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gegen alles Vorhergehende zeigten. Die Verbindung von Dampfcylinder und Kurbellager geschah bei horizontalen Maschinen bis dahin stets mittels des sog. Grund- oder Bettbalkens, einer horizontal in chrer ganzen Länge auf dem Fundamentmauer- werk aufliegenden Grundplatte, auf welche an dem einen Ende der Cylinder, am andern seitlich das Kurbellager angeschraubt wurde. Corlih wendete zuerst einen seitlichen Verbindungsbalken (Corlih- Balken, Vajonettbalken) zwischen Kurbellager und Cylinder an, der den auftretenden Kräften besser Widerstand leistet, eine festere Verbindung zwischen Cylinder und Kurbellager und dabei auch eine ele- gantere Form gestattet.
Dieser
Corliß-Balken wurde daher ungemein schnell von allen Maschinenfabriken angenommen und bildet den
Normalrahmen der größern liegenden
Dampfmaschine
[* 3] über die
Steuerung der
Corliß-Maschine s. unten (S. 740 a). Bei dem Bestreben, die
Erpansion des
Dampfes aus Rücksicht auf ökonomischen Betrieb soweit als möglich zu treiben, kam man bald zur Erkenntnis,
dah bei großer Erpansion in nur einem Cylinder die
Vorteile sehr bald durch Nachteile wieder auf- gehoben
wurden.
Infolge der großen Temperatur- differenzen, welche bei starker Expansion im Cylinder eintreten, sindet eine starke Abkühlung der Cylinder- wände statt, sodaß der eintretende Admissionsdampf, auf die abgekühlten Wände stoßend, in hohem Maße sich niederschlägt. Die starken Druckdifferenzen, welche zwischen beiden Seiten des Kolbens statt- finden, lassen durch die Undichtigkeiten zwischen Kolben und Cylinderwandung beträchtliche Mengen Dampf [* 4] nutzlos entweichen, und weiterhin ergeben die großen Differenzen der Kolbendrucke einen un- regelmäßigen Antrieb der Maschine, [* 5] sodaß nur durch schwere Schwungräder der Ungleichsörmigkeitsgrad des Ganges der Maschine auf das zulässige Maß gebracht werden kann.
Diese Umstände führten zur Konstruktion der Zweifach-Expansions- Maschine, die sich in zwei Klassen, Woolfsche und Compo und Maschinen, einteilen. Das Princip, auf dem beide beruhen, läßt sich kurz so ausdrücken: Der Kesseldampf als Admissionsdampf wirkt zuerst in einem kleinern Cylinder, entweder mit vollem Druck während des ganzen Kolbenhubes oder mit teilweiser Expansion, und giebt so nur einen Teil seiner Arbeit ab. Die durch weitere Expansion noch zu erzielende Arbeitsleistung wird in einem größern Cylinder, in den der Dampf aus dem ersten ge- leitet wird, nutzbar gemacht.
Das unterscheidende
Merkmal der beiden genannten
Arten von
Dampfmaschine be- steht darin, daß in der
Woolfschen Maschine beide Kolben
ihren Hub gleichzeitig vollenden, während bei der Compoundmaschine die Kurbeln um einen Winkel
[* 6] von 90" resp.
120", 72°, 108° versetzt sind, sodah der eine Kolben nahezu in der Mitte seines Hubes steht, wenn der andere am Ende seines
Weges angelangt ist. Diese letzte
Anordnung macht jedoch einen Zwischenbehälter,
Receiver soder Aufneh-
mer), notwendig, welcher den
Dampf auf seinem Wege vom kleinern zum größeren Cylinder aufnimmt.
Von diesem Behälter haben solche Maschinen auch den Namen Receiver-Compouno Maschinen erhalten. Durch Einführung der Compoundmaschine ist eine ganz wesentliche Ersparnis in Bezug auf den Dampfverbrauch pro Pferdestärke und Stunde her- beigeführt worden, wobei auch der Vorteil großer Gleichförmigkeit des Ganges bei Maschinen für Spinnereien, Webereien u. s. w. sehr ins Gewicht Brockhaus' Konversationslexikon. 14. Aufl.. IV. fällt. In den letzten 15-20Hahren hat man nun das Princip der Compoundmaschme unter immerwähren- der Steigerung des Kesseldruckes mehr und mehr ausgebildet.
