Direkt wirkende Wassersäulen-Maschine für Fahrkünste in Bergwerken; von C. Kley in Bonn. Mit Abbildungen. Kley's direkt wirkende Wassersäulen-Maschine. Wir haben diese Maschine bereits bei dem Berichte über die Allgemeine Ausstellung für Unfallverhütung, 1889 274 * 399, kurz erwähnt. Wegen der bemerkenswerthen Einzelheiten und dem allgemeinen Interesse sei hier an der Hand der Patentschrift (D. R. P. Nr. 48723 vom 2. November 1888) nachstehend das Nähere ausgeführt. Der Zweck vorliegender Erfindung ist der, den direkt wirkenden Wassersäulen-Maschinen die Fähigkeit zu verleihen, auch bei groſser und schneller Veränderlichkeit in der Belastung der Gestänge sich derart selbst zu reguliren, daſs sie stets eine bestimmte Hubzahl machen und in Folge dessen zum Betrieb von Fahrkünsten verwendet werden können. Bei den Fahrkünsten kommen groſse und schnelle Veränderungen in der Belastung der Gestänge dadurch vor, daſs dieselben einmal ganz leer gehen, ein andermal mit Bergleuten, die aus- oder einfahren wollen, theilweise oder voll besetzt sind. Im ersten Falle hat die Maschine nur die Reibung des Apparates zu überwinden, im zweiten Falle, beim Ausfahren, hat sie bei jedem Hub eines Gestänges noch dazu das ganze Gewicht der aufgetretenen Mannschaft zu heben, und im dritten Falle, beim Einfahren, wird sie von dem Gewicht der niederfahrenden Bergleute getrieben und muſs also Arbeit vernichten; dabei muſs das Gestänge einen sanft und ziemlich genau begrenzten Hub haben, damit beim Uebertreten die Tritte, auf welchen die Bergleute stehen, auf annähernd dieselbe Höhe kommen. Auch darf das Gestänge keine groſse Geschwindigkeit annehmen, weil sonst zwischen zwei Hüben nicht Zeit genug bleibt, um von einem Tritt auf den anderen überzugehen. Seither wurden die Fahrkünste deshalb nur von rotirenden Wassermotoren betrieben, die Betriebskraft mit der Hand regulirt und die überschüssige Kraft beim Einfahren durch Bremsen des Schwungrades vernichtet. Die rotirenden Wassersäulen-Maschinen, welche man bei groſsen Gefällen seither ausschlieſslich anwendete, haben aber die Nachtheile, daſs sie zur Uebertragung der Betriebskraft Zahnradübersetzungen erfordern, wodurch bei der wechselnden Belastung oft gefährliche Unruhen und Brüche entstehen, und daſs zu ihrer Aufstellung groſse Räume nöthig sind. Diese Uebelstände sollen von der vorliegenden, direkt wirkenden Wassersäulen-Maschine, welche eine sich selbst regulirende Steuerung besitzt, beseitigt werden. Die Maschine besteht nach Fig. 1 beiliegender Zeichnung aus zwei stehenden Treibcylindern A und A1, welche unten mit einander verbunden sind, und in welchen zwei Kolben B und B1 sich bewegen. Der Raum unter den beiden Kolben ist stets mit demselben Wasser gefüllt. Das Betriebswasser tritt einmal über den Kolben B ein, treibt denselben abwärts, während das Wasser unter B den Kolben B1 in die Höhe treibt; das andere Mal strömt das Betriebswasser über den Kolben B1, während das Wasser über B abflieſsen kann. Die Kolbenstangen C und C1 sind oben durch Stopfbüchsendeckel hindurchgeführt und übertragen ihre Bewegung mittels Traversen D und D1 auf die Fahrgestänge F und F1. Die hydraulische Verbindung der beiden Treibcylinder unterhalb der Treibkolben B und B1 dient