Die Steuerungen der schwungradlosen Dampfpumpen. Von Dipl.-Ing. Ernst Preger, Kiel. (Schluß von S. 487 d. Bd.) Die Steuerungen der schwungradlosen Dampfpumpen. Die Weir-Pumpe von G. & J. Weir, Ltd., Cathcart bei Glasgow. (Fig. 116–138.) Der Hilfsschieber der Weir-Pumpe bewegt sich auf dem Rücken des Hilfskolbens, welcher selbst den Schieberspiegel für den Hilfsschieber bildet. Der Hilfskolben (Fig. 116–126) ist zugleich Hauptschieber und hat im Innern drei getrennte Kammern. Die mittlere Kammer hat auf der Vorderseite die beiden rechteckigen Oeffnungen E1 und E2 und auf dem Schieberspiegel die Oeffnung D von der Form eines Rechteckes mit zwei stark abgerundeten Ecken. Diese mittlere Kammer dient nur zur Leitung des Abdampfes. Die beiden äußeren Kammern haben auf der Vorderseite je eine Oeffnung B1 und B2 von winkelförmiger Gestalt und auf dem Schieberspiegel zwei rechteckige Oeffnungen A1 und A2. Außerdem geht noch je ein Kanal C1 und C2 vom Schieberspiegel nach der linken und der rechten Stirnseite des Hilfskolbens. Textabbildung Bd. 325, S. 501 Steuerkammer der Weir-Pumpen. Der Hilfsschieber (Fig. 126–129) ist ein einfacher Muschelschieber, dessen Höhlung aber die aus Fig. 127 bis 129 erkennbare merkwürdige Form hat. Der Hilfsschieber wird durch den einarmigen Hebel H (Fig. 137), von der Kolbenstange aus angetrieben. Die beiden Anschläge J haben auch hier soviel Spiel, daß die Bewegung des Hilfsschiebers nur im allerletzten Teil des Kolbenhubes erfolgt. Die Weir-Pumpe arbeitet mit Expansion des Dampfes, indem die Dampfzufuhr nach ungefähr ¾ des Kolbenhubes durch den Hilfsschieber abgesperrt wird. Diese Füllung des Dampf-Zylinders wird durch Verstellen der Anschläge J eingestellt. Eine Kompression des Abdampfes zur Hubbegrenzung findet beim Arbeitskolben sowohl wie auch in geringem Maße beim Hilfskolben statt. Die Kanäle nach dem Dampfzylinder führen bis ans äußerste Ende desselben, weil die Kompression durch rechtzeitigen Schluß der Dampfkanäle erfolgt. Die Wirkungsweise der Steuerung ergibt sich nunmehr nach Fig. 130–135 folgendermaßen: Befindet sich der Dampfkolben in seinem oberen Totpunkt, so steht auch der Hilfsschieber ganz oben. Der Hilfskolben steht dann links, weil Frischdampf durch den Kanal C2 auf seine rechte Seite tritt. Die Oeffnung A1 ist vollständig vom Hilfsschieber frei gelegt, und es tritt Frischdampf durch die rechte Kammer des Hilfskolbens und die Oeffnungen B1 und K1 über den Kolben, so daß dieser seinen Abwärtsgang beginnt (Fig. 130). Bei A2 tritt zwar auch Frischdampf in die linke Kammer, da aber die Oeffnung B2 auf der Vorderseite der Kammer sich nicht mit der Oeffnung K2 nach dem Dampfkanal deckt, kann der Dampf nicht nach den Zylinder treten. Textabbildung Bd. 325, S. 502 Fig. 119–129. Hilfskolben und Hilfsschieber der Weir-Pumpen. Hilfskolben; Anordnung des Hilfsschiebers auf dem Hilfskolben; Hilfsschieber. Textabbildung Bd. 325, S. 502 Fig. 130–132. Abwärtsgang des Dampfkolbens. Dampfkolben beginnt den Hub. Hilfsschieber oben. Hilfskolben links. Dampfeintritt bei R1; Dampfkolben auf rd. ¾ des Hubes. Hilfsschieber rd. auf Mitte. Hilfskolben links. Dampf bei R1 abgesperrt; Dampfkolben am Ende des Hubes. Hilfsschieber