Man ist von der Compoundmaschine mit Expansion in zwei Cylindern auf Dreifach- Expansionsmaschinen übergegangen,
in denen der
Dampf der Reihe nach den kleinen, mittlern und großen Cylinder durchströmt und in jedem Cylinder einen
Teil
seiner
Arbeit leistet. Natürlich machen sich bei diesen
Dampfmaschine zwei
Receiver notwendig, welche den
Dampf einmal zwischen dem kleinen
und mitt- lern, dann zwischen dem mittlern und großen Cylin- der aufnehmen. Bei derartigen
Maschinen
mit
Kondensation hat man bei vorzüglicher Ausführung aller
Teile den Dampfverbrauch außerordentlich herabgezogen, Untersuchungen
haben ergeben, daß an dergleichen
Maschinen pro indizierte Pferdestärke und
Stunde nur etwa 6 K3
Dampf verbraucht wurden.
In den letzten Jahren ist man auch zu Compo und Maschinen mit vierstufiger Expansion übergegangen, und es haben solche Maschinen außer für Schiffe [* 7] auch als stationäre Maschinen Ausführung gefunden. Unter Voraus- setzung eines entsprechend erhöhten Kesseldruckes läßt sich wohl noch eine, wenn auch geringe Erspar- nis an Dampf pro Pferdestärke und Stunde und somit an Brennmaterial und Betriebskosten der Dreifach-Expansionsmaschine gegenüber erwarten.
Einer Gattung von stationären
Dampfmaschine, welche in den letzten 20 Jahren, sich ihrem Zwecke entsprechend ent-
wickelt haben, wäre noch zu gedenken, das ist die
Dampfmaschine für denBetrieb von Dynamomaschinen für elektrische
Beleuchtungsanlagen. Die
Entwicklung dieses Zweiges des
Dampfmaschinenbaues steht in enger
Beziehung zur
Entwicklung der
Dynamo- maschinen überhaupt. Im Anfang handelte es sich in der Hauptsache darum, zum Betriebe der Dyna- mos, die eine groheUmdrehungszahlpro
Minute ver- langten,
Dampfmaschine meist geringerer Leistung, aber großer Tourenzahl und gleichförmigen
Ganges zu bauen; so entstanden
kurzhubige, schnelllaufende
Maschinen, eincylindrig, Zwillings- oder Compoundmaschinen, letztere meist ohne
Kondensation, bei
denen ein spar- samer Dampfverbrauch nicht zu erreichen war.
Bei den großen
Anlagen der letzten Jahre aber, für die Zwecke städtischer
Beleuchtung,
[* 8] wo sehr große, lang- samer laufende
Dynamos zur Verwendung kommen, sind
Dampfmaschine konstruiert worden, die, wegen der
Be- dingung gleichmäßigen
Ganges, in
Bezug auf ihre
Regulierung eine außerordentliche Durchbildung er- fahren und außerdem einen ökonomischen Betrieb
gewährleisten muhten. Man unterscheidet bei den heutigen
Dampfmaschine
die ge- samte Dampfmafchinenanlage oder
Dampf- anlage und die
eigentliche
Dampfmaschine. Die Dampfmaschinen- anlage umfaßt zugleich den
Apparat zur Erzeugung des Wasserdampfes (den Dampfkessel,
[* 9] s. d.),
die Ein- richtung zur Leitung desselben nach der
Maschine (die Dampfleitung, f.
