Ueber Neuerungen an Woolf'schen Dampfmaschinen. Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 28. Ueber Neuerungen an Woolf'schen Dampfmaschinen. Wenn auch die Woolf'sche Dampfmaschine mit zwei in einer Linie liegenden Cylindern und nur einer Kurbel als Fabrikmaschine zum gröſsten Theile von der sogen. Receiver-CompoundmaschineIn der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1885 S. 80 schlägt Reuleaux dafür die Bezeichnung „Verbund-Beikammer-Maschine“ vor, S. 99 C. B. kurzweg „Behältermaschine“. verdrängt ist, findet die erstere doch überall da, wo ihre Vorzüge, namentlich ihre gröſsere Einfachheit, wesentlich ins Gewicht fallen, noch eine ausgedehnte Anwendung. Dies gilt besonders von den Dampfschiffen, für welche die Woolf'sche Maschine, stehend angeordnet, vielfach gebaut wird. Der Uebelstand der groſsen Länge bezieh. Höhe, kommt hier nicht in Betracht, da der Raum über der Maschine doch frei bleiben muſs, während die Bodenfläche beschränkt ist. Der Nachtheil, daſs der Gang der Woolf'schen Maschine unter sonst gleichen Umständen nicht so gleichförmig ist wie bei einer Compoundmaschine mit zwei um 90° versetzten Kurbeln, wird bei groſsen Dampfschiffen dadurch aufgehoben, daſs man zwei oder drei Woolf'sche Maschinen mit um 90° bezieh. 120° versetzten Kurbeln neben einander stellt. Ferner wird die Woolf'sche Maschine bei Kleindampfmaschinen, z.B. bei Locomobilen, nicht selten benutzt, um eine Expansion in zwei Cylindern mit einer möglichst einfachen Construction zu erreichen. Aber auch als Betriebsmaschine für Spinnereien, Papierfabriken u.s.w. wird die Woolf'sche Maschine hier und da noch ausgeführt z.B. von G. K. Stothert und Comp. in Bristol mit Kolbenschiebern an beiden Cylindern und mit Corliſsbalken (vgl. Engineer, 1883 Bd. 55 * 8. 441), von Worth, Mackenzie und Comp. in Stockton-on-Tees in stehender Anordnung (daselbst 1884 Bd. 58 * S. 351) bezieh. von Simpson und Comp. in Pimlico in gedrungener liegender Form mit Strahl-Kondensator (daselbst * S. 463). Die nachstehend aufgeführten neueren Constructionen sind fast sämmtlich, wie die oben genannten, englischen Ursprunges. Als Beispiel einer sehr gebräuchlichen Anordnung sind in Fig. 1 Taf. 28 nach dem Génie civil, 1883 Bd. 3 S. 358 zwei Cylinder der Maschine des groſsen Postschiffes „La Normandie“ dargestellt, welches die französische Compagnie générale transatlantique vor Kurzem in England hat bauen lassen. Die ganze Maschinenanlage besteht aus drei neben einander aufgestellten Woolf'schen Maschinen, welche bei einem im April 1883 angestellten Versuche eine indicirte Höchstleistung von 6530e ergaben. Der kleine Cylinder jeder Maschine hat einen Durchmesser von 0m,9, der groſse einen solchen von 1m,9, entsprechend einem Inhaltsverhältniſs von 1 : 4,5; der gemeinschaftliche Hub beträgt 1m,7.Mit Dampfheizung ist nur der groſse Cylinder versehen; der kleine ist mit gewöhnlichem Filz- und Holzmantel umkleidet. Die beide Kolben verbindende Kolbenstange ist durch zwei Stopfbüchsen geführt, so daſs ein verhältniſsmäſsig groſser Raum zwischen den beiden Cylindern erforderlich ist. Zur Dampfvertheilung dienen zwei auf gemeinschaftlicher Stange befestigte Schieber, die in gewöhnlicher Weise ihre Bewegung von einer Coulisse erhalten und deren Gewicht durch den Dampfdruck, welcher auf einen am Ende der Schieberstange befestigten kleinen Kolben wirkt, ausgeglichen wird. Der kleine Cylinder ist noch mit einem in einer Höhlung des Grundschiebers steckenden Meyer'schen Expansionsschieber versehen, welcher mit Hilfe eines nicht gezeichneten Rädergetriebes verstellt wird. Der Grundschieber ist durch einen auf den Rücken aufgesetzten Kolben theilweise entlastet. Diese Anordnung der Cylinder hat den groſsen Uebelstand, daſs man, um den groſsen Kolben herausnehmen zu können, den kleinen