9. April 1898. Nun ist zu berücksichtigen, dass bei der HackworthSteuerung die Gleitbahn nur einen Druck lotrecht zur Bewegungsrichtung des Gleitklotzes, bei der Bremme- und der Klug-Steuerung die Schwinge nur Zug oder Druck in Richtung ihrer Mittellinie aufnehmen kann. Deshalb errichtet man in den Stellungen des Gleitklotzes, die den Hubwechselpunkten des Schiebers entsprechen, auf der Gleitbahn die Lote, bezw. verlängert die Mittellinie der Schwinge, bis die Schieberschubstangen - Mittellinie geschnitten wird. Diese Schnittpunkte verbindet man mit dem Mittelpunkt des Exzenters und erhält dadurch die Richtungsbegrenzung des Exzenterdruckes. Dieser findet also in geneigter Lage statt, und deshalb ist es sinngemäfs, den Exzenterring ziemlich lotrecht zu der Druckrichtung in schräger Schnittebene zu teilen, Fig. 49 und 50. Füllungsänderung entspricht. Man suche zu ermöglichen, dass für Klug- und Bremme-Steuerung & sich zwischen 180 und 30o halte. Bei Joy-Steuerungen wird « kleiner werden müssen, damit der Vorteil eines tieferen Angriffes der Exzenterstange an der Pleuelstange ausgenutzt werden kann. ୧ Wenn m und n festgelegt sind, so ist die Gröfse der Fehlerwirkung der Exzenterstange nur noch von der Exzentrizität abhängig, und da der Fehler aus der Schwingenlänge zum Ausgleich von Unregelmässigkeiten benutzt werden soll, so leuchtet ein, dass auch die Exzentrizität o̟ und die Schwingenlänge s in einem bestimmten Verhältnis zu einander stehen müssen. Je gröfser die Exzentrizität ist, um so mehr kommt der Fehler aus der Exzenterstangenlänge zur Geltung. Da nun bei Bremme die Summe der Fehlerwirkungen für den Vorwärtsgang inbetracht kommt, so entspricht einem gröfseren Exzenter eine gröfsere Schwinge. Bei Klug, wo die Differenz der Fehlerwirkungen für den Vorwärtsgang in Rücksicht zu ziehen ist, entspricht einem grösseren Exzenter eine kleinere Schwinge. Bei mehreren gut arbeitenden Mafür schinen fand sich für Bremme-Steuerung 8 1 bis. J 1 1 bis ; 4,5 An einem Modell, das aus Pappstäben mit Teppichnägeln oder kleinen Schrauben auf jedem Zeichenbrett abgesteckt werden kann, können nunmehr für die gewählten Abmessungen die beste Schwingenlänge und die günstigsten Aufhängepunkte der Schwinge für Vorwärts- und Rückwärtsgang durch Probiren gefunden werden; hierbei bewirkt eine Vergrösserung des Ausschlagwinkels « eine Füllungsvergröfserung für beide Kolbenseiten, in höherem Masse auf der Kurbelseite, während eine Verkürzung der Schwinge den Unterschied der Füllungen auf beiden Kolbenseiten zu gunsten der Kurbelseite vergrössert. Häufig wird der Umsteuerhebel, an dem die Schwinge aufgehängt ist, kürzer als die Schwinge gemacht, was kleine leicht ersichtliche praktische Vorteile bietet. Die Mitte der Umsteuerwelle wird dadurch gefunden, dass man von den günstigsten Aufhängepunkten der Schwinge mit der gewählten Länge des Umsteuerhebels Kreisbögen schlägt. Um nun die Kräfte bestimmen zu können, welche im Steuergestänge wirken, muss man die gröfste Schieberstangenkraft P ermitteln. Die Beschleunigung in den Hubwechselpunkten des Schiebers ist annähernd gleich der Zentripetalbeschleunigung des resultirenden Exzenters, welches das Ist dessen RaReuleauxsche Diagramm Fig. 47 darstellt. dius er, so ist bekanntlich die Umfangsgeschwindigkeit im 2 πρ. η (worin n Kreise der resultirenden Exzentrizität v = 60 die Umlaufzahl der Maschine bedeutet) und die Zentripetalv2. beschleunigung = Aus der