I. Die Dampfmaschinen-Steuerungen auf der Wiener Weltausstellung 1873; von Ingenieur Müller-Melchiors. Mit Abbildungen auf Tab. I. Müller-Melchiors, über die Dampfmaschinen-Steuerungen auf der Wiener Weltausstellung 1873. In dem umfassenden Bilde, welches die Wiener Weltausstellung von allen Gebieten der menschlichen Thätigkeit entrollte, waren speciell auch die Dampfmaschinen, dieser wichtigste Factor des modernen Industrielebens, so vollständig vertreten, daß ein erschöpfender Bericht über dieselben eine äußerst schwierige und umfangreiche Aufgabe darstellt, deren Lösung wir wohl erst nach Ablauf einer längeren Zeit erwarten dürfen. Es wird daher gerechtfertigt und nicht ohne einen gewissen Nutzen erscheinen, gerade das hauptsächlichste Detail der Dampfmaschinen – die Steuerung – einer gesonderten Darstellung und Behandlung zu unterziehen um so mehr, als gegenwärtig fast das ausschließliche Bestreben der meisten Constructeure auf deren Vervollkommnung gerichtet ist. Während auf den früheren großen Weltausstellungen neben vielen ausgezeichneten Ausstellungsobjecten bewährter Construction auch mancherlei neuartige und theilweise absonderliche Projecte zur besseren Ausnützung und Uebertragung der Dampfkraft erschienen waren, die sich aber durchgehends keinen Eingang in die Praxis zu schaffen verstanden, sind bei der jetzt abgeschlossenen Ausstellung derartige Neuerungen fast gänzlich ausgeblieben. Abgesehen von zwei kleineren Motoren, welche wohl nur für minimale Kraftabgaben verwendbar sein dürften, und zwei locomobilen Maschinen waren selbst Maschinen mit rotirendem Kraftrecipienten nicht vertreten; keines der vielen in den Zeitschriften der letzten Jahre aufgetauchten neuen Expansionssysteme, Aether- und Kohlensäure-Maschinen u.s.f. hat sich gezeigt, und alle bemerkenswerthen Maschinen ließen durchgehends die Tendenz erkennen: einer rationellen, gleichmäßigen Fortbildung der vorhandenen und bewährten Maschinensysteme. Viel mag dazu auch die immer fortschreitende Verbreitung der wissenschaftlichen Anschauungen der mechanischen Wärmetheorie beigetragen haben, welche unzweifelhaft nachweist, daß die Wirkungsweise unserer jetzigen Expansionsdampfmaschinen theoretisch nahezu vollkommen ist und das Schwergewicht aller rationellen Verbesserungen in der constructiven Ausführung gesucht werden muß. In wieweit dies bei den wichtigsten Details der Kraftübertragung versucht und erreicht worden ist, gehört nicht in das Bereich dieser Abhandlung; dagegen ist die richtige Kraftentwickelung des im Cylinder arbeitenden Dampfes in erster Linie von der Steuerung abhängig und von diesem Gesichtspunkte aus hier näher zu betrachten. Die Bedingungen, welche man in dieser Beziehung an eine vollkommene Steuerung stellen müßte, sind folgende: 1) Momentane und directe Eröffnung des Dampfcylinders für den eintretenden Kesseldampf, mit einem für alle Füllungsgrade gleichbleibenden Voreilen. 2) Momentane Unterbrechung des Dampfeintrittes für jede Kolbenstellung in selbstthätig regulirbarer Weise. 3) Dampfausströmung mit entsprechendem Voreilen und mäßiger Compression constant für alle Füllungsgrade. 4) In der Ausführung der Details absolute Sicherheit des dampfdichten Abschlusses und der regelmäßigen Functionirung der Steuerung; ferner mäßiger Kraftverbrauch und geringe Abnützung. Die Steuerung, welche allen diesen Bedingungen gleichmäßig, für längere Dauer des Betriebes und unter allen Umständen entsprechen würde, ist noch nicht gefunden worden und muß fast als ein nie zu erreichendes Ideal betrachtet werden, so mannigfach und gelungen auch die Bestrebungen sind, sich demselben mehr und mehr anzunähern. Denn wie vollendet auch die älteren und neueren Ventilsteuerungen und die modernen Corlißsteuerungen die ersten