unten. Dampfeintritt bei C1 zum Umsteuern des Hilfskolbens. Dampfaustritt bei C2 durch den Hauptschieber. Nach ungefähr ¾ des Hubes hat der Arbeitskolben den Hilfsschieber soweit nach unten geschoben, daß dieser ungefähr auf der Mitte seines Hubes steht. Dann ist die Oeffnung A1 verdeckt, also die Dampfeinströmung abgesperrt (Fig. 131). Der Dampf, welcher sich im Zylinder befindet, treibt nun den Arbeitskolben mit allmählich abnehmendem Druck und abnehmender Geschwindigkeit bis ganz nach unten. Textabbildung Bd. 325, S. 502 Fig. 133–135. Aufwärtsgang des Dampfkolbens. Dampfkolben beginnt den Hub. Hilfsschieber unten Hilfskolben rechts. Dampfeintritt bei A2; Dampfkolben auf rd. ¾ des Hubes. Hilfsschieber rd. auf Mitte. Hilfskolben rechts Dampf bei A2 abgesperrt; Dampfkolben am Ende des Hubes. Hilfsschieber oben. Dampfeintritt bei C2 zum Umsteuern des Hilfskolbens. Dampfaustritt bei C1 durch den Hauptschieber. Nach der Beendigung der Einströmung bewegt sich auch der Hilfsschieber noch etwas weiter abwärts und öffnet den Kanal C1 nach der linken Stirnseite des Hilfskolbens. Der Kanal C2 von der rechten Stirnseite wird gemäß Fig. 132 erst dann durch die Höhlung des Hilfsschiebers mit der Oeffnung D verbunden und so für den Abdampf geöffnet, wenn der Kanal C1 völlig geöffnet ist. Es wird also die Umsteuerung des Hilfskolbens in zwei Absätzen erfolgen. Im ersten Absatz tritt Frischdampf auf die linke Seite des Hilfskolbens, während der Abdampf auf der rechten Seite des Hilfskolbens noch nicht entweichen kann. Dadurch kommt der Hilfskolben zunächst ungefähr in Mittelstellung, so daß der Abdampf unter dem Arbeitskolben nicht entweichen kann, weil der zwischen B2 und E2 befindliche Steg den Kanal K2 absperrt, sich also das bekannte Dampfkissen bildet. Kann im zweiten Absatz der Bewegung der Abdampf rechts hinter dem Hilfskolben durch C2 entweichen, so wird dieser vollständig umgesteuert, und es beginnt der Aufwärtsgang des Arbeitskolbens. Textabbildung Bd. 325, S. 503 Fig. 136 und 137. Kesselspeiseanlage von G. & J. Weir. In Fig. 130 und 133 sieht man, daß die Kanäle C1 und C2 kurz vor dem Hubende des Hilfskolbens die Höhlung des Hilfsschiebers um eine sehr kleine Strecke überlaufen, so daß nicht aller Abdampf hinter dem Hilfskolben entweichen kann. Da die Masse des Hilfskolbens klein ist, so genügt das auf die eben geschilderte Art entstehende Dampfkissen zur Hubbegrenzung des Hilfskolbens. Bei dem Aufwärtsgang des Arbeitskolbens vollziehen sich die geschilderten Vorgänge sinngemäß noch einmal (Fig. 133–135). Beim Anlaufen der Pumpe kondensiert sich der Frischdampf an den noch kalten Zylinderwandungen und es wird der Dampfdruck nach dem Ende der Einströmung zu rasch sinken, um den Dampfkolben bis ans Ende seines Hubes zu bringen. Das gleiche wird der Fall sein bei sehr langsamem Lauf der Pumpe, weil dann die Wucht des Kolbens \left(\frac{m\,v^2}{2}\right) nicht genügt, um den Kolben bis ans Zylinderende zu bringen. Es ist deswegen folgende Einrichtung getroffen, welche auch nach Beendigung der eigentlichen Dampfeinströmung gestattet, gerade noch so viel Frischdampf nachströmen zu lassen, daß der Kolben seinen Hub vollendet. Der Hilfskolben bewegt