Berechnung und Konstruktion der Schiffsmaschinen und -Kessel: Ein Handbuch zum Gebrauch für Konstrukteure, Seemaschinisten und Studierende [4. Aufl. Reprint 2019] 9783486739619, 9783486739602

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Dr. G. Bauer

„Berechnung und Konstruktion der Schiftsmaschinen und -Kessel

Berechnung und Konstruktion der

Schiffsinascliinen und -Kessel Ein H a n d b u c h zum Gebrauch für

Konstrukteure, Seemaschinisten und Studierende von

Dr. (*. Kauer Direktor der Stettiner Maschinenbau-A.-G.

»Yulcan«

unter Mitwirkung der Ingenieure E. Ludwig, A. Boettcher und Professor Dr.-Ing. H. Foettinger

Mit 623 Illustrationen, 27 Tafeln und vielen Tabellen V i e r t e , unveränderte

Auflage

München und Berlin D r u c k u n d Verlag von R. O l d e n b o u r g 1910

Vorwort zur dritten Auflage. Das Erscheinen der vorliegenden dritten Auflage wurde verzögert durch die dringenden Berufsgeschäfte des Autors und die Notwendigkeit, das Buch einer gründlichen Durcharbeitung zu unterziehen. Die zahlreichen Verbesserungen und Ergänzungen, welche die dritte Auflage erfahren hat, verteilen sich gleichmäßig über den ganzen Inhalt des Buches. I n der Hauptsache erstrecken sie sich auf die Ergänzung und Berichtigung der überall eingestreuten Zusammenstellungen von Verhältniszahlen f ü r die Konstruktion. Wesentlich erweitert sind die Kapitel über Rohrleitungen und Apparate. Für eine besonders wertvolle Bereicherung der dritten Auflage erachte ich den hinzugekommenen Auszug aus den Material Vorschriften der Kaiserlich Deutschen Kriegsmarine. Die Veröffentlichung desselben hat Se. Exzellenz der Herr Staatssekretär des Reichsmarineamts mir gütigst gestattet, wofür ich auch an dieser Stelle meinen ergebensten Dank auszusprechen mich beehre. In Bezug auf die Abbildungen des Buches habe ich mich wieder einer weitgehenden Unterstützung seitens vieler Firmen zu erfreuen gehabt. Insbesondere hat die Stettiner Maschinenbau-Aktiengesellschaft »Vulcan« mir wieder sehr wertvolle Unterlagen hierfür zur Verfügung gestellt, A Alle, welche so zur Förderung meiner Arbeit beigetragen haben, bitte ich, an dieser Stelle meinen besten Dank hierfür entgegenzunehmen. Ebenso danke ich der Verlagsbuchhandlung verbindlichst d a f ü r , daß sie auch diesmal, was in ihren Kräften stand, dazu beigetragen hat, u m das Buch meinen Absichten entsprechend auszustatten

VI

Vorwort.

Es ist mir wohl bewußt, daß bei der Bedeutung, welche die Dampfturbine als Antriebsorgan von Schiffen, namentlich von Kriegsfahrzeugen, heute gewonnen hat, ein Werk über Schiffsmaschinen, welches die Dampfturbine nicht erwähnt, nicht vollständig genannt werden kann. Ich werde bestrebt sein, in nicht zu ferner Zeit diese Lücke auszufüllen. Besonders möchte ich hervorheben, daß an der Bearbeitung dieser dritten Auflage Herr Ingenieur L u d w i g die Hauptarbeit geleistet hat. Hierin wurde er in jeder Hinsicht von Herrn Ingenieur V o g e l in tatkräftiger und gewissenhafter Weise unterstützt. Zum Schlüsse richte ich, wie bei der ersten und zweiten Auflage, an die Leser die Bitte, etwa gefundene Mängel mir zur Kenntnis zu bringen, wofür dieselben meines aufrichtigsten Dankes versichert sein dürfen. S t e t t i n , im Dezember 1907.

Vorwort zur vierten Auflage. Die vierte Auflage ist lediglich ein Abdruck der dritten Auflage. Textliche Veränderungen wurden in derselben nicht vorgenommen, es hat lediglich die Korrektur einiger Fehler, die sich in den Druck der dritten Auflage eingeschlichen hatten, stattgefunden; dementsprechend ist dem Vorwort der vorhergehenden Auflage nichts hinzuzufügen. S t e t t i n , im Juli 1910. DR. G U S T A V

BAUER

Direktor der Stettiner Maschinenbau-A.-G. »Vulcan«.

VI

Vorwort.

Es ist mir wohl bewußt, daß bei der Bedeutung, welche die Dampfturbine als Antriebsorgan von Schiffen, namentlich von Kriegsfahrzeugen, heute gewonnen hat, ein Werk über Schiffsmaschinen, welches die Dampfturbine nicht erwähnt, nicht vollständig genannt werden kann. Ich werde bestrebt sein, in nicht zu ferner Zeit diese Lücke auszufüllen. Besonders möchte ich hervorheben, daß an der Bearbeitung dieser dritten Auflage Herr Ingenieur L u d w i g die Hauptarbeit geleistet hat. Hierin wurde er in jeder Hinsicht von Herrn Ingenieur V o g e l in tatkräftiger und gewissenhafter Weise unterstützt. Zum Schlüsse richte ich, wie bei der ersten und zweiten Auflage, an die Leser die Bitte, etwa gefundene Mängel mir zur Kenntnis zu bringen, wofür dieselben meines aufrichtigsten Dankes versichert sein dürfen. S t e t t i n , im Dezember 1907.

Vorwort zur vierten Auflage. Die vierte Auflage ist lediglich ein Abdruck der dritten Auflage. Textliche Veränderungen wurden in derselben nicht vorgenommen, es hat lediglich die Korrektur einiger Fehler, die sich in den Druck der dritten Auflage eingeschlichen hatten, stattgefunden; dementsprechend ist dem Vorwort der vorhergehenden Auflage nichts hinzuzufügen. S t e t t i n , im Juli 1910. DR. G U S T A V

BAUER

Direktor der Stettiner Maschinenbau-A.-G. »Vulcan«.

Inhaltsverzeichnis. I. Teil. I. Abschnitt. § § § § § § § §

1. 2. 3. 4. ö. (>. 7. . § IG. § 17.

Die Hauptmaschine.

B e r e c h n u n g der Zylinderdimensionen.

Pferdestärke M e s s u n g der indizierten Leistung M e s s u n g der effektiven Leistung I n d i k a t o r d i a g r a m m u n d Dampf Verteilung Mehrfache Expansion Arbeit des D a m p f e s in d e n Zylindern Der schädliche R a u m B e r e c h n u n g der Z y l i n d e r d i m e n s i o n e n für eine gegebene Leistung B e s t i m m u n g des tatsächlichen mittle: en Druckes . . Hilfsdiagramm u n d Völligkeitsgrad Z u s a m m e n l e g e n der Diagramme Zvlinderberecbnung für Projekte G e s a m t e x p a n s i o n , Zylinderverhältnis u n d Füllungsgrade der e i n z e l n e n Zylinder G e s a n i t f ü l l u n g s g r a d e u n d Zylinderverhältnis verschiedener M a s c h i n e n t y p e n Beispiel f ü r die B e r e c h n u n g einer Dreifach-Expansionsmaschino Receiver K o n s t r u k t i o n der Indikatordiagramrnc a u s d&n Volumendiagrammen

I 2 5 7 7 8 14 lö Ifi 1(5 17 18 10 21 23 25 20

I I . Abschnitt. § 18. § 19. § 20. §21. § 22. § 23. § 24. § 25.

Die Ausnutzung des Dampfes in der Maschine. Theoretische Arbeit des D a m p f e s Verluste infolge von Drosselung Verluste infolge des schädlichen R a u m e s Verluste infolge des Einflusses der Z y l i n d e r w a n d u n g e n Zweck des D a m p f m a n t e l s Einfluß der Mehrfach E x p a n s i o n Receiverheizung Kondensator

Seite

29 32 33 34 34 35 36

VIII

Inhaltsverzeichnis.

I I I . Abschnitt. § 26. § 27. § 28. § 29. § 30. § 31. § 32. § 33. § 34.

Kolbenhub, Umdrehungszahl, Massenwirkung, Drehmoment, Massenausgleich. Seite

Kolbenhub, Umdrehungszahl, Ivoibengeschwindigkeit Tabellen ausgeführter SchifEsmaschinen, enthaltend Zylinderdimensionen, Kesselspannung und Umdrehzahl Der Kurbelmechanismus Die bewegten Massen der Dampfmaschine . . . . Tangentialkraft und Drehmoment der Mehrkurbelmaschine Ungleicbförmigkeit der Umfangsgeschwindigkeit im Kurbelkreis Beispiele Erklärung von Figuren Torsionsschwingungen

37 38 58 61 63 69 71 74 75

Massen ausgleich. § § § § §

35. 36. 37. 38. 39.

§ § § §

40. 41. 42. 43.

§ 44. § 45. § 46. § 47. § 48. § 49.

Allgemeines Massenausgleich der Einkurbelmaschine Massenausgleich der Zweikurbelmaschine Massenausgleich der Dreikurbelmaschine Massenausgleich der Vierkurbelmaschine oder Schlickscher Massenausgleich Praktische Durchführung desselben Berücksichtigung der Steuerung Bemerkungen zum Schlickschen Massenausgleich Günstigste Anordnung der Maschine für den Massenausgleich Beispiel I. Nachrechnung des Massenausgleicbs für eine ausgeführte Maschine Beispiel II. Neuberechnung des Massenausgleichs für eine Schnclldampfermaschine Einfluß der I'leuelstangenlängo auf den Massenausgleich Allgemeines Ausgleich der vertikalen Kräfte bei irgendeiner I'leuelstangenlängo und Ausgleich der kippenden Kräftepaare bei unendlich langer Bleuelstange . . Kritische Umdrehungs/, ihl und Einfluß des Aufstellungsortes der Maschine im Schilf auf die Vibrationen IV. Abschnitt.

81 82 82 83 85 87 88 89 90 91 99 102 103 104 105

Anordnung der Hauptmaschine.

§ 50. Anordnung der Zylinder und Kurbeln § 51. Längsverbindung der Zylinder § 52. Einige allgemeine Bemerkungen über die Anordnung der Hauptmaschine § 53. Das Anspringen der Maschine § 54. Länge der Hauptmaschine

106 127 129 132 133

Inhaltsverzeichnis.

Y. Abschnitt.

Details der Hanptmaschine.

Dampfzylinder. Allgemeines über Dampfzylinder Dampfgeschwindigkeiten Wandstärke der Zylindereinsätze Wandstärke des Zylindermantels Wandstärke des Zylinders o h n e Einsatz Befestigung des Zylindereinsatzes Zylinderdeckelschrauben Zylinderflansch Zylinderboden Zylinderfüße Zylinderkanäle und Schieberkasten Berechnung flacher W ä n d e der Kanäle etc Rundschiebereinsatz und Schieberspiegel Zylinderdruckproben Konstruktionsregeln f ü r Zylinder Zylinderarmaturen Beschreibung der Figuren f ü r Dampfzylinder Zvlinderdeckel Stopfbüchsen Metallpackung f ü r Stopfbüchsen

§ § § § § § § § § § § § § § § § § § § §

55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74.

§ § § § § § § § § § § § § § § §

Schieber. 75. Allgemeines 76. Wandstärke 77. Öffnungen im Schieberspiegel 78. Bezeichnung der Schieberelemente 79. Schieberhub 80. Exzentrizität 81. H a u p t a b m e s s u n g e n 82. Zylinderfüllung 83. Lineares Voreilen 84. Vorausströmen 85. Kompression 86. Schieberdiagramme 87. Diagramm nach Müller-Reuleaux 88. Diagramm nach Zeuner 89. Veränderung der Füllung 90. Kulissensteuerung von Stephenson

§ § § § §

91. 92. 93. 94. 95.

§ 96. § 97.

IX

Seite 134 134 136 137 137 138 140 140 140 140 141 141 144 145 146 147 . . . 155 165 166 169 171 177 177 178 178 178 178 180 181 181 182 182 182 184 186 186

Verschiedene Steuerungen. Steuerung von Klug Steuerung von Marshall Steuerung von Joy Steuerung von Heusinger Expansionssteuerungen

189 192 192 195 195

Kolbengestänge. Maximalbelastung Stahlkolben

203 204

X

Inhaltsverzeichnis.

Seite

§ § § § § §

98. 99. 100. 101. 102. 103.

Gußeiserne Kolben 206 Kolbendichtungen '206 Spielraum des Kolbens zwischen Boden und Deckel 212 Kolbendeckel 213 Bemerkungen 213 Kolbenstange 214

§ § § § § § § § § §

104. 105. 106. 107. 108. 109. 110. 111. 112. 113.

Pleuelstange und Kreuzkopf. Länge der Pleuelstange Pleuelstangenschaft Pleuelstangengabel Kurbellager und Kreuzkopflager Lagerbolzen Lagerdeckel Kreuzkopf und Gleitbahn Kreuzkopf mit angeschmiedeter Stange Druck auf die Gleitbahn Gleitbahn

216 217 219 221 223 223 224 229 230 230

Kurbelwelle. § 114. Schaft der Kurbelwelle § 115. Vorschriften des Germanischen Lloyd (Ausg. 1906) § 1 1 6 . Kurbel zapfen § 117. Gebaute Kurbelwellen § 118. Kurbelwellen mit angeschmiedeten Wangen . . . § 119. Allgemeines über Kurbelwellen § 120. Kupplung der Kurbelwellenteile § 121. Material der Kurbelwellen

236 236 238 239 241 243 244 246

§ § § § § § § §

122. 123. 124. 125. 126. 127. 128. 129.

Grundplatte. Verschiedene Arten von Grundplatten Fundamentbolzen Grundplattenlängsträger Grundlager Lagerdeckel Lagerbolzen Dimensionen der Grundlager Stärke der Lagerdeckel

246 249 252 252 254 256 257 258

§ § § § § § §

130. 131. 132. 133. 134. 135. 136.

Maschinenständer. Anordnung der Ständer f ü r kleine Handelsschiffe Anordnung der Ständer f ü r große Handelsschiffe Anordnung der Ständer f ü r Schnelldampfer . . . A n o r d n u n g der Ständer f ü r Kriegsschiffe . . . . Anordnung der Ständer f ü r ganz leichte Maschinen Beanspruchung der Ständer und Säulen Befestigung der Ständer

258 258 260 260 260 262 263

Steuerungsgestänge. Kraft zur Bewegung des Schiebers Schieberstange

264 266

§ 137. § 138.

Inhaltsverzeichnis.

XI Seite

§ § § § § § §

139. 140. 141. 142. 143. 144. 145.

Durchgehende Schieberstangen S c h i e b e r h e b e l und T r a v e r s e n K u l i s s e von S t e p h e n s o n Exzenterstango Exzenter Exzenterbügel Schlußbemerkung

268 268 270 272 273 277 279

§ § § § §

146. 147. 148. 149. 150.

Umsteuerung. U m s t e u e n v e l l e und U m s t e u e r h c b e l Umsteuerungsvorrichtungen D i r e k t wirkende U m s t e u e r m a s c h i n e n Rundlauf-Umsteuermaschinen H a u p t d i m e n s i o n e n der U m s t e u e r m a s c h i n e n . . . .

280 283 283 289 292

§ 151. § 152.

Maschi nendrohvorrichtung. Allgemeines B e r e c h n u n g der R ä d e r

294 299

§ § § § § §

Kondensatoren. Allgemeines Kühlfläche K ü h l r o h r e und -rohrplatten Kondensatorgehäuse Armaturen und A n s c h l ü s s e Einspritzkondensatoren

301 302 303 306 309 310

153. 154. 155. 156. 157. 158.

II. Teil. § § § § § § § §

159. 160. 161. 162. 163. 164. 165. 166.

§ § § § § §

167. 168. 169. 170. 171. 172.

§ 173.

Pumpen.

L u f t j) u ni p e n. E i n t e i l u n g der L u f t p u m p e n Hauptdimensionen Ventile Sauge- und Druckrohre Pumpengehäuso Pumpenkolben Kolbenstango L u f t p u m p e n g e t r e n n t von der H a u p t m a s c h i n e

. .

Zirkulationspumpen. E i n t e i l u n g der Z i r k u l a t i o n s p u m p e n Kolben-Zirkulationspumpen. Allgemeines Kolben-Zirkulationspumpen. Ventile K o l b e n - Z i r k u l a t i o n s p u m p e n . Sauge- und Druckrohre Kolben-Zirkulationspumpen. Gehäuse K o l b e n - Z i r k u l a t i o n s p u m p e n . K o l b e n und K o l b e n stange Zentrifugal-Zirkulationspumpen. A l l g e m e i n e s . . .

311 311 312 316 316 319 319 322 323 323 323 324 324 324 324

XII

Inhaltsverzeichnis Seite

§ § § § § §

174. 175. 176. 177. 178. 179.

Sauge- und Druckrohre Zentrifugal-Zirkulationspumpen. Flügelrad . . . . Zentrifugal-Zirkulationspumpen. Flügelradwelle . . Zentrifugal-Zirkulationspumpen. Gehäuse Zentrifugal Zirkulationspumpen. Antriebsmaschine Tabelle ausgeführter Kondensationsanlagen . . . .

§ § § § -§

180. 181. 182. 183. 184.

§ § § § § § §

185. 186. 187. 188. 189. 190. 191.

Einteilung Speisewassermenge Maschinenspeisepumpen. Allgemeines Maschinenspeisejmmpen. Größe derselben . . . . Maschinenspeisepumpen. Pumpenzylinder und Ventilkasten Maschinenspeisepumpen. Ventile Maschinenspeisepumpen. Wassergeschwindigkeit . Dampfspeisepumpen. Allgemeines Duplexpumpen. Worthington Simplexpumpen. Allgemeines Weirpumpen Blakepumpen

§ § § §

192. 193. 194. 195.

Maschinenlenzpumpcn Maschinenklosettpumpen Gesamtanordnung der Pumpen Dampfpumpen für verschiedene Zwecke

325 326 330 330 333 336

Speisepumpen.

Verschiedene

338 338 338 339 339 342 342 342 343 344 345 348

Pumpen. 349 351 353 353

Pumpengestänge. § 196. § 197.

Beanspruchung der Pumpengestänge Beispiele ausgeführter Pumpenanlagen

V o r s c h r i f t e n des G e r m a n i s c h e n Pumpenanlagen § 198.

Wellenleitung,

359

Schiffswiderstand,

I . Abschnitt.

Propeller.

AVcllenleitung.

D r u c k w e l l e und 199. 200. 201. 202.

über

(Ausgabe 1906).

Vorschriften

III. Teil.

§ § § §

Lloyd

354 355

Dnictlager.

Axialer Propellerschub Druckwelle Drucklager Drucklager bei kleinen Schiffen

360 361 362 365

Inhaltsverzeichnis.

§ § § §

203. 204. 205. 206.

XIII

IJaufwellen nnd Traglager. Laufwellen oder Transmissionswellen Traglager Schottstopfbüchsen Wellenbremse

Seite 365 367 367 367

Wellenkupplungen und Propellerwelle. A b n e h m b a r e "Wellenkupplungen, F l a n s c h e n k u p p lungen § 208. Ausrückbare K u p p l u n g e n § 209. Propellerwelle

368 370 370

Stevenrohr. Allgemeines Konstruktion für Handelsschiffe K o n s t r u k t i o n f ü r leichte Kriegsschiffe E i n r i c h t u n g bei ö l s c h m i e r u n g Allgemeine A n o r d n u n g der Wellenleitung

372 373 374 378 380

§ 207.

§ § $ •§ §

210. 211. 212. 213. 214.

I I . Abschnitt. § 215. § 216. § 217.

218. 21!). 220. 221. 222. 223. 224. 225. 226. 227. 228.

22!). § 230. § 231. § 232.

Schiffsniderstand.

Methode von F r o u d e B e r e c h n u n g des Schiff.swiderstandes nach Middendorf A n n ä h e r u n g s m e t h o d e zur B e s t i m m u n g der Maschinenleistung I I I . Abschnitt.

§ § § § § £ § •§ § § §

. . . .

381 383 385

Die Schiffsechraube.

Einleitung Allgemeines Anzahl der Flügel Verschiedene Fliigclformen Schraubengeschwindigkeit, Vorstrom und Slip . . Wirkungsgrad der Schraube Andere F o r m e l n zur B e r e c h n u n g der Schraube . . B e m e r k u n g über die Schraubensteigung B e r e c h n u n g nach Taylor B e r e c h n u n g nach Taylor B e r e c h n u n g nach Taylor. Beispiel

3!>0 3i)l :•«) 3i)7 3!)7 400 403 405 406 406 411

Festigkeit der Propellerflügel. B e a n s p r u c h u n g der Flügel durch S c h u b k r a f t und Tangentialkraft B e a n s p r u c h u n g , vorläufige B e r e c h n u n g e n . . . . B e a n s p r u c h u n g der Flügel durch d. Zentrifugalkraft B e a n s p r u c h u n g der Flügel durch che Zentrifugalkraft. Heispiel I .

413 416 418 41!)

XIV

Inhaltsverzeichnis. Seite

§ 233. § 234. § 235.

Beanspruchung der Flügel durch die Zentrifugalkraft. Beispiel II . Starke des Flügels an der Spitze Flügelmaterial

§ § S §

Herstellung der Schraube Erklärung der Abbildungen ausgeführter Schrauben Propellernabe . . . . " Bearbeitung der Propellerflügel

4-20 422 422

A u s f ü h r u n g dei' S c h r a u b e . 23G. 237. 238. 23!).

IV. Teil. I. Abschnitt. 5; § S § § § § § §

Rohrleitung.

Allgemeines, Ventile, Flanschen etc.

240. Allgemeine Bemerkungen 241. Rohrverbindungen 242. Flanschen 243. Verpackung 244. Schottdurchführungen 245. Vorschriften des Germ. Lloyd über Ventile etc. 246. Ventile 247. Wasserschieber 248. H ä h n e II. Abschnitt.

423 424 430 43(i

437 437 437 442 443 443 444 450 451

.

Unterwasserteile und Ausgufsventile.

§ 249. Unterwasserteile § 250. * Ausgußventile III. Abschnitt.

Ilauptdampfleitung-, Hilfsdampfleitungv Abdam pf leitun g.

1. H a u p t d a m p f 1 e i t u n g. 251. Anordnung 252. Wasserabscheidung 253. Durchmesser 254. AVärmeausdehnung 255. Anordnung der Hauptdampfleitung bei großen Passagierdampfer § 256. Wandstärke der Dampfrohre § 257. Wärmcveiiuste t; § § 5? §

§ 258.

451 455

2. H i 1 f s d a m p f 1 e i t u n g. Hilfsdampfleitung

einem

45(> 458 458 458 466 46(1 470

471

Inhaltsverzeichnis.

XV

3. A b d a m p f 1 e i t u n g.

Seite

§ "259. § 260.

Abdampf der H a u p t n i a s e h i n e Abdampf der H i l f s m a s c h i n e n

§ § § § § § § § § §

Allgemeines Gebräuchliche A n o r d n u n g e n Speisewasserroiniger Schwimmertank D u r c h m e s s e r der Speiseleitungen W a n d s t ä r k e der Speiseleitungen Stutzen in d e n Speiseleitungen Speisewasservorwärmer Kesselausblase- u n d A b s c h a u m l e i t u n g Schematische R o h r p l ä n e

IV. Abschnitt. 261. 262. 263. 264. 265. 266. 267. 268. 269. 270.

472 472

Speiseleitung. 473 474 480 481 482 484 484 484 488 489

V. Abschnitt. Lenzleitung, B a l l a s t l e i t u n g , Kühlleitung'. §271. § 272. § 273. § 274.

Lenzleitung Ballastleitung. Allgemeines Ballastleitung, R o h r w a n d s t a r k e etc Kühlleitung.

Vorschriften des G e r m a n i s c h e n R o h r 1 e i t u n g e 11. § 275.

I. Abschnitt. 277. 278. 279. 280. 281. 282. 283. 284. 285.

über 493

Speise- und Trinkwassererzenger.

Speise- u n d Trinkwassererzeuger

V. Teil. § § § § § § § § §

Lloyd

Vorschriften (Ausgabe 1906) VI. Abschnitt.

§ 276.

489 491 492 492

49f>

Dampfkessel.

Feuerung und Dampferzeugung,

Allgemeines Verbrennungsprozeli V o l l k o m m e n h e i t der V e r b r e n n u n g Verlust durch Luftüberscluirs Kosttiäclie Natürlicher Zua K ü n s t l i c h e r Zug Ventilatoren D i m e n s i o n i e r u n g der Flügelräder

501 501 503 504 505 505 508 508 509

XVI § 286. § § § § § §

287. 288. 289. 290. 291. 292.

§ § § § §

293. 294. 295. 296. 297.

§ 298. § 299.

Inhaltsverzeichnis. Seite

1. Beispiel für Berechnung der Hauptdimensionen von Ventilationsrädern 509 Schaufelform der Ventilationsräder 509 Anzahl der Schaufeln 513 Temperatur im Verbrennungsraum 513 Endergebnis des Verbrennungsprozesses 514 Dampferzeugung 516 Übertragung der Wärme der Heizgase auf das Wasser 516 Die auf den Inhalt des Kessels übertragene Wärme 516 Einfluß der Vorwärmung des Speisewassers . . . . 517 Die Dampfbildung im Wasser 517 Das Ergebnis der Dampferzeugung 519 Überführung des Dampfes vom Kessel nach der Maschine 519 Dampftrockner und Überhitzer 520 Wassergehalt des Dampfes 520 I I . Abschnitt.

§ § § § § § § § § §

300. 301. 302. 303. 304. 305. 306. 307. 308. 309.

Zylinderkessel.

§ 310.

Allgemeines Wahl der Heiz- und Kosttläche Flammrohre und Kostanlage Sicderohrc Mannlöcher Bestimmung der Materialstärke Vorschriften des »Germanischen Lloyd« Hamburger Normen (Ausgabe 1905) Vorschriften des »Bureau Veritas« (Ausgabe 1906) Vorschriften von »Lloyds Register etc.« (Ausgabe 1907) Vorschriften des »Board of Trade« (Ausgabe 1905), siehe Nachtrag Erklärung der Figuren

§311.

Lokomotivkessel

§ § § g § § § § § S § §

Wasserrohrkessel. Allgemeines Bellevillekessel Dürrkessel Dimensionen eines Dürrkessels Yarrowkessel Normandkessel Allgemeines über engrohrige Wasserrohrkessel Daring-Typ-Kessel Spced-Typ-Kessel Weitere Kesseltypen Neuere Kessel dieser Systeme Schulzkessel

I I I . Abschnitt.

IV. Abschnitt. 312. 313. 314. 315. 316. 317. 318. 319. 320. 321. 322. 323.

521 521 524 529 530 531 531 541 544 548 792 554

Lokomotivkessel. 558 Wasserrohrkessel. 560 561 570 573 573 580 . . 589 589 590 591 594 594-

Inhaltsverzeichnis.

XVII

V. Abschnitt. Baachfang', Schornstein, Kesselbekleidung.

Seite

§ § § § § § §

324. 325. 326. 327. 328. 329. 330.

Rauchfang Schornstein Schornsteinbefestigung Schornsteinklappen etc Rauchfang und Schornstein fiir ein Kriegsschiff . Ausführung für Torpedoboote Kesselbekleidung VI. Abschnitt.

Künstlicher Zug.

§ § § §

331. 332. 333. 334.

Allgemeines »Induced draught« Howdens »forced draught« Geschlossener Heizraum

§ § § § § § § § § § § § § § § §

335. 336. 337. 338. 339. 340. 341. 342. 343. 344. 345. 346. 347. 348. 349. 350.

Sicherheitsventile, Querschnitt Sicherheitsventile, Belastung Sicherheitsventile, Gehäuse Dampfabsperrventil Speisevent.il Injektoren Reduzierventile Wasserstandsapparate Probierhähne oder -ventile Salzprobierhahn oder -ventil Ausblaseventil Abschaumventil Wasserablaßschraube Kesselwasser-Zirkulationsapparate Allgemeines über die Anordnung der Armaturen . Bestimmungen über die Anordnung der Armaturen der Schiffskessel

"VII. Abschnitt.

VI. Teil. §351. § 352. § 353. § 354. § 355. § 356. § 357. § 358. § 359.

599 600 600 603 603 605 607

607 607 613 619

Kesselarmatur. 622 623 624 626 627 630 631 632 634 635 635 635 635 635 636 636

Mefsapparate.

Manometer Thermometer Rauchgasanalyse Zugmesser Heizwertbestimmung Bestimmung der Dampfnässe Indikator und Indikatorantriebe. Einteilung . . . Untersuchung der Indikatoren und Zubehör . . . Der Antriebsmechanismus

642 643 645 646 647 648 651 651 653

XVIII

Inhaltsverzeichnis. Seite

§ § § § §

360. 361. 362. 363. 364.

Aufziehen des Papieres Planimeter Schlicks Pallograph Gleichförmigkeitsgradmesser Torsionsindikatoren

VII. Teil.

65;") 655 657 657 658

Verschiedenes.

§ 365. § 366.

Schraubenverbindungen. Schrauben und Schraubentabellen Schraubenschlüssel

662 668

§ § § § 3

Plattform, Grätings, Plattform Bordblecbe und Schutzbleche Grätings Treppen Handleisten und Geländer

(570 670 670 671 671

367. 368. 369. 370. 371.

Hebevorrichtungen § .'172. Hebevorrichtungen für § 373. Hebevorrichtungen für § 374. Hebevorrichtungen f ü r

Leitern.

über den Maschinen. Handelsschiffe Kriegsschiffe Lagerdeckel, Wellen . . .

671 671 671

Maschinenfundament. § 375. § 376.

Beanspruchung des M a s c h i n e n f u n d a m e n t s . . . . A u s f ü h r u n g des M a s c h i n e n f u n d a m e n t s

672 673

K e s s e 1 f n n d a m e n t. § 377.

Kesselfundament

674

§ 378. § 379.

Schmierung. Schmierung der D a m p f n i u m e Schmierung der übrigen Teile

677 678

V o r r i c h t u n g e n zur E n t f e r n u n g der § 380. Aschwinden § 381. Aschejcktoren

Asche.

V e n t i l a t i o n von M a s c h i n e n - und Kesselräumen. § 382. Allgemeines und Querschnitte der Ventilationsrohre f ü r Maschinen- und Kesselräume . . . . § 383. Kesselraumventilation auf Kriegsschiffen

679 679

682 684

Inhaltsverzeichnis.

§ Ü84.

Reserve teile. R e s o r v c t e i l c mich den V o r s c h r i f t e n des n i s c h e n Lloyd

XIX Seite Germa684

G e w i c h t e v o n M a s c h i n e n - u n d K e s s e 1 a n 1 a g e n. § 385. G e w i c h t e von M a s c h i n e n a n l a g e n 686 G e w i c h t e von K e s s e l a n l a g e n 688

VIII. Teil. Verschiedene Tabellen. I. II. III. IV. V. VI. VII VIII. IX. X. XI. XII. XIII. XIV. XV. XVI. XVII. XVIII. XIX. XX. XXI XXII. XXIII. XXIV. XXV. XXVI. XXVII. XXVIII. XXIX. XXX. XXXI. XXXII.

Q u a d r a t e , K u b e n , Q u a d r a t w u r z e l n etc Briggsche L o g a r i t h m e n d e r Z a h l e n von 1—100 . Kosinus und Sinns Kotangente und Tangente Verschiedene Zahlenwerte cos io -f- ^ cos 2 in E n g l i s c h e Zoll u n d Millimeter Quadratmeter und Quadratfuß Q u a d r a t f u ß und Q u a d r a t m e t e r K n o t e n , K i l o m e t e r , M e t e r pro S e k u n d e Das englische (Avoirdupoids) G e w i e h t s s y s t e m . . E n g l i s c h e l ' f u n d e u n d kg kg u n d englische l ' f u n d e K n g l i s c h c T o n s u n d kg E n g l i s c h e l ' f u n d e pro Quadrat/.oll u n d kg pro q c m kg pro qcm und e n g l i s c h e l ' f u n d e pro Quadratzoll E n g l i s c h e T o n s pro Quadratzoll u n d k g pro qcm G e w i c h t e von K u p f e r r o l i r c n o h n e N a h t . . . . D r a h t l o h r e n (wire ganges) und Millimeter . . . Reibungskoeffizienten Verglcichung von Thermomctergrnd.cn E i g e n s c h a f t e n gesättigter W a s s e r d ä i n p f e . . . . W i i r m e a u s d e h n u n g starrer K ö r p e r S c h m e l z p u n k t e v e r s c h i e d e n e r Stoffe Spezifische G e w i c h t e Festigkeit und Dehnung verschiedener Materialien A u s z u g a u s d e n M a t c r i a l v o r s c b r i f t e n der K. Deutschen Kriegsmarine F l ä c h e n i n h a l t e , T r ä g h e i t s m o m e n t e etc. verschiedener Querschnitte Ä q u a t o r i a l e T r ä g h e i t s m o m e n t e >/« u n d Widers t a n d s m o m e n t e » W< k r e i s f ö r m i g e r Q u e r s c h n i t t e vom Durchmesser Biegungsbeanspruchungen Drehungsfestigkeit Knickfestigkeit

690 730 733 735 737 737 738 742 743 744 746 746 747 748 74S 749 750 751 754 755 756 758 761 762 762 765 767 773 776 778 782 783

XX

I n h a l t s Verzeichnis.

Seite

X X X I I I . Beschaffenheit von F.isen und Stahl f ü r d e n Bau von Kesseln mich den V o r s c h r i f t e n des »Germanischen Lloyd« X X X I V . Beschaffenheit von Stahl Für einzelne M a s c h i n e n teile nach den Vorschriften des » G e r m a n i s c h e n Lloyd« X X X V . Festigkeit von Stahl- und llant'trossen nach d e n Vorschriften des »Germanischen Lloyd« . . . . X X X V I . Festigkeit von Ketten nach den V o r s c h r i f t e n des »Germanischen Lloyd« X X X V I I . Biegsame Patent-Gußstahldrahtseile X X X V I I I . I'atent-( ¡ußstahldraht-Aufzugseile X X X I X . Verschiedene K n t f e r n u n g e n auf D a m p f e r l i n i e n in Seemeilen von Außenweser-Feuerschiff . . . XL. F n t f e r n u n g e n in Seemeilen

TS[ 7K5 78(> 7N7 7SS 78!) 7i)0 7110

Nachtrag. Vorschriften des »Board of Trade« (Ausg. 1005)

711-2

Erklärung- der Schraffuren der A b b i l d u n g e n . Es b e d e u t e t :

ptlf III.

IV.

• V.

I. Gußeisen. — II. Stahl oder Schmiedeeisen. — III. Bronze, Metall etc. — IV. Weißmetall. — V. Kann irgendein Material bedeuten.

Berichtigung-. In Tabelle Xr. 1(1, Seite 135, m u ß es in der u n t e r s t e n Reihe der letzten K o l u m n e >.29—34« statt ->19—34' heißen.

XX

I n h a l t s Verzeichnis.

Seite

X X X I I I . Beschaffenheit von F.isen und Stahl f ü r d e n Bau von Kesseln mich den V o r s c h r i f t e n des »Germanischen Lloyd« X X X I V . Beschaffenheit von Stahl Für einzelne M a s c h i n e n teile nach den Vorschriften des » G e r m a n i s c h e n Lloyd« X X X V . Festigkeit von Stahl- und llant'trossen nach d e n Vorschriften des »Germanischen Lloyd« . . . . X X X V I . Festigkeit von Ketten nach den V o r s c h r i f t e n des »Germanischen Lloyd« X X X V I I . Biegsame Patent-Gußstahldrahtseile X X X V I I I . I'atent-( ¡ußstahldraht-Aufzugseile X X X I X . Verschiedene K n t f e r n u n g e n auf D a m p f e r l i n i e n in Seemeilen von Außenweser-Feuerschiff . . . XL. F n t f e r n u n g e n in Seemeilen

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Nachtrag. Vorschriften des »Board of Trade« (Ausg. 1005)

711-2

Erklärung- der Schraffuren der A b b i l d u n g e n . Es b e d e u t e t :

ptlf III.

IV.

• V.

I. Gußeisen. — II. Stahl oder Schmiedeeisen. — III. Bronze, Metall etc. — IV. Weißmetall. — V. Kann irgendein Material bedeuten.

Berichtigung-. In Tabelle Xr. 1(1, Seite 135, m u ß es in der u n t e r s t e n Reihe der letzten K o l u m n e >.29—34« statt ->19—34' heißen.

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Seite

X X X I I I . Beschaffenheit von F.isen und Stahl f ü r d e n Bau von Kesseln mich den V o r s c h r i f t e n des »Germanischen Lloyd« X X X I V . Beschaffenheit von Stahl Für einzelne M a s c h i n e n teile nach den Vorschriften des » G e r m a n i s c h e n Lloyd« X X X V . Festigkeit von Stahl- und llant'trossen nach d e n Vorschriften des »Germanischen Lloyd« . . . . X X X V I . Festigkeit von Ketten nach den V o r s c h r i f t e n des »Germanischen Lloyd« X X X V I I . Biegsame Patent-Gußstahldrahtseile X X X V I I I . I'atent-( ¡ußstahldraht-Aufzugseile X X X I X . Verschiedene K n t f e r n u n g e n auf D a m p f e r l i n i e n in Seemeilen von Außenweser-Feuerschiff . . . XL. F n t f e r n u n g e n in Seemeilen

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Nachtrag. Vorschriften des »Board of Trade« (Ausg. 1005)

711-2

Erklärung- der Schraffuren der A b b i l d u n g e n . Es b e d e u t e t :

ptlf III.

IV.

• V.

I. Gußeisen. — II. Stahl oder Schmiedeeisen. — III. Bronze, Metall etc. — IV. Weißmetall. — V. Kann irgendein Material bedeuten.

Berichtigung-. In Tabelle Xr. 1(1, Seite 135, m u ß es in der u n t e r s t e n Reihe der letzten K o l u m n e >.29—34« statt ->19—34' heißen.

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

I. Abschnitt. Berechnung der Zylinderdimensionen.

§ 1. Pferdestärke. Die Maßeinheit f ü r die L e i s t u n g d e r I » u m p f m a s c h i n e ist die P f e r d e s t ä r k e , d. Ii. die Leistung von 75 kg-ni in der S e k u n d e . M a n unterscheidet die s o g e n a n n t e i n d i z i e r t e P f e r d e s t ä r k e P.% u n d die e f f e k t i v e P f e r d e s t ä r k e PS,. 1 . I n t e r indizierte]' P f e r d e s t ä r k e verstellt m a n die Leistung, welche der Dampf a n die K o l b e n der .Maschine abiribt. Ist

IP •n |

. . .1 in qcm ilie Drucklläche des D a m p f k o l b e n s vom

D u r c h m e s s e r D, p,„ der mittlere Druck auf d e n s e l b e n in a t s ) w ä h r e n d e i n e r rmdrehunii, r in M e t e r n der K u r b e l r a d i u s d e r M a s c h i n e , s — 2r deren H u b , « d e r e n r m d r e h u n u s z a h l [ier M i n u t e , so ist die Leistim« d e s Z y l i n d e r s in i n d i z i e r t e n Pfcr d e s t ä rken

A • p„. • '2 s • ii

* '

75 -TÍO

oder, d a die mittlere Kolbenircschwindisikcil der M a s c h i n e •2 s n c (>0 '

'" " ~ " 10 • ,,, ' S i in p s o n s c Ii e F o r m e l ,s. Fig. 4). in 10 S t r e i f e n ; bilde die S u m m e : K + h, + h, +

1{ >ho = i lh + 1H + ht + h, +

h, + /)„ =

htt = #,,

Teile das D i a g r a m m

7f 2

d a n n ist der mittlere Druck d e s D i a g r a m m e s in at 2

"' 30 • m B e a c h t e , daß die Anzahl der I n t e r v a l l e gerade s e i n muß. K o n s t a n t e n t a b e 11 e n. Die indizierte L e i s t u n g d e s Zyl i n d e r s in P f e r d e s t ä r k e n ist A-'2m A- 2 s • -— = 1i>,„ • n - C, wobei L = ... 75 • (>() To • 60 Die K o n s t a n t e C ist d e m u n t e r s u c h t e n D a m p f z y l i n d e r eigent ü m l i c h ; b e r e c h n e t m a n d a s P r o d u k t n • C f ü r alle möglichen r m d r e h u n g e n , so k a n n m a n mit H i l f e e i n e r Tabelle Ni sehr rasch b e r e c h n e n . Solche T a b e l l e n v e r w e n d e t m a n h ä u t i g auf P r o b e f a h r t e n ; ein Beispiel e i n e r s o l c h e n f ü r e i n e dreizvlindrige M a s c h i n e gibt T a b e l l e Xr. 2. v

A, =

1«,„

T. A l i s -linitt.

Berechnung der Z y l i n d e n l i n i e n s i o n e n . Tabelle

5

X r . 2.

Konstantentabelle. l ' a s s a g i e r d a ni p f o r I Zvlinder

|

U

D

=••

M D - ,

-/ t-

800

1380

n

- -

HD

Aroul

I

|

HD

=

r>02\ Füllungsarbeit = a • p. Der mittlere Druck der Füllungsarbeit, bezogen auf den ganzen Hub, ist demnach Fig. fi.

l)

Pa=P

•

Über den Grund der A n w e n d u n g der m e h r f a c h e n Expansion s. S. :!4.

I. A b s c h n i t t .

Man

nennt

d e n Q u o t i e n t e n --

u n d gibt denselben volumens s an. Den

Berechnung der Zylinderdimensionen.

reziproken

entweder

als

Wert — = a

=

e den

Bruch

Füllungsgrad

oder

— - nennt e.

9

i n °/„ d e s

man

den

Hub-

Kxpaii-

s i o 11 s g r a d . Bei Maschinen mit mehrstufiger E x p a n s i o n versteht m a n u n t e r G e s a m t f i'i 11 u n g s g r a d d a s V e r h ä l t n i s d e s i n d e n II Dz y l i n d e r e i n g e l a s s e n e n D a n i p f v o l u m e n s zu d e m V o l u m e n d e s ND - Z y l i n d e r s , u n t e r (i e s a m t e x p a n s i o n d e n reziproken "Wert d i e s e s V e r h ä l t n i s s e s . Ist in d a s VorliitltniH d e s i \ T ß - Z y ] i n d e r v o l u n i c n s z u d e m i f . D - Z v i i n d e r s , s o ist d e m n a c h der Gesamtfüllungsgrad e = die G e s a m t e x p a n s i o n wenn

=

a

=

m • s TO • s a

=

a, den Füllungsgrad des i f .D-Zylinders

AValil d e s Z y l i n d e r v e r h ä l t n i s s e s Wahl der < iesaintexpansion

des

í/i m ' m •

1 eh

,

bedeutet.

s. S 19 u. f.

s. S. 19 u . f.

2. D i e E x p a n s i o n . N a c h d e m der Schieber d e n Zulluli d e s frischen D a m p f e s abgesperrt hat, b e g i n n t der in d e n Zylind e r e i n g e l a s s e n e Dampf sich a u s z u d e h n e n , i n d e m er d e n K o l b e n vor sich herschiebt. Untersuchungen tatsächlicher Diagramme ergeben, E x p a n s i o n s l i n i e meist einer gleichseitigen Hyperbel ä h n l i c h ist1;. D e m e n t s p r e c h e n d legt m a n der Berechnung der Expansionsarbeit meist diese Kurve zugrunde, um so m e h r als dieselbe f ü r R e c h n u n g e n s e h r b e q u e m ist. Die G l e i c h u n g ders e l b e n l a u t e t 's. F i g . 7 :

daß die ziemlich

p * • x —- k o n s t . , d. h . d a s l ' r o d u k t a u s D r u c k u n d V o l u m e n d e s e x p a n d i e r e n d e n D a m p f e s ist f ü r j e d e n A u g e n b l i c k k o n s t a n t ") Konstruktion d e r g 1 e i c h s ei t i g e n H y p e r b e l als K x p a n s i o n s k u r v c Fig. 8). Sei AB - p d e r A n f a n g s d r u c k , BC = a das Anfangsvolumen, A G = s das E n d v o l u m e n der Expansion. ! ) Über den wirklichen Verlauf der Kxpansionslinie s. S. 30. -) Man h ü t e sich, diese rein empirische Iixpansionskurve mit der isothermischen Expansionskurve eines vollkommenen Gases zu verwechseln, welche auch eine gleichseitige Hyperbel ist. Die Expansion im Dampfzylinder ist keine isothermische, da ja die Temperatur des Dampfes bei der Expansion abnimmt.

10

I. Teil.

Iiauptmasehine.

Ilm den Enddruck der Expansion zu erhalten, ziehe die Diagonale A E, dann durch den Schnittpunkt K von CJ und AE die Linie KF parallel zu AG. Die Strecke FG gibt den gesuchten Enddruck an. B.

C.

I).

£

7T

Fig. 8.

Um den Druck an einem beliebigen 1'unKt der Expansionskurvc zu erhalten, etwa für das Volumen BD = AH, ziehe die m 71 Diagonale A D, dann ' ^ LM 7 AG; der Schnittpunkt M der Linien L M und D H ist der gesuchte Punkt der Expansionskurve, somit M H der zu dem Volumen AH gehörige Druck. Will man ermitteln, welches Volumen das Dampfquantum a vom Drucke p einnehmen würde, wenn es auf den Druck pl komprimiert würde, so ziehe man die Diagonale A /', dann QO II NA. Die Strecke N O gibt das gesuchte Volumen an G a-"ifi. 9).

I. Abschnitt.

Berechnung der Zylinderdimensionen.

11

A r b e i t d e r E x p a 11 s i o n. Diese ist gleich dem unter der Expansionskurve gelegenen Flächenstück CFGJ (Fig. 10). Es ist CFGJ

s

Fig. 10.

= a

Nun ist, da ja das Produkt ^ aus Druck und Volumen > f ü r jeden F u n k t der Expansion konstant sein soll: p* • x = p • a, p • a

also p.r = -

X

,

somit C F G J =

\ ^ -

a

log nat x

d x : •p a

= p • a

log nat —

Der mittlere Druck der Expansionsarbeit, bezogen auf I l u b s, ist demnach P« = =

a

den

s

— log nat — s a

P

p • e log n a t

3. S o g e n a n n t e r t h e o r e t i s c h e r m i t t l e r e r D r u c k d e r A d m i s s i o n u n (1 E x p a n a i o n . Derselbe wird häufig vorläufigen Berechnungen der Zylinderdimensionen zugrunde gelegt. Man entnimmt denselben einem sogenannten »theoretischen« Diagramm vom Aussehen von Fig. 10. Als Fiillungsspannung ist die Kesselspannung in kg pro qcm, «ibs. Druck, als Expansionslinie die gleichseitige Hyperbel, als Ausströmungsspannung das absolute Vakuum angenommen. Der mittlere Druck eines solchen Diagrammes ist Vi =

+

V' = P • P>

=P

J5ei meiirstufiger Expansion füllungsgrad,

s

+ P '

1

e

n a t

log nat

~

1

bedeutet e hier den

Gesanit-

ilie (resamtexpansion.

Tabelle Xr. ;S gibt das Verhältnis P> für verschiedene Werte von e und —.

I.

Teil.

Die

J [auptmascliinc.

Tabelle

Theoretische

,

c

£ 'Sä

vi

®

5

c-

1

a

'S ci 3 B^ zß

'S

'

mittlere

,

G

1

1

£

I"

1

£

h.

Nr.

X.

Dampfdrücke.

1

|werto

1

1

£

P< P

I w

'i 5

-j:

y.

von

--J

1 0> 15

!>> 1>

1

£

t

£

1,33

0,752

0,0657

8,8

0,263

0,6145

6,8

0,151)

0,4509

M

0,714

0,9510

8,9

0,256

0,6054

6,4

0,156

0,4463

1,5

0,667

0,!l.'!7

4,0

0,250

0,5965

6,5

0,154

0,4418

i,o

0,,4

0,417

0,7814

4,9

¿,•25

0,235

0,5757

(5,75

0,148

0,181

4,3

0,288

0,5717

6,8

« , ' 4 7

0,4289

0,8041

1,4

0,227

0,564

6,9

0,145

0,1218

0,8165

4,5

0,222

0,5564

7,0

0,118

O.liOS

0,8294

4,0

0,217

0,5491

7,1

0,141

0,1169

0,8129

4,7

0,218

0,542

4,75

0,211

0,5385

0,208 0,201

1,25

0,189

0,4181

7,25

0,138

0,1111

0,5851

7,8

0,137

0,1098

0,5284

7,4

0,185

0,4056

2,5

0,400

0,7065

5,0

0,200

0,5219

7,5

0,138

0,4019

2,6

0,:)85

0,7521

5,1

0,196

0,5155

7,6

0,182

0,8984

2,7

0,:!7()

0,7382

5,2

0,192

0,5093

7,7

0,180

0,3919

•2,75

0,301

0,7315

5,25

0,190

0,5063

7,75

0,129

0,3932

2,8

0,357

0,7249

5,3

0,189

0,50.83

7,8

0,128

0,8915

2,!)

0,845

0,712

5,4

0,185

0,4975

7,9

0,127

0,3882

8,0

0,333

0,6995

5,5

0,182

0,4917

8,0

0,125

0,8849

8,1

(>,823

0,6875

5,6

0,179

0,4862

8,1

0,123

0,3817

:i,2

o,8i3

0,676

5,7

0,175

0,4808

8,2

0,122

0,3785

8,25

o,308

0,6708

5,75

0,174

0,4781

8,25

0,121

0,877

8,3

0,803

0,6648

5,8

0,172

0,4755

8,3

0,120

0,8755

8,4

0,294

0,654

5,9

0,169

0,4703

8,4

0,119

0,8724

8,5

0,280

0,6436

6,0

0,167

0,4652

8,5

0,118

0,8094

;i,G

0,278

0,6835

6,1

0,164

0,1604

8,6

0,116

0,3(5(!5

3,7

0,270

0,0238

6,2

0,161

0,4555

8,7

0,115

0,3(!36

;s,75

0,207

0,6191

6,25

0,160

0,4582

8,75

0,114

0,8022

(Fortsetzung

siehe nächste

Seite.)

I. Abschnitt.

B e r e c h n u n g der Zylinderdimensionen.

13

fti M

0,114 0,112 0,111 0,110 0,109 0,108 0,108 0,106 0,105 0,104 0,103 0,103 0,102 0,101 0,100 0,099 0,098 0,097 0,097 0,096 0,095 0,094 0,093 0,093 0,093 0,092 0,091 0,090 0,089

GesamtFüllung

P

Vt P

en

11,25 11,3 11,4 11,5 11,6 11,7 11,75 11,8 11,9 12,0 12,1 12,2 12,25 12,3 12,4 12,5 12,6 12,7 12,75 12,8 12,9 13,0 13,1 13,2 13,25 13,3 13,4 13,5 13,6

GesamtFüllung I

Gesamt- j Expansion '

0,3608 0,358 0,3552 0,3526 0,4399 0,3486 0,3473 0,3447 0,3422 0,3396 0,3373 0,3361 0,3349 0,3326 0,3302 0,3279 0,3257 0,3246 0,3224 0,3213 0,3191 0,3170 0,315 0,314 0,3129 0,3109 0,3088 0,3065 0,3049

Et

£

€

8,8 8,9 9,0 9,1 9,2 9,25 9,3 9,4 9,5 9,6 9,7 9,75 9,8 9,9 10,0 10,1 10,2 10,25 10,3 10,4 10,5 10,6 10,7 10,75 10,8 10,9 11,0 11,1 11,2

, oa 0cn3 51cö a> *Q. U W 1 3

m

p

Ei

n

GesamtFüllung

1 |

Tabelle Kr. 3 (Fortsetzung).

a 0 a « w§ ® a. 0 K w 1

0,089 0,0885 0,0877 0,0870 0,0862 0,0855 0,0851 0,0847 0,0840 0,0833 0,0826 0,0820 0,0816 0,0813 0,080ij 0,0800 0,0794 0,0787 0,0784 0,0781 0,0775 0,0769 0,0763 0,0758 0,0755 0,0752 0,0746 0,0741 0,0735

0,304 0,3030 0,3011 0,2994 0,2974 0,2956 0,2947 0,293:) 0,2921 0,2904 0,2887 0,287 0,2861 0,2S53 0,2836 0,2821 0,2804 0,2789 0,2781 0,2773 0,2757 0,2741 0,2726 0,2712 0,2705 0,2697 0,2683 0,2668 0,2654

13,7 13,75 13,8 13,9 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 14,8 14,9 15,0 15,1 15,2 15,3 15,4 15,5 15,6 15,7 15,8 15,9 16,0 16,25 16,50 17,0

0,0730 0,0727 0,0725 0,0719 0,0714 0,0709 0,0704 0,0699 0,0694 0,0690 0,0685 0,06i~ 0 0,0676 0,0671 0,0667 0,0662 0,0658 0,0654 0,0649 0,0645 0,0641 0,0637 0,0633 0,0629 0,0625 0,0615 0,0606 0,0588

0,2640 0,2633 0,2626 0,2613 0,2599 0,2586 0,2573 0,256 0,2547 0,2534 0,2521 0,2509 0,2496 0,2484 0,2472 0,2460 0,2448 0,2436 0,2425 0,2413 0,2402 0,2391 0,238 0,2369 0,2358 0,2331 0,2305 0,2255

ü b e r die Benutzung dieser Titbelle s. S. 18. über A u s s t r ö m u n g , K o m p r e s s i o n , V o r e i n s t r ö m u n g und V o r a u s H t r ö m u i i g s. »Schiebers.

14

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

§ 4. Der schädliche Raum. Bevor der einströmende Dampf den Kolben bewegt, erfüllt er den zwischen Schieberspiegel und Kolben befindlichen Kaum, den sog. »schädlichen Kaum«. Derselbe wirkt insofern schädlich, als er bald von einströmendem (warmem), bald von ausströmendem (kälterem) Dampf passiert wird und daher bei seiner großen Oberfläche (Kanäle, Kaum zwischen Kolben und Deckel) während der Füllung starke Kondensationsverluste verursacht. Weitere Nachteile desselben s. S. 29. Im übrigen beeinflußt der schädliche Kaum die E x p a n s i o n , indem er den Enddruck derselben erhöht, und die Kompression, indem er ihren Enddruck verringert. In Fig. 11 sind die Expansionskurven mit und ohne Berücksichtigung des schädlichen Raumes a gezeichnet; bei ersterer bildet der P u n k t A' den Ausgangspunkt für die Konstruktion der Expansionslinie, weil sich Dampf im schädlichen ß' ß C E der Kaum an der Expansion beteiligt. Die Arbeit der Ex =

+

+

Ä'B'CF'G

P

.

=

.

.

P

=

p.-g

v,

Ist für eine zu erbauende Maschine der mittlere Druck pt durch IManinietrieren des Hilfsdiagrammes oder nach Tabelle 3 bestimmt, so braucht man diesen nur mir dem Y ö l l i g k e i t s g r a d k zu multiplizieren, um den zu erwartenden mittleren Druck p„, der ausgeführten Maschine zu erhalten. Zuverlässige Weite für k erhält man, wie bemerkt, durch Eintragen der Indikatordiagramme ausgeführter Maschinen in das Hilfsdiagramm; für eine zu erbauende Maschine wähle man einen Völligkeitsgrad, der von einer Maschine des gleichen Typus und möglichst gleicher (irölie gewonnen ist. Em das Hilfsdiagramm für eine neue Maschine zu entwerfen, muß man den S p a n n u n g s a b f a l l bis zum Beginn der Expansion vorher abschätzen. Dieser Spannungsabfall hängt von der Weite, Länge, Isolation und den Richtungsänderungen der Dampfleitung, ferner von der Tourenzahl, der Beschaffenheit der Kanäle im H D-Zylinder und endlich von der Steuerung ab. Die folgende Tabelle gibt Anhaltspunkte für die Ermittelung dieses Spannungsabfalles. Tabelle Nr. 5. S p a n n u n g s a b f a l l z w i s c h e n K e s s e l und B e g i n n d e r (zwischen C und C).

Kleine Einzylinder- und Zwillingsmaschinen „ „ ,,, , , ? — 6 — 8 a t Uberdruck Bauer,

| 0,8— 1,2 at | |l,2-l,5at j

Schiffsniaschinen.

4. Aufl.

Expansion

bei niedriger Kesselspannung und Tourenzahl. bei hoher Kesselspannung und Tourenzahl. -

18

1. Teil.

Die

llauptinaschine.

1

1,5 —2at bei niedriger K e s s e l y p a n n u n g und T o u r e n z a h l . ^ — 8—11 at Ü b e r d r u c k ( 2 — ü a t bei h o h e r K e s s e l s p a n n u n g ] u n d Touren/.ahl. Große Dreifach- u n d Vierfach- | Expansionsmaschinen > i!,"2

¿1,8 at.

p ~ 12 at Ü b e r d r u c k ) (iiolie Dreifach- und V i e r f a c h - j Expansionsmaschinen l

4

p = V 1(1 at Ü b e r d r u c k

5

at.

{

S 12. Kür P r o j e k t e u n d vorliinlUe üereolliiungeii e n t n i m m t m a n den sog. t h e o r e t i s c h e n mittleren Druck pt n i c h t dem llilfsd i a g r a m n i , s o n d e r n der Tabelle 3 S. 12. l ' m d e n wirklichen mittleren Druck zu e r h a l t e n , multipliziert m a n pt e i n f a c h mit, d e m Yölligkeitskoeftizienten k. Wie w e n i g logisch dieses V e r f a h r e n ist, zeigt Fig. 14. Oer Völliiikeilsurad ist, wie oben angezeigt, . t ' ir Bei der nung nach t h o d e wird verwendet, k

=

v r

e i M i > i o 1 f ü r i l i o 15 o r c o h n u n »• e i n e r DreifachE x p a n s i o n s ni a s c Ii i n e m i t A n w e n d u m ; ' des I Iilfscliattramines s. s. •>;!. T a b e l l e >'r. 0 .

Völligkeitsgrade k für M a s c h i n e n m i t

Kondensation.

Die W e r t e für /.' gelten für die später a n g e g e b e n e n Gesamt e x p a n s i o n e n und Z y l i n d e r V e r h ä l t n i s s e . E x p a n s i o'n i n e i n e m Z y l i n d e r : (irolie Maschinen, kleine Tourenzahl . . . . K l e i n e -Maschinen, ¿ri-olse T o u r e n z a h l . . . .

¿ = k =

normalen

0,7 — 0 , 7 5 0,(i5—0,7

Z w e i f a c h e K x p a n s i o n , (' o m p o u n d m a s c Ii i n 0 n : Grolie M a s c h i n e n , bis etwa 100 r n i d r o l i u n j r e n . k =(),(! —0,(>7 K l e i n e M a s c h i n e n , mit höherer T o u r e n z a h l . . k — 0,55 — 0,(5 Dreifache

Expansion

in .'! Z y l i n d e r n :

Kriegsschiffe, hohe T o u r e n z a h l H a n d e l s s c h i f f e , bis etwa 100 T o u r e n Dreifache

Expansion

J lohe T o u r e n z a h l ( i e r i i m e T o u r e n z a h l , bis etwa delsclampfer Vierstufige

k = 0,53—0,54 /.•0,5(>—0,(!1l)

in 4 oder 5 Z y l i n d e r n : /,: •;.= 0 , 5 0 — 0 , 5 2 100 T o u r e n ,

Expansion

( i r o l i e I landelsdanipfer

. . . .

Ihm ¿ =

in

I oder m e h r

0,54

Zylindern: k -. ----- 0,52—0,5;?

\ I > . Der E r m i t t e l u n g ilieser Z a h l e n sind m i t t l e r e I n d i k a t o r d i a ü r a n n n c aus Hoden- und Deckelseite z u a r u n d e frelejrl. Hei M a s c h i n e n ohne K o n d e n s a t i o n ist der h i e r n a c h ber e c h n e t e mittlere Druck wejren des G e g e n d r u c k e s u m ca. 1 k g ]>er , i Durchmesser des J i D - Z y l i n d e r s =©= 980 m m . Der Durchmesser des .MD-Zylinders ergibt sich durch Vorgleich der v o r l i e g e n d e n M a s c h i n e mit ä h n l i c h e n M a s c h i n e n , deren Leistungen befriedigten. .Vach § 14 k o m m e n hier Z y l i n d e r v e r h ä l t n i s s e 1 : 3 : 7, 1 : 2,4 : (i etc. in Krage.

von

etwa

D e m e n t s p r e c h e n d sei hier ein Z y l i n d e r v e r h ä l t n i s von 1 : 2,7 : 6,7 g e w ä h l t . Dann wird Areal des MD-Zvlinders = 7f>34 • 2,7 r - 20312 Z y l i n d e r s ICK) mm. 2. I! e r e c h n u n g m i 11 e 1 s d e s 11 i 1 1' s d i a g r a m m e s i S. 1 6 . ( V g l . 1 Iilfsdiagramm J.' Ii' C F' ( i der ausgeführten Maschine, Fig. 1;!, w e l c h e statt 60 u/„ nur 57 °/0 Füllung im H D hat.) G e g e b e n ist L e i s t u n g , Umdrehungszahl und K o l b e n g e s c h w indigkeit w i e oben. A n g e n o m m e n sei G e s a m t e x p a n s i o n = 11,1 Füllung des T1DZ\ Hilders =

(i0"/ o ; also wird das Z v l i n d e r v e r h ä l t n i s

=

1 : (>,7.

Ferner a n g e n o m m e n : Schädlicher Kaum im HD = 16"/.., im XI)— 8 % .vgl. S. 11) und Spannungsabfall zwischen Kessel und A n f a n g der E x p a n s i o n [CO) = 2,5 af ( v g l . T a b e l l e E>\ Dann wird reduzierte Füllung /." C

''"

=©= 61,4%,.

Das F n d v o l u m e n der E x p a n s i o n wird A' 0 , 3 +

.5,1

1h =

=

Fnddruck

- f HD,,

~ f R,

E n d d n i c U p, — IV. K o m p r e s s i o n beginnt.

in \HDU

E n d d r u e k ps =

R,

201), 1 ^ • ]>, =

=

in HD,,

+

+

207,5 2()i,

i

0 , 7 3 3 p,

•^

AID,

bis

'

b i s HD,

,

11

kom-

0,1)4.) p2.

MD0

• p3 =

- j - Ei

+

MD,/'

1

20li, 1

l t . E x p a n s i o n in HD„ primiert.

III. Fxiiansion l u n g zu E n d e ist.

+

+

Glei-

b i s i n MD„ 0,733 in =

die Fül-

p,.

MD„

die

Füllung

0.HÖ5

Das Diagramm Fig. 16 wurde im angegebenen Maßstab (///'-Volumen 50 mm) gezeichnet, ist aber hier n u r in '/* desselben reproduziert. 2 ) Da bei allen Zylindern die Vorausströmung größer ist als die Kompression, so lindet zeitweise ein Überströmen von einer Kolbenseite auf 4 i

I X . Kompression in MD„-\-Rn, Enddruck pu

mit

^'^itT ^J'S ' 0 '''' = 0 , 8 1 8 p s

vnn

0,048.

X I . Kompression in MD„ -f- RH -f- ATD«, bis MD„ Vorausströmen hat. Dabei muß der gleiche Enddruck entstehen wie unter V I in JV//>„ l^/i als MD0 angeschlossen wurde, Also Enddruck p1 —

277,5 A. • plt _ ( i ,•)

; s

— 0,836 p„ - f 0,049.

II. Absclm.

Die A u s n u t z u n g des Dumpfes in der Maschine.

29

Aus (ileichung VI u n d X I ergibt sich p 7 = "2,71 at, pz = 3,18 at, woraus pv = 3,13 at, jil0 2,13 at, pu = 2,88 at, p„ = 2,(i5 at. Somit k ö n n e n MD- u n d -VW-Diagramm aufgezeichnet werden (Fig. 18 und l!l). Die so e r h a l t e n e n Diagramme zeigen die Eigentümlichkeiten d e r tatsächlichen Diagramme, ihr mittlerer Druck jedoch ist selbstverständlich b e d e u t e n d h o h e r , als der Wirklichkeit entspricht.

II. Abschnitt. Die Ausnutzung des Dampfes in der

Maschine.

§ 18. Der l i e u r t e i h m g dieses Prozesses liegt der sog. ei ste Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie z u g r u n d e : »Wärme und Arbeit sind einander äquivalent.« (1 Kalorie = 424 mkg.^ ISei einer mit gegebener A d m i s s i o n s s p a n n u n g pt und gegebener A n s p u f f s p a n n u n g j)2 a r b e i t e n d e n M a s c h i n e wäre d e m n a c h die im Maximum zu erzielende Arbeitsleistung der (jewichtscinheit Dampf gegeben durch die Differenz der Admissions- u n d Auspuffwärme. W e n n von dem Einflüsse der W a n d u n g e n zunächst abges e h e n wird, so ergibt sich hieraus, daß die pro Kilogramm Dampf zu erzielende Arbeit um so größer wird, je größer die Admissionswärnie und je kleiner die Auspuft'wänne ist. Da für gesättigten Wasserdampf der Wärmeinhait durch den Druck eindeutig bestimmt ist, so f o l g t , daß zur Erzielung eines günstigen Resultates mit h o h e r A d m i s s i o n s s p a n n u n g und niederer Ausp u f f s p a n n u n g gearbeitet werden soll. Als praktische (irenzen h a b e n sich für die K e s s e l s p a n n u n g 20 k g / c ] C m abs. und für die Auspuff.spannung (Kondensator) 0,U5 kg'qcin abs. herausgestellt. Da jode W ä r m e a b g a b e nach a u ß e n hin einen Verlust bedeutet, .so sind die Zylinder u n d Keceiver sowie alle Verbindungsleitungen an der M a s c h i n e sorgfältig einzuhüllen. Kine Wärmez u f u h r von außen her w ä h r e n d der E x p a n s i o n (d. h. eine nachträgliche Erwärmung des D a m p f e s zieht ebenfalls die Ökonomie der W ä n n e a u s n u t z u n g herunter, weil ja diese W ä r m e , um a m b e s t e n V e r w e n d u n g zu l i n d e n , bei h ö c h s t e r S p a n n u n g , d. h. w ä h r e n d der Admission, z u g e f ü h r t w e r d e n müßte. (Weshalb trotzdem M a n t e l h e i z u n g praktisch meist nützlich ist, siehe später unter Einfluß der W a n d u n g e n S 21!. Daraus folgt, daß die theoretisch v o l l k o m m e n e M a s c h i n e adiabatisch e x p a n dieren soll, d. h. o h n e W ä r m e z u f u h r oder A b f u h r w ä h r e n d der Expansion.

II. Absclm.

Die A u s n u t z u n g des Dumpfes in der Maschine.

