Deutschland zuerst von Hartung in Düsseldorf gebaut und dann später mehrfach nachgeahmt worden ist. Die Druckluft bezw. das Wasser tritt unter den Kolben 1, presst bei steigender Spannung (also verringertem Verbrauch) die Feder 2 zusammen und verlangsamt mit Hilfe der Reibräder 3 und 4 die Maschine. Die Spannung der Feder 2 in tiefster Lage des Kolbens 1 und damit auch die Spannung der Luft, bei welcher der Apparat anfängt zu wirken, werden eingestellt durch die Mutter 5, während die Mutter 6 den Kolbenhub nach oben begrenzt. Der Apparat hält die Luftspannung um so gleichmässiger, je biegsamer die Feder 2 ist. Durch die Grösse des Planrades 4 ist die Minimalgeschwindigkeit der Pumpmaschine beschränkt – weil der Durchmesser des Rades 3 nicht beliebig verkleinert werden darf, ohne die Sicherheit der Uebertragung zu gefährden – und damit sind der Anwendungsfähigkeit des Apparates Grenzen gezogen; denn die Maschine läuft mit der Minimalgeschwindigkeit auch dann weiter, wenn keine Luft verbraucht wird. Der Ueberschuss muss in diesem Falle durch die Sicherheitsventile abgeblasen werden. Derselbe Uebelstand haftet dem Apparat von Weiss (Fig. 48) an. Auch bei diesem wirkt der Druck der Förderflüssigkeit auf den Kolben 1 und presst die Feder 2 zusammen, deren Anfangsspannung mit Hilfe der Mutter 3 eingestellt werden kann. Da die Lage des Punktes 4 sich nur wenig verändert, so ist ersichtlich, dass eine Auf- und Abbewegung des Kolbens 1 eine Auf- und Abbewegung des statischen Regulators und somit eine der veränderten Höhenlage des Regulators entsprechende Geschwindigkeitsänderung zur Folge hat. Es wurde soeben hervorgehoben, dass auch bei diesem Apparate die Minimalgeschwindigkeit noch ziemlich hoch ist, so dass die Sicherheitsventile heftig abblasen müssen, wenn plötzlich starke Verminderung des Luft- oder Wasserverbrauches eintritt. Textabbildung Bd. 315, S. 816 Fig. 48. Der Apparat von Hartung (Fig. 47), welcher in Verbindung mit pseudoastatischen Regulatoren gebraucht wird, wirkt sicher und zuverlässig, wenn Steuerkolben 1, Feder 2 und die Reibräder 3 und 4 genügend gross bemessen werden. Dagegen erregt der Weiss'sche Apparat einige Bedenken. Der Hub des statischen Regulators wird ausgenutzt, um die Geschwindigkeit zu verändern, während der die Dampffüllung bestimmende Punkt 4 nahezu fest liegt. Tritt ein Bruch des Druckrohres ein, so verschwindet der Druck auf den Kolben 1 und der Regulator steigt in seine höchste Lage, wobei Punkt 4 nach einer kurzen Niederschwingung wieder auf ungefähr dieselbe Stelle kommt. Um dann die Steuerung auf 0 % Füllung zu stellen, müsste sich der Regulator noch um ein bedeutendes Stück heben; da er aber seine höchste Lage erreicht hat, so geht die Maschine durch, falls nicht ein Ausklinkmechanismus (ähnlich dem in Fig. 45 abgebildeten) vorgesehen ist. Aber auch mit einer Auslösevorrichtung ist der Weiss'sche Automat (Fig. 48) nicht einwandfrei. Die Ausklinkvorrichtung tritt in Thätigkeit, sobald als der Regulator seine höchste Lage erreicht. Nun steigen bei fallender Luftspannung Punkt 5 und bei wachsender Dampfspannung Punkt 4. Treffen hohe Dampfspannung und niedrige Luftspannung (d.h. starker Luftverbrauch) zusammen, so wird der Regulator in seine höchste Lage