Cylinder sammt dem Zwischenstück, auf dem er ruht, abnehmen muſs. Bei einer liegenden Maschine, welche von der Reading Iron Works Company im J. 1882 in Reading ausgestellt war, ist der groſse Cylinder an das Ende gelegt und, wie nach Engineering, 1882 Bd. 34 S. 27 aus Fig. 2 Taf. 28 ersichtlich, der innere Deckel desselben aus zwei Theilen zusammengeschraubt. Dies ermöglicht, den Deckel abzunehmen und den kleinen Kolben sammt dem hinteren Deckel des kleinen Cylinders durch den groſsen Cylinder hindurchzuziehen. Der Condensator ist bei dieser Maschine, um Platz zu sparen, vor dem Grundbette der Maschine neben dem Schwungrade aufgestellt, wodurch allerdings der Weg des Dampfes vom groſsen Cylinder bis zum Condensator sehr lang wird. Die Luftpumpe ist schräg gestellt und wird direkt durch eine an die Hauptkurbel angehängte Gegenkurbel getrieben. Die Textfigur 1 zeigt nach dem Engineer, 1884 Bd. 58 S. 351 eine von Worth, Mackenzie und Comp. in Stockton-on-Tees getroffene Anordnung für die stehenden Maschinen kleinerer Dampfer. Die Cylinder haben 317 bezieh. 508mm Durchmesser (Inhaltsverhältniſs = 1 : 2,6); der Hub beträgt 457mm. Die Verbindungsstange der Kolben ist durch eine Bronzehülse geführt, welche in das Zwischenstück eingehängt ist; letzteres bildet zugleich die einander zugekehrten Deckel beider Cylinder. Die Dichtung ist mittels nur einer Stopfbüchse bewirkt. Fig. 1., Bd. 255, S. 406 H. B. Young in London Wall setzt den groſsen Cylinder unmittelbar auf den kleinen und legt einen hohlen Zwischenboden zwischen beiden ein. In diesem Zwischenboden war anfänglich eine gewöhnliche Stopfbüchse eingesetzt, welche durch ein Mannloch in dem vorspringenden Rande des groſsen Cylinders zugänglich war. Bei der in Fig. 3 Taf. 28 nach Engineering, 1882 Bd. 34 S. 278 abgebildeten neueren Construction ist die Kolbenstange zwischen den beiden Kolben von einem Rohre umgeben, welches mittels Metallringen abgedichtet wird. In das Rohr kann auch behufs innerer Heizung Dampf eingelassen werden. Dadurch, daſs hierbei die obere Fläche des kleinen Kolbens in stärkerem Maſse verkleinert ist als die untere Fläche des groſsen Kolbens und in Folge dessen der Dampfdruck nach oben wesentlich gröſser ausfällt als der nach unten, soll zugleich die Wirkung des Eigengewichtes der auf- und abgehenden Massen ausgeglichen werden. Es ist dies um so nothwendiger, als bei diesen Maschinen mit oben stehenden Cylindern wegen der verhältniſsmäſsig kurzen Schubstangen die obere Kolbenseite eine bedeutend gröſsere Füllung erhält als die untere, wenn der Dampfabschluſs bei genau entgegengesetzten Kurbelstellungen erfolgt. Bei Anwendung von Schiebersteuerungen kann man bekanntlich am einfachsten einen nahezu gleichmäſsigen Antrieb für Auf- und Niedergang durch ungleiche Deckungen der Schieber erreichen, welche in der Regel ja auch benutzt werden. Bei der in Fig. 4 Taf. 28 nach Engineering, 1882 Bd. 34 S. 83 abgebildeten Anordnung nach Kingdon's Patent, welche von Simpson und Denison in Dartmouth für kleine Dampfschiffe benutzt wird, sind die beiden Cylinder in einem Stücke gegossen. Die Verbindungsstange der Kolben ist nach Art eines Kammzapfens auf ihrer ganzen Länge mit Ringnuthen versehen und geht ohne weitere Dichtung durch eine möglichst gut passende Bohrung des eingesetzten Zwischenbodens. Der durch die hier vorhandene Undichtigkeit verursachte Verlust kann nicht bedeutend sein. Gehen nämlich die Kolben abwärts, so ist ein Verlust überhaupt nicht möglich, die Dampfspannung ist zu beiden Seiten des Zwischenbodens ungefähr gleich und die getroffene Einrichtung hat nur zur Folge, daſs ein kleiner Theil des Dampfes statt auf dem gewöhnlichen Wege durch die Ringnuthen aus dem kleinen in den groſsen Cylinder befördert wird; gehen aber die Kolben aufwärts, so wird der nach unten dringende, stärker gespannte Dampf von der aufsteigenden Kolbenstange zum groſsen Theile wieder nach oben gerissen. Nur in der Nähe der Endstellungen der Kolben wird die unmittelbar nach unten überströmende Dampfmenge etwas bedeutender sein. Beide Cylinder werden in bekannter Weise durch einen gemeinschaftlichen Schieber gesteuert. Die Durchmesser derselben betragen 76 bezieh. 