29

Aus (ileichung VI u n d X I ergibt sich p 7 = "2,71 at, pz = 3,18 at, woraus pv = 3,13 at, jil0 2,13 at, pu = 2,88 at, p„ = 2,(i5 at. Somit k ö n n e n MD- u n d -VW-Diagramm aufgezeichnet werden (Fig. 18 und l!l). Die so e r h a l t e n e n Diagramme zeigen die Eigentümlichkeiten d e r tatsächlichen Diagramme, ihr mittlerer Druck jedoch ist selbstverständlich b e d e u t e n d h o h e r , als der Wirklichkeit entspricht.

II. Abschnitt. Die Ausnutzung des Dampfes in der

Maschine.

§ 18. Der l i e u r t e i h m g dieses Prozesses liegt der sog. ei ste Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie z u g r u n d e : »Wärme und Arbeit sind einander äquivalent.« (1 Kalorie = 424 mkg.^ ISei einer mit gegebener A d m i s s i o n s s p a n n u n g pt und gegebener A n s p u f f s p a n n u n g j)2 a r b e i t e n d e n M a s c h i n e wäre d e m n a c h die im Maximum zu erzielende Arbeitsleistung der (jewichtscinheit Dampf gegeben durch die Differenz der Admissions- u n d Auspuffwärme. W e n n von dem Einflüsse der W a n d u n g e n zunächst abges e h e n wird, so ergibt sich hieraus, daß die pro Kilogramm Dampf zu erzielende Arbeit um so größer wird, je größer die Admissionswärnie und je kleiner die Auspuft'wänne ist. Da für gesättigten Wasserdampf der Wärmeinhait durch den Druck eindeutig bestimmt ist, so f o l g t , daß zur Erzielung eines günstigen Resultates mit h o h e r A d m i s s i o n s s p a n n u n g und niederer Ausp u f f s p a n n u n g gearbeitet werden soll. Als praktische (irenzen h a b e n sich für die K e s s e l s p a n n u n g 20 k g / c ] C m abs. und für die Auspuff.spannung (Kondensator) 0,U5 kg'qcin abs. herausgestellt. Da jode W ä r m e a b g a b e nach a u ß e n hin einen Verlust bedeutet, .so sind die Zylinder u n d Keceiver sowie alle Verbindungsleitungen an der M a s c h i n e sorgfältig einzuhüllen. Kine Wärmez u f u h r von außen her w ä h r e n d der E x p a n s i o n (d. h. eine nachträgliche Erwärmung des D a m p f e s zieht ebenfalls die Ökonomie der W ä n n e a u s n u t z u n g herunter, weil ja diese W ä r m e , um a m b e s t e n V e r w e n d u n g zu l i n d e n , bei h ö c h s t e r S p a n n u n g , d. h. w ä h r e n d der Admission, z u g e f ü h r t w e r d e n müßte. (Weshalb trotzdem M a n t e l h e i z u n g praktisch meist nützlich ist, siehe später unter Einfluß der W a n d u n g e n S 21!. Daraus folgt, daß die theoretisch v o l l k o m m e n e M a s c h i n e adiabatisch e x p a n dieren soll, d. h. o h n e W ä r m e z u f u h r oder A b f u h r w ä h r e n d der Expansion.

;JO

I. Teil. Bedeutet

auf

die

Die

I lauptmaschine.

< ¡ewichtseinheit

kg)

bezogen :

i\ d a s

Admissionsvolumen in cbni der Tabelle g e s i i t l i g t e r A V a s s e r d ä m p f e , s. T e i l V I I I , entnommen).

i.'a d a s

F n d v o l u m e n der E x p a n s i o n iberechnet aus der Gleichung der adiabatischen Expansion, s. u n t e n ) .

r>

und j)2

die

zugehörigen

miuscii

in

kjr p r o

Beziehungen

absoluten

qin,

so

DampEspan-

bestehen

folgende

(s. l ' i g . "2"2 . Adniissionsarbeit 1

=

r, m k g .

• deichung ailiabatisclien pansion nach Wariiietheorie. p . r1' = bei t r o c k e n e m

Dampf.

Konst., worin k — (Vgl. Xetmer,

der Exder

l,li!5

Technische

Thermodynamik

1KÜ0, B d . I i , S. 7 5 ) ' . Iliernacb

berechnet

sich

Fxpansionsarbeit

=

:-Pi

! 'i

— P* ' V

A u s p u f f a r l i e i t Ls (Gesamte Durchgang

geleistete

durch

L

=

=

Pi

=

/.

L,

die +

»> +

•) Für geringe Adiabate ab.

i

•>!

Arbeit

=

— ps

der

j" p • tl i

m k

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y 2 111kg.

(1 e w i c h t s e i n Ii e i t

beim

Maschine: Z, —

L,

CPi ''i

—l>t

— Pt ''s

• P-i

Pi)

Dampfspannungen

weicht

diese

Kurve

etwas v o n

cer

II. A b s c l m .

Die A u s n u t z u n g ' dos D u m p f e s i. (1. M a s c h i n e .

Hl

Tabelle Nr. 7. Theoretische Arbeit von I kg Dampf, welcher adiabatisch expandiert zwischen pt

und p., unter Berücksichtigung der Admissions- und AuspufTarbeit.

.1

-

^ - • pi

c, —

¡'2

uikg pro kg D a m p f .

p in k}c/(|iii; r. in c b m kg e i n z u s e t z e n . ] /• . = 1,1 :>r> für t r o c k e n e n D a m p f . r,

r=

Vi

=

0 , 3 1 6 0 2 r b m kg 0 , P ) 5 7 4 c l m i kg 0 , 1 4 2 7 4 c b m . kg 0 , 1 1 2 8 ( ) c b n i k g pt =

(! k g ' c m - /), — 10 kg cm'-' />, = 14 kg/cm'' ¡tl = 18 kg'cin-'

0,1 0,2 0,1

6 1 500 5;; IOO 43 900

6 9 100 61 2 0 0 52 300

74 7 0 0 66 700 57 9 0 0

78 7D0 70 8 0 0 62 2 0 0

0,6 0,8 1,0

38 200 31 0 0 0 30 000

46,800 42 700 39 400

52 500 48 500 45 300

56 800 52 800 49 700

1.2 1,4 I,G

27 8 0 0 25 3 0 0 23 200

36 700 3 4 3,00 32 2 0 0

12 6 0 0 40 300 38 200

47 0 0 0 44 700 42 700

1,8 2,0

21 3 0 0 PI 500

3 0 100 28 700

36 400 34 700

40 900 39 300

;!,()

2,ö

15 8 0 0 12 (i()()

25 0 0 0 22 0 0 0

31 100 28 100

35 700 32 800

3,5 4,0

9 !)00 7 500

19 3 0 0 17 0 0 0

25 500 23 300

30 200 28 000

4,5 5,0

5 100 3 400

11 9 0 0 13 0 0 0

21 2 0 0 19 100

25 900 24 100

5,5

1 600 0 000

11 3 0 0 9 700

17 7 0 0 16 100

22 500 20 900

mkg

mkg

mkg

fi,()

kg/cm 8

mkg

N a c h d i e s e r f i l e i c h u n g ist T a b e l l e 7 b e r e c h n e t , w e l c h e f ü r v e r s c h i e d e n e A d m i s s i o n s - und A u s p u f l ' s p a n n u n g e n die t h e o r e t i s c h e L e i s t u n g in m k g e n t h ä l t . D i e s e T a b e l l e gibt e i n .Mittel a n ilie H a n d , zu u n t e r s u c h e n , in w e l c h e r W e i s e e i n e M a s c h i n e d e n zugeleiteten Dampf ausnutzt. B e i s p i e l : E i n e M a s c h i n e a r b e i t e m i t 1 0 kji/:>

§ 20. Direkter Arbeitsverlust durch den scliiidliclien Raum. D e r K o l b e n liil.it ¡11 s e i n e r ä u ß e r s t e n L a g e bis z u m S c h i e b e r e i n e n K a u m f r e i , w e l c h e r bei j e d e m H u b t e i l w e i s e m i t f r i s c h e m Dampf gefüllt werden muß. S c h ä d l i c h e r K a u m s. S. 14.) Dad u r c h g e h t v o n d e r A r b e i t d e r G e w i c h t s e i n h e i t D a m p f (die j a h i e r z u g r u n d e gelegt ist d e r d u r c h die F l ä c h e ahik (l"ig. 23) b e z e i c h n e t e B e t r a g t e i l w e i s e v e r l o r e n , w e n n ah d a s V o l u m e n d e s schädlichen Kaunies darstellt. D i e s e r r e i n e A r b e i t s v e r l u s t ist n i c h t zu v e r w e c h s e l n mit d e m V e r l u s t d u r c h F i n w i r k u n g d e r " W a n d u n g e n s. § 21). U m o b i g e n a c h t e i l i g e W i r k u n g zu r e d u z i e r e n , k o m p r i m i e r t m a n e i n e n Teil d e s A b d a m p f e s in d e n scliiidliclien R a u m h i n e i n , u m l e t z t e r e n nicht, j e d e s m a l m i t F r i s c h d a m p f f ü l l e n zu m ü s s e n . Dadurch w i r d a b e r nicht so viel g e w o n n e n , wie m a n g e w ö h n l i c h a n n i m m t , d e n n , wie Fig. 21 zeigt, fällt jetzt d e r V e r l u s t i n f o l g e unvollständiger F x p a n s i o n größer aus als o h n e SMP K o m p r e s s i o n , u n d d e r e r r e i c h t e Vorteil b e s t e h t n u r in d e m F b e r s c h u ß d e r F l ä c h e sinnt ü b e r die F l ä c h e q'rpo'. 10s ist e r s i c h t l i c h , d a ß d i e s e r Ü b e r s c h u ß unter F m s t ä n d e n negativ sein k a n n , u n d d a n n w ä r e die K o m p r e s s i o n i m N a c h t e i l , g e g e n ü b e r d e r N c u f ü l l u n g lies scliiidliclien R a u m e s m i t F r i s c h d u m p f . .Vach dem Charakt e r (1er K u r -

ven mv,0]>,qr,

welche alle den gleichen Fig. 24. Exponenten k halien, und w e g e n d e r G l e i c h h e i t von sm u n d oq s i n d die b e i d e n F l ä c h e n 8mn t u n d oqrp e i n a n d e r gleich, d a h e r ist die Arbeit d e r (iewichtseinheit Dampf wegen unvollständiger Fxpansion mit s c h ä d l i c h e m R a u m u n d K o m p r e s s i o n k l e i n e r als o h n e scliiidliclien Raum H i e r a u s ergibt sich die Regel, die s c h ä d l i c h e n R ä u m e z u m Z w e c k e voller D a m p f a u s n u t z u n g m ö g l i c h s t k l e i n zu m a c h e n . § 21. Indirekter Arbeitsverlust durch W ä r m e b e w e g u n g i n f o l g e Einflusses der Zylinderwandungen. E s ist h i e r n i c h t die R e d e v o m V e r l u s t e d u r c h " W ä r m e a u s s t r a h l u n g , d e n n es v e r s t e h t sich v o n s e l b s t , d a ß die Z y l i n d e r auf d a s s o r g f ä l t i g s t e mit W ä r m e s c h u t z m i t t e l n u m h ü l l t w e r d e n , g e n a u wie die F e i t u n g e n ; es s i n d . E r s c h e i n u n g e n , die sich n u r a n d e n I n n e n s e i t e n d e r W a n d u n g e n a b s p i e l e n , u n d d e r e n W i r k u n g g a r n i c h t n a c h a u ß e n f ü h l b a r wird. D i e T e m p e r a t u r d e s g e s ä t t i g t e n D a m p f e s ist e i n d e u t i g d u r c h d e n Druck bestimmt. M i t h i n wird w ä h r e n d e i n e r F m d r e h u n g d i e D a m p f t e m p e r a t u r alle "Werte d u r c h l a u f e n , w e l c h e z w i s c h e n d e n D r u c k g r e n z e n l i e g e n , z. Ii. b e i e i n e r E i n z y l i n d e r - E x p a n s i o n s l n a s c h i n e m i t K o n d e n s a t i o n 169,5 C ° bis 59,8 C 0 e n t s p r e c h e n d 8 k g ' q c m A d m i s s i o n s - u n d 0,2 k g / i j c m a b s . A u s p u f t ' s p a n n u n g . Die Zylinderwandungen suchen diesen T e m p e r a t u r s c h w a n k u n g e n zu f o l g e n ; d a s ist a b e r n u r d a d u r c h m ö g l i c h , d a ß d e r e i n t r e t e n d e B a u e r , Schiffsmaschinen.

4. Aufl.

3

34

I. Teil.

IJio H a u p t m a s c h i n e .

Dampf W ä r m e an die "Wandungen des schädlichen Kaunies u n d Zylinders abgibt, welche Wärme im s p ä t e r e n Verlauf bei n i e d e r e r T e m p e r a t u r des D a m p f e s an diesen wieder von den W a n d u n g e n abgegeben wird, d. h. es wird d e m Dampf bei h o h e m Druck AYärine entzogen u n d bei niederem Druck wieder z u g e f ü h r t ; hierdurch wird aber ein Verlust h e r b e i g e f ü h r t g e g e n ü b e r e i n e r Maschine, in welcher die W ä r n i e e n t z i e h u n g durch die W a n d u n g e n bei h o h e m Druck nicht stattfindet. § '2-2. Zweck des Dampfniantels. An dem T e m p e r a t u r w e c h s e l im Z y l i n d e r i n n e r n werden n u r die i n n e r s t e n ¡Schichten der Z y l i n d e r w a n d u n g e n in vollem Maße t e i l n e h m e n . Die Schwank u n g e n der weiter außen liegenden Schichten werden geringer sein. J e d e der konzentrischen Schichten weist eine mittlere T e m p e r a t u r auf, die, nach außen hin a b n e h m e n d , m e h r u n d m e h r sich der T e m p e r a t u r der l ' m g e b u n g nähert. J e h ö h e r diese ist, desto weniger tief werden die T e m p e r a t u r s c h w a n k u n g e n n a c h a u ß e n h i n dringen k ö n n e n , desto kleiner wird die w ä h r e n d e i n e r L'mdrehung am Austausch beteiligte W ä r m e sein. Daraus resultiert der eventuelle Mutzen des Danipt'mantels.

r Fig. 25.

§ 23. Einflufs der Mehrfarh-Expansioii. Die E x p a n s i o n in m e h r e r e n Zylindern h a t zunächst d e n Vorteil, den in § 20 bes p r o c h e n e n direkten Arbeitsverlust durch Einfluß des schädlichen B a u r a e s zu verringern. Vergleich sei a n H a n d des D i a g r a m m e s Fig. 25 geführt. Fläche abrs stellt das Diagramm der E i n z e l m a s c h i n e dar. E s sei K o m p r e s s i o n auf den A n f a n g s d r u c k a n g e n o m m e n ; d a s pro H u b z u g e f ü h r t e D a m p f v o l u m e n ist a—b. Die ä q u i v a l e n t e D r e i f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e h a b e als Zylindervolumina fg,hi,

II. Abschn.

Die Ausnutzung des Dumpfes i. ">

k I: in j e d e m Zylinder soll e b e n f a l l s auf den Anfangsdruck komprimiert werden, das A d m i s s i o n s v o l u m e n a' V sei = a b dann ist das A d m i s s i o n s v o h i m e n für Zylinder II m « = (lein Ausputt'volunien für Zylinder I. E b e n s o das Admissionsvolumen für Zylinder III o y> = dein Auspuffvolumen für Zylinder 11. Da alle Kurven gleichen E x p o n o n t o n h a b e n , ist o h n e weiteres klar, daß der Nutzen der M e h r f a c l e E x p a n s i o n im vorliegenden Fall gleich ist der Differenz der F l ä c h e n c r s d und » l t. Die Verteilung der E x p a n s i o n auf mehrere Zylinder hat ferner den Vorteil einer Deduktion der sog. ^anfänglichen« Kondensation durch Reduktion des T e m p e r a t u r g e f ä l l e s für j e d e n Zylinder 's. Fig. 25). E s stellt c ir die Kurve der T e m p e r a t u r als F u n k t i o n des Sättigungsdruckes dar. Für die Einzvlinderm a s c h i n e w ä r e n b e i d e m gewählten Heispiel d i e S e h w a n k u n g e n = T. Durch Teilung der E x p a n s i o n in m e h r e r e Stufen werden diese S c h w a n n k u n g e n für jeden Zylinder erheblich reduziert 2'.,, 1\, 2',. Dabei ist zu berücksichtigen, daß das sog. T e m p e r a t u i g e f iil 1 e in Zylinder I b e d e u t e n d geringer ist als z. B. in Zylinder I I I . Es wäre, a b g e s e h e n von der s c h l e c h t e n F l ä c h e n v e r t e i l u n g der Diagramme, ungünstig, wollte man das Gesamttemperaturgefälle in drei gleiche Teile teilen, weil der Dampf bei h o h e m Druck gegen A b k ü h l u n g empfindlicher ist als hei niederem Druck. Bei den M e h r f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e n treten zu den kühlenden F l ä c h e n der Zylinder noch die kühlenden F l ä c h e n der Keceiver h i n z u , welche infolge der T e m p e r a t u r s c h w a n k u n g e n (nicht durch Ausstrahlung, denn es ist hier tadellose W'ärmeisolalion vorausgesetzt in gleicher W e i s e wie die Zylinderwandungen s. tj 21 den l'rozeß ungünstig b e e i n l l u ß e n . § 24. IU'rei vcrlieizunir. Das in § 21 erläuterte Fluktuieren der W ä r m e vom D a m p f zur W a n d u n g und von d e r ' W a n d u n g zum Dampf k a n n wesentlich reduziert werden, wenn m a n die Wärmeaufualnnefähigkeit der W ä n d e reduziert. Dies g e s c h i e h t mit Vorteil durch Heizung. E s ist hierbei nach dem Charakter des W ä r m e a u s t a u s c h e s wohl zu b e a c h t e n , daß das W e s e n dieser Heizung nicht in dieser Erwärmung des Dampfes bestellt, sondern lediglich in Erzeugung einer » W ä n n e s t a u u n g « in den W a n d u n g e n von außen her, w e l c h e bezweckt, den W ä r m e a u s t a u s c h zwischen Dampf und W a n d u n g e n auf möglichst geringe S c h i c h t t i e f e (von i n n e n aus g e r e c h n e t ) zu begrenzen, d h. die an dem Austausch beteiligte "Wärmemenge zu reduzieren. F ü r die A u s f ü h r u n g von Receiverheizungen geht hieraus im besonderen hervor, daß das E i n b a u e n e i n e s mit K e s s e l d a m p f geheizten K o h r s y s t e n i s prinzipiell unrichtig ist, denn es wird entweder durch die W a n d u n g e n des Heizkörpers W ä r m e von dem Heizdampf auf den Arbeitsdampf übertragen (und das ist n a c h § 18 ungünstiger, als wenn man den Heizdampf direkt mitarbeiten ließe), oder w e n n diese direkte W ä r m e ü b e r t r a g u n g n i c h t stattfindet, würde durch den Heizkörper nur die Oberfläche vergrößert, welche an den T e m p e r a t u r s c h w a n k u n g e n des D a m p f e s teilnimmt und somit die M e n g e der fluktuierenden W ä r m e vergrößert a n s t a t t verringert. 3*

I. Teil.

Die H a u p t m a s c l i i n e .

i; 2"). Der Kondensator. Nach t? 1S ist die W ü n u e a u s n u t z u n g 00

1 X l(i()(l

1K!)5

I l o b o k e n Kerry. — M a s c h i n e n v . K l e t c h e r & C o . 1 2 , 4 K n o t e n I X 7 10 K n g i n e e r i n g 1

Zylinder llub

VCI

hültnis 1 : im

(resanitexpansion für die a n g e g e b e n e Füllung i HD

t

6 , 7 at

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5,5 at

17:50

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1 1!)

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2 X

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f ü r 50"',,

3040

1670

1

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470

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f ü r 60 °/0 7,5 f a c h

110

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590

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3,17

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1 80

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360

I;I;O

500

1

3,36

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300

at

:-»or»

50_>

280

1

•

60% 5,7 f a c h

für 60" „ 4,5 fach

40

I. T e i l .

Dio

llauptniaschino. Tabelle

Dreifach-Expansionsmaschinen.

Namen

Typus

Bemerkungen

Torpedojìiirer

fin- die a r g e n t i n i s c h e .Marine gebaut von .larrow & Co. 2 K n o t e n F n g i n e e r i n g 18'.)(i, II. S. 122.

Swoiiish

Torpedojügor

f ü r die e n g l i s c h e M a r i n e gebaut v o n A r m s t r o n g . Ma2 X s c h i n e v o n Bellis. 27 K n o t e n \ 2200 F . n g i n e e r i n g ! « ! ) ( » , I I . S. 122.

Hart llandy ILunter'

Torpedojager

Janus l.ightning I'orcupine

Torpedojager

f ü r die e n g l i s c h e M a r i n e gebaut v o n P a h n c r s S h i p b . C o . 27 K n o t e n K n g i n e e r i n g lH'lli, I L S. 1 12.

•2 X 11)00

Satellit

Torpedokreu/.er

f ü r die ö s t e r r e i c h i s c h e .Marine erbaut v o n S c h i c h a u , F.lbin«-. 22,5 K n o t e n K n g i n e e r i n g 181);!, I. S. ;i4(!.

2X 2450

Torpedoboot

f ü r die f r a n z ö s i s c h e M a r i n e gebaut von Schneider Co., Crensot. 1. M a s c h i n e . . E n g i n e e r i n g 18ÌI8, II. S. 257.

4 K „ „ t e n . . . 3 4 „ 0

Ukraina und 7 weitere ! gleiche Schilfe I

Torpedojüuer "

f ü r die r u s s i s c h e .Marine erbaut vom Yulcan, Stettin. 2(1,0 K n o t e n

1 X 3000

2 X 3200

I Tabelle

Dreifach-Expansionsmaschinen. München

Kleiner Kreuzer

f ü r die K a i s e r l i c h d e u t s c h e M a r i n e e r b a u t 11)01 . . .

2 X f>000

Bogatyr

geschützter Kreuzer

f ü r die r u s s i s c h e -Marine erbaut vom Yulcan, Stellin 11)0102. 23 Knoten . . . K n g i n e e r i n g ¡10. 1. 11)0.'!

2 X !»7:">0

Minnea])olis

geschützter Kreuzer

f ü r die Y e r e i n i g t e StaatenMarine erbaut von Cratnp, ! Philadelphia 1894. 23 Knoten

3 X 6800

Victoria Luise

llay Yung ' Jlav Shen Hay Schew

geschützter Kreuzer

: f ü r die K a i s e r l i c h dcutschc | M a r i n e g e b a u t v o n d. » W o ser«, Bremen S c h i f f b a u I . Nr. 1 8 .

geschützte Kreuzer

für die c h i n e s i s c h e M a r i n e gebaut vom Y u l c a n , Stettin 181)7/5)8. 2 0 K n o t e n . . .

5t X 3300

2 X 3800

HI. Ab.schii. K o l b e n h u b , Umdrehungszahl, Massenwirkg. etc. Überdruck ini Kessel

HD

MD

3 9 0 14,8 at

183

686

2X-87

406

1 : 2,02 : 4,04

5,77 fach

3 9 0 15,5 at

559

737

2 x 762 457

1 : 1,74 : 3,72

5,3 fach

n

Zvlinderdurchniesser

Huit

G esani te x p a n s i o n f. 707„Füllimg

Zylinderi verhültniw 1 : i», :

XD

m..

im

HD-Zvi.

360

17 at :

550

800

2X840

450

1 : 2,12 : 4,66

6,7 fach

330

16 at

580

850

2X860

450

1 : 2,15 : 4,40

6,3 fach

Nr 11. K l e i il e il i il g i ci ti e K r e u z e r.

150

15 at

870

1360

2070

780

1 : 2,45 5,67

8,1 fach

150

IS at

1030

1530

2 X 1780

900

1 : 2 2 : 5,96

8,5 fach

180

13 at

370

570

870

500

1 : 2,37 5,52

7,9 fach

13-2

11 at

1067

1-198

2337

1067 1

140

13 at

770

1110

2 X 1.•',()()

750

1,97

4,79

1 2,10

5,76

6,9 fach

8,2 fach i

178

13 at

760

1130

2 X 1210

; i

700

1 : 2,3 : 5,06

43

7,2 fach

44

I. Teil.

Die I l a u p t m a s c h i n e . Tabelle Dreifach-Expansionsmaschinen.

Xamfn des Schiffes

Typus

Bemerkungen

1 Nt

i

i Arethusa

Torpedokreuzer

Buenos A y res

Kreuzer

für die a r g e n t i n i s c h e Marine erbaut von Armstrong 1895. M a s c h i n e n von Humphrvs, 2 >( T e n n a n t & C o . 23,2 K n o t e n ! 7(00 E n g i n e e r i n g 1 8 9 0 , I. S. TOS.

Großer Kreuzer

für die Kaisei'licb deutsche M a r i n e erbaut 1905 . . .

3X o:-33

Panzerkreuzer

für die Vereinigte StaatenMurine erbaut von Cramp, Philadelphia 1H93. "21,9 Knoten. 4 Maschinen 7

4X 4500

Brooklyn

für die i t a l i e n i s c h e Marine gebaut v. Orlando, Livorno E n g i n e e r i n g 1893, I I . S. 756.

Powerful

Panzerkreuzer

Denver

Panzerkreuzer

1

Panzerkreuzer

für die Kaiserlich d e u t s c h e Marino gebaut, von B l o l m i und Vo(.i, Hamburg. 20,5 K n o t e n . . . . . . M a r i n e - R u n d s c h a u 1904, , S. 1270 und 1905, S. 107.

Friedrieb Karl

Infanta Maria Theresa

Panzerkreuzer

2X 2i00

für die englische Marine gebaut von der Naval Oonstruetion u. A r m a m e n t s Co., 2 K Barro w 1895. 21,S K n o t e n . 12500 E n g i n e e r i n g 1890, I I . S. (¡9;!. für die a m e r i k a n i s c h e M a r i n e gebaut von Xcatie u. L o w Ship u. E n g . Co. Phil. 1900. 17 K n o t e n Schiffbau 1904, S. 17.

für die s p a n i s c h e Marino baut von Astilleros X e r v i o n , Bilbao. 20,2 K n o t e n . . ' . E n g i n e e r i n g 1S94, I. S.

2 < 2K)0

3 < 02)0

gedel . . 800.

2 < 68)0

III. Absehn. K o l b e n h u b , r i n d r c l i u n g s z a h l , Massenwirkg. etc. Kr. 11.

(Fortsetzung.)

K l e i n e u n d »rolie

n

Überdruck im Kossei

Kreuzer.

Zylinderdurchmesser

Hub

Gesamte x p a n s i o n f. 70 "/„Füllung im HD-'Ayl.

Zylinderverhültnis 1 : m, : m,

HD

MD

XD

2(55

12 at : 590

919

1375

160 1 ; 2,42 •. 5,43

7,8 fach

154

11 at 1 101(5

1524

¿X 1676

915

1 : 2,25 : 5,5 :

7,8 fach

1 ! 1 10001 1 : 2,37 : 6,12

8,7 fach

120 14,5 at

930

! ¡1430

2300

136

813

1194

1829

114, 14,8 at

1143

1778

1930

200 19,33 at

457

737 \ 889

! 11 at

1067 1 : 2,47 : 5,16

7,4 fach

1219

1:2,42:5,70

8,2 fach

7(52 1 : 2,595 : 7,56

10,8 fach

i. Kessel '

18,3 at vor

45

der

Maschine

X

L |

! 115 14,25 at

2

890

1360

:

2180

1000!

8,6 fach

1 : 2,34 : 6

I

118! 10 at ! 1067

1575

•2337 11168 1 : 2,18 : 4,79

;

6,8 f a c h

4(ì

I. Teil.

Die I Ismptniasfliiiic. Tabelle

Dreifach-Expansionsmaschinen.

,, , . „ . des Schiffes I

Ivpus

Henicrkunircn

Schlachtschiff

für die Vereinigte Staaten Marine gebaut von t r;im[>, Philadelphia 1S97. 17 Knoten

Kcnown

Schlachtschiff

für US

Bemerkungen i f ü r die Hamb.-Amerika-Linie ' g e b a u t vom Vulcan, Stettin 2 X 1889. 18 K n o t e n i. AI. . . 6000

Augusta Victoria

Schnelldumpfer

Spree Havel

Schnelldampfer

Campania Lucania

Schnelldumpfer

: f ü r die C u n a r d L i n e g e b a u t ' von Fuiilield ('o. 189;!. i 21 K n o t e n i. iL j Kngineering 1893, I. S. 480.

Tiave Saale

Schnelldampfer

f ü r d e n Xordd. Lloyd. Alit neuen ilaschinen versehen v o m V u l c a n , Stettin 1895 u n d 1897. 18 K n o t e n . .

Fürst Bismark

Schnelldampfer

l'tir die I lamb.-Amerika-Linie j g e b a u t vom Vulcan, Stettin j 2 X 1891. 19,5 K n o t e n . . . 8200

Kaiser "Wilhelm der < ¡rolie

Schnelldampfer

f ü r d e n Xordd. Lloyd geballt vom Villain, Stettin 1897 2 X 22 K n o t e n i. AI 14000 Kngineering 1898, I. S 364.

Nile

I'oKtdunipfcr

f ü r die Royal Alail S t e a m P a c k e t Co. g e b a u t v. J. u. (i. T h o m s o n . 17,25 K n o t e n . K n g i n e e r i n g 1893, II. S. 370

Alajestic

Schnelldampfer

f ü r die W h i t e Star L i n e ge- j b a u t v o n 1 l a r l a n d u. Wolff, ' B e l f a s t 1890. 2 X 19 K n o t e n i. AI 8500

City of Paris;

Scimelidampfe r

f ü r d e n Xordd. Lloyd g e b a u t . vom Vulcan, Stettin 1890. 18,5 K n o t e n i. AI 12750

2X 15000

IX 8700

1 X 7700

I f ü r die I n m a n L i n e g e b a u t von T h o m s o n , C l v d e b a n k 1889. : 2 X 19 K n o t e n i. AI 9200

'III. Abschn. Kolbenhub, Umdrehungszahl, Massenwirkjr. etc. 49 >r. IS. S c h n e l l d a m p f e r .

! ÜberZylinder; druck durchmesse!' Hub im l__ . . . _ ; Kessel HI) MD XI)

n

1

:

72

10,6 a t : 1050

75

2 X 950

i 2 X 1900 1 2500

11,0 at

1700

2700

]

Zylinder-

Verhältnis

1 : ml : mt

Gesaintexpansion f. 70 " „ Füllung im H1) Zvi.

t

1600 1: 2,62 : 6,60

1800

9,4 fach

1:2,0:6,92 j

9,9 fach

1

84

11,6 at

2X 940

2007

2X 2489

1758 1:2,28:7,01 :

9,!) fach

69

11,") at

1118

177»

2748

1829 1 :2,5:5: (i,08

8,6 fach

l l a t I 1100 ¡1700

'2700

1600 1:2,88:6,02

8,6fach

12,5 at

' 1820:2280

2 >: 2450

1750

9,9facli

SU i 11,2 at

965.1524

2888

1676, 1: 2,49 : 6,12 '

1727

2794

1524

85

78

—

12,6 at

1092

1:8:6,9

1 : 2,5 6,54

8,9fach

9,8 fach

! 1 -

10,5 at Bauer,

1148

1808

Schiffsmaschinen.

2870 4. Aufl.

1524 1 :2,49 6,80 i

9 fach 4

50

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e . Tabelle Dreifach-Expansionsmaschinen.

Namen des Schiffes

Typus

1

Bemerkungen

Ni

Prinz-Regent D a m p f e r f ü r für d e n Xordd. Lloyd gebaut v o n Söllichau, E l b i n g . Fracht und Luitpold 15,5 K n o t e n . 2 S c h r a u b e n . Passagiere E n g i n e e r i n g 1895, I. S. 338. Krefeld Aachen

Frachtdampfer

für den Xordd. Lloyd gebaut vom Yulcan, Stettin. 1 S c h r a u b e . 13 K n o t e n .

2X 2800

1750

Iberia

' D a m p f e r f ü r g e b a u t v. F e l t o n 'Works, LiverFracht und p o o l . 1 S c h r a u b e . 16 K n o t e n Passagiere E n g i n e e r i n g 1893, I t . S. 206.

Kherson

; D a m p f e r f ü r f ü r die r u s s . f r e i w . F l o t t e g e b . J Fracht und v o n I l a w t h o r n L e s l i e & Co. j Passagiere 2 S c h r a u b e n . 19,5 K n o t e n j E n g i n e e r i n g 1896, II. S. 800.

2 X 6650

• f ü r die Xordd. S e e k a b e l w e r k e erbaut vom Yulcan, Stettin 11)02/03

! j . 2 X ! 1200

g e b a u t v o n Fairfield & Co., Glasgow 2 Schrauben. 20,9 K n o t e n E n g i n e e r i n g 1895, I. S. 11.

áX 4250

Passagierg e b a u t v o n J . u. = X sin

cos « = ( 1 — A* sin 2 co. Durch Reihenentwicklung folgt hieraus: cos ii = 1 — -i /2 sin a a>. Durch Einsetzen in den Wert für X erhält man X = r

— cos oi)

^ l1 sin' tu.

Die Kolbengeschwindigkeit in dein Punkte, welcher um die Strecke X vom oberen Totpunkt entfernt ist, wird W Y_dX^_dXcho_dX dt dm dt dm r Hieraus durch Ausführung der Differentiation l,-i w 1 V = (r sin a>-\-~ T 2 sin w cos m) — — W (sin tu + -¿r l sin 2 o>), ' 2 1 r 2 Für »unendliche Pleuclstangenlänge« (Kurbelschleife) ist / = o und daher V = W sin m, d. h. die Kolbengeschwindigkeit ist dann am größten in der Mitte des Hubes (u> = 90°), und zwar gleich der Umfangsgeschwindigkeit im Kurbelkreis für diesen Wert von a>; sie ist dagegen = o im oberen und unteren Totpunkt.

60

I. Teil.

Pie Hauptmaschine.

K o l b e n b e s c h 1 e u n i g u 11 g. Darunter versteht m a n Änderung der Kolbengescliwindigkeit w ä h r e n d der Zeit dt. Sie ist „ B

dV = 'dt

dV

dm

dW

. . f

=H7o--dt=~W

-|

IV'2

— (cos io

die

" +

2

s i n

3

X cos 2 or.

W e n n die U m f a n g s g e s c h w i n d i g k e i t W im Kurbelkreis gleichd W

formig' ist, erhält m a n -—- = o und somit B

Für

=

W2

(cos io -)- / cos 2 m).

»unendliche P l c u e l s t a n g e n l ä n g e « wird in diesem B =

d. h.

es

ist

W* r

Fall

cos o>,

die K o l b e n b e s c h l e u n i g u n g am größten in den Wi ; dagegen = 0 in der Mitte d e s

Totpunkten, und zwar =

r

Hubes. B e s c h l e u n i g u n g der r o t i e r e n d e n Massen. Die B e s c h l e u n i g u n g des ungleichförmig rotierenden Kurbelzapfens setzt sich zusammen aus der W2 Kadialbeschleunigung und der Tangentialbeschleunigung

dW dt '

Die Beschleunigung des Kurbelzapfens läßt sich aber auch zerlegen in eine vertikale u n d in eine horizontale Komponente. Nach Fig. 28 ist Yertikalkomponente =

dW dt

+

f

dW

Horizontalkomponente = — c o s o> -j dW dt

Bei g l e i c h f ö r m i g e r R o t a t i o n

W" W

• COS Ol, 2

— sin to.

des Kurbclzapfens wird

= o, da T F = k o n s t . lind somit Yertikalkomponente =

W1 r

cos m

Horizontalkomponente = ——- sin n>.

III. Absehn. K o l b e n h u b , Umdrehungszahl, Massenwirkg. etc.

Gl

§ 29. Die bewegten Massen (1er Dampfmaschine. Ks ist b e q u e m , die Massen in h i n u n d h e r g e h e n d e oder o s z i l l i e r e n d e M a s s e n u n d in r o t i e r e n d e M a s s e n einzuteilen. Diese Einteilung m a c h t n u r bei der Pleuelstange einige Schwierigkeiten. Bei den Schiffsmaschinen besitzt i n d e s s e n die letztere meist so schwere E n d e n , einerseits das Kurbellager, a n d e r s e i t s die Ivreuzkopfgabel, daß das Gewicht des S c h a f t e s

n u r e i n e n sehr geringen Teil des Gesamtgewichtes a u s m a c h t . M a n k a n n d a h e r mit großer A n n ä h e r u n g das Kurbellager u n d d a s u n t e r e Schattende zu d e n r o t i e r e n d e n , die Gabel u n d das obere Schaftende zu d e n oszillierenden Massen r e c h n e n . Meist verteilt m a n das Gewicht der Pleuelstange wie folgt: ¡-iei S der S c h w e r p u n k t der Stange, d a n n ist rotierender Teil =

G j,

^ o s z i l l i e r e n d e r Teil =

G -j.

a

D e m g e m ä ß sei im folgenden verstanden unter o s z i l l i e r e n .Massen: Kolben Kolbonstange M„, Kreuzkopf rieuelstangengabel L u f t p u m p e n g e s t a n g e etc. u n t e r r o t i e r e[n d e 11 M a s s e 11: Pleuelstangenkopf u n d Kurbellager 1 Kurbelwelle | ^ r AVellenleitung I ' Propeller etc. | I n derselben "Weise lassen sich die Massen der Steuerlingsteile in oszillierende und rotierende einteilen; im f o l g e n d e n s e i e n dieselben, w e n n nötig, in Mo u n d Mr mit einbegriffen. Eiir verschiedene F r a g e n , wie z. P>. den Massenausgleich, spielen b e s o n d e r s diejenigen Teile der rotierenden M a s s e n eine Holle, deren S c h w e r p u n k t nicht im Wellenmittel liegt. Dieselben seien hier e x z e n t r i s c h r o t i e r e n d e Massen g e n a n n t . Der den

62

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

exzentrisch rotierende Teil der Kurbelwelle z. B. besteht aus dem Kurbelzapfen und dem schraffierten Teil der "Wangen. (Fig. 30.) Die exzentrisch rotierenden Massen sind also : exzentr. rot. Teil der j Kurbelwelle | Pleuelstangenkopf u. I\ M ' r Kurbellager ) Dazu k o m m e n noch von der Steuerung der exzentrisch rotierende Teil des Exzenters und der Fxzenterbügel mit dem unteren Exzenterstangenteil. Reduktion der Maasen Fig. »0. . a u f d e n K u r b e l k r e i s . Der einfachen Rechnung wegen pflegt m a n sämtliche Massen auf den Kurbelkreis zu reduzieren. 1. R e d u k t i o n d e r Massen bei B e t r a c h t u n g der R e s c h 1 e u n i g u n g s d r ii c k e. Der Beschleunigungsdruck .'Zentrifugalkraft) einer gleich förmig im Abstände r vom "Wellenmittel rotierenden Masse ist (s. S. 00) MW* Mr2 Mr r r rotiert dieselbe Masse im Abstände a, so ist ihr Beschleunigungsdruck M W t M a t = Ma e2. a n Die .Beschlcunigungsdriieke der rotierenden Massen verhalten sich somit wie die Abstände der Schwerpunkte vom "Wellenmittel. Ebenso verhalten sich die Beschleunigungsdrücke der oszillierenden Massen wie die Radien der K u r b e l n , von welchen sie bewegt werden. Die Reduktion geschieht also hier durch Multiplikation der Masse mit dem Verhältnis des Rotationsradius ihres Schwerpunktes zum Kurbelradius. Ebenso geschieht in diesem Fall die Reduktion der oszillierenden Massen auf den Kurbclkreis. Wird z. B. von einem Kreuzkopf (Hub s) durch einen Hebel ein Pumpengestänge (Hub Sj) angetrieben, so wird dessen Masse auf den Kurbclkreis reduziert, indem m a n sie mit ^

multipliziert.

2. R e d u k t i o n d e r M a s s e n b e i B e t r a c h t u n g i h r e r lebendigen Kräfte. Die lebendige Kraft einer Masse M, bei welcher alle Massenelementc Kreise vom Halbmesser a beschreiben, ist: L = X Eine solche Rotation vollführt angenähert z. 15. das Kurbelzapfenlager.

III. Abschn. Kolbenhub, Umdrehungszahl, Massenwirkg. ctc. 63 Soll die Masse M „ welche in derselben "Weise rotiert und einen Kreis vom Halbmesser r = Kurbellänge beschreibt, dieselbe lebendige Kraft entwickeln, dann m u ß : £2 £2 L = M^r'i • g- = M a2 sein, folglieh ist: JA = M

*.

Dreht sich die betrachtete Masse M außer um den Rotationsmittelpunkt noch um ihre Schwerpunktsachsc mit derselben Winkelgeschwindigkeit s, dann ist die lebende Kraft hierbei i , = M a>

+ J,~

= y

yM a* +

Js),

worin J, das polare Trägheitsmoment der Masse M, bezogen auf ihre zur Rotationsachse parallele Schwerpunktsachsc, ist. Eine solche Rotation führt z. B. der Kurbelzapfen, der tiberhängende Teil der Kurbelwangen ctc. aus. Soll eine Masse ili 2 im Abstände r diese lebendige Kraft besitzen, dann muß s e i n : e1 s2 L, — Mt r* = -j- (M a* -f- J')> woraus sich ergibt: j.2 § 30. Tangentialkraft und Dreinnoment der Melirknrbellliasclline. Man ist im allgemeinen bestrebt, das Drehmoment, welches die Gesamtheit der Kurbeln auf die Maschinenwelle ausübt, während einer Umdrehung möglichst gleichförmig zu gestalten, um dadurch die Schwankungen in der Torsionsbeanspruchuiig der Welle tunliehst zu verringern und den Schwingungsausschlag eventueller Torsionsschwingungcn (s. S. 75) möglichst klein zu halten. Um die Bedingungen für ein gleichförmiges Drehmoment zu ermitteln, werden ausgeführte Maschinen hinsichtlich ihres Drehmomentes oder — was dasselbe ist — hinsichtlich der Umfangskraft im Kurbelkreis untersucht. Graphische Untersuchung des D r e h m o m e n t e s a u s g e f ü h r t e r - M a s c h i n e n . (Beispiel s. S. (iy und Fig. 32—35.) Aus den Indikatordiagrammen wird der Dampfdruck auf den Kolben v als Differenz des Druckes auf Hoden und Deckel) ermittelt und auf dem Kolbenweg als Abszissenaehe aufgetragen. Zu diesem Druck wird graphisch der Bcschleunigungsdruck der oszillierenden Massen des Kurbelgestänges addiert. ilfTF 2 Die Größe desselben ist (s. S. 00) = (cos to-\-X cos 2 «>), wobei

| Kolben

M = — = der auf den KurbelKolbenstange g ; kreuzkopt reduzierten Masse von Pleuelstangen-Oberteil 1 Luftpumpengestänge. Man verwendet obige einfache Formel f ü r den Beschleunigungsdruck, weil die A n n a h m e ungleichförmiger Umdrehung und kreis

(i-l

I. Teil.

I)io Ilauptmaschine.

) A u s ( d e i c h u n g ;>) läßt sich S b e r e c h n e n ; ist dieses b e k a n n t , so tindet m a n U ' m a x u n d lYmin a u s d e n ( i l e i c h u n g e n :!) und 4). Die Geschwindigkeit f ü r i r g e n d e i n e n Augenblick der U m d r e h u n g ( e n t s p r e c h e n d d e m D r e h w i n k e l i») iindot m a n a u s G l e i c h u n g 1). D a b e i ist statt der beliebigen A u s g a n g s g e s c h w i n d i g k e i t H'„ die b e k a n n t e G e s c h w i n d i g k e i t H ; m a x eingesetzt. E s ist nämlicli M

m

2

P ( T — Q) r d t o = L - Differenz der ArTF Illax ) = l b e i t e n d e r T u n d der Q zwischen d e n Ordinaten R S und UT. 72 2

"max

H i e r a u s die g e s u c h t e G e s c h w i n d i g k e i t 1K = j / i y 2 m o x

6)

Mit Hilfe dieser G l e i c h u n g läßt sich die K u r v e der U m f a n g s geschwindigkeit aus dem Tangentialkraft-Diagramm entwickeln.

HI. Absehn. Kolbenhub, Umdrehungszahl, Massenwirkg. etc.

71

Unter Masse M ist liier die auf den Kurbelkrcis reduzierte Masse der sämtlichen rotierenden Teile inkl. Schraube, Wellenleitung, Drchvorrichtnngsrad etc. zu verstehen (s. S. 61 und 02), ferner der Teil der oszillierenden Massen, welcher zur lebendigen Kraft der Drehung der Maschine einen Beitrag liefert. Die genauere Berechnung dieses Anteiles würde hier zu weit f ü h r e n ; man kann für denselben a n n e h m e n : %>

der oszillierenden Hassen eines Kurbelgestänges bei Maschinen mit H Kurbeln unter 120°,

der oszillierenden Massen eines Kurbeigestänges bei Maschinen mit 4 Kurbeln unter 90°, wenn deren Gestänge gleiche Massen haben. Bei Schiffen mit sehr langer und d ü n n e r Wellenleitung macht sich der regulierende Kiniluß der Schraube am vorderen Filde der Wellenleitung nicht mehr geltend, so daß f ü r solche Maschinen der Ungleichförmigkeitsgrad nahe an der Maschine ungünstiger ist als hinten bei der Schraube. Der Ungleichförmigkeitsgrad S beträgt bei Schiff'smascliinen am hinteren "Wellenende selten mehr als C>0/0, am vorderen Wcllcnende — an der Maschine — selten mehr als 12°/ 0 . In allen Fällen, wo größere Ungleichförmigkeitsgrade beobachtet worden sind, rühren dieselben von starken Torsionsschwingungcn der AVellen her. (Vgl. hierzu Zeitschr. d. Vor. deutscher Ing. 1902 und Jahrbuch

vom Propeller, M

Kn h

1,

Fig. -11.

k ein Proportionalitätsfaktor ist. E s folgt d a r a u s i lt 1c • M M - , d. h. die L ä n g e n der Wellenstücke 1.2 k • in m

bis zum

III. Absclm. Kolbenhub, Umdrehungszahl, Massenwirkg. etc. 77 Knotenpunkt verhalten sich umgekehrt wie die an den Enden Hitzenden reduzierten Massen. Durch eine einfache Umformung erhält man /, + /., L m + M .. . ' M — i — i •= • u : hieraus lt = L • —T—y und enlsprechend L = L •

,tm M Die Lage des Knotenpunktes hängt daher nur vom Verhältnis der reduzierten Massen m und M a b ; ist m = M, so liegt er in der Mitte, andernfalls näher der größeren Masse. Die Schwingungszuhl pro Minute für den Fall des frei beweglichen Propellers erhält man in einfachster Weise, indem man die schon abgeleitete Formel für n'e auf denselben anwendet. Während in jenem Fall der Propeller stillstand, gilt dies jetzt vom Knotenpunkt; es ist daher statt L die Länge l, bzw. einzusetzen; man erhält so für das vordere Wellenstück :-!0 Trioder, wenn für

• 1

l(r • (•) -- -- - .

-,

1/ m • t l

sein Wert L •

^ ^ gesetzt wird,

7i L -• (m m •+ J1M' :!0r (/l a •& nk il ähnlich für ilas hintere Wellenstiick :•!() M • 1.2

/

Ii (•> • m • if 7ir 1/ L • m•M

Man erkennt, daß >i/,=--ii,, ist; die ininulliche Schwingungszahl der Kurbelmassen ih,) \unl der l'ropellermassen (np) ist also genau gleich. Die so beschriebenen Schwingungen sind die Torsions-Kigensclnvingungen der Welle. Diese kämen dann zustande, wenn keinerlei äußere Kräfte, namentlich auch keine Reibungen oder sonstigen Dämpfungen auf das schwingende System wirken würden. Propeller- und Kurbelmassen schwingen dabei in entgegengesetzt gleicher Phase, d. h. sie erreichen ihre Mittellagen gleichzeitig, schwingen aber nach entgegengesetzten Richtungen. Wegen der tatsächlich vorhandenen Reibungen und der Dämpfung des Propellers im Wasser würden die einmal erregten Schwingungen nach ihrem Kntstehen rasch kleiner werden und aufhören. Ist jedoch eine s i n u s f ö r m i g zu- und abnehmende, äußere Kraft vorhanden, welche die Schwingungen unterstützt, so können diese beliebig lang andauern; es stellt sich bei einer gewissen Schwingungsamplitude eine Art Gleichgewichtszustand ein, wobei durch die äußere Kraft pro Schwingung ebensoviel Arbeit zugeführt wird, als durch die Dämpfung verzehrt wird.

78

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

Die D ä m p f u n g u n d die e r r e g e n d e K r a f t v e r u r s a c h t d a n n a l l e r d i n g s , dal» a u c h der K n o t e n p u n k t e i n e S i n u s s c h w i n g u n g a u s f ü h r t , d e r e n A u s s c h l a g jedoch im Vergleich zu d e m d e r Propeller- u n d K u r b e h n a s s e n i m m e r noch s e h r klein ist. Die Größe der A u s s c h l ä g e (Amplituden" von P r o p e l l e r u n d K u r b e l n ist, wie bei allen e r z w u n g e n e n S c h w i n g u n g e n , proportional d e m .Maximalwert der e r r e g e n d e n K r a f t u n d u m g e k e h r t p r o p o r t i o n a l der D ä m p f u n g , a u ß e r d e m a b h ä n g i g von d e r m i n u t lichen W e c h s e l z a h l der e r r e g e n d e n Kraft. Jst diese b e t r ä c h t l i c h größer oder kleiner als die E i g e n s c h w i n g u n g s z a h l - np d e r Welle, so v e r m a g a u c h e i n e s t a r k e E r r e g u n g n u r s e h r k l e i n e A u s s c h l ä g e der s c h w i n g e n d e n .Massen zu e r z w i n g e n . Steigert m a n die P e r i o d e n z a h l der E r r e g u n g bis n a h e a n die Eigens c h w i n g u n g s z a h l Iii- - n,, der Welle, so n e h m e n plötzlich die A m p l i t u d e n von Propeller u n d K u r b e l n s e h r stark zu, u m u n g e f ä h r l »ei der k r i t i s c h e n S c h w i n g u n g s z a h 1 i h r e n M a x i m a l w e r t zu e r r e i c h e n . Diese ist d a n n v o r h a n d e n , w e n n die P e r i o d e n z a h l d e r Err e g u n g . - H* -.. >ij, ist. U m endlich zu d e n tatsächlich w ä h r e n d d e s B e t r i e b e s auftretenden T o r s i o n s s c h \v i n g u n g e n zu ¡gelangen, d e n k e m a n sich d a s g a n z e s c h w i n g e n d e S y s t e m — Kurbelniassen, Welle, Propeller — w ä h r e n d der zuletzt b e s c h r i e b e n e n g e d ä m p f t e n u n d k ü n s t l i c h erregten S c h w i n g u n g e n i n gleichmäßige Kotation von der M a s c h i n e n t o u r e n z a h l ji versetzt. K u r b e l n u n d Propeller bewegen sich d a n n infolge des s t a r k e n Vor- u n d Z u r ü c k s c h w i n g e n « s e h r u n g l e i c h f ö r m i g u n d z u c k e n d ; die K o l b e n s t a n g e n s c h e i n e n d a b e i u n t e r U n i s t ä n d e n m i t t e n in j e d e m H u b stillzustehen, w ä h r e n d die .Maschine läuft. Die im Betrieb v o r h a n d e n e n e r r e g e n d e n K r ä f t e s i n d die S c h w a n k u n g e n der T a n g e n t i a l k r a f t . S. S. (>:i. J e d e s n o c h so unregelmäßige T a n g e n t i a l d i a g r a i n n i läßt sich in e i n e k o n s t a n t e Mittelkraft u n d e i n e Reihe rein s i n u s f ö r m i g v e r l a u f e n d e r S c h w i n g u n g e n zerlegen, die pro M a s c h i n e n u n i d r e h u n g 1, 2, 4 ... vollständige Zyklen d u r c h l a u f e n . Die Z e r l e g u n g heißt h a r monische Analyse; M e t h o d e n d e r s e l b e n siehe EisclierI l i n n e n , E l c k t r o t e c h n Zeitschrift, u n d Lorenz, D y n a m i k der K u r b e l g e t r i e b e . Die S c h w i n g u n g s z a h l dieser h a r m o n i s c h e n Teilk r ä f t e ist — •», 2», 3H, in ... , w e n n n die M a s c h i n e n t o u r e n zahl ist. Ist zufällig e i n e dieser S c h w i n g u n g s z a h l e n gleich d e r Eigenschwingungszahl - • n p der Welle, so k o m m e n s t a r k e Torsionsschwingungen zustande. Die .Maschine l ä u f t d a n n m i t einer sog. » k r i t i s c h e n T o u r e n z a h l « ; j e n a c h d e m n oder 2» oder 3» usw. - .:«* = ist, spricht m a n von »kritischen Tourenz a h l e n 1 , 2., 3. . . . O r d n u n g « . Diese k r i t i s c h e n T o u r e n z a h l e n d e r A V e l l o h a b e n n i c h t s zu t u n mit d e n k r i t i s c h e n T o u r e n z a h l e n , bei w e l c h e n die Vertikal- oder T o r s i o n s s c h w i n g u n g e n d e s S c h i f f s k ö r p e r s ihre Maximalausschläge erreichen

I I I . Absclin. K o l b e n h u b , Umdrehungszahl, Massenwirkg. etc.

79

Die D ä m p f u n g w ä h r e n d d e s B e t r i e b s bestellt teils in den R e i b u n g e n in Maschine und Wellenleitung, teils in dem stark a n s t e i g e n d e n Propellerwiderstand, der sich bei ungleichförmiger Drehgeschwindigkeit einstellt. Über das tiesetz dieses AViderstandes s. S. 71. B e i der praktischen Durchfuhrung der V o r a u s b e r e c h n u n g der E i g e n s c h w i n g u n g s z a h l »/, = np ist folgendes zu b e a c h t e n : Zu den K u r b e l m a s s e n ist die I l ä l f t e der oszillierenden M a s s e n und '/s der reduzierten Masse des vorderen "Wellenstücks b i s zum K n o t e n p u n k t zu r e c h n e n . Zu der Propeliermasse ist ! ' s der reduzierten M a s s e des h i n t e r dem K n o t e n p u n k t liegenden AVellenstücks zu r e c h n e n ; außerdem ist die I'ropellermasse um 25—HO "/„ mit lviicksicht auf m i t g e r i s s e n e s W a s s e r zu e r h ö h e n . Die Reduktion der Massen g e s c h i e h t hier im V e r h ä l t n i s der Quadrate der wirklichen Radien der M a s s e n zum R a d i u s des K u r b e l k r e i s e s r. Da die W c l l e n l e i t u n g aus Stücken v e r s c h i e d e n e n Durchm e s s e r s bestellt, in die Formel für n p ni- aber ein b e s t i m m t e s polares T r ä g h e i t s m o m e n t (•) einzusetzen ist, so reduziert m a n die einzelnen W e l l e n l ä n g e n auf den Durchmesser der s c h w ä c h s t e n , d. h. der Laufwcllen. Die Verdrehungswiukcl des wirkliehen und des reduzierten Wellenstücks m ü s s e n dabei gleich s e i n . Ist l, die wirkliche Länge, (I, der wirkliche ij> e i n e s W e l l e n s t ü c k s , i e d e n l r u c k z y l i n d e r , d i e s e n a b s i c h t l i c h g e r i n g e r e L e i s t u n g u n d l e i c h t e r e s G e s t ä n g e als H D u n d M I ) zu g e b e n , u n d d a n n die N i e d e r d r u c k z y l i n d e r a u ß e n a n z u o r d n e n (vgl. M a s c h i n e n A n o r d n u n g § 5'2 u n d A n o r d n u n g m i t s c h r ä g e n S ä u l e n ) . E i n e M a s c h i n e mit vier K u r b e l n , bei w e l c h e r d a s v o r d e r e l ' a a r im r e c h t e n W i n k e l z u m h i n t e r e n P a a r s t e h t , u n d bei w e l c h e r die K u r b e l n j e d e s l ' a a r e s e i n e n AVinkel v o n 180° m i t e i n a n d e r e i n s c h l i e ß e n , ergibt n a h e z u v o l l s t ä n d i g e n M a s s e n a u s g l e i c h , w e n n die D i s t a n z d e r b e i d e n K u r b e l p a a r e i m V e r h ä l t n i s zur D i s t a n z d e r die P a a r e b i l d e n d e n K u r b e l n s e h r groß i s t , u n d w e n n die ( i e s t ä n g e m a s s e n d e r die P a a r e b i l d e n d e n K u r b e l n e i n a n d e r gleich s i n d . Hei M a s c h i n e n m i t h o h e r r m d r e h u n g s z a h l b e e i n f l u s s e n die verhältnismäßig schweren und langhubigen Steuerungsteile den M a s s e n a u s g l e i c h n i c h t u n w e s e n t l i c h . Bei s o l c h e n M a s c h i n e n

III. A b s e b n . K o l b e n h u b , U m d r e h u n g s z a h l , M a s s c m v i r k g . etc.

4-'

552 95

6oS

83

4 -

%

Vi i/7

I

(]os K

6O3 8S R \\V

\y

''{9+ M

^

95 556

ni f

Fig. 50

kann m a n durch Anordnung der S t e u e r u n g a u ß e r h a l b der ä u ß e r s t e n K u r b e l n u n d richtige Wahl von innerer oder äußerer Einströmung f ü r ilie S c h i e b e r d e n M a s s e n a u s gleicli g ü n s t i g e r g e s t a l t e n .

~ JT

(i. K u r b e l s t e l l u n g «1er a u s g e f ü h r t e n Masel K x z e n t e r s t e l l u n g e n s. Fig. 5S. II-HD

lU-NI)

91

I--NU,

Fig. i> > 3. » h o r i z o n t a l e n > » » » 4. » > >

I IV I IV

OG

I. T e i l , M o m e n t e

der

Die

Hauptmasehine.

Steuerung-steile

vertikaler Ausgleich

V j418,6 • - 0 , 6 8 6

II

III

IV

=

|

— 287mkg

R |173,S • —0,603

=-: — 1 0 5

»

V* 3 9 4 , 3 • 1 , 4 6 4

=

577

»

11

=

3S1

>

244,1 • 1.559

V 512,3 • 1,855 : R ; 244,1 • 1,950 V

4 1 8 , 6 • 4,09(5

1i

173,8-4.013 M o m e n t e

r

=-.-= der

I

II

III

IV

418,6 • 4,096

R

173,8 • 4,013

V

394,3 • 1,910

H\

244,1 - 1,851

Ausgleich

140,8 •, — 0,686* =

,

—

96,5mk,

=

355

»

356

,

950

.

191,3 -1,855

»

¡182,6-1,950

1716 698

>

140,8 • 4,096

,

132,9-4,013 um

:

577 =

»

IV.

Ausgleich

4,096

140,8

531

Kbene

horizontaler

1716nikg

,

191,3-1,461 182,6 • 1,559

476

=

I

1 3 2 , 9 • — 0 , 6 0 3 j = — SO

St e u e r u njrst e i l e

--=

K b e n e

horizontaler

vertikaler Ausgleich r

u m

=

5i7

in k g

698

>

132,9 •4,013

534

»

7G7

..

191,3 - 1,946

372

»

452

->

182,6 • 1 , 8 5 1

338

»

V

512,3 • 1,555

795

•>

191,3 • 1,555

297

5

R

244,1 • 1,460

356

>

182,6 • 1,460

266

»

V

418,6 - ( - 0 , 6 8 6

— 287

:»

140,8 • (—0,686)

R

1.3,8 •(—0,603):

— 105

•

132,9 •

Diese timmi;

Momente

der

;

sind

in

Fijr. 5 9

Kxzenterste]liiiii>en

I>ie S t r e c k e n

O—IVli

Polygon,

Ii.

d.

das

bis

— 96,5

mit

(J — IVIi

ersetzt

die

>

lienicksich-

zu M o m e n t e n p o l v i r o n e n

sind die resultierenden M o n i e n t e

Moment

,

o , 6 o 3 j •- ^ — 8 0

l'iü. 6 2

__

vereinigt. in

jedem

Wirkung

der

M o m e n t e , a u s d e n e n e s z u s a m m e n g e s e t z t ist. W i r s i n d jetzt in d e r Kage, die M n i n e n t e n p o l y g o n e a u s d e n Momenten der Kurbeln und der resultierenden Sleuerungsmomente u m K b e n e 1 u n d IV für v e r t i k a l e n und horizontalen A u s g l e i c h zu z e i c h n e n . Wenn diese sirli s ä m t l i c h schließen, ist d e r M a s s e n a u s g l e i c h d e r M a s c h i n e v o l l k o m m e n . Moniente Kurbel ii

der

K u rbel g e s tä n g e

vertikaler Ausgleich

um

Kbene

1.

horizontaler Ausgleich

1 2 2 0 • 0 , 9 0 8 ~~: 1 1 0 9 m k g

669 • 0,908 =

i n

1353 • 2,502

3382

>

669 • 2,502 =- 1675

»

IV

1021 • 3,410 =

3480

>

4 9 9 • 3 , 4 1 0 •-- 1 7 0 4

>

608

mkg

11 [. A b s c h n . K o l b o n h u b , U m d r e h u n g s z a h l , Massenwirkg. etc. 97 -Momente der K u r b o l g o s t ä n g e Kurbel

vertikaler Ausgleich

um Ebene

IV.

• horizontaler Ausgleich

I II III

1044 • 3,41 - • 3»(!0 nikg I 41)9 • 3,41 ~ 1704 m k g 1 ¿20 • 2,502 3052 > j GB9 • 2,502 = 1675 » 1353-0,908 1229 > j (>(«> • 0 , 9 0 8 : : G08 » i 1. V e r t i k a l e r A u s g 1 e i c h , M o m e n t e , b e z ö g e n a u f K b p n o I. Fig. (13 zeigt das Polygon, in w e l c h e m die M o m e n t e d e r K u r b e 1 g e s t ä n g e f iir v e r t i k a l e n A u s g l e i c h , b o z o g e n a u f 10 b e n e I, mit d e m zugehörigen r e s u l t i e r e n d e n M o m e n t 0 — I V R der S t e u e r u n g vereinigt sind. 0—/ \ R 1177 mkg reduziert auf d e n Kxzenterradius) m u ß im Verhältnis von K x z e n t e r r a d i u s (82,5 m m ) zu K u r b e l r a d i u s (381 mm) reduziert w e r d e n , damit es mit den M o m e n t e n der K u r b e l n vereinigt w e i d e n k a n n . Das so reduzierte M o m e n t der S t e u e r u n g ist IVO 255 mkg. Aus der Fig. (¡3 ist e r s i c h t l i c h , daß der M o n i e n t e n z u g O II I I I IV O sich schließt. Die Moniente der vertikalen .Massendrücke in beziig auf Khene 1 v e r s c h w i n d e n also. 2 V e r t i k a 1 e r A n s s 1 o i c h. M o n i e n U ' , Ii e z o u' e n a u 1' K b e n e IV Fig. Ii 1. O I VJ{ 2950 nikg, Moment der S t e u e r u n g , reduziert auf den Kxzenterradius, Uli) ( i l O m k g , ilasselbe, reduziert auf d e n Kurbelkreis. Auch hier schließt sich das M o n i e n t e n p o l y g o n Olli III O. Ks ist somit der v e r t i k a l e A u s g l e i c h v o l l k o m m e n . 3. H o r i z o n t a l e r A u s g l e i c h . Momente, bezogen a u I' K Ii e n e 1 l-'ig. (15). O—lVli 537 nikg, Moment der S t e u e r u n g , reduziert auf d e n Kxzenterradius, IV—H . U l i nikg, dasselbe, reduziert auf d e n K u r b e l r a d i u s , l i i e r schließt sich der M o n i e n t e n z u g 0 II III IV Ii n i c h t ; es bleibt also ein Fehler im Massenausgleich OR 80 nikg reduziert auf den Kurbelkreis) bestellen. 4. H o r i z o n t a l e r A u s g l e i c h Mo nie n i e , b e z o g e n a u f F b e n e IV 'Fig tili. O—IVR 13(i() nikg, M o m e n t der S t e u e r u n g , reduziert auf den Kxzenterkreis, IHR 295 mkg, dasselbe, reduziert auf d e n Kurbelkreis. Das M o m e n t e n p o l y g o n O I II III R schließt sich a u c h hier n i c h t ganz. Ks bleibt ein kleiner Kehler von O R 210 m k g b e s t e h e n . Die M a s c h i n e hat also v o l l k o m m e n e n vertikalen u n d b e i n a h e v o l l k o m m e n e n h o r i z o n t a l e n Ausgleich. Die k l e i n e n F e h l e r in letzterem sind zu v e r n a c h l ä s s i g e n . Der M a s s e n a u s g l e i c h ist o h n e K o l b e n b e l a s t u n g u n d (iegengewiclitc erzielt. H a u e r , Schiffsmaschinen. -1. Aufl.

'

98

I. Teil.

Die Hauptmascliine.

I I I . A b s c h n . K o l b e n h u b , U m d r e h u n g s z a h l , M a s s e n w i r k g . etc.

§ 45.

99

Beispiel II. Neuberechnung des Massenausgleiches f ü r

d i e M a s c h i n e e i n e s S c h n e l l d a m p f e r s . G e g e b e n ist die A n o r d n u n g d e r Z y l i n d e r sowie d e r S t e u e r u n g . V o n d i e s e r A n o r d n u n g soll aus konstruktiven Rücksichten nicht abgegangen werden, obwohl d i e s e l b e f ü r d e n M a s s c n a u s g l e i c h s e h r u n g ü n s t i g ist. V e r l a n g t wird s e i t e n s d e s B e s t e l l e r s , d a ß die e i n z e l n e n S t ü c k e der Kurbelwelle miteinander v e r t a u s c h t w e r d e n k ö n n e n . Die I II W L o c h e r in d e n K u p p l u n g s l l a n N\D m s c h e n m ü s s e n d a h e r so g e b o h r t w e r d e n , d a ß die K u r b e l w i n k e l Vielfache der Winkel sind, u n t e r w e l c h e n die B o l z e n l ö c h e r zueinander stehen. F i g . 07. Z y l i n d e r a n o r d n u n g s. l'ig G7. Gewichte und Momente d e r K u r b e 1 g e s t iL n g e , w i e sich d i e s e l b e n a u s rein k o n s t r u k t i v e n R ü c k s i c h t e n e r g e b e n . Uli Gewichte f ü r den vertikalen Ausgleich Gewichte für den horizontalen Ausgleich M o m e n t e für den vertikalen Ausgleich um Ebene / d t o . u m E b e n e IV . . . M o m e n t e f ü r den horizontnlen Ausgleich um E b e n e I dto. u m E b e n e I V .