dampfmaschine) und die eigentliche
Dampfmaschine, in der die Umfetzung der Wärme
[* 10] in
Arbeit stattfindet. Die Wirkungsweise der einzelnen Aaupttcile einer
Dampfmaschine werde an der
auf Taf. I,
[* 1]
Fig. 3 im Schnitt dargestellten vertikalen Eincylindermaschine
erläutert. Der aus dem Dampfkessel kommende
Dampf gelangt durch das Rohr N nach dem Schieber- kasten
X; in diesem befindet sich der^Dampfschieber, der mit seiner
Stange
bei t an die
Stange 8 des auf der
Welle sitzenden
Excenters
t angehängt ist und dadurch eine
auf und ab gehende
Bewegung erhält. 47
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Durch diese Bewegung bewirkt der Schieber die sog. Dampfvert eilung, indem erdienach dem Dampf- cylinder ^ führenden Kanäle o und ä abwechselnd 1) für den Dampfzutritt öffnet, 2) abschließt, 3) mit dem Raum 3 verbindet, aus dem der Dampf durch das Austrittsrohr i- entweicht, 4) wieder schließt. (Näheres überdieDampfverteilungs.unten,S.739a.) Durch diese Dampfverteilung bewegt der Dampf den Kolben N im Cylinders auf und ab, und diese geradlinige Bewegung wird durch diemitderKolben- stange mittels des^Kreuzkopfes 15 verbundene Pleuel- stange ? in die drehende Bewegung des Kurbel- zapfens H umgewandelt, wodurch die Welle, auf der das Schwungrad x sitzt, in Umdrehung versetzt wird.
Von dieser drebenden Welle wird die von dem Dampf geleistete Arbeit mittels Riemenscheibe oder sonstiger Transmissionsteile auf die betreffende Arbeits- maschine übertragen. Das Schwungrad x bewirkt, daß die Drehung der Welle eine gleichförmigere wird. In anderer Weise sorgt für den gleichmäßigen Gang [* 12] der Mafchine der mit Regulator [* 13] benannte Mechanis- mus a. Wird nämlich der gleichmäßige Gang der Maschine z. B. dadurch gestört, daß sie plötzlich weni- ger Arbeitsmaschinen zu treiben hat, als beim nor- malen Arbeitsgang, so fängt sie an, schneller zn gehen, da sich der Widerstand verringert hat.
Da- durch drehen sich aber auch die Schwungkugeln des Regulators, der von der Welle durch konische Räder in Umdrehung versetzt wird, in demselben Verhältnis schneller; die Folge davon ist, daß sich die Arme v der Kugeln vermöge der wachsenden Centrifugal- kraft heben und auch den Wulst Ii in die.höbe ziehen; dadurch bebt sich auch eine Gabel, die in die ring- förmige Nut des Wulstes eingreift und die dünne Stange d emporzieht, die ihrerfeits durch Drehung der kleinen, im Dampfzuströmungsrohr ^ sitzenden Drosselklappe [* 14] das Rohr etwas verengt.
Dies hat zur Folge, daß die Maschine weniger Dampf be- kommt und daher nun wieder langfamcr läuft, wo- durch die Störung des gleichmäßigen Ganges felbst- thätig ausgeglichen ist. Bekommt die Maschine wie- der mehr zu arbeiten, so verringert sich durch das Wachsen des Widerstandes die Geschwindigkeit, die Schwungkugeln des Regulators senken sich, die Drosselklappe dreht sich entgegengesetzt wie vorhin und läßt mebr Dampf durch N, wodurch die Ge- schwindigkeit wieder steigt.
Außer dem Schieber und dem Regulator wird durch ein Excenter [* 15] c noch die Speisepumpe 0, die den Dampfkessel mit Wasser versorgt, von der Maschine selbst bewegt. Gegenüber dieser vertikalen oder stehenden Anord- nung, deren äußere Ansicht Taf. II, [* 11] Fig. 2 giebt, hat man feit längerer Zeit meist der liegenden Konstruktion den Vorzug gegeben, von der ein Beispiel durch Taf. I, [* 11] Fig. 1 gegeben sei. Bei dieser liegenden Anordnung verbindet der Nahmen oder Balten a (hier Corliß-Nahmen) den Cylinder mit der Kurbelwelle.