drei der oben aufgestellten Bedingungen erfüllen können, – in der constructiven Einfachheit und Verläßlichkeit stehen sie noch immer weit hinter den einfachen und Doppelschieber-Steuerungen zurück derart, daß sie für schnellgehende Maschinen geradezu unanwendbar genannt werden müssen. Bemerkenswerthe Vereinfachungen und Verbesserungen des Mechanismus sind allerdings auf der Ausstellung erschienen und sollen an betreffender Stelle eingehend besprochen werden. Dagegen sei hier schon bemerkt, daß speciell für schnellgehende Dampfmaschinen zwei äußerst gelungene Steuerungen mit continuirlich rotirenden Hähnen ausgestellt waren, welche – wenn sie sich dauerhaft dampfdicht erweisen sollten – in constructiver Hinsicht vollkommen genannt werden müssen, obwohl sie in der Schärfe der Dampfvertheilung etwas hinter der Corlißsteuerung zurückstehen. Was aber gerade den dampfdichten Abschluß, die Einfachheit und leichte Herstellung aller Bestandtheile betrifft, so werden die Steuerungen mit Excenter und ebenen Schiebern, trotz ihrer sonstigen Mängel, stets unübertroffen und in allgemeiner Anwendung bleiben, wie denn auch auf der Wiener Weltausstellung die überwiegende Mehrzahl aller ausgestellten Maschinen mit Doppelschieber-Steuerung versehen war. Wenn somit keine der bestehenden Steuerungen allen an sie zu stellenden Anforderungen genügen kann, so erhellt zunächst daraus, daß deren Anwendung in der Praxis durch ganz andere Rücksichten, als die oben aufgezählten, bedingt wird. Je nach dem speciellen Zwecke und den Verhältnissen, unter denen eine Maschine zu arbeiten hat, wird man sofort auf einige Vortheile der Steuerung Verzicht leisten, andere dagegen nothwendig bedingen und dadurch in der Wahl der Steuerung geleitet werden. Ferner aber ist dargethan, daß sowohl die Schiebersteuerungen als die Steuerungen nach dem Corlißsysteme, mit Ventilen und endlich mit rotirenden Hähnen, daß diese vier Hauptclassen aller bestehenden Steuerungssysteme neben einander existenzberechtigt und entwicklungsfähig sind – eine Ansicht, die ihre schönste Bestätigung in den auf der Weltausstellung exponirten Maschinen fand. Dieses ausführlicher nachzuweisen und durch die Darstellung der neueren Steuerungsmechanismen zugleich ein Bild der jetzigen Entwickelung dieses Theiles des Dampfmaschinenbaues zu geben, ist der Zweck der nachfolgenden Notizen. I. Steuerungen mit einem Schieber. Unter der Zahl von circa 100 ausgestellten stationären Dampfmaschinen – Walzwerks- und Fördermaschinen mit inbegriffen – waren nur einige 20 mit einfachem Schieber versehen, darunter 3 Fördermaschinen mit Gooch'scher oder Stephenson'scher Coulisse, ebenso eine Walzwerksmaschine mit der letzteren und eine kleine Woolf'sche Dampfmaschine mit gemeinsamem Vertheilungsschieber nach bekanntem Systeme. Unter den halbstationären Maschinen war gleichfalls die Steuerung mit einfachem Schieber in Minorität und nur bei den 43 ausgestellten Locomotiven war die einfache Coulissensteuerung mit einer einzigen Ausnahme die allgemeine. Diese, wie es scheint, auffallende Vernachlässigung eines bewährten und in der Praxis überwiegend vertretenen Systemes ist jedoch leicht erklärlich. Zunächst ist die Steuerung mit einem Schieber – außer wo es auf größtmögliche Einfachheit ankommt und die Frage des rationellen Dampfverbrauches wie im allgemeinen bei den Reversirmaschinen und Locomotiven zurücktritt – viel vortheilhafter und mit geringen Mehrkosten durch Doppelschieber-Steuerungen zu ersetzen; ferner aber ist gerade für ein Ausstellungsobject die einfache, anspruchslose Schiebersteuerung wenig verlockend. Es sind somit auch nur wenig interessante Novitäten anzuführen. Zwei bemerkenswerthe Anwendungen des einfachen Schiebers für Reversirmaschinen mit fixem Excenter und