Ml)

ND,

19,1

21,0

21,0

21,0

t

11,2

11,2

11,2

11,2

t

—

19L ---

11-2

«'), O TS,4

147 ;> TS,4

210

mt

—

112 —

*

Wie sich a u s e i n e r v o r l ä u f i g e n U n t e r s u c h u n g e r g i b t , p a ß t f ü r d e n v o r l i e g e n d e n l'all a m b e s t e n d i e K u r b e l s t e l i u n g l'ig. (!S. Diese g e n ü g t a u c h d e r B e d i n g u n g d e r A u s w e c h s e l b a r k e i t d e r K u p p l u n g s b o l z e n , w e n n 11 Stück in j e d e n F l a n s c h gesetzt w e i d e n . M-A'ßj Da die K u r b e l s t e l i u n g also von vornherein festliegt, k a n n s o f o r t die R e s u l t i e r e n d e d e r Steucr u n g s m o i n e n t e ermittelt werden. Dies g e s c h i e h t g a n z g e n a u in I-Hü d e r s e l b e n W e i s e , wie in Heispiel 1 -U'-rlD a u s f ü h r l i c h e n t w i c k e l t ist. I i i e r ist n u r d a s R e s u l t a t dieser Entw i c k l u n g g e g e b e n ; die M o n i e n t e d e r S t e u e r u n g um E b e n e / u n d / I', &=NHi für den vertikalen Ausgleich l'ig- (¡8. S,v u n d S 4 v s i n , l in Fi«.-. 0. Anordnung der Zylinder und Kurbeln. 1. Z w i l l i n g s maschinen (statt der Conipoundinaschineii m a n c h m a l f ü r kleine sehr leichte lioote, •/.. 15. lieiboote, verwendet) h a b e n zwei z u s a m m e n g e g o s s e n e oder fest z u s a m m e n g e s c h r a u b t e Zylinder. Zwei Kurljehl u n t e r 90°. 2. (' o m p o u n d in a s c h i n e n ^für kleine F r a c h t d a m p f e r , k l e i n e P a s s a g i e r d a m p f e r für Flufiverkehr etc. mit Maschinen von 30—500 PSt . m a n c h m a l bis 1500 I'Si\ Diese werden jetzt fast n u r noch mit einem HD- u n d einem A 7 Z)-Zylinder ausg e f ü h r t , u n d zwar mit zwei K u r b e l n u n t e r 90°. F r ü h e r v e r w a n d t e m a n C o n i p o u n d i n a s c h i n e n mit mehr als zwei Zylindern in den verschiedensten A n o r d n u n g e n ; f ü r große L e i s t u n g e n häufig mit einem HD- und zwei iV/J-Zylindern mit drei K u r b e l n unter 1"20°. (Schnelldampfer »Kins« u n d jElbc« mit M a s c h i n e n bis 6000 P&.) Die Figuren 74, 75, 76, 77 zeigen in vier Ansichten die M a s c h i n e eines Beibootes. Indizierte Leistung ca. 50 PS,, Umdrehungszahl n 300, J/JO-Zylinderdurchmesser 160 m m , SDZylinder 300 mm, H u b 200 mm, Kessel Überdruck 10 at, U m s t e u e r u n g mittels H a n d h e b e l s durch e i n verschiebbares Exzenter f ü r beide Zylinder. L u f t p u m p e , Lenz- u n d S p e i s e p u m p e sind durch e i n E x z e n t e r angetrieben. Die Figuren 78, 79, 80 v e r a n s c h a u l i c h e n die ziemlich schwer g e b a u t e M a s c h i n e e i n e s k l e i n e r e n F r a c h t d a m p f e r s. L e i s t u n g ca. 200 PSi, n . - 130. JZD-Zylinderdurclimesser 380, iVD-Zylinderdurchmesser >!80, H u b 500 mm, Kesseliibcrdruek 8 at. Die U m s t e u e r u n g wird durch Vgl. C l ü m b e l , J a h r b u c h d e r Schift'bautechn. Gesellschaft.

1!)01.

108

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

• {•'»

^líwial'iOi-? t" "l't'sl

ptápCUÍpiMHpt'

IV. Abschn.

Anordnung der Hauptmascliine.

109

110

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

Stephensonsche Kulissen bewirkt, die Umsteuerwelle mittels Spindel und Handrad gedreht. Luftpumpe, Lenz- und Speisepumpe werden durch einen Balancier vom Ar-Ü-Krouzko|)f angetrieben. 3. D r e i f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e n werden für beinahe alle Arten von Schiffsmaschinen von mehr als etwa 300 PSi weitaus am meisten verwendet. Am häufigsten findet man diese a) AI s D r e i k u r b e 1 m a s c h i n e n m i t j e e i n e m HD-, e i n e m MD- u n d e i n e m ND-r/j y 1 i n d e r, mit Kurbeln unter

120°. Die.se Anordnung findet für alle Arten von Frachtdampfern, Lassagierdampfern und Kriegsschiffen, sowie für Torpedoboote Verwendung. Bei ganz großen Leistungen ist jedoch diese Anordnung der Dreifach-Lxpansionsmaschine nicht mehr verwendbar, weil der A'ü-Zylinder zu groß wird. Man gibt demselben kaum jemals einen größeren Durchmesser als 2700 -2900 mm und zwar mit Rücksicht auf die schwierige und riskante Herstellung, Bearbeitung und Montage so schwerer Gußstücke. Fig. 8L bis 83: M a s c h i n e e i n e s F i s c h d a m p f e r s mit e i n e r Schraube. Leistung ca. 400 PSi. Zylinderdurchmesser 305, 483, 819 mm, H u b 610 mm, n ----- 140, Kesselspannung 11,5 at Überdruck, Umsteuerung durch Stephensonsche Kulissen mit ge-

. Abschnitt.

Anordnung der Hauptmaschine.

111

112

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

k r e u z t e n E x z e n t e r s t a n g e n . L u f t p u m p e , Z i r k u l a t i o n s p u m p e , Lenzu n d Speisoi>umpe d u r c h Balancier v o m TW .D-Kreuzkopf a n g e t r i e b e n . Fig. 84 b i s 8(5: M a s c h i n e e i n e s P a n z e r s c h i f f e s mit zwei S c h r a u b e n . Leistung iV, = 2 X 6000, n 100 Z y l i n d c r d u r c h m e s s c r 1100,1498, JII \ V. 2235 nun, H u b 1295 m m . Kesselü b e r d r u c k lf> at. U m s t e u e r u n g durch Stephensonsche Kulissen. Kondensator seitlich von der M a s c h i n e a n g e o r d n e t . J e d e r Zylinder s t e h t auf vier Stahlgußständern. Fig. 87 Iiis 8!). M a s c h i n e F ii r s t Ii i s m a r c k« X,- - 2 X 8200, u : - 85. Z v l i n d e r d u r c h m c s s e r 1100, 1700, 2700 m m , H u b 1000 m m . K e s s e l s p a n n u n g 11 at Überdruck. U m s t e u e r u n g : Kulisse von Stephenson. J e d e r Z y l i n d e r s t e h t auf zwei S t ä n d e r n von -'/J y 1 i n d e r. Drei K u r b e l n u n t e r 120°. Die mittlere K u r b e l wird v o m MD - Zylinder ang e t r i e b e n , w ä h r e n d auf die ä u ß e r e n K u r b e l n je ein NDZylinder, auf d e s s e n Deckel ein 7/7J-Zylinder (in >TandemtA n o r d n u n g ) s t e h t , wirkt. Diese F i g . 85.

IV. Abschnitt.

Anordnung der Hauptmaschine.

113

Anordnung ist für mehrere große Schnelldampfer (CampaniaLucania mit j e zwei Maschinen à 14000 P&, Spree, Havel mit j e einer Maschine à 12500 P & ) ausgeführt worden. c.) A l s V i e r k u r b e l m a s c h i n e n mit einem HD, Z y l i n d e r , e i n e m M-D-Z y 1 i n d e r u n d z w e i ND-V^y l i n d e r n .

Diese Anordnung gibt lange und schmale Maschinen. Die Kurbeln werden unter !)0° oder nach dem SchlickHchen Massenausgleich versetzt. Die Vorteile dieser Anordnung sind bedeutend; man erreicht die bei großen .Maschinen nötige Teilung lies iVD-Zylinders, ohne zwei Zylinder übereinander setzen zu müssen; man kann bei kleinen Kriegsschiffen, deren Maschinen des Panzerdecks wegen niedrig sein müssen, große Zylinder Bauer,

Scliiifsmaschinen.

4. Aufl.

8

114

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

v e r m e i d e n u n d d a h e r zwei M a s c h i n e n n e b e n e i n a n d e r a n o r d n e n . Man k a n n den Schlickschen Massenausgleich a n w e n d e n u n d b e k o m m t ein g ü n s t i g e s D r e h m o m e n t 1 ) ; endlich ist die K u r b e l welle g ü n s t i g e r b e a n s p r u c h t , J_ da die ( i e s t ä n g e d r i i e k e sich auf vier statt auf drei Kurbelz a p f e n verteilen. M a n findet diese Anordn u n g bei T o r p e d o b o o t e n u n d Torpedojägern, bei Kriegsschiffen jeder (iröße, bei l ' o s t d a n i p f e r n u n d bei Schnelldampfern. Fig. 91 u n d 02 zeigen die M a s c h i n e n von P o p p e l s c h r a u b e n T o r p e d o j ü g e r n ('erb a u t von T h o r n y c r o f t Ä Co. . Z v l i n d e r d u r c h m e s s e r HD r>5"/o s. T a f e l 1 \ ' zeitit ei n e s o l c h e M a s c Ii i n e f ü r e i n e n k l e i n e n t_r e s c h i i t z t e n K r e u z e r m i t z w e i S e Ii r a u 1> e n. Xi = •> • HTM, n 17S, K e s s e l ü h e r d r u c k 1.'! a t . llic b e i d e n X i e d e r d r u e k z v l i n d e r lullten e i n e n L r e n i e i n s c h a f t l i c h e n S e h i e b e r -

kasten. l ' i e Z y l i n d e r s i n d v o r n d u r e l i s t a l l l e r n e S ä u l e n , li n t o n d u r c h Stahlü'iiISständer iretrairen. S t e p h e n s o n s e h e K u l i s s e . K o n d e n s a t e ir vi in d e r . M a s c h i n e g e t r e n n t . M a s s e n a u s j ; l e i c h n a c h Sc:iliek. und

Die P h o t o g r a p h i e n 100 z e i g e n die

1'ifr. !Ki u n d !)7 s o w i e die Fi^r. !••>, Kit eine der beiden Maschinen des

B a u e r , Schiffsmaschinen. 4. Aufl.

Dreifach-Expansionsmasc mit geteiltem XD-Zylinder und Massenausgleich

Erbaut vom > Yulei

I-ig. »5

Tafel

maschine eines

Kreuzers

gleich nach System Schlick. »Vulcan«, Stettin.

F i g . 95

Leistung 3750 PS,

IV.

IV. A b s c h n i t t .

A n n r d n u n i r d e r 11iiuj>tmasfl 1 ino.

121

i-'ifr. n K i' e i n e r s 1! o ir a t y r , w e l c h e r i m S o m m e ? ' l!l()2 vom V u l e a i r , Stettin, abgeliefert wurde. 1 Die Maschinen s i n d n a c h S y s t e m S c h l i c k ¡_ r ebaut , j e d e d e r s e l b e n l e i s t e t bei lnO r i n i l r e h u n i x e n pro M i n u t e 1 0 0 0 0 i'.S,. Die 1 » i m e n s i o n e n 1

Vi:]. Zeitschr. il. Ver. bei einem Hub von 381 mm. Zu jeder Maschine gehören ein runder Kondensator von 1000 qm Kühlfläche und eine Zirkulationspumpe mit je zwei Flügelrädern von 1200 mm äußerem Durchmesser. liinem ähnlichen Schiffstypus gehören die M a s c h i n e n d e s j a p a n i s c h e n P a n z e r k r e u z e r s J a k u m o an, welche durch die Photographie auf Tafel V veranschaulicht sind. Jede der beiden Maschinen leistet bei zirka 140 Umdrehungen 8000 indizierte Pferdestärken. Die Maschinen sind nach dem System Schlick ausbalanciert. Die Grundplatte besteht aus Stahlguß, jeder Zylinder steht auf vier Stahlgußständern aus Rippenguß, wodurch eine sehr stabile Anordnung geschaffen wird, wenn auch die Übersichtlichkeit und Zugänglichkeit der Anlage im Vergleich zu derjenigen der vorher beschriebenen Maschine gleichen Typs dadurch etwas verliert. Fig. 102 und 103 Tat'. VI und Fig. 104. M a s c h i n e d e s D o ]> p e 1 s c h r a u b e n - S c h n e 11 d a m p f c r s » K a i s e r W i l h e l m d e r G r o ß e « . Frbaut vom »Vulcan«, Stettin, 1896. Ni 2 • 14000, n — 78, Zylinderdurchmesser 1320, 2280 und 2 X 2 4 5 0 mm, Hub 1750 mm, Kesselspannung 12,5 at Überdruck. Die I lauptmaschiiien sind nach dem System Schlick ausbalanciert. .Toder Zylinder ruht auf vier Ständern von Stahlrippenguß. Die Grundplatte bestellt aus Gußeisen. Die Steuerung ist nach Stephensoiis System eingerichtet. Der J/D-Zyliniler hat einen Rundschieber, der MD-Zylinder deren zwei, die A'D-Zylinder hallen Flachschicber. Zu jeder der beiden Maschinen gehört ein Kondensator aus Kupferblech von 1650 qm Kühllläche und 5530 Stück Kühlrohren. Jede der beiden Luftpumpen (Systom Blake) hat zwei Dampfzylinder von 457 $ , zwei Pumpenzylinder von 1Ö67 4> und einen Hub von 6IO111111. Das Kühlwasser für jeden Kondensator beschafft eine Conipoundniaschine von 280 .HD-Zylinder und 300 nun Hub, mit deren Welle auf jeder Seite ein Flügelrad von 1200 mm äußerm cf> und 500 mm lichter Kinströmöffnung zu jeder Seite gekuppelt ist, so daß also für beide Hauptkondensatoren vier solcher Flügelräder zusammen vorhanden sind. Jede Maschine besitzt eine Brewnsche Umsteuermaschine von 650 mm Dampfzylinder , 400 min Breniszylinder | und 500 mm Hub, eine Zwillingsdampfmaschine zum Drehen von je 200 mm Zylinder und 200 mm Hub, eine Ventillüftmaschine

124

I. Teil.

Die Hauptmasehine.

von 127 mm Dampfzylinder , 76 mm Bremszylinder und 305 mm Hub, gebaut wie eine Brownsche r m s t e u e r m a s c h i n e . Hierher gehört auch die M a s c h i n e d e s Doppels c h r a u b e n - S c h n e 11 d a m p f e r s » K a i s e r i n M a r i a T h e r e s i a « erbaut vom » Vulcan«, ¡Stettin, 1898. J e d e Maschine entwickelt bei ca. 92 Umdrehungen 8000 indizierte Pferdestärken. Der zylindrische Kondensator aus Bronzeguis ist von (1er Hauptmasehine getrennt angeordnet. Diese besitzt eine Grundplatte aus (iußeisen und ist auf acht gleiehiangen gußeisernen Ständern montiert (vgl. Photographie Tafel VII). Die Maschinen sind nach dem Schlickschen System ausbalanciert und rufen trotz ihrer hohen Umdrehungszahl und Kolbengesch windigkeit nicht die geringste Krschütterung des Schiffskörpers hervor. d) 1) r e i f a cli-K x p a n s i o n s in a s c l i i n e n mit 2 K u r b e 1 n u n (1 3 Z y 1 i n d e m werden jetzt nur dann ausgeführt, wenn die lokalen Verhältnisse die Anordnung von 3 Kurbeln nicht gestatten (Umbau von CompoundmaschinenX Man setzt dann gewöhnlich den .HD-Zylinder auf den M D-Zylinder. Das Fi- 104. Drehmoment ist hei solclienMaschinen stets ungleichmäßiger als bei einer DreikurbelmaKchine. 4. V i e r f a c h - K x p a n s i o n s m a s c h i n e n. Auch diese werden mit den verschiedensten Zylinderanordnungen ausgeführt. a) Am häutigsten findet man 1 HD-, 1 MDI-, 1 AfDII- und 1 JVD - Zylinder nebeneinander. Die 4 Kurbeln stehen meist

B a u e r , Schiffsmaschinen. 4. Aufl.

Vierzylindrige Dreifach-Expansionsmaschine von 8000 I Erbaut von der Stettiner Maschinenbai

F i g . 105.

]

B a u e r , Schiffsmaschinen. 4. Aufl.

r

Vierfach-Expansionsmaschine von 4500 PSi

R H

eities^

Erbaut von der Stettiner Maschinenb;

Bs

Bauer, Schiffsmasehinen, 4. Aufl.

" Maschine des Schnelldampfers „ Vierfach-Expansionsmaschine mit geteiltem HD- und ND-Zy Leistung jeder der beiden Maschinen 17 500 PSi. ]

Ba

B a u e r , Schiffsmaschinen. 4. Aufl.

Fig. 108.

Fig. 109.

IV. A b s c h n i t t .

A n o r d n u n g der H a u p t m a s c h i n e .

125

unter j e 90° oder e n t s p r e c h e n d d e m Schlicksehen M a s s e n a u s gleich. Die grüßten Zylinder s t e h e n meist in der Mitte. E i n e solche M a s c h i n e zeigt Fig. 100, Tafel V I I I : M a s c h i n e e i n e s D o p p e l s e h r a u b e n - K e i c h s p o s t d a m p i e r s von 4500 PSi pro Maschine. Ständer und Grundplatten aus Gußeisen. Kulissensteuerung von S t e p h e n s o n . Massenausgleich System Schlick. MDTL und ND s t e h e n in der Mitte, HD vorn, MD1 h i n t e n . b) Bei s e h r großen M a s c h i n e n m u ß a u s d e n o b e n g e n a n n t e n G r ü n d e n der ND- Zylinder geteilt w e r d e n . Man b a u t d a n n die M a s c h i n e mit 5 Zylindern als D r e i k u r b e 1 m a s c h i n e oder mit 6 Z y l i n d e r n als V i e r k u r b c l m a s c h i n e. E i n Beispiel der letzteren A n o r d n u n g ist d i e M a s c h i n e d o s S c h n e l l d a m p f e r s » D e u t s c h l a n d « (Tafel I X , Fig. 107). L e i s t u n g j e d e r der beiden M a s c h i n e n Ni = 17 500 PSi,, n = 78. Zvlinderdurclimesser 2-!);S0, 1870, 2640, 2 -2700 m m , H u b 1850 m m , K e s s e l s p a n n u n g 15 at Überdruck. U m s t e u e r u n g : S t e p h e n s o n s c h e Kulisse. Die vorderste der 4 K u r b e l n , welche n a c h d e m Sclilickschen S y s t e m g e g e n e i n a n d e r versetzt s i n d , wird v o n d e m e r s t e n MD Z y l i n d e r a n g e t r i e b e n . D a n n folgen die beiden ND-Zylinder; auf die h i n t e r s t e Kurbel arbeitet der zweite M D - Z y l i n d e r . Auf d e m Deckel j e d e s ND - Zylinders ist ein J i D - Z y l i n d e r l ) angeo r d n e t . J e d e r Zylinder ist von 4 S t a h l g u ß s t ä n d e r n getragen, welche auf einer s t ä h l e r n e n G r u n d p l a t t e r u h e n . Die b e i d e n K o n d e n s a t o r e n sind a n d e n Bordseiten aufgestellt ; j e d e r d e r s e l b e n hat e i n e K ü h l f l ä c h e von 2000 qm, welche von 5;-S20 K i i h l r o h r e n gebildet wird. Die L u f t p u m p e n , je eine pro K o n d e n s a t o r (also a u c h pro M a s c h i n e , sind von Blake geliefert. J e d e besitzt zwei Dampfzylinder von 457 linfi , zwei l ' u m p e n z y l i n d e r von 1118 limi $ und e i n e n H u b von (¡10 m m . Zu j e d e m K o n d e n s a t o r gehören f e r n e r zwei Z i r k u l a t i o n s p u m p e n von 1200 m m ä u ß e r e m Fliigelr a d d u r c h m e s s e r und einer zweiseitigen E i n s t r ö m u n g s ö f f n u n g von 500 m m , direkt g e k u p p e l t mit einer C o m p o u n d i n a s c h i n e , deren 7//>-Zylinder 280 n u n , .VD-Zylinder 4> 500 t u m u n d H u b .'100 111111 betrügt. r n i s t e i i e n i n g s - und D r c h v o r r i c h t u n g s m a s c h i n e besitzen ähnliche A b m e s s u n g e n wie bei der Maschine des S c h n e l l d a m p f e r s •> Kaiser Wilhelm der Große«.. Die M a s c h i n e n d e s S c h n e l l d a m p f e r s «Kronprinz W i l h e l m « . sind nach d e m s e l b e n System g e b a u t wie die des S c h n e l l d a m p f e r s »Deutschland;• c Einen Typ f ü r sich bilden die M a s c h i n e n des S c h n e l l d a m p f e r s » K a i s e r W i l h e l m II.«., welche ebenfalls vom »Vulcan« erbaut sind. Die A n o r d n u n g d e r s e l b e n zeigen die Fig. 10S bis 112. .Jede der beiden K u r b e l w e l l e n hat im ganzen (i Kurbeln. Die Reihenfolge der Zylinder, welche diese K u r b e l n Auf d e r P h o t o g r a p h i e F i g . 107 f e h l e n d i e a u f d e n D e c k e l n d e r NDZylinder montierten b e i d e n HD-Zylinder. Anordnung derselben siehe Zylinderschnitte u n t e r »Dampfzylinder«. E i n g e h e n d e Beschreibung dieser M a s c h i n e n Biehe Z e i t s c h r i f t d . V e r e i n s d. I n g . J a h r g . 1900.

126

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

a n t r e i b e n , v o n h i n t e n , a n g e f a n g e n , i s t : ND-Zylinder, MD1IZ y l i n d e r , MDI- u n d H D - Z y l i n d e r ü b e r e i n a n d e r a n g e o r d n e t ; d a n n wieder MDI- u n d i i Z > - Z y l i n d e r ü b e r e i n a n d e r , MDW- u n d XD

60'\60' s

/fe^wtcv

ftr jjc^Är HD

MDI

MDI MB

MD] HD

MDI

m

1 60'

FiR. llü. Z y l i n d e r . Somit w e r d e n g e w i s s e r m a ß e n die drei h i n t e r e n u n d die d r e i v o r d e r e n K u r b e l n Fig. 111 f ü r sich v o n j e e i n e r Y i e r f a c h e x p a n s i o n s m a s c h i n c in B e w e g u n g v e r s e t z t . E i n w a s s e r d i c h t e s S c h o t t t r e n n t die h i n t e r e von der v o r d e r e n D r e i k u r b e l m a s c l i i n e . Die K u r b c l a n o r d n u n g g e h t a u s Fig. 110 u n d 111 h e r v o r . und Die b e i d e n M a s c h i n e n BB StB l e i s t e n z u s a m m e n bei e i n e r Admis-y-\ • . •• s i o n s s p a n n u n g v o n 15 at Ü b e r d r u c k l— \ \ u n d ca. 80 U m d r e h u n g e n ]i. M i n . ca. V -10000 p s t . Die D i m e n s i o n e n s i n d die f o l g e n d e n : H D - Z v l i n d e r 4> 950 111m MDI" > > 1250 5 MDI I » » 1900 » -VD> » 2850 > Hub . . . . 1800 » K u r b e l w e l l e n Die K o n d e n s a t o r e n , j e e i n e r f ü r j e d e s A g g r e g a t v o n drei K u r b e l n , also j e zwei auf BB u n d StB, h a b e n p r o Stück 1090 q m K ü h l f l ä c h e . Zu j e d e m K o n d e n sor g e h ö r t e i n e u n a b h ä n g i g e Zwillingsluftpumpe und eine Zirkulationspuiape Fig. 112. mit einzylindriger D a m p f m a s c h i n e .

IV. Abschnitt.

Anordnung der Hauptmaschine.

127

Auf BB und StB sind je zwei Umsteuermaschinen, System Brown, angeordnet, deren Schieber durch ein Gestänge verbunden sind und durch einen einzigen Handhebel bewegt werden können. Die Kurbelwelle ist aus Xickclstahl. Jeder Zylinder ruht auf je zwei Ständern aus Stahlguß (Hohlguß mit großen Öffnungen). Die Grundplatte besteht aus Stahlgußquerträgern, welche mittels Ansätzen in der Längsrichtung zusammengeschraubt sind. § 51. Lüiigsvcrbiiuliing (1er Zylinder. Man strebt im allgemeinen danach, die ganze Maschine zu einem einzigen, möglichst

Fig.

im

I-ig. 114. steifen Ganzen auszubilden. Dies ist für die Stabilität der einzelnen Zylinder sowie für die Vermeidung von Scliiffsschwingungen ein Krfordernis. Den {renannten Zweck erreicht m a n außer durch Anwendung starker Grundplatten und Maschinenfundamente durch kräftige Verbindung der Zylinder oder der oberen Ständerenden. Bei großen Maschinen sollte bei Verbindung der Zylinder deren Wärnieausdehnung tunlichst Rechnung getragen werden, d. h. die Längsanker oder Verbindungsfüße sollten so angebracht werden, daß jeder Zylinder sich ausdehnen k a n n , ohne die nächsten Zylinder aus deren Lage zu schieben (vgl. Fig. 118 und Fig. 114\ Krstere Anordnung ist weniger gut als letztere, welche dev Ausdehnung der Zylinder freien Spielraum gewährt.

128

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

E b e n s o sind die A n o r d n u n g e n A n o r d n u n g Fig. 115 vorzuziehen.

Fig. 116

und Fig. 1 1 7

der

AVenn D i a g o n a l e n in der L ä n g s r i c h t u n g der M a s c h i n e ang e b r a c h t sind, muß die B e f e s t i g u n g derselben in der M i t t e des

Fi?. 110.

Z y l i n d e r k o m p l e x e s erfolgen, aber n i c h t a n d e n IC n d e n dess e l b e n , weil sonst die A u s d e h n u n g d e r s e l b e n g e h e m m t wäre (s. Fig. 1 1 8 \ Die ausgezogene Anordnung ist richtig, die strichp u n k t i e r t e dagegen falsch. B e i k l e i n e r e n M a s c h i n e n spielt der geringeren D i m e n s i o n e n wegen die A u s d e h n u n g der Zylinder k e i n e Kolle; m a n findet

I V . Abschnitt.

A n o r d n u n g der I l a u p t m a s c h i n e .

12i)

daher aneli bei solchen oline Nachteil ans e i n e m Stück geg o s s e n e oder bei größeren M a s c h i n e n bis zu einer L ä n g e des Zylinderkomplexes von etwa (! — 7 m zusammengeschraubte Zylinderkomplexe (Fig. IIS).

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ns.

S ö"2. Einige allgemeine lieiucrkinigcn über die Anordnung der llaiiptinasellilie. Die A n o r d n u n g der Z y l i n d e r hängt wesentlich auch vmi der W a h l der Schieber ab liei Dreifach-Expansionsniaschinen gibt man dem HD- und häufig auch d e m MDZ y l i n d e r Kollicnschieber, d e m A'Z)-Zylinder F l a c h s c h i e b e r ; bei V i e r f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e n gibt man auch d e m /.weiten Mitteldruekzylinder m a n c h m a l Flachsehiober. Im a l l g e m e i n e n Bauer,

Kchiffsmaschinen.

1.

Aull.

y

I. Teil.

Die H a u p t n i a s e h i n e .

vermeidet m a n , wegen der ( i e f a h r de« A n f r e s s e n s , große Flachs c h i e b e r in Dampf von e i n i g e r m a ß e n h o h e r S p a n n u n g (über -1—(i at a r b e i t e n zu lassen. Hei großen L e i s t u n g e n v e r w e n d e t m a n zwei K o l b e n s c h i e b e r resp. zwei F l a c h s c h i e b e r n e b e n e i n a n d e r in e i n e m S c h i e b e r k a s t e n . Will m a n s e h r kurze M a s c h i n e n h a b e n , so wählt m a n e i n e S t e u e r u n g , bei welcher die Schieber seitlich vom M a s c h i n e n m i t t e l zu liegen k o m m e n , etwa J [ e u s i n g e r - S t e u e r u n g oder K l u g s e h e S t e u e r u n g (s. dort", oder m a n treibt e i n e n oder m e h r e r e Schieber d u r c h doppelarniigc Hebel, welche schräg zur Maschinenachse stehen, a n (s. Fig. Iii) u. Fig. 120). E i n e ganz b e s o n d e r s kurze Masch i n e n a n o r d n u n g f ü r Kriegsschiffe zeigt Fig. 1 22 (Klugsche Steuerung oder Marschallsteuerung und ähnliche Systeme). Vgl. § 54 über die h ä n g e von Maschinen. Sollen die Kurbelwellenstückc alle gleich lang werden, so ist. m a n mit d e r W a h l der Z y l i n d e r d i s t a n z e n nicht ganz frei, i n s o f e r n als m a n nur zwei lange oder zwei kurze oder ein kurzes u n d ein l a n g e s W e l l e n e n d e z u s a m m e n s e t z e n k a n n (s Kurbelwelle). Bei leichten K r i e g s s c h i f f s n i a s c h i n e n , d e r e n Kurbelwellen a u s e i n e m Stück g e s c h m i e d e t sind, fällt diese Rücksicht weg. Hei M a s c h i n e n mit M a s s e n a u s g l e i c h werden die Schieberk a s t e n d e r Zylinder so placiert, dal.i sowohl die Z y l i n d e r d i s t a n z e n als auch die Lage der F.xzenter f ü r d e n Ausgleich g ü n s t i g w e r d e n (s. > Massenausgleich c). Bei M a s c h i n e n o h n e M a s s e n a u s g l e i c h werden m a n c h m a l die Z y l i n d e r möglichst n a h e a n e i n a n d e r g e d r ä n g t , in der Absicht, d a s K i p p e n der M a s c h i n e um die L ä n g s a c h s e , welches die M a s s e n d r ü c k e h e r v o r r u f e n , tunlichst zu verringern. l ' m d e n d i s p o n i b l e n M a s c h i n e n r a u m auf das äußerste ausz u n u t z e n und um n a m e n t l i c h auch an H ö h e zu s p a r e n , h a t T l i o r n y c r o f t M a s c h i n e n f ü r T o r p e d o b o o t e und T o r p e d o j ä g e r k o n s t r u i e r t , welche auf schrägen S ä u l e n montiert sind, d e r e n K o l b e n s t a n g e n also spitze Winkel m i t e i n a n d e r einschließen. Kino solche M a s c h i n e , wie sie in die D o p p e l s c h r a u b e n Torpedoj ä g e r Anlernt, Hoxer und Hruiser e i n g e b a u t sind, zeigt Fig. 122. L e i s t u n g pro M a s c h i n e 2200 J'S,- bei .'iilü r m d r e h u n g e n . Z y l i n d e r , 2 Xiederdruckzylinder von K(> cf>, H u b 4 0 ( i n u n . D a m p f s p a n n u n g im Kessel 1 4 3 / 4 a t . Das vordere K u r b e l p a a r steht im rechten W i n k e l zum h i n t e r e n K u r b e l p a a r ; die K u r b e l n j e d e s P a a r e s schließen e i n e n Winkel ein, welcher d e n W i n k e l der Z y l i n d e r a c h s e n zu ISO0 ergänzt Ks steht also i m m e r

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132

I. Teil.

Die H i i u p t m a s c h i n e .

M a n k a n n d a n n die Schieber leicht h e r a u s n e h m e n u n d revidieren (Fig. 123'. AVenn ein F l a c h s c h i e b e r zwischen zwei Z y l i n d e r n liegt, soll m a n z w i s c h e n S c h i e b e r k a s t e n d c c k e l und Zylinder K a u m g e n u g g e b e n , u m d e n Schieber Ii d i u e i n d e m o n t i e r e n zu k ö n n e n .

S 53. Das Anspringen der Maschine.

Da mit allen Schift's-

i n a s c h i n e n , i n s b e s o n d e r e m i t d e n e n f ü r K r i e g s s c h i f f e , rasch m a n ö v r i e r t w e r d e n m u ß , ist es n o t w e n d i g , daß dieselben leicht a n s p r i n g e n , (1. h. in ( l a n g g e b r a c h t worden k ö n n e n . Dieser U m s t a n d ist bei der W a h l der K u r b e l s t e l l u n g zu b e r ü c k s i c h t i g e n .

M a n bringt bei fast allen S c h i f f s m a s c h i n e n sogenannte ] I i l f s s c h i e b e r s. S. ] 5 2 an, m i t t e l s welchen m a n e n t w e d e r in d e n MD- oder iVZMieceiver oder auf Hoden- bzw. Deckelseite von MD- oder VZ)-Zvlinder f r i s c h e n Dampf e i n l a s s e n k a n n . W o h i n der I l i l f s d a m p f geleitet w e r d e n m u ß , d a r ü b e r gibt die V o r r i c h t u n g Fig. 12-! f ü r e i n e D r e i k u r b e l m a s c h i n e A u f s c h l u ß . In die k o n z e n t r i s c h e n R i n g e , von d e n e n der ä u ß e r s t e f ü r d e n ND-, der mittlere f ü r d e n MD- u n d der i n n e r s t e f ü r d e n i/ZJ-Zvlinder gilt, sind die F ü l l u n g e n e i n g e t r a g e n . M a n d r e h e die Kurbel HD, MD, XD um d e n M i t t e l p u n k t durch alle L a g e n . Fällt i m m e r e i n e der K u r b e l n i n n e r h a l b d e n J ' ü l l u n g s b o g e n des zugehörigen Zylinders, so k a n n die M a s c h i n e a n s p r i n g e n , falls der b e t r e f f e n d e Zylinder a u s d e m zugehörigen S c h i e b e r k a s t e n f r i s c h e n Jhinipl' b e k o m m t . Dabei ist zu berücksichtigen, daß bis etwa 20" vom T o t p u n k t g e r e c h n e t die Kurbel meist k e i n g e n ü g e n d e s D r e h m o m e n t a u s ü b t , um die .Maschine in .Bewegung zu setzen. Die V o r r i c h t u n g zeigt, bei welchen K u r b e l s t e l l u n g e n die M a s c h i n e nicht a n s p r i n g t u n d f ü r welchen Zylinder Iieceiver1 lilfsdampf oder Hoden- resp. Deckel-llilfsdampf v o r z u s e h e n ist. W e n n bei e i n e r b e s t i m m t e n Lage der Kurbelwelle k e i n e der K u r b e l n in d e n zugehörigen Füllungsbogon zu s t e h e n k o m m t , so s p r i n g t die M a s c h i n e mit UeceiveiTIilfsdampf nicht a n . Ist kein Hoden- oder D e c k e l - l l i l f s d a m p f v o r g e s e h e n , so m u ß m a n in diesem Fall die S t e u e r u n g überlegen, u n d erst n a c h d e m ein A n s p r i n g e n n a c h r ü c k w ä r t s erfolgt u n d die K u r b e l s t e l l u n g g ü n s t i g e r g e w o r d e n ist, k a n n m a n die M a s c h i n e vorwärts ang e h e n lassen oder u m g e k e h r t .

V. Absclili.

Details der 1 l a u p t m a s e h i n e .

Dam [il'/.y linder.

133

§ 54. Länge der Hanptmascliinen. 1'in sieh f ü r P r o j e k t e ein Bild von dein Raumbedarf der Maselline u n d nanientlieli i h r e r Litnfi'enausdelinunu' zu niaehen, k a n n m a n letztere zur S u m m e der Z y l i n d e r d u r e h n i e s s e r in Beziehung b r i n g e n . Sei L die I,ängo der Maselline über die Aulienkante des Z y l i n d e r k o m p l e x e s m e s s e n und b e d e u t e II, M, X ete. den Z y l i n d e r d u r e h m e s s e r in Metern, so tindel man C

¡^tjp-nvi&t .

Fig. Ii]I. Iiei D r e i f a e h e x ]> a n s i o n s m a s c h i n e n mit 3 Z y l i n d e r n n e b e n e i n a n d e r und Ste] i h e i i s o n s r h e r S t e u e r u n g 1. 1,S ( I I - f .1/ 4 - a ; bis 2,1 (11+ M - f A"\ bei d t o. mit Klutr-, Marshall oder lleusin'.ll + M-\-\) bis 1,(15 (JI-'rM+X), bei d t o. mit vier Zylindern n e b e n e i n a n d e r u n d S t e p h e n s e n s e h c r Steuerum;' L 1,75 II • M • XI-:-MI bis 2 ¡ U - f M+ X I - \ - X I I \ bei i e r t'a c Ii e x ]>a n s i o n s m a s e Ii i n e n mit vier Z y l i n d e r n n e b e n e i n a n d e r und S t e p h e n s o n s e h e r Steuerim«; e b e n f a l l s L 1,75 {II - M I + Uli - f X) bis -2 ; / / -f- Ml f MII+ X).

In4

I. Teil.

Die JIauptmaschine.

V. Abschnitt. Details der Hauptmaschine.

Dampfzylinder.

£ r>r>. Allgemeines. In der Regel werden die 1 l a m p f z y l i n d e r uns bestem feinkörnigen (iulieisen angefertigt, und nur in Ausnahmefällen wird bei kleinen und besonders leicht gebauten Maschinen ( I ! e i b o o t e n ) üronze verwendet. In diesem Falk' iit es angezeigt, Kolben und K o l b e n r i n g e aus Slahl oder (¡ulk-isen zu machen, weil Uronze auf lironze schlecht arbeitet. Die Z y l i n d e r k ö n n e n entweder e i n w a n d i g oder doppehvandig ausgeführt werden. Kinwandige Zylinder werden gewöhnlich hei sehr leicht gebauten Haii])tmaschinen ( K r i e g s s c h i f f e oder bei Maschinen für g e w ö h n l i c h e kleine bis mittlere Fracht und I'assagierdampfer und hei allen J Lilfsmaschincn angewendet, d. h. überall da, wo entweder auf große (jewichtsersparnis oder auf F.infaclilieit und Billigkeit gesehen wird. I.) o p p e 1 w u n d i g e Z y 1 i n d e r werden dagegen angeordnet, w o Mantelheizung vorgesehen ist oder ein eventuelles Auswechseln des eigentlichen Arbeitszylinders möglich sein soll. fcj ;")(). Dailipfgescliwindigkeiten. P e r lierechnung der verschiedenen lvanalc|uersehnitte, Überströmkanäle etc. wird immer die mittlere Kolbengesclnvindigkeit zugrunde gelegt, welche der normalen r n i d r e h u n g s z a h l der Maschine entspricht. c-H i e r i n bedeutet:

S • 11 m/sek. :lu

c die K o l b e n g e s c h w i n d i g k e i t in ni pro Sek., s den K o l b e n h u b in m, 11 die r n i d r e h u n g s z a h l pro M i n . Die m i t t l e r e 1) a m p t'g e s c h w i 11 d i g k e i t c wild bei normal gebauten Maschinen g e w ä h l t : 1. Im I [ a u p t d a n i p f r o h r v ¡50 — 40 in ]iro Sek., Hei sehr langen Dampfleitungen ist die < Geschw indigkeit noch geringer zu n e h m e n . '2. Jn den iJampfkanälen des iT/J-Zylinder« f 2ö—:!0 ni pro Sek., J/D-Zvlinders v 30—8iS in • •> » X D - Z v l i n d e r s ü/z>-z'vlinders r 2 4 - 2 S ni , -> A"/)-Zylinders v 2'J—:!1 m •> l!ei sehr leicht gebauten s c h n e l l g e h e n d e n Maschinen, hei denen es sehr auf < Gewichts- und Raumersparnis und weniger auf Ökonomie a n k o m m t , können die angeführten Dampfgeschwindigkeiten um 10—20"/ o erhöht werden. Der Querschnitt der K a n ä l e ergibt sich aus der ( d e i c h m g Kolbengeschw. 1 Kolbenllache X : , Daniptgeschw.

V. Absclm. Details dei' I lau jitniascliine. Itanipt'zyliiKlcr. li >5 y -J oí c Ti- ioitoí'Sr. 'S"c — XO XO :r. öH— i r-^Ìit O I— -^H rCC1 Tt-H y— T — HI o oOO 1— cTcT cT o" o" o' o" o" o" o o" o" o" o" cT o" M i1 i! 11 11 11 ¡1 11 ! 111 11 11 11 1! 11 11 11 I r: X "S OO ^ O IH - X l-O «i rHI — Ol' OX l coI10 X OítCo O 1X X CJ o q cTcT o" o" o" o" o" o" o" o"o" cT o" o" o" o" o"

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I. Teil.

136

Die H a u p t m a s c h i n e .

I n (1er v o r s t e h e n d e n T a b e l l e s i n d f ü r v e r s c h i e d e n e K o l b e n g e s c h w i n d i g k e i t e n die K a n a l q u e r s c h n i t t e ( K o l b e n f l ä c h e • = 1 u n d d e r D u r c h m e s s e r d e s H a u p t d a m p f r o h r e s ( i / Z ) - Z y l i n d e r 4> =_- 1) berechnet. § 57. W a n d s t ä r k e ö d e r Z y l i n d e r e i n s ü t z e . Die W a n d s t ä r k e des gußeisernen Zylindereinsatzes für Handelsschiffe kann nach folgender empirischer Formel bestimmt w e r d e n , welche für s t e h e n d e D a i n p f z y l i n d e r bei d e n g e b r ä u c h l i c h e n D a m p f s p a n n u n g e n von ü b e r G at p a s s e n d e W e r t e l i e f e r t : . Die W a n d s t ä r k e d e s Z y l i n d e r e i n s a t z e s f ü r d e n MDund X D - Z y l i n d e r k a n n gleich d e r j e n i g e n d e s HD Z y l i n d e r e i n s a t z e s g e m a c h t w e r d e n , o h n e auf d e r e n D u r c h m e s s e r o d e r d e n v o r a u s s i e h t l i e h e n D a m p f d r u c k l i ü c k s i c h t zu n e h m e n . W i r d auf ein e v e n t u e l l e s s p ä t e r e s N a c h b o h r e n d e s Z y l i n d e r e i n s a t z e s g e r e c h n e t , s o ist die

V. A b s c l m . D e t a i l s d e r H a u p t m a s c h i n e .

Dampfzvlinder.

137

W a n d s t ä r k e u m 3 — 5 111111 zu v e r g r ö ß e r n . Bei E i n s ä t z e n a u s g e s c h m i e d e t e m S t a h l , w e l c h e m a n c h m a l bei d e n i T D - Z y l i n d e r n v o n K r i e g s s c h i f f e n verwendet, w e r d e n , k a n n die a n g e g e b e n e W a n d s t ä r k e u m 30—;jr> °/ 0 k l e i n e r g e m a c h t w e r d e n , e n t s p r e c h e n d e i n e r B e a n s p r u c h u n g v o n ¿80 — 360 k g n a c h d e r F o r m e l in § 5!). § 58. Wandstärke des Zylindermantels t = ca. 4,5 dt — 5,5 dlt > XD> t — ca ¡V» > t : -1,;") iL, — r> dt, > S - 1 2 •> > Î : - ;!,:"> ,lt — 4,5 ,lt, » 1 - 2 - 1 « -> ? t = 2,7 d, — 3,5 d,. Ks ist angezeigt, die 1 »eckelschrauben für alle Zylinder einer Maschine gleich und die .Muttern derselben etwa l , ; i ( / ä b i s 1,5 d t hoch zu m a c h e n , damit das (iewinde durch das häutige Lüsen u n d Anziehen nicht so s ? h r leidet wie bei niedrigen -Muttern. Iïei sorgfältiger A u s f ü h r u n g werden diese Muttern durch F,inset7.cn gehärtet S (¡2 Zvliudei'llnnscll. Die Dicke des Z v l i n d e r l h m s r h c s wird etwa l,i! —1,4 (V, (bei Torpedobooten 1,2 (V^', die Breite desselben 2,(> d, bis :!,:> d., geniacht. Hei großen Zylindern ist es angezeigt, für eine gute Verb i n d u n g des Flansches mit d e m Mantel durch Rippen zu sorgen. § (>;5. Zylindei'bodeil. iïei V e r w e n d u n g gußeiserner Kolben wird der Zylinderboden in der Regel eben hergestellt und ist d a h e r durch Rippen, welche gleichzeitig die Zylinderfüße mit. dem Zylinderboden und Mantel v e r b i n d e n , gut zu versteifen. Die W a n d s t ä r k e des Rodens ist ca. --= (V bis 1,1 S und die Rippenstärke , 147 Tafel XI). Der R e g u l a t o r besteht aus einem, an einem Scharnier schwingend angeordneten Gewicht TV, d a s zwei S p e r r k l i n k e n PP in Tätigkeit versetzt u n d von e i n e m Gestell g e t r a g e n w i r d , d a s a n d e m L u f t p u m p e n b a l a n c i e r oder e i n e m a n d e r n H e b e l a n g e s c h r a u b t ist. W i r d die r i n d r e l u n i g s z a h l der M a s c h i n e u m ca. 5"/„ zu groß, d a n n bleibt in der o b e r s t e n Stellung des R e g u l a t o r s d a s ( i e w i c h t II", dein T r ä g h e i t s g e s e t z folgend, zurück, w o d u r c h die u n t e r e K l i n k e P vor-, die obere z u r ü c k s p r i n g t , wobei IV d u r c h e i n e Falle f e s t g e h a l t e n wird. K o m m t der R e g u l a t o r d a n n in die u n t e r s t e Stellung, so faßt die u n t e r e K l i n k e u n t e r d e n H e b e l H u n d n i m m t d e n s e l b e n bis in die h ö c h s t e Stellung mit, w o d u r c h die D r o s s e l k l a p p e g e s c h l o s s e n wird, lieim Z u r ü c k g e h e n d e s Regulators schlägt die K l i n k e D von oben gegen d e n H e b e l H, n a c h d e m die obere z u r ü c k g e z o g e n e K l i n k e d e n s e l b e n b e r e i t s passiert h a t . D a d u r c h wird IV wieder frei u n d die K l i n k e n k o m m e n wieder in ihre g e w ö h n l i c h e Stellung: obere K l i n k e vor-, untere zurückstehend. Solange die G e s c h w i n d i g k e i t der Mas c h i n e zu groß ist, wiederholt sich in der o b e r s t e n RegulatorStellung d a s Spiel, wobei die D r o s s e l k l a p p e g e s c h l o s s e n bleibt. I s t die n o r m a l e G e s c h w i n d i g k e i t e r r e i c h t , d a n n b e h a l t e n die K l i n k e n auch in der o b e r s t e n Stellung ihre g e w ö h n l i c h e bage bei, wodurch d a n n die obere Klinke d e n H e b e l H in die u n t e r s t e Stellung z u r ü c k b e w e g t u n d die D r o s s e l k l a p p e wieder ö f f n e t . Die S i c h e r h e i t s vi) r r i e h t u n g tritt n u r in Tätigkeit bei e i n e r a b n o r m h o b e n P i n d r e h u n g s z a h l ( W e l l e n b r u c h , Verlust der S c h r a u b e etc.). In e i n e m s o l c h e n Falle bleibt d a s k l e i n e (iewicht A zurück. H i e r d u r c h wird d a s ( i e w i c h t G in d e r Stellung, bei welcher es die D r o s s e l k l a p p e schließt, arretiert u n d diese bleibt g e s c h l o s s e n , bis diese A r r e t i e r u n g von H a n d frei gem a c h t wird. 3. H i 1 f s s c h i e b c r w e r d e n a n g e o r d n e t , um dem MD- resp. A T D-Schieberkasten oder Zylinder f r i s c h e n Dampf z u f ü h r e n zu k ö n n e n u n d d a d u r c h ein leichteres A n s p r i n g e n d e r .Maschine h e r b e i z u f ü h r e n (vgl. § 53). Ist die F ü l l u n g d e r Zylinder nicht k l e i n e r als etwa (i()"/0, d a n n g e n ü g t es, d e n Ililfsdampf in d e n S c h i e b e r k a s t e n zu f ü h r e n . Bei k l e i n e r e n F ü l l u n g e n ist es angezeigt, d e n I i i l f s s c h i e b e r so e i n z u r i c h t e n , daß auf b e i d e n K o l b e n s e i t e n direkt D a m p f zug e f ü h r t w e r d e n k a n n . Die I i i l f s s c h i e b e r w e r d e n e n t w e d e r als g e w ö h n l i c h e F l a c h s c h i e b e r oder als R u n d s c h i e b e r a u s g e f ü h r t ;

B a u e r , Schiffsmaschinen. 4. Aufl.

r

Fig. 145.

Fig. 14«.

V. A b s e h n . Details der H a u p t n i a s c h i n e .

D a m p f z y l i n d e r . 153

bei der K o n s t r u k t i o n ist auf leichte Beweglichkeit u n d .starres G e s t ä n g e b e s o n d e r s zu a c h t e n . Bei k l e i n e n M a s c h i n e n wird häufig a n s t a t t e i n e s I l i l f s s c h i e b e r s ein Ventil a n g e o r d n e t , "welches vom Dampf g e s c h l o s s e n gelullten wird u n d d u r c h e i n e n H e b e l g e ö f f n e t w e i d e n k a n n . D a s G e s t ä n g e m u ß vom M a s c h i u i s t e n s t a n d a u s leicht g e h a n d h a b t w e r d e n k ö n n e n . Der D u r c h m e s s e r der H i l f s d a m p f r o h r e n a c h d e n e i n z e l n e n S c h i e b e r k a s t e n wird ca. \' 5 bis " 7 vom D u r c h m e s s e r d e s H a u p t dam])frohres gemacht. Wird

,'ausü'el'ührte

F i g . 150.

V. A b s e l m .

Details der I[auplniascliine.

l>ami>fzylinder.

157

Fit;. 1 4 S zeiiit d e n Z v l i n d e r k o m p l e x e i n e r Cni]>(>undniuschine c a . ¿ 0 0 P S ; , w e l c h e mit e i n e r A n t ' a n a s s p a n n u n i ; ]) = 8 at a r b e i t e t . H i e Z y l i n d e r h a b e n , w i e bei k l e i n e n M a s c h i n e n ü b l i c h , k e i n e Einsätze. D e r / / . D - Z y l i n d e r b a t E x ] ) a n s i c > n s s t e n o n i n } ; , u n d zwar K i d e r S c h i e b e r , d e r X D - Z y l i n d e r hat F l a c l i s c h i e b e r mit e i n f a c h e r E i n striiniuii^'. Nur der i T D - Z y l i n d e r hat a u f g e s c h r a u b t e n SchieberVIDI

158

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

spiegel. HD- u n d ND-Zylinder sind d a i n p f d i c h t z u s a m m e n g e s c h r a u b t ; der X D - S e h i e b e r k a n n durch e i n e n oben a n g e b r a c h t e n Deekel d e m o n t i e r t w e r d e n . Die Zylinder r u h e n h i n t e n auf guße i s e r n e n S t a n d e r n , vorn auf s t ä h l e r n e n Säulen ¡'vgl. Fig. 79 und 80 Tafel I I \ Fig. 149 u n d Fig. 150 zeigen den zweiten MD Zylinder von 2(M0 m m Durelunesser der V i e r f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e des

V. A b s c l m .

Details der 1 lauptmaschine.

DamptV.ylinder.

1Ö9

S c h n e l l d a m p f e r s •> D e u t s c h l a n d olwandig a u s g e f ü h r t u n d besitzen je ein M a n n l o c h mit e i n g e b a u t e m S i c h e r h e i t s v e n t i l . Die F i g u r e n 151 b i s 15-1 z e i g e n d e n X D - Z y l i n d e r v o n z i r k a 1700 m m D u r c h m e s s e r e i n e s P a n z e r k r e u z e r s . Der Z y l i n d e r h a t Einsatz, d a g e g e n n u r e i n w a n d i g e n Hoden u n d Deckel, letzteren a u s Stahlgui.;. Der S t o p f b ü c h s e i n s a t z ist f ü r P h i l a d e l p h i a - P a c k u n g eingerichtet. D e r B o d e n ist d u r c h r a d i a l e R i p p e n , d e r K a n a l d u r c h A n k e r s c h r a u b e n v, w e l c h e g l e i c h z e i t i g d e n E i n s a t z be-

160

I. T e i l .

Die

Hauptmaschine.

l ig. löi. festigen, verstärkt. D e r Z y l i n d e r r u h t a u f zwei S t a h l g u ß s t i i n d e r n u n d ist mit d i e s e n d u r c h zwei a n g e g o s s e n e F ü ß e d - U p p c n g u ß verbunden. D a s G e w i c h t d e s ü b e r h ä n g e n d e n S c h i e b e r k a s t e n s wird ie Reibung des Schiebern wird durch eine auf seinem Rücken angebrachte Entlastungsvorrichtung vermindert. Dieselbe besteht aus einem Gleitring aus Gußeisen, wclcher durch eine kupferne .Membran gegen den Schieberkastendeckel abgedichtet ist. Der Gleitring wird durch besondere Federn gegen den Schieber gedrückt. Der durch die Membran abgeschlossene Raum zwischen Schieber und .Schieberkastendeckel stellt mit dem Kondensator in Verbindung. Der Schieberkasten ist angegossen, der Deckel aus Stahlguß. Der Eintritt des Dampfes erfolgt zu beiden Seiten; für die Ausströmung ist nur ein Rohr angeordnet. Fig. 155, Tafel XII, zeigt den Zylinderkomplex eines T o r p e d o j ä g e r s mit dreifacher Expansion und geteiltem Xiederdruckzylinder. Alle Zylinder sind der Gewichtsersparnis wegen ohne Einsatz, sowie mit einwandigem, eingesetztem Boden und Deckel ausgeführt. Die Deckel sind aus Bronze. Der Jfü-Zylinder hat Kolbenschieber ohne besondere Dichtungsringe und ohne besondere Schiebereinsätze. Der Schieber hat innere Einströmung. Die Ausströmung erfolgt über den MD-Zylinder weg nach dessen Schieberkasten. Dieser Schieber hat äußere Einströmung, besonders eingesetzte Scliieberbüehsen und besondere Dichtungsringe. Die A'VJ-Zylinder haben l'ennsche Flachschieber mit doppelten Kanälen und ohne Entlastung. Die Schieber laufen direkt auf den angegossenen Schieberspiegeln. Die Ausströmung erfolgt aus jedem N¿»-Zylinder durch ein besonderes Rohr nach der Seite hin. Sämtliche Kolbenstaugenstopfbüchsen sind für l'hiladelphiapackung eingerichtet. Sämtliche Zylinder stehen auf stählernen Säulen. Die Maschine ist nach Schlickschcm System ausbalanciert, daher die dicken Kolben im MD- und ATD-Zylinder. Die Gradführung ist an den Säulen und mittels angegossener Lappen am Zylinderboden angeschraubt. Fig. 156, Tafel XIII, zeigt den Niederdruckzylinder des Doppclschrauben - Schnelldampfers »Deutschland«, auf dessen Deckel der ///^-Zylinder befestigt ist. Der jV.D-Zylinder hat Mantelheizung sowie geheizten Deckel und Boden, 2 I'ennsehe Flachschieber nebeneinander, mit je 1 Entlastungskolben und Entlastungsring auf dem Rücken des Schiebers. Der 1ID-Zylinder greift mittels eines Zentrierungsvorsprunges in den Deckel des iVZJ-Zylinders ein, auf welchem er durch zwei kräftige llohlgußfüße befestigt ist. Auch der IfD-Zylinder hat Mantel-, Boden- und Deckelheizimg. Der .H-D-Schieber (Kolbenschieber) läuft in Büchsen aus hartem, feinkörnigem Gußeisen, welche in den Schicberkasten eingezogen sind. B a u e r , Schiffsmaschinen.

4. Aufl.

11

162

L Teil.

Die Hauptmaschine.

Y . Abschn.

Details der Hauptmaschine.

Dampfzylinder.

Fig. 158.

11*

163

164

I.

Teil.

Dio

1 huiptmascliinc.

F i g . 150.

V. Absehn. Details clor Hauptmaschine.

Zylinderdeckol.

165

Die Stopfbüchsen zwischen den Zylindern sowie die untere Stopfbüchse des -VD-Zylinders haben Metallpackung. Sowohl der HD- als auch der JV£)-Zylinder sind durch stählerne Anker mit Gewinde verstärkt. § 72. Zylinderdeckel. Die Zylindcrdeckel werden einwandig oder doppelwandig ausgeführt. Einwandige Zylinderdeckol werden entweder der Einfachheit und Billigkeit wegen, oder, wie bei Kriegsschiffen, um Gewicht zu sparen, ausgeführt. D o p p e 1 w a 11 d i g e Z v 1 i n d e r d c e k e l kommen bei grösseren Handelsdampfern zur Verwendung, w o außer den Mänteln auch che Zylindcrdeckel geheizt werden sollen. Gewöhnlich werden sie mit radial angeordneten Rippen versehen, welche Öffnungen zum Durchfluß des Kondenswassers und zur Verbindung der Kerne (s. Fig. lf>7 und 159) haben. Bei e i n w a n d i g e n D e c k e l n erhalten die Kippen häufig T-formigen Querschnitt. Von besonderer Wichtigkeit ist, daß der in der Mitte des Deckels für die Kolbenstangenmutter vorhandene zylindrische oder kegelstumpfförmige Teil möglichst steif wird (s. Eig. 158\ Die Innenfläche des Zylinderdeckcls muß sich j e nach der Größe des Zylinders mit einem Zwischenraum von etwa 4—18 mm (siehe »Kolben«) möglichst an die Form des Kolbens anschmiegen, um den schädlichen Kaum möglichst klein zu erhalten. "Weniger Spielraum kann wegen der unvermeidlichen Ungenauigkeiten in der Ausführung nicht gegeben werden. Als Material wird bei Maschinen für Handelsschiffe meistens Gußeisen, bei Kriegsschiffen Stahlguß und bei ganz kleinen und sehr leichten Maschinen manchmal noch Bronze verwendet. Da sich die Beanspruchung des Materials eines Zylinderdeckels nur sehr ungenau berechnen läßt, so ist man bei der meist komplizierten Form desselben darauf angewiesen, die W a n d s t ä r k e a nach bewährten Ausführungen zu bemessen. Diese findet sich für Gußeisen: 1. bei Hachen einwandigen Deckeln a = 0,!> 7 % — 1 4 °/0 » ND> » 10°/ 0 —20°/ o Bei C o m p o u n d m a s c h i n e n k a n n die K o m p r e s s i o n etwas größer als bei D r e i f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e n g e n o m m e n werd e n , weil bei ersteren der D r u c k u n t e r s c h i e d in j e d e m Zylinder größer ist. Die Kompression soll, e b e n s o wie die V o r a u s s t r ö m u n g , auf d e r Bodenseite größer als auf der Deckelseito sein. Da diese E r s c h e i n u n g e n jedoch für j e d e K o l b c n s e i t e unmittelbar so vone i n a n d e r a b h ä n g e n , daß eine k l e i n e Vorausströmung eine große K o m p r e s s i o n bedingt und u m g e k e h r t , so sind dieselben f ü r j e d e n einzelnen Fall m i t e i n a n d e r in E i n k l a n g zu bringen. § 8(>. ScllieljeiMliagraillllie. Zur Ermittelung der Steuerungse l e m e n t e der durch Exzenter bewegten Schieber benutzt m a n in der Kegel das .Schieberdiagramm von Miiller-Reuleaux oder dasjenige von Zeuner. I m f o l g e n d e n ist die K o n s t r u k t i o n dieser Diagramme beschrieben. Es sei hierzu bemerkt, daß auf die endliche L ä n g e der E x z e n t e r s t a n g e keine Rücksicht g e n o m m e n ist, da diese im Verliältnis zur Exzentrizität m e i s t e n s so lang gemacht wird, daß ihr Eintluß vernachlässigt werden k a n n . § 87. Diagramm für den einfachen Muschelscliieber nach Miiller-Renleanx. Es bedeutet: a : Ivanalhöhc im ScLieberspiegel Co u n d c„: Eintritts-Deckung oben resp. u n t e n ia > in: Austritts> » » » v0 » v„: lineares Voreilen » » » e„ > e„: Füllung des Zylinders » » » In der Regel ist beim Entwurf der S t e u e r u n g g e g e b e n : die K a n a l h ö h e a, das lineare Voreilen des ScLiebers oben u n d u n t e n u n d die F ü l l u n g des Zylinders. D a n n wird die Exzentrizität gewählt u n d mit derselben als H a l b m e s s e r der Schieberkreis u m 0 geschlagen (s. Fig. 175). AOB sei die R i c h t u n g der K o l b e n s t a n g e . I n d e n toten P u n k t e n A u n d B werden Kreise mit d e m linearen Voreilen des Schiebers oben bzw. u n t e n geschlagen u n d ferner die gew ü n s c h t e F ü l l u n g auf einer Kolbenseite, z. B. oben, gleich AC in Prozenten des Schieberhubes aufgetragen. AVird d a n n durch C mit der P l e u e l s t a n g e n l ä n g e (in d e m s e l b e n Verhältnis zur Exzentrizität wie P l e u e l s t a n g e n l ä n g e zur Kurbel) ein Bogen ge-

V. Absehn.

Details der Hauptmascliino.

Schieber.

183

sehlagen, welcher den Schieberkreis schneidet, so erhält man in 0 4 diejenige Kurbelstellung, welche dem Beginn der Expansion auf der Deckelseite entspricht.

ßec/telsette

Fig. 175.

Zieht man durch Punkt 4 eine Tangente an den Kreis des linearen Voreilcns im oberen toten Punkt und eine hierzu parallele Tangente an den Kreis des linearen Voreilens unten und ferner eine Parallele durch 0 , so erhält man in 0 1 1 die Kurbelstellung , welche der Füllung auf der Bodenseite entspricht, sowie den Voreilungswinkel S — AOY. Die Eintrittsdeckungen des Schiebers ergeben sich zu e und e„.

184

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

Die Austrittsdeckungen werden ebenfalls von der Mittellinie X Y aus gemessen. Ist die Austrittsdeckung positiv, d a n n wird sie nach der entgegengesetzten Seite wie die Eintrittsdeckung für dieselbe Kolbenseite abgetragen, im anderen Falle nach derselben Seite hin wie die Eintrittsdeckung. Wichtigste

Kurbelstellungen.

Stellung 1: •> 2:

Beginn der Einströmung auf der Deckelseite. Kurbel im oberen toten l'unkt, Kanal um das lineare Voreilen r„ geöffnet. » 3: Größte Öffnung des Kanals auf der Deckelseite. » 4 : Heginn der Expansion auf der Dcckelseite. 3 5: Beginn der Ausströmung auf der Dcckelseite. » 7: Schieber in der Mittelstellung. » 14: Beginn der Kompression auf der Dcckelseite. 8 : Beginn der Einströmung auf der Hodenseite. » > 9: Kurbel im unteren toten Punkt, Kanal um d a s lineare Voreilen r u geöffnet. » 10: Größte Öffnung des Kanals auf der Bodenseite. ? 11 : Heginn der Expansion auf der Hodenseite. s 12: Schieber in der Mittelstellung. •> 13: Beginn der Ausströmung auf der Hodenseite. j (i: Beginn der Kompression auf der Bodenseite. Ks ist ferner: A C: 2 r - - f„ - Füllung auf der Deckelseite. BD: 2 r = t.„ ==5 » j Hodenseite. B(r: 2 r Vorausströmung auf der Dcckelseite. AK . 2 r - - Kompression auf der Deckelseite. AF: 2 r •- Vorausströmung auf der Hodenseite. BH: 2 r - - Kompression auf der Bodenscite.

§ 88. Scliieberdiagramm nach Zeuncr, Fig. 17G. Heim Aufzeichnen dieses Diagramms verfährt man in folgender Weise : Es ist: AB die Richtung der .Schieberstange, 0 der Mittelpunkt des Diagramms. Mit beliebigem Halbmesser wird ein Kreis um 0 geschlagen, von A aus die Füllung Aü = e„ • AB abgelragCTi und mit Berücksichtigung der l'leuelstangenlänge die Kurbelstellung 0 3 gezeichnet, welche der Füllung auf der Deckelseitc entspricht. Dann wird die Kurbelstellung 0 1 gezeichnet, welche dem Heginn der Kanaleröffnung auf derselben Seite entspricht, und der Winkel 1 0 3 halbiert. Diese Halbierungslinie 2 0 6 schließt mit dem zu A B senkrechten Durchmesser M N den Voreiluugswinkel V , = M02 ein. Mit der halben Exzentrizität als Halbmesser werden d a n n die sog. Exzenterkreise durch 0 geschlagen, deren Mittelpunkte auf dem Halbmesser 0 2 bzw. 0 G liegen.

V. Absclin.

Details der Plauptmaschine.

Schieber.

185

Für eine beliebige Kurbelstellung 0 X ist dann immer die durch den Schieberkreis auf der Kurbelstellung abgeschnittene Sehne OY die Entfernung des Schiebers aus seiner Mittelstellung. Der Abschnitt OP = OQ auf der Kurbelstellung 0 3 bzw. O l ergibt die Eintrittsdeckung und der Abschnitt US das lineare Voreilen des Schiebers auf der Deckelseite.