184mm, der Hub 165mm (Cylinderverhältniſs = 1 : 5,9). In Fig. 5 Taf. 28 sind nach Engineering, 1883 Bd. 36 S. 540 die Cylinder einer Maschinenconstruction dargestellt, welche von Scott und Comp. in Greenock u.a. für die Dampfer Teucer, Orestes, Laertes, Cyclops und Bellerophon ausgeführt wurde. Jede dieser Maschinen hat nur ein Cylinderpaar und ist zur Ausgleichung des Ganges mit einem Schwungrade versehen. Die Cylinder des Teucer haben 0m,622 bezieh. 1m,422 Durchmesser und 1m,295 Hub (Cylinderverhältniſs = 1 : 5,2). Beide Cylinder, von denen keiner mit Dampfmantel versehen ist, sind vollständig gegen einander abgeschlossen. Die Kolbenstange des kleinen Cylinders ist nach oben geführt und durch ein Querhaupt und zwei dicht neben dem Cylinder herabgehende Stangen mit dem Kolben des groſsen Cylinders verbunden, während die Kolbenstange des letzteren wie gewöhnlich nach abwärts geht. An die Stelle der einen inneren Stopfbüchse treten hier allerdings drei Stopfbüchsen; doch sind diese bequem zugänglich und nach oben gerichtet. Sämmtliche Stopfbüchsen haben doppelte Einsätze und Packungen, wie in Textfig. 2 und 3 veranschaulicht ist; dieselben zeigen eine der oberen und die untere Stopfbüchse des Niederdruckcylinders. Für die Steuerung ist am kleinen Cylinder ein Kolbenschieber, am groſsen Cylinder ein gewöhnlicher Flachschieber benutzt. In Fig. 6 Taf. 28 ist noch die Anordnung der Sicherheitsventile des kleinen Cylinders angegeben, welche nöthigenfalls das niedergeschlagene Wasser entweichen lassen. Fig. 2., Bd. 255, S. 408 Fig. 3., Bd. 255, S. 408 Die in Fig. 7 bis 9 Taf. 28 abgebildete amerikanische Maschine von J. R. Wells in Brooklyn (* D. R. P. Nr. 26410 vom 5. Juni 1883) unterscheidet sich von den übrigen hier besprochenen Maschinen dadurch, daſs der groſse Kolben auf zwei Kurbeln wirkt, welche der Kurbel des kleinen Kolbens gerade gegenüber stehen. Da bei solchen Maschinen mit um 180° versetzten Kurbeln auch Hubanfang und Ende in beiden Cylindern zusammenfallen und der Dampf direkt aus dem kleinen Cylinder in den groſsen überströmt, werden sie wohl passend auch zu den sogen. Woolf'schen Maschinen gerechnet. Der leitende Gedanke bei der Construction der Wells'schen Maschine war, die auf- und abschwingenden Massen möglichst vollständig auszugleichen, um eine hohe Umlaufzahl zu ermöglichen. Der groſse Cylinder steht über dem kleinen und ist mit diesem und der Zwischenwand in einem Stücke gegossen; seine Verlängerung nach unten bildet einen Mantel für den kleinen Cylinder. Die beiden Stangen des groſsen Kolbens gehen möglichst nahe am kleinen Cylinder vorbei durch eingegossene Röhren, welche die Stangen namentlich oben eng umschlieſsen müssen, damit diese Höhlungen nicht als schädliche Räume wirken. Die Stopfbüchsen für die drei Stangen befinden sich im unteren Deckel neben einander. Das Gewicht des groſsen Kolbens sammt zugehörigen schwingenden Theilen soll möglichst gleich dem Gewichte der entsprechenden Theile des kleinen Cylinders gemacht werden. Dadurch, daſs hier die Drucke auf die beiden Kolben und die Cylinderdeckel immer entgegengesetzt gerichtet und die schwingenden Massen in genannter Weise ausgeglichen sind, wird in der That ein erheblicher Vortheil erzielt. Die Welle wird durch den Kurbeldruck nicht auf Biegung beansprucht, die Reibung in den Lagern nahezu auf die vom Eigengewichte herrührende beschränkt und die Inanspruchnahme des Gestelles sehr vermindert, so daſs dasselbe