sich in zwei zylindrischen Kappen F1 und F2 (Fig. 116 und 118), welche jede an ihrem Rande einen Einschnitt G1 und G2 von besonderer Form, nämlich der eines Rechteckes mit anschließendem schlankem dreieckigem Ausschnitt hat. Die wagerechten Teile der winkelförmigen Oeffnungen B1 und B2 an der vorderen Seite des Hilfskolben sind so lang, daß auch in den Endstellungen des Hilfskolbens die Einschnitte G1 und G2 überdecken. Wenn also durch die Oeffnungen A1 und A2 kein Frischdampf mehr in die rechte und linke Kammer des Hilfskolbens treten kann, so kann er aber doch immer noch von dem Raum zwischen den Kappen F und der Wand des Steuerungsgehäuses durch die Ausschnitte G, die Oeffnungen B und die Kanäle K in den Zylinder gelangen. Die Größe der Nachströmung kann zwischen Null und dem vollen Werte durch Drehen der Kappen F um ihre Achse mittels des Schlüssel L geregelt werden. In der gezeichneten Stellung der Kappen ist volle Nachströmung, also volle Füllung des Zylinders eingestellt. Werden die Kappen F nun so gedreht, daß die Einschnitte G tiefer zu liegen kommen, so überdecken sich B und G immer weniger, bis schließlich nur mehr der nach oben spitz verlaufende, schlanke, dreieckige Teil des Einschnittes G von der Oeffnung B freigelassen wird. Durch diesen feinen Schlitz kann natürlich nur sehr wenig Frischdampf nachströmen, und man wird die Nachfüllung des Zylinders nur so weit erfolgen lassen, daß der Dampfkolben seinen Hub mit Sicherheit zu Ende führt. Textabbildung Bd. 325, S. 504 Fig. 138. Weir-Marine-Luftpumpe. Die Kappen F werden, wie oben erwähnt, vom Frischdampf umspült, und es haben demnach Kappen und Hilfskolben stets dieselbe Temperatur und letzterer kann sich nicht festklemmen. Dieser Fall liegt also ähnlich, wie bei der doppelwandigen Steuerkammer der Blake-Pumpe. Fig. 136 und 137 zeigen die Gesamtanordnung einer Kesselspeiseanlage mit Weir-Pumpen, welche das von einer Schiffsmaschine gelieferte Kondenswasser in den Kessel zurückdrücken sollen. Der Betrieb ist so gedacht, daß die eine Pumpe ständig mit ihrer normalen Hubzahl läuft, also durch ungeregelten, das ist ungedrosselten Dampf betrieben wird, während der Dampf für die andere Pumpe selbsttätig durch ein Drosselventil oder eine Drosselklappe so geregelt wird, daß bei Hochstand des Schwimmers mehr Dampf und bei dessen Tiefstand weniger oder gar kein Dampf zur zweiten Pumpe gegeben wird. Mit Hilfe des unter dem Drosselventil sichtbaren, vierfachen Ventilkastens kann man nach Belieben beide Pumpen mit ungeregeltem oder geregelten Dampf oder nur die eine Pumpe mit geregeltem und die andere mit ungeregeltem Dampf betreiben. Ebenso kann man mittels eines zweiten vierfachen Ventilkastens das von den Pumpen gelieferte Druckwasser nach Belieben in den eigentlichen Druckstutzen oder den Hilfsdruckstutzen verteilen. Die Marine-Luftpumpe (Fig. 138) ist eine Zwillingspumpe, d.h. sie hat zwei Hochdruckdampfzylinder. Die Steuerung beider Dampfzylinder erfolgt auch hier durch einen Hilfsschieber und einen Hilfskolben. Die Steuerung der Verbundpumpen erfolgt in derselben Weise. Die Weir-Pumpen finden in Deutschland an Bord der Handels- und Kriegsmarine viel Verwendung und sind wegen ihres