Ist ]>G die Yorausströniung oben, so ist die daraus sich ergebende Kurbelstellung (mit Berücksichtigung der Pleuelstangenlange) 0 4 und die zugehörige Austrittsdeckung i„ = 0T= OU. Die Kurbelstellung 0 5 ist diejenige, bei welcher die Kompression auf der Deckelseite beginnt. Ist die Austrittsdeckung OT — OU des Schiebers (auf der Dcckelseitc) positiv, dann fällt der mit derselben als Halbmesser geschlagene Kreisbogen um 0 in den unteren Schieberkreis (wie gez.), während derselbe bei negativer Austritts-

186

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

d e c k u n g in d e n oberen Schieberkreis fällt (wie p u n k t i e r t angedeutet). I m letzteren Falle würde der V o r a u s s t r ö m u n g die Kurbelstellung OIV, der K o m p r e s s i o n auf derselben Seite die K u r b e l s t e l l u n g OV e n t s p r e c h e n . Das Diagramm für die Bodenseite wird in derselben Weise verzeichnet. § 89. Veränderung der Füllung. Zur V e r ä n d e r u n g der Zylinderfüllung wird bei K u l i s s e n s t e u e r u n g m e i s t e n s die Kulisse verwendet, i n d e m der Kulissenstein durch e i n e n im Umsteuerhebel befindlichen Schlitz mit Stein verstellt wird (siehe § 14G). Das ist n u r möglich, w e n n die F ü l l u n g eines Zylinders n u r um 1 5 — 2 0 % v e r ä n d e r t werden b r a u c h t u n d k e i n e kleineren Füllungen als etwa 45°/ 0 in Frage k o m m e n . Bei diesen u n d a n d e r e n Steuer u n g e n (Klug, Marshall etc.) k a n n eine V e r ä n d e r u n g der Füllung, die sich durch Verstellung des Steines im Scblitzhebel nicht m e h r erreichen läßt, d u r c h D r e h u n g der Umsteuerwelle in die betreifende Lage erzielt werden. Zu diesem Zwecke m u ß die U m s t e u c n v e l l e eine Feststellvorrichtung ( Z a h n s e g m e n t od. dgl. erhalten). "Wird noch kleinere F ü l l u n g nötig, d a n n wird m e i s t e n s ein besonderer E x p a n s i o n s s c h i e b e r vorgesehen (Meyer oder Ridcr). Diese Schiebcr werden jedoch bei S c h i f f s m a s c h i n e n n u r .selten ang e w e n d e t ; n u r bei Torpedobooten findet m a n f ü r die J i D Zylinder m i t u n t e r E x p a n s i o n s s c h i e b e r , welche f ü r die sog. ö k o n o m i s c h e n F a h r t e n mit k l e i n e n L e i s t u n g e n von einigem Vorteil sein k ö n n e n , d a f ü r aber meist, bei h o h e n L e i s t u n g e n infolge der unvermeidlichen Drosselung des D a m p f e s die Ökonomie verschlechtern (siehe § 95. g 90. Kulissensteuernng von Sleplienson. Bei dieser ist für d e n Vorwärts- u n d den R ü c k w ä r t s g a n g der M a s c h i n e je ein besonderes Ezzenter v o r h a n d e n . Exzentrizität u n d Voreilungswinkel werden so gewählt, wie sie sicli aus d e m Schieberdiagramm f ü r die größte F ü l l u n g ergeben, u n d zwar werden beide in der Regel f ü r d e n Vor- u n d R ü c k w ä r t s g a n g gleich gemacht. I n bezug auf die V e r b i n d u n g der E x z e n t e r s t a n g e n mit der Kulisse unterscheidet m a n offene E x z e n t e r s t a n g e u (Fig 177 u n d 178) u n d gekreuzte E x z e n t e r s t a n g e n (Fig. 179 u n d 180). Der Unterschied zwischen beiden Systemen zeigt sich d a n n , w e n n die beiden E x z e n t e r so gestellt werden, daß die Exzentrizitäten nach der Kulisse hin g e k e h r t sind, wie dies aus d e n Figuren ersichtlich ist. Ist die Steuerung ganz nach der e i n e n oder der a n d e r e n Seite hin ausgelegt, d a n n k o m m t n u r das E x c e n t e r allein in Betracht, dessen oberes S t a n g e n e n d e mit d e m Schieberstangcnkopf z u s a m m e n f ä l l t . Wird die Kulisse teilweise eingelegt, d a n n k o m m e n beide Ezzenter zur W i r k u n g Diese b e s t e h t darin, daß die F ü l l u n g u n d die größte K a n a l ö f f n u n g verkleinert, K o m p r e s s i o n u n d V o r a u s s t r ö m u n g vergrößert wird. Bei o f f e n e n E x z e n t e r s t a n g e n wird f e r n e r d a s lineare Voreilen vergrößert, bei gekreuzten S t a n g e n verkleinert.

V. Abschn.

Details dor Hauptmascliine.

Schieber.

h.

187

I. Teil.

188

Die Hauptmaschine.

E s ist jedoch bei einer bestimmten Kulissenstellung Füllung, größte Kanalöffnung, YorauKStrömung und Kompression bei offenen Stangen größer als bei gekreuzten. Zeichnerisch lassen sich die verschiedeneu F u n k t i o n e n eingezogener Kulisse wie folgt angenähert ermitteln:

bei

In Fig. 182 (Tafel X I V ) ist AB die Richtung der Schieberstange, OD — r die Exzentrizität, COD — S der Yoreilungswinkel. Durch den Punkt I) und den Scheitelpunkt Fx wird ein Kreisbogen ^genauer eine Parabel) gelegt, dessen Mittelpunkt auf AB liegt; auf diesem Bogen liegen dann die E n d p u n k t e Dl der resultierenden Exzenter bei eingezogener Kulisse. Unter »resultierendem Exzenter« versteht m a n dasjenige gedachte Exzenter, welches bei der betreffenden Stellung des Kulissensteines dieselbe Bewegung hervorbringen würde wie die beiden an der K u l i s s e angreifenden Exzenter zusammen. P e r Scheitelpunkt F t bzw. der Krümmungshalbmesser Ii findet sich aus der Gleichung MF.

=- r -

cos 3 '-•-"-

und H

Y

l • cos 8.

Hierin ist l die Länge der Exzenterstange EV und a die Länge der Kulisse EF (Fig. 181\ B e i offenen Exzenterstangen ist die hohle Seite dieses Kreisbogens dem Mittelpunkt 0 zugewendet wie gezeichnet, bei gekreuzten Stangen von demselben aligewendet wie punktiert. P e r Endpunkt D, bzw. D1 des resultierenden E x z e n t e r s ergibt sich mit Bezug auf Fig. 1S1 und 1N2 aus ES '>>• X . DF • ES • cos S. EF a E s ist dann OZ), die Exzentrizität und iV, der Yoreilungswinkcl eines resultierenden E x z e n t e r s , welchem die Bewegung des Schieberstangen-Endpunktes S bei offenen Stangen entspricht. B e i der gezeichneten Kulissenstellung ist daher OEl diej e n i g e Kurbelstellung, bei welcher die E x p a n s i o n beginnt. B a s lineare Voreilen, VorauHströmung und Kompression ergeben sich in der früher erläuterten Weise. Sind die Stangen gekreuzt, dann ist OZ)2 die resultierende Exzentrizität und Vorausströmung » » Kompression

OG OE OH OK

bei eingez. Kulisso und offenen Stangen

bei eingez. Kulisse und gekreuzten Stangen

06?,

OG,

0El

OH,

OK,

OE, OH,

OK,

Tafel XIV.

B a u e r , Schiffsmaschinen. 4. Aufl.

DecÄ^seite

13 jSetfemeife F i g . 182.

V. Abschn. Details d. Hauptmasch. Ycrsch. Steuerungen.

189

Verschiedene Steuerungen. > » Einströmung auf der Deckelseite, 5 Alt : » » Expansion » s

Aus diesen Punkten werden durch Rückwartskonstruktion (he zugehörigen Stellungen der Kurbel bzw. des Kolbens gefunden. Iis entspricht z. Ii. der Exzenterstellung E„ bei welcher die Ausströmung auf der Deckelseite, beginnen soll, die Stellung Ai des Exzenterstangen-Endpunktes. Wird durch Ai mit dem Halbmesser AD ein Kreisbogen gesehlagen, so schneidet dieser die Kurve auf der anderen Seite im Punkte Au, welchem die Exzenterstellung Etl entspricht, bei welcher die Kompression auf der Deckelseite beginnt. Der Abstand der beiden Kreisbogen durch M und Ai ergibt die Austrittsdeckung i0. In derselben Weise wird die Austrittsdeckung i„ für die Bodenseite gefunden.

I. Teil.

192

Die H a u p t m a s c h i n e .

Zu b e a c h t e n ist hierbei, daß die Austrittsdcckung negativ i s t , w e n n sie auf derselben Seite wie die E i n t r i t t s d e c k u n g f ü r eine u n d dieselbe K o l b e n s e i t e liegt u n d umgekehrt. Die U m s t e u e r u n g erfolgt d u r c h U m l e g e n der Umsteuerwelle bzw. •des mit dieser fest v e r b u n d e n e n H e b e l s aus der Stellung U f i in die Lage U^F. Die gezeichnete Figur ist f ü r e i n e n Schieber mit äußerer Einströmung b e s t i m m t ; soll der Schieber mit i n n e r e r E i n s t r ö m u n g arbeiten, d a n n m u ß das E x z e n t e r unter 180" zur K u r b e l s t e h e n . Eig. 1H4 (Tafel XV) zeigt die A n o r d n u n g einer K l u g s c h e n Steuerung f ü r ein Kriegsschiff. Die Mittellinien der Exzenters t a n g e u n d der Scliieberstange bilden hier e i n e n s t u m p f e n W i n k e l , wodurch die F ü l l u n g e n kleiner, K o m p r e s s i o n u n d Y o r a u s s t r ö m e n jedoch grüßer als bei rechtwinkliger Lage werden. § 92. Steuerung von MarskaU. Diese ist der K l u g s c h e n Steuerung sehr ähnlich mit d e m Unterschied, daß die Schieberscliubstange nicht am E n d e der E x z e n t e r s t a n g e , s o n d e r n zwischen •den P u n k t e n B und E angreift >s. Fig. 185'. Das E x z e n t e r bildet mit der Kurbel e i n e n Winkel von 0° oder 180°. Die E r m i t t e l u n g der S t e u e r u n g s f u n k t i o n e n geschieht in derselben Weise, wie dies bei der Klugschen Steuerung n ä h e r beschrieben wurde. § 93. Steuerung von Joy. Der Antrieb des Schiebers erfolgt hier von einem F u n k t der Pleuelstange aus (s. Fig. 18G). Die B e s t i m m u n g der Steuerungsverliältnisse geschieht wie bei ,£,.

Sind die Längen l„ und l„ für die gewählten Füllungen £„ und £„ bestimmt, dann sind natürlich für alle anderen Längen /„ bzw. l„, welche beim Verstellen des Fxpansionsschiebers um gleiche Strecken zu- bzw. a b n e h m e n , die Füllungen gegeben. "Werden in Kurve I von der Mittellage a—b aus noch die Ein- und Austritts-C'berdeckuiigen des Grundschiebers e„ und e„ bzw. i„ und i„ eingetragen, so ergeben sich folgende wichtigste Kurbel- bzw. Kolbcnstellungen : >) D e r g e z e i c h n e t e n G r u n d s c h i e b e r k u r v e I ist d i e K l u g s c h e S t e u e r u n g 1'ig. ISS z u g r u n d e g e l e g t , w ä h r e n d f ü r d i e B e w e g u n g d e s K x p a n s i o n s s c h i e b e r s e i n K x z e n t e r a n g e n o m m e n w u r d e , w e l c h e s u n t e r 180° z n r K u r b e l s t e h t . Die e n d l i c h e L ä n g e d e r K x z e n t e r s t a n g o ist w e g e n i h r e s g e r i n g f ü g i g e n E i n f l u s s e s vernachlässigt worden.

V. A b s c h n . Stellung »

1: B:

s

F:

» 5

G: H: ö: -B,:

»

K:

»

L\ Hl: 1:

»

D e t a i l s d. I l a u p t n i a s c h .

Verseil. Steuerungen.

203

K o l b e n und K u r b e l im oberen TP. B e g i n n der E x p a n s i o n auf der D e c k e l s e i t e , A b s c h l u ß des oberen Gruudscliieberkanals durch den E x pansionsschieber. Abschluß des oberen Zylinderkanals durch den Grundschiebcr. B e g i n n der V o r a u s s t r o m u n g o b e n . B e g i n n der K o m p r e s s i o n auf der B o d e n s e i t e . K o l l j e n und Kurbel i m u n t e r e n TP. B e g i n n der E x p a n s i o n auf der B o d e n s e i t e , A b s c h l u ß des unteren Grundseliieberkanals durch den E x pansionsschieber. Abschluß des unteren Zylinderkanals durch den Grundschieber. B e g i n n der V o r a u s s t r ö m u n g u n t e n . B e g i n n der K o m p r e s s i o n auf der D e c k e l s e i t e . K o l b e n und K u r b e l im oberen TP.

Kolbengestänge. § !). Maxillialbelastuilg. Der B e r e c h n u n g des Kurbelgestänges, als: Kolben, Kolbenstange, Kreuzkopf, Bleuelstange und K u r b e l w e l l e , legt m a n e i n sog. M a x i n i a l b e l a s t u n g z u g r u n d e . D i e s e i s t : P = Areal d e s H o c h d r u c k k o l b e n s x (."berdruck im Kessel. N a c h d i e s e m W e r t von P w e r d e n die G e s t ä n g e a l l e r e i n z e l n e n Zylinder bei M e h r z y l i n d e r n i a s c h i n e n b e r e c h n e t , da d i e s e l b e n s c h o n d e s V e r t a u s c h e i i s bei H a v a r i e n u n d d e r E r s p a r n i s a n Reserveteilen wegen einander gleich gemacht werden. Nur bei s e h r leicht g e b a u t e n M a s c h i n e n für T o r p e d o b o o t e mit M a s s e n ausgleich n a c h S c h l i c k w e r d e n die G e s t ä n g e f ü r die a u ß e n l i e g e n d e n g e t e i l t e n X i e d e r d r u c k z y l i n d e r , e n t s p r e c h e n d i h r e r geringeren B e a n s p r u c h u n g , leichter ausgeführt. W e n n ein Kurbelg e s t ä n g e v o n e i n e m jV/)-Zylinder m i t d a r ü b e r s i t z e n d e m HDZ y l i n d e r a n g e t r i e b e n w i r d , so wird die M a x i n i a l b e l a s t u n g a n g e nommeil zu: P — Areal des W£)-Zylinders X Überdruck im K e s s e l + Areal d e s A'7)-Zylindei's X h ö c h s t e r K i n t r i t t s s p a n n u n g i m i V j D - Z y l i n d e r in at a b s . D i e l e t z t e r e k a n n .bei d e n h i e r in F r a g e k o m m e n d e n D r e i f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e n a n g e n o m m e n w e r d e n zu c a . 8 , 6 a t a b s . , b e i Y i e r f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e n zu c a . 2 at a b s . ' ) B e i s p i e l : Bei einer V i e r f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e sei j e d e 4 e r beiden mittleren Kurbeln von je einem A7>Zvlinder und j e einem //.D-Zylinder in »tandem«-Anordnung angetrieben, w ä h r e n d die M i t t e l d r u c k - Z v l i n d e r ü b e r d e n b e i d e n äußeren K u r b e l n a n g e o r d n e t sind. E s sei / / Z ? - Z y l i n d e r - D u r c h n i e s s c r = 8 0 0 m m , iV'D-ZylinderD u r c l i m e s s e r — 2 4 0 0 m m , T b e r d r u c k i m K e s s e l = 15 at. Tn ä h n l i c h e r W e i s e g e h t m a u v o r , w e n n d e r ///^-Zylinder ü b e r e i n e m A n d e r e n Z y l i n d e r sitzt.

204

I. T e i l .

Die H a u p t m a s c h i n e .

Daun ist die M a x i m a l b e l a s t u n g

p

S02?t • 15

,

=" T W +

240* TI - 2

in tons „_ ,

,

.

^ r i M T - - + =

„ . ^

Diese Kraft P wird der B e r e c h n u n g aller vier Kurbeljre.stilnjre, auch dei' der jl/D-Zvlindcr zugrunde gelegt.

Dampfkolben. t; i)7. l i e i den meisten großen M a s c h i n e n und boi allen K r i e g s s c h i f t s m a s c h i n e i i aus S t a h l g u ß ; boi schwer g e b a u t e n , g e w ö h n l i c h e n S c h i f f e n ( F r a c h t d a m p f e r etc.) G u ß e i s e n ; bei g a n z leichter Bauart ( T o r p e d o b o o t e , I l i l f s i n a s c h i n e n etc.) g e s c h m i e d e t e r Stahl. Stallikolbeil. M a n macht am besten die K o l b e n nicht ganz e b e n , sondern gibt i h n e n eine k o n i s c h e F o r m . T y p i s c h e F o r m F i g . 195—197. Dicke

der

X" a b e oben d = 1,5—1,7

k.

Dabei w ä h l e man 1,7 k bei k l e i n e n Ivoiben überhaupt und bei den K o l b e n von schwer gebauten M a s c h i n e n , 1,5 k bei großen K o l b e n und bei leichten M a s c h i n e n . X a b e n li ö li e h - - 1,1 k. Die Stärke i des Stahlkolbens in der Mitte erhält m a n aus der F o r m e l i — K • c. Der Wert K ergibt sich aus T a b e l l e Xr. 11), w ä h r e n d der Koefli/.ient c zu w ä h l e n ist: c ~ 1 für e b e n e K o l b e n oder solche mit sehr geringer Xeigung a = 0 ° — ( i ° , innen gemessen, e = 0,S5 — 0,i)5 für schwach k o n i s c h e K o l b e n ( « = (5°—IS 0 ), c = 0,75—0,85 für mäßig k o n i s c h e K o l b e n ( « = 1 S ° — 2 8 " ) , c -— 0,(55 —0,75 f ü r stark k o n i s c h e K o l b e n («=_-28"—35"). T a b e l l e N r . 19.

S t ä r k e von Stahlkolben. Zvlinderdurchinesscr 400— (¡00

7.i 9; i 10; >

(55 85 100

V. Absclm. Details d. Ilauptmasi-liine. -MaximalbeUistung.

,

4 - *

F i g . 195.

205

I. Teil.

Die I Iauptmaschine.

Die Starke o in der Zylinderbohrung gemessen (Fig. 195) erhält man aus der Gleichung a = 0,45 i — 0,55 i. Hei Maschinen mit mehreren Zylindern wählt man meistens die Maße t, h und b (Fig. 195) ganz gleich für HD-, MD- und _Y.D-Zylinder; nimmt man für den größten Kolben eine Neigung der inneren Kontur von 1:5,5—0,5 a n , so erhält man normale Verhältnisse für alle Kolben. In Tabelle Nr. 19 sind die Dampfdrücke als absolute Eintrittsspannungen aufzufassen; die Tabelle ist nicht mehr verwendbar für Kolben, deren innere Kontur mehr als 35° gegen die Horizontale geneigt ist.

D F i g . 19S.

s 98.

Gußeiserne Kolben. Typische Form Fig. 198, 202 u. 20;!. Dicke der Nabe d ~~ 1,5 — 1,7 k Kolbenhöhe h = ca. 1,4 k. Die Nabendickc ist gleich der bei Stahlkolben, weil die obere und untere "Wand die Nabe verstärkt. Kolbenhöhe =©= Nabenhöhe. Wandstärke S der oberen und unteren Wand sowie der Rippen : r. 2->. Spielraum des

Kolbens.

ZylinderDurchmesser

Spielraum am Boden

400— (¡00 (¡00-1000 1000 — 1500

(¡—10 8-12 12—15 15—18 18-20 20—22

1500—2000 2000-2500 ü b e r 2500

Spielraum') am Deckel 4— 7 7-10 10-12 12-14 14-10 l(i —1H

§ 100. S p i e l r a u m z w i s c h e n Kolben u n d Boden b z w . Deekel des Z y l i n d e r s . I n d e r Regel m a c h t m a n d e n S p i e l r a u m z w i s c h e n K o l b e n und Zylinderboden größer als d e n zwischen K o l b e n u n d D e c k e l , da d u r c h die A b n u t z u n g d e r L a g e r d e r K o l b e n i m L a u f d e r Zeit w e s e n t l i c h t i e f e r zu s t e h e n k o m m t . M a n g i b t g r ö ß e r e n S p i e l r a u m bei u n b e a r b e i t e t e n K o l b e n ( G u ß e i s e n ) als bei b e a r liier ist die Packung unter dem Deckel mit eingerechnet.

V. Absehn.

Detail« der Ilauptmaschine.

Kolben.

213

beiteten (Stahlguß). Manchmal werden auch die Zylinderdeckel (Stahlgußdeckel) i n n e n bearbeitet; auf alle Fälle ist es gut, unbearbeitete Deckel und Kolbenkörper auf der Drehbank zu untersuchen, ob sie nicht einseitige Verdickungen zeigen, welche später — bei der Montage — schwierige Nacharbeiten verlangen, um den nötigen Kolben-Spielraum zu erzielen (s. Tabelle Nr. 22). § 101. Kolbemleckol. Die Stärke desselben muß so bemessen sein, daß der herausgenommene Deckelring Fig. 201 eine hinreichende Steifigkeit besitzt, um sich nicht allzu leicht zu verbiegen oder zu zerbrechen, ist derselbe aus Gußeisen, so genügt bei Kolben unter 1000 mm Durchmesser eine Stärke von 30 bis 40 mm, bei größeren Kolben von 40—G0 mm. Stahlringe k ö n n e n schwächer gemacht werden. Im Kolbendeckel müssen Gewindelöcher /.um Abdrücken und Abnehmen angebracht sein, und zwar bei großen Kolben mindestens 3 bis 4, damit der Deckel beim Abdrücken nicht zerbrochen wird. K o 1 b e n (1 e c k c 1 s c h r a u b e n. Werden meist als Kopfschrauben ausgeführt. Man wählt das (iewinde möglichst stark und die Köpfe entweder vierkantig oder sechskantig. Runde Köpfe mit Schlitzen sind nicht anzuwenden, da diese nach öfterem Losnehmen stets ruiniert sind. Stärke der Deckelschrauben: 400— GOO Durchmesser 600—1000 > 1000 Durchm. und darüber

1" =©= 1"—l'/s" =©= l ' / 8 " — l ' / 4 "

Die Distanz der Kolbendeckelschrauben ist zu w ä h l e n : für liZ)-Kolben = 5—7 facher Bolzen-Durchm. > MD» = fi—8 » » > > XD> = 7—10 » Um ein Festkosten der Kolbendeckelschrauben im Kolbenkörper zu vermeiden, schraubt man sie häufig in Metallfutter ein, welche ihrerseits mit feinem Gewinde fest in den Kolbenkörper eingesetzt sind. Die Kolbendeckelschrauben sind in einfacher Weise (etwa durch eine neben den Kopf gebohrte Schraube, welche ein Drehen desselben verhindert zu sichern. Man legt unter den Kopf der Kopfschraube häufig auch nur einen King aus Messingblech, welcher im warmen Zustand ein selbsttätiges Lösen der Schraube mit Sicherheit verhindert. Bei schnellaufenden Hilfsmaschinen empfiehlt es sich, die Kopfschraubcn durch Blechstiieke zu sichern, welche mit sechskantigen Ausschnitten zwei oder mehrere Köpfe fassen und die mit Stiftschrauben, welche vierkantigen Schaft und Splinte besitzen, befestigt sind. $ 102. Bemerkungen. Sämtliche Schrauben und Sicherungen an den Kolben müssen sehr solide und so dimensioniert sein, daß sie durch mehrmalige Demontage nicht leiden. Die Kolbenringe müssen sauber zwischen Deckel und Körper ein-

214

I. Toil.

Die Hauptmasehine.

gepaßt sein, besonders wenn ihre Anlagefläche an Deckel und Körper nur schmal ist. Die liinge müssen sich von vornherein der Bohrung genau anschmiegen. Zum Abdrücken der Kolben von der Stange bringt man im Körper zwei starke Gewindelöcher an. In diese werden Stifte eingeschraubt, durch welche ein Spanneisen so fest auf den Spiegel der Stange gedrückt werden kann, daß der Kolben lose wird. Sehr fest sitzende Kolben kann man häufig nur dadurch von der Stange abziehen, daß man zwischen Kolben und Krcuzkopfmutter ein starkes Rohr setzt und dieses anwärmt. Durch die AVärmeausdehnung desselben wird der Kollton vom K o n u s losgedrückt. Mitunter wird die Ivolbcnnabe mit Gewinde verseilen (Fig. 204 und 206), auf welches eine H a u b e mit Druckschraube aufgeschraubt wird, mit welcher der Kolben abgezogen werden kann. Zum Abheben der Kolbendeckelringe im I n n e r n großer Zylinder, welche durch ein Mannloch befahren werden können, bringt man in den Zylinderdeckeln manchmal Gewindelöcher f ü r Augbolzen an. Diese sind besonders dann nötig, wenn über dem betreffenden großen Zylinder noch ein Hochdruckzylinder sitzt, dessen Demontage sonst bei jedem Überholen des Kolbens im unteren Zylinder nötig wäre. § 103. Kolbenstange. In der Regel wird bei größeren Maschinen der Kreuzkopf nicht mit der Kolbenstange ans einem Stück geschmiedet; bei kleinen Maschinen dagegen, und wenn Gewichtsersparnis von Bedeutung ist, bestehen Kolbenstange und Kreuzkopf aus einem Schmiedestück. Bei Hilfsmascliinen wird manchmal auch Kolben und Stange aus einem Stück geschmiedet. G e t r e n n t e K o l b e n s t a n g e n pflegt man sowohl in den Kreuzkopf, als auch in den Kolben konisch einzusetzen und durch eine Mutter festzuziehen. Man verwendet am Kolbenende einen K o n u s von 1 : 5 — 1 : 7 wenn man keinen Wert auf leichte Losnehmbarkeit der Stange legt (Handelsdampfer etc.); 1 : 3 — 1 : 4 wenn die Stange beim Nachsehen des Kolbens etc. von diesem getrennt werden muß. (Maschinen unter Panzerdeck, obere Kolben von Tandemmaschinen etc., und wenn Stange und Kreuzkopf aus einem Stück bestehen.) Dementsprechend wählt man für das Kreuzkopfende häufig einen Konus von 1 : 3 — 1 : 4 , weil dieses Ende häufiger losgenommen wird. Man findet auch Kolbenstangen, welche zylindrisch eingesetzt sind; bei sorgfältiger Ausführung ist auch diese Verbindung zuverlässig. Der Schaft der Stange wird etwas stärker gehalten als der größte Durchmesser d l des Konus, damit beim Xaclidrehen des Schaftes der Konus nicht berührt wird; m a n bringt am Kolbenende manchmal unter dem Konus einen kleinen Bund an,

V. Abachn. Details der Hauptmaschine.

Kolbenstange.

215

welcher ein Aufplatzen oder Losewerden der Kolbennabe bei Wasserschlag etc. verhindern soll oder wenn man die Kolbenstange im Schaft nicht übermäßig stark machen will (vgl. Fig. 208). Die Kolbenstangenraut.tern macht man aus Schweißeisen und sechskantig oder rund mit Nuten ; man sichert sie durch einen kräftigen Splint und durch eine neben die Mutter ge-

d Fig. 208.

bohrte Kopfschraubc etc. (s. Fig. 202 und 203). Bei Hilfsmaschinen sichert man die Kolbenstangenmutter häufig auch nur durch eine untergelegte Messingscheibe von 1 bis 2 mm Dicke, welche im warmen Zustande ein Lösen der Mutter verhindert. Eine gute Sicherung bei schnellaufenden Maschinen ist der e i n g e l a s s e n e Splint (Fig. 209). Wird die Mutter nachgezogen, so muß für den Splint eine neue Vertiefung in deren Ansatz eingefeilt werden, oder man versieht die Mutter schon von vornherein mit 6 bia 8 Schlitzen. Damit sich der Kolben auf der Stange nicht drehen kann, versieht man die Stange am oberen Konus manchmal mit einer kurzen Feder. Dimensionierung der Kolbens t a n g e . Der Durchmesser des Gewindekernes wird so bemessen, daß derselbe für die Maximalbelastung etwa beansprucht wird: bei Fraclitdampfern . . mit 400—500 kg'qcm Postdampfern 500—600 Kriegsschiifen . . . 550—700 leichten Kreuzern und 700—900 Torpedobooten Fig 209. Dabei ist als Material Siemens-Martinstahl vorausgesetzt. Im Schaft gibt man der Stange ungefähr (he Hälfte dieser Beanspruchung; man braucht sie dann auf Zerknickung in den gewöhnlichen Fällen nicht mehr zu berechnen. Der Durchmesser des Schaftes beträgt etwa d = dl -f- — bei schwachen Stangen, d =

bei starken Stangen

mit Rücksicht auf eventuelles Führungsstange. Bei die Stange durch den Deckel möglichst gute Führung zu

Xachdrehen. großen Kolben läßt man häufig reichen, um dem Kolben eine geben. Den Durchmesser der

216

I. Teil.

Die ITauptmaschinc.

F ü h r u n g s s t a n g e wählt m a n gleich dem K e r n d u r c h m e s s c r des K o l b e n s t a n g e n g e windes. A u s n a h m s w e i s e findet m a n K o l b e n s t a n g e n , welche mittels eines F l a n s c h e s mit dem Kolben v e r b u n d e n sind. Die Verbin-

i Fig. 210.

dungsbolzen m ü s s e n ganz g e n a u passen, die Muttern gut gesichert sein. Ein Vorteil der K o n s t r u k t i o n ist die leichte Losnelimbarkeit des Kolbens, ein Nachteil die Schwierigkeit der Sicherung gegen Loswerden der Verbindungsbolzen (s. Fig. 210). M a t e r i a l . Als Material wird fast ausschließlich SiemensMartinstahl, m a n c h m a l auch Tiegelstahl oder Nickelstahl verw e n d e t (bei Kriegsschiffen'. Das Material m u ß ziemlich hart sein, damit die Stange sich nicht zu leicht a b n ü t z t und rietig wird.

Pleuelstange und Kreuzkopf. § 104. Die Länge (1er Pleuelstange wühlt m a n immer so groß als möglich, um d e n Druck auf den (ileitschuh des Kreuzk o p f e s möglichst klein zu m a c h e n . Fast niemals findet m a n P l e u e l s t a n g e n , bei d e n e n das V e r h ä l t n i s der Länge zum K u r b e l r a d i u s kleiner ist als 4 : 1 ; anderseits läßt die bes c h r ä n k t e H ö h e der Schiffsmaschinen selten ein größeres Verh ä l t n i s als 4,5 : 1 zu. Die gebräuchlichsten F o r m e n sind in Fig. 211 u n d Fig. 212 dargestellt. Bei den M a s c h i n e n f ü r H a n d e l s s c h i f f e meistens, u n d sehr häufig auch bei K r i e g s s c h i f f s m a s c h i n e n , bringt m a n das Kreuzkopflager an der Pleuelstange a n . W e n n Kreuzkopf und K o l b e n s t a n g e a u s einem Stück geschmiedet sind, legt m a n gewöhnlich das Kreuzkopflager in d e n Kreuzkopf u n d befestigt d e n K r e u z k o p f z a p f e n als Gabelzapfen a n der Stange: Fig. 212. Man v e r w e n d e t diese K o n s t r u k t i o n h ä u f i g bei Kriegsschiffen u n d bei k l e i n e n Maschinen, wie Dampfp i n a s s e n , l l i l f s m a s c b i n e n etc.

V. Abschn. Details der l l a u p t m a s c h i n e .

Pleuelstange.

217

§ 105. Pleuelstangenscliaft. Die Stärke des Schaftes unterhalb der Gabel wählt m a n nie:ist gleich dem Kolbenstangendurchmessen Demzufolge wird die Stärke des verlängerten Schaftes (Fig. 211) ungefähr S„ =©= C 1,75 k,

, «•,

.4.

w e n n k d e n K o l b e n s t a n g e n d u r c h m e s s e r im Schaft b e d e u t e t . Nach u n t e n zu wird der Schaft dicker gemacht, damit er sich besser a n d e n großen u n t e r e n Kopf anschließt u n d auch a u s Rücksicht auf die Festigkeit der Stange. Ist d„ der Durchm e s s e r des Kurbelzapfens, d a n n erhält m a n f ü r d e n Durchmesser S„ meist p a s s e n d e AVerte, w e n n m a n setzt „' =©= 0,6 10—120

W)

00 — 70

120—150

A m h ä u t i g s t e n findet m a n für d e n P l e u e l s t a n g e n k o p f die durch Fig. 211 veranschaulichte Form. Die . L a g e r s c h a l e n m a c h t m a n a u s S t a h l g u ß o d e r U r o n z e ^letzteres m e i s t n u r n o c h bei K r i e g s s c h i f f e n ; m i t W e i l i m c t a l l c i n l a g e bei g r o ß e m Z a p f e n d u r c h -

222

I. Teil.

Die Hauptmaschine

messer; bei kleinen Pleuelstangen findet man nicht selten Bronzeschalen ohne Weißmetalleinlage besonders für den Kreuzkopizapfen. Bei der A u s f ü h r u n g nach Fig. 211 wähle man 7i0 = 0,65 d0 bis 0,7 do hu = 0,65 du bis 0,7 du f ü r Schalen aus Stahlguß mit Weißmetall joder Bronze o h n e Weißmetall und h0 = 0,675 dn bis 0,75 d„ h,i = 0,(575 du bis 0,75 du f ü r Schalen aus Bronze mit "Weißmetall, und zwar nimmt m a n den größeren Wert für kleinere, den kleineren Wert für größere Zapfen. Die Dicke des Weißmetalls wähle m a n , wenn d • Zapfendurchmesse! - , zu W r 18—20 m m für d = 500—600 mm ^ 400—500 = IG—IS : 300—400 = 14-16 =- 2 0 0 - 3 0 0 = 12-14 :: : 150—200 9-12 = 80—150 6 —S) = 5-6 - kleiner als SO mm. Damit das Weißmetall nicht lose werden kann, bringt man in der Schale sehwalbenschwanzförmig begrenzte Vertiefungen an in Form von ringsumlaufenden Killen oder von runden Aussparungen). Eine am Iiande ringsum verlaufende Eindrehung muß das Weißmetall vor dem Heraustreten schützen. Die Schalen werden vor dem Ausgießen verzinnt. Zwischen die Schalen legt man Zwischenstücke von 4 bis 30 mm Stärke, je nach der Zapfendicke, - außer den Zwischenstücken noch Bleche von '/ ä —'/' 2 mm t)icke, um den Spielraum der Schalen regulieren zu können. Man gibt dem Zapfen bei Montage einen Spielraum von ca. •• • •— seines Duroh1000 SUO messers in den Schalen; die Schalen des Kurbellagers bekommen einen seitlichen Spielraum von '/ 2 —3 mm auf beiden Seiten. Die Lagerselnilen greifen mit starken Zentrierungszapfen oder (weniger gut) mit. F j g 017 Nuten parallel zum Zapfenmittel (s. Fig. 217) in den Schaft resp. in den Eagerdeckel ein. R u n d e S c h a l e n . Man findet sehr häufig auch Pleuelstangenköpfe mit r u n d e n Schalen (s. Fig. 212). Dieselben sind etwas leichter als die oben beschriebenen Köpfe. Schalen aus Bronze ; Stärke derselben wie oben ==• ho bzw. hu — 0,5 • Zapfendurchmessei - .

f /-K rtP

II _ _ z k \ IT sTT"

V. Absclin.

Details der l l a u p t m a s c h i n e .

Pleuelstange.

223

Die Zwischenstücke m ü s s e n bei A n w e n d u n g r u n d e r Schalen sehr kräftig s e i n , da sie die Schalen a m D r e h e n v e r h i n d e r n m ü s s e n . W a r z e n , welche am Scheitel der Schale zu diesem Zwcck a n g e b r a c h t w e r d e n , lassen sich sehr Schwei' sauber in d e n P l e u c l s t a n g e n k ö r p e r einpasaen. § 108. Lagerbolzen. Man setzt die Lagerbolzen so n a h e als irgend möglich zusammen. U m d e n K e r n i m Gewinde möglichst wenig zu s c h w ä c h e n , verwendet m a n m e i s t f e i n e s G e w i n d e (Tabelle Teil VIF. Die Muttern b e k o m m e n P e n n s c l i e Sicherung (Tabelle Teil VII). Bei kleinen Stangen v e r w e n d e t m a n Doppelm u t t e r n mit Splint. M a n legt immer die Muttern n a c h o b e n , d e n Bolzenkopf n a c h u n t e n aus Rücksichten auf Montage u n d D e m o n t a g e . Beanspruchung d e r B o l z e n im G e w i n d e k e r n f ü r die M a x i m a l b e l a s t u n g unter V e r w e n d u n g von bestem S i e m e n s Martinstahl: 350—500 kg/(|cm bei F r a c h t d a m p f e r n , 500 — 600 bei Passagierschilfen u n d P a n z e r n , 600—800 bei leichten Kriegsschiffen, 800—900 bei Torpedobooten u n t e r Anwendung von Nickelstalil von 60 bis 70 kg Festigkeit bei m i n d e s t e n s 18°/ 0 D e h n u n g . Die Bolzen werden durch eine Nase oder besser durch eine in den U m f a n g des Bolzenkopfes eingreifende Stifts c h r a u b e Fig. 219 am D r e h e n verhind e r t ; a m Kurbellager b e k o m m e n sie oben Augbolzen-Gewinde zur Krleichter u n g der Demontage. Die Bolzen des Kurbellagers werden stramm in d e n Lagerdeckel eingepaßt, erhalten dagegen L u f t in den Schalen Neben die M u t t e r n wird eine Gradeinteilung auf d e n Lagerdeckel aufgeschlagen, damit m a n sofort ersehen k a n n , wie weit sie angezogen sind. 4? 109. Laftenleckel. Man erhält die üblichen Dimensionen, wenn m a n dieselben auf Biegung durch gleichmäßige B e l a s t u n g berechnet. Ist P die M a x i m a l b e l a s t u n g , als gleichmäßig verteilte Last aufgefaßt, d a n n ist das Biegungsmoment (Fig. 218), P-2a P•a s , • Widerstandsmoment Pa W = 6 4 S M a u w ä h l e die B e a n s p r u c h u n g S = 400—750 kg qcm, F i g 219.

224

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

und zwar den größeren AVert für M a s c h i n e n mit Gewicht.

beschränktem

Anstatt einen besonderen Lagerdeckel ans g e s c h m i e d e t e m S t a h l anzuordnen, m a c h t man häutig auch die Lagerschale s a m t Deckel aus e i n e m Stahlgußstück, wobei dann eine Form wie Fig. 212 resultiert. Die B i e g u n g s b e a n s p r u c h u n g 7 0 0 kg/qcm gewählt werden.

S

kann

hierbei

zu .'¡00

Iiis

Die Breite des Lagerdeckels wird unten 6,/=©=i„. oben b„ 1,5 y Iiis 1,7 y. Bei besonders l a n g e n Zapfen kann man b,t breiter wählen, damit die sog. S c h n a u z e der Stange n i c h t zu schwach wird. S 110. Kreuzkopf und Gleit lia.il Tl. Hei großen .Maschinen für llaudelsdampfer besteht der Kreuzkopf in der Regel aus einem vierkantigen Stahlklotze mit angeschmiedeten Zapfen. Die Gleits c h u h e , meist aus (iußeisen oder Stahlguß, sind aufgeschraubt, die Kolbenstange mittels K o n u s eingesetzt. Hei k l e i n e n Mas c h i n e n und d a , wo (iewichtsersparnis nötig ist, schmiedet man Kolbenstange, Kreuzkopf und (¡leitschuh aus einem Fig. '«n Stück und setzt auf den letzteren nur eine (¡leitplatte aus G u ß e i s e n , Bronze oder Stahl mit Weißmetallgarnierung auf. K reu zköpfe mit e i n g e s e t z t e r Stange. M a n wähle u n g e f ä h r z = 2 • kt dem doppelten äußeren G e w i n d e d u r c h m e s s e r der K o l b e n s t a n g e ^Fig- - - " ) . Die H ö h e h und die B r e i t e f b e s t i m m e man aus der B i e g u n g s b e a n s p r u c h i m g des mittleren Querschnittes. Mas Bieg u n g s i n o m e n t dort ist

P

¡±_l •+ i

_

=

PQ + z) z

-die B e a n s p r u c h u n g somit S

=

4

- k\) h? G

1,5

PJ±z±

V. Abschn.

Details der Hauptmaschine.

Kreuzkopf.

Man wähle S zu 500—700 kg/qcm je nach Maschine; bei Torpedobooten bis 800 kg/qcm. In der Regel findet man / nicht kleiner als

±

der Art

225 der

t :

tv-f-F ; i

O)

die Höhe h nimmt man so groß als möglich an. Man wählt gewöhnlich Zapfenlänge = Zapfendurchmesser, also l = d. Der Zapfen bekommt am Ende gewöhnlich keinen Anlauf, da die Lager innen am Kreuzkopfkörper nur wenig Luft haben. — Seitlich gibt man dem Zapfen eine kleine Abflachung, damit sich die Schmierung besser hält, und damit sicher nur der obere und untere Teil des Zapfens trägt. Bei sehr großen Maschi nen (wo vier Ständer angeordnet sind) findet man auch vier Gleitsehuhe. Dieses Fig. 221. Svstem ist für die Übersichtlichkeit der Maschine vorteilhaft (Fig. 222 bis 225). Fig. 221 zeigt einen Kreuzkopf für die einseitige Gleitbahn der Hauptmaschine eines großen Kreuzers. Die Kolbenstange ist mittels Konus und Mutter im Kreuzkopf, der die Zapfen für die gegabelte Pleuelstange trägt, befestigt. B a u e r , SchiffsmaschiDen.

4. Aufl.

15

M

S

228

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h m e .

Befestigung der Gleitschuhe. Die (ileitschulie müssen bequem losnehmbar sein und so fest gezogen werden

Da die Gleitflächc sich abnützt, muß ein Nachstellen der Schuhe leicht möglich sein. Man bewirkt dies durch Zwischenlegen von d ü n n e m Klech zwischen Körper und Schuh oder durch Anziehen eines zwischen beiden angebrachten Keiles.

V. A b s e h n .

Details der I l a u p t m a s c h i n e .

Kreuzkopf.

229

Sehr häutig findet m a n die K o n s t r u k t i o n Fig. 226. Die Gleits c h u h e w e r d e n von u n t e n eingesetzt u n d mittels einer Leiste durch einige kräftige Stiftschrauben f e s t g e s p a n n t ; außerdem werden sie durch K o p f s c h r a u b e n seitlich g e h a l t e n . E i n e ä h n l i c h e A u s f ü h r u n g zeigt Fig. 227. Bei dieser werden die G l e i t s c h u h e von der Seite h e r e i n g e s c h o b e n u n d durch je vier K o p f s c h r a u b e n befestigt. Das Zwischenlegen von Paßblechen läßt sich bei dieser K o n s t r u k t i o n leichter bewerkstelligen. Die G l e i t s e h n h e m a c h t m a n a u s Gußeisen oder Stahlg u ß ; die Druckfläche b e s t e h t aus konisch eingepaßten Weißmetallstreifen (Fig. 227) oder einer a u f g e g o s s e n e n Weißmetallplatte, welche durch schwalbenschwanzförmige Ansätze am Schuh festsitzt. Bei großen M a s c h i n e n bringt m a n m e i s t e n s auf

der Außenseite des Schuhes der Vorwärtsgleitbahn (ileitschienen an, um d e m Schuh seitliche F ü h r u n g zu geben. Diese Seitenleisten h a b e n zugleich den Zweck, die eingesetzten AVeißmetallstreifen vor d e m H e r a u s s c h i e b e n zu sichern. Die Leisten werden mit v e r s e n k t e n , gesicherten K o p f s c h r a u b e n befestigt (s. Fig. 22G). § 111. Kreuzküpfe mit angeschmiedeter Stange. M a n tindet solche bei fast allen kleinen Schiffsmaschinen u n d bei denj e n i g e n größeren M a s c h i n e n , bei w e l c h e n Gewichtsersparnis notwendig ist. Meistens liegt hier das Lager im Kreuzkopf, so daß die Pleuelstange einen G a b e l z a p f e n b e k o m m t ; auch gibt m a n d e m Kreuzkopf meist n u r einen S c h u h auf Seite der Vorwärtsgleitbahn u n d bringt f ü r den R ü c k w ä r t s g a n g n u r übergreifende Gleitschienen an der (¡radt'ührung an. Gleitschuh u n d Kreuzkopf sind meist aus einem Stück; die Gleitfläche bes t e h t a u s einer auf den S c h u h a u f g e s c h r a u b t e n P l a t t e aus Gußeisen, Stahl oder Bronze, welche oben u n d u n t e n mit K n a g g e n

230

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

versehen und stramm auf den Kreuzkopf aufgepaßt ist. In der Regel wird die Gleitfläche mit Weißmetall versehen. Die Rückseite des Schuhes oder die Rückwärtsgleitschiene wird auch häufig mit Bronze oder "Weißmetall belegt, damit bei Rückwärtsgang ein F r e s s e n der Gleitschienen vermieden wird.

Kig

229.

Fig. 228 und 229 zeigen eine häutig anwandte Konstruktion des besprochenen Kreuzkopfes. Dimensionierung von Lagerdeckel und Bolzen genau wie bei der Pleuelstange angegeben. Man wähle die Dimension x in Fig. 229 möglichst groß, damit beim Hineintreiben der Lagerschalen die Stange nicht schräg zur Gleitfläche zu liegen kommt. Man m a c h t die LaFig. 228. gerschalen aus Bronze; Dicke der Schalen und der Weißmetalleinlage wie bei der Pleuelstange angegeben. § 112.

Druck auf die Gleitbahn.

Ist j

das Verhältnis von

Kurbelradius zur Pleuelstangenlänge, so ist der Druck auf die Gleitbahn, welchen m a n der Dimensionierung der letzteren zugrunde legt: v Druck auf Gleitbahn = j • Maximalkolbendruck. § 113. Gleitbahn. Die Grüße der Gleitfläche bestimmt man nach dem zulässigen spezifischen Flächendruck. Dieser i s t :

V. Abschn.

Details der Hauptmaschine.

Fig. 230.

Gleitbahn.

231

232

I. Teil.

Die Hauptmaseliine.

;>,5—4,5 kg bei Frachtschiffen und langsamen Passagierdampt'ern, 4,5—5,8 kg bei Schnelldampfern, 5,0 — 6,0 kg bei Panzern und großen Kreuzern, 6,0—K,5 kg- bei kleinen Kreuzern und Torpedobooten.

Fig. « l . Die Iireite der Gleitlläclie ergibt sich aus der Anordnung der Maschinenständer etc. Man findet meistens: Länge der Gleitlläclie Iireite 1 :•! Gußeisen eignet sich am besten als Material für che Gleitb a h n ; bei allen denjenigen Maschinen, welche keine gußeisernen Ständer haben, werden demgemäß schon aus diesem Grunde besondere gußeiserne Gleitbahnen an den Ständern befestigt.

V. A b s c h n .

Details der I l a u p t m a s c h i n e .

Gleitbahn.

233

M a n verwendet indessen überhaupt nur bei k l e i n e n M a s c h i n e n die Stünderwand als Gleitbahn und zieht s c h o n aus Montager ü c k s i c h t e n separate G l e i t b a h n e n vor. B e i großen M a s c h i n e n wird die Gleitbahn fast i m m e r von i n n e n mit W a s s e r g e k ü h l t ; m a n bildet dieselbe daher entweder als Vorderwand einer Höhlung im Ständer aus (Fig. 232), iiltere K o n s t r u k t i o n , oder man konstruiert sie als h o h l e n K a s t e n , welcher durch versenkte K o p f s c h r a u b e n Fig. 2 3 0 u. 231 oder durch seitliche F l a n s c h e n und gewöhnliche Bolzen (Fig. 233) mit dem Ständer verbunden ist. Man versieht die G l e i t b a h n querüber mit einigen S c h m i e r n u t e n , oben mit e i n e m Schmiergefäß und unten mit einem Ölfänger, aus w e l c h e m ein am K r e u z k o p f a n g e b r a c h t e r S c h m i e r k a m m das ö l zur S c h m i e r u n g der G l e i t b a h n wieder mit nach oben nimmt. D e n W a s s e r e i n t r i t t für die K ü h l u n g legt m a n meist n a c h u n t e n , den Wasseraustritt nach oben. Man m o n t i e r t die Gleitb a h n häufig derartig, daß Vorwärts- und R ü c k w ä r t s g l e i t b a h n in kaltem Zustande oben etwas n ä h e r z u s a m m e n s t e h e n als u n t e n , um dem Auseinanderrücken der G l e i t b a h n e n bei der W ä r m e a u s d e h n u n g der Zylinder R e c h n u n g zu tragen. l ' m bei Demontage der Pleuelstange den K o l b e n - und K r e u z k o p f in der obersten L a g e festhalten zu k ö n n e n , bringt m a n an der e n t s p r e c h e n d e n Stelle der ( ¡ l e i t b a h n zwei starke G e w i n d e l ö c h e r zum F e s t s p a n n e n e i n e s F l a c h e i s e n s a n , auf w e l c h e s sich der Kreuzkopf bei ausgekuppelter P l e u e l s t a n g e stützt. Die Anordnung der Gleitbahn bei M a s c h i n e n , welche ganz auf s t ä h l e r n e n oder schniiedeisernen Säulen s t e h e n , zeigt Fig. 234 und 2 3 5 . Bei allen M a s c h i n e n , bei welchen es auf G e w i c h t s e r s p a r n i s a n k o m m t , bringt man statt der Rückwärtsgleitbahn nur Gleits c h i e n e n an. Diese sind bei k l e i n e n M a s c h i n e n aus G u ß e i s e n , bei großen aus Stahl oder Bronze. Damit nicht Stahl auf Stahl laufen muß (wobei leicht ein Anfressen stattfindet), füttert m a n e n t w e d e r den Kreuzkopf oder die ( ¡ l e i t s c h i e n e mit Bronze oder W e i ß m e t a l l (s. Fig. 221). Man b e f e s t i g e die G 1 e i t s c h i c n c n s t e t s so, daß sie nach der Seite weggenommen werden k ö n n e n , damit m a n B l e c h e hinter den Gleitschuh legen k a n n , w e n n dieser sich abgenutzt hat, o h n e den ganzen Kreuzkopf mit S t a n g e und K o l b e n demontieren zu m ü s s e n . P

Ist ^ der Druck auf die (¡leitfläche der S c h i e n e (s. Fig. 236), so werden die S c h r a u b e n , welche dieselbe f e s t h a l t e n , durch die K r a f t P

a+b

a 2 ' auf Zug b e a n s p r u c h t . Da die ( ¡ l e i t s c h i e n e n k e i n e starke B i e g u n g a u s h a l t e n , m ü s s e n immer so viele Schrauben, als auf die L ä n g e des G l e i t s c h u h e s k o m m e n , zur A u f n a h m e der B i e g u n g g e n ü g e n .

V. Abschn.

Details der Ilauptmaschine.

Gleitbahn.

285

Rei Befestigung der Gleitschienen an der Gleitbahn ist darauf zu achten, daß beim Losnehmen der Schienen nicht auch

die Verbindung der Gleitbahn mit Ständern oder Säulen vollständig gelöst wird; außer den Schrauben, welche zugleich Schienen und Gleitbahn mit den Ständern verbinden, sind noch einige vorzusehen, welche nur die Gleitbahn am Ständer befestigen (s. Fig. 234 u. 235).

236

I. Teil.

Die l l a u p t m a s c h i n e .

Kurbelwelle, S 114. M a n b e r e c h n e t d e n S c h u f t d e r K u r b e l w e l l e auf Torsion mit Z u g r u n d e l e g u n g des D r e h m o m e n t e s f ü r die Gesamtleistung der M a s c h i n e . Besteht die K u r b e l w e l l e aus m e h r e r e n e i n z e l n e n K u r b e l w e l l e n t e i l e n , so d i m e n s i o n i e r t m a n fast stets alle e i n z e l n e n Teile so stark, wie d a s h i n t e r s t e Stück, w e l c h e s die ( i e s a m t t o r s i o n zu ü b e r t r a g e n h a t . Das D r e h m o m e n t in der W e l l e ist in c m / k g

M = - . 71 G20, wobei N die indizierte L e i s t u n g in P f e r d e s t ä r k e n , n die Umd r e h u n g s z a h l der M a s c h i n e pro Min. ist. A u s diesem M o m e n t b e r e c h n e t sich der W e l l e n d u r c h m e s s e r bei vollem Q u e r s c h n i t t zu

u n d zu

bei g e b o h r t e n W e l l e n , d e r e n B o h r u n g s d u r c h m e s s e r —- d ist. Die T o r s i o n s b e a n s p r u c h u n g ist g e w ö h n l i c h : S = 280—320 k g qcm f ü r Fracht- u n d P a s s a g i e r d a m p f e r , S 350—-100 k g / q c m f ü r s c h w e r e K r i e g s s c h i f f e , £ — 400—480 k g / q c m f ü r leichte K r i e g s s c h i l f e , 6' - 4 8 0 — 5 8 0 k g ' q c m bei T o r p e d o b o o t e n . Diese B e a n s p r u c h u n g e n e r s c h e i n e n niedrig, d ü r f e n jedoch in A n b e t r a c h t der m a n n i g f a c h e n a u ß e r g e w ö h n l i c h e n Beanspruc h u n g e n der Kurbelwelle, z. B. Biegung bei u n g l e i c h m ä ß i g ausg e l a u f e n e n L a g e r n , D u r c h g e h e n der M a s c h i n e bei h o h e m Seeg a n g e etc., nicht h ö h e r gewählt w e r d e n . Legt m a n der R e c h n u n g d a s größte (nach d e n a u f g e z e i c h n e t e n T a n g e n t i a l k r a f t d i a g r a m m e n a u f t r e t e n d e ) D r e h m o m e n t (s. S. (53) z u g r u n d e , so e r h ö h e n sich diese B e a n s p r u c h u n g e n im V e r h ä l t n i s von 1 zu ca. 1,2 — 1,5. B o h r u n g der Welle. zur Kontrolle des Materials.

Kiese d i e n t zur E r l e i c h t e r u n g u n d Man wählt 0,4 bis 0,6.

Die B o h r u n g ' wird n a c h der M o n t a g e v e r s c h l o s s e n , u m ein A n r o s t e n der Welle von i n n e n zu v e r h ü t e n sowie um zu verh i n d e r n , daß W a s s e r d u r c h die B o h r u n g von i n n e n zwischen die K u p p l u n g s f l a n s c l i e n tritt u n d diese a n f r i ß t . S 115. V o r s c h r i f t e n des Germanischen Lloyd f ü r die Wellen von S c h r a u b e n s c h i f f e n . (Vorschriften etc. 1907, § 13.)

V. Abschn. Details der Hauptmaschine. Kurbelwelle. Für alle Mehrfach-Expansionsmaschinen hangender Kurbel

d=y d= V

mit

nicht

237 über-

L n . D

c;

P - L-n-

c

D*

Der größere von beiden "Werten für d ist zu wählen.

Dabei bedeutet: d Durchmesser der Kurbelwelle in cm, P Dampfdruck in kg/qcm absolut, L Länge der Kurbel in cm, Dl Durchmesser des HD-Zylinders in cm, D Durchmesser des A T 7)-Zylinders in cm, w, Anzahl der HD-Zylinder, n Anzahl der iY.D-Zylinder, C1 und C Konstanten. Hiernach berechnete Kurbelwellen können eine Bohrung von 0,4 d besitzen. Bei größerer Bohrung ist eine entsprechende Vergrößerung von d nötig. 1) C o m p o u n d m a s c h i n e n : a) 2 Kurbeln unter 90°. Z>» C, = 115, wenn • = -
C = 400, wenn - = - > 3,478. A b) 3 Kurbeln unter 120° (gleiche ATD-Zylinder). 2 D* C, = 105, wenn - j y j < 2

D > C = 450, wenn 2-=—

4,285, 4,285.

2) D r e i f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e n . a) 3 verschiedene Zylinder und 2 Kurbeln unter 90°. 2 von den Zylindern übereinander. D» C, = 70, w e n n ^

2


8,028. b) 4 Zylinder und 2 Kurbeln unter 90°. Die beiden gleichen .HD-Zylinder stehen über den anderen Zylindern. C\ = 98, wenn ^ D C = 645, wenn —




6,582.

2

238

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

c) 3 verschiedene Zylinder u n d 3 K u r b e l n unter 120°. D2 C\ = 96, w e n n n ,, < (1,601, C = 634, w e n n ^

>

6,604.

d) 5 Zylinder u n d 3 K u r b e l n u n t e r 120°. H o c h d r u c k z y l i n d e r gleich u n d auf d e n ebenfalls gleichen Niederdruckzylinder angeordnet. D2 C, =

4)

93, w e n n ^


0) reichlich aushalten, wobei allerdings das Maschinengewicht von dem Beschleunigungsdruck abzuziehen ist. Ferner müssen sie die Grundplatte so fest auf die Unterlage pressen, daß die entstehende Reibung den horizontalen Beschleunigungsdruck der Gestänge und die seitliche Komponente des Maschinengewichtes, welche beim Überholen des Schiffes entsteht (Neigung der Maschine bis etwa 15° aus der vertikalen Stellung) überwiegt (Fig. 251). Die Bolzen werden gewöhnlich sehr stark und ohne Rücksicht nachgezogen und müssen daher immer so kräftig als möglich sein. Bei Maschinen, deren Schwerpunkt weit oben liegt, kann es beim Überholen des Schiffes vorkommen, daß das Lot vom Schwerpunkt über die Grundplatte hinausfällt; die Bolzen müssen dann auch noch das Kippen der Maschine um die eine Grundplatten-

252

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

kante verhindern. Man findet daher bei Torpedobootsmaschinen auch seitliche Ansätze an den G r u n d p l a t t e n , welche dieses Kippen verllindern sollen (Fig. 267). W e n n die Grundplatte auf dem mit AVasser gefüllten Doppelboden s t e h t , müssen die Bolzen in der Topplatte desselben abgedichtet werden, indem man unter den im Tank befindlichen Bolzenkopf Packung legt oder zwischen Topplatte und Grundplattenflansch eine abdichtende Mutter einschaltet (s. Fig. 252). An den Stellen, wo die Schrauben nicht durchgesteckt werden können, verwendet man Stiftschrauben. Uber die Stärke der Grundplattenlängsträger und Querträger lassen sich bestimmte Regeln nicht aufstellen, besonders weil dieselbe hauptsächlich von der Solidität der Maschinenfundamente abhängt. (Siehe Teil Yll). Jedenfalls müssen die Q u e r t r ä g e r so stark sein, daß sie, durch die Maximalbelastung in der Mitte angegriffen, nur sehr geringe Biegungsbeanspruchung auszuhalten h a b e n ; in der Kegel macht man sie so hoch, daß, wie oben bemerkt, der äußerste Punkt der Pleuelstange nicht tiefer als T'nterkante Querträger zu liegen kommen kann. Fig. 257.

§ 124. Die Längsträger müssen zusammen mit den Längsträgern des M a s c h i n e n f u n d a m e n t e s so stark sein, daß sie die Drehmomente der Massendrückc, welche in den E b e n e n parallel zur Maschinenlängsrichtung entstehen, a u f n e h m e n k ö n n e n , ohne sich meßbar zu deformieren (vgl. Massenausgleich). Eine genügende Steifigkeit gegen diese Einflüsse kann nur ein starkes Maschinenf u n d a m e n t und eine gute Verbindung der Ständer an deren oberen E n d e n verleihen; dementsprechend macht m a n besonders bei Kriegsschiffen die Längsträger sehr niedrig und schwach, so daß sie hauptsächlich für die Montage als Distanzestücke zum Ausrichten der Querträger dienen, u n d läßt das Maschinenf u n d a m e n t allein f ü r die Steifigkeit in der Längsrichtung der Maschine sorgen (s. Fig. 253 bis 256). § 125. Grandlager. Durchmesser derselben siehe Kurbelwelle. Die Länge richtet sich nach dem spezifischen Flächendruck für die Maximalbelastung, welcher den in folgender Tabelle angegebenen AVert nicht überschreiten soll. F l ä c h e n d r u c k im G r u n d l a g e r : Gewöhnliche Frachtdampfer . . . 14—16 kg/qcm Passagierdampfer, Schnelldampfer . 16—22 » Panzerschiffe, große Kreuzer . . . 18—24 > Kleine, leichte Kreuzer 24—28 5 Torpedoboote, Dampfbeiboote . . 28 — 38 »

V. Abschn.

Details der Hauptmaschine. Grundplatte.

253

Bei Maschinen mit mehreren Kurbeln nimmt man an, daß auf jede derselben die Maximalbelastung des HD-Zylinders wirkt, und gibt den < 1 rundlagern eine derartige Oesamtlänge, daß die Maximalbclastung, dividiert durch die Gesamtdruckfläche, den spezifischen Flächendruck obiger Tabelle ergibt, wobei man jedoch nicht außer acht lassen darf, daß auch der Druck jedes einzelnen Lagers die angegebenen Werte nicht wesentlich überschreitet. Lager, bei denen auf jeder Seite Kurbeln liegen, die unter 180° versetzt sind, können etwas höhere Flächendrücke erhalten. Die Grundlager macht man im allgemeinen möglichst gleich lang und legt sie so nahe als irgend möglich neben die Kurbelwangen ; letztere müssen zwischen den Lagern nur so viel Spielraum haben, daß bei Abnutzung der Druckringe und bei Wärmeausdehnung der Welle die Wangen nicht gegen die Lager gedrückt werden. L a g e r s c h a l c n . Sehr häufig wird die untere Lagerschale rund, die obere eckig ausgeführt; bei großen Handels- und Schnelldampfern findet man gewöhnlich eckige Unterschalen. Mitunter werden bei Kriegsschiffen auch ()ber- und Unterschalen rund gemacht (Fig. 255). E c k i g e O b e r - u n d U n t e r s c h a l e n (Fig. 258 und 259) müssen ganz stramm in den Lagerbalken eingepaßt sein; ist dies der Fall, so hat man bei solchen Schalen ein Losewerden im Betrieb weniger als bei den andern Konstruktionen zu befürchten. Bei großen Lagern macht man die Schalen hohl und läßt Kühlwasser durch dieselben zirkulieren. Material. Gußeisen bei Handelsschiffen, Bronze oder Stahlguß bei Kriegsschiffen, stets mit Weißnietalleinlage, welche durch Rillen und Aussparungen gehalten wird. Die Schalen werden vor dem Ausgießen verzinnt. Um die Lagerlänge möglichst auszunutzen, wird das Weißmetall häufig bis zur Außenkante der Lagerschalen durchgeführt und durch eine Kingnut festgehalten. Zwischen den Schalen liegen meist Zwischenstücke aus Bronze oder Gußeisen d i e jedoch bei eckigen Schalen keinen ausgesprochenen Zweck haben); außerdem werden noch einige verschieden starke Messingbleche zwischengelegt, welche zum Auswechseln beim Nachziehen des Lagers dienen. Die Zwischenstücke und Messingblechbeilagen werden durch zwei Stifte, welche in der Unterschale sitzen und bis in die Oberschale reichen, gehalten. Damit die sämtlichen Lager genau in einer Linie liegen, werden dieselben nach dem Verbinden der Grundplatten bei der Montage »ausvisiert«. Man läßt das Weißmetall in den Lagern ungebohrt und verschließt bei allen Lagern beide Lagerenden durch eine Holzscheibe, in deren Mitte ein Stück Blech mit einem ganz kleinen Loch angebracht ist. Die Bleche werden so lange verschoben, bis man durch die sämtlichen kleinen Löcher den Schein eines Lichtes sehen kann, welches an einem Ende der Maschine im AVellenmittel angebracht ist. Man setzt dann in das Loch im Blech die Zirkelspitze ein und zeichnet das Lager durch Schlagen eines Kreises zum Ausbohren vor.

254

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

Die r u n d e n U n t e r s c h a l e n gewähren den Vorteil, daß man sie herausnehmen kann, ohne die Kurbelwelle zu demontieren. Man kann z. B. nach dem Warmlaufen eines Lagers die Unterschale herausdrehen, nachschaben und die zugestrichenen Schmiernuten wieder nachhauen. Die Welle wird zu diesem

Zweck etwas in die Höhe gekeilt und das Herausdrehen der Schale mit einem gekrümmten Hakenschlüssel bewirkt (Fig. 261). Wenn Ober- und Unterschale rund sind, müssen die Zwischenstücke durch den Deckel festgeklemmt werden, damit sich die Schalen nicht drehen können. § 126. Lagerdeckel. AVenn die obere Schale rund ist, macht man den Deckel aus Gußeisen oder Stahlguß; bei eckiger Oberschale verwendet man als Deckel meist eine schmiedeeiserne oder stählerne Platte. Dimensionen siehe unten. Im Deckel

V. Abschn.

Details der Hauptmaschine.

Grundplatte.

255

wird ein durch die Oberschale reichendes H a n d l o c h , etwa 120 X 75 mm groß, angebracht, durch welches dem Lager konsistentes Fett zugeführt und die Temperatur desselben gefühlt werden k a n n . Über dem Handlocli sitzt meist ein Schmierkasten mit zwei Fächern, von denen das eine Fach eine Öffnung f ü r

g e n a n n t e s Handloch besitzt, das andere aber f ü r öldochtschmierung eingerichtet ist. Häufig wird der Deckel mit der Oberschale durch besondere Schrauben v e r b u n d e n , welche ermöglichen, daß beide Teile zugleich demontiert werden k ö n n e n ; außerdem sind oben im Deckel und in beiden Schalen Gewindelöcher für Augschrauben angebracht. Bei kleineren Maschinen empfiehlt es sich, die Oberschale ganz wegzulassen und den Deckel mit Weißmetall auszugießen.

256

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

§ 127. Lagei'ltolzeTl. Bei schmalen Ladern zwei, bei breiten Lagern vier Stück. AVenn angängig, verwendet man Bolzen mit Muttern an beiden Enden, unten häufig eine nicht drehbare Vierkantmutter (Fig. 258—259). Seltener kommen Kölzen mit

Fig.

2G0.

Fig. 262.

Köpfen unten vor. Jedenfalls soll das Auswechseln der Bolzen immer möglichst leicht bewerkstelligt werden k ö n n e n . Die Bolzen mit Muttern oben und unten erhalten über der Platte einen eingelassenen Bund, so daß sie fest in derselben sitzen. Man achte auf gehörige Versteifung der Platte am Angriffspunkt der Bolzen (vgl. Fig. 258—259).

V. Absclm.

Details der H a u p t m a s c h i n e .

Grundplatte.

"257

Bei kleineren Lagern v e r w e n d e t m a n Stifte bis etwa 3" Durchmesser. Diese h a b e n d e n Nachteil, daß sie schwer zu e r n e u e r n sind, besonders w e n n sie u n t e n a m B u n d a b b r e c h e n . Die Bolzen oder Stifte erhalten feines G e w i n d e (Tabelle in Teil VII) u n d oben bei größeren M a s c h i n e n P c n n s c l i e Muttern (Tabelle in Teil VII;, bei kleinen Maschinen Doppelmuttern. Bei ersteren versieht m a n die Deckel mit einer aufges c h l a g e n e n Teilung, damit m a n den Grad des Anzuges feststellen k a n n . Die Bolzen erhalten oben Gewindelöcher f ü r A u g s c h r a u b e n zum H e r a u s n e h m e n . § 128.

Dimensionen der Grnndlager (s. Fig. 22).