nicht bloſs zur Uebertragung der Betriebskraft von einem Kolben auf den anderen, sondern bildet auch gleichzeitig die gegenseitige Ausgleichung der Gewichte eines Theiles der Fahrgestänge. Die Maschine hat Kolbensteuerung. Das Betriebswasser tritt bei G in dieselbe ein und bei H und H1 aus derselben heraus. Die beiden gekuppelten Steuerkolben K und K1 stehen in ihrer mittleren Lage so, daſs die beiden nach den Cylindern A und A1 führenden Kanäle J und J1 abgeschlossen sind. Bei der Bewegung der Steuerkolben nach rechts gelangt das Betriebswasser durch den Kanal J1 nach dem Cylinder A1, während das gebrauchte Wasser aus dem Cylinder A durch J und H abflieſsen kann. Bei der Bewegung der Steuerkolben nach links strömt das Betriebswasser durch J nach A und das gebrauchte Wasser aus A1 durch J1 und H1 ins Freie. Fig. 1., Bd. 275, S. 226 Fig. 2., Bd. 275, S. 226 Die Steuerkolben werden auf zweierlei Weise bewegt, einmal durch die Maschine selbst mittels der Zahnrad- und Zahnstangenübersetzung ZRrz, der Schubstange zq und des in der Steuerkolbenstange gelagerten Hebels OO, und zweitens durch die doppelt wirkende hydraulische Hilfsmaschine W mittels des Kolbens M, der Schubstange N und des Hebels O. Die Hilfsmaschine hateine Kolbensteuerung, welche von der Hauptmaschine bezieh. dem Fahrgestänge F aus im letzten Theil des Hubes und des Niederganges derselben bewegt wird, wodurch die Umsteuerung erfolgt. In den zwei Kanälen pp1 , welche das Betriebswasser in den Cylinder der Hilfsmaschine ein- und daraus abführen, befinden sich Hähne, welche fein regulirt werden können; durch die Stellung dieser Hähne hat man die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens M ganz in der Gewalt. Die Hähne werden so gestellt, daſs die Hilfsmaschine nur so viel Hübe macht, als die Fahrkunst machen soll. Der geometrische Zusammenhang der Hauptmaschine mit der Kolbensteuerung derselben und mit der Hilfsmaschine ist nun derart, daſs die Bewegung der Hauptmaschine stets die Hauptsteuerkolben in ihre mittlere Lage bringen, folglich Ein- und Auslaſs des Betriebswassers abschlieſsen will, die Bewegung des Hilfsmaschinenkolbens dagegen stets die Ein- und Ausströmungskanäle der Hauptmaschine zu öffnen strebt. In der Fig. 1 ist der Treibkolben B in seiner tiefsten, der Kolben B1 in seiner höchsten Stellung gezeichnet. Das unterste Gelenk q des Hebels O steht in seiner äuſsersten Stellung nach rechts. Das Gestänge F hat kurz vor Vollendung seines Hubes die Steuerkolben des Hilfscylinders W mittels des Knaggens P und der Hebelübersetzung QT nach links verschoben. Das Betriebswasser strömt durch den Kanal p in den Hilfscylinder und hat den Kolben M desselben bereits so weit bewegt, daſs die Steuerkolben der Hauptmaschine angefangen haben, den Eintrittskanal J1 nach dem Cylinder A1, sowie den Austrittskanal J vom Cylinder A ins Freie zu öffnen. Nach einiger Zeit werden die beiden Kolben B und B1 auf halbem Hub stehen; das Hebelende q hat dabei seine halbe Bewegung nach links gemacht, während der Kolben des Hilfscylinders und mit ihm das obere Hebelende s ihren Hub nach rechts vollendet haben, die Steuerkolben K und K1 dagegen nur regulirend hin- und hergeschoben worden, aber nicht vom Fleck gekommen sind. Der