ohne Zuhülfenahme einer Coulisse seien zunächst erwähnt. Die große Fördermaschine der Fürst Salm'schen Maschinenfabrik in Blansko (Mähren) hatte zum Zwecke der Umsteuerung zwischen Schieber und Dampfcylinder ein Zwischenstück eingeschaltet, welches mittelst eines Hebels von Hand zu verstellen war und dadurch in äußerst einfacher Weise Vor- oder Rückwärtsgang der Maschine einleitete. Ueber diese specielle Construction konnte zwar keine nähere Aufklärung erhalten werden; es ist aber dieses Princip schon lange bekannt und in AnwendungVerf. hat unter anderen diese Anordnung bei den Kohksauspreßmaschinen und kleinen Dampfwinden der Maschinenfabrik Humboldt in Deutz auf verschiedenen rheinischen und westphälischen Werken gefunden. derart, daß das betreffende Zwischenstück ein paar directe und ein paar gekreuzte Canäle enthält, welche abwechselnd mit den Oeffnungen des eigentlichen Schiebergesichtes in Communication gebracht werden können. Diese Construction bedingt jedoch, wie alle Reversirsteuerungen mit einem festen Excenter, daß der Voreilungswinkel desselben gleich Null wird, wodurch auch die Ueberdeckungen und die Möglichkeit eines linearen Voreilens, der Expansion und Compression entfallen. Derselbe Umstand findet auch bei der zweiten zu besprechenden Umsteuerung einer kleinen von Danek (jetzt Maschinenbau-Actiengesellschaft) in Prag ausgestellten Dampfwinde statt, kann aber bei den kleinen Dimensionen dieser Maschine weniger nachtheiligen Einfluß ausüben. Der betreffende Schieber ist in Figur 1 im Querschnitt und in Figur 2 und 3 in den Längsschnitten a resp. b dargestellt. Durch Drehung der Schieberstange c, welche in einem Schlitz des cylindrischen Schieberkörpers d eingelegt ist und denselben mittelst Bundringen umfaßt und an der hin- und hergehenden Bewegung des Excenters theilzunehmen nöthigt, kann entweder die Schnittebene a oder b mit der Cylinderachse x in eine Ebene gebracht werden. Im ersteren Falle, wenn a mit x zusammenfällt, kommt der in Fig. 2 dargestellte gewöhnliche Muschelschieber zur Wirkung und steuert die Maschine nach vorwärts, wenn eben das Excenter um 90 Grad vor der Kurbel aufgekeilt ist. Zum Zwecke der Umsteuerung braucht man nur den Schieberkörper nach links zu drehen, bis die Schnittebene b mit der Achse x zusammenfällt, was leicht während des Ganges geschehen kann. Es kommt dadurch der zweite im Schieberkörper d angebrachte, in Fig. 3 dargestellte E-Schieber zur Thätigkeit, welcher sofort die Bedingungen des Dampfeintrittes und Austrittes umkehrt und die Maschine reversirt. Eine fixe oder gar variable Expansion ist dabei selbstverständlich nicht möglich. Eine andere Reversir-Vorrichtung mit einem Excenter, welche selbstverständlich auch die oben angeführten Nachtheile besitzt, war bei der kleinen Werkstätten-Locomotive der Harzer Werke zu Rüdeland und Zorge angewendet. Hier spielt der als Canalschieber angeordnete Dampfschieber gleichzeitig auf vier Oeffnungen des Schiebergesichtes, welche der Reihe nach zur Dampfeinströmung, vor den Kolben, zur Dampfausströmung sowie hinter den Kolben führen. Indem nun durch die Verstellung des Reversirhebels die Functionen des Dampfeintritts- und Austrittscanales mit einander vertauscht werden, findet in einfacher Weise die Reversirung statt – eine schon seit langem bekannte Einrichtung, welche hier wohl nicht näher erörtert zu werden braucht. Als Modificationen des einfachen Schiebers sind noch zu erwähnen Kolbenschiebersteuerungen bekannter Einrichtung an einer 20pferdigen Dampfmaschine der Norwalk Iron Works in Amerika und an mehreren Locomobilen, sowie endlich die verschiedenen Anschlagsteuerungen direct wirkender Dampfpumpen von den Firmen: Gebr. Decker und Comp., Tangye Brothers, Hayward und Tyler u.a., welche übrigens