vorzüglich ruhigen Laufes als Speisepumpen und Luftpumpen sehr beliebt. Die Marsh-Dampfpumpesiehe D. p. J. 1908, Bd. 323, S. 483. der American Steam Pump Co. Battle Creek, Mich.Vertreten in Deutschland durch Ingenieur J. O'Hara Murray, Berlin. (Fig. 139 und 140.) Die Steuerung der Marsh-Pumpen ähnelt sehr den beiden sich selbststeuernden Kolben in Fig. 1 (S. 321). Der Arbeitskolben ist gleichzeitig einfacher Kolbenschieber mit Inneneinströmung, indem die beiden Kolbenringe soweit auseinander gerückt sind, daß zwischen ihnen ein mehr oder weniger großer freier Raum liegt. Fig. 139 zeigt die Steuerung kleinerer Dampfpumpen. Die Entfernung zwischen den Kolbenringen ist fast so groß wie der Kolbenhub. In der linken Endstellung sind demnach, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, die Kanäle A und B, in der rechten Endstellung des Kolbens die Kanäle A und C verbunden, und dadurch wird abwechselnd Frischdampf vom Kanal A hinter die rechte oder die linke Seite des Hilfskolbens geleitet, dieser also umgesteuert, wie später noch eingehend erörtert werden wird. Textabbildung Bd. 325, S. 504 Fig. 139. Steuerung kleiner Marsh-Pumpen. Der Hilfskolben hat ebenfalls zwei in getrennten Bohrungen laufende Scheiben M und N, welche durch einen massiven Kolbenschieber mit äußerer Einströmung starr zu einem Ganzen verbunden sind. Die mittlere Eindrehung des Kolbenschiebers steuert nur den Abdampf des Arbeitskolbens durch die Kanäle D und E und den Auspuffkanal. Der Frischdampf geht vom Eintrittsstutzen aus durch die Kanäle F und H oder G und J nach einem der Kanäle D oder E, je nachdem die nahe an den Scheiben M und N befindlichen Eindrehungen des Kolbenschiebers die Verbindung von F nach H, wie gezeichnet, oder von G nach J freigeben. Die Kanäle K und L sollen dafür sorgen, daß in den Bohrungen, in welchen der Hilfskolben läuft, derselbe Druck herrscht, wie in den Kanälen D und E. Textabbildung Bd. 325, S. 505 Fig. 140. Steuerung mittlerer und großer Marsh-Pumpen. Die Wirkungsweise der Steuerung ist nunmehr folgende: Der Arbeitskolben kam soeben in die gezeichnete linke Endstellung, während der Hilfskolben zunächst noch ganz links stand. Durch die Verbindung der beiden Kanäle A und B tritt Frischdampf hinter die linke Seite des Hilfskolbens. Auf der rechten Seite der Scheibe M herrscht, solange der Hilfskolben links steht, der niedrige Druck des Abdampfes, auf beiden Seiten der Scheibe N der hohe Druck des Frischdampfes. Im ganzen überwiegt also der Druck nach rechts, und der Hilfskolben kommt in die gezeichnete rechte Endstellung. Nunmehr geht Frischdampf vom Kanal F an der Eindrehung bei der Scheibe M vorbei und durch die Kanäle H und D links hinter den Arbeitskolben, so daß dieser nach rechts gedrückt wird. Der Abdampf entweicht durch den Kanal F und die mittlere Eindrehung des Hilfskolbens nach dem Auspuff. Während der Bewegung des Arbeitskolbens nach rechts kann sich der Hilfskolben nicht verschieben; denn auf M lastet von beiden Seiten her der Druck des Frischdampfes, wobei der Druck auf die linke Seite wegen der größeren wirksamen Fläche überwiegt. Auf die Scheibe N wirkt von beiden Seiten her der Druck des Abdampfes, wobei der Druck nach links