,, , ,. . 1 a — ca. 0,85 bis 0,i) d für Schale u n d GrundB o l z e n d l st a nz , .. ,-. r . -, r ... T platte aus Gußeisen, von Mitte hager „ - - , . A , , - , .... 1 „ , , ° |a ca. 0,(i> bis 0,S;) m m f ü r Gußeisen, 1— n u n g des Weißmetalls | dto. bei Torpedobooten r = 0,06 d -j- 5 m m für Stahlguß lind Bronze. Stärke der (¡rundplatte | s = 0,20 bis 0,2 S t ä r k e d e r L a g e r b o l z e n etc. Verteilt m a n die Maxim a l b e l a s t u n g der K u r b e l auf die Bolzen der beiden Lager n e b e n der b e t r e i f e n d e n K u r b e l , so tinclet m a n eine B e a n s p r u c h u n g von etwa S = 220—300 kg/.)cm bei Handelsschiffen, 5 = 300—450 » » Kriegsschiffen, S = 450—580 > > Torpedobooten. Liegt ein einziges Lager zwischen zwei K u r b e l n , so versieht m a n es meist mit vier Bolzen oder mit zwei stärkeren Bolzen. Man ist jedoch im allgemeinen stets bestrebt, sämtliche Bolzen gleich stark zu m a c h e n . B a u e r , Schiffamaschinen. 4. Aufl.

1'

I. Teil.

258

Die H a u p t m a s c h i n e .

der Lagerdeckel. D i e s e werden meist als p durch die h a l b e M a x i m a l b e l a s t u n g - - gleichmäßig belastete Träg e r b e r e c h n e t , welche in den B o l z e n m i t t e l n frei aufliegen. B i e g u n g s b e a n s p r u c h u n g meist etwas geringer als für die Pleuelstangenlagerdeckel a n g e g e b e n . Liegt nur ein L a g e r zwischen zwei K u r b e l n , so m a c h t man d e n Deckel starker, etwa 3 ' 2 — 4 ' : , so stark, oder breiter als bei d e n andern L a g e r n . Breite der Lagerdeckel etwa § 129.

Stärke

Die H ö h e

b = 0,6—0,1) • Lagerlänge. ergibt sich dann aus obigen W e r t e n der F o r m e l :

S =

Biegungsmoment Widerstandsmoment

für S a u s oder

S =

1

IIH P • a b • S"

V

Maschinenständer. § 130. Die A n o r d n u n g d e r M a s c h i n e n s t ä n d e r einflußt die K o n s t r u k t i o n der M a s c h i n e wesentlich und ist den T y p u s derselben charakteristisch.

befür

Kleine, gewöhnliche Handelsschiffe. Ständer aus G u ß e i s e n , K i p p e n g u ß oder H o h l g u ß mit a n g e g o s s e n e r Gleitbahn. 2 S t ä n d e r für j e d e n Zylinder oder vorn S ä u l e n , h i n t e n Ständer. Häufig werden die S t ä n d e r einer Seite mit dem K o n d e n s a t o r aus e i n e m S t ü c k g e g o s s e n ; e b e n s o findet m a n häufig che L a g e r für l'inst.W e l l e und L u f t p u m p e n h e b e l und oft (bei Kinspritz-KonrL; auch die L u f t p u m p e an die Ständer a n g e g o s s e n . T y p i s c h e Form F i g . 78—83. Wandstärke

für IiippenguU

Flanschdicke Stärke der Gleitbalm

und Hohlguß

•»

Gußeisenständer Stahlgußstärtder » Stahlsäulen s

•>

>

bei H a n d e l s s c h i f f e n * Schnelldampfern » Kriegsschiffen > » « Torpedobooten im Gewindekern liei V e r w e n d u n g v o n Spezialstahl

25—45 kg/qcm, i)0—-100 » 100—130 150—180 » 500—700

>

T 0 0 — 1 0 0 0 •»

Hei M a s c h i n e n , w e l c h e n u r auf S ä u l e n s t e h e n , k a n n die B e a n s p r u c h u n g e n rechnerisch g e n a u e r festlegen.

man

B e i s p i e l . B e r e c h n u n g d e r in d e n S ä u l e n u n d D i a g o n a l e n eines Torpedojägers durch den Gleitbahndruck auftretenden Spannungen. A n o r d n u n g s. F i g . 2(>(>. D i e . M a x i m a l b e l a s t u n g d e s K o l b e n s s e i 34 5 0 0 k g . D e r g r ö ß t e G l e i t b a h n d r u c k ist s o m i t ( P l e u e l s t a n g e n l ä n g e 4 • Kurbelrudius) Q

des

p l

—

—

;

0,45p, O.Hip, 0,08p,

o¿pl

P, 0,55 p, 0,25 j

ND

^

1 t

p,

Den Reibungskoeffizienten wähle man zu / f----

O.i;, für JVD-Zvlinder, 0,2 für MD- und iTD-Zylinder.

Als gedrückte Flache nehme man die gesamte Kückenfläche des Schiebers au, ohne Rücksicht auf eine etwa vorhandene Entlastungsvorrichtung, weil das Schiebergestänge auch stark genug sein muß, um den Schieber zu bewegen, wenn die Entlastung nicht funktioniert. Man legt somit der Berechnung des Schiebergcstänges eine Maximalkraft 5 Beispiel. Der Flachschiebcr des MD-Zylinders einer Dreifach -Expansionsmaschine sei 1,2 m breit und 1 m lang. Absolute Kesselspannung 10at. Dann ist nach obiger Tabelle p --- 0,4 pl -_— 4 at. Hieraus Q = 0,2 • 100 • 120 • 4 = 9(500 kg. W e n n bei einer Maschine n u r K o l b e n s c h i o b e r vorh a n d e n sind, geht m a n bei der Dimensionierung des Schiebergestänges von dem Kerndurchmesser d des Gewindes der SchieberStange aus, welcher nur empirisch bestimmt werden kann. Der Konidurchmesser d ist bei Kolbcnschiebern: d — C • D, wobei D der Durchmesser des Schiebers und C =-- 0,11—0,20 bei ifD-Zvlindern (8—15 at) C = 0,10—0,17 bei MD-Zvlindern (3—8 at) C . - 0,07—0,11 bei AT^Zylindcrn ( 1 - ; ! at). Dabei gelten die g r ö ß e r e n Werte von C für höheren Druck, k l e i n e Schieber und schwer gebaute Schiffe, die k l e i n e r e n Werte f ü r niedrigeren Druck, g r o ß e Schieber (700—1200 Durchmesser) und für leicht gebaute Schiffe. Die Kraft Q, welche man der Berechnung der übrigen Gestilngeteile zugrunde legt, ergibt sich dann durch Multiplikation d27i von —— mit der für den betreffenden Maschinentypus üblichen Beanspruchung des Gewindekernes der Schieberstange (s. unten). Außer vorstehender rein empirischer Reclinungsweise liefert auch folgende Methode psssende AVerte: Nimmt man a n , daß der Dampfdruck im Schieberkasten auch hinter den Dichtungsringen des Schiebers wirkt, dann ergibt sich die Schieberstangcnkraft Q zu Q D 7i a - b ) p • f — 0,5 D p (o + b). Hierin ist der Reibungskoeffizient zu 0,l(i angenommen und D lichter Durchmesser der Schieberbüchse in cm, a und b die äußere Breite der Scliieberdichtungsringe in cm, p Dampfüberdruck im Schieberkasten in kg/c[cm. Bei Maschinen mit verhältnismäljig geringer Umdrehungszahl (Handelsschiffe, große Kriegsschiffe) genügt e s , mit der in vorstehender Weise berechneten Schieberstangcnkraft zu rechnen. Bei schnellaufenden Maschinen mit verhältnismäßig großem Schioberhub (Torpedoboote etc.) kommt zum Iieibungswiderstand noch die nicht unbeträchtliche Besehlcunigungskraft des Schiebers und des Gestänges hinzu. Diese kann unter Umständen größer sein als der gerechnete Reibungswiderstand und ist: G v1 Cr • s • n* , ' 17!)0 Hierin ist: C Beschleunigungsdrnek in kg, Cr •-..-: Gewicht des Schiebers und der Schieberstange in kg, s .- : Ilnb des Schiebers in ni, n — Umdrehungszahl pro Minute.

26

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

.Die größte in der Schieberstange bzw. in dein anschließend e n Gestänge wirkende K r a f t ist d a n n :

c. § l:-iS. Schieberstange. Der Schieber legt sich Tinten gegen einen s t a r k e n Hund u n d ist oben durch eine Mutter mit Sicherung gehalten. Der Schieber m u ß sich zwischen B u n d u n d Mutter seitlich verschieben k ö n n e n : beim F l a c h s c h i e b e r , u m dem D a m p f d r u c k ein A n p r e s s e n des Schiebers gegen das Schiebergesicht zu e r m ö g l i c h e n , beim Kundschieber, damit er sich der S c h i e b e r b o h r u n g möglichst gut anpassen kann. Man setzt deswegen die obere M u t t e r durch Gegenmutter mit Splint fest oder legt ein Distanzrohr um die Stange (Fig. 271). Die Stange m u ß sich von u n t e n durch die Stopfb ü c h s e schieben l a s s e n , w e n n der Stangenkopf an:j geschmiedet oder ein E i n s t e c k e n von o b e n unmöglich H | ist (Panzerdeck). Man w e n d e t d a h e r meist statt des | B u n d e s e i n e n Ring an, welcher sich auf e i n e n K o n u s stützt (Fig. 271}. Da b e i m Kegulieren der Maschine — um den Schieber tiefer zu legen — dieser Ring a b g e d r e h t werden m u ß , empfiehlt es sich, über denselben e i n e n zylindrischen Hing zu legen. Ks k a n n d a n n beim Kegulieren der konische King i n t a k t bleiben und der zylindrisch ausgebohrte King über demselben abgedreht werden. E s ist zu b e a c h t e n , daß sowohl die obere Stirnfläche des R i n g e s als auch die Arbeitsfläche, mit welcher der Schieber auf diesem liegt, g e n a u senkrecht zur Schieberstange s t e h e n , da sonst der Schieber nicht dichthalt bzw. sich einseitig abnützt. Man findet die B e a n s p r u c h u n g der Schiebcrstange durch die K r a f t Q im Gewindekern ( K e r n d u r c h m e s s e r - 'I zu S 120—250 kg/qcm bei H a n d e l s s c h i f f e n , S — SCO—400 kg/qcm bei Kriegsschiffen. Den Schaft, welcher in der S t o p f b ü c h s e resp. der u n t e r e n S c h i e b e r s t a n g e n f ü h r u n g l ä u f t , dimensioniert m a n sehr stark, teils wegen des oben e r w ä h n t e n K o n u s , teils aus Rücksicht auf späteres N a c h d i v h e n . Durchmesser in der S t o p f b ü c h s e 1,7 fi — 1,9 d, Durchmesser in der F ü h r u n g 1,8 d — 2 ä, Konizität des Ringes unter d e m Schieber =#= 1 : (>. Fig ''71

k l e i n e n M a s c h i n e n , bei welchen die Exzenterstange direkt an der Schieberstange angreift, b e s t e h t der S c h i e b e r s t a n g e n k o p f n u r aus e i n e m A u g e , in welches eine Metallbüchse zur L a g e r u n g des Gabelbolzene der E x z e n t e r s t a n g e eingezogen ist (vgl. Fig. 271).

V. A b s c h n . D e t a i l s d. H a u p t m a s c h i n e . S t e u e r u n g s g e s t ä n g e .

2(57

M a n c h m a l m a c h t m a n diese B ü c h s e auch zweiteilig, so d a ß m a n sie mittels eines Keiles nachziehen k a n n . Bei g r o ß e n M a s c h i n e n und wenn der Schieberstangenk o p f d i r e k t a m K u l i s s e n s t e i n a n g r e i f t , gibt m a n d i e s e m d i e F o r m e i n e s l ' l e u e l s t a n g e n k o p f e s . M a n findet g e w ö h n l i c h r u n d e o d e r eckige Bronzelager mit Zwischenstücken, meist o h n e Weißmetalle i n l a g e . I n d e r R e g e l ist d e r K o p f a n d i e S t a n g e a n g e s c h m i e d e t , m a n c h m a l a u c h durch K o n u s u n d Keil mit d e r s e l b e n v e r b u n d e n . F l a c h e n d r u c k i m Lager b o o t e n b i s 100 k g / q c m ) .

IJ -

40—70 kg/qcm

bei

Torpedo-

D i e L ä n g e d e s L a g e r s m a c h t m a n bei K u l i s s e n s t e u e r u n g m ö g l i c h s t g e r i n g , d a m i t die E x z e n t e r s t a n g e n g a b e l n n i c h t zu w e i t werden. Die Schieberstange b e k o m m t möglichst n a h e unter d e m Schieber u n d möglichst n a h e über der Kulis«? resp. d e m ant r e i b e n d e n H e b e l etc. eine solide F ü h r u n g . Die l e t z t e r e bes t e h t m e i s t a u s e i n e m e i n f a c h e n Kock a u s ( i u U r i ' v n oder Stahlg u ß m i t B r o n z e l a g e r n ; d e r s e l b e ist o f t z w e i t e i l i g ZV,T . &

Hierin ist bei Maschinen mit 1 Kurbel 2 Kurbeln unter 90 u . 3 » » 120" . 4 » » 90° .

1,0 c 1,3 c 1,85 c - = 2,4. c ^

Die Beanspruchung k auf Verdrehung lindot sich gewöhnlich zu 250—300 kg/qcm (bis 400 kg/qcm für Torpedoboote); treten auch Biegungen auf, dann ist die Beanspruchung geringer zu nehmen. Soll an Gewicht gespart w e r d e n , dann ist es zweckmäßig, die Umsteuerwelle hohl herzustellen. Für die Beanspruchung der L'msteuerwelle ist es vorteilhaft, die Uuisteuerhebcl f ü r die Kulissen möglichst kurz zu machen. F ü r eine gegebene Kulissenlänge wird dies durch möglichst großen Ausschlag der Unisteuerweile erreicht, der jedoch gewöhnlich nicht über 1)00 genommen wird. Bei Maschinen über 100 PS erhält gewöhnlich jeder Umsteuerhebel einen Schlitz, in welchem sich die Traverse, an der die K u l i s s e n - i l ä n g e s t a n g e n angreifen, verstellen läßt. Die Verschiebung der Traverse geschieht durch eine Schraubenspindel (s. Fig. 287;. Man kann mittels dieser Finrichtung ¡bei jedem Zylinder den günstigsten Fiillungsgr«d leicht einstellen und seine Leistung in gewissen Grenzen (um ca. 12—16° 0) verändern. Der Schlitz ist so zu stellen, daß er bei Rückwärtsgang der Maschine parallel zur Schieberstange steht, so daß dann die Kulisse, unabhängig von der Stellung der Traverse im Schlitz, immer ganz ausgelegt ist (s. Fig. 288;.' Wird der Ausschlag der Umsteuerwelle bzw. der Umsteuerhebel zu 90 0 angenommen, so steht bei Vorwärtsgang der Maschine der Schlitz senkrecht zur Richtung der Schieberstange; es ist in diesem Fall die Verschiebung der Traverse im Hebel gleich der Verschiebung der Kulisse.

282

I. Teil.

Die Hauptmascbine.

Der Ausschlag s des Umsteuerhebeis ist meistens gleich oder etwas kleiner als die Entfernung der Exzenterstangenzapfen an der Kulisse voneinander. Die Umsteuerwelle und die Traversen werden aus geschmiedetem Stahl, die Umsteucrhebel bei billiger Ausführung

aus Gußeisen, meistens und aus geschmiedetem In Fig. 287 sind die für Stahlguß angegeben. Bei Ausführung in Hebel um ca. 10—15 °/0

jedoch aus Stahlguß für Handelsschiffe Stahl für Kriegsschiffe ausgeführt. gebräuchlichen Abmessungen für d - — 1 Gußeisen können die Dimensionen der stärker genommen w-erden.

Der Hauptumsteuerhebel ist bedeutend kräftiger als die einzelnen UmSteuerhebel auszuführen. Aus Stahl geschmiedete Ilebel fast immer bei Kriegsschitfsiuaschinen) erhalten gewöhnlich die in Fig. 2K9 dargestellte Form. Die Befestigung der Hebel auf der Umstcuerwelle geschieht durch Aufpressen oder AVarmaufziehen, außerdem zugleich durch starke Federn. I'm eine Bewegung der Umsteuerwolle wahrend des Ganges der Maschine zu verhindern, wird dieselbe häufig mit einer Feststell Vorrichtung versehen. Bei Handumsteuerung wird hierfür gewöhnlich eine Klemmvorrichtung angewandt. Bei Dampfumsteuerung sind Klemmvorrichtungen nicht zweckmäßig, weil dieselben bei plötzlich auszuführenden Manövern zu F i g . 289. lange Zeit zur Auslösung bedürfen; es ist besser, einen festen Anschlag anzubringen, gegen welchen sich bei Yorwärtsgang der Maschine entweder ein UmSteuerhebel oder ein besonders dazu angebrachter Ilebel stützt.

V. Absclm.

Details d. l l a u p t m a s c h i n e .

Umsteuerung.

¿83

§ 147. Umsteuerungsvorriclitnngen. M a s c h i n e n bis ca. 150 P S ; k ö n n e n durch einen H a n d h e b e l , welcher auf der Umsteuenvelle aufgekeilt ist, direkt u m g e s t e u e r t w e i d e n . Bei größeren M a s c h i n e n bis ca. 500 PSi wird die Umsteuerwelle gewöhnlich durch H a n d r a d u n d Schneckengetriebe oder S c h r a u b e n s p i n d e l bewegt. Bei M a s c h i n e n über 500 PSi wird f ü r das Manövrieren m e i s t e n s eine D a m p f u m s t e u e r u n g vorges e h e n ; f ü r d e n Notfall ist jedoch außer dieser noch eine H a n d u m s t e u e r u n g v o r h a n d e n . Dampf- u n d H a n d u m s t e u e r u n g werden h ä u f i g in geeigneter Weise v e r b u n d e n . Die U m s t e u e r u n g s m a s c h i n e n werden e n t w e d e r als i r e k t w i r k e n d e« oder als »Ii u n d 1 a u f - U in s t e u e r in a s c h i n e n« a u s g e f ü h r t . S 148. Die direktwirkenden Umsteuermaschinen (System Brown), besitzen e i n e n D a m p f z y l i n d e r u n d einen mit ö l oder W a s s e r gefüllten Bremszylinder, die beide in einer Achse angeo r d n e t sind (s. Fig. 2!)i)—2i)3). Der Bremszylinder ist nötig, um e i n e stoßweise oder zu rasche B e w e g u n g der Kolben der Ums t e u e r m a s c h i n e n bzw. der Steucrungsteile der Maschine zu verh ü t e n . Bei der dargestellten U m s t e u e r m a s c h i n e bewegt der auf der Kolbenstange befestigte Kreuzkopf mittels zweier Z u g s t a n g e n die auf der Umsteuerwelle sitzenden Unisteuerhebcl, w ä h r e n d die r m s t e u e r m a s c h i n e feststeht. Bei e i n f a c h e r e n A u s f ü h r u n g e n ist das obere E n d e der aus d e m Bremszylinder a u s t r e t e n d e n K o l b e n s t a n g e mit einem Auge v e r s e h e n u n d greift direkt an d e m Z a p f e n des I l a u p t u n i s t e u e r h e h e l s an. Die Unisteuermaschine s t e h t d a n n nicht f e s t , sondern k a n n um einen u n t e n vorg e s e h e n e n Z a p f e n schwingen, welcher mit der G r u n d p l a t t e etc. der Maschine fest v e r b u n d e n ist. Die Steuerung des D a m p f z y l i n d e r s erfolgt durch e i n e n gew ö h n l i c h e n Muschelschieber mit s e h r geringer äußerer u n d i n n e r e r D e c k u n g , w ä h r e n d der Bremszylinder durch Kolbenschieber oder Ventile gesteuert wird (s. Fig. ¿92 u n d 2!(3). Beide Steuerungen sind m i t e i n a n d e r v e r b u n d e n und werden durch einen H a n d h e b e l vom M a s c h i n i s t e n s t a n d e aus bewegt. Sobald die Bewegung der beiden Schieber erfolgt ist und Dampf in d e n Zylinder einströmt, beginnt die Kolljenstange der Unis t e u e r n i a s c h i n e sich zu bewegen u n d n i m m t dabei das Querh a u p t , an welchem die U m s t e u e r u n g s - Z u g s t a n g e n angreifen, mit. An diesem Q u e r h a u p t ist noch ein Arm angebracht, welcher eine n i c h t d r e h b a r e .Mutter enthält. Diese schiebt sich über eine vertikal s t e h e n d e Spindel mit s e h r steilem (iewinde u n d versetzt diese in Drehung. Da diese Spindel an i h r e m u n t e r e n E n d o m i t (iewinde durch eine Mutter im Hebel, welcher die Schieberstange bewegt, g e f ü h r t ist, u n d da dieser Hobel n u n m e h r f e s t s t e h t , verschiebt sich die Spindel bei ihrer Drehung mit der d a r a n befestigten Schieberstange u n d bringt dadurch d e n Schieber wieder in seine Mittellage. Dadurch k o m m t die Ums t e u e r m a s c h i n e zum Stehen, sobald der Maschinist d e n H a n d hebel nicht m e h r bewegt. Diese RückStellvorrichtung k a n n statt d u r c h eine .Schraubenspindel auch durch ein System von H e b e l n bewirkt werden.

F i g . 292.

V. Abschn.

Details d. Hauptmaschine.

Umsteuerung.

287

Eine solche Ausführung zeigt Fig. 295 und 296. Zunächst wird durch den Handhebel H, die Zugstange a und den Hebel ABC die Dampfschieberstange S und der Dampfschieber bewegt. Dieser veranlaßt die Bewegung der Kolbenstange, und da jetzt der Angriffspunkt des Hebels ABC, auf welchen der Handhebel wirkt, feststeht, wird durch die Zugstange DC der Schieber n u n wieder in seine Mittelstellung zurückgestellt. Die Steuerung des Bremszylinders besteht aus einem kleinen Drehschieber E, welcher durch den Hebel h und die Zugstange b mit der Dampfsrhieberstange verbunden ist. Der Bremszylinder k a n n auch ohne besondere Steuerung ausgeführt werden und erhält dann einen Kanal, welcher die beiden Kolbenseiten miteinander verbindet und durch einen T

Fig.

2!I4

H a h n oder ein Ventil ganz oder teilweise abgeschlossen werden kann. Mitunter erhält der Bremskolben nur eine kleine Bohrung, durch welche das Wasser von der einen auf die andere Kolbenseite treten kann. Der Dampfkolben wird als normaler gußeiserner Kolben ausgeführt. Der Bremskolben erhält entweder gewöhnliche Metalldichtungsringe oder doppelte Ledermanschetten (s. Fig. 294) mit zwischenliegendem Schleifring aus Weißmetall. Der Durchmesser des Bremszylinders wird etwa 0,6—0,7 vom Durchmesser des Dampfzylinders gemacht. E s ist daher die größte im Bremszylinder auftretende Pressung ca. 2—2,8 mal so groß als die größte D a m p f s p a n n u n g im Dampfzylinder der Umsteuermaschine. W ä h r e n d der Dampfkolben meistens n u r eine einseitige Kolbenstange erhält, wird der Bremskolben mit durchgehender Kolbenstange versehen und zwar von gleichem Durchmesser auf beiden Seiten Hierdurch wird ein Expansionsgefäß, welches die von der einseitigen Kolbenstange verdrängte Flüssigkeitsmenge a u f n e h m e n bzw. hergeben muß, entbehrlich. Der Aufstellungsort der Umsteuermaschine ist so zu wählen, daß dieselbe möglichst unmittelbar an dem Hauptumsteuerhebel angreift.

288

i. Teil.

Die Hauptmaselline.

V. A b s c h n .

Details der H a u p t m a s c h i n e .

Umsteuerung.

E b e n s o ist das G e s t ä n g e f ü r den von H a n d bewegten Steuerschieber mit möglichst wenig G e l e n k e n oder Wellen mit H e b e l n n a c h d e m M a s e h i n i s t e n s t a n d e zu f ü h r e n , u m toten G a n g zu vermeiden. Bei d e r Dimensionier u n g des Umsteuerscliiebers bzw. des zugehörigen Gestänges ist darauf zu a c h t e n , daß die zum U m s t e u e r n nötige K r a f t am H a n d h e b e l nicht zu groß ausfällt, sowie daß d a s Gestänge nicht durch Biegung oder Verd r e h u n g m o m e n t a n zu stark nachgibt, so daß toter G a n g entsteht. Der Dampf f ü r die Ums t e u e r m a s c h i n e soll sowohl d e r l l a u p t - a l s auch der Hilfsdampfleitung entnommen werden k ö n n e n . Der Abdampf wird meistens n u r in d e n K o n d e n s a t o r geleitet. § 149. Die sog. Rundlaur-Umstenennascliinen s i n d gewöhnliche ein- oder zweizylindrige K u r b e l d a m p f m a schinen, auf deren Kurbelwelle eine Schnecke sitzt, welche ein S c h n e c k e n r a d treibt. Die scheniatische Ano r d n u n g einer zweizylindrigen R u n d l a u f - U m s t e u c r m a s c h i n e zeigt Fig. 297. Eine auf der Welle des Schneckenrades sitzende Kurbel oder ein direkt a m Sclineckcnradc sitzender K u r b e l z a p f e n bewegt durch eine Pleuelstange die Umsteuerwelle. In Fig. 298 ist eine sog. Hilfsumsteuermaschine schematisch dargestellt, wie sie als zweite Umsteuervorrichtung bei sehr großen B a u e r , Schiffsmaschinen.

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1 V/

1

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4. Aufl.

Fig. 296.

19

290

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

V. Abschn.

Details der Hauptmaschine.

Umsteuerung.

291

292

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

Schiffsmaschinen angeordnet wird. Die Umsteuerung erfolgt hier durch eine Zahnstange und ein mit dem Schneckenrad durch eine ausrückbare Klauenkupplung verbundenes Zahnrad. In beiden Fällen k a n n die Umsteuermaschine selbst ebenfalls umgesteuert werden, was entweder durch einen drehbaren Verteilungsschieber, wie in Fig. 299 und 300 dargestellt, oder auch durch einen Wechselschicber geschehen kann. Der drehbare Schieber ist so eingerichtet, daß er auf der einen Seite als gewöhnlicher Muschelschicber, auf der andern Seite als sog. .E-Schieber wirkt, während er in seiner mittleren Stellung alle Kanäle ganz geschlossen hält. Das Verdrehen des Schiebers geschieht mittels eines Handhebels durch die außerhalb des Schieberkastens durch Vierkant geführte Schieberstange. Die Steuerung des Schiebers geschieht durch ein Exzenter, welches mit der Kurbel einen AVinkel von 90° einschließt. Bei Umsteuerung durch AVecliselschieber wird der Verteilungsschieber als gewöhnlicher Kolbenschieber ausgeführt und ebenfalls durch ein unter 90° zur Kurbel stehendes Exzenter gesteuert. Der in einem besonderen Schieberkastcn befindliche AVecliselschieber wird von I l a n d vom Maschinistenstande aus bewegt und bewirkt die Vertauschung des Dampf-Ein- resp. Austrittes des A'erteilungsschieberkastens. Hierdurch arbeitet der Verteilungssebieber einmal mit innerer, das andere Mal mit äußerer Einströmung, wodurch die Drehrichtung der Umstcuermaschine umgekehrt wird. In beiden Fällen hat der Verteilungsschieber nur sehr geringe äußere und innere Überdeckung. Auf der Kurbelwelle der Umsteuermaschine wird gewöhnlich ein Schwungrad angebracht, welches gleichzeitig als Handrad dient, um die Ilauptmascbine auch von H a n d umsteuern zu können. Dasselbe erhält, je nach der Größe der Maschine, einen Durchmesser von ca. K00—1600 mm und wird bei den kleineren Dimensionen ganz aus Gußeisen, bei den größeren mit schmiedeeisernem Kranz und Armen und gußeiserner Nabe hergestellt. Nach außen vorstehende Griffe sind zu vermeiden. Kranzquerschnitt bei Gußeisen elliptisch, bei Schmiedeeisen meistens rund von 40—50 mm Durchmesser, bei leichter Ausführung auch aus gebogenem Rohr. 1 läufig wird das Handrad nur lose aufgesetzt und läßt sich d a n n durch einen Bolzen mit der Kurbelwelle kuppeln. Beim Umsteuern mit Dampf braucht dann das Handrad nicht mitzulaufen. § 150. Die llauptdimensionen (1er Umsteuermascliine ergeben sich a u s : Q • r 1. / • s = c, — bei direktwirkender I msteuermaschino. V (J • r 2. f • 8 = c, bei Kundlauf-Umsteuermascliinen. p • ti Es bedeutet hierin: Q — die größte in einer Schieberstange wirkende Kraft in kg.

Y . Abschn.

Details der H a u p t m a s c h i n e .

Umsteuerung.

293

r = p = / =

E x z e n t r i z i t ä t in cm. D a m p f ü b e r d r u c k in d e r Z u d a m p f l e i t u n g in k g / q c m . D a m p f k o l b e n Hache der U m s t e u e r m a s c h i n e in q c m ; sind zwei Zylinder v o r h a n d e n , d a n n ist / die S u m m e beider K o l b e n l l ä c h e n . s = K o l b e n h u b der U m s t e l l e r m a s c h i n e in cm. n - Anzahl der T m d r e h u n g e n einer R u n d l a u f - U m s t e u e r m a s c h i n e , w e l c h e nötig s i n d , u m von »Vorwärts« auf »"Rückwärts« umzusteuern. CL und c 2 = K o e f f i z i e n t e n n a c h folgender T a b e l l e : Tabelle Xr. 24. Koeffizienten zur Berechnung der

Art der 1 l a u j t m a s c h i n c

Cl 2,7 3,8 5,4 7,6

Umsteuermaschinen.

6,7 !),3 13,4 18,6

Einzylinder-Maschine. Zweizvlinder» mit 2 K u r b e l n u n t e r 9 0 ° . Dreizvlinder» » 3 » 120°. Vierzylinders » 4 » 9 0 ».

Die e i n z e l n e n A b m e s s u n g e n der U n i s t c u e r m a s c h i n e s i n d u n t e r A n n a h m e des vollen K e s s e l d r u c k e s zu b e s t i m m e n . Z a p f e n , Z u g s t a n g e n usw. aus S c h m i e d e e i s e n oder S t a h l werden mit 300' bis 5 0 0 kg/(|cm, die Z ä h n e bei S c h n e c k e n r ä d e r n aus G u ß e i s e n mit 2 0 0 — 2 5 0 k g / q c m , bei B r o n z e und Stahlguß m i t 2 5 0 b i s 3 0 0 k g / q c m b e a n s p r u c h t und a n g e n o m m e n , daß zwei Z ä h n e d e n g a n z e n Z a h n d r u c k übertragen. Hierbei w i l d von d e m in der fpi U m s t . - W e l l e wirkenden T o r s i o n s m o m . ^ • h ausgegangen. Die S c h n e c k e n r ä d e r erhalten j e n a c h der Größe der M a s c h i n e 2 0 b i s 60 Z ä h n e mit T e i l u n g e n von 3 5 — 7 5 m m . Die zugehörigen S c h n e c k e n werden e n t w e d e r a u s Stahl und mit der W e l l e aus e i n e m S t ü c k hergestellt, oder a u s B r o n z e g e m a c h t u n d auf die AVelle aufgekeilt. Ks ist darauf zu a c h t e n , daß eine b r o n z e n e S c h n e c k e a m b e s t e n mit e i n e m R a d a u s G u ß e i s e n oder S t a h l g u ß , e i n e stähl e r n e S c h n e c k e am b e s t e n m i t e i n e m R a d aus G u ß e i s e n oder Bronze zusammenarbeitet. U m m ö g l i c h s t wenig toten G a n g in den Z ä h n e n zu erh a l t e n , ist es vorteilhaft, das S c h n e c k e n r a d mittels W u r m f r ä s e r zu s c h n e i d e n ; d a n n ist j c d o c h e i n e sehr g e n a u e M o n t a g e der S c h n e c k e gegen das R a d n o t w e n d i g , um e i n e n richtigen E i n griff der Z ä h n e zu e r h a l t e n . Der D u r c h m e s s e r des Teilzylinders der S c h n e c k e wird bei S t a h l s c h n e c k e n ca. 1,8 t—2,5 t, b e i aufgesetzten B r o n z e s c h n e c . k e n 2,5 t—3,5 t g e m a c h t , w e n n t die T e i l u n g b e d e u t e t . D i e F l a n k e n der S c h n e c k e n z ä h n e werden der l e i c h t e r e n H e r s t e l l u n g w e g e n gerade a u s g e f ü h r t , w ä h r e n d die Z ä h n e d e s R a d e s E v o l v e n t e n form erhalten. L ä n g e der S c h n e c k e 3 f—3,5 t.

294

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

Kranzbreite des S c h n e c k e n r a d e s 0,G—0,8 vom D u r c h m e s s e r des Teilzylindcrs der S c h n e c k e . U m geringe Abnutzung der Z ä h n e zu e r z i e l e n , ist, für ausgiebige Schmierung derselben zu s o r g e n , was am besten durch e i n e n ö l trog erreicht wird, in w e l c h e n die Z a h n e der S c h n e c k e oder des R a d e s e i n t a u c h e n .

Maschlnen-Drehvorrichtung. § 151. Allgemeines. M a s c h i n e n m i t e i n e m K o l b e n h u b bis etwa 350 mm k ö n n e n durch einen H a n d h e b e l direkt gedreht werden. Dieser wird entweder auf das vorderste W e l l e n e n d e aufgesetzt oder in B o h r u n g e n e i n g e s t e c k t , welche sich im Umfange e i n e s K n p p l u n g s l l a n s c h e s oder e i n e s b e s o n d e r s aufgesetzten k l e i n e n Hades befinden. Größere M a s c h i n e n erhalten ein auf die K u r b e l w e l l e aufgesetztes S c h n e c k e n r a d , w e l c h e s durch eine S c h n e c k e mittels H a n d h e b e l gedreht wird. Wird die zum D r e h e n der S c h n e c k e nötige K r a f t zu groß, dann wird dieselbe durch ein Zahnrad-Vorgelege oder ein besonderes S c h n e c k e n g e t r i e b e und eine k l e i n e D a m p f m a s c h i n e gedreht. A n s t a t t eine b e s o n d e r e D r e h v o r r i c h t u n g s m a s c h i n e aufzus t e l l e n , läßt sich liäulig auch die U m s t e u c n n a s c h i n e oder die Zentrifugalpunipe etc. hierzu verwenden (bei k l e i n e n , e i n f a c h e n Anlagen ausgeführt). Das zum D r e h e n der H a u p t m a s c h i n e nötige D r e h m o m e n t M x an der K u r b e l w e l l e derselben ist M. r---, C Hierin ist :

X

n

D kg/cm.

die L e i s t u n g der H a u p t n i a s c h i n o in PSit die U m d r e h u n g s z a h l derselben pro Minute, der D u r c h m e s s e r der K u r b e l w e l l e in cm, ein K o e f f i z i e n t , welcher bei s e h r leicht g e b a u t e n M a s c h i n e n ca. 125, bei s e h r schwer gebauten M a s c h i n e n ca. 250—Ü00 ist. G e n a u e r läßt sich das erforderliche D r e h m o m e n t nach folgender G l e i c h u n g b e s t i m m e n :

N n D C

M t ---- ^

(2

G, +

ff,).

Hierin b e d e u t e t : ff, das G e s a m t g e w i c h t aller K u r b e l g e s t ä n g e ( K o l b e n , Kolbenstangen, K r e u z k ö p f e und P l e u e l s t a n g e n ) in kg, ff2 das G e s a m t g e w i c h t der W e l l e n l e i t u n g inkl. S c h r a u b e in kg. B e z e i c h n e t f e r n e r mit Bezug auf Fig. 3 0 1 : zl die Zähnezahl des S c h n e c k e n r a d e s A auf der Kurbelwelle der Hauptmaschine, z2 die Zähnozahl des R a d e s B auf der S c h n e c k e n s p i n d e l ,

V. Abschn. Details der Ilauptmaschine. Drehvorrichtung.

295

f

die Kolbenfläche der Drehmaschine in qcm (sind zwei gleiche Zylinder vorhanden, dann ist f die Summe beider Kolbenilächen), s der Kolbenhub derselben in cm, p der Dampfdruck in kg/qcm (Überdruck), i die Gesamtübersetzung von der Kurbelwelle der Drehmaschine auf die Kurbelwelle der Ilauptmaschine, dann ist unter Voraussetzung eingängiger Schnecken S, und S 2 i = z, • z2 und / - . =

1 5 0 ^ ,

i-p

Die Gesamtübersetzung i schwankt zwischen 1500—4000, und da die Drehmaschine gewöhnlich 250—400 Umdrehungen

t

pro Minute macht, so sind zu einer Umdrehung der Ilauptmaschine 4—I(J Minuten erforderlich. Der Teilkreisdurchmesser des Schneckenrades auf der Kurbelwelle wird etwa 1,2—1,6 mal so groß wie der Kolbenhub der Hauptmaschine gemacht. Als Material für das Schneckenrad wird meistens Gußeisen oder Stahlguß, seltener Bronze verwendet. Die zugehörige Schnecke wird aus Bronze, Gußeisen oder Stahl hergestellt und zwar in der Weise, daß Stahl mit Bronze oder Gußeisen, Bronze mit Gußeisen oder Stahlguß zusammen arbeiten. Stahl auf Stahlguß ist wegen zu leichten Anfressens unzulässig. Wird die Schnecke aus Stahl hergestellt, dann besteht sie gewöhnlich mit der Spindel aus einem Stück. Wird sie aus Gußeisen oder Bronze angefertigt, dann wird sie mittels Quer-

296

I. Teil.

Die Hauptmaschine.

keils, oder besser mit Feder und Mutter auf der stählernen Spindel festgehalten. Um die Drehvorrichtung auszukuppeln, muß entweder die Schnecke S, (Fig. 301) axsial auf der Spindel verschoben werden

können, oder es muß sich die Schnecke samt Spindel vom Rade entfernen lassen. Letzteres ist bei den in den Fig. 302 — 307 dargestellten Drehvorrichtungen der Fall. Bei den in Fig. 302 und 307 dargestellten Drehvorrichtungen geschieht das Aus- und Einrücken der Schnecke direkt mit der Hand. Bei Fig. 303 geschieht das Ausrücken durch eine Handkurbel, welche mittels Zahnradvorgelege eine Schraubenspindel u n d damit das untere Lager der Schneckenspindel bewegt.

y . Abschn. Details der Ilauptmaschine. Drehvorrichtung.

297

298

I. Tejí.

Die Hauptmaschine.

Bei Fig. 304—306 geschieht das Auarücken durch ein Handrad, welches mittels Schnecke und Schneckenrad eine gekröpfte

Welle dreht, auf deren Kurbelzapfen das eine Lager für die Schneckenwelle drehbar befestigt ist. Das Schneckenrad auf der Kurbelwelle soll mit Rücksicht auf das Aufbringen und auf etwaiges Auswechseln der Druck-

Y. Abschn. Details der Hauptmaschine. Drehvorrichtung. 299 welle oder der hinteren Kurbel auf einer Kupplung sitzen und wird meistens zweiteilig hergestellt.

§ 152. Berechnung der Räder. Es bedeutet im folgenden mit Bezug auf Fig. 301: P , : Tangentialkraft im Teilkreise des großen Schneckenrades A in kg, rf,: Teilkreisdurchmesser desselben in cm, : Teilung desselben in cm, b1: Breite desselben in cm,

300

I. Teil.

Die Hauptmaschinc.

Tangentialkraft im Teilkreise des kleinen Schneckenrades B in kg, Teilkreisdurchmesser desselben in cm, Teilung desselben in cm, b2 : Breite desselben in cm, Konstanten, c, UI1(1 e 2 : Zähnezahl des Kades A, V Zähnezahl des Rades B, dann ist: M P, = 2 t

d!,:

d,

b, t, = Py «i (i M, (bei Wirkungsgrad = '/ 3 u n d

b, t, =

«i c,

Die Konstanten c, und c2 gelten unter der Voraussetzung, daß zwei Zähne gleichzeitig tragen und mit Bezug auf beistehende Fig. 308 / 0,(5 t, i = o,t;!s t ist. Die Konstanten c, und e 2 sind: c, = ca. 4") für Gußeisen oder [ Bronze, = ca. (>3 für Stahlguß, = ca. 25 für Gußeisen oder Bronze, F i g . 30S. =-• ca. 35 für Stahlguß. Hierbei ist die Beanspruchung der Zähne aus Gußeisen oder Bronze zu ca. 250 kg, bei solchen aus Stahlguß zu ca. 350 kg angenommen. Da die Abnutzung der Schneckenzähne bedeutend größer als diejenige der Radzähne ist, so ist es besonders bei Verwendung von bronzenen Schnecken zweckmäßig, die Zahnstärke derselben größer als die der Radzähne zu machen. Werden die Schneckenräder mit einem Wurmfräser hergestellt, d a n n braucht der Spielraum zwischen den Zähnen n u r ca. 0,05 t — 0,03 t zu sein. Die Dicke des Zahnkranzes wird etwa 0,5 t, die Wandstärke der Arme und Rippen ca. 0,4 t — 0,45 £ gemacht. Die Breite des Zahnkranzes wird i>, = 2,4 t1 — 2,8 t, b2 = 2,4 i2 —2,8 t2 genommen. Die Nabe erhält meistens dieselbe oder eine etwas größere Breite als der Zahnkranz.

Y. Abschn.

1,5 2,5 0,5 3

Details d. H a u p t m .

Kondensatoren.

301

Die Stärke der Nabe findet sich: bei Rädern aus Gußeisen ca. 1,2 t—1,5 t, » Stahlguß ca, 0,75

Die größeren Werte wählt man für Schiffe, welche in den Tropen fahren. Als Kühlfläche wird die äußere Oberfläche der Kühlrohre gerechnet; letztere werden, wie in Eig. 310 dargestellt, angeordnet. Folgende Tabelle Nr. 25 zeigt die Größe der Kühlfläche für 1 m Kiihlrohrlänge und für 1 cbm Kohrbündel bei verschiedenen Kohrdurchmessern und Teilungen

V. Abschn.

Details d. I l a u p t m .

Kondensatoren.

303

T a b e l l e Nr. 25.

Teilung t der R o h r e in m m 25 26 27 28 29 30 31 32

Äußerer R o l i r d u r c h m c s s e r in m m 16 93,0 86,1 79,8 74,2 69,1

K ü h l f l ä c h e eines R o h r e s von 1 m 503 L ä n g e in qcm

17

17,5

IS

91,3 M,7 78,7 73,4 68,6

87,2 81,0 75,5 70,0

89,7 83,4 77,7 72,7 68,0

534

550

566

19

88,0 82,0 76,6 71,7 67,4

597

20

! Kühlfläche von 1 cbm

86,2 80,7 75,5 1 70,4 1

Rohrsystem in qm

628

§ 155. Kiihlrohre und Rohrplatten. Die Kiihlrohre sind n a h t l o s gezogene Messingrohre von ca. 60°/ 0 bis 75 u / 0 Kupfer- u n d 40°/ 0 bis 2;")°/0 Zinkgehalt (gut bewährt h a t sich eine Legierung von 7ü°/ 0 K u p f e r , 29 u / 0 Zink und 1" 0 Zinn) u n d w e r d e n häufig i n n e n sowie a u ß e n verzinnt. Bei Kriegsschiffen werden die Kiihlrohre vielfach aus K u p f e r b r o n z e gezogen. Diese Legierung m u ß m i n d e s t e n s 97°/ 0 Kupfer, etwa 2 u / 0 Zinn u n d nicht m e h r als 1 °/o f r e m d e B e i m e n g u n g e n e n t h a l t e n . Der äußere Durchmesser derselben s c h w a n k t gewöhnlich /.wischen 16 m m bis 20 mm, w ä h r e n d die W a n d s t ä r k e 0,75 m m bis ],.'! m m beträgt. Mitunter erhalten die R o h r e in den obersten, vom Dampf zuerst getroffenen R e i h e n bis 1,75 m m W a n d s t ä r k e , u m ihre L e b e n s d a u e r zu e r h ö h e n . Die Länge der K ü h l r o h r e zwischen d e n R o h n v ä n d e n wird h ö c h s t e n s etwa (>000 m m g e m a c h t . W i r d die freie L ä n g e derselben zwischen d e n R o h r w ä n d e n größer als der SO bis 100 f a c h e äußere R o h r d u r c h m e s s e r , d a n n sind die R o h r e durch b e s o n d e r e Stützplatten aus Messingblech von 5 bis 10 mm, m i t u n t e r auch bis 15 m m Dicke zu u n t e r s t ü t z e n . Die E n t f e r n u n g t der Rohrmittel v o n e i n a n d e r wird w e n i g s t e n s : t — d -(- 9 m m gemacht, w e n n d der äußere D u r c h m e s s e r der K ü h l r o h r e ist. Tabelle Nr. 2(! gibt die Rolirwandlläche f ü r ein R o h r sowie die Anzahl der K ü h l r o h r e f ü r 1 q m R o h r w a n d f l ä c h e bei verschiedenen Rohrleitungen an. Die R o h r p l a t t e n werden n u r selten n o c h aus Bronze gegossen, s o n d e r n m e i s t e n s a u s gewalzten Messing- oder Muntzmetallplatten (60"/ o K u p f e r , 4()°/0 Zink) hergestellt u n d erhalten etwa 20 m m bis 26 m m Stärke.

306

I. Teil.

Die I l a u p t m a s c h i n e . Tabelle Nr. 26.

Teilung t der Rohre

25 26 27 28 29 30 31 32

A n z a h l der RohrwandK ü h l r o h r e auf fiiiche f ü r ein R o h r 1 q m R o h r w a n d , abgerundet in qcm 5,42 5,85 6.31 6.78 7,28 7.79 8.32 8,87

1849 1710 1586 1474 1373 1284 1204 1128

Die D i c h t u n g u n d B e f e s t i g u n g d e r K ü h l r o l i r e in d e n R o h r w ä n d e n g e s c h i e h t m e i s t e n s d u r c h k l e i n e S t o p f b ü c l i s c n u n d eingelegte R a u m w o l l s c h n u r , wie in Fig. 313 dargestellt. g

G e b r ä u c h l i c h e A b m e s s u n g e n der Rolirs t o p f b ü c h s e n s i n d (Fig. 313): a ----- 0,85 d, D = il 6 m m , bis iZ — — [ 8 mm, rf; — d — 2 m m , l --= 0,95 d, b --- 4—5 m m , c = 5 mm. Die A n z a h l der ( ¡ e w i n d e g ä n g e betrügt ca. 1(1—IS auf 1 " engl. Besitzen die R o h r p l a t t e n eine bed e u t e n d e G r ö ß e , d a n n s i n d sie zur F r zielung größerer ' W i d e r s t a n d s f ä h i g k e i t d u r c h S t ü t z a n k e r , w e l c h e ca. 400—500 m m v o n e i n a n d e r e n t f e r n t s i n d , zu v e r s t e i f e n (s. Fig. 309 u n d 311 u n d 314—316). S t ü t z a n k e r s i n d gewöhnlich s t a r k w a n d i g e Messingrohre, w e l c h e g e n a u z w i s c h e n die R o h r w ä n d e g e p a ß t s i n d u n d a n j e d e m F i l d e d u r c h e i n e K o p f s e h r a u b c , w e l c h e d u r c h die Rolirw a n d geht, befestigt w e r d e n . § 156. Kondensator^ehiiuse. Dieses wird e n t w e d e r direkt in die M a s c h i n e e i n g e b a u t u n d bildet d a n n e i n e n Teil d e s M a s c h i n e n gestells, oder der K o n d e n s a t o r wird g e t r e n n t von d e r M a s c h i n e aufgestellt. F i n g e b a u t e K o n d e n s a t o r e n e r h a l t e n e t w a r e c h t e c k i g e n , o b e n a b g e r u n d e t e n Q u e r s c h n i t t (Fig. 309), g e t r e n n t a u f g e s t e l l t e m e i s t e n s r u n d e n (bei K r i e g s s c h i f f e n n i c h t s e l t e n ovalen Quers c h n i t t (Fig. 316), d e r e n flache Teile d a n n v e r a n k e r t sind. Fing e b a u t e K o n d e n s a t o r e n w e r d e n stets a u s G u ß e i s e n , g e t r e n n t e d a g e g e n a u s G u ß e i s e n , verzinktem F i s e i i b l e c h , K u p f e r b l e c h , M e s s i n g b l e c h oder ß r o n z e g u ß hergestellt. Bei e r s t e r e n wird der B o d e n so g e f o r m t , d a ß das k o n d e n s i e r t e W a s s e r leicht n a c h d e m L u f t p u m p e n - S a u g r o h r fließen k a n n (s. Fig. 311). Die get r e n n t a u f g e s t e l l t e n K o n d e n s a t o r e n w e r d e n zu d i e s e m Zwecke I'

a,

r~1

Y. Abschn.

D e t a i l s d. H a u p t m .

Kondensatoren.

g e w ö h n l i c h n a c h der Seite h i n geneigt a n g e o r d n e t , das Luftpumpen-Saugrohr anschließt. Runde Kondensatoren vom e r h a l t e n e i n e W a n d s t ä r k e s von s — c a . - r ^ r -(- 1 0 m m b e i loO s =

ca.

s — ca. s — ca.

400 T J Q Q

lichten

307

an

welcher

D u r c h m e s s e r d in

mm

Gußeisen,

-)- 5 m m bei

Schmiedeeisen,

"h 5 m m b e i

Bronze,

-J- 1 m m bei Kupfer- oder

Messingblech.

Zur V e r s t e i f u n g u n d u m die r u n d e Form zu sichern, w e r d e n einige ringsum laufende Rippen a n g e o r d n e t . B e i Geh ä u s e n aus Kupfer-, Messing- oder Eisenblech erhalten diese Rippen gewöhnlich T - F o r m und werden aufgenietet. Die flachwandigen, gußeisernen Gehäuse eingebauter Kondensatoren erhalten gewöhnlich eine W a n d s t ä r k e s, welche aus Tabelle Nr. 27 zu entnehm e n ist. DiefiachenWilndo werden durch Ripp e n , w e l c h e in e i n e m A b s t ä n d e von ca. 20 s voneinander angeo r d n e t w e r d e n , verstärkt. Höhe derFig. 314. s e l b e n c a . -I s. B e i g r o ß e n K o n d e n s a t o r e n d i e s e r A r t w e r d e n die b e i d e n v e r t i k a l e n L ä n g ' s w ä n d o a u c h m i t u n t e r d u r c h e i n g e s e t z t e Stützanker (zwischen den Rohrbündeln) gegeneinander abgestützt (Fig. 3 1 1 — 3 1 2 ) . Die V o r l a g e n werden bei runden K o n d e n s a t o r e n aus Guße i s e n , B r o n z e oder K u p f e r b l e c h hergestellt u n d m ü s s e n bei A r b e i t e n a n d e n K o h r p l a t t e n o d e r R o h r s t o p f b ü c h s e n g a n z ab20*

308

I. Teil.

Die Hauptmascliine.

Y. A b s c h n .

Details d. I l a u p t m .

Kondensatoren.

309

g e n o m m e n werden, w e n n sie nicht, u m dies zu vermeiden, m i t e i n e m g e n ü g e n d großen u n d leicht a b n e h m b a r e n Deckel verseilen sind. Große K o n d e n s a t o r d e c k e l erhalten daher einige kleinere a u f g e s c h r a u b t e Deckel zum N a c h s e h e n der Rohrstopfbüchsen. Tabelle Mr. 27.

(¡röße des Kondensators gemessen in qm Kühlfläche

über 500 qm 300~500 » 200~300 » 150^200 » 100^150 » 50~100 » u n t e r 50 j

Wandstärke flachwandiger Kondensatoren

30 m m 28 > 25 22 20 18 13—18

Flache Vorlagendeckel werden d u r c h einige Kippen u n d bei großen Deckeln auch noch durch einige b r o n z e n e Anker mit d e n v o r h a n d e n e n Stützankern der K o h r p l a t t e n v e r b u n d e n (siehe Fig. 315). W e r d e n die Deckel oder Vorlagen jedoch gewölbt a u s g e f ü h r t (mit einein H a l b m e s s e r etwa gleich rf;, d a n n sind K i p p e n u n d Anker unnötig. Vorlagen aus K u p f e r b l e c h werden i m m e r gewölbt a u s g e f ü h r t . Die Befestigung der Kohrplatten im G e h ä u s e geschieht entweder wie in Fig. 311 oder in Fig. 317 dargestellt. Zur P r ü f u n g der Dichtigkeit des Kondensators wird derselbe mit e i n e m W a s s e r d r u c k von 1 kg bis 1,5 kg pro qcm probiert, u n d zwar erst das ganze G e h ä u s e allein mit d e n Vorlagen o h n e Iiohre, um die Dichtigkeit d e s Mantels u n d der Vorlagen n a c h z u w e i s e n , d a n n der Dampfrauni, n a c h d e m die Rohre eingezogen sind, u m che Dichtigkeit der R o h r e u n d V e r s c h r a u b u n g e n zu Fig. 317. untersuchen. § 157. Armaturen und Anschlüsse. Außer d e n Anschlußstutzen für den Eintritt des A b d a m p f e s der I l a u p t m a s c h i n e , f ü r d e n Ein- bzw. Austritt des K ü h l w a s s e r s u n d f ü r d e n Anschluß

310

I. Teil.

Die H a u p t m a s c h i n e .

des L u f t p u m p e n - S a u g r o h r c s besitzt der K o n d e n s a t o r m e i s t e n s noch, soweit erforderlich, f o l g e n d e A n s c h l ü s s e : f ü r d e n Abdampf der H i l f s m a s c h i n e n , » » * t elektrischen M a s c h i n e n , » » > » L'msteuermaschine, > die E n t w ä s s e r u n g der D a m p f z y l i n d e r u n d Schieberkasten. F e r n e r erhält der K o n d e n s a t o r im o b e r e n Teil g e w ö h n l i c h ein Mannloch, w ä h r e n d sich im u n t e r e n Teil ein oder m e h r e r e .Schlammlöcher b e f i n d e n . I m u n t e r e n Teil des K o n d e n s a t o r s wird ein Ventil mit Einsteckrohr von 15 bis 50 m m 1. cj) zum A u s k o c h e n desselben m i t Dampf angebracht. Außerdem wird an geeigneter Stelle ein H a h n von 10 bis 25 m m 1.

0,22 0,19 0,16

! ! ;

0,28 0,23 0,20

0,33 0,28 0,24

Per gesamte Rohrqucrschnitt ergibt sich daraus: ]•' f • .Y, (JCin. Sowohl das Saug- als auch das Druckrohr ist möglichst kurz und mit möglichst wenigen Krümmungen anzulegen. Sind zwei Zirkulationspumpen für eine H a u p t m a s c h i n e vorgesehen, dann erhält gewöhnlich jede ihr eigenes Reeventil und manchmal auch ihren eigenen Absperrschieber in den Druckleitungen nach dem Kondensator, damit man bei Beschädigungen einer Zentrifugalpumpe diese ausschalten k a n n . Dies kann jedoch auch durch Einsetzen von Blindflanschen geschehen. Bei Doppelschraubcndampfern erhält gewöhnlich jede Maschine eine besondere Zentrifugal-Zirkulationspumpe; die Druckrohro werden jedoch häufig miteinander verbunden und das Verbindungsrohr durch einen Schieber absperrbar eingerichtet. Ks k a n n dann eventuell auch eine P u m p e für beide Kondensatoren benutzt werden. Da die Zentrifugalpumpe im Notfall auch zum Lenzen des Schilfes dienen soll, so besitzt das Saugrohr einen, durch ein

326

II. Teil.

Pumpen.

Ventil mit losem Kegel und außerdem häufig noch durch einen Pcllieber absperrbar eingerichteten Anschluß, welcher entweder in die Maschinenraumbilge führt oder, wie auf Kriegsschiffen üblich, an das Hauptlenzrolir des Schiffes anschließt; der lichte Durchmesser dieses Anschlusses wird etwa 0,(1—0,8 vom Durchmesser des Pumpensaugrohrs genommen. Als Lenzleistung wird etwa 0,5 der normalen Kühlwassermenge a n g e n o m m e n . § 175. Flügelrad. Der innere Durchmesser d des Flügelrades wird gewöhnlich, wenn d 1 — Durchmesser des Saugrohres : d = 1,1 rft bis 1,4 d1 genommen, der äußere Durchmesser

D:

D = 2d bis 2,6 d. Hierzu ist zu bemerken, daß der größere Durchmesser I) gewöhnlich bei bedeutenderen Förderhöhen gewählt wird. Außer-

Fig. P,29. dem richtet sich der äußere Durchmesser des Flügelrades nach der gewünschten Umdrehungszahl desselben pro Minute und nach der Flügelform (s. Fig. 330). Die lichte Weite B am inneren U m f a n g des Rades wird so bemessen, daß die radiale Geschwindigkeit hier ca. 1 m bis 1,5 m pro Sekunde beträgt. Die lichte Weite B schwankt gewöhnlich von B = 0,23 d bis 0,4 d.

Zentrifugal-Zirkulationspumpen.

327

Die lichte Weite b am äußeren U m f a n g des Flügelrades wird entweder gleich B gemacht (s. Fig. 329) oder sie wird bis auf

verringert. Der Eintritt des Wassers ins Rad k a n n von einer oder von beiden Seiten her erfolgen (vgl. Fig. 329 und 331). Tritt das Wasser nur an einer Seite ein, dann erfährt das Rad einen achsialen Druck, welcher durch passend angeordnete B u n d e od. dgl. aufgenommen werden muß. Das Flügelrad ist meistens aus Bronze mit angegossenen Flügeln hergestellt; manchmal werden die Flügel auch aus Kupfer-

F i g . 330.

blech angefertigt, an die Seitenschilder angenietet u n d weich verlötet. Die seitlichen Schilder müssen am inneren U m f a n g möglichst genau an das Gehäuse anschließen (mit höchstens '/ 2 bis 1 m m Luft an jeder Seite), damit nur möglichst wenig Wasser aus dem Druckraum nach dem Saugraum zurückströmen kann. Häufig schließen die seitlichen Schilder auch am äußeren U m f a n g mit nur wenig Luft an das äußere Gehäuse an. Die Form der Flügel kann sehr verschieden gewählt werden. Der AVinkel « e (s. Fig. 330), den der Flügel mit dem inneren U m f a n g des Flügelrades bildet, ist so zu bemessen, daß der

328

II. Teil.

Pumpen.

Eintritt des Wassers möglichst d a n n sein:

ohne

Stoß erfolgt.

Hierin ist: = Umfangsgeschwindigkeit des Rades am inneren Vr — radiale Eintrittsgeschwindigkeit des Wassers. Die verschiedenen Formen heit wegen durch Kreisbogen der Geraden AB liegen (s. Fig. form II einen rechten Winkel

Es

muß

l'mfang,

werden gewöhnlich der Einfachgebildet, deren Mittelpunkte auf 330). Diese schließt mit Schaufelein.

Zur Erzeugung eines bestimmten Druckunterschiedes zwischen Saug- und Druckrohr ist bei Form I die größte, bei Form IV die kleinste Umfangsgeschwindigkeit, bzw. Umdrehungszahl pro Minute erforderlich, während bei Form II und III diese Zahlen zwischen beiden liegen. Die Umfangsgeschwindigkeit v t am äußeren Flügelrades ist in m

Umfang

des

H sin (« + ß) sin (n — ß) Die Winkel « und ß werden angenommen ; H bedeutet die gesamte Druckhöhe, d. h. die Summe aus der Förderhöhe und der Widerstandshöhe in m. Die radiale Geschwindigkeit v r (und damit der Radquerschnitt am inneren Umfange des Flögelrades) wird a n g e n o m m e n ; der AVinkel n e findet sich am einfachsten durch Konstruktion des < ieschwindigkeitsparallelogrannnes. Die Winkel a und ß sind so zu wählen, daß die radiale Austrittsgeschwindigkeit v'r etwa 1 in bis 1,5 m wird und die Umdrehungszahl n des Flügelrades beim Zirkulieren durch den Kondensator die gewünschte Höhe (etwa 140—3(i0 pro Minute, letztere Zahl nur f ü r Kriegsschiffe^ erhält. Die Umfangsgeschwindigkeit t'2 wird etwa H m bis 12 in pro Sekunde angenommen. Die Widerstandshöhe /i, kann für gewöhnliche Verhältnisse zu etwa hl = 3 m bis 5 m angenommen werden. Liegt die Ausgußöffnung der Zirkulationspumpe unter Wasser, dann hat die Zentrifugalpumpe im gewöhnlichen Betriebe nur die Widerstandshöhe zu überwinden. Es ist dann H hy m bis f> m zu setzen. Bei Kriegsschiffen iindet man häutig Widerstandshöhen in Kondensator und Rohrleitung von (i bis 7 m. Liegt der Ausguß um die H ö h e h2 über Wasser, dann ist im gewöhnlichen Betriebe die Förderhöhe gleich /f2 und daher II —- /¡, - f - A 2 m .

Zcntrifiigal-Zirkulationspumpeii.

F i g . 331.

329

330

I I . Teil.

Pumpen.

B e d e u t e t ferner h3 die H ö h e des W a s s e r s p i e g e l s a u ß e n b o r d ü b e r der Säugöffnung der Zirkulationspumpe aus der B i l g e , d a n n ist beim L e n z e n aus derselben im M a x i m u m : H =

/([ -(- 7I3, w e n n die Ausgußöffnung u n t e r W a s s e r liegt, und

H =

7i( -)- h.2 -)- /i8, w e n n die Ausgußötfnung über W a s s e r liegt.

S e h r vorsichtig muß man bei F e s t s e t z u n g der zum L e n z e n n ö t i g e n L e i s t u n g sein, wenn, wie dies häufig bei K r i e g s s c h i f f e n d e r F a l l ist, diese Lenzleistung beim Saugen ans langen Lenzr o h r e n n a c h g e w i e s e n werden muß. Ks muß dann die Widers t a n d s h ö h e aus Querschnitt, L ä n g e und F o r m der K o h r l e i t u n g n a c h den hierfür allgemein b e k a n n t e n F o r m e l n (vgl. l l ü t t e ) b e r e c h n e t werden. § 176. Die Flügelradwelle wird entweder ganz aus ges c h m i e d e t e r B r o n z e oder aus Stahl mit Bronzeüberzug hergestellt, um der E i n w i r k u n g des Seewassers zu widerstehen. Die B e f e s t i g u n g des Flügelrades auf der W e l l e geschieht gew ö h n l i c h durch K o n u s , F e d e r und Mutter. Häufig wird es j e d o c h a u c h nur zylindrisch aufgesetzt (s. Fig. 331). Ist der W a s s e r eintritt in das Flügelrad einseitig, d a n n wird es gewöhnlich freitragend auf der AVelle befestigt (s. Fig. 329). F i n d e t der Wassereintritt j e d o c h , wie bei größeren Z e n t r i f u g a l p u m p e n üblich, von beiden S e i t e n h e r statt, dann wird die Flügelradwelle auf beiden S e i t e n mittels S t o p f b ü c h s e n durch das G e h ä u s e geführt und beiderseits gelagert (s. Fig. 331 und 335). M e i s t e n s wird die Fliigelradwelle als b e s o n d e r e s Stück hergestellt und mittels F l a n s c h e n k u p p l u n g ] mit der K u r b e l w e l l e der A n t r i e b s n i a s c h i n e verbunden. § 177. Das Gehäuse der Zentrifugalpumpe wird für Handelsschiffe aus G u ß e i s e n , für K r i e g s s c h i f f e ganz aus Bronze oder (selten) teilweise aus K u p f e r b l e c h hergestellt. Bei größeren P u m p e n wird es gewöhnlich auf Mitte W e l l e geteilt (s. Fig. 332), w ä h r e n d bei k l e i n e r e n P u m p e n mit einseitigem W a s s e r e i n t r i t t seitlich ein Deckel vorgesehen wird, um das Flügelrad herausn e h m e n oder einsetzen zu k ö n n e n . Der äußere U m f a n g des G e h ä u s e s wird spiralförmig gestaltet, so daß sich die Querschnitte des Druckraumes allmählich auf den vollen Querschnitt des a n s c h l i e ß e n d e n Druckrohres erweitern. I T m den Wirkungsgrad der Zentrifugalpumpe möglichst zu v e r b e s s e r n , ist es zweckmäßig, den Q u e r s c h n i t t des K a n a l e s , w e l c h e r den U m f a n g des Flügelrades umgibt, so zu b e m e s s e n , daß die AVassergeschwindigkeit in i h m nur wenig k l e i n e r als die Austrittsgeschwindigkeit vr, aus dem R a d e wird. Der ans c h l i e ß e n d e Austrittsstutzen wird d a n n k o n i s c h so erweitert, daß sich die Geschwindigkeit in d i e s e m allmählich auf j e n e im Dj-uckrohr (s § 170) vermindert. Hierdurch wird die beim Austritt des W a s s e r s aus dem R a d e v o r h a n d e n e große W a s s e r g e s c h w i n d i g k e i t v a zum größten

Zentrifugal-Zirkulationspumpen.

I'ig. :i32.

381

332

II. Teil.

Pumpen.

Fig. 33J.

Zentrifugal-Zirkulationspumpen.

333

Teil in Druck umgesetzt, während sie sonst durch Wirbelbitdung im (iehiinse vernichtet wird. Wandstärke des gußeisernen Gehäuses je nach der Hröße der Pumpe 1"2 mm bis IS mm.

F i g . 335.

Bei Ausführung in BrnnzO wird die Wandstärke etwa 5 mm bis K mm genommen. S 1TS. Antriebsmasclline. Der Berechnung der Antriebsmaschine wird in der Iiesel die maximale Lenzleistung zugrunde

334

II. Teil.

Pumpen.

Fig. 330.

Zentrifugal-Zirkulationspumpen.

335

gelegt, weil die zum Lenzen nötige Betriebskraft bedeutend großer ist als die zum gewöhnlichen Betriebe erforderliche. Die indizierte Leistung der Antriebsmaschine ist a n g e n ä h e r t : Y _ "

100'

wenn Q die Lenzleistung pro Stunde in cbm und H die Druckhöhe beim Lenzen ist (S. 330). Diese Leistung muß sich mit ca. 0,75 der normalen Kesselspannung bei Auspuff erreichen lassen. Die in B e c h n u n g zu ziehende Umdrehungszahl n der Zentrifugalpumpe beim Lenzen ergibt sich aus der zur Überwindung der gesamten Druckhöhe H (8. 328') erforderlichen, Umfangsgeschwindigkeit v T Die Maschine wird bei kleineren P u m p e n gewöhnlich als Einzylindermaschine, bei großen auch, obwohl zwecklos, als Kompoundmaschine ausgeführt. Bei letzteren werden häufig auch zwei Flügelräder angeordnet. Die Hauptdimensionen ergeben sich: 1) Bei einzylindriger Antriebsmaschine: f •s

700000 N t , . bis p •n

000000 N, ,N '). p •n

•2) Bei Compound-Antriebsmaschine: / • S —:

1200000-iY, bis p •n

1800 000 JV, p •n

Das Zylinderverhältnis wird etwa: H : N = 1 : 3,5 bis 1 : 3 gewählt. Es bedeutet hierin:

f

die] Kolbenfläche in qcm (bei Compoundmaschinen diejenige des Niederdruckzylinders), s den Kolbenhub in cm, p den absoluten Kesseldruck in kg pro qcm, n die Umdrehungen pro Minute beim Lenzen, -Vi die indizierte Leistung beim Lenzen. § 179. An dieser Stelle möge eine Tabelle über die Hauptabmessungen ausgeführter^ Oberflächen-Kondensationsanlagen Platz finden:

l ) Man findet n i c h t selten Z i r k u l a t i o n s p u m p e n von n o c h größeren Abm e s s u n g e n . Dieselben a r b e i t e n d a n n mit stark gedrosseltem Dampf, sind also u n n ö t i g stark u n d v e r b r a u c h e n viel Dampf.