gedrückt und klinkt aus zu einer Zeit, wo es am wenigsten erwünscht ist. Dann hat der ganze Betrieb zu warten, bis der Regulator wieder eingerückt ist, und das kann unter Umständen lange dauern; denn automatische Vorrichtungen werden immer da angebracht, wo man Menschenmaterial sparen will. Diese Uebelstände des Weiss'schen Automaten zusammen mit der Unbequemlichkeit, dass er vom Regulatorfabrikanten nicht mitgeliefert wird, sondern jeder Käufer ihn selber herstellen muss, erklären seine verhältnismässig seltene Anwendung. Textabbildung Bd. 315, S. 816 Fig. 49. Weit häufiger und mit entschiedenem Erfolge ist der Betrieb mit selbstthätig eingeleiteten Unterbrechungen angewandt worden. Die Unterbrechung tritt ein bei Steigendes Luft- bezw. Wasserdruckes oder des Akkumulators oder endlich der Wassersäule selbst. Eine der einfachsten auf diesem Prinzip beruhenden Ausführungen ist schematisch in Fig. 49 dargestellt. Das Dampfventil 1 und 2 wird durch sein eigenes Gewicht, sowie das Gewicht des Kolbens 3 und der Belastungskugel 4 offen gehalten. Der Raum unter dem Kolben 3 steht durch das Rohr 5 mit der Förderflüssigkeit in Verbindung, so dass bei einer durch die Grösse des Gewichtes 4 bestimmten Spannung derselben 1, 2, 3 und 4 in die Höhe gehoben werden und die Pumpmaschine stillgesetzt wird. Fällt infolge vermehrten Verbrauches der Druck, so öffnet sich das Dampfventil selbstthätig wieder. Textabbildung Bd. 315, S. 816 Fig. 50. Um das in Rede stehende Prinzip zur Regulierung von Presspumpen und Reservoirpumpen verwenden zu können, muss man das Dampfventil mit dem Akkumulator bezw. einem Schwimmer in Verbindung bringen. Auf sehr einfache Weise ist diese Verbindung hergestellt in der „Home-made“-Vorrichtung (Fig. 50). Der in die Höhe steigende Akkumulator hebt das grosse Gewicht 1 und gestattet auf diese Weise dem kleinen Gewichte 2 das Dampfventil zu schliessen. Die Gewichte sind schwer genug gewählt, um Hängenbleiben des Ventils zu vermeiden. Fällt der Akkumulator, so wird das Gewicht 2 in die Höhe gezogen und das Dampfventil geöffnet. Wenn die Uebertragungskette reisst, bleibt die Pumpe stehen. Textabbildung Bd. 315, S. 816 Fig. 51. Eine feinere konstruktive Durchbildung zeigen die Apparate, welche eine hydraulische Uebertragung vom Akkumulator zum Drosselventil benutzen (vgl. Fig. 51). Der in die Höhe steigende Akkumulator 1 zieht den Schieber 2 in die Höhe und gestattet dem Kraftwasser den Zutritt zum Kolben 3, welcher niedergeht und den Dampf absperrt. Wenn der Akkumulator fällt, wird der Schieber 2 niedergedrückt und verbindet den Raum über dem Kolben 3 mit der Atmosphäre. Der von unten auf das Ventil 4 wirkende Druck öffnet dann den Dampfzufluss zur Pumpe. Der Druck auf den Kolben 5 hält das Ventil während des Ganges der Pumpmaschine sicher offen. Durch Ueberdeckungen am Schieber 2 oder durch verschiebbare Anschläge an der vom Akkumulator bethätigten Stange 6 kann der Apparat so eingestellt werden, dass der Akkumulator (bezw. Schwimmer für Reservoirpumpen) erst ein bestimmtes Stück fällt, bevor die Pumpe wieder zu arbeiten anfängt. Textabbildung Bd. 315, S. 817 Fig. 52. Textabbildung Bd. 315, S. 817 Fig. 53. In Nordamerika hat man infolge der hohen Arbeitslöhne der selbstthätigen