Summe der BeschleunigungsQr kraft, des Gewichtes und der Reibung ergiebt sich dann Pmar Der Exzenterdruck und die Beanspruchung der Schwinge ergeben sich aus den Kräftedreiecken, Fig. 51 und 52. Die Exzenterstange wird durch diese Kräfte auf Biegung beansprucht, und zwar liegt das gröfste Moment bei der BremmeSteuerung im Angriffpunkt der Schieberschubstange, bei der Klug-Steuerung im Angriffpunkt der Schwinge. Die Lotrechten von dort auf die Richtungen der Kräfte ergeben die Hebelarme der Momente. Aus Fig. 51 und 52 ist sofort ersichtlich, dass bei der Klug-Steuerung viel gröfsere Kräfte in der Schwinge und gröfsere Momente in der Exzenterstange, den Umsteuerhebeln und der Umsteuerwelle wirken als bei der Bremme-Steuerung, Die Umsteuerwelle muss was ein bedeutender Nachteil ist. deshalb bei der Klug-Steuerung weit stärker ausfallen als bei Bremme, damit der Aufhängepunkt der Schwinge nicht schlägt. Wenn die Schieberschubstange in der Seitenansicht bei ihrer Bewegung nicht durch den Aufhängepunkt der Schwinge hindurchschlägt, so kann man an den Enden der Umsteuerwelle den Umsteuerhebel immer in der Form einer einarmigen Kurbel ausführen, Fig. 53. Bewegt sich dagegen die Schieberschubstangen-Mittellinie in der Seitenansicht durch den Aufhängepunkt der Schwinge hindurch, so kann man sich bei kleineren Maschinen dadurch helfen, dass man die Schieberschubstange soweit in einem kleinen Bogen krümmt, deutscher Ingenieure. Fig. 52. schlägt, so sind bei mehrcylindrigen Maschinen auch die Umsteuerhebel der mittleren Schieber als sogenannte Umsteuergabeln ausgebildet worden, um ein Drehmoment gut fortleiten zu können. Die Oeffnung der Gabel ergiebt sich aus der Bedingung, dass die Exzenterstange in allen Stellungen frei hindurchschwingen muss. Soweit die Bewegung der Schieberschubstange es gestattet, kann auch die Gabel an ihrem oberen Ende geschlossen werden, sodass eine vollständige Schleife entsteht, Fig. 56. Solche Umsteuerwellen mit mehreren Gabeln sind selbst für gröfsere Maschinen sowohl aus einem Stück geschmiedet, als auch aus mehreren Teilen Zusammengebaut worden. In letzterem Falle sind die Gabelu oder Schleifen auch vorteilhaft aus Stahlguss hergestellt worden, Fig. 57 und 58. Zur Berechnung wird die aus dem Kräfteplan ermittelte Schwingenkraft S, Fig. 59 in die Komponenten T und R tangential und radial am Umsteuerhebel zerlegt, dessen Länge von Mitte Welle bis Mitte Zapfen gleich a sei. Die Oeffnung der Gabel von Mitte Zapfen bis zum Schwerpunkt des Querschnittes durch den tiefsten Punkt des gekrümmten Teiles der Gabel sei gleich b. Ist nur eine Schwinge vorhanden, XXXXII. Nr April 1898 1 2 Zur Berechnung einer mehrmals gegabelten Umsteuerwelle muss eine Annahme über die Kräfte S1, S usw. gemacht werden, die zu gleichen Zeiten die verschiedenen Gabeln belasten. Es werde T1 = T2 = angenommen, was nur für Kurbeln unter 0° oder 180° mit Annäherung gilt. In dem gekrümmten Teile der Gabel wirken sowohl Biegungs- als Drehmomente. Erstere ergeben sich sehr einfach aus den Momentenflächen der Fig. 60 bis 63. Für eine Gabel, die sich am Ende einer Umsteuerwelle befindet und also auf der einen Seite nur einen kurzen Zapfen besitzt, dürfte es sich empfehlen, für den Querschnitt A, Fig. 62, als Drehmoment b einzuführen. In dem Querschnitt B, 3 2 T 2 Fig. 62, könnte ein Drehmoment Ta und in der Anord diese Formel ergiebt praktisch verwertbare Verhältnisse. Um die Cylinderfüllungen