Die Kolbenstange d trägt an ihrem vordern Ende den Kreuzkopf, [* 16] welcher in dem cylindrisch ausgebohrten Teile des Corliß-Rahmens gleitet. Vom Kreuzkopf aus führt die Pleuelstange [* 17] c zum Kurbelzapfen ä der Kurbel [* 18] 6, die auf der Schwungradwelle oder Kurbelwelle k sitzt, die direkt hinter der Kurbel durch das Kurbellager oder Haupt- wellenlager F gehalten wird, das in den vordern Teil des Corliß-Balkens eingebaut ist. Auf der Welle ist das Scbwungrad zu erkennen, von dem aus in neuerer Zeit die Maschinenarbeit nach der Trans- mission geleitet wird und zwar durch Riemen oder Seile,dem entsprechend das Schwungrad als Riemen- oder Seilscheibe [* 19] auszubilden ist.
Die Kolbenstange d ist durch den hintern Cylinderdeckel hindurchgeführt und am Ende durch ein Gleitstück Ii nochmals unter- stützt, welches auf einer an den Cylinderdeckel ange- fchraubten und hinten von einer Säule getragenen Gleitbahn sich bewegt. Durch einen Zwischenhebel i steht das Ende der Kolbenstange mit demjenigen Hebel [* 20] in Verbindung, durch den die unter dem Fuß- boden des Maschinenhauses aufgestellte Konden- fatorpumpe angetrieben wird. Der Regulator K wirkt hier nicht auf eine Drosselklappe des Dampf- einströmungsrohres, sondern auf die Steuerung direkt ein. ^iehe über diefe Einzelteile auch die be- treffenden ^pecialartikel.
Einteilung und Benenuung. Die
Dampfmaschine zerfallen in zwei Gruppen: folche, bei denen der Kolben im Cylinder
in eine (fast ausnahmslos gerad- linige) hin und her gehende Bewegung umgewan- delt wird, und solche,
bei denen der Kolbens direkt mit der zu treibenden Welle fest verbunden, eine rotierende Bewegung ausführt, die rotieren-
den
Dampfmaschine. Die erstern sind die allein wichtigen: trotz vielfacher Verfuche ist es noch nicht gelungen, eine
rotierende Maschine zu konstruieren, welche nur an- nähernd an Güte den Maschinen der ersten Art gleichkäme.
Im folgenden follen zunächst die Ma- schinen mit hin und her gehenden Kolben betrachtet und zum Schluß noch die rotierenden
Maschinen angeführt werden.
Nach der Aufstellungsart unter- fcheidet man stati 0 näre Maschinen, die fest mit einem Fundament verbunden an einem bestimmten
Orte aufgestellt sind und, bei denen der Kessel meist in einem besondern Raume, dem Kesselhause, von der
Maschine getrennt untergebracht ist, und Lokomo- bilen, die samt Kessel auf einem Rädergestell auf- gebaut, von einem Orte
zum andern transportiert und jeweilig in Betrieb genommen werden können. Den Übergang von den stationären
Dampfmaschine zu
den Lokomo- bilen bilden die Halblokomobil en und die trän s- portabeln Dampfmaschine, lokomobile
Dampfmaschine ohne Rädergestell, wobei Kessel und Maschine zu einem Ganzen vereinigt sind.
