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Titel
Dampfmaschine.
[* 2] Bei großen Dampfmaschinen, [* 3] welche bald vorwärts bald rückwärts, bald schnell bald langsam laufen u. den Bewegungswechsel sehr häufig ausführen müssen, wie Fördermaschinen, Lokomotiven und Schiffsmaschinen, hat sich das Bedürfnis herausgestellt, die Umstellung der Steuerung (Umsteuerung) [* 4] statt von Hand [* 5] durch Dampfkraft besorgen zu lassen, wodurch die Umsteuerung schneller und sicherer von statten gehen soll. Hierzu ist ein besonderer Dampfcylinder erforderlich, dessen Kolben auf die Umsteuerung bewegend wirkt.
Die Schwierigkeit dabei ist nur, einen Mechanismus zu finden, der gestattet, die Größe der Bewegung des Kolbens, bez. den Ausschlag des Steuerhebels mit Sicherheit so zu begrenzen, daß die für die jedesmal erwünschte Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit erforderliche Stellung der Steuerung durch die Einstellung eines leicht zu bewegenden Handsteuerhebels erreicht und nicht übertroffen wird. Stellt man also z. B. den Handsteuerhebel auf »vorwärts« mit halber Kraft, [* 6] so soll der Kolben und mit ihm die Steuerung sich zuverlässig dementsprechend einstellen. [* 1] Fig. 1 zeigt ¶
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eine Dampfumsteuerung der Compagnie de l'Ouest. Sie besteht aus einem wagerechten Steuercylinder A mit davorliegendem Bremscylinder
B, der mit Wasser oder Glycerin gefüllt ist und dazu dient, die in den Steuerungsteilen bei ihrer Bewegung aufgespeicherte
lebendige Kraft zu vernichten, damit sie durch letztere nicht über die erforderliche Stellung hinausgeschleudert werden.
Die gemeinschaftliche Kolbenstange beider Cylinder bewegt ein Führungsstück F, an welches eine mit der Steuerung der
Dampfmaschine in
Verbindung stehende Steuerstange angeschlossen ist.
[* 7] ^[Abb. 1. Dampfumsteuerung der Compagnie de l'Ouest.]
Dieses Führungsstück vertritt also die Stelle der bei den Handumsteuerungen auf die Steuerung einwirkenden Hand. Wenn nun der Maschinenführer den zweiarmigen, bei Z drehbaren Hebel [* 8] E (Steuerhebel) in der Pfeilrichtung, also nach links, aus aus seiner Mittellage bringt, so wird zunächst der an dem untern Ende von E bei W drehbar angebrachte Hebel V W in dem Punkte V, welcher durch die Stange S, den bei R drehbaren Hebel T und die Stange Q mit dem zur Zeit noch ruhenden Stück F verbunden ist, festgehalten werden.
Der Hebel T dreht sich daher um diesen Punkt in umgekehrter Richtung wie Hebel E, und hierbei werden die Stangen M und N, die am Hebel V W bei U angreifen, so verschoben, daß sowohl die Dampfschieber mittels des Hebels X und der Schieberstangen O und P als auch der Wasserhahn C aus ihrer Mittellage, bei welcher alle Kanäle von den Cylindern A und B verschlossen sind, gebracht werden, und zwar in eine solche Stellung, daß am Dampfcylinder der Dampf [* 9] auf der rechten Seite eintreten und im Wassercylinder das Wasser von der linken nach der rechten Seite übertreten kann.
Infolge davon wird der Dampfkolben und mit ihm das Stück F in der Richtung von rechts nach links bewegt. Hierbei wird jedoch die Stange Q, der Hebel T und die Stange S mitgenommen und dadurch der Hebel V W um den Punkt W, welcher jetzt, da der Hebel E inzwischen in der gewünschten Stellung festgestellt ist, als der feste Drehpunkt des Hebels V W anzusehen ist, in derselben Richtung wie vorher der Hebel E, also seiner eignen frühern Bewegung entgegen, gedreht. Auch der Punkt U erhält hierbei eine seiner ersten Bewegung entgegengesetzte Bewegung, und damit werden auch mittels der Stangen M und N die Dampfschieber und der Wasserhahn ihrer mittlern Stellung (Schlußstellung) wieder näher gebracht, bis der Punkt U an derjenigen Stelle angelangt ist,
von welcher er ausging; dann ist die mittlere Stellung der Schieber und des Hahnes wieder erreicht und jeder
Dampfzufluß zu Cylinder A sowie jeder Wasserübertritt im Cylinder B ausgeschlossen. Das Stück F und mit ihm die Steuerung der
Maschine ist
[* 10] also durch den Dampf im Cylinder A in eine dem Ausschlag des Hebels E wie oben nach Richtung und Größe entsprechende
Stellung gebracht und von dem Wasser im Cylinders genau in dieser Stellung festgehalten. Wird der Hebel E nach links gedreht,
so wird auch das Stück F nach links bewegt; wird der Hebel E noch weiter nach links umgelegt, so geht auch das Stück F weiter
nach links; erhält E einen Ausschlag nach rechts, so stellt sich auch F rechts ein, und wird endlich
E in die Mittellage zurückgebracht, so folgt auch F in die Mittellage nach, bei welcher die Steuerung so steht, daß die
Dampfmaschine angehalten
wird.