verändern zu können, macht man den Aufhängepunkt der Schwinge gewöhnlich tangential am Hebelkreise in einer Oese verschiebbar; es geschieht dies in beiden Gabelarmen durch Schraubenspindeln mit Rechtsund Linksgewinde, die durch Schneckenantrieb gekuppelt sind (s. Fig. 57 und 58). Es dürfte nun noch erübrigen, den Wert der besprochenen Einexzentersteuerungen im Verhältnis zu den durch sie zu verdrängenden Kulissensteuerungen, besonders der Stephensonschen, klar zu legen. zu. Wie schon in der Einleitung erwähnt worden ist, gewähren diese Einexzentersteuerungen, wie alle Verbundsteuerungen, den Vorteil eines nahezu konstanten linearen Voreilens für alle Expansionsgrade. Bei der Stephenson-Steuerung mit offenen Exzenterstangen nimmt hingegen bei Vergröfserung der Expansion auch die Voreinströmung erheblich Für die Lokomotiven, die auf der Strecke gleichzeitig mit gröfster Umdrehungszahl und gröfster Expansion fahren müssen, ist bekanntlich jene Eigentümlichkeit zwar als Vorteil zu veranschlagen; für Schiffsmaschinen jedoch, die bei gröfserer Expansion nur mit kleiner Umlaufzahl arbeiten können, gereicht eine grofse Gegendampfperiode zum Nachteil, da die Diagramme leicht die Form der Fig. 64 annehmen, sodass der schraffirte Teil als Verlust auftritt. Die StephensonSteuerung mit gekreuzten Exzenterstangen, bei der mit Vergröfserung der Expansion die Voreinströmung abnimmt, zeigt eine so schädliche Gegendampfwirkung nicht. Es wird den Verbundsteuerungen hin und wieder nachgerühmt, dass sie die Kanäle schneller öffnen und schneller schliefsen als die Stephenson-Steuerung. Um dies zu prüfen, habe ich die Diagramme Fig. 65 bis 67 gezeichnet. Unter der Annahme, dass die Umfangsgeschwindigkeit im Kurbelkreise konstant ist und deshalb einen Vergleichmafsstab für die Geschwindigkeiten abgeben kann, sind auf der Abszissenachse die Kurbelwege abgewickelt und als Ordinaten die den Kurbelstellungen entsprechenden Schieberwege aufgetragen worden. Fig. 65 zeigt dies für die vorhin eingehender besprochene Joy-Steuerung, Fig. 66 für eine Bremme Steuerung; Fig. 67 ist aus einem Reuleauxschen Diagramm für unendlich lange Stangen entwickelt worden. Es erweist sich daraus, dass jene Behauptung auf Täuschung beruht. Die Einexzentersteuerungen geben der Kurbelseite eine gröfsere Dampfeintrittöffnung und Füllung als der Deckelseite. Dafür wird aber die Eintrittöffnung der Dampfkanäle auf der Deckelseite verengt, und zwar auf rd. 2/3 bis höchstens 3/4 der Kurbelseite, während sich dieses Verhältnis für den Dampfaustritt zu ungunsten der Kurbelseite gestaltet, wo deshalb sehr grofse Vorausströmungen und geringe Kompressionen auftreten. Die Stephenson-Steuerung giebt hingegen bei annähernd gleichem linearem Voreilen beider Kolbenseiten der Deckelseite gröfsere Oeffnung und Füllung als der Kurbelseite. Da bei den Verbundsteuerungen die Schieber seitlich aus der gemeinschaftlichen Cylindermittelebene herausgerückt um Wellenachse steht, nur sehr mangelhaft gesichert, wodurch leicht bedeutende Klemmungen, gröfsere Reibungen, Erwärmungen und Abnutzungen entstehen, wie die Erfahrung lehrt. Die Kulisse wird unter Umständen ganz erheblich auf Biegung beansprucht und muss doch zart gehalten werden, nicht zu schwere Kulissensteine zu erfordern. Das Nacharbeiten einer abgenutzten Kulisse ist schwierig. Eine der beiden Exzenterstangen muss stets exzentrisch belastet werden. Daher beginnen auch Kulissensteuerungen