nicht direct hierher gehören und außerdem nur bereits bekanntes darboten. Gleichfalls schon seit einiger Zeit bekanntVergleiche Dingler's polytechn. Journal 1872, Bd. CCIII S. 81, 332 und Bd. CCXI S. 329., aber auf der Ausstellung in neuer Gestalt aufgetreten, ist der oscillirende Motor von Ingenieur A. Schmid in Zürich. Derselbe war ursprünglich als hydraulischer Motor construirt, wozu er sich auch speciell eignet, ist aber auf der Ausstellung von der Maschinen- und Röhrenfabrik Johannes Haag in Augsburg auch als Dampfmotor, und von dem Erfinder A. Schmid als Dampfpumpe ausgestellt worden. Nach letzterer Anordnung ist die Skizze in Figur 4 entworfen, welche den Schnitt durch den Dampfcylinder und Steuermechanismus anzeigt, während der gegenüber liegende Pumpencylinder, welcher ganz dieselbe Anordnung der Steuerung, nur größere Canalquerschnitte besitzt, weggelassen ist. Die Abbildung stellt den Dampfkolben auf dem todten Punkte dar, wobei die untere Fläche des Dampfcylinders, welche zugleich die Dampfvertheilung bewirkt, den Dampfeintrittscanal a und die Dampfaustrittscanäle b, b des Schiebergesichtes zudeckt. Bei der im Sinne des Pfeiles erfolgenden Bewegung der Kurbel schwingt der Cylinder und damit zugleich die untere Gleitfläche desselben um ihren Drehungspunkt c, der rechte Dampfcanal des Cylinders communicirt mit a, der linke mit b, und die erforderliche Bewegung des Kolbens ist eingeleitet. Der Cylinder schwingt nach links aus und kommt für den zweiten todten Punkt wieder in seine Mittelstellung zurück, worauf die Schwingung nach rechts und damit der Rückgang des Kolbens stattfindet. Lineares Voreilen, Vorausströmung, Expansion und Compression sind somit auch hier principiell ausgeschlossen, wie es bei einem hydraulischen Motor eben absolut erforderlich ist und bei den kleinen Dimensionen der Dampfmotoren von 1/4 bis 1 Pferdekraft auch leicht hingenommen werden kann. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß bei dieser Construction der Cylinder durch den Dampfdruck nach aufwärts gepreßt und von seiner Gleitfläche entfernt wird; es müssen somit die Zapfen c mit entsprechender Kraft niedergedrückt werden, damit dieser Tendenz entgegen gewirkt wird und noch ein genügender Druck nach abwärts resultirt, um einen dampfdichten Abschluß der Gleitflächen zu gewähren. Dies geschieht mittelst der am Maschinengestelle befestigten Schrauben d, mit denen die um die Bolzen e des Maschinengestelles drehbaren Lagerstücke der Cylinderzapfen c nach abwärts gepreßt werden können. Es wird dadurch eine möglichste Herabminderung der Steuerungswiderstände, zugleich mit vollkommen dampfdichtem Abschluß erzielt und die Maschine kann mit 200 und mehr Touren anstandslos arbeiten. Eine Dampfmaschine nach demselben Systeme wurde in Verbindung mit einem stehenden Kessel als transportabler Dampfmotor von Joh. Haag in Augsburg ausgestellt. Um dabei auch die Expansion zu ermöglichen, ist unterhalb des festen Schiebergesichtes ein Expansionsschieber angebracht, welcher von der Kurbelwelle aus in Thätigkeit gesetzt wird. Es wird dadurch ohne besonderen Nutzen der ganze Vorzug dieses Systemes, nämlich äußerste Einfachheit, preisgegeben. Entlastungsschieber waren unseres Wissens bei ausgeführten Dampfmaschinen gar nicht vertreten, und es ist nur ein von Dawes und Holt in Leeds ausgestelltes Modell ihres vor drei JahrenVergleiche Dingler's polytechn. Journal 1870, Bd. CXCV S. 215 u. 293. patentirten Entlastungsschiebers zu besprechen. Aus den Skizzen Figur 5 und 6, welche denselben im Querschnitte und in der Draufsicht darstellen, ist ersichtlich, wie die Verbindung des eigentlichen Schiebers mit dem Entlastungsringe, der auf eine Gleitfläche des Schieberdeckels angepreßt wird, mittelst einer federnden Stahlplatte