Regulierung grosse Aufmerksamkeit zugewandt und sich namentlich bemüht, marktfähige Regulatoren zu schaffen. Als Beispiele hierfür mögen die Regulatoren von Fisher (Fig. 52) und von Metz (Fig. 53) dienen. Dieselben bestehen aus je einem Doppelsitzventil 1 und 2, welches durch die Feder 3 bezw. das Gewicht 4 und die Differenz des Dampfdruckes auf beide Ventilteller offen gehalten wird. Das Rohr 5 verbindet den Regulator mit der Pumpendruckleitung, so dass der Dampf abgesperrt wird, wenn der auf dem Kolben 6 lastende Wasser- bezw. Luftdruck eine gewisse Höhe überschreitet. Die Höhe dieser Spannung wird eingestellt durch das Handrad 7 bezw. das Gewicht 4. Durch Drehen des Handrades 7 schraubt man den unteren Teil der Ventilspindel in den oberen und verändert dadurch die Länge der Feder 3 bei geschlossenem Ventil, also auch die von derselben ausgeübte Kraft und damit denjenigen Flüssigkeitsdruck, welcher das Ventil schliesst. Handrad 8 dient als Gegenmutter und Rohr 9 mit Ventil 10 dient dazu, den Apparat im Bedarfsfalle ausser Betrieb zu setzen. Die beiden Handräder hätte man billiger durch eine Zwiesel-Schraube mit Sechskant ersetzen können. Der Fisher-Regulator (Fig. 52) schliesst, weil von einer Feder abhängig, ganz allmählich, so dass schon lange vor dem Stillsetzen ein Langsamerlaufen infolge starker Dampfdrosselung bemerkbar wird, während der Metz-Regulator plötzlicher abschliesst. Textabbildung Bd. 315, S. 817 Fig. 54. Um plötzliches Anhalten und allmähliches Wiederanlaufenlassen zu ermöglichen, hat die Mason Regulator Co. in Boston einen Regulator (Fig. 54) in den Handel gebracht, welcher sich durch vermehrte Kompliziertheit auszeichnet. Der Dampf hat in diesem Regulator den Weg durch den Kanal 1, das von der Feder 10 offen gehaltene Ventil 2, Kanal 3 unter den Kolben 4 zu nehmen, um das Hauptventil 5 zu öffnen, welches nun den Dampf etwas gedrosselt infolge des Druckes der Feder 11 zur Pumpezulässt. Beim Steigen des Pumpendruckes wird die Membran 6 in die Höhe gedrückt und dadurch Ventil 2 geschlossen. Der Druck unter Kolben 4 verschwindet und das Ventil 5 schliesst sich. Das sich nach oben öffnende Rückschlagventil 7 erlaubt dem Hauptventil ein augenblickliches Schliessen, aber nur ein langsames Oeffnen, so dass die Pumpe nicht sofort ausspringt, wenn der Wasserdruck nur wenig fällt. Textabbildung Bd. 315, S. 817 Fig. 55. Textabbildung Bd. 315, S. 817 Fig. 56. Eine Anwendung der Regulierung durch Betriebsunterbrechungen auf Kompressoren zeigt der Regulator Fig. 55, welcher von der Clayton Air Compressor Co., Brooklyn, N. Y., hergestellt wird. Die durch Rohr 5 eintretende Druckluft hebt bei einer bestimmten, durch Gewicht 4 einstellbaren Spannung den Kolben 6 und schliesst Dampfventil 1 und 2. Feder 7 dient zum Auffangen des Gewichtes 4, Anschläge 8 und 9 begrenzen den Hub. Ein Geschwindigkeitsregulator 10 verhindert das Durchgehen der Maschine bei Spannungsverminderungen in der Luftleitung. Die Maximalumdrehungszahl des Kompressors lässt sich durch Feder 11 innerhalb enger Grenzen verstellenDie gezeichnete Bauart hat den Nachteil, dass ein Nachspannen der Feder 11 die Belastung des Kolbens 6 ändert und somit für jede Verstellung von 11 eine entsprechende Verschiebung von 4 notwendig