verhältniſsmäſsig schwach gebaut sein darf, ohne daſs Erschütterungen bei schnellem Gange zu befürchten sind u.s.w. Zur Steuerung sind bei beiden Cylindern Kolbenschieber (vgl. Fig. 9) benutzt, welche ihre Bewegung von einer Stephenson'schen Coulisse aus erhalten. Der Gleitklotz steht unmittelbar mit der Schieberstange des kleinen Cylinders und durch einen Hebel D mit der des groſsen Cylinders in Verbindung. Durch Umstellung der Coulisse wird also die Dampfvertheilung gleichzeitig in beiden Cylindern und zwar in gleichen Verhältnissen geändert. Für kleine, schnell laufende Maschinen erscheint die in Fig. 17 Taf. 28 nach dem Iron, 1883 Bd. 22 S. 3 abgebildete Construction von A. Shanks und Sohn in Arbroath wegen der gedrungenen steifen Form sehr empfehlenswerth. Die beiden Cylinder sind, einander gegenüber stehend, an ein hohles, die Kurbelwelle umschlieſsendes Gestell angebolzt und die beiden Kolben mit einer gemeinschaftlichen Kurbelschleife verbunden. An das obere Ende der letzteren ist zugleich der Plunger der Speisepumpe angeschraubt. Zur Steuerung dienen gewöhnliche, von Excentern bewegte Schieber. Ein auf dem kleinen Cylinder befestigter, auf ein Drosselventil wirkender Regulator mit wagerechter Spindel regelt den Gang der Maschine. Für gewöhnliche Fälle soll keine Condensation benutzt werden; doch ist das Bett so eingerichtet, daſs in der Höhlung desselben unter dem groſsen Cylinder ein Condensator mit Luftpumpe u.s.w. angebracht werden kann. Die ganze Anordnung ist von Shanks namentlich mit Rücksicht auf bequemen Versandt und auf Verwendbarkeit in der Landwirtschaft und in Colonien entworfen worden. Den Uebergang zu den einfach wirkenden Woolf'schen Maschinen bildet die in Fig. 16 Taf. 28 nach Engineering, 1882 Bd. 34 S. 32 abgebildete Cylinder-Anordnung, welche von Burrell und Söhne in Thetford bei Straſsenlocomotiven und Locomobilen in Anwendung gebracht wird. Die Cylinder sind durch einen hohlen Zwischendeckel von einander getrennt, in welchem die Kolbenstange mittels aus Kupferdrahtgaze hergestellter Ringe von quadratischem Querschnitt abgedichtet ist. Die Kolben sind mit Ramsbottom'schen Ringen gelidert. Der groſse Kolben erhält nur auf einer Seite Dampf; andererseits wird unmittelbar die Schubstange angehängt, welche in einem Schlitze des vorderen Deckels den nöthigen Spielraum findet. Beide Cylinder haben Dampfmäntel L. Der Schieber bildet einen -förmigen Kanal F, so daſs der Raum A für den im Schieberkasten befindlichen frischen Dampf offen ist. Gehen die Kolben einwärts (von rechts nach links), so strömt frischer Dampf aus A durch B auf die rechte Seite des kleinen Kolbens, während der links von beiden Kolben befindliche Dampf durch C und D und den Schieberkanal F in den Ausströmkanal E gelangt. Beim Rückgange (von links nach rechts) ist, wie gezeichnet, der Kanal B durch F sowohl mit D, wie mit C in Verbindung, so daſs der rechts vom kleinen Kolben befindliche Dampf expandirend theils auf die andere Seite des kleinen Kolbens, theils in den groſsen Cylinder tritt. Der Druck ist also dann auf beiden Seiten des kleinen Kolbens nahezu gleich, so daſs auch der kleine Cylinder eigentlich nur einfach wirkend ist. Ob hier noch ein Vortheil durch die Expansion in zwei Cylindern erzielt wird, erscheint mindestens fraglich, da doch der gröſste Theil der Wand des kleinen Cylinders dem ganzen Temperaturfalle ausgesetzt ist und die vergröſserte Kühlfläche wie die unzugängliche Stopfbüchse auch Verluste bedingen. Wahrscheinlich würde eine gröſsere Leistung erreicht, wenn der groſse Cylinder ganz fortgelassen und die einseitige Füllung des etwas vergröſserten Hochdruckcylinders auf beide Seiten vertheilt würde. Wenn Burrell mit den nach diesem Systeme gebauten Locomobilen mit 7e-Kesseln dieselbe Leistung als mit seinen früheren Locomobilen