Ist ferner Kessel und Maschine auf einem Fahrgestell aufgebaut, erfolgt aber die Fortbewegung durch die Mafchine selbst und ist dieser Transport der Maschine und weiter angehängter Wagen an sich Zweck der Maschine, so heißt sie Lokomotive. [* 21] Eine besondere Klasse, dieSchiff s m afchinen, bil- den endlich die Vetriebsdampfmafchincn für Dampf- schiffe (Schrauben- und Raddampfer). In betreff der Lokomobilen [* 22] und transportabeln Dampfmaschine f. Lokomobile, [* 23] in betreff der Lokomotiven und Schiffsmaschinen s. Lokomotive und Dampfschiff. [* 24]
Durch ihre Anordnung unterscheiden sich dieD. in liegende und stehende Maschinen, je nachdem die Achse des Dampfcylinders horizontal oder vertikal gerichtet ist. Bei den stehen- d en Maschinen kann dabei der Dampfcylinder unter- halb der Kurbelwelle liegen (wie bei den ältern B 0 ck- und Säulenmaschinen u. s. w.und den jetzt noch gebräuchlichen kleinern Wand 0 ampf m aschinen), oder die Kurbelwelle liegt nahe dem Fußboden unten und der Cylinder ist auf Ständer (Ständerma- schine) resp. Säulen [* 25] gestützt über ihm angeordnet (wie bei den in den letzten Jahren sich mehr verbreiten- den, den Hammermaschincn der Dampfer nachgebil- deten Betriebsmaschinen für Fabriken, elektrische Be- leuchtungsanlagen u. s. w.). Seltener ist die geneigte Lage der Dampfcylinderachse, wie sie bei Dampfwin- den und bei Raddampfer- und kleinen ¶
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dampfermaschinen ausgeführt wird. Nach der Wir- l tungsweise des Dampfes in der Maschine zerfallen ! die Dampfmaschine in einfach wirkende und doppelt wir- j tcnde. Unter den einfach wirtenden Dampfmaschine sind solche ! zu verstehen, bei denen der Dampf nur auf einer ! Seite des Kolbens wirkt, während der Rückgang des ! Kolbens entweder durch den atmosphärischen Druck oder durch Gegengewichte erfolgt. Bei den doppelt wirkenden Dampfmaschine wirkt der Kesseldampf abwechselnd auf beide Seiten des Kolbens.
Ferner unterscheidet man Dampfmaschine mit und ohne Kondensation, erstere werden mit dem Namen Kondensationsmaschinen, letztere mit Auspuffmaschinen bezeichnet. Hat die Dampfmaschine nur einen einzigen Cylinder, so nennt man sie Ein- cylindermafchine. Sind zwei solche Cylinder gleicher Abmessungen an einer Maschine vorhanden, von denen jeder den Admissionsdampf aus dem Kessel erhält, so hat man eine Zwillingsma- schine, entsprechend bei drei gleichen Cylindern eine Drillingsmaschine oder häufiger Dreicylin- dermaschine.
Eine weitere Klasse von Dampfmaschine bilden diejenigen, bei denen die Erpansion des Dampfes stufenweife in mehrern Cylindern nacheinander vor sich geht. Hierzu sind zu rechnen die Wo olfschen und die Compo und Maschinen (s. oben, Ge- schichtliches, S. 737a). Nach der Art der Steue- rung werden noch die Ausdrücke Schieberma- schinen und Ventilmaschinen gebraucht. Die Maschinen mit hoher Umdrehungszahl, etwa von MO Umdrehungen in der Minute an, werden oft als Schnelllaufende Dampfmaschinen [* 30] oder kurz Schnellläufer bezeichnet (Verwendung zum Betriebe von Centrifugalpumpen und Dy- namos).
Der Name Valanciermaschine kommt den Dampfmaschine zu, bei denen die Kolbenstange nicht direkt durch die Pleuelstange mit der Kurbel verbunden ist, sondern erst auf einen Balancier [* 31] wirkt, von dem aus dann durch die Pleuelstange die Welle umge- trieben wird. Oscillierende Maschinen, bei denen der oder die Cylinder um eine Achse schwingen und die Kolbenstange direkt am Kurbelzapfen an- greifen, werden wegen ihrer geringen Länge in Rich- tung der Cylinderachse meist für Raddampfer kon- struiert.
Unter Hubmaschine n versteht man solche, bei denen nur hin und her gehende Bewegungen der Getriebe [* 32] und Steuerungsteile vorkommen, wie bei vielen Wasserhaltungsmaschinen. Wanddampf- mafchinen, mit der Grundplatte an der Gebäude- mauer, der Raumersparnis wegen, angebracht, gewöhnlich kleinere Maschinen, kommen im Fabrik- detriebe ziemlich oft vor. (Vgl. Wasserhaltungsma- schine, Cornische Maschinen, Fördermaschine und Kleinmotoren.) Die Steuerungen. Zur Erklärung der Steuerung, d. h. der Einrichtung, die den Dampfeintritt und Dampfaustritt, mit einem Wort die Dampfvertei - lung selbstthätig regelt, dienen nachstehende [* 29] Fig. 5 u. 6. In beiden [* 29] Figuren steht der Kolben X in der Mitte des Cylinders, in [* 29] Fig. 6 in der Bewegung nach abwärts, in [* 29] Fig. 5 in der nach aufwärts begriffen.