336

II. Teil.

Pumpen. Tabelle

Zusammenstellung von Daten ausgeführter Kleiner Mittlerer FrachtFrachtdampfer dampier

Oroßer ReichspostFrachtdampfer dampfer

Schnelldampfer • Deutschland«

Anzahl und Leistung der Hauptmaschinen

1 X 700

1 X 2000

2X2100

2 X 4500

2 X 16500

Umdrehungszahl derselben p r o Min.

75

70

85

90

75

Anzahl und Kühlfläche der Kondensatoren für j e d e H a u p t m a s c h i n e in q m

1 xioo

1 X2S0

1 X 290

1 X 560

1 X 2000

l

1

1

2

760

1100

1300

12Ö0

2X350

2 X 380

2 X 500

2 X 500

1

1

1

1

Zylinderdurchmesser von do

250

250

H u b von do.

ISO

180

Schiffstypus

Anzahl der Flügelräder pro H a u p t m a s c h i n e

a

e.

e 3

250 Durehm. 400 H u b

1

angeh. -

280 > 500 310

-

-

g i f

« E % Zylinderdurchmesser und Hub N

-

-

-

-

1

angeh.

-

1 angeh. -

1 Stick 1 Stück Syst. M a k e Syst. Blake 2 x 305

2 X 157

PumpenzylinderDurchm. pro P u m p e

400

«SO

000

2 X 033

1 X 311s

Hub

400

(¡00

500

457

01)

5,4

7,0

5,73

n — 17

?( —15

21,1

15,5

18,5

a

Hubvolumen pro , r.

/ • s • n

u. Min. = — • •

J'Si cbdm

Verhältnis: JY/>-Zylinder Luftpumpenzylinder

1,1

1,.

35,3 ( j i d e r 33,8 ( j e d e r l ' u m p t n z y l . P u m p e n - bez. a. j e i d e zylinder) A7>-2yl.)

Zcntrifugal-Zirkulationspumpen.

337

Sr. 2 9 . Oberflächen-Kondensationsanlagen. Scnnelldampfer »Kaiser Wilhelmll.-

Russischer Kreuzer • Bogatyr«

Kanonenboot

Kleiner Kreuzer

Großer Kreuzer

Linienschiff

Torpedoboot

1 X 10000

2 X 10 000

2 X 050

2 X 5000

3 X 6330

2 X 5330

2 X 3100

so

150

180

150

120

115

350

2 ä 75

2X500

3X700

3 X 582

1 X 260

1 x 1090

I x

IOOO

1

2

1

1

1

2

1

1300

1200

500

1000

1100

1200

600

2 X 500

2X000

2 X 190

2X500

2 X 500

2 X 000

2 X 300

1

I

i

i

I

I

.110

2 X200

250

250

1 Stück Syst. Weir

I 110 X 200 I _ !

110

1 0 0 X 300 i 1 8 0 X 3 1 0 _ ! 180

1 Stück 2 2 Syst. Weir angehängte angehängte

i

1

1(30 X 2 8 0

170

190

250

150

Duplex

1 Stück Syst. Weir

2 St. Syst. Edwards an geh.

2 X 305

2 X 251

2 X 254

2X317

2 X 838

2 X 940

310

470

2X800

2 X 7S7

4:10

533

381

200

380

500

356

180

n — 15 0,89

n = 15 0,79

n = 15 1,19

n — 15 0,98

2,97

22.8 (für jeden Pumpenzylinder)

10 (für jeden Pumpenzylinder)

39,1 (jeder Pumpenzylinder)

-

-

3,95 8,36 (beide zus.) (beide zus.)

9,S 17,0 (jeder 16,5 20,6 Pumpenzyl (beide Pura(für jeden bez. a. beide penzylinder (beide Pum- Pumpenpenzyl.) A\D-Zyl.) zylinder) zusammen)

Bauer,

Schiffsmaschinen.

4. Aufl.

-

22

II. Teil.

338

Pumpen.

Speisepumpen. § 180. Zum Speisen der Dampfkessel werden Maschinenp u m p e n (d. h. von der H a u p t m a s c h i n e angetriebene Pumpen), D a m p f p u m p e n und bei kleinen Anlagen I n j e k t o r e n oder Handp u m p e n verwendet. Den gesetzlichen Vorschriften entsprechend m ü s s e n für jede Kesselanlage immer m i n d e s t e n s zwei voneinander unabhängige Speisevorrichtungen v o r h a n d e n sein, von d e n e n jede imstande ist, die beim vollen Betriebe nötige Speisewassermenge mit Sicherheit zu liefern. In der Praxis werden jedoch häufig drei und auf großen Seedampfern noch m e h r voneinander unabhängige Speisevorrichtungen vorgesehen, um die Sicherheit des Betriebes möglichst zu erhöhen. Bei jeder Anlage, welche Dampf benötigt, wenn che H a u p t m a s c h i n e n stehen (für elektrische Beleuchtung, W i n d e n etc.), müssen f ü r die Kessel auch in diesem Fall zwei unabhängige Speisevor richtungen vorhanden sein. Man braucht bei solchen Anlagen also z w e i unabhängige, zum Speisen eingerichtete D a m p f p u m p e n oder — was für kleine und mittlere Anlagen genügt — eine D a m p f p u m p e und einen Injektor. is 181. Speisewassermenge. Die pro P.S nötige Speisewassermenge q in l, welche der Kesselanlage pro Stunde zugeführt werden muß, k a n n erfahrungsgemäß a n g e n o m m e n werden z u : q = 9,0 1 für Compoundmascliinen, q = 7,0—7,5 1 für Dreifach- u n d Vierfach-Expansionsmaschinen. In diesen Speisewassermengen sind diejenigen mit eingerechnet, welche außer f ü r die H a u p t m a s c h i n e auch f ü r die verschiedenen Hilfsmaschinen, Dampfheizung etc. benötigt werden. Nach den Vorschriften der Hamburger Baupolizei muß jede Speiscvorrichtung so groß sein, daß sie imstande ist, dem Kessel bei natürlichem Zuge pro qin Heizfläche und Stunde 30 1 Wasser zuzuführen. I.

Maschinenspeisepumpen.

§ 182. Bei Maschinen bis etwa 100 PSi wird häufig n u r eine Maschinenspeiscpumpe angeordnet. Größere Maschinen erhalten gewöhnlich zwei gleiche Speisep u m p e n , von d e n e n jede imstande ist, das bei voller l'ahrt nötige Speisewasser in die Kessel zu fördern. Meistens werden die P u m p e n unmittelbar n e b e n der Luftund Zirkulationspumpe angebracht und von der f ü r alle P u m p e n gemeinschaftlichen Pumpentraverse angetrieben. Bei Maschinen, welche mehr als etwa 200 Umdrehungen pro Minute machen, werden die Speisepumpen häufig durch Schnecke und Schneckenrad von der Kurbelwelle aus angetrieben Die Pumpeuzylinder werden d a n n in der Längsrichtung der Maschine horizontal oder schräg liegend angeordnet. Werden z w e i Maschinenspeisepumpon angeordnet, dann wird in der Regel jedes Saugrohr und jedes Druckrohr mit Absperrvorrichtungen versehen, um jede P u m p e einzeln in Betrieb

Speisepumpen.

339

setzen zu können. Um eventuell a u f t r e t e n d e , übermäßige Beanspruchungen und Brüche an den P u m p e n zu verhindern, wird an jeder Pumpe ein Sicherheitsventil a n g e b r a c h t , welches am besten am Pumpenzylinder oder zwischen Saug- und Druckventil angeordnet wird. Die das Sicherheitsventil belastende Feder wird etwa dem 1,3 fachen Kesseldruck entsprechend gespannt. § 183. Größe der Maschinenspeisepumpen. J e d e einzelne P u m p e erhält solche A b m e s s u n g e n , daß sie mit Sicherheit imstande ist, die nötige Speisewassermenge allein zu fördern. Erfahrungsgemäß werden die P u m p e n genügend groß, w e n n die Dimensionen so gewählt werden, daß jede P u m p e beim Wirkungsgrad = 1 das 1,5 fache bis 2 fache der nötigen Speisewassermenge fördern kann. Da die von der Maschine betriebenen P u m p e n Plungerkolben besitzen und daher einfach wirkend s i n d , so ergibt sich das Hubvolumen jeder P u m p e aus ,

f-s

, _ Ni q . Ni q l,o bis 2 • • 60 n 60 n

Darin ist: f = Querschnitt des Plungers in qdm, s = H u b des Plungers in dm, q — Speisewassermenge pro PSi und Stunde in 1. Bei Doppelschraubendampfern werden die Pumpen an jeder Maschine so bemessen, daß jede P u m p e beim Wirkungsgrad 1 imstande ist, etwa die 1,3 fache bis 1,5 fache Speisewassermenge, welche f ü r eine Maschine nötig ist, zu fördern. § 184. Pumpenzylinder und Ventilkasten der Maschinenspeisepumpen werden f ü r Handelsschiffe meistens aus Gußeisen , mitunter jedoch auch aus Bronze angefertigt. In der Kegel werden Pumpenzylinder und Ventilkasten als getrennte Gußstücke ausgeführt und durch Flanschen miteinander verb u n d e n , um bei Beschädigungen eines Teiles nur diesen erneuern zu müssen. AVird der innere Durchmesser des Pumpenzylinders größer als der Plunger gemacht, dann muß der Ventilkasten am oberen E n d e des verbleibenden Spielraumes anschließen, damit kein Luftsack entsteht. Die Wandstärke S des Pumpenzylinders wird etwa g e n o m m e n :

S

~

7 mm für Gußeisen, S = ^ -)- i mm für Bronze.

Hierin ist cll der innere Durchmesser des l'umpenzylinders. Die Pumpenkolben werden auf Handelsschiffen aus Stahl, häufig auch aus Stahl mit Bronzeüberzug hergestellt, welcher mittels Kapselmutter befestigt wird. Die Abdichtung des Plungers geschieht durch eine gewöhnliche Stopfbüchse mit Baumwoll- oder Metallpackung. Jede Maschinenspeisepumpe erhält einen Windkessel, dessen Inhalt etwa gleich dem 2,5 fachen Hubvolumen ist. 22*

340

IT. Teil.

Pumpen.

342

II. Teil.

Pumpen.

§ 185. Die Ventile werden bei kleineren P u m p e n als Kegelventile (biB ca. 60 m m 1. Durchmesser), bei größeren als Kinghornventile oder ähnliche Ventile ausgeführt. Werden größere P u m p e n mit Kegelventilen versehen, d a n n werden anstatt eines großen Ventiles mehrere kleine angeordnet, um neben genügenden Durchgangsquerschnitten einen möglichst geringen H u b (ca. 3—4 mm) und geringes Gewicht zu erzielen. Um möglichst schnelles Schließen der Ventile beim Hubwechsel zu erzielen, werden dieselben mitunter auch mit Spiralfedern aus Deltametall belastet. Die Ventilsitze setzt m a n besonders ins Gehäuse ein, um sie leicht auswechseln zu k ö n n e n . Die Breite der Ventilsitze wird etwa 3—4 m m genommen. § 186. Zwischen Saug- und Druckventil wird gewöhnlich ein kleines Schnüifelventil angebracht, während im unteren Teil des Windkessels mitunter ein kleiner L u f t h a h n vorgesehen wird, welcher mit der Luftpumpenzisterne verbunden ist, um einerseits die angesaugte L u f t entweichen zu lassen und anderseits Wasserverluste zu vermeiden. Der freie Querschnitt der Ventilsitze wird so bemessen, daß die mittlere axiale Wassergeschwindigkeit hier etwa 2 m bis 2,5 m/sec. beträgt. Die radiale Austrittsgeschwindigkeit des Wassers am Umfang des Ventiles wird bis zu 6—8 m a n g e n o m m m e n , um nur ca. 3 mm bis 4 mm Ventilhub -/a erzielen und hierdurch das Schlagen der Ventile beim Hubwechsel möglichst zu vermeiden. S a u g - u n d D r u c k r o h r e . Der Durchmesser derselben wird so bemessen, daß die mittlere Wassergeschwindigkeit im Saugrohr ca. 2 m, im Druckrohr ca. 3 m beträgt. B e m e r k u n g . Der Berechnung der verschiedenen Durchgangsquerschnitte der Ventile und Kohre etc. ist immer nur die mittlere Kolbengeschwindigkeit des P u m p e n k o l b e n s und dessen Querschnitt zugrunde zu legen und keine Rücksicht darauf zu nehmen, ob die P u m p e einfach- oder doppeltwirkend ist. 2. Dampfspeisepumpen.

§ 187. Diese werden bei kleinen Maschinenanlagen meistens nur als Hilfsspeisepumpen vorgesehen, während sie bei größeren Anlagen gewöhnlich als Hauptspeisevorrichtungeen Verwendung finden. In letzterem Falle wird der Gang der P u m p e entweder automatisch oder auch von l l a n d geregelt und dem jeweilig zu fördernden Speisewasserquantum entsprechend eingestellt. Die zur Verwendung k o m m e n d e n D a m p f p u m p e n sind entweder Duplexpumpen oder Simplexpumpen. Diese P u m p e n , welche entweder in liegender oder stehender Anordnung ausgeführt werden, sind doppeltwirkend und besitzen keine rotierenden Teile; es wird daher die Steuerung des Dampfschiebers durch die Kolbenstange direkt oder indirekt bewirkt. Der Dampfzylinder wird gewöhnlich im Durchmesser ca. 1,4 mal bis 1,6 mal so groß wie der zugehörige Pumpenzylinder gemacht,

Speisepumpen.

343

so daß der größte erreichbare Wasserdruck etwa 2 bis 2,5 mal so groß wie der im Dampfaylinder herrschende Druck ist. Als Material f ü r den Dampfzylinder wird Gußeisen, f ü r den Pumpenzylinder und Ventilkasten entweder Gußeisen mit bronzenem Zylindereinsatz und ebensolchen Ventilsitzen und Ventilen verwendet, oder der Pumpenzylinder mit Ventilkasten wird ganz aus Bronze hergestellt. Letzteres ist stets bei Kriegsschiffen der Fall, wo außerdem noch häufig bronzene Zylindereinsätze, der leichten Auswechselbarkeit wegen, vorgesehen werden. Die Ventilsitze werden immer besonders eingesetzt. Pumpenkolben und Kolbenstange werden am besten aus Bronze hergestellt. § 188. Dnplexpnmpeil. In Fig. 337 — 339 ist eine liegende, in Fig. 340 und 341 eine stehende Duplexpumpe dargestellt, wie sie von der Worthington-Pumpen-Kompagnie gebaut werden. .Teder der beiden gleich großen Dampfzylinder arbeitet auf einen Pumpenzylinder: die Kolbenbewegung entspricht der einer Maschine mit zwei Kurbeln unter 90" u n d zwei Exzentern, die um 90° der zugehörigen Kurbel voreilen. J e d e Kolbenstange steuert den Dampfschieber des anderen Zylinders. Von den Übertragungshebeln muß der eine einarmig, der andere doppelarmig sein, wovon man sich leicht durch Aufzeichnung der Ersatzkurbeln und -Exzenter überzeugen k a n n . Der Schieber jedes Zylinders ist ein gewöhnlicher Muschel- oder Kolbenschieber; dagegen besitzt das Schiebergesicht fünf K a n a l m ü n d u n g e n ; die zwei äußeren Kanäle m ü n d e n an den Zylinderenden und dienen nur der Einströmung, die zwei inneren m ü n d e n in der Zylindorlauflläche und dienen nur der Ausströmung. Der mittlere Kanal ist für den Auspuff. Äußere und innere Deckungen 1—5 m m ; Schieberhub höchstens gleich 2 X (Deckung und Höhe eines Kanals); mittlere Dampfgeschwindigkeit in den Kanälen 20 bis 30 m/sec. Zahl der Doppelhübe pro Min. höchstens 40—50, gewöhnlich jedoch 20—30. Häufig h a b e n die Schieber einen durch Anschlagmuttern regulierbaren toten Gang, damit die Dampfkanäle länger ganz geöffnet bleiben. Infolge der wechselseitigen Schieberbewegung ergibt sich, daß beide Zylinder voneinander abhängig sind und gleichzeitig in Betrieb sein müssen. Das Anschlagen der Dampfkolben an die Deckel wird dadurch verhindert, daß die in der Zylinder-Lauffläche mündenden Ausströmungskanäle durch den Kolben geschlossen werden, ehe dieser das Endo seines H u b e s erreicht, worauf der im schädlichen R a u m enthaltene Dampf als Dampfkissen zur Wirkung kommt. Bei den neueren D u p l e x p u m p e n der Blake-Pumpon-Kompagnie u. a. liegen die A u s m ü n d u n g e n der äußeren Kanäle im Schieberspiegel nicht über, sondern seitlich von den Mündungen der inneren Kanäle. Die ersteren dienen n u r der Einströmung, die letzteren sowohl der Ein- als Ausströmung. Die Länge des Schiebers wird dadurch verringert, allerdings unter Vergrößerung der Breite. Außerdem ist eine Regulierung der Kompression durch

¿544

I L Teil.

Pumpen.

vier k l e i n e A u s g l e i c h v c n t i l e zwischen d e n ä u ß e r n u n d i n n e r n Kanülen vorgesehen. Kino a u ß e r g e w ö h n l i c h stark dimensionierte D u p l e x p u m p o f ü r P20 clmi Keistung pro Stunde, w e l c h e als Hilt'sspeise- u n d A s c h e j e k t o r p u m p e V e r w e n d u n g findet, zeigt, Fig. 84-2, 51451 Tafel X V I . Dieselbe besitzt e i n e n e n t l a s t e t e n F l a c h s c h i e b e r und I ' u m p e n k o l b e n mit w e i ß m e t a l l e n e m Dich-

t u n g s r i n g . Die D a m p f z y l i n d e r h a b e n e i n e n D u r c h m e s s e r von je [ -jossuauujü.w U9i03"ÖSU9pU0>[ ugdranj J9p iqttzuy

av 3 Q. i

30 •3 : Q

a?

3

Pampenanlagen.

359

Vorschriften des Germanischen Lloyd über die Pampenanlage. § 198. Schiffe mit Kessclanlagen bis zu 30 qm Heizfläche müssen wenigstens mit einer zum Lenzen dienenden Pumpe oder einer gleichwertigen Einrichtung versehen sein; Schiffe mit größeren Kesselanlagen müssen zwei Lenzpumpen haben und wenigstens eine muß so eingerichtet sein, daß sie aus jeder wasserdichten Abteilung lenzen kann. Jeder Kessel oder jede Kesselgruppc muß zwei Speisevorrichtungen haben, von denen jede einzeln zur Kesselspeisung genügt. Wird ein Kessel bei stilliegendem Schiff auch zum Betriebe von Hilfsmaschinen verwendet, so müssen zwei von der Hauptmaschine unabhängige, mittels Dampf oder motorisch betriebene Speisevorrichtungen vorhanden sein. Bei Kesselanlagen bis zu 30 qm Heizfläche kann die eine durch eine Handpumpe ersetzt werden. Sowohl die Speise- als auch die Lenzpumpen sind so einzurichten, daß die eine nachgesehen werden kann während die andere in Tätigkeit ist. Die Zirkulationspumpe soll auch aus der Bilge saugen können, und das Saugrohr ist mit einem selbsttätigen Kiicklaufabschlußventil zu versehen. •lede größere Maschine muß eine auch für Handbetrieb eingerichtete, selbständig betriebene Hilfsdampfpumpe haben; dieselbe ist zum Speisen der Kessel, zum Lenzen, zum Kühlen des Kondensors und als Feuerspritze einzurichten. Die Schläuche müssen eine solche Länge haben, daß jeder Teil des Schiffes erreicht werden kann. Die Abblaselnihne und die Hähne für Seeverbindungen, deren Mündungen unter der Wasserlinie liegen, sind so einzurichten, daß der Schlüssel nur herausgenommen werden kann, wenn der H a h n geschlossen ist. — Es ist wünschenswert, die Ausflußrohre, soweit es die Schiffskonstruktion erlaubt, oberhalb der Tietladelinie ausmünden zu lassen. Es wird empfohlen, für die Saugrohre an den wasserdichten Schotten Hähne anzubringen, die von Deck aus geöffnet und geschlossen werden können. liobrleitungen, welche durch die Kohlenbunker gehen, sind in hinreichender Weise gegen Beschädigungen zu sichern. Für Seeschiffe müssen die Ventilsitze sämtlicher Maschinenpumpen aus Bronze hergestellt sein; die Kolben, Kolbenstangen und Zylinder der Pumpen sind wenigstens mit Bronze zu überziehen bzw. auszufüttern. Speisepumpenkolben und Luftpumpenkolbenstangen können aus Stahl hergestellt werden. Eine Saugeleitung vom unteren Teil des Kessels nach der Diimpfpumpe (zum Zirkulieren des Kesselwassers beim Anheizen) ist in solcher Weise von allen anderen Saugeleitungen dieser Pumpe (aus Bilge, See, Tanks etc.) zu trennen, daß weder durch Nachlässigkeit noch durch Unkenntnis der Bedienungsmannschaft der Kesseldruck einen Weg in eine dieser Leitungen finden kann. Wird es vom Vorstande des Germanischen Lloyd als erforderlich erachtet, so ist der Rohrplan der Maschinen- und Kesselanlage zur ICinsicht vorzulegen.

III. Teil.

Wellenleitung,

Schiffswiderstand, Propeller. I. A b s c h n i t t . Druckwelle und Drucklager. £ 1'•'!). Der axiale Schub des Propellers wird bei sämtlichen S e h r a u b e n s c h i f f s u i a s c h i n e n d u r c h e i n e in die W e i l e eing e s c h a l t e t e so«'. Druckwelle a u f g e n o m m e n , welche sich mit ang e s c h m i e d e t e n R i n g e n gegen ein Drucklager stützt. Druckwelle u n d Drucklager w e r d e n n a c h d e m ¡indizierten Schub«, b e r e c h n e t , d. h. d e m a x i a l e n S c h u b , w e l c h e n der Propeller erzeugen w ü r d e , w e n n die L e i s t u n g der .Maschine in indizierten P f e r d e s t ä r k e n o h n e Verluste zur V o r w ä r t s b e w e g u n g des Schiffes n u t z b a r g e m a c h t würde. Ist iV, die L e i s t u n g der M a s c h i n e in PS',, n die L i n d r e h z a h l p e r M i n u t e , H die S c h r a u b e n s t e i g u n g , P, der indizierte Schub, so m u ß die ( i l e i c h u n g

bestehen

n • 75 • CO r . P , • II, d. h. die Arbeit bei e i n e r U m d r e h u n g d e r M a s c h i n e m u ß gleich sein der Arbeit des S c h u b e s f ü r e i n e l ' m d r e h u n g der Schraube, w ä h r e n d welcher also der S c h u b ü b e r e i n e n W e g gleich der S c h r a u b e n s t e i g u n g wirkt,. Aus obiger ( i l e i c h u n g ergibt sich JV, • 4500 n-H ü e t r ä g t der "Wirkungsgrad der S c h r a u b e z . B . ca. (>r>0/0, der m e c h a n i s c h e W i r k u n g s g r a d der M a s c h i n e ca. 85 0 / 0 , so ist der effektive S c h u b Ü,S5 • 0,05 P , ^ 0,55 P „ Wie b e m e r k t , d i m e n s i o n i e r t m a n j e d o c h Druckwelle u n d Drucklager n a c h d e m i n d i z i e r t e n S c h ü b e P0).

Laufwellen und Traglager. § 203. Lanfwellen «der Transmissionswellen. Diese schließen sich an die Druckwelle a n u n d f ü h r e n das von der M a s c h i n e a u s g e ü b t e D r e h m o m e n t der Scliraubcnwelle zu. D e m g e m ä ß sind dieselben auf Torsion u n d Druck b e a n s p r u c h t ; da sie aber weniger Stößen u n d Biegungen ausgesetzt sind als Kurbelwelle u n d I'ropellerwellc, so w e r d e n sie m e i s t e n s s c h w ä c h e r g e m a c h t als diese. Ist b bis 0,0 b. Die F n t f e r n u n g c der Bolzen vom AVellenmittel wird so klein als irgend möglich g e w ä h l t : häufig w e r d e n die Bolzen auch seitlich in die AVelle etwas eingelassen. § 208. Ansriickbare Kupplungen. Solche werden nicht selten bei Kriegsschiffen mit m e h r e r e n Maschinen unmittelbar hinter der Maschine in die AVellenleitung eingeschaltet, damit m a n bei langsamer F a h r t o h n e Ums t ä n d e eine der AVellenleitungen leerl a u f e n lassen k a n n . Namentlich ist es bei Dreischraubenschiffen manchmal erwünscht, die beiden äußeren oder die mittlere Wellenleitung auszukuppeln. Solche K u p p l u n g e n werden ausgeführt : 1. als K l a u e n k u p p l u n g e n , F i g . 366. 2. als Flansehenkupplungen mit zyl. Bolzen, welche sich mittels Schrauben leicht herausu n d h i n e i n z i e h e n lassen. I m allgemeinen ist es vorteilhaft, wo irgend möglich, solche K u p p l u n g e n zu v e r m e i d e n , da sie auch bei der sorgfältigsten A u s f ü h r u n g einen s c h w a c h e n P u n k t der AVellenleitung bilden u n d häufig bei einer b e s t i m m t e n Tourenzahl der Maschine infolge von T o r s i o n s s c h w i n g u n g e n der AVelle zu schlagen a n f a n g e n . M a n sieht d e n n auch n e u e r d i n g s bei Kriegsschiffen immer häufiger von d e n a u s r ü c k b a r e n K u p p l u n g e n ab. § 209. Propellerwelle. Die Axrbindung derselben mit den Transmissionswellen geschieht bei kleineren Schiffen fast immer durch einen f e s t e n K u p p l u n g s f l a n s c h , bei größeren Schiffen sehr häutig durch eine a b n e h m b a r e K u p p l u n g (s. Fig. 3(54—3(5(5), so daß die Welle von h i n t e n in das Schiff eingezogen werden k a n n . Befestigung der Schraube auf der Propellerwelle siehe »Propeller«.

I. Abschnitt.

371

Wellenleitung.

Die Länge der Propellerwelle ergibt .sich aus der durch die Form des Schiffes bedingten Länge des Stevenrohres. Im Interesse der Herstellung, des leichteren Auswechseins und Bevidierens ist es gut, die Propellerwellen nicht sehr lang zu machen, was allerdings bei scharfen Schiffen oft nicht zu vermeiden ist. "Wenn man gezwungen ist, die Welle sehr weit aus dem Schiffskörper hervorstelien zu lassen, bringt man häufig zwischen Stevenrohr und Propellerbock eine abnehmbare Kupplung an. S t ä r k e d e r P r o p el 1 c r w c 11 e. Man dimensioniert dieselbe meist stärker als die Kurbelwelle, da sie durch Anschlagen des Propellers an feste Gegenstände unter Umständen enormen Steißen ausgesetzt und anderseits durch die freitragende Schraube, besonders bei abgenutztem Stevenrohr oder bei Verlust eines Flügels, stark auf Biegung beansprucht wird. Ist dk der Durchmesser der Kurbelwelle, dann findet m a n den kleinsten Durchmesser im Stevenrohre meistens: d - (h, bis 1,1 dt-, Nach den Vorschriften des Germanischen Lloyd muß, wenn D der Durchmesser des Propellers ist: d = (),(> dk- 0,03 1), mindestens jedoch = 1,02 dk sein.

F i g . 307.

Stärkere Wellen werden häufig durchbohrt und dann an den 'Enden durch eingeschraubte Pfropfen wieder verschlossen. Bohrungsverhältnis wie bei der Kurbelwelle. Bei allen größeren und auch bei sorgfältig ausgestatteten kleineren Handelsschiffen sowie bei Kriegsschiffen versieht man die Propellerwelle an den in l'ockholz laufenden Lagerstellen meist mit einem Überzug aus Bronze. Dieser wird warm aufgezogen und daher vor dem Aufziehen etwas kleiner gebohrt als der Wellcndurchmesser. Stärke des Bronzebezuges (für Wellen über 250 m m Durchmesser) ^ ' = -,t -4- 15 mm. i)0

Sind die Lagerstellen mit Weißmetall garniert, dann erhält die Welle an diesen Stellen entweder keinen Uberzug oder einen solchen aus Jiickelstahl. Die Lagerstellcn werden entweder nur mit Seewasser oder auch mit Ü1 geschmiert (siehe S. 378). Zwischen den Lagerstellen schützt man die Welle gegen Korrosion bei sehr sorgfältiger A u s f ü h r u n g durch einen ebenfalls warm aufgezogenen d ü n n e n Bronzeüberzug, welcher mit den Lagerüberzügen verlötet oder auch mit denselben zusammen24*

372

I I I . Teil.

W e l l e n l e i t u n g , Pchiffswiderstand, Propeller.

gegossen ist, oder durch einen Bezug aus Guinmimasse. Mitunter wird dieser T e i l auch nur mit Marlleine fest umwickelt und mit Farbe gut gestrichen. Der Teil der Welle, welcher etwa zwischen Stevenrohr und Propellerhock frei im Wasser liegt, wird bei Kriegsschiffen ebenfalls sehr häufig mit einem Oiimmiüberzug versehen und außerdem durch Bewicklung oder einen Bleehniantel oder durch beides vor Beschädigung geschützt. Befestigung des I'ropellcrs siehe P. 431). Material

d e r 1' r o p e 11 e r w c 11 e :

S c h m i e d e e i s e n wird nur noch ganz selten v e r w e n d e t ; es eignet sich sowohl wegen des leichten Anrostens in Seewasser, wie auch w e g e n seiner geringeren Festigkeit nicht für diesen Maschinenteil. S i e m e n s - M a r t i n - S t a h 1: Bei normaler Ausführung stets verwendet. Festigkeit 15—öl) kg'(|imn, Dehnung mindestens 2()'" 0 ; bei Torpedobooten auch Siemens-Martin-Stahl von höherer Festigkeit (bis (>;"> kg/qcni). T i c g e l s t a h l : Bei großen Schiffen (Schnelldampfer, l'ost 5,5 d. Bei Schiifen, deren Welle h i n t e r d e m Stevenrohr noch in e i n e m b e s o n d e r e n Bock gelagert ist, m a c h t m a n die Lager im S t e v e n r o h r m e i s t e n s etwas kürzer. lx ca. 2 d bis 3 d, l2 ca. 3 d bis 4 d, L ä n g e des Lagers im W e l l e n b o c k : ls ca. 4,5 d bis 5,5 d. Bei E i n s c h r a u b e n s c h i t f e n ist m a n c h m a l die Propcllerwelle h i n t e r der M u t t e r noch einmal im Steven gelagert. L ä n g e des S t e v e n r o h r e s . Diese ist b e s t i m m t durch die E n t f e r n u n g von H i n t e r k a n t e Wellenaustritt bis zum h i n t e r s t e n Tunnelschott. Die Lage des letzteren richtet sich n a c h der F o r m des Schilfes u n d ist durch die Zugänglichkeit der Stevenrohrstopfbiiehse bestimmt. Scharfe Schiffe h a b e n d e m g e m ä ß meist längere Stevenrohre als völlige. G e s a m t l ä n g e des Stevenr o h r e s 15—25 d, je nach Art dos Schiffes. L a g e r b o h r u n g . Wird die Welle von h i n t e n eingezogen, d a n n m a c h t m a n den D u r c h m e s s e r der h i n t e r e n L a g e r b o h r u n g besser etwas größer als d e n der vorderen, um das E i n z i e h e n zu e r l e i c h t e r n ; u m g e k e h r t verfährt m a n , w e n n die Welle von v o r n e eingesetzt worden soll. Soll die AVellc e n t w e d e r von vorn oder von h i n t e n eingesetzt werden k ö n n e n , d a n n w e r d e n die B o h r u n g e n gleich g e m a c h t . 8 211. konstruklion der Handelsschiffe. Das Kohr ist fast stets a u s (iußeisen {d • Durclim. der Propellerwelle Fig. 368). Stärke c

+ 20 mm.

n = 1,5 c bis 1,8 c, b 1,2 c bis 1,5 c. I n das gußeiserne Kohr sind b r o n z e n e B ü c h s e n f ü r die L a g e r u n g der Welle eingezogen. Zur A u s f ü t t e r u n g derselben v e r w e n d e t m a n fast ausschließlich Pockholzstiicke, u n d zwar a m b e s t e n f ü r d e n u n t e r e n Teil Streifen aus Hirnholz. Das Pockholz wird durch einige L ä n g s s t r e i f e n a u s Bronze in der B ü c h s e gesichert, die jedoch n i c h t in der u n t e r e n H ä l f t e sitzen d ü r f e n , d a m i t die Welle nicht auf d e n s e l b e n s c h e u e r n k a n n (s. Fig. 373). Pockholz ist f ü r die A u s f ü t t e r u n g der Stevenrohrlager bei W a s s e r s c h m i e r u n g am b e s t e n geeignet u n d wird auch m e i s t e n s

374

I I I . Toil.

Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

verwendet; es ist absolut 'wasserbeständig, m a c h t ein A n f r e s s e n der Welle unmöglich, nützt sich nur langsam ab und ist leicht zu erneuern. Letzteres muß g e s c h e h e n , sobald das hintere Lager zu viel Spielraum bekommen h a t ; m a n zieht dann die B ü c h s e (im Dock) mit Spannschrauben heraus, wozu hinten an derselben L ö c h e r mit Gewinde vorgesehen sein müssen, füttert sie neu aus und preßt sie mit S p a n n s c h r a u b e n wieder ein. I n der Längsrichtung gibt m a n dem Pockholz an den Lagerenden etwas Luft, damit sich dasselbe beim Naßwerden dehnen k a n n . Stärke der Bronzebüchsen e 1 5 — 2 5 mm | für Wellen von '200 » des Pockholzes / 2 0 - 3 0 » J bis 600 mm Durchm. B e i Schiffen, welche in Süßwasser fahren, setzt man für die Wellenlagerung auch wohl einfache gußeiserne B ü c h s e n in das Stevenrohr ein, welche mit Längsrillen versehen sind, durch welche das W a s s e r zirkulieren k a n n . Häufig verwendet m a n statt der Pockholzstreifen auch solche aus Weißmetall, oder man zieht auch ganze B ü c h s e n aus Weißmetall als Lager in das Stevenrohr ein. B e i Auswahl der Legierung ist deren Beständigkeit in Seewasser zu beachten. Stärke der Weißmetallbüchsen 20 —30 mm. Am vorderen E n d e ist das Stevenrohr mittels eines starken F l a n s c h e s an dem hintersten T u n n e l s c h o t t befestigt, welches durch einen kräftigen schmiedeeisernen King verstärkt ist; das Hinterende des Stevenrohres ist so stramm als möglich in den Iiintersteven eingezogen. Damit das Hohr die richtige Lage erhält, wird der Hintersteven nach E i n b a u in das Schiff ausvisiert und danach das Loch für das Stevenrohr ausgebohrt. Durch eine niedrige Mutter aus Schmiedeeisen mit feinem Gewinde wird das Hohr gegen Herausziehen gesichert. Manchmal wird das Stevenrohr von hinten eingesetzt; dann kommt der F l a n s c h hinten gegen den Steven, die Mutter vorne gegen das Schott zu liegen. Die Konstruktion hat den Vorteil, daß man das Hohr im Dock bequem herausziehen kann. S t e v e n r o h r s t o p f b ü c h s e (s. Fig. 369 - 376). Packraum, lichte Weite ;; 2 0 — 4 0 mm, die größeren Werte für starke W e l l e n , Tiefe desselben 0,8 d—1,5 ä, wobei die kleineren Zahlen für starke Wellen gelten. Bei starken Wellen bringt man gewöhnlich eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Anziehen der Stopfbüchsmuttern an (s. Fig. 376). Am hinteren E n d e der Stopfbüchse wird m a n c h m a l Kühlwasser aus der Maschinenkiihlleitung eingeführt. Stevenrohr § 212. Konstruktion für leichte Kriegsschiffe. meist aus B r o n z e ; Pockholz oder seltener Weißmetallstreifen d i r e k t in das Hohr eingesetzt. Das Mittelstück wird der Gewichtsersparnis wegen so leicht als irgend möglich, oft nur aus einem Kohr aus Bronzeblech oder Stahl, hergestellt. Stärke des bronzenen Stevenrohres etwa halb so stark als die des gußeisernen Stevenrohres (s. S. 373). Pockholzfutter wie Fig. 373. Fig. 375 zeigt das Stevenrohr eines geschützten Kreuzers. Dasselbe besteht ganz aus Bronze. Das Mittelstück

I. Abschnitt.

Wellenleitung.

F i g . 369.

375

376

III. Tei],

Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

1

Fig. 373.

K g . 370.

B a u e r ,

Schiffsmaschinen.

4. Auf!

Tafel XVIII.

378

III. Toil.

Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

ist aus Metallblecli z u s a m m e n g e n i e t e t u n d mit d e m vorderen u n d h i n t e r e n E n d o a u s Bronzeguß, welche die Pockliolzlagcr einschließen, verschraubt. Bei Torpedobooten v e r w e n d e t m a n als Stevenrohr auch wohl ein Stahlrohr, in welches die L a g e r b ü c h s e n a u s Bronze oder Weißmetall eingezogen sind. Fig. 374 zeigt das Stevenrohr f ü r e i n e n Torpedojäger. Es ist a u s einzelnen Stahlrohren z u s a m m e n g e s e t z t u n d von h i n t e n ins Schiff eingesetzt. W e i t e r h i n t e n ist die Propcllerwelle noch in einem Bock gelagert. An d e n Lagerstellen sind Weißmetallb ü c h s e n eingesetzt, in welchen die a u s Siemens-Martinstahl bes t e h e n d e Welle o h n e Überzüge läuft. § 2i;>. Einrichtung bei Ölsclimiemng. I n n e u e r e r Zeit •werden die Lagerstellen der Propellerwelle häufig n u r mit Ü1

F i g . S76.

geschmiert. Das S t e v e n r o h r erhält d a n n auch am h i n t e r e n Austrittsende zwischen P r o p c l l e r n a b e u n d Stevenrohr eine Abdichtung, um Ölverluste möglichst zu v e r m e i d e n . Fig. 377 u n d 378 zeigen die A b d i c h t u n g nach System Toussaint. Bei Fig. 377 ist auf die Propellerwelle der bronzene R i n g a a u f g e s c h o b e n , welcher d u r c h eine eingelegte F e d e r f m i t der "Welle v e r b u n d e n ist. Der Ring läuft in d e m b r o n z e n e n , mit d e m Stevenrohr fest v e r b u n d e n e n , g e s c h l o s s e n e n G e h ä u s e b, in welchem er a n d e n beiden Stirnseiten d u r c h Weißmetalleinlagen abdichtet. Das elastische A n d r ü c k e n der Gleittiäelien geschieht durch die h i n t e r d e n losen R i n g c gelegten F e d e r n . Die A b d i c h t u n g des Ringes a gegen die Welle wird d u r c h d e n Ring d u n d eine untergelegte P a c k u n g bewirkt. Bei der K o n s t r u k t i o n nach Fig. 378 wird der Ring a nicht gegen die Welle, s o n d e r n gegen eine mit der Propellernabc fest v e r b u n d e n e Schutzhülse y gedichtet.

I. Abschnitt.

"Wellenleitung.

379

Da die Propellerwelle bei Temperaturschwankungen ihre Länge unter l'mständen bis zu ca. 15 m m ändern k a n n , so muß die Nut f ü r die eingelegte Feder entsprechend länger als diese gemacht werden. Fig. 37i) zeigt die Abdichtung nach System Cedervall. Das mit der Propellernabe fest verbundene bronzene Gehäuse b enthält hier den mit AVeißmetall garnierten Dichtungsring a, welcher durch hintergelegte Federn gegen die Stevenrohrmutter oder auch unmittelbar gegen die Stevenrohrbüchse gedrückt -wird. Zur Abdichtung des Ringes a sind die eingeschraubten Ringe d mit untergelegter Packung vorgesehen. Die Federn müssen genügend lang sein, F i g . 377. damit bei Piingenänderungen der Propellerwelle der Dichtungsring a immer gegen die Gleitfläche gedrückt wird. Zum Schutz der Stopfbüchse wird in jedem Falle eine zweiteilige Schutzhülse s, welche gewöhnlich am I Iintersteven befestigt wird, vorgesehen. Das vordere Ende des Stevenrohres wird s entweder durch eine Fi gewöhnliche Stopfs- S7Sbiichse abgedichtet, oder mit einer ähnlichen Dichtung wie am hinteren E n d e desselben versehen. Das öl zur Schmierung wird am vorderen Ende des Stevenrohres unmittelbar hinter der Stopfbüchse durch einen Mollerupoder ähnlichen Apparat oder aus einem über der Wasserlinie des Schilfes an geeigneter Stelle aufgestellten Öltank durch eine Hohrleitung selbsttätig zugeführt. Bei ülschmiorung erhält die Propellerwelle keine bronzenen Uberzüge an den Laufstellcn, sondern wird an denselben n u r

380

III. Teil.

"Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

verdickt, um eventuell ein X a c h d r c h e n zu Restatten ; die Lagerb ü c h s e n werden d a n n e n t w e d e r ganz aus "Weißmetall hergestellt oder aus Bronze g e m a c h t und m i t Weißmetall ausgegossen. § 214. Allgemeine Anordnung der Wellenleitung. Der hinterste P u n k t der AVellenleitung ist durch die Tiefenlage des S c h r a u b e n m i t t e l p u n k t e s u n t e r Wasser (s. Schraube) festgelegt u n d außerdem bei Zweischraubenschiffen d u r c h die Distanz der beiden S c h r a u b e n , der vorderste P u n k t durch die Lage der Maschine. D e m e n t s p r e c h e n d b e k o m m t die Wellenleitung häutig eine nach h i n t e n geneigte Lage, w ä h r e n d bei D o p p e l s c h r a u b e n d a m p f e r n die beiden Wellen meist auch n o c h nach h i n t e n divergieren.

Bei Torpedobooten, bei welchen m a n das S c h r a u b e n m i t t e l möglichst tief legt, k o m m e n ziemlich beträchtliche Neigungen der AVellenleitung vor. Die AVellenleitung e n t l a n g bis zu d e m h i n t e r s t e n zugänglichen Querschott, an welchem (he S t c v e n r o h r s t o p f b ü c h s e sitzt, f ü h r t ein G a n g , der AVellentunnel, welcher durch S e i t e n w ä n d e u n d Decke von d e n u m g e b e n d e n B ä u m e n wasserdicht g e t r e n n t ist, und welcher durch L a u f b r e t t e r resp. eine Plattform zugänglich gemacht ist. An der Decke werden A^orrichtungen zum H e b e n der Transmissionswollen mit ihren Lagern a n g e b r a c h t ; diese werden g e b r a u c h t , w e n n m a n zwecks Revision des hintersten Stevenrohrlagcrs u n d der I'ropellerwelle diese in das Schiff zurückziehen will.

LI. Abschnitt.

Schiffswiderstand.

331

II. Abschnitt. Schiffswiderstand. § 215. Methode von Fronde. Die g e n a u e s t e M e t h o d e ist die sog. F r o n d e sehe M e t h o d e . Dieselbe b e r u h t auf Schleppv c r s u c h e n mit Schiffsmodellen u n d d e m sog. Vergleichsgesetze (law of comparison). Der Schiffswiderstand setzt sich z u s a m m e n a u s : 1. Reibungswiderstand, Wirbelwiderstand, Restwiderstand. 3. Wellen bildendem W i d e r s t a n d | Nur die beiden letzteren W i d e r s t ä n d e folgen d e m sog. Vergleichsgesetze. Dieses lautet wie folgt: V e r g 1 e i c h s g e s e tz. Sei L die Länge, B die Breite, T die T B Tiefe, V die (ieschwindigkeit des Schiffes; f e r n e r l - ----—, b = —, n n t - — u n d v die Länge, Breite, Tiefe u n d (ieschwindigkeit eines Modells des b e t r e f f e n d e n Schiffes. D a n n verhalten sieb die W i d e r s t ä n d e von Schiff u n d Modell ( l l ' u n d i c ) wie die Deplacem e n t s v-D u n d d : TV D - = -, - - n , ir d vorausgesetzt, daß dabei P - n ist. 1 ) B e n u t z u n g d e s V e r g 1 e i c h s g e s e t z e s. Man trage die Resultate der Modellschleppversuche als K u r v e „4 -.4 A auf. Diese

*

{JcssA

w i n t / i ßA e i f Fig. .180.

gibt d e n W i d e r s t a n d des Modells f ü r verschiedene Geschwindigkeiten a n . Man berechne d a n n den R e i b u n g s w i d e r s t a n d des A b l e i t u n g des Gesetzes siehe Taylor, R e s i s t a n c e of ships and screw propulsion.

382

III. Teil.

Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

Modells u n d ziehe diesen vom G e s a m t w i d e r s t a n d AAA des Modells ab. Man erhält so die K u r v e BBB, welche d e n Restwiderstand des Modells angibt. W e c h s e l t m a n n a c h d e m Vergleichsgesetz den M a ß s t a b , so gibt die K u r v e BBB d e n .Restwiderstand des S c h i f f e s an. N u n b e r e c h n e m a n d e n Reibungswiderstand des Schiffes u n d addiere d e n s e l b e n zu (1er Kurve BBB. Man erhält so die K u r v e CCC. Diese gibt in d e n f ü r das Schiff gültigen Maßstäben d e n W i d e r s t a n d d e s s e l b e n a n (s. Fig. 380)! Die B e r e c h n u n g d e s K o i b u n g s w i d e r s t a n (1 e s des Modells u n d des Schiffes geschieht dabei, wie folgt: Sei W2 der Reibungswiderstand, F ' ) die benetzte Oberfläche von Schiff oder Modell in q m , Vm die Gesellwindigkeit desselben in m pro s e k . , y das Gewicht von 1 cdui Seewasser = 1,025, / der R e i b u n g s w i d c r s t a n d für die e i n g e t a u c h t e F l ä c h e n e i n h e i t u n d die Geschwindigkeitseinheit, n ein E x p o n e n t , so ist W , = f - y F V

m

n .

Die W e r t e von / u n d n ergeben sich f ü r die B e r e c h n u n g des Reibungswiderstande.s des S c h i f f s k ö r p e r s a u s Tabelle Nr. 3-1. Tabelle Xr. :i4.

Konstanten für den Reibungswiderstand von Schiffen (vgl. J o l i o w , H i l f s b u c h f ü r d e n Schiffsbau). Lange des Schilfes in d e r W. L. m

Eiserner Schiffskörper mit g u t e m Anstrich

Glatter Kupferoder Zinkbeschiii ¡i

Alter bewachsener Kupfer- oder Zinkbeschlag

/

/

/

n

n

n

5

0,1780

1,8507

0,1633

1,9015

0,2263

1,8660

10

0,1622

1,8427

0,1590

1,8525

0,2087

1,8525

20

0,1572

1,8290

0,1563

1,8270

0,1985

1,8430

30

0,1555

1,8290

0,1546

1,8270

0,1945

1,8430

40

0,1540

1,8290

0,1533

1,8270

0,1925

1,8430

50

0,1530

1,8290

0,1522

1,8270

0,1906

1,8430

60

0,1515

1,8290

0,1510

1,8270

0,1895

1,8430

70

0,1502

1,8290

0,1502

1,8270

0,1882

1,8430

80

0,1490

1,8290

0,1498

1,8270

0,!873

1,8430

90

0,1480

1,8290

0,1490

1,8270

0,1862

1,8430

100

0,1472

1,8290

0,1485

1,8270

0,1855

1,8430

110

0,1466

1,8290

0,1483

1,8270

0,1852

1,8430

120

0,1460

1,8290

0,1482

1,8270

0,1846

1,8430

') B e r e c h n u n g von F sielie S. 382.

II. Abschnitt.

Scliiffswiderstand.

383

F ü r die B e r e c h n u n g der R e i b u n g des F a r a f f i n m o d e l l s im W a s s e r des V e r s u c h s t a n k s gelten etwas größere "Werte von n u n d etwas kleinere W e r t e von f . Die Werte von f zeigen fast f ü r die I. Spalte von 170 * » 2. :> •> 130 » » 3. » 170

keine A b n a h m e m e h r : m L ä n g e dos Schiffes an, :> > » » : > : > > » »

§ 216. Berechnung von Scliiffswiderstand und Maschinenleistung nach Middendorf 1 ) für Schraubendampfer. E s sei bezeichnet mit: L die L ä n g e des Schiffes in der Wasserlinie über Steven in m, B die größte Breite des Schiffes im H a u p t s p a n t u n t e r W a s s e r in m, T der Tiefgang des Schiffes o h n e Kiel in m, D die W a s s e r v e r d r ä n g u n g (Deplacement) in cbin, A das Areal des e i n g e t a u c h t e n H a u p t s p a n t e s in qm, F die eingetauchte Oberlläche des Schiffes in qm, f die Kreisfläche der Schraube in qm, Vk die (ieschwindigkeit des Schiffes in K n o t e n pro Stunde, y,„ » > m pro sek., W der ( i e s a m t w i d e r s t a n d des Schiffes in kg, IK, der I i e i b u n g s w i d e r s t a n d - » W, der Restwiderstand W — IT-',, iV, die effektive Maschinenleistung, N t die indizierte Maschinenleistung, £ ein Koeffizient siehe Tabelle Nr. 3~>, t » » » Nr. 86, r; der W i r k u n g s g r a d der Maschine (s. Tabelle Nr. 1). D a n n ist

2. 3.

W2 - - 0,16 F • Fl;"3 W = Wl + UV

Die effektive Mascliincnleistung ist das P r o d u k t a u s Schiffswiderstand u n d Sehraubengeschwindigkeit. Da Vm die wirkliche Schiffsgeschwindigkeit ist, h a t Middendorf zur E r m i t t e l u n g der Leistung V„ vergrößert, so daß

u n d Ni

1

V

X,.

l ) V g l . Middendorf, S c h i f f s w i d e r s t a n d u n d M a s c h i n e n l e i s t u n g . der S c h i f f b a u t e c h n i s c h e n G e s e l l s c h a f t , 1. Bd. 1900.

Jahrbuch

384

I I I . Teil.

Wellenleitung, Scbiffswiderstand, Propeller.

Die W e r t e v o n £ und c ergeben sich aus f o l g e n d e n T a b e l l e n : T a b e l l e Nr, 35.

Werte der Koeffizienten g.

L

•V> 8,(5

» » y >

> >

5

>

),

»

>

>

L B

L B

s

-2,00 9,3 u. unter 9,4 1,79 1,99 9,4 , 1,75 ' ?>'"! 1,98 9,.") . 1,71 1,97 :> 9 J i, 9,8 1,1)2 9,8 :» :> 9,9 1,58 1,92 9,9 v l o ' o 1,54 1,89 1,8(i 10,0 > » 10,1 1,50 1,83 10,1 » > 10,2 1,45

10,2 « . u n t e r 10,3 10,3 > 10,4 ; 10,4 • , 10,5 10,5 » 10,0 » 10,7 10,6 » , 10,8 10,7 •> 10,8 •> 10,9 10,9 . . 11,0 11,0 u. darüber

1,41 1,38 1,35 1,32 1,29 1,27 1,25 1,24 1,23

b

B Sfj 8,(5 8,7 88 8,9 9,0 9,1 9,2 9,3

!), 27 > 27 » 28 J 28 9 29 > 29 » 30

0,79 0,78 0,77 0,76 0,75 0,74 0,73 0,72 0,71 0,70 0,69

0,90 0,89 0,88 0,87 0,86 0,85 0,84 0,83 0,82 0,81 0,80

§ 217. Annäherangsmethode znr Bestimmung der Mascbioenleistung. U m die Maschinenleistung f ü r ein Schiff von gegeb e n e m Deplacement D und gegebener Geschwindigkeit Vt schnell angenähert zu berechnen, läßt sich folgende Formel benutzen: v

A, ==

V f - i A r

•

Hierin ist C eine Konstante, und zwar C C C C

= = -= —

364 für große und schnelle Schiffe, Schnelldampfer, 257 f ü r große und völlige Frachtdampfer, 250—200 für mittelgroße, scharfe Kriegsschiffe, 200—154 für kleine, scharfe Schiffe.

B a u e r , Schiffsmaschinen.

4. Aufl.

25

386

III. Teil.

Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller. Tabelle Dimensionen, W i d e r s t a n d und

Art des Schiffes

Maschinen-

Schnelldampfer

Namen des Schiffes

Füret Bismarck

Länge L in m

153,16

M a

£

a

^

Kaiser Wilhelm d. Gr

r n e s i a

160,76

190,5

15,8

20,1

114,0

106,3

156,3

3330

3670,0

5100,0

49,26

66,366

i

Breite B in m

17,525

Areal des Hauptspantes qm

Reibungsfläche

qm

F

Propeller-Kreisfläche in qm

/

.

52,48

•

2

Propeller-Anzahl

2

2

Schiffsgeschwindigkeit Vk in Knoten

20,7

20,5

V„ desgl. in m pro Sek.

10,656

10,553

11,325

1,97

1,45

1,75

s Koeffizienten

e 1 V

Schiffswiderstand

;

22,0

i

10,0 1,10

10,0 i

10,0 1,10

1,10

i

W[ in kg

34 331

W, in kg

42 425

i

31291

j

53 648

45 919

'

72 718

76 756

77 210

126 366

Indizierte Pferdestärke Ni, berechnet

15 400

15 500

27 381

desgl. beobachtet

15 944

17 500

28 000

') Vgl. die ausführliche Tabelle von Middendorf, Jahrbuch der Schiff-

Ii. Abschnitt.

Schiffs widerstand.

387

Nr. 3S. leistung v e r s c h i e d e n e r S c h i f f e ').

Langsamere große Dampfer für Fracht und Fassagiere Lahn

Aachen, Halle etc.

Barbarossa, Bremen etc.

Pennsylvania, Pretoria

Prinz Heinrich, Prinz-Regent Luitpold

137,2

108,24

159,4

171,0

138,83

14,88

13,26

18,3

18,9

15,54

103,26

78,40

137,3

139,4

103,0

2225

4316

4621

3140

21,23

42,74

39,75

33,24

2810,0 36,1 1

1

2

2

2

18,0

12,0

14,4

14,0

13,6

9,26

6,177

7,412

7,206

7,001

1,83

2,0

2,0

1,89

1,92

10,0

10,0

10,0 1,10

1,21

10,0

10,0

1,14

1,15

1,22

21 565

6411

16 618

15 573

10 754

27 641

10 338

28 096

28553

18 389

49 206

16 749

44 714

44126

29 143

8793

2269

6781

6666

4429

8583

1850

6460

5305 bei

4340

etwa 13,2 Kn.

bautechnischen Gesellschaft, Bd. I. 1900.

25*

388

III. Teil. Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller. Tabelle Dimensionen, Widerstand und Maschinen(Fort-

Art des Schiffes

Große Kriegsschiffe Kaiserl. Yacht MinneaHohenzollern polis

Namen des Schiffes Länge L in m

1 1 6 , 6

Breite B in m

1 4 , 0

Areal des Hauptspantes in qra Reibungsfläche F in qua Propeller-Kreisfläche f in qm Propeller-Anzahl Schiffsgeschwindigkeit Vk in Knoten Vm desgl. in m pro Sek.

Koeffizienten

1 2 5 , 6

1 7 , 6 8

6 8 , 3 9 7

2 1 , 6 4

;

1 5 3 , 0

2 6 0 0 , 0

3 1 , 8 0 8

3 7 5 5

5 5 , 4 6

4 8 , 1 6

!

3

2

2 1 , 5

2 3 , 1

2 4 , 0

1 1 , 0 6 7

1 1 , 8 9 1

1 2 , 3 5 0 j

i

2 , 0

2 , 0

2 , 0

E

1 0 , 0

1 0 , 0

1 0 , 8

1

1 , 1 0

!

2 1 , 9

1 1 , 2 7 3

i

2 , 0

1 0 , 0

1

1 , 1 0

1 , 1 2

1 , 1 0

W1 in kg

2 3 5 7 4

5 0 4 6 4

8 8 5 5 4

6 5 2 1 8

W,

2 7 0 1 4

4 0 5 7 2

6 2 8 9 2

5 3 0 8 8

5 0 5 8 8

9 1 0 3 6

1 5 1 4 4 6

1 1 8 3 0 6

1 0 7 4 2

2 0 4 6 5

3 6 6 1 7

2 5 8 9 7

9 6 3 4

20367

—

. 2 6 2 9 0

V

Schiffswiderstand

1 5 2 , 4

1 0 4 , 5

1 9 7 7 , 0

2

Powerf • 1 u m ! Terr lble

W=

»

•.»

Wi + Wz

Indizierte Pferdestärke N„ berechnet desgl. beobachtet

II. Abschnitt. Schiffswiderstand.

38!)

Xr. 39. leistung v e r s c h i e d e n e r Schiffe. Setzung.)

Darapfbeiboot

Torpedoboote

Fischdampfer

Cushing

Rodgers

Turbinia

42,06

48,77

33,0

4,34

4,88

2,74

3,12

6,4

4,44

5,76

2,16

2,18

9,8

107,7

227,4

1,2!)

9,5

1

o

90,0 1,478 !)

22,5

24,!)

32,5

11,582

12,818

16,730

1,67

1,54

1,23

19,7 1,29

20,0 !

24,0

-

Dora

16,0

32,0

55,0 0,785

246,4 4,524

1

1

12,5

10,5

6,434

5,405

2

•2

18,3

10

1,65

1,35

1,2

1,61

3178

5447

4432

557

953

2492

4097

2638

276

894

5070

9544

7070

833

1847

1641

2633

2460

165

282

1754

2412

2100 bei ca. 31,7 Knoten

180

299

390

i n . Teil.

Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

III. Abschnitt.

Die Schiffsschraube. 1 ) § 218. Einleitung. Es ist heutzutage noch nicht möglich, einfache, allgemein gültige Formeln zur Berechnung der Schiffsschraube anzugeben, aus welchen man durch Einsetzen der gegebenen Größen die gesuchten ohne weiteres berechnen kann. Es sei also schon hier darauf hingewiesen, daß man sich auf keine Rechnungsmethode verlassen darf, ohne deren Resultate mit den Ergebnissen ähnlicher Ausführungen oder wenigstens mit denen einer zweiten Rechnungsmethode zu vergleichen. Häufig vorkommende Bezeichnungen : Ni indizierte Leistung in PSi, PSe, N. effektive Leistung in N„ Nutzleistung der Schraube in PS, n Umdrehungszahl pro Minute, V Geschwindigkeit des Schiffes in Knoten pro Stunde, C U Sj sa W D H d„ d d z A l

»

der Schraube in Knoten - -

5 des Vorstromes in Knoten, tatsächlicher Slip, scheinbarer Slip, totaler Schiffswiderstand, Durchmesser der Schraube in in, Steigung der Schraube in m. Durchmesser (1er Nabe, Durchmesser für irgendein Flügelelemcnt, manchmal auch Durchmesser der I'ropellorwclle, Anzahl der Schraubenflügel, abgewickelte Fläche e i n e s Flügels in (|in, Flügelbreite an irgendeiner Stelle in m (bezogen auf den abgewickelten Flügel),

lm mittlere Flügelbreite =

b

-,

^

"

—>

lm

A

mittleres Breitenverhältnis des Flügels b ^ J j ' - j j ^ j ) ¿ ' y „

k

abgewickelte Fläche : Kreisfläche =

z • A _„ -

V

h

IT

4 Flügeldicke (größte Flügeldicke irgendeines Querschnittes),

Die im f o l g e n d e n g e g e b e n e n K o e f f i z i e n t e n und R e e h n u n g s m e t h o d e n g e l t e n im a l l g e m e i n e n nur f ü r P r o p e l l e r , w e l c h e von K o l b e n m a s c h i n e n ang e t r i e b e n w e r d e n . Über die spezielle Berechnung von P r o p e l l e r n für Dampfturbinenantrieb siehe Bd. I I .

III. Abschnitt.

Propeller.

391

ho Flügeldicke an der Spitze, h„ Flügeldicke an der Wurzel, K l u n d X j Koeffizienten für die Berechnung der Schraube, Ä, und k2 Koeffizienten für die Berechnung der Flügelbeanspruchung. § 219. Allgemeines. Jede Schraube besteht aus Nabe und Flügeln. Die nach hinten gerichtete Fläche des Flügels, mit welcher dieser also bei Vorwärtsfahrt des Schiffes auf das Wasser drückt, n e n n t man die D r u c k f l ä c h e des Flügels. Die Druckfläche ist fast immer ein Stück einer g e w ö h n Ii c h e n Schraubenfläche (vgl. S. 423). Eine solche wird erzeugt durch eine gerade Linie, welche sich um eine Achse, die sie unter einem bestimmten Winkel schneidet, mit gleichförmiger Geschwindigkeit dreht, während der Schnittpunkt mit gleichförmiger Geschwindigkeit auf der Achse fortschreitet. Das f ü r den Flügel nötige Stück der Schraubcnfläche wird durch die F l ü g e l f o r m , die Kontur des Flügels, begrenzt. CJ Jeder Flügel einer Schraube gehört einer besonderen Schraubenfläche an; die Schraubenflächen der einzelnen Flügel sind einander parallel. F i n e zweiflügelige Schraube ist somit zwei-o gängig, eine dreifliigelige dreigängig usw. Man unterscheidet r e c h t s g ä n g i g e und l i n k s g ä n Fig. asi g i g e Schrauben; sieht man, parallel zur Propellerwelle liegend, von außen auf die Spitze des Flügels, so steigt der Flügel bei der rechtsgängigen Schraube von links nach rechts, bei der linksgängigen von rechts nach links. Auf der Druckfläche des Flügels wird das Material, welches nötig ist, um dem Flügel die hinreichende Festigkeit zu verleihen, nach vorn zu aufgetragen (vgl. S. 424). Die Vorderfläche des Flügels ist also keine richtige Schraubenfläche, und zwar um so weniger, je näher m a n der Nabe kommt, wo der Flügel am dicksten ist. Man n e n n t e i n t r e t e n d e K a n t e des Flügels diejenige, welche bei Vorwärtsgang des Schiffes zuerst ins Wasser eindringt, die andere Kante n e n n t m a n a u s t r e t e n d e Kante.

392

III. Teil.

Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

S c h r a u b e n d u r c h m e s s e r _D ist der Durchmesser des Kreises, welchen die Flügelspitzen beschreiben (Schraubenkreis). Schraubensteigung H ist die Ganghöhe jedes Punktes der Flügelfläche, d. h. die Strecke, um welche bei e i n e r Umdrehung der Welle jeder Punkt der Schraubenfläche in Richtung der Welle fortschreiten würde, wenn die Schraube sich in einem festen Körper drehen würde.

V (U li

H i n

Durchmesser Verhältnis

-== ist das Verhältnis des ji Durchmessers des Kreises um die Achse, auf dem irgendein Punkt des Flügels liegt, zur Steigung. Dieses ist also für alle Punkte dos Flügels, welche in verschiedenen Entfernungen von der Welle liegen, verschieden. Dagegen haben alle Punkte, welche einem Streifen AB der abgewickelten Fläche angehören, dasselbe Durchmesserverhältnis •== (s. Fig. 381). IL

Das

sog.

»äußerste

^

D u r c h m e s s e r V e r h ä l t n i s « -==

dagegen ist für jeden Flügel e i n e b e s t i m m t e Zahl.

H

III. Abschnitt.

Propeller.

393

F l ü g e l b r e i t e l n e n n t m a n die Breite a n irgendeiner Stelle des abgewickelten Flügels, d. h. die u n t e n b e s p r o c h e n e wahre, gestreckte L ä n g e des zur Welle k o n z e n t r i s c h e n Zylinderschnittes durch die Druckfläche (Länge der Querschnittsschablone S. 394). M i t t l e r e B r e i t e lm ist der Quotient: j Abgewickelte Fläche A Flügellänge D —

(¡3a

q j s

Slip

1' ig. 390.

§ 224. Andere Formeln zur Berechnung der Schiffsschraube sind meist begründet durch die Gleichung Ni = c • D> (n • H ) 3 . Die Konstante c, welche f ü r verschiedene Schiffstypen verschieden ist, hängt von der Form der Schraube und des Schiffes (Vorstrom) ab. Zur Berechnung werden meist folgende Formeln benutzt 2 ):

Dabei ist D und H in Metern, in Pferdestärken, A in Quadratmetern einzusetzen. Die Konstanten K l und K x ergeben sich aus folgender Tabelle (nach Seaton). Näheres s. B a r n a b y , Marine propellers. ) Ähnliche Formeln s. F l i e g e , Zeitschr. d. Ver. D. Ing., 1893, S. 1552.

2

26*

404

III. Teil. Wellenleitung, Schiiiswiderstand, Propeller. Tabelle Nr. 40. Koeffizienten K, und K 2 zur Schraubenberechnung

nach S e a t o n , Pocket-book of marine engineering. M

c •5 C fc-S o e 'i •C

Art des Schiffes

O5« V. o a

1. Völlige Frachtdampfer 2. Frachtdampfer mit mäßig völligen Linien . . . 3. Post- und Passagierdampfer mit feinen Linien . . 4. dto. 5. dto. mit sehr feinen Linien . . 6. dto. 7. Kriegsschiffe mit sehr fein. Linien 8. dto. i). Torpedoboote . . 10. dto.

