Die Regulierung der Dampfmaschine

Bisher haben wir nur den Fall angenommen, daß die Maschine dauernd mit gleicher Leistung arbeiten soll.
Das ist aber in Wirklichkeit nie der Fall. Betrachten wir einmal die Betriebsmaschine einer großen Weberei, so sind heute eine bestimmte Anzahl Webstühle zu betreiben und morgen mehr oder weniger, je nach der Menge der vorliegenden Arbeit. Die Maschine hat also verschiedene Leistungen abzugeben. In dem erwähnten Falle könnte dem Maschinisten bei Beginn des Betriebes von der Zahl der arbeitenden Webstühle Mitteilung gemacht werden, damit er dementsprechend die Leistung der Maschine einstellt. Dies ist auf verschiedene Weise möglich.
Er kann das Dampfabsperrventil mehr oder weniger öffnen, oder eine in der Rohrleitung vor dem Zylinder befindliche Drosselklappe drehen. In beiden Fällen wird der Querschnitt der Leitung verengt, wenn die Leistung verringert werden soll. Der Dampf muß sich durch die engere Öffnung hindurchzwängen und verliert dabei an Spannung, er wird gedrosselt. Dieses Mittel ist aber unökonomisch, da die Spannung des Dampfes künstlich herabgesetzt wird, ohne daß dabei Arbeit geleistet wird.
Der Maschinist kann aber auch die Leistung der Maschine dadurch ändern, daß er durch äußeren Eingriff in den Steuerungsmechanismus den Zeitpunkt bestimmt, zu welchem die Schieberkante den Einströmungskanal absperren soll. Es wird dadurch die Füllung, Linie a b in Abb.5, vergrößert oder verkleinert, und damit die Leistung und der Dampfverbrauch reguliert, wie aus dem Diagramm leicht zu ersehen ist.
Nun sind aber die Betriebsverhältnisse in dem Websaale nicht so einfach, daß die Maschine in der eben geschilderten Weise geregelt werden könnte. Es wird z.B. ein neuer Webstuhl in Betrieb gesetzt; 5 Minuten darauf hat ein anderer sein Stück fertiggestellt und hört auf; dann reißt an einem dritten ein Faden und der Stuhl wird ebenfalls ausgeschaltet. Es können also fortwährend Schwankungen in der Leistung entstehen. Da kann man nicht jedesmal einen Boten zum Maschinisten schicken, der außerdem immer zu spät käme.

Es ist also erforderlich, daß die Maschine sich selbst reguliert. Dazu benutzt man folgende Eigentümlichkeit:
Hat eine Maschine in einem gegebenen Augenblick eine geringere Leistung abzugeben als kurz vorher, und bleibt die Dampfzufuhr konstant, so wird die überschüssige Energie dazu verwendet, die Geschwindigkeit der Maschine zu erhöhen, die bewegten Massen zu beschleunigen. Umgekehrt verlangsamt sich der Lauf der Maschine, wenn mehr Arbeit von ihr verlangt wird.

Treibt man nun durch Riemen oder Zahnräder von der Maschinenwelle aus einen
Zentrifugal – Regulator an, der in seiner einfachsten von Watt herrührenden Form in 
Abb.14 dargestellt ist, so ist bei einer gewissen Geschwindigkeit Gleichgewicht vorhanden, indem die Zentrifugalkräfte in den beiden Schwungkugeln des Pendels die Hülse H mit dem Gestänge schwebend halten.
Wächst die Umdrehungszahl, so wird die Hülse weiter gehoben, vermindert sie sich, so sinkt die Hülse. Die Regulatoren sind nun so gebaut, daß in gewissen Grenzen jeder Geschwindigkeit eine bestimmte Lage der Hülse und zugleich des doppelarmigen Hebels entspricht. Das Gewicht der Hülse soll dem Regulator eine gewisse Trägheit, seinem Wirken eine Stetigkeit verleihen. Bei manchen Konstruktionen wird die Wirkung der Hülse durch Federkräfte unterstützt oder ersetzt.
Die Bewegung des Hebels
 D wird nun durch Stangen auf die Steuerung übertragen.
Der Hebel dreht die Drosselklappe oder verstellt bei Expansionsschiebersteuerungen die steuernden Kanten, um die Füllung zu verändern. Dies geschieht bei der
Meyerschen Steuerung durch Zusammen- oder Auseinanderschieben der beiden den Expansionsschieber bildenden Platten mittels einer Schraube mit Rechts- und Linksgewinde, bei der
Rider – Steuerung durch Verdrehen des zylindrisch verkrümmten Expansionsschiebers, der in seiner Abwicklung eine trapezförmige Fläche bedeckt.
Bei den Ventilsteuerungen bestimmt der Regulator den Augenblick des Ausklinkens und damit der Schließung des Dampfkanals.
Der Regulator wirkt also in jedem Fall darauf hin, die
Umdrehungszahl der Dampfmaschine bei den
verschiedenen Leistungen konstant zu halten.
Allgemein soll nicht durch Drosselung, sondern durch Änderung der Füllung reguliert werden.
Zu erwähnen sind noch die Achsregulatoren, deren Schwunggewichte auf der Maschinenwelle selbst befestigt sind und deren Verstellungskraft dazu dient, den Voreilungswinkel des Exzenters zu ändern.

8. Die Umsteuerungen

Für bestimmte Zwecke wird von den Maschinen gefordert, daß sie vorwärts und rückwärts laufen können. Am einfachsten kann man die Umsteuerung durch Vertauschen der Einlaß- und Auslaßöffnungen am Schieberkasten bewirken, oder durch ein bewegliches Exzenter, welches so eingestellt werden kann, daß die Exzenterkurbel um 90° + d° der Maschinenkurbel nacheilt, anstatt vorauszueilen.
Die häufigste Verwendung für diesen Zweck haben jedoch die Kulissensteuerungen, von denen es eine ganze Zahl verschiedener Ausführungen gibt. Die in 
Abb.15 dargestellte Form besteht zunächst aus 2 Exzentern, welche symmetrisch zueinander so auf der Welle aufgekeilt sind, daß die Maschine vorwärts laufen würde, wenn das eine Exzenter für sich allein arbeiten würde, und rückwärts, wenn das andere Exzenter allein arbeitete. Die Enden der Exzenterstangen greifen nun nicht direkt an die Schieberstange, sondern sind mit ihr durch die Kulisse C verbunden.

 

Indem nun der Angriffspunkt a der Schieberstange längs der Kulisse verschoben und dem Ende der einen oder anderen Exzenterstange genähert wird, gewinnt diejenige Exzenterstange den größeren Einfluß auf die Schieberbewegung, der er genähert wird.
In der Mittelstellung heben sich die beiden Einflüsse auf und der Schieber bewegt sich nicht und verschließt die Kanäle gegen den einströmenden Dampf.
Liegt der Angriffspunkt bei 
e1, so folgt der Schieber dem Vorwärts-Exzenter, liegt er bei e2, dem Rückwärts-Exzenter. Die Füllung des Zylinders wächst von Null, in der Mittellage des Punktes a, bis zu ihrem Maximum, wenn a mit e1 oder e2 zusammenfällt.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.