wegen der größeren Kolbenfläche überwiegt Im ganzen überwiegt natürlich der Druck des Frischdampfes nach rechts, d.h. der Hilfskolben kann sich während der Bewegung des Arbeitskolbens nicht umstellen. Bei Ankunft des Arbeitskolbens in seiner rechten Endstellung tritt Frischdampf von A durch C rechts hinter die Scheibe N und schiebt den Hilfskolben nach links. Durch den von G durch J und E kommenden Frischdampf wird der Arbeitskolben nach links getrieben. Der Abdampf geht durch D und die mittlere Eindrehung des Hilfskolbens nach dem Auslaß. Die Hubbegrenzung des Arbeitskolbens erfolgt dadurch, daß der Hilfskolben schon etwas vor der eigentlichen Endstellung des letzteren umgesteuert wird, so daß dieser demnach das letzte Stück seines Weges gegen den Frischdampf läuft und rasch zur Ruhe kommt. Die Hubbegrenzung des Hilfskolbens erfolgt durch den Druck, welchen z.B. in der gezeichneten Stellung der senkrecht gegen die Scheibe M vom Kanal F her strömende Frischdampf vermöge seiner Geschwindigkeit ausübt. Dieser zuletzt genannte Umstand verhindert gleichzeitig ein Durchgehen der Pumpe bei geringer Belastung oder zu hohem Dampfdruck. Sollte nämlich aus einem der genannten Gründe die Pumpe zu schnell laufen, so wird der Dampf auch mit bedeutend höherer Geschwindigkeit aus dem Kanal F gegen die Scheibe M bezüglich aus G gegen N strömen und dann vermöge seines größeren dynamischen Druckes die Oeffnung zwischen F und H bezw. G und J entsprechend verengen, also die Zufuhr von Dampf vermindern. An den Enden des Hilfskolbens erkennt man je eine feine Bohrung. Diese dienen dazu, den Hilfskolben beim Ingangsetzen der Pumpe in irgend eine Endstellung, ganz gleich ob links oder rechts, zu bringen, weil vor dem Angehen der Pumpe jeder Kolben eine vom anderen völlig unabhängige Stellung einnehmen kann. Eine der Bohrungen kommuniziert stets mit dem Kanal F oder G, so daß also sofort nach dem Oeffnen des Dampfeinlaßventils Frischdampf auf die eine oder die andere Seite des Hilfskolbens treten und ihn nach links oder rechts in die Endstellung drücken kann. Die Stangen O dienen zum Bewegen des Hilfskolbens, wenn er sich festgesetzt haben sollte. Fig. 140 zeigt die Steuerung der großen und mittleren Pumpen. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie sie an Hand der vorhergehenden Figur erklärt wurde. Es sind auch sinngemäß dieselben Bezeichnungen in die Figur eingetragen worden. Um nicht einen übermäßigen großen Zylinder zu erhalten, wird hier der Frischdampf vom Kanal A durch das zentrale Rohr P, die hohle Kolbenstange und den Hohlraum zwischen den Ringen des Arbeitskolbens in die Kanäle B oder C geleitet. Die Entfernung der Kolbenringe ist hier bedeutend kleiner als in Fig. 139. Die Hubbegrenzung des Arbeitskolbens erfolgt hier durch Drosselventil Q gemäß Fig. 10. Die Hähne R sind nach Angabe des in der Fußnote genannten Vertreters „Stoßverminderungsventile“, die ebenfalls zur Hubbegrenzung dienen. Die Marsh-Pumpen sind wegen der Verwendung eines Kolbenschiebers, der sich wohl kaum verziehen kann, zum Betriebe mit Heißdampf gut geeignet. Verbundpumpen haben, wie es bei Simplexpumpen üblich ist, für Hoch- und Niederdruckzylinder je einen Hilfskolben.