wird. Um vollständige Unabhängigkeit der beiden Regulierungen zu sichern, könnte man die Konstruktion etwa nach Fig. 56 umändern.. Der Clayton-Regulator ist bemerkenswert, weil er eine Verbindung von Unterbrechungsregulator und Zentrifugalregulator darstellt, während die vorher beschriebenen Regulatoren auf ein Durchgehen der Maschine infolge fallenden Luft- oder Wasserdruckes keine Rücksicht nehmen. Zentrifugalregulatoren sind allerdings bei denjenigen Pumpen, für welche die marktfähigen Druckregulatoren hauptsächlich gebraucht werden, das sind Worthington-Pumpen und ähnliche, ziemlich entbehrlich; wenn dagegen die Regulierung mit selbstthätigen Betriebsaussetzungen auf grosse Pumpmaschinen angewandt wird, ist ein Zentrifugalregulator eine unbedingte Notwendigkeit. Es ist aber verkehrt, in solchen Fällen kostspielige Regulatoren anzuwenden. Je einfacher dieselben sind, desto besser sind sie, weil sie nur für den Notfall gebraucht werden. Für diesen Fall spielen Ungleichförmigkeitsgrad, Eigenreibung, reduzierte Masse u.s.w. durchaus keine Rolle, denn es wird nur verlangt, dass die Maschine vor Zertrümmerung geschützt wird. Der Clayton-Regulator entspricht diesem Zwecke vollkommen. Alle bisher beschriebenen, durch Betriebsunterbrechung regulierende Vorrichtungen sind aber nur unter ganz bestimmten Bedingungen brauchbar. Für Eincylinderpumpen bezw. Kompressoren ist ihr Gebrauch nicht anzuraten. Bleibt nämlich die Maschine nahe dem toten Punkte stehen, so ist ein selbstthätiges Wiederanlaufen an und für sich ausgeschlossen. Bleibt sie unter beliebigem Kurbelwinkel stehen, so bringt die Rückwirkung der Förderflüssigkeit infolge der Dampfkondensation sie ruckweise auf den Totpunkt zurück (unter der Voraussetzung, dass Dampf- und Pumpenkolben auf derselben Kolbenstange sitzen). Es besteht demnach immer die Gefahr, dass die Maschine ohne menschliche Hilfe nicht wieder anlaufen kann. Textabbildung Bd. 315, S. 818 Fig. 57. Auch Verbunddampfmaschinen bereiten in Bezug auf selbstthätiges Anlaufen Schwierigkeiten, wenn die Maschine so stehen geblieben ist, dass die Hochdruckkurbel kurz vor einem der Totpunkte steht. Wenn die Maschine lange genug still steht, so dass der Dampf Zeit hat, sich in den Cylindern zu kondensieren, dann drückt allerdings der Pumpenteil die Maschine in eine Stellung, aus welcher sie anspringen kann. Darauf kann aber der Betrieb nicht warten und es bleibt somit, falls Regulierung durch einen der beschriebenen selbstthätigen Apparate beabsichtigt wird, als Antriebsmaschine nur die Zwillingsdampfmaschine übrig. Zwillingsmaschinen, deren Betriebstourenzahl durch einen Zentrifugalregulator eingestellt wird, springen immer an, weil der Regulator beim Anlaufen Vollfüllung gibt. Dagegen laufen solche Pumpmaschinen, deren Umdrehungszahl durch eine von Hand fest eingestellte Füllung bestimmt ist, nur dann sicher an, wenn die Dampfmaschine mit mindestens 50 % Füllung arbeitet. Wenn die eingestellte Füllung kleiner ist, z.B. p %, so gibt 50-p den Kolbenweg in Prozent an, aus welchem die Maschine nicht anlaufen kann, weil beide Dampfeinströmungen geschlossen sind (unendlich lange Pleuelstangen vorausgesetzt). Die Pumpe kann zwar infolge von Undichtigkeit der Kolben oder infolge von