Eine neue rotierende
Dampfmaschine ist von Gwinner, in Firma Gwinner u. Schraivogel in Rottenburg am Neckar, angegeben.
Bei dieser wirkt der Dampf in einem ringförmigen Raum auf einen mit dem Cylinder fest verbundenen Kolben und führt dadurch
die Drehung des auf der Antriebswelle aufgekeilten Cylinders, also auch der Antriebswelle selbst, herbei.
[* 7] ^[Abb. 2. Längsschnitt.]
[* 7] ^[Abb. 3-6. Stellungen des Schiebers.]
[* 7]
^[Abb. 2-6. Rotierende
Dampfmaschine von Gwinner.]
|Die Maschine (Fig. 2-6) besteht aus dem cylindrischen Gehäuse A mit dem Dampfeinströmungsstutzen B, dem Deckel C, welcher mit einer dampfdichten Lagerung D für die rotierende Welle E versehen ist, und der in der Mitte befindlichen Scheibe E, welche Schlitz und Führung für den Dampfschieber N und eine zentrale Lagerung für die Welle E besitzt. Die Scheibe A ist mit dem cylindrischen Gehäuse G dampfdicht an das Gehäuse A angeschraubt (die an der Drehbewegung teilnehmenden Teile sind im Querschnitt schwarz dargestellt), das Gehäuse G besitzt eine dritte Lagerung für die Welle E und eine Dampfausströmungsöffnung H. Der auf der Welle E aufgekeilte Dampfcylinder K liegt mit seinem ringförmigen Raum L dampfdicht auf der Scheibe F auf.||In dem|
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ringförmigen Raume des Cylinders ist der Kolben M angebracht. Die verschiedenen Stellungen des Schiebers und seine Führung gegenüber dem Cylinder und Kolben sind in [* 11] Fig. 4-6 in kreisrunden Schnitten durch den ringförmigen Dampfraum, die in eine Ebene abgewickelt sind, sowie durch die perspektivische Ansicht [* 11] (Fig. 3) gekennzeichnet. Der Schieber N ist als Hohlschieber konstruiert und wird durch den Dampfdruck gegen den Cylinderboden gedrängt, während die Seitendichtung durch zwei federnde Bronzeleisten hergestellt wird.
In der Schieberführung P sitzen ebenfalls vier federnde Bronzeleisten, welche die vier Seiten des Schiebers abdichten. Hat nun der Dampf den Schieber zur Stellung der [* 11] Fig. 4 und 2 in den Ringraum eingeschoben, so paßt die Öffnung Q von Führung und Schieber aufeinander. Der durch den Stutzen B in das Gehäuse A einströmende Dampf tritt also durch Q in den zwischen Schieber N und Kolben M befindlichen Raum ein und dreht, indem er diesen Raum vergrößert, den Kolben M samt Cylinder K in der Pfeilrichtung. Sobald die Erhöhung X des Cylinderbodens bei der Cylinderdrehung unter den Schieber kommt, wird der Dampfzufluß abgeschnitten [* 11] (Fig. 5) und die Expansion beginnt im Cylinder, bis der Schieber über die Öffnung R hinweggegangen ist und der expandierte Dampf durch dieselbe austreten kann [* 11] (Fig. 6). Erst nachdem der Schieber über den Kolben M hinweg bis auf den Boden des Cylinders gelangt ist, tritt wieder frischer Dampf durch die Öffnung Q ein.
Der Verlauf der Dampfwirkung bei dieser rotierenden Maschine ist demnach folgender: Der Dampf tritt durch den Stutzen B in die Maschine ein, drückt den Schieber N in den Cylinder hinein, strömt durch die Öffnung H des Schiebers N in den Cylinder K ein, dreht diesen, expandiert und zieht dann durch die Öffnung Q des mit dem Cylinder aus einem Stück bestehenden Kolbens in das Gehäuse G, aus welchem er durch die Öffnung R entweicht. Damit die Dichtungsflächen zwischen der Scheibe F und dem Dampfcylinder K dampfdicht erhalten werden können, ist außen auf dem Gehäuse G ein Winkel [* 12] W angebracht, an welchen die auf der Welle E aufgeschraubten Muttern V anliegen.
Mittels dieser kann der auf der Welle E aufgekeilte Cylinder K nach Bedarf nachgestellt werden. Die Maschine kann auch als Pumpe [* 13] verwendet werden, wenn man ihre Achse in umgekehrter Drehrichtung von einem Motor umtreiben läßt. In diesem Falle wird die zu fördernde Flüssigkeit durch die Öffnung R angesaugt und tritt durch die Öffnung Q des Schiebers aus. Nur ist dabei zu beachten, daß bei der Anwendung der Maschine als Pumpe die Erhöhung X des Cylinderbodens wegfallen muß.
Zerstörung von Dampfmaschinen.