Punkt s des Hebels O bleibt nun in Ruhe, während der Kolben B seinen Hub nach oben vollendet und dabei die Steuerkolben K und K1 so bewegt, daſs sie den Ein- und Austritt des Betriebswassers abschlieſsen. Gleichzeitig hat der obere Knaggen P die Umsteuerung des Hilfscylinders bewirkt, wodurch das Betriebswasser auf die rechte Seite des Hilfsmaschinenkolbens eindringen kann und diesen nach links bewegt, während die Hauptmaschine und mit ihr der Punkt q des Hebels O stillstehen bleiben. Hat der Kolben des Hilfscylinders sich so weit bewegt, daſs die Hauptsteuerkolben, welche er mitschleppt, umgesteuert haben, so fängt ein neues Spiel der Hauptmaschine an. Jetzt kann das Betriebswasser über den Kolben B gelangen und das Wasser, welches sich über dem Kolben B1 befindet, durch J1 und H1 ausflieſsen. Die Hauptmaschine fängt an, sich und damit auch den unteren Punkt q des Hebels O zu bewegen, und zwar mit einer Geschwindigkeit, welche die Steuerung selbst regulirt. Würde die Maschine zu rasch gehen, so würde auch der Punkt q des Hebels O schneller nach rechts verschoben, als der Punkt s durch die Hilfsmaschine nach links; die Folge wäre, daſs die Hauptsteuerkolben K und K1 die Kanäle J und J1 mehr abschlieſsen würden. Ginge die Maschine zu langsam, so würde auch der Punkt q des Hebels O langsamer nach rechts verschoben, als der Punkt s nach links. Die Hauptsteuerkolben würden die Ein- und Ausströmungskanäle der Hauptmaschine weiter öffnen. Nach einiger Zeit haben die Kolben B und B1 wieder ihren halben Hub, der Kolben M seinen ganzen Hub vollendet. Beim weiteren Niedergange des Kolbens B wird der Punkt q in seine äuſserste Stellung nach rechts versetzt, und damit schlieſsen die Hauptsteuerkolben das Betriebswasser ab und die Maschine kommt zur Ruhe. Da die Kolben KK1 etwas länger sind als die Ein- und Austrittsöffnungen der Kanäle J und J1, so müssen sie einen kleinen Weg (gleich der doppelten äuſseren Ueberdeckung) zurücklegen, ehe sie Betriebswasser durch J ein- und durch J1 auslassen. Es entsteht also eine Pause, in welcher die Bergleute Zeit haben, von einem Gestänge auf das andere überzutreten. Der Knaggen P hat oben die Steuerkölbchen des Hilfscylinders verschoben und der Kolben M fängt seine Bewegung nach rechts an und kommt wieder in die Stellung Fig. 1. Es ist leicht zu überschauen: 1) daſs man mit der äuſseren Ueberdeckung der Kolben K und K1 die Länge der Pause bestimmen kann; 2) daſs man durch Regulirung der Hähne p und p1 die Dauer des Hubes des Hilfscylinders und damit die Hubzahl der ganzen Fahrkunst in der Gewalt hat; 3) daſs das Fahrgestänge niemals eine gewisse gröſste Geschwindigkeit überschreiten kann, da die Hauptwassersäulen-Maschine sich selbst den Wasser-Zu- und -Abfluſs regulirt; 4) daſs in Folge der langsamen Bewegung der Hauptsteuerkolben die Maschine langsam aus der Ruhe in die Bewegung übergeht und in Folge der allmählichen Wirkung der Knaggen P und P1 auf die Steuerkölbchen der kleinen Hilfsmaschine auch langsam zur Ruhe kommt, und 5) daſs die Begrenzung des Hubes der Fahrkunst durch die regulirbare Stellung der Knaggen P und P1 ganz genau bewirkt werden kann. Bringt man während des Ganges der Fahrkunst den Handsteuerhebel U in seine mittlere wagerechte