gröfserer Maschinen bei längerer Betriebsdauer unangenehm zu klappern und zu schlagen. Obwohl die Heusinger-Steuerung demgegenüber schon günstiger gestellt ist, ist doch auch sie zu wenig gegen kleinste Verrückungen aus der Steuerebene gesichert, und auch für ihre Kulisse gilt das Gesagte. lineares Voreilen Tincarés Voreilen Ein grofser Vorzug der Einexzentersteuerungen ergiebt sich aus der konstruktiven Festigkeit und der für die Kraftaufnahme günstigen Form der einzelnen Steuerungselemente. Die Kulisse der Stephenson-Steuerung ist gegen kleinste Verschiebungen aus der Steuerebene, welche lotrecht zur Dahingegen nehmen die Bremme-, Klug- und Joy-Steuerungen alle wirkenden Kräfte sehr vorteilhaft auf. Die Stangen werden sämtlich in Richtung ihrer Achse beansprucht, und die Exzenterstange, die nur dem Namen nach eine Stange ist, kann als ein hoher Balken ausgebildet werden, der die Biegungsbeanspruchung gut aufzunehmen vermag. Ebenso leicht lassen sich die Umsteuerhebel und Gabeln für gröfste Festigkeit konstruiren. Aus diesem Gesichtspunkte sind die Einexzentersteuerungen den Kulissensteuerungen bei weitem überlegen und zeigen sich im Betriebe den Abnutzungen lange nicht so sehr ausgesetzt. Da letztere sich aufser auf das Exzenter nur auf die Lagerschalen hin und her schwingender Zapfen erstrecken können, so sind Nacharbeiten überall leicht mit Bordmitteln ausführbar. Unfall an einer Dampfmaschine der A.-G. für Baumwollmanufakturen von Heinzel & Kunitzer in Widzew bei Lodz. Die verunglückte Maschine ist eine Zwillingstandemmaschine, Fig. 1, mit Corlissschiebern an allen vier Cylindern. Sie erhält den Dampf von zwei Babcock & Wilcox-Wasserröhrenkesseln liegender Anordnung zu je 265 qm Heizfläche und vier Zweiflammrohrkesseln von zusammen rd. 300 qm Heizfläche. Ausser einem grofsen Teile der Baumwollspinnerei betreibt sie noch Dynamomaschinen zur Beleuchtung und Kraftübertragung und leistet im mittel 1300 PS, Die linke Maschinenhälfte arbeitet seit 1883, die rechte wurde 1889 mit ihr gekuppelt. Beide Maschinenhälften haben gleiche Abmessungen; Konstruktionsunterschiede bestehen nur in nicht wichtigen Verbesserungen am Antrieb der Steuerung und an der Lagerung des Hochdruckcylinders, der auf einer gehobelten gusseisernen Platte ruht, während der ältere linke unmittelbar auf einem Steinfundament aufliegt. Die Maschine läuft mit 50 Min.-Umdr. Die Hochdruckcylinder haben 780 mm, die Niederdruckcylinder 1170 mm Dmr. bei 1500 mm gemeinsamem Hub. Die Cylinder werden sämtlich mit Kesseldampf geheizt. Die Kurbeln sind um 90° versetzt. Auf der Hauptwelle sitzen zwei Schwungradscheiben von 7300 mm Dmr. und 15 bezw. 16 Seilrillen für 50 mm Seilstärke; zwischen den Schwungrädern ist die Welle durch ein Lager gestützt. Die Maschine ist für eine Eintrittspannung von 6 Atm XXXXII. Nr April 1898 hinzuweisen: die Pleuelstangen verlängern sich beim Anziehen der Lagerschalen der Pleuelköpfe, der Kreuzkopf wird durch die senkrechte Kraftkomponente auf Kippen beansprucht, Fig. 2, und die Befestigungskeile der linken Maschinenseite sind von rechteckigem Querschnitt, anstatt abgerundet zu sein, Fig. 3. trat Als die Dampfmaschine am 23. November 1897 nachmittags 1 Uhr gerade angelassen war der Maschinist verliefs eben den erhöhten Platz an den Anlassventilen plötzlich ein gewaltiger Stofs an der linken Maschinenseite auf, dem ein starker Dampfaustritt folgte. An ein Schliefsen der Ventile war nicht zu denken; der Maschinist lief daher in das Kesselhaus und drehte das Hauptabsperrventil zu. Nachdem die Maschine zum Stillstand gekommen war und der Dampf sich verzogen hatte, stellte sich heraus, dass folgende Teile zerstört oder beschädigt waren: 1) Der Boden des Hochdruckcylinders war herausgedrückt; 2) die Kolbenstange war an der Stelle zerrissen, wo sie zwischen dem vorderen Niederdruck- und dem hinteren Hochdruckcylinder mittels Kreuzkopfes geführt und gekuppelt war, Fig. 4; Fig. 4. 