8 -10

Anzahl

der

e Ä 3 fc.Q

K %u

1

E

2

Material der Flügel

ü CO

1

4

0 , 8 7 - -0,1)0 1 , 8 - 1,6

e V 'S

10-- 1 3

1

4

0,!)2— 0,97 1 , 6 - 1.4 |

o

13-- 1 7 13-- 1 7

1 2

4 4

1 , 0 0 - -1,05 1 . 4 - 1,2 1 , 0 5 - 1,10 1,3 - 1,2 |

17-—22 17-—22

1 2

4 3

1 . 0 8 - 1,13 1 , 2 - 1,0 1 , 1 3 - 1,18 1 , 0 - 0,8

16 - 2 2 16-- 2 Ì 20-- 2 6 25-- 3 0

2 2 1 2

4 3 3 3

1 , 0 8 - 1,15 1,13 —1,21 1 , 2 3 - 1,38 1,3 - 1,45

1 , 1 - 1,0 o.s- 0,7 0 , 7 - 0,5 0 , 7 - 0,5

s fejf ^ 2

»

|

oN 3 K

Schnelldampfer mit 2 Schrauben zn je 4 Flügeln fallen zwischen die 6. und 7. Spalte. B e i s p i e l . Doppelschrauben-Sclmelldampfer »Kaiser Wilhelm der Große«. Es sei gegeben (durch Berechnung des Schiffswiderstandes) iV; = 2 • 14000, ferner angenommen —= = 0,636 (vgl. § 223), weiterhin angex i

n o m m e n n = 78. J e d e Schraube habe 4 Flügel, also z = 4. Durchmesser, Steigung und Flügelareal sei zu berechnen. Nach obiger Formel für D wird: a', s

>n

•

H

100 Durch Einsetzen des "Wertes für

= 0,63(5 wird hieraus H

0,636'- / i 2 = E ^ -——r/r-t* ' n

•

100

H

y

III. Abschnitt. woraus

Propeller.

405

_

ÜT,2 • WO 3 n.Cii;» • ' unter Einsetzung der obigen "Werte und des Wertes Kl — 1,17 als Mittelwert aus Tabelle Nr. 40 wird: —

H 6 = 99 800 und H =

10 m.

(Ausgeführt ist H = 10,2 m.) Ferner wird D = 0,63(5 E = 6,36 m. (Ausgeführt ist D = 6,5 m.) Die abgewickelte Fläche erhalten wir aus der Gleichung z • A =K,

i/—• - (/ n

Nach Tabelle Nr. 40 ist K t im Mittel = , . . /14ÖÖ0 z • A = 1,0 y — =

1,0, somit

1Q . 13,4 qm.

Die ausgeführten Flügel zeigen eine abgewickelte Gesamtfläche von z • A = 12,68 qm. Berechnung des Schraubenareales aus dem Flächendruck — Man kann das abgewickelte Areal der Flügel auch bestimmen, indem man pro Flächeneinheit einen bei bewährten Ausführungen gefundenen Flächendruck pro qm Flügelfläche zugrunde legt. Aus einer großen Anzahl von Ausführungen haben folgende Werte für das Verhältnis ^ 3

ergeben:

sich

Indizierter Schub Abgewickeltes Areal der Schraube

Torpedoboote Schnelldampfer Dampfer für Fracht und Passagiere Frachtdampfcr

.

=©= 0,9 =©= 0,75 =©= 0,5—0,0 =©= 0,4—0,5

kg/qcm, kg/qcm, kg/qcm, kg/qcm.

§ 225. Bemerkung. Es ist immer besser, die Steigung eher zu klein als zu groß anzunehmen. Wählt man H kleiner, als den gegebenen Verhältnissen unter Anwendung der Formeln § 224 entspricht, so entfernt man sich immer mehr von demjenigen Durchmesserverhältnis, bei welchem der Wirkungsgrad ungünstig wird. Es kann dann bei Annahme verhältnismäßig geringer Steigung höchstens die Umdrehungszahl größer werden, als bei der Berechnung vorgesehen; die Maschine wird aber dann sicher imstande sein, den erzeugten Dampf wegzuarbeiten und so die ganzo Kesselkraft des Schiffes auszunutzen. Nimmt man jedoch H größer an, als sich aus der Rechnung ergibt, so kann es

406

III. Teil.

Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

v o r k o m m e n , daß die Zylinder zu klein sind, u m das f ü r die bestimmte Geschwindigkeit nötige D r e h m o m e n t a n der W e l l e auszuüben. Die M a s c h i n e bleibt d a n n h i n t e r der e r w a r t e t e n U m d r e h u n g s z a h l zurück u n d k a n n d e m Schiff nicht die gew ü n s c h t e Geschwindigkeit erteilen, obwohl vielleicht reichlich K e s s e l k r a f t f ü r diese Geschwindigkeit v o r h a n d e n wäre. § 226. Berechnung der Schiffsschraube nach Taylor. W ä h r e n d die in § 224 g e g e b e n e n F o r m e l n teilweise e m p i r i s c h e r Natur sind, sind die im f o l g e n d e n g e g e b e n e n F o r m e l n zur S c h r a u b e n b e r e c h n u n g von Taylor streng theoretisch abgeleitet. Sie bestätigen die dort g e g e b e n e n F o r m e l n , i n d e m sie sich v o n letzteren n u r dadurch u n t e r s c h e i d e n , daß in i h n e n s t a t t der K o n s t a n t e n Kl Ausdrücke s t e h e n , welche D u r c h m e s s e r v e r h ä l t n i s , Slip, Reibungskoeffizient etc. e n t h a l t e n . Die R e c h n u n g n a c h d e n Taylorschen F o r m e l n m a c h t unb e s t i m m t e Koeffizienten (solche, deren p h y s i k a l i s c h e B e d e u t u n g nicht e r k e n n b a r ist) u n n ö t i g resp. gestattet d e r e n Ableitung f ü r d e n speziellen Fall auf physikalischer Grundlage. Allerdings setzt die R e c h n u n g n a c h Taylor E r f a h r u n g s zahlen über d e n Vorstrom voraus (vgl. S. 397); weil sie aber n u r K o n s t a n t e n v o n b e s t i m m t e r B e d e u t u n g benutzt, so läßt sich bei A n w e n d u n g dieser Methode e r k e n n e n , w o der unsichere P u n k t der B e r e c h n u n g liegt, u n d so ein grober Irrtum vermeiden. § 227. Wege ab: Nt =

T a y l o r ' ) leitet folgende F o r m e l n

auf theoretischem

die a n die Schraube a b g e g e b e n e effektive D r e h u n g s a r b e i t

1=1 1 1 4 0

' * ("W"J

1)2

{a

s Xc

'

+ f Z c ) >

N„ = nützliche S c h u b a r b e i t (geleistet in R i c h t u n g der Fahrt) = 1140 • « { j ^ - J D ' [« Sl (1 - *,) I n beiden F o r m e l n ist D u n d H in m, Si als Dezimalbruch einzusetzen; z, n, a, f , Zahlen. Der AVirkungsgrad der Schraube ergibt beider A r b e i t e n : Vs =

{1 —

a st

St)

X V

a St Xc

c

/

( 1 - 8 « ) Y,-]. A'„ u n d Ne in PS, Xc, Yc u n d Z, sind sich durch Division

— / Y r j—^r^— - { - J A

I s t r, der W i r k u n g s g r a d der M a s c h i n e (s. S. 2), so ist also

N . = =

V

N •

Xi-

!) Die f o l g e n d e n A u s f ü h r u n g e n sind dein vorzüglichen Werke von D. W. Taylor: "Resistance of ships a n d screw propulsion" e n t n o m m e n .

III. Abschnitt.

407

Propeller.

In obigen Formeln bedeutet, abgesehen von den S. 390 erklärten Bezeichnungen: a den sog. Druckkoeffizienten; dieser ist: a =

8,4 — 1,0 ~ bei Schrauben mit 4 Flügeln, M

o =

9,4 -

a = 10,4

1,2 w H

ug

»

»

5

3

f den Reibungs- und Formwiderstandskoeffizienten. Dieser ist im Mittel / = 0,045 zu setzen. Die Werte Xc, Ye und Zc sind Größen, welche von dem d\ Verhältnis zwischen Steigung und D u r c h m e s s e r ^ j der einzelnen Flügelelemente (s. S. 392), von der Flügelform und dem Flügelareal abhängen. Dieselben lassen sich durch die Gleichungen ausdrücken dr

dr d

Zc

=

f

Z

l dr d ~ d '

In diesen Gleichungen bedeutet l die Breite des abgewickelten Flügels im Radius -• = r und X, Y, Z Funktionen des Durchd messerverhältnisses - = für diesen Radius, n Die Werte X, Y, Z für verschiedene Durchmesserverhältnisse H

- gibt folgende Tabelle : T a b e l l e Nr. 41.

Werte von X, Y und Z (siehe T a y l o r , Resistance of ships and screw propulsion). Durch] d messer- > — Verhältnis J H

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

X

Y

Z

0,077 0,288 0,582 0,912 1,254 1,598 1,939 2,277 2,612 2,944

1,048 1,181 1,374 1,606 1,862 2,134 2,416 2,705 2,999 3,297

0,10 0,47 1,22 2,54 4,60 7,58 11,68 17,09 23,98 32,54

408

III. Teil. W e l l e n l e i t u n g , .Schiffswiderstand, Propeller. Tabelle Xr. 42. Werte von X/, Yf, Zf für den Normalflügel, (l'ig. 391).

0,03 : 0,04

0,05

0,06

0,07

0,208 0,279 0,358 0,430 0,508 0,586

0,215 0,286 0,361 0,438 0,516 0,593

0,08

i 0,09

Werte von X / 0,4 0,5 0,6 0,7

0,8 0,9

0,170 0,176 0,236,0,243 0,30910,316 0,383 1 0,391 0,46110,469 0,53910,546

0,18310,189 0,250:0,257 0,323 ; 0,331 0,398 ! 0,406 0,47110,479 0,55510,562

0,19510,202 0,264 j 0,272 0,338 ' 0,345 0,41410,422 0,492 j 0,500 0,570 ; 0,578

0,222 ! 0,-229 0,294 ' 0,301 0,368 0,376 0,445 0,453 0,523 1 0,531 0,601 0,609

AVerte von Yf 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,527 0,560 0,653 0,658 0,721 0,784

0,524 0,557 0,598 0,652 0,714 0,778

0,530 0,533 0,564 0,568 0,608 0,613 0,664 0,670 0,72710,733 0,791 0,797

0,537 :0,540 ; 0,543 0,547 0,572! 0,576 ¡0,580 0,585 0,618 ' 0,623 ; 0,628 0,634 0,676 0,682 0,689 0,695 0,740 0,746 ,0,752 0,759 0,804 0,810 0,817 0,823

0,550 0,589 0,640 0,702 0,705 0,830

0,553 0,593 0,645 0,708 0,772 0,837

W e r t e von Zf 0,4 0,5

0,6 0,7 0,8 0,9

:

0,48 0,50 0,51 0,65 0,68 ¡0,70 0,94 0,98 1,01 1,40 1,45 1,51 2,04 , 2 , 1 1 2,19 2,87 2,97 3,06

0,52 0,73 1,05 1,57 2,27 3,15

0,54 10,55 0,75 0,78 1,10 1,14 1,63 1,69 2,34 2,43 3,25 3,36

0,57 0,81 1,19 1,76 2,51 3,46

0,59 0,84 1,24 1,83 2,60 3,57

0,61 0,63 0,87 1,29 1,90

0,91 1,34 1,97 2,68 2,77 3,68 ¡3,78

F ü r die P r a x i s ist die B e r e c h n u n g der Größen Xc, Yc , Zc (»Charakteristiken« der l'ropellerflügel) a u s obigen F o r m e l n u n d der Tabelle f ü r X, Y, Z meist zu u m s t ä n d l i c h . E s genügt f ü r fast alle praktischen Fälle, von e i n e m X o r m a 1 f 1 ü g e l , d. h. einer n o r m a l e n abgewickelten Flügelform (Fig. 391), a u s z u g e h e n , f ü r welche die W e r t e Xc, Yc, Zc a u s einer Tabelle b e r e c h n e t werden k ö n n e n . U m diesen Normalflügel jedoch auch noch von d e m Flügelareal u n a b h ä n g i g zu m a c h e n , k a n n m a n schreiben Xc = b Xf, Y, = b Y f , X = b Zf. Dabei ist b das mittlere Breitenverhältnis, eine Zahl, welche das Verhältnis von Flügellänge zu Flügelbreite festlegt (vgl. S. 393). Die Größen Xf, Yf u n d Zf f ü r d e n Normalflügel sind aus Tabelle Nr. 42 zu e n t n e h m e n . (Auch die Flügel der Schrauben Fig. 399 bis Fig. 412 s t i m m e n f ü r p r a k t i s c h e R e c h n u n g e n hinreichend mit dem Normalflügel überein.) E s ist zu b e t o n e n , daß durch d e n Xormalflügel n u r das V e r h ä l t n i s der Flügelbreite

III. Abschnitt.

Propeller.

40»

jedes Querschnittes zur grüßten Flügelbreite festgelegt ist. Aus Tabelle Xr. 4'2 kann man, wenn b bekannt ist, Xc, Yr und Z,sofort berechnen.

Wellenmittel. Fig. 391.

Durch Einführung der Größen X/, Y/ und Z/ erhalten wir folgende Formeln zur Berechnung der Schraubendimensionen und des "Wirkungsgrades: X. = 1140 * X . = 1140 z ( ^ J

(««, X, + / Z f ) , D«b [äs, (1 -

g.) X , - / ( 1 -

Zur Berechnung der Schraubendimensionen nur die Formel für K e .

s«) Yf],

braucht

man

410 III. Teil. Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller. G a n g d e r B e r e c h n u n g . Mittels der Formeln für den Schilfswiderstand wird N, berechnet (vgl. § 216). Dann wird nach ähnlichen Ausführungen der Vorstrom bestimmt (§ 222). Die Geschwindigkeit, welche die S c h r a u b e erzeugen muß, ist dann = V — U. Nun wird ein tatsächlicher Slip angenommen (s. § 223, 4). Es ist dann n ^ tt ( V - U ) (1 - s , ) n H = , _

185-2, ,

hieraus wird n H berechnet. Nun wird die Flügelanzahl und die Flügelform (wenn angängig, möglichst ähnlich dem Normalflügel) angenommen. Hierdurch ist X/ und Z/ festgelegt. / wird immer = 0,045 genommen. Im allgemeinen nimmt man nun auch noch die Umdrehungszahl an. Dann ergibt sich die Steigung _ ( J — U) • 1852 ~~ n • (1 — s,) • 60' a

wird nach den in § 223, 1 gegebenen Gesichtspunkten so

;;»

gewählt, dali sich ein passender Durchmesser ergibt. Es ist dann Nun können keine weiteren Angaben mehr gemacht werden; es ergibt sich jetzt 6 aus der Formel für N„ wodurch also auch das F l ü g e l a r e a l festgelegt ist. Statt des Verhältnisses /TT/ hätten wir auch 6 annehmen können, es hätte sich dann aus der Formel für N, der Durchmesser D ergeben. Wird sowohl als auch b angenommen, so kann man aus ii der Formel für N, die Umdrehungszahl n berechnen. Für die Wahl des mittleren Breitenverhältnisses b ist die Tabelle für k

z • A

Seite 402 maßgebend. Nach der Definition ist b = D

D~

dn 2

Nun ist dn = cD, wobei c — 0,14 bis 0,17 für Naben mit angegossenen Flügeln, c = 0,24 bis 0,26 für Naben mit aufgeschraubten Flügeln.

III. Abschnitt. Es ist somit

Propeller.

411

A D

~7i 2 z (1 — c)

z •A

71 Mit Hilfe dieser Formel kann man auf Grund der Angaben für k (S. 402) Annahmen für b machen. § 228. Beispiel für die Berechnung der Schranbe nach Taylor. Nachrechnung der Schrauben des Doppelschrauben - Schnell • dumpfer« > Deutschland«. Verlangt sei eine Schiffsgeschwindigkeit von V -- 23 Knoten. Für diese ergeben die Formeln für den Schiffswiderstand eine indizierte Leistung von AT, = 36000 PS,. Es ist somit für e i n e Maschine i\> = : 0,9 • 18000 = 16200 PS... Nach ähnlichen Ausführungen kann bei diesem Schilf ein Vorstrom angenommen werden von y — x - /oDie Relativgeschwindigkeit gegen das umgebende Wasser, welche die Schraube dem Schiffe verleihen muß, ist somit V — U = 23 (1 — 0,12) = 20,24 Knoten. Wir nehmen nun einen tatsächlichen Slip an, welcher uns ein günstiges Arbeiten der Schraube verspricht (s. S. 402). Derselbe sei hier etwas hoch angenommen, und zwar zu s, = 25 «/oDann wird 0,75 n H -= 20,24 woraus

60

n • H — 833 m und -

» - 1852 Ä-60

:

27 Knoten.

Dem tatsächlichen Slip von 2 5 % würde bei einem Vorstrom von 12°/0 ein s c h e i n b a r e r S l i p entsprechen von s. = s, - ~ = 25°/o -

1 0 , 2 % = 14,8 °/0.

Dieser Slip entspricht ungefähr dem auf der Fahrt gemessenen scheinbaren Slip. Nun kann das Durchmesserverhältnis angenommen werden. Hierbei spielt die Gestalt des Ilinterstevens und der Tiefgang eine wichtige Rolle; außerdem aber muß die Kurve für das

412

]II. Teil.

Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

günstigste Durchmesserverhältnis (s. S. 401) beachtet werden. Aus beiden Kücksichten (sowie auch im Hinblick auf die einzuhaltende Umdrehungszahl; sei ein Durchmesserverhältnis gewählt von = 0,65. Zur weiteren Berechnung greifen wir auf die Hauptformel zurück: Ne =

in • fl\3

1140 z! ( 1 5 ö ö ) D . 6 ( a . . Z , + / Z / ) .

Die Flügelzahl sei aus Rücksicht auf Festigkeit und Betriebssicherheit der Schraube gewählt zu z = 4. Dann ist der Druckkoeffizient a — 8,4 — 0,65 = 7,75; ferner ist (s. S. 407) / = 0,045. Die Flügelform wird nach bewährtem Muster (ähnlich dem Normalflügel S. 409) angenommen. Wir können daher die Größen X/, Y/, Zj ohne weiteres der Tabelle S. 403 e n t n e h m e n und erhalten für — = 0,65: Ii

Xf ----- 0,345, Yf

0,623, Zf =

1,14.

Aus der Formel für N , läßt sich n u n entweder (he Tourenzahl n berechnen, wenn das mittlere Breitenverhältnis b angenommen wird, oder m a n kann erst die Tourenzahl a n n e h m e n und erhält dann einen bestimmten Wert für b, wodurch also die F l ü g e l f l ä c h e festgelegt wird. E s sei angenommen

n = 79,5.

Nun ergibt sich vor allem die Steigung. Es war n • H — 833; f ü r 11 = 79,5 wird H = 10,47 (ausgeführt ist H = 10,5 m). Ferner ergibt sich der Durchmesser D =

^ . H = 0,65 • 10,47 = 6,8 m M

Dieser Durchmesser entspricht genau der tatsächlichen Ausführung. Nun liegt das mittlere Breitenverhältnis b ebenfalls fest; wir erhalten dasselbe durch Auflösung der Gleichung für Ne nach b. Der Klammerausdruck wird (a r, Xf + f Zf) = 7,75 • 0,25 • 0,345 + 0,045 • 1,14 = 0,719. Somit , ^ 16200 = 0 18" 4 • 1140 • 0,578 • 46,24 • 0,719 ' Dieser Wert entspricht fast genau der Ausführung. Die abgewickelte Fläche eines Flügels beträgt nämlich (der Ausf ü h r u n g nach) 3,25 qm. Die Länge desselben von Nabe bis

III. Abschnitt. Spitze ^

1

v -

2,524 m.

Es

ist

Propeller. somit die

lm = 1,287 und daher das a u s g e f ü h r t e verhältnis

413 mittlere

Breite

mittlere Breiten-

b = j J - = 0,189. Wir können nun noch den Wirkungsgrad dieser Schraube berechnen. Es ist (s. S. 4(W _N*L_._ a s, (1 — s,) X . — / ( I — s,) Yl " ~ ~ u s, Xc -)-/ Zc In dieser Formel können wir statt Xc auch X/ setzen, da b dann wegfällt (X c b X/ etc.). Wir haben a s, (1 — St) Xf — f (1 — St.) Yf = 7,75 • 0,25 • 0,75 • 0,345 — 0,045 • 0,75 • 0,623 = 0,48. Der Nenner des Bruches ist bereits oben berechnet; es wird also der Wirkungsgrad: °>

4 < s

Festigkeit der PropellerflUgel. § 229.

Beanspruchung der PropellerflUgel durch Schuhkraft

und Tangentialkraft. Die "Wurzel des Flügels ist am stärksten beansprucht; man ermittelt daher stets zunächst die Beanspruchung in der Nähe der Nabe.

Auf jedes FHigelelemcnt wirkt eine drehende Kraft senkrecht zur Richtung der Welle (Tangentialkraft T) und eine Kraft parallel zur Welle (Schubkraft P). Man kann sich nun eine resultierende Schubkraft an einem bestimmten Punkt angreifend denken, welche dasselbe Biegungsmoment um die Flügelwurzel ausübt als die Gesamtheit aller Schubkräfte an allen Flügelelementen. Die Entfernung dieses Punktes von der AVelle ist: , D Gesamtschubmoment k. - ~ 2 Gesamtschub Ebenso ist die Entfernung des Punktes, in welchem man sich die Gesamtheit der Tangentialkräfte angreifend denken kann: ^ D Gesamtmoment der Tangentialkraft 2 2 Gesamt-Tangentialkraft Die Konstanten und k2 findet man für den normalen Propellerflügel aus Tabelle Nr. 43. Hier und im folgenden vgl. Taylor.

414

III. Teil. "Wellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller. Tabelle Nr. 43.

D H

K

K

0,4 0,5 0,6 0,7

0,706 0,710 0,692 0,684

0,646 0,658 0,644 0,625

D H

k,

K

0,8 0,9 1,0

0,688 0 695 0,696

0,614 0,606 0,600

Die S c h u b k r a f t P erhiilt man aus der Gleichung: Arbeit der Schubkraft pro Sekunde = N„ =©= 0,7 Ne; um sicher zu gehen, ist hier der größte "Wirkungsgrad 0,7 eingesetzt, ,

P • H (1 - st) • n 1 , , . n _ v 1 N ' ' ^ f u r C m U n d kg)" 60 • 75 • 100 ~ Hieraus wird, für st = 20°/o 0,2 (den normalen Slip s 393750 • Ne z -H n ' wobei H in cm, P in kg, N, in Pferdestärken einzusetzen ist. alS°

Die Tangentialkraft T für e i n e n Flügel erhält man aus der bekannten Gleichung N, 1 Drehmoment von T = " • 71620 • —, n z also T

K

woraus

2

= — n

• 71620 • i ( f ü r cm und kg\ z

^ 143240 n k.} • D • z' wobei D in cm, T in kg, N, in Pferdestärken einzusetzen ist. d Liegt der nachzurechnende Querschnitt im Abstand

von

der Achse, so ist das biegende Moment von P = Mp = P

——

j,

Zur Dimensionierung des Flügelquerschnittes müssen die Biegungsmomente um die Längsachse XX und die Querachse des Flügels YY (Fig. 392) bekannt sein. Es ist: Biegungsmoment um

XX:

Ml = MT sin a

Mp cos «;

Biegungsmoment um Y F : M2 — Mp sin « -)- MT

COS

«.

III. Abschnitt.

Propeller.

415

Der Wurzelquerschnitt wird als Parabel aufgefaßt. desselben =

Fläche

Ih (s. Fig. 393). 2

Der Schwerpunktsabstand von AB

ist d = —- h. Träglieits-

moment um die Schwerachse II AB = - -- lhs. um Achse CD ----- ^

Trägheitsmoment

l3h.

Aus diesen Werten ergibt sich: Widerstandsmoment für AB:

f ü r d i e A c h s e parallel zu W; --= 4 lh\ 35

für C: W„

lh\

AB:

416

III. Teil.

AVellenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

"Widerstandsmoment für Achse für A und B Hieraus:

CD:

-l P h. lo

35 AT, 4 ' 105 AT, Druck in C von M1 s //;•' 15 M 2 Zug in A von M2 : ~r-h ' 15 M2 Druck in B von M„ r-h ' Die größte Zugspannung tritt auf in A : 35 M, , 15 M, Sil 4 U2 + l'h Die grüßte Druckspannung in C: 105 Jtf, 8 llr ' Z wird angenommen; dann läßt sich 7i aus den Formeln für Sj, und S,;, berechnen; dabei legt man der Konstruktion den ungünstigeren AVert zugrunde. Die Beanspruchung wähle man etwa nach folgender Talteile: Zug in AB

von Ml

Tabelle Xr. 44. Zulässige Beanspruchung von Propeilerfliigeln

durch Schubmoment und Drehmoment. Zulässige Beanspruchung in kg/qcm

Material

S lä (Zug)

Gußeisen Stahlguß Bronze

.

.

. •.

.

Mangan- od. Phosphorbronze

S„, (Druck)

140

420

350

700

210

280

350 (bis 600)

420 (bis 800)

Die hohen AVerte der letzten Spalte gelten nur für leichte Kriegsschiffe, bei denen solche Beanspruchungen der Gewichtsersparnis wegen schwer zu vermeiden sind. § 230. Für vorläufige Berechnungen lassen sich obige Formeln vereinfachen. Ximmt man an -¡j = 0,6; k1 JrL

0,644, dann wird T = 0,94 1'.

III. Abschnitt.

Propeller.

417

Berechnet man den Flügelquerschnitt, für welchen « 45° (dies trifft meistens für die Flügelwurzel zu}, und denkt man sich T und P im Abstand k2 ^ bzw. k, --- vom Wellenmittel angreifend, so wird M =©= | 0,66 ^ —

1,04 P cos 4;")", 1,4 P,

/ • . £> d\ 550000 • JSre ... „ . , „ . =©= 0,66 — , für D, d und ti m cm, \ 2 2/ z • H • n Ne in Pferdestärken und M in emkg. Ist das Durchmesserverhältnis „ größer als 0,6, so ist der H Wert von M noch mit einem Faktor kleiner als 1 zu multiplizieren. Man setze statt M D für - 0,65 ein : 0,97 M, H » 0,7 0,94 M, » » » : - 0,8 0,89 M, » . : -- 0,9 •a 0,85 M, > » 0,82 M, 1,0 j :... 1,1 > 0,80 M. > Die Beanspruchung des Flügels in dem untersuchten Querschnitt wird somit 105 M s , _ 35 M 1 -1 'lh* : 8 W Die Biegungsspannung um die (Querachse kann vernachlässigt werden (vgl. Beispiel II, S. 420). B e i s p i e l I: Doppelschrauben - Schnelldampfer »Deutschland«. Wie groß ist die Flügelbeanspruchung im Abstände von 1250 mm von der Welle ? Es ist D--- 0,8 m, H

10,5 m, n —: 79,5, — - 1,25 m,

l = 1,3 m, h - : 0,264 m, N. = 16200, z ^ ^ 4, ^ Somit M

0,97 (0,66 . 340 -

0,65.

125) 4 • lOuO • 79,i)^

=©= 0,97

0,97 • 2640000 =©= 2560000 emkg. 4 • lOoO • (9,d Hieraus: Größte Zugspannung „ 35 2560000 . äl = T ' 130 ; 700" = 2 4 b k «/ < i c m Größte Druckspannung 105 2560000 X 5 I T ' 13ÖTTOÖ - 3 7 0 k g / " C m ' ' Das verwendete Material ist Manganbronze.

B a u e r , Schiffsmaschinen.

4. Aufl.

27

418

III. Teil.

"Wollenleitung, Schiffswiderstand, Propeller.

§ 231. Beanspruchung der Flügel durch die Zentrifugalkraft. Zu den Spannungen Sj, und tritt noch die Spannung, erzeugt durch die Zentrifugalkraft des außerhalb von dem betrachteten Querschnitt liegenden Flügelteiles. Ist (? das Gewicht desselben (des schraffierten Teiles in Fig. 394 und Fig. 395^, S sein Schwerpunkt, W die Unifangs-

geschwindigkeit dieses Schwerpunktes, r der Radius des Kreises, welchen der Schwerpunkt beschreibt, dann ist die Zentrifugalkraft, welche auf den Querschnitt X X wirkt: TV8 G_ »• ' g' Diese ruft in dem Flügel die Zugbeanspruchung Sfo

-•-

kg.'qcm,

hervor, wenn F der betrachtete Querschnitt in qom ist. Die größte Zugspannung in dem Flügel (Fig. 394) ist somit im Querschnitt X X in AB (Fig. 393) = ®äi + ^iaDie größte Druckspannung bei 0 S,i = — Sjs. Wenn der Flügel nach hinten geneigt ist (Fig. 395), erzeugt die Zentrifugalkraft noch ein biegendes Moment in der Mittellängsebene des Flügels. Für den Wurzelquerschnit.t ist die Größe desselben ungefähr') Af, 0,7 eC. Fassen wir den Querschnitt wieder als l'arabelsegment auf (Fig. 393), dann ergibt sich aus diesem Moment eine Zugspannung in AB von der Größe

') Da der Querschnitt an der Wurzel meist unter ca. 45° zum Wellenm i t t e l steht, siehe Fig. 396, so k o m m t von dem Moment e • C n u r die Komp o n e n t e senkrecht zu XX.

nämlich

e•C )2

=&= 0,7 e • C in B e t r a c h t .

III. A b s c h n i t t . „

_

419

Propeller.

M_r

Mc

,io u n d eine D r u c k s p a n n u n g in C v o n der Größe Mc

Mc

.

W'rf

H 105 Bei einem solclien schräggestellten Flügel e n t s t e h t somit die größte totale Z u g b e a n s p r u c h u n g in AB (bei B e n u t z u n g der abgekürzten Formel); bei g e n a u e r R e c h n u n g ist die Z u g s p a n n u n g in A größer als in B (vgl. S. 416): größte totale Z u g b e a n s p r u c h u n g . . . Sj ----- Sj, + Sä3 größte totale P r u c k b e a n s p r u c h u n g . . Sa —-• S,i, — Den Schwerpunkt des Flügelteiles j e n s e i t s des b e t r a c h t e t e n Querschnittes k a n n m a n sich a n g e n ä h e r t im A b s t a n d

von der Axe gelegen d e n k e n . Die n u r auf Biegung durch S c h u b u n d T a n g e n t i a l k r a f t ber e c h n e t e n Querseimitte m ü s s e n auf ihre B e a n s p r u c h u n g durch die Zentrifugalkraft g e p r ü f t u n d e v e n t u e l l verstärkt w e r d e n ; dabei werden obige B e a n s p r u c h u n g e n (Tabelle Nr. 44) u m 20 bis 30" 0 überschritten. § 232. B e i s p i e l I. Einilufs der Zentrifugalkraft anf die Beanspruchung der Schraubenflügel des S c h n e l l d a m p f e r s > Deutschland 2 bis 3 m, / (> m .

F ü r Gußeisen nimmt m a n etwa das l1/, fache. Man verbindet den Scheitel des obersten u n d u n t e r s t e n Q u e r s c h n i t t e s durch eine g e r a d e L i n i e , h i e r d u r c h s i n d die D i c k e n h f ü r j e d e n Querschnitt festgelegt. Sämtlichen Q u e r s c h n i t t e n gibt m a n die F o r m eines K r e i s s e g m e n t e s ; die K a n t e n d e s u n t e r s t e n Q u e r s c h n i t t e s pflegt m a n a u c h g e g e n die D r u c k l l i l c h e zu e t w a s a b z u s c h ü r f e n (vgl. Fig. 401 u. 403). Den untersten Teil des F l ü g e l s läßt m a n mit e i n e r s e h r s t a r k e n Ausrundung in den Flügelflansch überg e h e n . D i e K a n t e n d e s F l ü g e l s m a c h t m a u so s c h a r f a l s m ö g l i c h ; b e i K r i e g s s c h i f f e n w e r d e n die F l ü g e l h ä u l i g g a n z b l a n k g e f e i l t . § 235. F l i i g e l m a t e r i a l . F ü r alle K r i e g s s c h i f f e u n d die erstk l a s s i g e n F a h r z e u g e ü b e r h a u p t v e r w e n d e t m a n M a n g a n - oder Phosphorbronze; Stahlguß verwendet m a n meist für mittelgroße D a m p f e r für F r a c h t u n d P a s s a g i e r e , E i s b r e c h e r u n d f ü r große S c h l e p p e r ; G u ß e i s e n f ü r die g e w ö h n l i c h e n F r a c h t d a m p f e r u n d die m i t t l e r e n u n d k l e i n e n S c h i f f e v o n billiger A u s f ü h r u n g . Bei Anwendung von Gußeisen werden Nabe und Flügel aus einem Stück gegossen. S t a h l g u ß h a t d e n N a c h t e i l , daß er s t a r k rostet, s o w i e daß er s i c h b e i m G i e ß e n l e i c h t v e r z i e h t , w o d u r c h die S c h r a u b e n f l ä c h e u n g e n a u wird. Für kleine Schleppdampfer w e r d e n die F l ü g e l h ä u t i g a u s S t a h l b l e c h h e r g e s t e l l t u n d a n die Stahlgußnabe angenietet. •) Der Wert 151 kg/qcm erhöht sich durch die in Richtung XX fallende Komponente der Zentrifugalkraft um einen kleinen Betrag, der liier vernachlässigt ist.

III. Abschnitt.

Propeller.

423

Ausführung der Schraube. g 23G. Herstellung der Schraube. (Fig. 398.) Auf einer gußeisernen Formplatte wird eine Spindel, wie solche zur Schablonenformerei gebraucht werden, aufgestellt. Um diese läßt sich ein Streichbrett drehen, welches zugleich auf der Spindel axial verschiebbar ist. Je nach der Konstruktion der Schraube steht das Streichbrett — dessen streichende Kante der Erzeugenden der Schraubenfläche entspricht — senkrecht oder schräg zur Spindel. Rings um die Spindel werden so viele sog. Umfangsschablonen gestellt, als Flügel vorhanden sind; diese Schablonen

bestehen

aus je einem dreieckigen Blech, welches in

Radius ^etwas großer als

einem

gebogen ist und dessen Steigungs-

winkel « der gewünschten Schraubensteigung entspricht. Der R a u m zwischen Spindel und Umfangsschablone wird in geeigneter Weise mit I'ormlehm ausgefüllt. Das Streichbrett wird sodann gedreht, während es an der Umfangsschablone gef ü h r t wird, und streicht den Formlehm derartig ab, daß die Streichlläche die gewünschte Schraubenfläche wird. Die so entstandene Form für die Ilinterfläche des Flügels wird getrocknet, die Flügelmittellinien auf den Streichfiächen angerissen und dann mit dem Streichbrett konzentrische Kreise auf denselben angezeichnet. Auf diesen werden, parallel zur Drehachse, die Querschnittsschablonen aus d ü n n e m Blech auf-

424

III. Teil.

Wellenleitung, Schiifswiderstand, Propolier.

gestellt. (Querschnittsschablonen s. Fig. 401, 403, 410.) Der Raum zwischen diesen Blechen wird mit Formlehm ausgefüllt. Die dadurch entstehende Vorderilächc der Schraube wird geglättet, getrocknet und angestrichen, worauf sie als Modell für das Oberteil der Form gebraucht wird. Ist dieses hergestellt, so werden Querschnittsschablonen und Lehm von der Streichlläche entfernt und man hat nun die vollständige Gußform der Flügel, welche nur noch durch Anfügung der Form für Nabe oder Flügelflansch vervollständigt wird. § 237. Erklärung der Abbildungen ausgeführter Schrauben. 1. Fig. 399—402 zeigen die Schraube eines kleinen Schleppers mit e i n e r Maschine. Material der Schraube Stahlguß. Xt 200, V 7 Knoten, n = = 125, D r- 2,0 in, H ^ 2,6 m, z -4, zA 2 qm. Die Abwicklung der Flügelfläche in Fig. 399 ist nach Methode I S. 393 vorgenommen. Die Erzeugende der Schrauben lläche (s. Fig. 402) ist etwas schräg nach hinten geneigt. 2. Fig. 403—40G zeigen die Schraube eines großen Doppelschraubenpostdampfers (für Beförderung von Fracht und Passagieren). Die Flügel sind aus Manganbronze, die Nabe aus (¡ußeisen. Ni - 2 • 4500, V 14,5 Knoten, n 80, D ... 5,7 m, H : C.,5 m, z 4, zA 9,2 40 45

100 105 115 125 130 135 Fig. 418.

r>o

55

G0 65 70 75 80 85

150 155 160 165 170 180 185 190 Fig. 418.

90 95 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

220 225 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320

13 13 14 11 15 15

1 !

4 5 5 (i (i 6

•> > >

s>

( = 7; 6 = 12; c = 18 17 17 18 18 18 19 19 19

;

6 6 6 6 6 8 8 8

» >

1

a = 8; 6 = 14; c = 32 20 20 20 20 20 22 22 22 22 24 24 24

s 8 8 8 8 9 9 9 10 10 10 12

/"

s 4

» >

» >

» >

> > >

>

I. Abschnitt.

Allgemeines, F l a n s c h e n , Ventile etc.

439

Tabelle Nr. 45. Hochdruckflanschen (Fortsetzung).

F i g . 419.

Lichter Rohr- d> d

FlanschD

Fig. 419. 200 210 220 230 240 250 260 270 280 Fig. 419. 290 300 320 340 3(50 380 400 Fig. 419. 420 440 460 480 500

» » »

» »

1

I. A b s c h n i t t .

A l l g e m e i n e s , F l a n s c h e n , V e n t i l e etc.

441

Tabelle Nr. 4 « .

(Niederdruckflanschen.

Fortsetzung.)

lichter

Flansch-

>

> >

»

18

10 10 10 10 10 10

)

T> » > >

30; c -- : 22 ; e : : 10

20 20 20 20 20 22 22 22 22 22 22

10 10 12 12 12 14 14 14 14 14 16

3/4"

>

» > >

» » » > >

442

IV. Teil.

Rohrleitung.

Bronzene Flanschen werden auf kupferne Rohre hart aufgelötet, bei sehr großem Durchmesser außerdem noch angenietet (s. Fig. 419 n. 422). In derselben Weise werden eiserne Flanschen auf eiserne Rohre aufgelötet, mitunter werden diese auch aufgeschraubt (mit feinem Gewinde), s. Fig. 423, oder aufgeschweißt.

Bei eisernen HD- und aV/Miohrleitungen (Dampfleitungen und Ballastleitungen) werden auch sog. lose Flanschen verwendet (B. Fig. 424). Bronzeilansclien dürfen auf Eisenrohre nicht aufgelötet werden. Bleirohre werden durch aufgelötete Ivupferbordringe mit hintergelegten losen, schmiedeeisernen Flanschen verbunden (s. Fig. 425). § 243. Verpackung. Für Niederdruck Gummi mit Leinwandeinlage etc., für "Wasserleitungen mit hohem Druck Gummi mit Drahteinlage; für 1 »ampfleitungen Asj-, best, gummierter As1 1 i best mit Drahteinlage, —1— gewelltes Kupferblech «»[ i H— oder Draht mit Mennigi , . j / , kitt, Gummi mit Drahti \j>0_J / / einlage oder Leinwand! einlage usw. Dicke, I leicht zerreißbare Pakkungen sind zu ver' \J meiden, weil dieselben Fi«. 42fi. leicht herausfliegen. Es ist wesentlich, daß die Flanschen an der Dichtungsfläche genau eben und nicht hohlgedreht sind, weil sonst die Schraubenlöcher undicht sind. Für Dampfleitungen wird auch manchmal die L i n s e n d i c h t u n g (Linsen aus Bronze) Fig. 426 verwendet. Bei dieser müssen die Flanschen sehr kräftig sein.

i

\

^¿Md > \ \/ j '

I. Abschnitt. Allgemeines, F l a n s c h e n , Ventile etc.

443

Mit Bezug auf Fig. 426 ist f ü r : (l

15—30

a

10

1

35-70

75-120

125-200 mm

13

16

20 m m

Die Dichtungsllächen sind kugelförmig g e w ö l b t ; die Breite c der Dichtungsfläche wird etwa 4—5 m m gemacht. Die erforderlichen folgt d i m e n s i o n i e r t : Lichter Durchmesser

15— 20 25— 50 55 - 90 95—130 135-180 185—200

Flanschenschrauben

Anzahl

4 4 6 7 8

werden

etwa

wie

Durchmesser

1// 2" %" V i"

Rohrleitungen, welche im Betrieb sehr v e r s c h i e d e n e n Temperaturen ausgesetzt sind (Dampfleitungen, welche n a s s e n u n d überhitzten Dampf abwechselnd führen), sind sehr schwer abzudichten. Man ist daher neuerdings dazu ü b e r g e g a n g e n , die F l a n s c h e n der AT/J-Dampfleitungen o h n e Dichtungsmaterial n u r durch s a u b e r e s Abrichten (Schleifen) der F l ä c h e n zu dichten. F l a n s c h e n , bei welchen die P a c k u n g in einer E i n d r e h u n g liegt (s. Fig. 424), h a b e n d e n Vorteil, daß die l ' a c k u n g nicht herausfliegen k a n n , dagegen d e n Nachteil, daß die R o h r e bei der Montage ziemlich weit a u s e i n a n d e r gezogen werden m ü s s e n u n d daß die F l a n s c h e n stärker auf Biegung b e a n s p r u c h t sind. § 244. Seil ottdurchfüh rangen. W o R o h r e wasserdichte Schotten passieren, m ü s s e n sog. Scliottfianschon (s. Fig. 427) oder S c h o t t s t o p f b ü c h s e n (s. Fig. 428) a n g e b r a c h t w e r d e n . § 245. Vorschriften des Germanischen Lloyd über Ventile, Hähne nnd Rohrverbindungen. (Auszug, Ausg. 1906.) Alle Seowasser-Einlaßventile, wenn möglich auch die übrigen Ventile u n d H ä h n e , m ü s s e n leicht zugänglich sein, über d e m Bodenbelag des Maschinen- u n d K e s s e l r a u m e s liegen u n d derartig eingerichtet sein, daß ein Zweifel über das ö f f n e n u n d Verschließen nicht möglich ist. Die K ö p f e der Bolzen, mit welchen die B o d e n v e n t i l e u n d H ä h n e in der Schiffswand befestigt sind, d ü r f e n nicht v o r s t e h e n , s o n d e r n m ü s s e n versenkt sein. Alle Abschlüsse a n der Schiffswand, welche zum E i n l a s s e n von Seewasser dienen, sind mit einer Gräting zu v e r s e h e n u n d

444

IV. Teil.

Rohrleitung.

m i t einem k l e i n e n D a m p f r o h r , u m die Gräting reinigen zu können. Da, wo die Möglichkeit des E i n d r i n g e n s von W a s s e r in die Schiffsräume vorliegt, sind die Rohrleitungen mit 2 v o n e i n a n d e r u n a b h ä n g i g w i r k e n d e n Ventilen zu versehen, damit selbst bei einer u n a u f m e r k s a m e n B e d i e n u n g eine Überflutung des Schiffsr a u m e s ausgeschlossen ist F ü r die kleinen w a s s e r d i c h t e n R ä u m e in den Pieks ist ein besonderer Sauger n i c h t erforderlich. Die E n d e n der e i s e r n e n , verzinkten Saugerohre m ü s s e n m i t l o s n e h m b a r e n u n d leicht zugänglichen verzinkten Saugekörbon v e r s e h e n sein. AVenn Saugerohre f ü r "Wasserballasttanks oder Lenzrohre d u r c h L a d e r ä u m e geleitet werden, so sind dieselben mit einer

Fig. 427.

soliden Verkleidung zu u m g e b e n , damit sie beim L ö s c h e n u n d L a d e n nicht beschädigt werden k ö n n e n . D a m p f r o h r e sowie Druckrohre sollten nicht durch die Lader ä u m e geleitet w e r d e n . § 246. Ventile. Man u n t e r s c h e i d e t D u r c h g a n g s v e n t i l e (s. Fig. 429) u n d W i n k e 1 v o n t i 1 e oder E c k v e n t i l e (s. Fig. 443 u n d 444\ In der Regel bieten die ersteren d e m Dampf oder der Flüssigkeit größeren W i d e r s t a n d u n d erzeugen daher größeren Druck verlast als letztere. M a t e r i a l . F ü r D a m p f l e i t u n g e n mit unter 13 a t Druck k a n n Gußeisen v e r w e n d e t w e r d e n , wird jedoch bei h ö h e r e n Dampfs p a n n u n g e n als 8 at Ü b e r d r u c k n u r da gebraucht, wo Billigkeit die Hauptrolle spielt. Die Ventile der A b d a m p f l e i t u n g sind bei H a n d e l s s c h i f f e n s t e t s , die der Lenz- u n d Ballastleitung bei H a n d e l s s c h i f f e n m e i s t e n s aus Gußeisen. Die gußeisernen Ventile erhalten bronzene Kegel, Sitze, Spindeln, S t o p f b ü c h s e n , G r u n d b ü c h s e n u n d S p i n d e l m u t t e r n . Ventile a u s Stahlguß werden hauptsächlich für Dampfl e i t u n g e n mit h o h e m Druck verwendet. Diese erhalten dieselbe

I. Abschnitt.

Allgemeines, Flanschen, Ventile etc.

445

Bronzegarnitur wie die Ventile aus Gußeisen. Bei Kriegsschiffen werden die im Doppelboden und direkt darüber liegenden Armaturen der Len/.leitung neuerdings auch häufig aus Stahlguß gefertigt. Ventile aus Bronze werden sehr häufig verwendet, und zwar meistens für Dampfleitungen und Spciseleitungen und für diejenigen Seewasser führenden Leitungen, welche dem Verrosten besonders ausgesetzt sind.

V e n t i l s i t z e u n d K e g e l . Auch bei Ventilen aus Bronze verwendet man manchmal eingesetzte Sitze zwecks leichterer Erneuerung. Die Sitze müssen konisch und sehr stramm eingesetzt sein, sehr sauber passen und mit möglichst starken und langen Gewindestiften verbohrt sein (s. l r ig. 430). Trotzdem werden in eisernen Ventilen — besonders bei überhitztem Dampf — die bronzenen Sitze infolge ungleicher Wärmeausdehnung leicht lose, und man macht daher neuerdings die Sitze der stählernen Dampfventile häufig aus Stahl. Dichtungsiläche für Dampf entweder konisch oder eben (Fig. 480); bei Dampf nur schmal, bei Wasser meist konisch und etwas breiter. Neigung des Sitzes « = 30° bis 45° (s. Fig. 443).

446

IV. Teil.

Rohrleitung.

Sitzbreite für Dampf etwa (s. Fig. 430) & = 2 mm - f wobei d der lichte Kohrdurchmesser ist. Damit bei kräftigem Schließen des Ventils der Sitz nicht deformiert und nach innen zusammengebogen wird, ist es vorteilhaft, dieselben nach Fig. 431 zu konstruieren. Dies ist namentlich bei Ventilen für sehr hohen Dampfdruck zu beachten.

Fig. 430.

K e g e l stets aus Bronze außer bei Nickelstahldichtung (s. Fig. 432); meist mit drei oder vier langen Fübrungsflügeln (s. Fig. 430). Die Spindel ist fast stets so im Kegel befestigt, daß dieser frei beweglich bleibt. F s ist besonders zu beachten, daß bei geöffnetem Ventil der Kegel noch weit genug geführt ist.

Fig. 431.

In neuerer Zeit wird häufig für ifZ)-Dampf die Nickelstahldichtung verwendet, namentlich für Stahlgußventile. I n den Kegel aus Stahlguß und in den Ventilkörper sind scliwalbensehwanzförmig Nickelstahlringe eingesetzt (s. Fig. 432). Diese

I. Abschnitt.

Allgemeines, Flanschen, Ventile etc.

Konstruktion vermeidet das häufig bei Bronzesitzen m e n d e Losewerden des Sitzes.

447

vorkom-

Bei sehr großen horizontalen AVasserventilen k a n n der Kogel zweckmäßig zur F ü h r u n g einen breiten Rand erhalten, welcher durch Rippen im Gehäuse geführt wird. S p i n d e l n , fast immer aus geschmiedeter Bronze, manchmal aus Stahl. Flaches oder scharfes Gewinde. Das Gewinde liegt entweder im Deckel (nur bei Bronzeventilen) oder in einer in den Deckel eingesetzten Bronzemutter (s. Fig. 433) (bei Gußeisenventilen) ; das Ventil wird durch Drehen der Spinde]

F i g . 433.

geöffnet; oder das Gewinde sitzt in einer außerhalb in einer Traverse gelagerten Mutter, welche mittels Handrads oder Handkurbel gedreht wird. In letzterem Fall muß die Spindel durch einen Kloben vor Drehung gesichert sein. Die Reibungswiderstände beim Bewegen des Ventils sind bei letzterer Anordnung bedeutend größer als bei fester Mutter. Beanspruchung von Ventilspindeln aus geschmiedeter Bronze auf Zug oder Druck im Gewindekern: S ~ 150 bis 300 bei kleinen, bis ca. 450 bei großen Ventilen. Dabei ist als Belastung: der lichte Sitzquerschnitt X größter Druck in der Leitung, anzunehmen.

448

IV. Teil.

Kohrleitung.

Das Gewinde auf der Spindel ist so einzurichten, daß das Ventil durch Kechtsdrehen (Drehsinn des Uhrzeigers) des Handrades geschlossen wird. Dies ist auch bei der Anlage von Gestängen zur Kernbewegung von Deck etc. a u s zu beachten, und die Räder, Hebel etc. sind daher so anzuordnen, daß durch dieselben der Drehsinn nicht umgekehrt wird. Manchmal ist bei sehr großen Ventilen, bei denen der Dampfdruck auf dem Kegel liegt, der Kopf der Spindel als kleines Ventil ausgebildet, welches sich beim Aufdrehen der Spindel einige Millimeter öffnet, bevor es den eigentlichen Kegel mitnimmt. Dadurch gleicht sich der Druck vor und hinter dem Kegel aus, und das Öffnen des Ventils läßt sich leicht bewerkstelligen (s. Fig. 446). Der H u b beträgt meistens etwas mehr als '/., des lichten liohrdurchmessers. F l a n s c h e n der Ventile s. Tab. 45 u. 4(5, S. 438 n. f. Stärke der Flanschen bei gußeisernen Ventilen unter 100 m Durchmesser ca. .')0°/0, bei größeren ca. 25°/ 0 stärker als die Bronzeflanschen. E s ist darauf zu achten, daß die Schrauben sich sehr bequem anziehen lassen; besonders, daß bei Winkclventilen die Flanschen einander nicht zu nahe kommen. D e c k e i s e h r a u b e n sind so zu beanspruchen wie die Flanschenschrauben; Deckelstifte dürfen nicht in den Dampfoder AVasserraum durchgebohrt werden. Das G e h ä u s e muß der Flüssigkeit möglichst bequemen Durchfluß gestatten und daher am Sitz weit genug sein. Gehäusewandstärken iil lichter Rohrdurchmesser in mm): Hochdruckventile aus 1 Bronze für Speise- !

d , „ TüO + a

mnl

m m

'

. . , Hochdruckventile Stahlguß

I = f + 5 mm bei Handelsschiffen. aus I 400 | d-p . . J *

II. Abschnitt.

Unterwasserteile und Ausgußventile.

451

§ 24H. I l ä h n e werden fast nur für Wasserleitungen verwendet. Für Dampf werden sie n u r gebraucht als Indikatorh ä h n e , Ablaßhähne für Ililfsdampf, manchmal statt Wechselschiebern etc. D a m p f h ä h n e von großem Durchmesser sind schwer beweglich und brennen leicht fest, sind daher möglichst zu vermeiden. Am meisten kommen I l ä h n e in den Lenzleitungen, Klosettleitungen, Kühlleitungen etc. vor. Dort sind sie meistens aus Bronze und werden als Winkelh ä h n e (Fig. 435) oder als Durchgangshähne (Fig. 43ß und 437) meist, mit Stopfbüchse ausgeführt. Winkelhähne haben bei Saugeanschlüssen von P u m p e n den Vorteil, daß die seitlich am H a h n anschließenden Leitungen niemals miteinander versehentlich in Verbindung gebracht werden k ö n n e n . Das Kücken erhält nur e i n e n seitlichen Schlitz und ist unten offen.

II. Abschnitt. Unterwasserteile und Ausgußventlle. § 24lJ. Zu den l'nterwasserteilen gehören im allgemeinen alle jene Armaturen, welche an der Außenhaut des Schiffes angebracht sind, unter der Wasserlinie liegen und die Verbindung der See mit der Kohrleitung des Schiffes herstellen. Die Unterwasserteile werden auf Schiffen der Handelsmarine meistens aus Gußeisen mit Bronzegarnitur, auf denen der Kriegsmarine ausnahmslos aus Bronze hergestellt. Während die größeren l'ntenvasserteile auf Handelsschiffen gewöhnliche Ventile sind, welche sich nacli innen öffnen, finden sich auf Kriegsschiffen noch mitunter die aus der Zeit des Holzschiffbaues stammenden sog. K i n g s t o n - V e n t i l e , welche sich von innen nach außen öffnen und daher bei Reparaturen und Untersuchungen schwerer zugänglich sind (Fig. 43K u. 439). F"in kleineres Kingston-Ventil s. Fig. 440. Für kleinere Kohranschlüsse werden häutig gewöhnliche H ä h n e als Unterwasserteile verwendet. Alle Öffnungen in der Außenhaut des Schiffes, durch welche Wasser eintritt, sind mit Grätings aus Bronze, Schmiedeeisen oder Stahlguß zu versehen, deren einzelne Öffnungen nicht über 15 mm breit sein sollen und einen gesamten Durchgangsquerschnitt ergeben, welcher wenigstens um 5 0 % größer ist als der Querschnitt der anschließenden Ventile (Fig. 438). Die Rippen dieser Grätings, welche quer zur Fahrtrichtung liegen, erhalten bei Torpedobooten häufig eine gekrümmte Form, so daß sie wie Schaufeln das Wasser bei der schnellen Fahrt auffangen und in die Rohre drücken. 2!>*

452

I V . Teil.

Rohrleitunu.

II. Abschnitt.

Unterwasserteile und Ausgußventile.

453

Einzeln liegende Seeventile, z. B. in Heizräumen, werden direkt an der Außenwand angebracht, während im Maschinenraum gewöhnlich mehrere an einem an der Außenhaut befestigten gußeisernen oder schmiedeeisernen Kasten angeordnet werden, welcher durch eine Gräting geschützt wird. Ist dieser Kasten aus Gußeisen, so wird er mit Bronzeschrauben an der Außenhaut befestigt, ist er aus Schmiedeeisen, so wird er angenietet.

Im ersteren Falle wird der Kasten auf einem an die Außenhaut genieteten Verstärkungsring befestigt. Zur Befestigung werden entweder Stiftschrauben, welche nur im Verstärkungsring sitzen, oder durchgehende Schrauben mit konisch versenktem Kopf verwendet. Sitzen bronzene Seeventile oder H ä h n e direkt an der Außenhaut, d a n n ist es angezeigt, dieselben mit einem leicht ersetzbaren Zinkring zu versehen, um Anfressungen der Außenhaut zu verhindern (s. Fig. 441). Bei der Anordnung der Seeventile ist darauf Rücksicht zu n e h m e n , daß dieselben durch Sand oder Schlamm nicht verstopft werden können.

454

IV. Teil.

Kohrleitung.

Am zweckmäßigsten werden daher die Seeventile resp. der Außenbordkasten in der Kimm angebracht und, w e n n möglich, so eingerichtet, dal» alle Ventile oder H ä h n e sichtbar sind und sich bewegen lassen, o h n e daß es nötig ist, Flurplatten aufzunehmen. I n j e d e m Falle sind alle Unterwasserteile so zu konstruieren, daß o h n e Schwierigkeit festzustellen ist, ob dieselben offen oder geschlossen sind. Die bronzenen A u s b l a s e h ä h n e f ü r Kesselwasser, Evaporatoren etc. werden am besten direkt an der A u ß e n h a u t auf einem Verstärkungsflansch befestigt. Sie erhalten mitunter einen Ansatz, welcher durch die Schiffswand reicht und außen nach Vorschrift des Britischen Lloyd einen übergeschobenen Bronzeflansch erhält (s. Fig. 442\

Fig. 411.

Fig. 442.

Besser jedoch ist es, die A u ß e n h a u t ganz glatt zu lassen und in die Austrittsöffnung einen Zinkschutzring einzusetzen, welcher sich leicht e r n e u e r n läßt, wie Fig. 442 zeigt. Unzulässig ist es, die A u s b l a s e h ä h n e auf einem gußeisernen, a n der A u ß e n h a u t angebrachten Außenbordkasten zu befestigen, weil derselbe durch die plötzliche und ungleichmäßige Erwärmung beim Ausblasen heißen Wassers reißen k a n n . A u s b l a s e h ä h n e f ü r Kesselwasser müssen so eingerichtet sein, «laß sich der zur Bewegung derselben aufgesetzte Aufsteckschlüssel nur bei geschlossenem H a h n e a b n e h m e n läßt. Die Seeventile werden häufig mit einem Dampfrohr versehen, um die Gräting mittels Dampf von Eis etc. reinigen zu k ö n n e n . Durchmesser des Eisventils 15 m m bis 35 mm. Dasselbe ist direkt am Seekasten oder a m Ventilhals anzubringen u n d mit einem i n n e r e n Rohr aus Kupfer zu versehen, welches den Dampf direkt gegen die Gräting leitet. U m bei Eisbrechern die Verstopfung der Zirkulationspumpensaugerohre durch kleine Eisstückchen zu vermeiden, läßt m a n diese P u m p e n dort m a n c h m a l aus einem i n n e n b o r d s angebrachten großen Tank saugen, welcher mit der See in Verbindung steht, in welchen aber, wenn erforderlich, auch das aus dem Kondensator austretende Kühlwasser geleitet worden k a n n . Von Wichtigkeit ist es, alle Seeventile sehr kräftig zu konstruieren, besonders diejenigen aus Gußeisen, weil diese dem Verrosten ausgesetzt sind.

II. Abschnitt.

Unterwasserteile und Ausgußventile.

455

Ventilkegel und -sitze werden aus Bronze, die Ventilspindeln aus geschmiedeter Bronze angefertigt und mit außerhalb des Gehäuses befindlichem Gewinde versehen. Die Traverse für die Spindelmutter ist entweder ganz aus Bronze oder aus Schmiedeeisen mit bronzener Mutter hergestellt. Stopfbüchsbrillen und Stopfbüchsschrauben werden zweckmäßig aus Bronze gemacht Seehähne sollen immer mit einer Sicherung versehen sein, welche ein Herausdrücken des Kegels verhindert (s. Fig. 435 bis 437;.

8chrauben und ganz besonders Stiftschrauben in bronzenen H a h n e n oder Ventilgehäusen sollen immer aus Bronze bestehen, da eiserne Schrauben sehr bald abrosten. § 250. Die Ansgnfsventile f ü r die verschiedenen P u m p e n werden auf Handelsschiffen meistens oberhalb der Tiet'ladelinio angeordnet und aus Gußeisen mit Bronzegarnitur ausgeführt, •während sie auf Kriegsschiffen o h n e A u s n a h m e aus Bronze hergestellt und meistens unter Wasser angeordnet werden Um möglichst wenige Öffnungen in der Außenhaut des Schiffes zu erhalten, werden häufig die kleinen Ausgußventile am Gehäuse der größeren angebracht und die Ausgußöffnung der letzteren entsprechend vergrößert.

456

IV. Teil.

Rohrleitung.

Alle Ausgußventile für Kolbenpumpen sollen sich durch den Druck des Wassers nach außen hin selbsttätig öffnen k ö n n e n und so eingerichtet sein, daß dieselben zwar in geöffneter Stellung, jedoch nicht in geschlossenem Zustande festgestellt werden können (h. Fig 443\ Von besonderer Wichtigkeit ist dies bei den Ausgußventilen der an die Hauptmaschine angehängten Luft-, Zirkulation«- und Lenzpumpen. Dementsprechend werden die Ausgußventile dort häufig als federbelastete Ventile ausgeführt (s. Fig.444), während dies bei den Ausgußventilon für Zentrifugalpumpen nicht unbedingt nötig ist. Um bei Luftpumpen-Ausgußventilen von Maschinen, welche f ü r gewöhnlich mit Obertlächenkondensation arbeiten, jedoch auch mit Injektionseinrichtung versehen sind, Betriebsstörungen zu vermeiden, können dieselben auch durch eine entsprechend gespannte Feder geschlossen gehalten werden , welche im Notfalle ein selbsttätiges Offnen des Ventils gestattet. Die Anbringung der Ausgußventile an der Außenhaut geschieht, wie bei den Seeventilen, durch Befestigung auf einem an die Außenhaut genieteten Verstärkungsllansch mittels Stiftschrauben oder Schrauben mit versenkten Köpfen. Die Ausgußventile erhalten in der Kegel einen Ansatz, welcher durch die Außenhaut reicht und mit derselben bündig ist. Sind die Ausgußventile über Wasser angebracht, dann können die Befestigungsschrauben aus Eisen gemacht werden, liegen sie unter Wasser oder sind sie aus Bronze hergestellt, so sind bronzene Befestigungsschrauben zu verwenden Alle Ausgußvenlile müssen so angeordnet sein, daß sie jederzeit zugänglich sind. Können Ausgußventile nicht unmittelbar an der Außenhaut angebracht werden (wegen vorhandener Seitonkohlenbunker etc.), d a n n kann zwischen Außen haut und Ausgußventil ein kralliges, schmiedeeisernes Kohr angebracht werden. Innerhalb des Kohlenbunkers etc. ist das Kohr durch eine genügend widerstandsfähige Holz- oder Blechbekleidung vor Beschädigung zu schützen.

III. Abschnitt. Hauptdampfleitung, Hilfsdampfleitung und Abdampfleitung. I. Hauptdampfleitung.

§ 251. Ist nur e i n Kessel vorhanden, so führt das Hauptdampfrohr vom Absperrventil am Kessel direkt nach demjenigen am ¿TD-Schieberkasten der Maschine. Sind mehrere Kessel vorhanden, so werden die von den einzelnen Kesseln abzweigenden Rohre gewöhnlich verbunden und nur e i n e Leitung nach der Maschine geführt.

456

IV. Teil.

Rohrleitung.

Alle Ausgußventile für Kolbenpumpen sollen sich durch den Druck des Wassers nach außen hin selbsttätig öffnen k ö n n e n und so eingerichtet sein, daß dieselben zwar in geöffneter Stellung, jedoch nicht in geschlossenem Zustande festgestellt werden können (h. Fig 443\ Von besonderer Wichtigkeit ist dies bei den Ausgußventilen der an die Hauptmaschine angehängten Luft-, Zirkulation«- und Lenzpumpen. Dementsprechend werden die Ausgußventile dort häufig als federbelastete Ventile ausgeführt (s. Fig.444), während dies bei den Ausgußventilon für Zentrifugalpumpen nicht unbedingt nötig ist. Um bei Luftpumpen-Ausgußventilen von Maschinen, welche f ü r gewöhnlich mit Obertlächenkondensation arbeiten, jedoch auch mit Injektionseinrichtung versehen sind, Betriebsstörungen zu vermeiden, können dieselben auch durch eine entsprechend gespannte Feder geschlossen gehalten werden , welche im Notfalle ein selbsttätiges Offnen des Ventils gestattet. Die Anbringung der Ausgußventile an der Außenhaut geschieht, wie bei den Seeventilen, durch Befestigung auf einem an die Außenhaut genieteten Verstärkungsllansch mittels Stiftschrauben oder Schrauben mit versenkten Köpfen. Die Ausgußventile erhalten in der Kegel einen Ansatz, welcher durch die Außenhaut reicht und mit derselben bündig ist. Sind die Ausgußventile über Wasser angebracht, dann können die Befestigungsschrauben aus Eisen gemacht werden, liegen sie unter Wasser oder sind sie aus Bronze hergestellt, so sind bronzene Befestigungsschrauben zu verwenden Alle Ausgußvenlile müssen so angeordnet sein, daß sie jederzeit zugänglich sind. Können Ausgußventile nicht unmittelbar an der Außenhaut angebracht werden (wegen vorhandener Seitonkohlenbunker etc.), d a n n kann zwischen Außen haut und Ausgußventil ein kralliges, schmiedeeisernes Kohr angebracht werden. Innerhalb des Kohlenbunkers etc. ist das Kohr durch eine genügend widerstandsfähige Holz- oder Blechbekleidung vor Beschädigung zu schützen.

III. Abschnitt. Hauptdampfleitung, Hilfsdampfleitung und Abdampfleitung. I. Hauptdampfleitung.

§ 251. Ist nur e i n Kessel vorhanden, so führt das Hauptdampfrohr vom Absperrventil am Kessel direkt nach demjenigen am ¿TD-Schieberkasten der Maschine. Sind mehrere Kessel vorhanden, so werden die von den einzelnen Kesseln abzweigenden Rohre gewöhnlich verbunden und nur e i n e Leitung nach der Maschine geführt.

[II. Abschn. Hauptdampfltg.,Hilfsdampfltg. u. Abdampt'ltg. 457 Bei großen Anlagen ^besonders Kriegsschiffen) mit hoher Dampfspannung werden mitunter anstatt eines großen Rohres mehrere kleinere Rohre von den Kesseln nach der Maschine geführt und erst am Maschinenschott vereinigt. Man erzielt dadurch kleinere Rolirdnrchmesser und Wandstärken und größere Betriebssicherheit.

Sind zwei Maschinen vorhanden, so ist es besser, wenn jede Maschine ihre eigene Dampfleitung erhält; gewöhnlich macht man jede derselben am vorderen Maschinenschott absperrbar und verbindet dort BB- und Si-B-Leitung. Die Verbindung wird meist absperrbar gemacht; ist- sie nicht absperrbar, so muß beim Bruch einer Rohrleitung diese durch einen Blindflansch geschlossen werden.

458

IV. Teil.

Rohrleitung.

§ 252. Wasserabsclieidung. Um AVasserschläge zu vermeiden, wird die Dampfleitung häufig vom Absperrventil am Kessel bis zur Maschine allmählich steigend oder fallend angeordnet. I m ersteren Falle kann das Kondenswasser beim .Stillstand derMaschine nach dem Kessel zurückfließen, im zweiten Falle sich vor dem Absperrventil der Maschine oder während des Betriebes im W a s s e r a b s c h c i d e r sammeln. K r ü m m u n g e n etc., in d e n e n sich beim Stillstand Wasser sammeln kann (Wassersäcke;, sind, w e n n irgend möglich, zu vermeiden oder im tiefsten P u n k t mit E n t w ä s s e r u n g s h ä h n e n oder -ventilcn zu versehen. Bei kurzen Dampfleitungen ist ein W a s s e r a b s c h e i d e r (Fig. 445 u. 44(i) nicht unbedingt erforderlich, jedoch sollte ein solcher in jeder längeren Dampfleitung, und zwar möglichst nahe a n der Maschine, angebracht werden, um Kondenswasser oder das aus den Kesseln mitgerissene Wasser abzuscheiden. Wo der Abscheider fehlt, ist er durch einen E n t w ä s s e r u n g s h a h n am tiefsten Punkt der Leitung, möglichst nahe bei der Maschine, zu ersetzen. Das Kondenswasser kann entweder in den Kondensator oder in die Luftpumpenzysterne geleitet weiden. Letzteres ist besser, weil dadurch das Speisewasser vorgewärmt wird. Zur kontinuierlichen E n t f e r n u n g des Kondenswassers werden manchmal außer dem Abscheider noch a u t o m a t i s c h e E n t w ä s s e r u n g s a p p a r a t e vorgesehen, welche jedoch meist nicht zufriedenstellend arbeiten. Es genügt, das Kondenswasser zeitweise von H a n d zu entfernen oder das Entwässerungsventil so einzustellen, daß das AVasser im AVasserstand des Abscheiders immer ungefähr gleich hoch steht. Manchmal ist unter diesem ein besonderer AVassertopf mit Wasserstandszeiger angebracht, a u s welchem das AVasser abfließt. § 253. Dnrclimcsser (1er Dampfleitung-. Der lichte Durchmesser der Hauptleitung wird so bemessen, daß die mittlere Dampfgeschwindigkeit ca. 3 0 - 40 m , bei Torpedobooten bis 40 m/sec beträgt Vvgl. S. 134). In den Zweigleitungen von den einzelnen Kesseln wird die Dampfgeschwindigkeit nur ca. 25 bis 30 m, bei Torpedobooten bis 35 m/sec angenommen, da die Beibungswiderstände in den kleineren Leitungen verhältnismäßig größer werden. Bei langen Leitungen sind etwas reichlichere Durchmesser zu wählen als bei kurzen. Der Druckverlust von den Kesseln bis zum Ji/>-,Schieberkasten beträgt gewöhnlich etwa 0,3—0,(i at, bei Torpedobooten bis ca. 1,2 at,

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'

Fig. 447.