bewerkstelligt ist. Eine Oeffnung des Schieberkastendeckels stellt die Verbindung des von dem Entlastungsringe abgedichteten Raumes mit der äußeren Atmosphäre her. Indem bei fortwährendem Gebrauch die Federkraft der Stahlplatte abnehmen muß, wird damit auch der Betrag der von dem Entlastungsringe aus zu übertragenden Entlastung verringert; der dampfdichte Abschluß bleibt aber dabei, sicherer wie bei den meisten anderen Entlastungsschiebern, stets gewahrt. Im Allgemeinen ist jedoch zu bemerken, daß die Anwendung der stets mehr oder weniger complicirten und unverläßlichen Entlastungsvorrichtungen bei Schiebern, welche doch gerade in ihrer Einfachheit den Hauptvorzug besitzen, kaum rationell erscheinen kann, was auch durch deren geringe Verbreitung genügend bestätigt wird. Nachdem hiermit die Schiebersteuerungen mit fester Verbindung des Schiebers mit der Kurbelwelle erledigt sind, bleiben mm noch die variablen Expansionssteuerungen mit einem Schieber zu behandeln. Das einfachste Mittel einer veränderlichen Expansion besteht bekanntermaaßen in der Anwendung eines Excenters, dessen Hub und Voreilungswinkel verstellbar sind. Bei einer von Robey und Comp. in Lincoln (England) ausgestellten liegenden Dampfmaschine sowie bei einer Locomobile von Ruston, Proctor und Comp. in Lincoln war zu diesem Zwecke das Excenter in dem excentrischen Schlitze einer auf der Kurbelwelle aufgekeilten Scheibe mittelst Klemmschraube in verschiedenen Stellungen zu befestigen. Die Verstellung ist dabei selbstverständlich nur während des Stillstandes möglich; dagegen ward bei einer von Robey und Comp. ausgestellten Locomobile und bei der liegenden Maschine von E. R. und F. Turner in Ipswich (England) die erforderliche Verstellung des Excenters selbstthätig durch den Regulator besorgt. Bei letzterer geschah dies durch den bekannten Regulator von Hartnell und GuthrieBeschrieben in Dingler's polytechn. Journal 1873, Bd. CCVII S. 447., beider ersten Locomobile durch Richardson's Patent-Regulator.Beschrieben im Engineering, December 1869, S. 387. Es war leider nicht möglich, diese Maschinen im Gang zu sehen, um die gerühmte Empfindlichkeit der Regulatoren, welche beim Anblick der Construction einigermaaßen fraglich erscheint, constatiren zu können. Das verbreitetste und sicherste Mittel endlich einer variablen Expansion mit einem Schieber, welches zugleich auch die Reversirung der Maschine gestattet, sind die Coulissensteuerungen, welche demgemäß auch auf der Ausstellung in großer Anzahl vertreten waren, darunter mehrere große Walzwerks- und Fördermaschinen, bei denen die Umstellung der Coulisse, resp. des Gleitstückes durch Dampfkraft bewerkstelligt wurde. Die wenigen der ausgestellten Schiffsdampfmaschinen hatten gleichfalls ähnlichen Steuerungsmechanismus. Es waren durchgehends die bekannten Systeme von Stephenson, Gooch, Allan, Heusinger, letztere bei den belgischen Locomotiven unter dem Namen „System Walschaert“, endlich auch eine Fink'sche Coulissensteuerung mit einem Excenter, welche im ganzen nichts Neues darboten. Bemerkenswerth war nur die Anwendung der Fink'schen Coulisse bei der liegenden Woolf'schen Maschine von W. J. Galloway and Sons in Manchester, welche die Steuerung des Hochdruckcylinders in selbstthätig regulirbarer Weise besorgte. Zu diesem Zwecke war der Gleitklotz der Coulisse an dem einen Ende eines doppelarmigen Hebels befestigt, dessen anderes Ende direct an der Regulatorhülse angriff und zugleich ein Balancegewicht trug. Für die höchste Lage des Regulators war das Gleitstück in der tiefsten Stellung und damit die Füllung auf ein Minimum reducirt, und die verschiedenen Expansionsgrade variirten während des Ganges dieser prächtig ausgeführten Maschine mit großer Leichtigkeit. (Fortsetzung folgt.)