3) die hintere Geradführung, von der aus die Luftpumpen mittels eines langen, durch zwei Stockwerke gehenden Gestänges angetrieben werden, war mitten durchgebrochen; 4) der hintere Kreuzkopf war von seinem angegossenen Schuh abgerissen; 5) 4 Befestigungsschrauben der oberen Gleitschienen waren abgerissen und die Gleitschienen verbogen; 6) kleine Brüche waren an den Stopfbüchsen der stehenden Luftpumpen zu erkennen. 4 Seit zwei Jahren hatte ich die Aufsicht über Maschinen und Kessel und habe kurze Zeit nach meinem Antritt auf einige Missstände hingewiesen. Im Laufe der Jahre waren Haupt- und Pleuelstangenlager öfter heifs geworden und infolgedessen ausgelaufen; sie wurden deshalb häufig angezogen; auch war der Kreuzkopfzapfen der rechten Maschinenhälfte unrund und angefressen. Man konnte erkennen, dass die Pleuelstangen sich infolge der unrichtigen Konstruktion ihrer Köpfe bedeutend verlängert hatten; dazu kam noch die aufserordentliche Länge der Maschine (rd. 10 m von Hauptlagermitte bis Mitte Hochdruckcylinder) und der dadurch bewirkte grofse Einfluss der Wärme auf die Ausdehnung der Kolbenstangen. Auf meine Veranlassung wurde vorläufig ein 4 mm starkes Eisenblech unter die vordere Kurbelschale der rechten Maschinenseite gelegt. Ich verlangte wiederholt baldige Ab-. hülfe und habe deren Notwendigkeit durch Entfernen der vorderen und hinteren Einlassschieber an allen vier Cylindern bewiesen (Juli 1897). Eine genaue Einstellung der Maschine auf ihre Totpunkte ergab folgende schädliche Räume: Niederdruckcylinder Hochdruckcylinder vorn 24,0 mm hinten 1,0 mm hinten vorn 25,0 mm 10,0 mm Ich Fig. 6. Nun wurde zur Untersuchung der Ursache des Unfalles geschritten und nach kurzer Besichtigung die Kolbenstange als Ausgangspunkt der Zerstörung befunden; ein Teil des Bruches der Stange sei nicht neu gewesen. habe mich dieser Ansicht nicht anschliefsen können (leider steht mir das Bruchstück nicht zur Verfügung), sondern bin nach gründlicher Untersuchung der Maschine zu folgender Meinung gelangt: 115 rechte Maschine linke Maschine nicht gemessen knapp 1,0mm nicht gemessen knapp 1,0 mm Eine gründliche Ausbesserung wurde nunmehr auf den 30. Oktober 1897 angesetzt. Es sollten dabei auch der schadhafte Kreuzkopfzapfen durch Ueberdrehen verbessert, die Kreuzkopflagerschalen durch neue ersetzt und die Lagerschalen am Kurbelzapfen frisch mit Weifsmetall ausgegossen werden. Dies ist nur zumteil geschehen; denn der Kreuzkopfzapfen, der warm eingesetzt war, konnte nicht entfernt wer gewesen. Die Kolbenfläche beträgt 4655 qcm, somit der Dampfüberdruck auf den Kolben während der Admissionsperiode 29093 kg. Berücksichtigt man den diesem Druck entgegenwirkenden Luftpumpenwiderstand und das zu hebende Wassergewicht in dem Augenblick, wo der Hochdruck cylinder abgesperrt wird, da sie dann kleiner sind als zu Anfang des Hubes, so erhält man die die Kolbenstange auf Zug beanspruchende Belastung zu 29093 — 1500 — 27593 kg. |