Es kommt nicht selten vor, daß Dampfmaschinen (besonders solche von großer Leistung, Schiffsmaschinen, große Betriebsmaschinen etc.) plötzlich zerstört werden, nachdem sie eine Zeitlang ruhig und regelmäßig gegangen sind, ohne daß sich vorher irgend welche Anzeichen einer nahenden Gefahr gezeigt hätten. Mehrere solche Fälle haben im J. 1890 gewaltiges Aufsehen erregt. Bei dem einen handelt es sich um eine Schiffsmaschine von 10,000 Pferdekräften auf der City of Paris, [* 14] einem ganz neuen Schiff, [* 15] welches erst seine Probefahrt vollzogen hatte und gerade bezüglich seiner gewaltigen Maschinen besonders gerühmt wurde. Schiff und Maschine sind von I. und G. Thomson in Glasgow [* 16] erbaut, denen besonders reiche Erfahrungen im Schiff- und Schiffsmaschinenbau zur Seite stehen.
Die City of Paris hat zwei Schrauben, [* 17] deren jede durch eine dreifache Expansionsmaschine von 10,000 Pferdekräften betrieben wird. Die drei Dampfcylinder jeder Maschine haben bei 1,52 m Hub Durchmesser von 2,87, 1,88 und 1,14 m. Der Dampfdruck beträgt 11 Atmosphären, die Schraubenwellen erhalten 85 Umdrehungen in der Minute. Die Gesamthöhe der Maschine beläuft sich auf 13,7 m. Am lief die City of Paris bei voller Geschwindigkeit in ruhiger Fahrt, als plötzlich kurz nach 5 Uhr [* 18] nachmittags an der Steuerbordmaschine der riesig Niederdruckcylinder (2,87 m Durchmesser) samt seinen Ständern und dem Kondensator [* 19] mit ungeheuerm Getöse zertrümmert wurde.
Die umherfliegenden mächtigen Bruchstücke hatten die wasserdichten Schottwände und die Bordwände durchschlagen und die Seeventile zerstört, so daß sofort Wasser in beide Maschinenräume mit Heftigkeit einströmte und das Schiff anfüllte. Da die Dampfpumpen sämtlich unter Wasser standen, mußte das Schiff 40 Stunden lang mit den Handpumpen flott gehalten werden, bis ein andrer Dampfer zu Hilfe kam und das Schiff nach Queenstown schleppte. Hier wurden die Löcher in den Bordwänden durch Taucher geschlossen und das Schiff ausgepumpt, worauf es mit der ziemlich unbeschädigt gebliebenen Backbordmaschine nach Liverpool [* 20] dampfte.
Die sieben zur Zeit der Katastrophe im Maschinenraum befindlichen Maschinisten sind unbeschädigt geblieben und haben bis zum letzten Augenblick nichts Unregelmäßiges oder Auffälliges an der Maschine bemerkt. Die Ursachen des beispiellosen Unfalles sind noch nicht völlig aufgeklärt. Bei genauerer Untersuchung fand sich, daß die Lager [* 21] der Schraubenwelle verletzt und zum Teil völlig zerstör! waren, und daß die über 0,5 m starke Schraubenwelle aus ihrer richtigen Lage gerückt und am hintern Ende, hart neben der Kuppelung, [* 22] die ihren äußern, die Schraube tragenden Teil mit den: im Schiffe [* 23] liegenden Teil verbindet, durchgebrochen war.
Aus dein Befund des hintersten Lagers (mit 1,8 m langen Lagerbacken) und des in ihm gelagerten Wellenteiles kann geschlossen werden, daß der Wellenbruch infolge eines längere Zeit vorhergegangenen Bruches des obern Lagerfutters erfolgt ist. Nach dem »Engineering« ist die Ursache der Zerstörung in dem durch den Bruch der Welle veranlaßten Durchgehen der Maschine zu suchen, jedoch müsse noch eine weitere Veranlassung vorgelegen haben, welche die Wirkung des Durchgehens der Maschine so beschleunigt und verstärkt habe, daß die sieben im Maschinenraum befindlichen Maschinisten nicht mehr Zeit fanden, wie es sonst unter gewöhnlichen Umständen möglich ist, durch Abstellung des Dampfes der Zerstörung vorzubeugen.
Als solche Veranlassung wird im »Engineering« übergroßer Gegendruck (Kompression) im Cylinder bezeichnet, der dadurch herbeigeführt sein soll, daß die durch besondere Maschinen betriebene Kondensation bei dem Durchgehen der Hauptmaschine ihren normalen Gang [* 24] beibehalten habe, bei welchem sie den übermäßig zuströmenden Dampf nicht hinreichend habe verdichten können, und daß ferner die Ableitungsrohre nicht genügend Dampf haben fortschaffen können. Hiergegen wendet sich O. H. Müller in Gmunden in einem beachtenswerten Aufsatz (»Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure«, 1890), indem er ausführt, daß die Kompressionsspannung wegen der großen schädlichen Räume bei derartigen schnelllaufenden Maschinen nicht übermäßig groß werden konnte (höchstens 3 Atmosphären), und daß gerade das Gegenteil, nämlich der Mangel an genügender ¶