Kondensation im Dampfcylinder in eine für das Wiederanlaufen günstigere Lage gedrückt werden, aber derartig unzuverlässig und langsam wirkende Mittel bleiben am besten von der Betrachtung ausgeschlossenSehr geeignet sind die Unterbrechungsregulatoren demnach für schwungradlose Zwillingsdampfpumpen. Dieselben arbeiten fast mit Vollfüllung und springen daher in jeder Lage an. Der ausgedehnten Verbreitung der Worthington-, Blake- und ähnlichen Pumpen in den Vereinigten Staaten ist auch die Entstehung der zahlreichen Pumpenregulatoren nach dem Prinzip der oben beschriebenen zuzuschreiben.. Aus diesen Thatsachen geht hervor, dass die Anwendung selbstthätiger Unterbrecher nur bei Zwillingsdampfmaschinen und auch bei diesen nur unter bestimmten Bedingungen befriedigende Ergebnisse liefern kann. Sind diese Bedingungen erfüllt und sorgt man für sichere Abführung des Kondensationswassers aus den Cylindern, so ist diese Art der Regulierung ideal vollkommen und thut ihre Pflicht ohne menschliche Hilfe. Textabbildung Bd. 315, S. 818 Fig. 58. Die hervorgehobene Beschränkung auf Zwillingsmaschinen und die lästige Kondensation im Cylinder haben auch hier den Wunsch nach Verbesserungen wachgerufen. Dieselben bestehen darin, die Maschinen nicht anzuhalten, sondern mit ganz geringer Geschwindigkeit weiterlaufen zu lassen. Als eine derartige Verbesserung bezeichnet Weiss den schon auf S. 814 beschriebenen Apparat in Verbindung mit seinem Regulator. Die Ausführungen auf S. 815 zeigen aber, dass der Weiss'sche Apparat durchaus nicht als eine Verbesserung aufzufassen ist, weil die Minimalgeschwindigkeit der Pumpe zu hoch ist und in längeren Betriebspausen bedeutende Mengen von Wasser bezw. Luft durch die Sicherheitsventile abgeblasen werden müssen. Dagegen hat die Ingersoll Sergeant Drill Co., eine der bedeutendsten Kompressorenfirmen der Vereinigten Staaten, für ihre Kompressoren eine Regulierungsmethode erfunden, welche allen Anforderungen entspricht, aber auch dementsprechend vielteilig ist. Der Regulator ist (teilweise schematisch) in Fig. 57 und 58 dargestellt. Der Regulator 3 (Fig. 57) beeinflusst die Dampfventile 1, 2 und die Kompressorventile 4 durch folgende Vorgänge: Steigt die Luftspannung im Behälter 7, so pflanzt sich die Drucksteigerung durch das Rohr 5 (Fig. 57 und 58) zum Regulator 3 fort und wirkt, durch die Oeffnungen 12 tretend, auf den Kolben 13. Die Höhe der Luftspannung, welche den Kolben 13 bewegen kann, hängt ab von den Gewichten 8 (Fig. 57), welche mittels des Hebels 11 (Fig. 58) den Kolben 13 niederdrücken. So lange als die Luftspannung unter dieser Grenze bleibt, befindet sich der Hilfsschieber 14 in der gezeichneten Lage. In dieser Lage ist der Raum hinter dem Kolben 15 mit der Druckluft, der Raum hinter dem Kolben 16 mit der Aussenluft verbunden. Die Kolben 15 und 16 werden sonach in ihrer Lage festgehalten und verbinden den Kanal 17 mit der Druckluft, so dass Rohr 6 unter Druck steht, das Dampfventil 1 2 durch den Druck auf den Kolben 9 offen gehalten wird, und der Raum hinter den Kompressordruckventilen 4 mit Druckluft gefüllt ist. Wenn aber die Druckluft die gewünschte Maximalspannung erreicht hat, so drückt sie den Kolben 13 und gleichzeitig den Hilfsschieber 14 in die Höhe. Die