mit einem Cylinder, welche 10e-Kessel hatten, erzielen und dabei noch 30 Proc. Kohlen sparen will, so kann dies dadurch erklärt werden, daſs in den früheren Locomobilen der Dampf sehr schlecht ausgenutzt wurde. Fig. 4., Bd. 255, S. 410 Zweckmäſsiger als die vorige erscheint die von Garrett und Söhne in Leiston für kleine Locomobilen benutzte Anordnung, welche in Fig. 13 bis 15 Taf. 28 nach Engineering, 1881 Bd. 32 S. 60 dargestellt ist. Beide Cylinder sind in einem Stücke gegossen, mit Dampfmänteln b versehen und erhalten beide nur an den äuſseren Enden Dampf, wie bei der Maschine von Sims (vgl. 1848 109 * 263). Der Kesseldampf gelangt durch den Absperrschieber d (Fig. 13) und die vom Regulator bewegte Drosselklappe a in den Schieberkasten des kleinen Cylinders A und durch einen einseitigen Trick'schen Kanalschieber D mit Doppeleinströmung in den Cylinder A selbst, dann durch die Schieberhöhlung und den Kanal c in den groſsen Cylinder und endlich durch einen besonderen Auslaſsschieber E, welcher die Compression im groſsen Cylinder zu ändern gestattet, in den Ausströmkanal. Ob der Raum zwischen den beiden Kolben, welcher beim Gange der Maschine abwechselnd vergröſsert und verkleinert wird, mit der freien Luft in Verbindung stehen soll, ist nicht angegeben. In Textfigur 4 sind ein paar Diagramme gezeichnet, welche an einer Maschine mit 203 bezieh. 381mm Cylinderdurchmesser und 254mm Hub (Cylinderverhältniſs = 1 : 3,5) bei 187 Umdrehungen und 6at,7 Kesselspannung gewonnen wurden. Aus den Diagrammen wurde eine Leistung von 22e,2 berechnet, während sich an der Bremse 18e,2 ergaben. Ein Uebelstand dieser Anordnung ist, daſs der schädliche Raum für den Niederdruckcylinder sehr groſs ausfällt. In ähnlicher Weise wie die vorige Maschine wirkt auch die in Fig. 10 und 11 Taf. 28 abgebildete Maschine von E. D. Farcot in Paris (* D. R. P. Nr. 20771 vom 5. Mai 1882). Dieselbe ist aufrecht angeordnet, der groſse Cylinder über dem kleinen stehend. Nur ersterer ist von einem Dampfmantel umgeben, in welchen der frische Dampf oben einströmt und aus dem derselbe unten in den Schieberkasten eintritt. Beide Cylinder werden durch einen gemeinsamen Schieber gesteuert. Das Neue an der Maschine ist, daſs der Raum zwischen den beiden Kolben mit dem abgeschlossenen Hohlräume des Gestelles E, durch welchen auch der Abdampf geleitet wird, in freier Verbindung steht, so daſs die Druckänderung an dieser Stelle verschwindend klein wird. Wenn jener Zwischenraum abgeschlossen ist und in Folge dessen beim Niedergange der Kolben eine erhebliche Compression der eingeschlossenen Luft bezieh. des eingeschlossenen Dampfes auftritt, so kann ein Verlust nur dadurch entstehen, daſs die bei der Compression an die Wandungen abgegebene Wärme bei der folgenden Expansion nicht vollständig wiedergewonnen wird. Bei groſsen derartigen Maschinen wendet Farcot seinen bekannten Schleppschieber an. Bei einer anderen, für Pumpen, Schleudertrommeln, Flügelgebläse u. dgl. bestimmten Anordnung ist das Gestell einseitig ausgeführt. Für kleine Leistungen wird die Maschine auch liegend gebaut (vgl. Annales industrielles, 1883 Bd. 2 S. 568). In Fig. 12 Taf. 28 ist schlieſslich noch nach dem Engineer, 1881 Bd. 52 S. 483 eine kleine Maschine von Lane und Reynolds in London abgebildet, bei welcher wie bei der Maschine von Vallet (vgl. 1879 232 * 6) beide Cylinder zu einem verschmolzen sind und zugleich die eine Kolbenseite durch Erweiterung der Kolbenstange auf eine schmale Ringfläche vermindert ist. Die Dampfvertheilung wird durch einen Schieber besorgt. Die Anordnung ist sehr einfach; doch wird auch hier durch Vertheilung der Expansion auf zwei verschiedene Räume kaum ein nennenswerther Vortheil erzielt werden können. Auch wird eine genügende Abdichtung der erweiterten Kolbenstange Schwierigkeiten machen.