Der Mafchinenteil, welcher den Dampf bald über, bald unter den Kolben treten läßt, ist der Schieber (einfacher Muschelschieber) ^.V, der in [* 29] Fig. 5 nahezu seine höchste, in [* 29] Fig. 6 angenähert seine tiefste Stel- lung einnimmt. Derfelbe wird von einem auf der Maschinenwelle sitzenden Excenter bewegt und gleitet über den drei Kanälen l, 0, ä, von denen t' in den untern Raum des Cylinders bei ^, ä in den obern dei 6 mündet, während 0, der Austrittstanal, mit der freien Luft oder dem Kondensator [* 33] in Verbindung steht, über dem Schieber ist der Schieberkasten OT an dem Cylinder befestigt und mit dem Dampf- kessel durch das Rohr v in Verbindung gesetzt.
Denkt man sich in [* 29] Fig. 5 den Kolben 3, der von unten den Druck des Dampfes erhält, in die Höhe gehend, so wird durch das entsprechend auf der Kurbelwelle aufgesteckte Excenter der Schieber ^L gleichzeitig von oben nach unten bewegt, fchließt den Kanal [* 34] t' und sperrt somit den Dampfzufluß unter den Kolben [* 29] Fig. 5. [* 29] Fig. 6. ab. Bei der fortgefetzten Drehung der Kurbel- welle bewegt sich der Schieber immer tiefer, wäh- rend der Kolben bis zum höchsten Punkte geht und umkehrt.
Dann erhält der Kolben Dampfdruck von oben, denn der Kanal ä wird durch den Schieber mit dem Dampfraum in Verbindung gebracht, wäh- rend der Kanal l durch den Schieberhohlraum und den Ausströmungskanal 0 mit der freien Luft oder dem Kondensator kommuniziert, sodaß der im un- tern Teil des Cylinders enthaltene Dampf entweicht. Hat dann der Kolben die in [* 29] Fig. 6 gezeichnete Mittelstellung eingenommen, so hat auch der Schieber nahezu seinen tiefsten Punkt erreicht und bewegt sich wieder nach oben, wobei er zuerst die Kanäle t'und ä schließt, dann, wenn der Kolben nahe am untern toten Punkt steht, t mit dem Dampf- raum, ä dagegen mit der freien Luft oder dem Kon- densator verbindet, sodaß der Kolben aufwärts be- wegt wird.
Die Verbindung eines der Kanäle ä und l mit dem Dampfraum oder der freien Luft oder dem Kondensator muh stets etwas vor dem Augenblick stattfinden, wo der Kolben seine Endstel- lung eingenommen hat. Dagegen kann die Ab- sperrung des Dampfzutritts durch die Verdeckung der Einströmungskanäle ä und l in jeder beliebigen Kolbenstellung erfolgen, worauf der Dampf durch Erpansion wirkt. Die Kolbenstange 6 sowie die Schieberstange ^ sind durch Stopfbüchsen [* 35] dampf- dicht nach außen geführt. Da die eben beschriebene einfache Muschelschieber- steuerung, wenn der Schieber durch ein auf der Welle sitzendes Excenter bewegt wird, sich nicht znr Anwendung einer großen Expansion, 0. h. zu einer geringen Füllung des Cylinders mit frischem Dampf eignet (der einfache Muschelschieber giebt mindestens 50 Proz. Füllung und mehr), versuchte man teils die Bewegung des Schiebers durch unrunde Scheiben zu bewirken, teils durch Anwendung eines zweiten Schiebers, des Expansionsschiebers, den Dampf früher abzusperren, als dies durch den einfachen Schieber mit Ercenterbewegung möglich ist, welch letztere Einrichtung den Vorteil bot, daß man so die aus praktischen Gründen unübertreffliche Bewe- gung der Schieber durch Excenter beibehalten konnte. 47* ' ¶