Lage, so stellt sich die Maschine von selbst still. Bekommt nämlich der Hilfscylinder kein Wasser mehr, so hört seine Einwirkung auf den Hebel OO auf und die Hauptmaschine schlieſst ihr eigenes Betriebswasser ab. Selbstverständlich werden aber doch die Ein- und Auslaſsröhren der Kolbensteuerungen, sowohl der Hauptmaschine als auch der Hilfsmaschine, mit Abfluſsventilen versehen, um eventuell auch damit noch die Maschine beeinflussen und stillstellen zu können. Da kleine Wasserverluste an den Treibkolben B und B1 nicht zu vermeiden sein werden, so ist an der Achse des groſsen Zahnrades R bei V (Fig. 2) ein Excenter zum Betriebe einer kleinen Druckpumpe angebracht, welche etwas mehr Wasser unter die Treibkolben B und B1 einpreſst, als voraussichtlich durch die Kolben verloren geht. Durch einen kleinen Hahn w (Fig. 1) am Fuſsstücke der Maschine wird das zu viel eingepumpte Wasser bei jedem Hube durch einen Zapfen x am Fahrgestänge F1 selbsthätig wieder entfernt. Der Hahn schlieſst sich durch ein kleines Belastungsgewicht, dessen Bewegung nach unten begrenzt ist, sobald der Kolben B1 bezieh. das Fahrgestänge F mit dem Zapfen x um so viel gesunken ist, als dem zu viel eingepumpten Wasser entspricht. Es ist klar, daſs diese Steuerung ebenso gut für eine Fahrkunst mit nur einem Fahrgestänge gebraucht werden kann. Man hat in diesem Falle nur den Hauptcylinder A1 wegzulassen und dafür den Cylinder A doppelt wirkend zu machen. Ein Regulirhahn steht unten mit dem Fuſsstücke der beiden Treibcylinder A und A1 und oben durch ein Rohr mit dem Raum J1 (über dem Kolben B1) in Verbindung. Auf dem Hahne ist ein Hebel befestigt, der rechts durch ein Gewicht belastet ist und links eine Verlängerung hat, welche sich zur Begrenzung der Drehung des Hahnes, nachdem derselbe abgeschlossen hat, an einen Stift anlegt. Geht der Treibkolben B1 in Folge des zwischen beide Kolben B und B1 eingepumpten Wassers zu hoch, so hebt ein am Fahrgestänge F1 angebrachter Stift x (Fig. 1) den Hebel des Hahnes w in die Höhe und öffnet denselben, wodurch das zu viel eingepumpte Wasser über den Kolben B1 entweicht und der Kolben zu sinken anfängt und so lange sinkt, bis der mitsinkende Stift x des Fahrgestänges F1 den Hahnhebel so weit freiläſst, daſs das Belastungsgewicht den Hahn wieder abschlieſsen kann. Die Patentansprüche lauten: 1) Eine direkt wirkende Wassersäulen-Maschine mit zwei Treibcylindern zum Betriebe von Fahrkünsten für Bergwerke, welche Cylinder oben als einfach wirkende Wassersäulen-Maschinen wirken und unten zusammenhängen und mit Wasser gefüllt sind, um die Betriebskraft sich abwechselnd zu übertragen und um gleichzeitig als hydraulische Ausgleichung der Gewichte der Fahrgestänge dienen zu können. 2) Bei Maschinen der unter Patentanspruch 1) gekennzeichneten Art die Anordnung einer Steuerung zur Regelung der Geschwindigkeit und Hubzahl der Fahrgestänge und zur Erzeugung von Hubpausen, bestehend aus zwei durch eine Stange verbundenen Steuerkolben KK1 und einem Steuerhebel o, welcher einerseits von einer kleinen Hilfswasserdruckmaschine W und andererseits, und zwar gleichzeitig, von einem der beiden Fahrgestänge F oder F1 mittels einer Zahnrad- und Zahnstangenübersetzung oder einer Hebelübersetzung bewegt wird.