Bohrungen im Schieber 14 verbinden nun den Raum hinter dem Kolben 15 mit der Aussenluft und den Raum hinter dem Kolben 16 mit der Druckluft. Die Kolben werden demnach verschoben und der Kanal 17 steht durch die Oeffnung 18 mit der Aussenluft in Verbindung. Der Druck im Rohre 6 verschwindet und der Dampfdruck auf die Spindel des Ventiles 1 2 schliesst dasselbe bis auf einen Betrag, welcher durch die Mutter 20 eingestellt werden kann. Gleichzeitig fliegen aber alle Druckventile 4 des Kompressors auf und bleiben weiter offen. Die Maschine läuft also leer, weil die Druckluft von einer Kolbenseite auf die andere geschoben wird, ohne dass aus der Aussenluft angesaugt wird. Infolgedessen kann das Drosselventil 1 2 so eng gestellt werden, dass die Maschine sich nur noch eben herumdreht. Fällt die Luftspannung, so nimmt der Kompressor die Arbeit selbstthätig wieder auf, indem durch das Niederdrücken des Kolbens 13 der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt wird. Der Apparat erinnert in seiner Kompliziertheit an die Funktionsventile der Druckluftbremsen. Seine Wirkung ist absolut sicher, wenn die Schieber gelegentlich mit Petroleum gereinigt werden. Der Regulator kann gleich gut für Eincylinder-, Zwillings- oder Verbunddampfmaschinen gebraucht werden, da die Gefahr des Stehenbleibens vollständig ausgeschlossen ist. Die Sicherheitsventile auf der Druckleitung blasen niemals ab, wenn der Kompressor mit einem Ingersoll-Sergeant-Regulator versehen ist und die Sicherheitsventile 1 at über der Arbeitsspannungdes Regulators eingestellt sind. Ausser dem beschriebenen Unterbrechungsregulator müssen die Kompressoren noch mit einem Zentrifugalregulator versehen werden. Für kleine und billige Maschinen, bei welchen die Umdrehungszahl durch Veränderung der Füllung von Hand eingestellt werden kann, ist derselbe während des normalen Betriebes ausser Wirkung und dient nur dazu, bei etwaigem Rohrbruche das Durchgehen der Maschine durch Schliessen einer Drosselklappe zu verhindern. Für grosse Kompressoren kann die Geschwindigkeit nicht sicher genug durch die Füllung eingestellt werden und ist für solche ein einfacher Watt-Regulator mit Einwirkung auf die Dampffüllung vorzusehen. Die Regulierung der Pumpmaschinen ist mit dem Vorliegenden nicht erschöpft und noch viel weniger das Thema der Abhandlung, denn es fehlen wichtige Gebiete, wie z.B. die Schiffsmaschinen oder die Fördermaschinen. Jedoch hatte Verfasser nicht die Absicht, eine Encyklopädie der Regulatoren zu schreiben, sondern es kam vielmehr darauf an, an Beispielen aus einzelnen Gebieten zu zeigen, dass eine allen Anforderungen genügende Regulierung für verschiedene Gebiete auch ein genaues Eingehen auf die Betriebsbedingungen der bezüglichen Maschinengattungen erfordert, und dass man mit dem leider so oft beliebten Schema „Betriebsmaschine: Federregulator Nr. x, Pumpmaschine: Leistungsregulator Nr. y“ nicht auskommt. Ferner war ein Nebenzweck der vorliegenden Abhandlung, einige wenige Mitteilungen aus der amerikanischen Praxis zu geben, welche erkennen lassen, dass die amerikanischen Konstrukteure das Problem der Regulierung mit meistens sehr wenig Theorie, aber einer feinfühligen Erkenntnis der wesentlichen Erfordernisse angegriffen haben.