§ 254. Wäriueausdehmiii | d • /.. Hierin ist: H = Pfeilhöhe des Bogens in mm, L = Abstand der beiden festen Endpunkte des Federrohres in mm, d = äußerer Durehmesser des liohres in mm. Bei eisernen Rohrleitungen stellt man kurze Rohrkrümmer am besten aus Stahlguß her. Es ist jedoch nicht zulässig, dieselben zur Aufnahme größerer Temperaturausdehnungen der Rohre anzuwenden, sondern es sind durch Anordnung von Stopfbüchsen die Ausdehnungen der Rohre zu kompensieren. Werden K o m p e n s a t i o n s s t o p f b ü c h s e n (Fig. 448) vorgesehen, dann ist darauf zu achten, daß die Leitung zwischen der Stopfbüchse an dem einen Ende und dem festen Stutzen ele. am anderen Ende vollkommen gerade ist. Diejenigen Teile der D a m p f l e i t u n g , welche dabei alsfcstlicgend angenommen werden, müssen den auftretenden Kräften genügenden "Widerstand leisten lc ö n n e n und sind daher, wenn erforderlich, besonders gegen Verschiebung zu sichern. Schotten, Decksbalken etc., welche solche Stützpunkte der Dampfleitungen sind, müssen daher durch I'rolileisen versteift werden (,1'ig. 410). Absperrventile, Yerbindungsstutzen etc. an den Kesseln, welche mit Expansionsstopfbüchsen versehen sind, müssen ebenfalls gegen den Kessel abgestützt werden, d a m i t B i e g u n g s b e a n s p r u • c h u n g c n d e r V c n t i 1 Ii ä 1 s e v e r m i e d e n w e r d e n . Häufig wird auch der Stopfbüchsentopf mit dem anderen Ende des Rohrstranges durch Anker verbunden, so daß die Schubkraft durch diese Anker aufgenommen wird (Fig. 450—453). Bei F e d e r r o h r e n können die Beanspruchungen der Stützpunkte nur geschätzt werden. Bei Expansionsstopfbüchsen ist die Kraft, welche das Rohrende aus der Stopfbüchse herauszudrücken sucht: worin P die Schubkraft in kg, I> den äußeren Durchmesser des Rohrschuhes in der Stopfbüchse in cm und p den Dampfdruck in der Rohrleitung in at Überdruck bedeutet.

462

IV. Teil.

Rohrleitung.

Die Stopfbüchsreibung ist dabei vernachlässigt; diese kann bei Vibrationen des Schiffes eine Zug- oder Druckbeanspruchung hervorbringen. E s genügt, nach obiger Formel 7.u rechnen. Soll die Reibung berücksichtigt werden, dann kann sie zu etwa Ii = 15 T) n kg angenommen werden. Das Rohrende, welches in der Stopfbüchse gleitet, ist meistens aus Bronze und durch einen Flansch mit der Kohrleitung verbunden (R o h r s c h u h), Fig. 448 und 449. Um ein Herausdrücken desselben aus der Stopfbüchse zu verhindern, wenn die Widerlager oder Anker dem Schübe P nachgeben sollten, werden häufig Sicherungsschrauben vorgesehen, welche im Stopfbüchsentopf festsitzen und durch einen festen Flansch am Rohrschuh reichen (Fig. 448 u. 449). Die Muttern dieser Sicherungsschrauben, welche gut gesichert sein müssen, dürfen im kalten Zustande noch nicht ganz am Sicherungsflansch anliegen. Meistens werden diese Sicherungsschrauben zugleich als Stopfbüchsenschrauben .benutzt (s. Fig 449); man gibt denselben am besten Bronzemuttern, welche nicht festrosten und auch in warmem Zustand leicht anzuziehen sind. Für die Beweglichkeit der Rohrleitung ist es zweckmäßig, die durch die Stopfbüchsen hervorgerufenen Schubkräfte nur durch Längsanker aufzunehmen, durch welche der Stopfbüchstopf an dem einen Ende der Rohrleitung mit einem Stutzen etc. am anderen Ende verbunden wird (s. Fig 453). Hierdurch kommen alle, mitunter sehr komplizierten und schweren Schottverstärkungen etc. und die unzweckmäßigen Beanspruchungen des Schiffskörpers, der Kessel und der Maschinen in Fortfall. Die Leitung braucht dann nur in geeigneter Weise frei aufgehängt oder unterstützt werden. Natürlich müssen die an den Stutzen, Ventilen etc. angegossenen Augen, an denen die Anker befestigt werden, eine genügende Steifigkeit besitzen, um die Zugkraft der Anker aufnehmen zu können. Soll in den einzelnen Rohrstücken einer Leitung (s. Fig. 453) bzw. an den Befestigungspunkten derselben an der Maschine, am Kessel etc. keine Biegungsbeanspruchung auftreten, dann muß sie einen Winkel bilden (wenn möglich 90°) und mit drei Stopfbüchsen versehen sein, welche durch Längsanker miteinander verbunden sind. Da die immerhin auftretende Verlängerung der Anker durch die Erwärmung und die Zugbeanspruchung gewöhnlich nur unbedeutend ist, so kann die hierdurch bedingte Schrägstellung der Rohre durch die immer mit etwas seitlichem Spiel ausgeführten Stopfbüchsen ohne Nachteil aufgenommen werden, isur wenn der eine Rohrschenkel verhältnismäßig kurz ist, kann die Anwendung von Kugelstopfbüchsen erforderlich werden (s. Fig. 454). An Stelle von Kugelstopfbüchsen kommen auch Gelcnkrohre nach Fig. 455 zur Anwendung.

III. Abschn. Hauptdampfltg., Hilfsdampfltg. u. Abdampfltg. 463

kühlen Fig. 453.

404

I V . Teil.

Rohrleitung.

Sie haben wie die Kugelstopfbüchsen den Vorteil, daß die bei gewöhnlichen Kompensationsstopfbüchsen nach Fig. 448 u. 449 in der Richtung des Rohres auftretende, ziemlich bedeutende Stopfbüchsreibung in eine drehende verwandelt wird, welche einen viel kleineren Kraftaufwand zur Überwindung erfordert. Dabei kann jedoch der Ausschlag des Rendelrohres a bei Gelenkstopfbüchsen bedeutend größer angenommen werden als bei Kugelstopfbüchsen. Sind die beiden Rohrschenkel c a und a b (Fig. 453), im Verhältnis zu ihrem äußeren Durchmesser lang, dann kann die Stopf-

Sehe//

Sc/zc// '

//»¿¡er

F i g . 451.

biiehse bei a auch fortgelassen werden ; es tritt dann eine, der Ankerverlängerung bzw. der event. Verschiebung der Fndpunkte b und c entsprechende Biegung auf, welche sich jedoch bei zweckmäßiger Halterung der Rohre nicht nur auf den Krümmer beschränkt, sondern auch auf die beiden Rohrschenkel verteilt und dadurch unbedenklich wird. Die Beanspruchung der Anker wird ca. 300—500 kg'. Die getrennt von der 1 lauptmaschine aufgestellte Luftp u m p e kann das Wasser direkt in einen erhöht aufgestellten Mischvorwärmer drücken, aus dem die durch einen Schwimmer regulierte Dampfspeisepumpe saugt und durch einen Filter in die Kessel drückt. 6. Bei Kriegsschiffen drücken die L u f t p u m p e n meistens in je einen AVarniwasscrkasten, aus welchem die in den Kesselräumen aufgestellten Speisepumpen saugen. Dieser AVarmwasserkasten wird mitunter auch als Speisewasservorwärmer und Reiniger ausgebildet (Fig. 457; System Schulz). Der Kasten ist durch eine wasserdichte, vertikale Wand in zwei Teile getrennt; das von der L u f t p u m p e geförderte Wasser gelangt durch das Rohr A in die linke Abteilung (Raum für ungereinigtes Wasser und muß hier eine zwischen zwei Sieben eingeschlossene Koksschicht sowie eine darunter befindliche Schicht Schwämme durchdringen. Aus dem unteren Teil der linken Abteilung fließt das gereinigte Wasser durch einen K a n a l in die rechte Abteilung (Raum für gereinigtes Wasser), aus welcher es durch das Rohr F den Speisepumpen zugeführt wird.

IV. Abschnitt.

Speiseleitungen.

477

Das Vorwärmen des Wassers geschieht dadurch, daß durch die Anschlüsse B und C Dampf aus der Hilfsdampfleitung, Abdampf der Evaporatoren oder Kondenswasser aus den Dampfleitungen mittels Düsen eingeführt wird.

Fig. 457.

Bs sind ferner: D und D, Überlaufrohre nach dem Spei.sewasserdoppelboden oder der Bilge, E und Luftrohre; bei H befinden sich Entwässerungshähne.

478

IV. Teil.

Rohrleitung.

F i g . 151).

I

480

IV. Teil.

Rohrleitungen.

Durch seitlieh a n g e b r a c h t e große, wasserdicht v e r s c h r a u b t e Ö f f n u n g e n sind die e i n z e l n e n Abteilungen des K a s t e n s zugänglich u n d k ö n n e n K o k s u n d S c h w ä m m e eingebracht oder e n t f e r n t werden. Zur B e o b a c h t u n g des W a s s e r s t a n d e s d i e n e n Wassers t a n d s g l ä s e r , welche a n beiden A b t e i l u n g e n vorgesehen sind. B e m e r k u n g . Da es zur K o n s e r v i e r u n g der Kessel erforderlich ist, d e n Eintritt von L u f t in dieselben n a c h Möglichkeit auszuschließen, m u ß bei der Anlage d e r Saugleitungen d e r S p e i s e p u m p e n darauf g e a c h t e t w e r d e n , daß das W a s s e r sich m ö g l i c h s t wenig mit L u f t m i s c h e n k a n n .

oder [in die Druckleitung nach e i n e m Mischvorwärmer eingeschaltet, d a n n b r a u c h t er k e i n e n b e s o n d e r e n Druck a u s z u h a l t e n . § '263. Speisewasserreiniger (vgl. § 262, 6). Ein typisches Beispiel eines solchen ist der Speisewasserreiniger von Schmidt (s. Fig. 458—461). Das AVasser tritt durch das geöffnete Ventil r e c h t s (Fig. 460) von u n t e n in d e n Mantel dos Reinigers ein. V o n hier gelangt es durch eine Anzahl ringförmiger Filtert ü c h e r , welche zwischen j e zwei Sieljen liegen, in d e n i n n e r e n H o h l r a u m des Filtereinsatzes u n d tritt d u r c h das geöffnete V e n t i l links aus, w ä h r e n d das mittlere Ventil geschlossen ist. Soll der Filter b e h u f s R e i n i g u n g a u s g e s c h a l t e t werden, d a n n w e r d e n die beiden seitlichen Ventile g e s c h l o s s e n , das mittlere g e ö f f n e t . Letzteres ist der Sicherheit w e g e n durch eine F e d e r belastet. Sind die Filtertiichcr verschmutzt, w a s sich a n der Differenz d e r W a s s e r d r ü c k e vor u n d h i n t e r d e m Filter e r k e n n e n läßt, d a n n wird der ganze Filtereinsatz h e r a u s g e n o m m e n u n d durch e i n e n Reservefiltereinsatz ersetzt, worauf die einzelnen Filtertücher ausgewaschen werden können.

IV. Abschnitt.

481

Speiseleitungen.

Durch ein kleines Ventil (links in Fig. 460) k a n n jedoch auch Dampf ins I n n e r e des Filtereinsatzes geleitet werden, wodurch der Schmutz von den Filtertüchern abgelöst wird und auf die konischen Zwischenwände fällt, nach dem äußeren Gehäuse hin abläuft und durch das Schlammventil (Fig. 458 und 460) ausgeblasen werden kann.

/atzc/ieAuorr//,y//,y

Fig. 46o.

Bei dem Speisewasserreiniger von W a t s o n besteht die Filtertiäche aus einem Filtertuch, welches eine Breite gleich der Höhe des Gehäuses hat und um einen durchlöcherten Einsatz gewickelt wird, der zur Vergrößerung der Filterfläche einen sternförmigen Querschnitt besitzt. § 264. Der Schwimmertank ist meistens ein Kasten aus verzinktem Eisenblech (s. Fig. 462), in welchem ein Schwimmer S B a u e r , Schiffsmaschinen.

4. Aufl.

31

482

IV. Teil.

Rohrleitung.

derartig eingebaut ist, daß er von (lern Strom des durch das Luftpumpendruckrohr A eintretenden Wassers nicht in .Bewegung versetzt werden k a n n ; von dem oberen Hebel des •Schwimmers f ü h r t eine Stange a in die Ilülie, welche bei Bewegung des Schwimmers den Regulierhahn in der Zudampfleitung der D a m p f p u m p e bewegt. An dem Schwimmertank befinden sich außer einer losnehmbaren Platte zum Einbringen des Schwimmers und einem oder mehreren Reinigungslöchern folgende Anschlüsse: Ausgußrohr der L u f t p u m p e : A, Ablaufrohr des Hilfskondensators, Saugrohr der Vorwärmerpumpe: B, > » Hauptspeisepumpe, » » Ililfsspeisepumpe, Überlauf- und L u f t r o h r : b, "Überlaufrohr des Vorwärmers, ev. Mantelentwässerung und Ausblasäleitung der Zylinder. § 265. Sowohl in längere Saugleitungen als auch in die Druckleitungen der Speisepumpen sind AVindkessel einzubauen, und zwar möglichst n a h e an der P u m p e ; dabei sind dieselben möglichst so anzuordnen, daß der Eintritt des Wassers von unten her erfolgt. Vgl. Fig. 463 und 464. Saugleitungen sind so zu legen, daß keine Luftsäcke entstehen, und zwar, wenn möglich, nach der P u m p e hin allmählich ansteigend. Der Durchmesser der Saugrohre der Dampfspeisepumpen ist so zu wählen, daß die Wassergeschwindigkeit bei normalem Betriebe 1,2—1,6 m, in der Druckleitung ca. 1,5—2,5 m pro Sekunde beträgt. Die kleineren "Werte sind bei verhältnismäßig engen oder langen, die größeren bei kurzen oder verhältnismäßig weiten Rohren zu wählen. Bei den in § 181, S. 338, a n g e n o m m e n e n Speisewassermengen pro PS, und Stunde erhält man den Querschnitt der Sauge- und Druckleitungen in (|cm aus der folgenden Tabelle. Tabelle Kr. 51.

Querschnitte der Saug- und Druckleitungen von Speisepumpen im qcm pro PSi bei verschiedenen Wassergeschwindigkeiten. Wassergeschwindigkeiten in m pro Sek.

1,2 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0 2,5

m » > » > > »

Compoundmasehinen

DreifaehExpansionsmaschinen

VierfachExpansionsmaschinen

0,021 0,018 0,017 0,016 0,014 0,013 0,010

0,017 0,015 0,014 0,013 0,012 0,011 0,008

0,016 0,014 0,013 0,012 0,011 0,010 0,008

qcm » > » > » >

(jcrn > » > » »> »

qcm » » » » »

]Y. Abschnitt.

Speiselcitungen.

483

Man findet den G e s a m t q u e r s c h n i t t der Speiseleitung in qcm, wenn man den a u s der Tabelle e n t n o m m e n e n Wert mit der indizierten Leistung der M a s c h i n e multipliziert. Die Querschnitte der nach den einzelnen K e s s e l n bzw. K e s s e l g r u p p e n von der H a u p t l e i t u n g a b z w e i g e n d e n Rohre werden so gewählt, daß die Geschwindigkeit in d e n s e l b e n etwas kleiner als in der H a u p t l e i t u n g ist. T a b e l l e Nr. 52. Wandstärken von Kupferrohren für Speiseleitungen von Handelsschiffen.

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gezogen gelötet gezogen gelötet gezogen! gelötet

20 25 30 35 40 45

1,5 1,75 1,75 2,0 2,0 2,25

2,0 2,25 2,25 2,5 2,5 2,75

1,75 1,75 2,0 2,25 2,25 2,5

2,25 2,25 2,5 2,75 2,75 3,0

2,0 2,0 2,25 2,5 2,5 2,75

2,5 2,5 2,75 3,0 3,0 3,25

2.0 2,25 2,5 2,75 3,0 3,25

2,5 2,75 3,0 3,25 3,5 3,75

50 55 «0 65 70 75 80 85 90

2,25 2,5 2,5 2,75 2,75 3,0 3,0 3,25 3,25

2,75 3,0 3,0 3,25 3,25 3,5 3,5 3,75 3,75

2,75 2,75 3,0 3,0 3,25 3,5 3,5 3,75 4,0

3,25 3,25 3,5 3,5 3,75 4,0 4,0 4,25 4,5

3,0 3,25 3,25 3,5 3,75 4,0 4,25 4,25 4,5

3,5 3,75 3,75 4,0 4,25 4,5 4,75 4,75 5,0

3,5 3,75 4,0 4,25 4,5 4,75 5,0 5,25 5,5

4,0 4,25 4,5 4,75 5,0 5,25 5,5 5,75 6,0

100 110 120 130 140

3,5 3,75 4,0 4,5 4.75

4,0 4,25 4,5 5,0 5,25

4,25 4,5 5,0 5,25 5,5

4,75 5,0 5,5 5,75 6,0

5,0 5,25 5,75 6,0 6,5

5,5 5,75 6,25 6,5 7,0

6,0 6,25 6,75 7,25 7,75

6,5 6,75 7,25 7,75 8,25

150 160 170 180 190

5,0 5,25 5,5 5,75 6,0

5,5 5,75 6,0 6,25 6,5

6,0 6,25 6,5 6,75 7,25

6,5 6,75 7,0 7,25 7,75

6,75 7,25 7,75 8,0 8,5

7,25 7,75 8,25 8,5 9,0

8,25 8,75 9,25 9,75 10,25

8,75 9,25 9,75 10,25 10,75

200

6,25

6,75

7,5

8,0

8,75

9,25

10,75

11,25

31*

484

IV. Teil.

Rohrleitung.

§ 266. Die Wandstärken der k u p f e r n e n Druckrohre worden ebenso b e s t i m m t wie diejenigen der D a m p f r o h r e , n u r wild d a b e i wegen der v o r k o m m e n d e n W a s s e r s t ö ß e h ä u f i g der 1,3 f a c h e Kesseldruck z u g r u n d e gelegt. E s ist d a h e r 1.3 /'

» » d Lenzleitung Maschinen-Klosettpumpe aus See » Haupt-" lrk -Pumpen aus See • Maschinenraum-Bilge » Hilfs-Zirk -Pumpe aus See Maschinen-Lenzpumy e aus Maselunenraum-Iiilge » » » » > Lenzleitunu » Kuhluasserpumpe d Kuhlmaschim aus See bezw. Kondei sator der Kuhlmasclmie Saugerolir d Kuhhvasserpumpe d Kuhlmasch a d Ballastleitg » « Ballastpumj e aus der Balla*tleitunir » . « See » » -> Feuerloschpumpe aus See > Dampflenzpumpe im Maschinenraum aus derLenzlutum;

60 61—62

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uckleitungen Nr 85 86 »7 88 89 90 91 92 9* 94

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Pnickleitj, d Hau] t-Ziik -Pumpen n d Hauptkoi densatoien i Ausgußrohr > > • » ,ns • Druckrohr der Ilaupt-Zirk -Pui e nach d Hilfskonduisator \ » » Hilfs-Zirk -Pumpt i Ausgußrohr» » > aus 1 ruckrohr d Kuhlpunipe d Kuhlmaschint nach aul>enboids • Ballastpumi e nach außenbords » Klosettank » Feuerli schpui ipe 11 die Feueiloschleitung , Hilfsspeist pumpt im Kesselraum nach d Klosettl tank I Druckrohr d Hilfsspeise] umpe im Kesselraum n außenbords , » Drtmpflenzplimpe > »

edene Leitungen. Xr 104 Ubeilaufrohr d Sj eisewasser-Voruaim n d Scliwimmertank 10;—110 Ast likuhllei tunken 111—117 Kessel-Abschaumleitungen 118 Ausllasi leitung des Evaporatoib.

ik.

iehnungren: j Iic n

|

() » 1. 4,5—5 m m stark, 150—200 » 1. » 5 - 6 mm stark. Gußeiserne .Rohre erhalten ca. 10—13 mm AVandstärke. Die Anschlußrohre und Krümmer sowie Schottdurchführungen werden gewöhnlich aus Kupfer gemacht und erhalten etwa 3—4 mm "Wandstärke. Bei Anlage der Ballastleitung ist darauf zu achten, daß die einzelnen Zweige mit möglichst wenig K r ü m m u n g e n versehen und, wenn möglich, nicht durch Kohlenbunker geführt werden. Müssen die Rohre durch Kohlenbunker oder Laderäume geführt werden, d a n n sind sie durch starke, abnehmbare Holzbekleidungen vor Beschädigung zu schützen. Mitunter werden die Ballastleitungsrohre nicht oberhalb des Doppelbodens, sondern durch diesen entlanggeführt. Diese Anordnunng hat zwar den Vorteil, daß Lade- und Kohlenräume nicht durch die Rohre und deren Bekleidung beengt werden, jedoch den Nachteil, daß die Rohre nur sehr schlecht zugänglich sind. Zum Füllen der Ballasttanks dient ein besonderes Seeventil ähnlich demjenigen der Zirkulationspumpe. Die Größe desselben ist gewöhnlich gleich dem Durchmesser des Saugrohres der Ballastpumpe. Da die Bailastleitungen meistens eine bedeutende Länge besitzen, so ist es angezeigt, an der Ballastpumpe einen Saugwindkessel anzubringen, um Wasserschläge in der Saugleitung möglichst zu verhindern. Die Ausgußleitung der Ballastpumpe ist in der Regel kurz und führt zu einem besonderen Ausgußventil an der Scliift'sseite. Meistens k a n n dieses oberhalb der Tiefladelinie des Schiffes angebracht werden; ist dies jedoch nicht möglich, dann kann es auch unter Wasser ausmünden. Als Ballastpumpc kann entweder eine Zentrifugalpumpe oder eine Kolbenpumpe dienen. Wird die Einrichtung so getroffen, daß die Ballasttanks mittels der Ballastpumpc auch vollgepumpt werden können, dann sollte dies nur mittels einer Zentrifugalballastpumpe geschehen, da bei Verwendung einer Kolbenpumpe bei unvorsichtigem Pumpen leicht die Ballasttanks gesprengt werden können. Die Ballasttanks müssen mit genügend weiten Luftrohren versehen werden, welche bis an das Oberdeck reichen und oben offen sind. § 274. Külllleitnng. Um das Heißlaufen der Lager zu verhindern, wenn sich eine Tendenz zur Erwärmung zeigt, werden

Y. Abschnitt.

Lenzleitung, Ballastleitung, Kühlleitung. 493

bei größeren Maschinenanlagen besondere Kühlleitungen an der Hauptmaschine angebracht. Die Kühlung geschieht mit Seewasser, entweder d i r e k t , indem man auf den Maschinenteil Wasser fließen, oder i n d i r e k t , indem man Hohlräume an der zu kühlenden Fläche vom Wasser durchströmen läßt. D i r e k t e K ü h l u n g haben Kurbeln, Exzenter, Kreuzkopf, Kurbelwellenlager, Drucklager, Stevenrohre etc. I n d i r e k t e K ü h l u n g haben fast immer Kreuzkopfgleitbalm, sehr häufig Druckringe, Tunnellager, Kurbelwellenlager. Das indirekte Kühlwasser bleibt immer angestellt, das direkte nur wenn nötig; ersteres strömt aus den gekühlten Räumen meistens wieder in eine Sammelleitung, welche in den Saugraum der Zirkulationspumpen, Klosettpumpen oder sonst einen Seewassersaugeraum führt; das direkte Kühlwasser fließt in die Bilge und wird von den Lenzpumpen entfernt. Für die tiefer liegenden Teile wird das Kühlwasser dem Druckraum oder der Druckleitung der Zirkulationspumpe oder auch der See direkt entnommen. Für die hochgelegenen Teile (Kreuzkopflager, Geradführungen etc.) wird das Kühlwasser hingegen häufig der Druckleitung der Klosettpumpen entnommen. Die Kühlleitung verzweigt sich in Rohre von 10—20 mm lichtem Durchmesser, welche bei der direkten Kühlung einzeln absperrbar und häufig mit Gelenken versehen sind, um den warmgelaufenen Maschinenteil mit dem Strahl bestreichen zu können. Um im Notfall besonders energisch kühlen zu können, sind an geeigneten Stellen Schlauchhähne mit anschließendem Schlauch angebracht. Bei ganz großen Anlagen wird die Kühlleitung mitunter geteilt, und erhalten z. B. Drucklager und Wellenleitung eine besondere Leitung, oder es wird die direkte von der indirekten Leitung getrennt. D u r c h m e s s e r des H . i n p t r o h r c s der Kühlleitung für indirekte und direkte Kühlung e i n e r Maschine für Drucklager, Wellenleitung und 1 Iauptmaschine zusammen für Maschinen von ca. 10 000—15 000 PS,-: 90—110 mm 1. ej> 7 0 0 0 - 1 0 000 » 7 5 — 90 > 4 000— 7 000 . 60— 75 > » 1 000— 4 000 » 50— 60 » bis ca. 1 000 P S , : 30-50 > Die verschiedenen Kühlrohre werden fast immer aus Kupfer hergestellt und erhalten j e nach ihrem Durchmesser 1,5—3,5 mm Wandstärke, während alle Armaturen aus Bronze gemacht werden. Vorschriften des Germanischen Lloyd über Rohrleitungen. § 275. Die Rohrleitungen, mit Ausnahme der Saugrohre in der Bilge und in den Wasserballasttanks sowie der Abdampfrohre der Dampfwinden und Sicherheitsventile, sind, wenn nicht vom Yorstande des Germanischen Lloyd ausdrücklich anderes Material genehmigt ist, aus Kupfer herzustellen.

494

IV. Teil.

Rohrleitung.

Dampfzuleitungsrohre dürfen auch aus Stahlblech genietet oder geschweißt oder aus gewalzten bzw. gezogenen nahtlosen Stahlrohren hergestellt werden. Die etwa erforderlichen Kniestücke für Rohre von 150 mm Durchmesser und darüber sind in diesem Falle aus geeignetem Stahlformguß oder aus Bronze anzufertigen; es ist besonders darauf zu achten, daß eine genügende Anzahl von Ausgleichsvorrichtungen für die Ausd e h n u n g der Rohre durch die Wärme eingebaut wird. Alle Seewassereinlaßventile, wenn möglich auch die übrigen Ventile und H ä h n e , müssen leicht zugänglich sein, über dem Bodenbelag des Maschinen- und Kesselraumes liegen und derartig eingerichtet sein, daß ein Zweifel über das ö f f n e n oder Verschließen nicht möglich ist. Die Schließvorrichtungen der Absperrventile und Schieber sind so einzurichten, daß das Schließen durch Drehen mit der H a n d nach rechts erfolgt. Die Köpfe der Bolzen, mit denen die Bodenventile und H ä h n e an der Schiffswand befestigt sind, dürfen nicht vorstehen, sondern müssen versenkt sein. Alle Abschlüsse an der Schiffswand, welche zum Einlassen von Seewasser dienen, sind mit einer Gräting zu versehen und außerdem mit einem kleinen Dampfrohr, um die Gräting reinigen zu k ö n n e n . Wo die Möglichkeit des Eindringens von Wasser in den Schiffsraum vorliegt, sind die Rohrleitungen mit zwei von einander unabhängig wirkenden Ventilen zu versehen, damit selbst bei einer u n a u f m e r k s a m e n Bedienung eine Überflutung des Schiffsraumes ausgeschlossen ist. Die Abblasehähne und die H ä h n e f ü r Seeverbindungen, deren Mündungen unter der Wasserlinie liegen, sind so einzurichten, daß der Schlüssel nur abgenommen werden kann, wenn der H a h n geschlossen ist. Es ist wünschenswert, die Ausflußrohre, soweit es die Schiffskonstruktion erlaubt, oberhalb der Ticfladelinie a u s m ü n d e n zu lassen. Es wird empfohlen, für die Saugrohre an den wasserdichten Schotten H ä h n e anzubringen, die von Deck aus geöffnet und geschlossen werden k ö n n e n . W e n n Saugrohre f ü r Wasserballasttanks oder Lenzrohre durch Laderäume geleitet werden, so sind sie mit einer soliden Verkleidung zu umgeben, damit sie beim Löschen und Laden nicht beschädigt werden können. Dampfrohre sowie Druckrohre sollten nicht durch die Laderäume geleitet werden. Ventile und H ä h n e von mehr als 150 m m Durchmesser dürfen mit ihren Flanschen nicht direkt an der Außenhaut befestigt sein, sondern müssen einen schmiedeeisernen Unterlagring von entsprechender Dicke haben oder an einem besonderen an die Schiffshaut genieteten eisernen Kasten befestigt sein. Alle H ä h n e , welche an der Schiffswand sitzen, müssen einen Ansatz haben, welcher durch die Außenhaut und durch einen außen angebrachten verzinnten Flansch reicht.

VI. Abschnitt.

Speise- u n d Trinkwassererzeuger.

495

VI. A b s c h n i t t . Speise- und Trinkwassererzeuger. § 276. Speise- und Trinkwassererzenger. Der Verlust a n Speisewasser, welcher durch Undichtigkeiten etc. w ä h r e n d des Betriebes e n t s t e h t , betrügt e r f a h r u n g s g e m ä ß ca. 2 — 3 °/0 d e s D a m p f v e r b r a u c h e s der H a u p t m a s c h i n e oder ca. 3,5—5 t f ü r j e 1000 PSi in 24 S t u n d e n . Wird der nötige Ersatz nicht als F r i s c h w a s s e r im Doppelb o d e n m i t g e f ü h r t , d a n n m u ß er d u r c h Destillation a u s Seewasser gewonnen werden. Die hierzu v e r w e n d e t e n Apparate, V e r d a m p f e r , E v a p o r a t o r e n oder Frischwassererzeuger g e n a n n t , b e s t e h e n a u s e i n e m ges c h l o s s e n e n Gefäß, in welches Seewasser e i n g e f ü h r t u n d d u r c h Kesseldampf zum Sieden u n d V e r d a m p f e n gebracht wird. Der entwickelte AYasserdampf wird d a n n e n t w e d e r direkt in d e n H a u p t - oder H i l f s k o n d e n s a t o r geleitet u n d dort k o n d e n s i e r t , oder er wird in die A b d a m p f l e i t u n g der H i l f s m a s c h i n e n geleitet u n d zum V o r w ä r m e n des Speisewassers verwendet. M i t u n t e r wird er auch in den N i c d e r d r u c k s c h i e b e r k a s t e n der H a u p t m a s c h i n e geleitet u n d zur Arbeitsleistung herangezogen. Soll j e d o c h Trinkwasser erzeugt w e r d e n , d a n n wird der gebildete Dampf in e i n e n b e s o n d e r e n k l e i n e n K o n d e n s a t o r geleitet, dort k o n d e n s i e r t u n d das K o n d e n s a t noch durch e i n e n Trinkwasserfilter g e f ü h r t , a u s d e m es in die T r i n k w a s s e r b e h ä l t e r abläuft. I n Fig. 474 ist ein V e r d a m p f e r von Schmidt Söhne, H a m burg, dargestellt. Das G e h ä u s e , welches bei H a n d e l s s c h i f f e n a u s Gußeisen, bei Kriegsschiffen meist a u s Bronze (der Oberteil häufig a u s K u p f e r ) b e s t e h t u n d mit Kieselgur etc. bekleidet w i r d , trägt a n s e i n e m u n t e r e n Teile seitlich e i n e n großen Klappdeckel, welcher mittels K l a p p s c h r a u b e n befestigt u n d gedichtet wird. Durch diese Ö f f n u n g k a n n das H e i z r o h r s y s t e m 5 eingesetzt bzw. behufs Reinigung herausgenommen werden. Das k u p f e r n e 1 Ieizrohrsystem b e s t e h t hier aus einer Rohrschlange, welche oben a n das H e i z d a m p f v e n t i l a, u n t e n a n das K o n d e n s w a s s e r - A.bflußventil c mittels V e r s c h r a u b u n g e n angeschlossen ist. Der Heizdampf wird der I l i l f s d a m p f l e i t u n g entn o m m e n . Das durch das Regulierventil c "aus der Heizschlange abfließende K o n d e n s w a s s e r wird e n t w e d e r in die Abdampfleitung geblasen u n d von d e m erzeugten Dampf mitgerissen, oder es wird in die Speisewasserzisterne oder d e n K o n d e n s a t o r geleitet. D a s zu v e r d a m p f e n d e Seewasser wird gewöhnlich der Kondensatorvorlage e n t n o m m e n u n d d u r c h eine kleine Plunger-

496

IV. Teil.

Speise- und Trinkwassererzeuger.

Fig. 474.

VI. A b s c h n i t t .

Speise- u n d T r i n k w a s s e r e r z e u g e r .

497

p u m p e , "welche v o m Balancier der H a u p t m a s c h i n e a n g e t r i e b e n wird oder a u c h d u r c h eine b e s o n d e r e k l e i n e D a m p f p u m p e d u r c h das Speiseventil g d e m ( f e h ä u s e zugeführt. Die S p e i s e p u m p e m u ß so groß b e m e s s e n sein, d a ß sie i m s t a n d e ist, d a s 2,5—3 f a c h e der erforderlichen Speisevvassermenge zu liefern. Die R e g u l i e r u n g der S p e i s u n g g e s c h i e h t e n t w e d e r d u r c h R e g u l i e r u n g der S p e i s e p u m p e oder selbsttätig d u r c h e i n e n n e b e n d e m V e r d a m p f e r in H ö h e des n o r m a l e n W a s s e r s t a n d e s a n g e b r a c h t e n u n d in die Speisel e i t u n g e i n g e s c h a l t e t e n Schwimmera p p a r a t , welcher mittels S c h w i m m e r d e n W a s s e r e i n t r i t t regelt. D a s überschüssige W a s s e r gelangt e n t w e d e r d u r c h ein Ü b e r d r u c k v e n t i l in d e n S a u g e r a u m der I ' u m p e zurück oder wird als K ü h l w a s s e r f ü r d e n Trinkwasserkondensator verwendet und d u r c h d i e s e n n a c h a u ß e n b o r d s gedrückt. Der erzeugte Dampf wird d u r c h die im o b e r e n Teil des Gehäuses angebrachten trichterförm i g e n u n d mit A b l a u f r o h r c n vers e h e n e n S c h a l e n von etwa mitger i s s e n e m W a s s e r befreit u n d d u r c h d a s Ventil d a b g e f ü h r t . Mit d e m Ventil d ist g e w ö h n l i c h n o c h ein f e d e r b e l a s t e t e s Sicherheitsventil v e r b u n d e n . Die 1 l ö h e des W a s s e r s t a n d e s läßt sich a n e i n e m , a m u n t e r e n Teile a n g e b r a c h t e n W a s s e r s t a n d s glase e r k e n n e n . D a der Salzgehalt des verdampf e n d e n S e e w a s s e r s n i c h t ü b e r ca. 12°/„ steigen soll, m u ß w ä h r e n d dos B e t r i e b e s f o r t w ä h r e n d e i n e gewisse "Wassermenge d u r c h d e n Abs c h ä u m h a h n h nach außenbords ausgeblasen werden. U m die H e i z r o h r e von anges e t z t e n K r u s t e n zu b e f r e i e n , k a n n e n t w e d e r d a s ganze Hohrsystem s75 bei g e ö f f n e t e m Deckel herausgen o m m e n w e r d e n , n a c h d e m die Vers c l i r a u b u n g e n gelost sind, oder die a n g e s e t z t e n R ü c k s t ä n d e k ö n n e n z u m Teil d u r c h A b s c h r e c k e n mit k a l t e m W a s s e r zum A b s p r i n g e n g e b r a c h t w e r d e n . Dies g e s c h i e h t d a d u r c h , d a ß d a s Bauer,

Sehiffsmaschinen.

4. Aufl.

32

498

IV. Teil.

Speise- u n d Trinkwassererzeuger.

AVasser durch d e n A u s b l a s e h a h n h nach außenbords a u s g e b l a s e n wird u n d durch das Brauserohr / kaltes Seewasser (bei angestelltem H e i z d a m p f ) über die R o h r e gespritzt oder dieses d u r c h den A u s b l a s e h a h n h eingelassen wird. Der sich im u n t e r e n Teil a n s a m m e l n d e Kesselstein wird d a n n von Zeit zu Zeit durch d e n g e ö f f n e t e n Deckel e n t f e r n t .

Das V e r d a m p f e n des Seewassers k a n n entweder unter V a k u u m oder unter einem t'bcrdruck bis zu ca. -2 at stattfinden. Zur E r k e n n u n g des Druckes ist ein Manometer vorgesehen. Das A r erdampfen unter Druck ist vorteilhafter, weil hierbei die entwickelten Dampfblanen kleiner u n d das dadurch bedingte Aufwallen und Schiiumen des zu v e r d a m p f e n d e n Seewassers viel geringer werden als beim V e r d a m p f e n unter V a k u u m ; ein Mitreißen von Seewasser tritt daher auch weniger leicht ein. Der Salzgehalt des erzeugten F i g . 470. Frischwassers soll in der Kegel Ii Teile Salz auf 100000 Teile AVasser nicht übersteigen. Das G e h ä u s e des V e r d a m p f e r s wird f ü r einen Probedruck von 4—5 at gebaut, während che Heizschlange f ü r d e n vollen Kesseldruck b e r e c h n e t wird. Um Trinkwasser herzustellen, wird der AVasserdampf in einem eigens hierzu vorgesehenen Trinkwasserkoildensator (auch Destillierkondensator g e n a n n t ) niedergeschlagen (K. Fig. 475).

VI. Abschnitt.

499

Trinkwasser.

Er wird meist wie ein Uberflächenkondensator ausgeführt und erhalt gewöhnlich Kohre von derselben Wandstärke und demselben Durchmesser wie jene des Kondensators der Hauptmascliine. Das Kühlwasser tritt bei c ein und bei d aus, während der Dampf bei a eintritt und das Destillat bei b nach dem Filter hin abfließt. Der Trinkwasserkondensator wird meist einem Probedruck von ca. 4 at unterworfen. Der Trinkwasserfilter (s. Fig. 476) dient dazu, um die noch in dem Kondensat etwa enthaltenen Fetteile etc. aus demselben auszuscheiden und das Wasser trinkbar zu machen. Er besteht meist aus einem Kupfer- oder Messingblechgehäuse a, in welches das Trinkwasser oben eintritt. Über den mit vielen Löchern versehenen Zylinder b ist ein feinmaschiges Tuch gespannt. Nachdem das Wasser dieses und die Filtermasse e (meist ein Zylinder aus Knochenkohle) passiert h a t , gelangt es in das durchlöcherte Kohr d und wird durch eine bei / angeschlossene Kohrleitung in den Trinkwasserbehälter geleitet. Auch der Filter ist so zu konstruieren, daß er einem Probedruck von ca. 4 at zu widerstehen vermag. Alle Teile, welche mit dem Trinkwasser in Berührung kommen, müssen gut verzinnt werden. In nachfolgender Tabelle sind einige Daten gegeben, welche als Anhaltspunkte bei der Bemessung der Evaporatoranlage eines Dampfers dienen können. T a b e l l e >'r. 58.

Liiistuni* d e r Ge.siimtunla.ue in t in 24 S t u n d e n u n d pro 1000 i'S. d e r H a u p t maschine ebm D a m p f r a u m p r o 1 L e i s t u n g in T o n n e n p r o 21 S t d . qni H e i z f l ä c h e p r o I L e i s t u n g in 24 S t u n d e n

Handelsschiffe

Linienschiffe

Leichte Kreuzer

Torpedoboote

1,5—2,9

5—7,2

5,6—7,0

2-5

0,02-0,026 0,008—0,011 0,008-0,011 0,012-0,016 0,3—0,88

0,3—0,4

0,3-0,38

0,27-0,37

Fig. 477 zeigt die Evaporatoranlage f ü r ein Torpedoboot von 7500 PS,-. Dieselbe besitzt eine Leistungsfähigkeit in 24 Stunden von 18 Tonnen Speisewasser, und zwar besitzt das Boot zwei gleiche derartige Anlagen. Die Duplexpumpe von 70 V 55 entnimmt das Seewasser durch einen Ilalin a dem 70 Saugerohr der Zirkulationspumpe und drückt es durch den mit zwei rechtwinklig gekrümmten Schlitzen versehenen H a h n b durch den Destillicrkondensator oder direkt in den Kugelstutzen c, von wo es entweder durch das am Evaporator beiindliche Speiseventil d in diesen eintreten oder durch das federbelastete Ventil e nach außenbords entweichen kann. Die Anschlüsse an den ge-

500

IV. Teil.

Speise- und Trinkwassererzeuger.

n a n n t e n Vierwegehahn b liegen mit Bezug auf die Vorderansicht rechts oben wie folgt: Anschluß links Druckrohr von der Pumpe, oben zum Kondensator, rechts aus dem Kondensator, unten zum

Evaporator bzw. nach außenbords. An dem Ventil e sitzt ein T-Stutzen, in welchen die Ausblascu n d Abschäumleitung einmündet. Der Heizdampf tritt durch das Ventil f ein, während das Kondensat bei g abläuft. Auf dem Verdampfer sitzt, an das Ventil h anschließend, ein Kreuzstutzen i, durch den der erzeugte Dampf entweder in die Abdampflcitung der Hilfsmaschinen oder in den Dcstillierkondensator k geleitet werden k a n n . Wird letzterer Weg gewählt, so tritt das Destillat unten am Destillierkondensator aus und ist nach dem Passieren des Trinkwasserfilters l genießbar.

V. Teil.

Dampfkessel.

I. A b s c h n i t t . Feuerung und Dampferzeugung. § 277. Allgemeines. Die U m w a n d l u n g der chemisch geb u n d e n e n Energie des B r e n n s t o f f s in m e c h a n i s c h verwertbare W ä r m e ist der Zweck der Kesselanlage. Nach d e m Helmholtzs o h e n Gesetz von der E r h a l t u n g der E n e r g i e ist durch die c h e m i s c h e Z u s a m m e n s e t z u n g der K o h l e der Betrag a n W ä r m e gegeben, der im theoretisch g ü n s t i g s t e n Fall erreichbar wäre. Bei der Kompliziertheit des ganzen Vorganges fällt das faktische E r g e b n i s je nach U m s t ä n d e n sehr verschieden aus, d a h e r ist e s notwendig, zu u n t e r s u c h e n , u n t e r welchen B e d i n g u n g e n dasselbe ein möglichst günstiges wird, welche Mittel hier praktisch a n g e w e n d e t werden u n d zu welchem Resultat dieselben f ü h r e n . Naturgemäß ist die Teilung des Vorganges der W ä r m e a u s n u t z u n g in zwei ( I r u p p e n : a) E r z e u g u n g d e r W ä r m e a u f d e m Ii o s t : V e r brennungsprozeß; b) Ü b e r t r a g u n g d e r e r z e u g t e n W ä r m e a u f d e n Kosseiinhalt: Dampferzeugung. g 278. Verbrennungsprozefs. V e r b r e n n u n g ist allgemein (he V e r b i n d u n g eines K ö r p e r s mit d e m Sauerstoff der atmosphärischen Luft unter Feuererscheinung. Chemische Verb i n d u n g e n bilden sich n a c h b e s t i m m t e n G e w i c h t s v e r h ä l t n i s s e n ; d a h e r ist die zur V e r b r e n n u n g eines B r e n n s t o f f q u a n t u m s erforderliche L u f t m e n g e a b h ä n g i g von der c h e m i s c h e n Z u s a m m e n setzung beider (Tabelle 54). E i n e c h e m i s c h e V e r b i n d u n g ist mit W ä r m e e n t w i c k l u n g v e r k n ü p f t , die quantitativ von d e m Charakter des Prozesses (erzieltes V e r b r e n n u n g s p r o d u k t ) a b h ä n g t . F e r n e r ist die bei V e r b r e n n u n g von gleichen G e w i c h t s m e n g e n gleicher Substanzen erzeugte W ä r m e m e n g e bei gleicher Verb r e n n u n g s s t u f e stets die gleiche. E s ist d e m n a c h möglich, Tabellen zu e n t w e r f e n , n a c h d e n e n wir f ü r j e d e n chemisch

502

V. Teil.

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Dampfkessel.

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I. Abschnitt.

Feuerung und Dampferzeugung.

503

bekannten Brennstoff die bei der Verbrennung entwickelte Wärme näherungsweise berechnen können (Tabelle 54). Aus dieser Tabelle lassen sich Formeln für die theoretisch erforderliche Luftmenge und die pro kg des verbrannten Körpers erzeugte W ä r m e (Heizwert) zusammenstellen. Besteht ein Brennstoff aus C Gewichtsprozent Kohlenstoff, H °/0 Wasserstoff, () °/0 Sauerstoff, so wäre (vgl. Tabelle 54) Heizwert Q == 80,5 0 + 346 H cal. pro 1 kg. Ferner wäre die theoretisch zuzuführende Luftmenge L = 0,116 (C + 3 H — 0,4 ()) kg pro 1 kg oder L = 0,095 (C -+- 3 I I — 0,4 O) ebm von 16 C 0 und 760 mm Quecksilber. Genauere Werte für Q sind nur durch kalorimetrische Messungen (s. Teil VI) zu erhalten. Eine Zusammenstellung des Heizwertes diverser gangbarer Kohlensorten als Mittel aus zahlreichen Messungen s. Tabelle 55. Derselben sind der Vollständigkeit halber Heizwerte minderer Kohlensorten und flüssiger Brennstoffe angefügt. T a b e l l e Nr. 55.

Heizwerte diverser Kohlensorten etc. Kohlensorte Westfälische Steinkohle Scblesisclie > Sächsische » Saarkohle Englische Steinkohle . IllinoisMissouriPennsylvan. Tasmanische > Chilenische Japanische > Weiche Braunkohle Harte » . . Holz, trocken . . . . Petroleum raffiniert Destill. Rückstände vo Petroleum (Massut) .

Heizwert, d. i. erzeugte Kai. pro 1 kg bei vollständiger Verbrennung. 7500—7H00 6700—(ii)00 6100—6300 7200—7600 6S00 - 7 0 0 0 5000—6000 5500—6500 (Ì000—7400 ca. 6000 » 6500 > 7000 » 4000 » 5500 2000—3000

Unter 1 Kai. ist die Wärmemenge verstanden, die aufzuwenden ist, um 1 kg AVasser um 1 0 C zu erwärmen.

10 000

10 000

§ 279. I n der Praxis werden diese Zahlen nie erreicht, da die Verbrennung mehr oder minder unvollkommen ist. Der Grad der Vollkommenheit ist im wesentlichen abhängig von drei Faktoren: 1. Der Menge des mit der Verbrennungsluft zugeführten Sauerstoffs;

504

V. Teil.

Dampfkessel.

2. der Temperatur im Verbrennungsraum u n d 3. der Innigkeit der Mischung von Brennstoff und Sauerstoff an der Verbrennungsstelle. Zur richtigen Beurteilung dieser Faktoren ist die Betrachtung des Verbrennungsvorganges an einem typischen Beispiel zweckdienlich. Als solches sei der gewöhnliche Zylinderkessel mit Planrost, Flammrohr, Feuerbüchse und Siederöhren gewählt; Schlüsse auf andere Systeme sind dann ohne Schwierigkeit möglich. Der Verbrennungsvorgang ist im allgemeinen folgender: Die durch den Aschfall von unten dem Rost zuströmende Verb r e n n u n g s l u f t trifft die in Weißglut befindlichen untersten Kohlenschichten; es entsteht Kohlensäure. Hier findet wegen des unbedingt vorhandenen Luftüberschusses vollkommene Verb r e n n u n g statt. J e höher das entstandene Gemisch von Stickstoff, Kohlensäure und Sauerstoff in der Kohlenschicht steigt, um so geringer wird der Luftüberschuß, und infolge der durch die neu aufgegebenen Kohlenschichten reduzierten Temperatur wird die V e r b r e n n u n g hier verzögert. So bildet sich oberhalb der Kohlenschicht ein Gemisch von gasförmigen, aus der frischen Kohle ausgetriebenen Kohlenwasserstoffen (Methan, Äthylen vgl. Tab. Nr. 54), Kohlenoxyd, Kohlensäure, Sauerstoff, Stickstoff etc., welches bei der Verbrennung sich als Flamme zeigt. Zu unterscheiden ist also zwischen zwei Verbrennungsstadien: der V e r b r e n n u n g des festen Kohlenstoffes in den unteren Schichten und der gasförmigen Bestandteile über der Brennmaterial Schicht. J e nachdem eine Kohle arm oder reich ist an Kohlenwasserstoffen (magere und fette Kohle), ist das zweite Stadium von geringerer oder größerer Bedeutung für den gesamten Verbrennungsvorgang und insbesondere f ü r die Raucnbildung. Vielfach ist die Meinung vorhanden, es bestünde der Rauch aus mitgerissenen, u n v e r b r a n n t e n Kohlenparlikeleben. Genaue Betrachtung über die Konsistenz der Rauchflocken lehrt jedoch, daß der Ruß ein Reduktionsprodukt der Verbrennung selbst ist, und zwar dort am intensivsten auftritt, wo kohlenwasserstoffreiche Kohle verbrannt wird. § 280. Die in § 278 angegebene, f ü r vollständige Verbrennung der Kohle erforderliche theoretische Luftmenge genügt in der Praxis nicht wegen der großen Verschiedenheit der beteiligten Volumina von Luft und Kohle (bei theoretischer Luftmen(:e ist dies Verhältnis ca. 12 000 : 1) und der Unmöglichkeit einer genauen Kontrolle der Luftbewegung durch das Feuer. Es muß also mit Luftüberschuß gearbeitet werden. Dieser Luftübcrschuß ist jedoch möglichst gering zu wählen, weil mit der Menge der abziehenden Heizgase, deren Temperatur ca. 300° beträgt, d e nutzlos durch den Schornstein entweichende W ä r m e vergrößert, der Nutzeffekt der Heizanlage also heruntergezogen wird (vjl. Tabelle 56). Praktisch rechnet man bei Dimensionierung ven Rost und Zügen meistens mit 100 "/„ Luftüberschuß und überläßt dem Betrieb eine genaue Einregnlierung durch Klappen ur.d Dämpfer etc.

I. Abschnitt.

Feuerung u n d Dampferzeugung.

505

T a b e l l e Kr. 5 6 .

Wärmeverlust durch die abziehenden Rauchgase. (Verlust, a u s g e d r ü c k t in Prozenten der auf d e m Rost erzeugten Wärme.) Temperalur d e r abziehenden Gase in 0 (.'

0

250 300 350 400

8 10 11,5 14,2

l . u f t ü b e r s c l m ß °/„

25

50

10 12,5 14,4 17,8 !

12 15 17,3 21,3

-. ..

75

14 17,5 20,2 24,9

_

_

100

125

150

IG 20 23,1 28,4

18 22,5 26 32

20 25 28,9 35,5

Die obigen Zahlen gelten u n t e r der A n n a h m e , daß r e i n e r Kohlenstoff auf d e m Rost v e r b r a n n t wird. I n der P r a x i s fallen die Verluste d u r c h L u f t ü b e r s c h u ß noch größer aus. § 2 8 1 . Rostfläche. Der A u s g a n g s p u n k t f ü r d e n Entwurf von X e u a n l a g e n von F e u e r u n g e n ist die Rostfläche, da alle Größen auf 1 q m Rostfläche bezogen werden. Die B e m e s s u n g d e r Absolutgröße der Gesamtrostfläche für eine Anlage b e s t i m m t sich a u s E r f a h r u n g s w e r t e n ü b e r : P f e r d e s t ä r k e n e r z e u g t pro qm H e i z f l ä c h e u n d V e r h ä l t n i s v o n H e i z f l ä c h e z u R o s t f l ä c h e (siehe später}. Die Größe des e i n z e l n e n R o s t e s selbst ist durch Rücksichten auf b e q u e m e B e d i e n u n g festgelegt u n d hiernach die Anzahl der F e u e r u n g e n bestimmt. J e n a c h d e m weniger oder m e h r K o h l e pro qm Rostitäche v e r b r a n n t wird, spricht m a n von weniger oder m e h r b e a n s p r u c h t e r R o s t f l ä c h e bzw. F o r c i e r u n g . Nach Dauerf a h r t s b e r i c h t e n finden sich die in Tabelle 57 a n g e g e b e n e n Werte. G e n a u e r e W e r t e für die einzelnen K e s s e l s y s t e m e siehe d o r t ; i n s b e s o n d e r e f ü r Zylinderkessel Tabelle 62. Die Art des zu wählenden F e u e r u n g s s y s t e m s : ob n a t ü r l i c h e r oder k ü n s t l i c h e r Zug richtet sich nach der gew ü n s c h t e n B e a n s p r u c h u n g des Höstes bzw. der Kessel selbst. F ü r l a n g s a m f a h r e n d e Fracht- u n d l ' c r s o n e n d a m p f e r ist natürlicher Zug wegen seiner F i n f a c h h e i t vorzuziehen, f ü r Schnelld a m p f e r sind alle drei Systeme in V e r w e n d u n g , forcierter Zug jedoch n u r bei mäßiger Forcierung, f ü r Kriegsschiffe ist f a s t allgemein forcierter Zug mit je nach U m s t ä n d e n variabler Bea n s p r u c h u n g der Rostfläche in (lobrauch. § 282. Natürlicher Zug wird erzeugt durch die Differenz der spezifischen Gewichte der im Schornstein a u f s t e i g e n d e n heißen F'euerungsgasc gegenüber der A u ß e n l u f t nach dem Prinzip der k o m m u n i z i e r e n d e n R ö h r e n . Maßgebend f ü r die (Iröße des Überdrucks der äußeren L u f t unter dem Rost ist d e m n a c h die H ö h e des Schornsteins über dem Rost, die mittlere T e m p e r a t u r der a b z i e h e n d e n Heizgase und deren Geschwindigkeit in d e n Zügen sowie die Temperatur der äußeren L u f t . Bezeichnet: h d e n Überdruck der äußeren L u f t am Rost in m m "Wassersäule, H die H ö h e des Schornsteines über d e m Rost in m,

V. Teil.

506

Dampfkessel.

i 2 die Temperatur der Schornsteingase im Mittel in °C, ti die Temperatur der Außenluft, so wird V + W / Die der Geschwindigkeit und dem Widerstand in den Zügen entsprechende Druckhöhe ist in der Formel durch die Subtraktionskonstante 3 in Rechnung gebracht, welche einem mittleren Wert entspricht, unter der Voraussetzung, daß die Zugquerschnitte nach Tabelle 58 gewählt sind. Tabelle Xr. 57. Beanspruchung der Rostfläche, erforderliches Luftquantum und Luftüberdruck bzw. Depression f ü r die Hauptfeuerungssysteme.

Zugsystem

Hierzu erforderliche Luftmenge Kohle verbei 100 °/0 Luftüberschuß brannt pro Luftüberdruck qm Kostbzw. Depression cbm pro Stunde in mm Wasserfläche und Stunde säule kg pro Stunde bei 16 »C und 760 mm Queckin kg silber

75-100

1800—2400

1500—2000

Induced draught

110—120

2650-2880

2200—2400

Howdens forcierter Zug

110-130

2650—3120

2200-2600

Linienschiffe

130—180

3 1 2 0 - 4 3 2 0 j 2600—3600

Kleine Kreuzer

180—220

4320—5280

3600—4400

Torpedofahrzeuge

250—400

6000—9600

5000—8000

Luftüberdruck im geschlossenen Heizraum

Natürlicher Zug

i

5—18 20-30

im Saugekanal

20—60

im Druckkanal

20—30

im Ileizraum

30—60

im Ileizraum

60—120

im Heizraum

Dio kleinen Zahlen gelten für natürlichen Zug, die größeren für künstlichen Zug (Vorwärmung). Bei der Bemessung der Zugquerschnitte innerhalb der Rohrbündel der Wasserrohrkesäel läßt man den Feuergasen ein Durchtrittsareal von ca. 0,16 bis 0,2 qm pro 1 qm Rostfläche (vgl. Tabelle 59). B e i s p i e l : Frachtdampfer in nördlichen Gegenden H — 25 ; = 20" im Maximum ; tt = 200° 9r. / 903 \ U = % \ l - W 6 ) - 3 = 1 2 , 5 - 3 = 9,5mm.

I. Abschnitt.

Feuerung und Dampferzeugung.

507

Es würden in dieser Anlage ca. 90 kg Kohle pro qm Hostflache im Maximum verbrannt werden können. Unter der Annahme, daß bei stärkerer Beanspruchung auch die Feuergaso heißer abgehen, etwa mit im Nüttel 300°, würde i>5 / 21)3 \ 1 - . ^ ) - 3 = 12 mm, so daß die verbrannte Kohlenmenge pro qm Rostflache in max. 110 kg in der Stunde betragen würde. AVenn derselbe Dampfer in den Tropen verkehrt, so stellt sich bei 200™ bzw. 300" mittlerer Abgangstemperatur der Feuergaso und f, 40° ( ' : . 25 /' 313 \ u h zu — - 1 — — o = 8 mm. 0,8 \ 4(3/

Der Unterschied ist also verhältnismäßig gering. Tabelle Sr. 58. Mittlere

Verhältniszahlen

für

Dimensionierung

der

Zugquerschnitte

bei Zylinderkesseln.

Man wähle pro 1 qm Rostflächo einen Querschnitt im Aschfall

0,15-0,2 ([in

über der Feuerbrücke

0,15-0,18 (|m 0,3—0,4 qm,

im aufsteigenden Teil der Feuerbüchse

so irrol.', als die Konstruktion znliiiit

in den Siederohren

0,l(;-0,2 qm

in der Rauchkammer

0,4- 0,5 qm

in den

Rauchkanälen.......

0,16—0 25 qm

im Schornstein

0,10—0,24 qm Tabelle >r. 5».

Verhältniszahlen

für

Zugquerschnitte

bei

engrohrigen

Wasserrohr-

kesseln.

Man wähle pro 1 qm Rostfläche einen Querschnitt beim Eintritt in das Rohrbündel .

. .

beim Durchtritt durch das liohrbündel nirgends weniger als

0,2—0,25 0 18—0,22

im Rauch fang

0,185

im Schornstein

0,10-0,18

508

V. Teil.

Dampfkessel.

$ 283. überschreitet das Q u a n t u m der pro Stunde und qm Kostfläche zu v e r b r e n n e n d e n Kohle TO—100 kg (wobei letzterer "Wert nur bei sehr hohen Schornsteinen erreichbar ist" siehe Tabelle 57, so genügt die durch den natürlichen Zug geförderte Luftmenge häufig nicht m e h r , und muß k ü n s t l i c h e L u f t z u f u h r geschaffen werden. J e nachdem die Luft durch die Feuer gesaugt oder gepreßt wird, spricht man von künstlichem Zug in engerem Sinne (induced draught) 1 ) oder forciertem Zug (forced draught). Hauptvertreter der diversen Systeme s i n d : E 11 i s u n d E a v e s i n d u c e d d r a u g h t (Induced draught ist neuerdings fast völlig von H o w d e n s forciertem Zug verdrängt), forcierter Zug mit g e s c h l o s s e n e n Heizräumen, forcierter Zug mit geschlossenen Aschfällen ( H o w d e n u. a.) Generelle Anordnung und Beschreibung dieser Systeme s. Abschnitt VI. Für alle diese k ö n n e n die Querschnitte der einzelnen Züge nach Tabelle 58 dimensioniert werden, indem man die dortselbst angegebenen h ö h e r e n Werte benutzt. Tabelle Nr. 6». Tabelle zur Ermittlung des Austrittsquerschnittes der Flügelräder von Gebläsen für forcierten Zug. Luftdruck : i

Art des Zuges

mm Wassersaule

i j

„ ,, Kohle verbrannt

Austritts querschnitt in qdn — Radumfang >. Radbrei le

a m Kost

pro qm Rostflüche

100-12«)

12—1!)

20—G0

110—130

14

IG

0,08—0,0!)

20 -30

130-180

12

18

0,08-0,11

a> ^ . §£ g3 Kleine Kreuzer

30

G0

180—220

14-20

0,07—0,09

§ es

G0—120

250 — 400

18—22

0,05—0,07

Induced draught Howdens Zug f ü r Schnelldampfer u. Passagierdampfer Linienschiffe, Große Kreuzer

®

pro l'S: —

o

I ;

Torpedofahrzeuge

bei höherer Forcierung' gelten die höheren Werte. tj 284. Der wichtigste Teil dieser Art Anlagen sind die Z e n t r i f u g a l v e n t i l a t o r c n (Gebläse", welche als Luftfördcrungsmittel für Schiffe fast ausschließlich in Betracht kommei.' ') Ein allgemein gültiger Ausdruck für induced draught existiert in Deutschen nicht.

I. Abschnitt.

F e u e r u n g und Dampferzeugung.

509

F ü r die Berechnung der Ventilationsräder ist maßgebend: das zu fördernde L u f t q u a n t u m , der verlangte Luftüberdruck (bzw. Luftverdünnung) und die aufzuwendende Leistung. Hierbei ist zu bemerken, daß sich die Ventilatorpressung zu der durch den natürlichen Zug erzeugten addiert. § 285. Die Dimensionierung der Flügelräder kann mit Hilfe dos nachstehenden Rechnungsganges erfolgen. Von vornherein werden folgende Festsetzungen g e m a c h t : Der äußere Durchmesser des Flügelrades ist --- 1,5—2 mal dem inneren Durchmesser. Der radiale Durchtrittsquerschnitt, welcher dem inneren Eintrittsquerschnitt gleichgemacht wild, wird meist als konstant durch das Rad hindurch angenommen. Nach diesen A n n a h m e n liegt für jeden bestimmten Fall die radiale Durchtrittsgeschwindigkeit der Luft durch das liad fest. Die Dimensionierung der Flügelräder geht auch aus den Tabellen Abschnitt VI über ausgeführte Anlagen hervor. § 286. Beispiel 1: Anlage mit geschlossenen Heizräumen. E s sollen pro qm Rostfläche und Stunde 110 kg Kohle im Minim u m und 180 im Maximum verbrannt werden. Dann brauchen wir nach Tabelle 57 pro Stunde 2 2 0 0 - 3 6 0 0 cbm Luft von 16" C und 760 mm Quecksilbersäule. Den radialen Durchtrittsquerschnitt der Ventilationsräder wählen wir (vgl. Tab. Nr. 60) zu 0,1 qm pro qm Rostfläche. Dann ergibt sich eine radiale Durchtrittsgeschwindigkeit der Luft durch die Flügelräder 2200 3(i00 i-i ib- , s m 60 • 60 • 0,1 = 6 , 1 m 1>r ° 60 • 60 • 0,1 85 : 1 0 m 1>r0 & e k " Wäre das gewählte System induced draught, so wäre darauf Rücksicht zu n e h m e n , daß wegen der höheren Temperatur in den Kauchkanälen das Volumen der Luft und also auch die Geschwindigkeit in direktem Verhältnis der absoluten Temperaturen zunimmt (vgl. auch Tabelle 57).

§ 287. Für die Beschaffung der Lnftmengen ist die Schaufelform von hauptsächlichstem Einfluß, weil sie die Tourenzahl, den zu erreichenden Überdruck, bei gegebener Radbreite das im Maximum zu fördernde Quantum und den Arbeitsaufwand bestimmt. Da die Räder aller Systeme vielfach mit variabler Tourenzahl laufen müssen, k a n n ein stoßfreier Eintritt nicht erreicht werden. Mit Rücksicht auf praktische Gesichtspunkte soll man den Winkel pt (s. Fig. 478 bis 480) nicht zu klein wählen, zweckmäßig wird ßt nicht kleiner als 30°. Der ä u ß e r e S c h a u f c l w i n k c l schwankt zwischen 60° und 120° (siehe später). Die S c h a u f e l f o r m selbst wird zweckmäßig durch Kreisbögen oder Gerade gebildet, nur muß dafür gesorgt werden, daß plötzliche Richtungsänderungen nicht vorkommen. W e n n che Schaufelform festliegt, so ist die bei einer bestimmten Tourenzahl zu erreichende Pressung und der hierbei zu leistende Arbeitsaufwand festgelegt, nachdem ja die Radbreite durch Annahme der radialen Durchflußgeschwindigkeit gegeben ist. Unter Pressung ist hier allgemein die Differenz in m m AVassersäule

510

V. Teil.

Dampfkessel. zwischen Druck- und Saugseite verstanden, einerlei ob der Ventilator saugt oder drückt. Die Verschiedenheit des Luflgewiclites in beiden Fällen ist zu gering, um das Resultat merklieb zu beeinflussen. Bedeutet: r„ den äußeren Radius des Flügelrades in m, n die Tourenzahl des Rades pro Minute, h l den Drurkunterschied zwischen Saug- und Druckleitung in mm AVassersäule, u die radiale Durchtrittsgeschwindigkeit der Luft, durch das Rad (nach der gewählten Radkonstruktion konstant;, 1> die Umfangsgeschwindigkeit des Rades am äußeren Umfang in 111 pro Sekunde. ß„ den äußeren Schaufelv i n k e l (s. Fig. 17« — 4*0), T die absolute Temperatur der Luft beim Durchgang durch das Rad. f den Querschnitt des liades pro i|in Rostfläcbe in 90°), bei d e n e n der Druck mit der L u f t m e n g e bei konstanter Tourenzahl zunimmt. Bei radial endigenden Schaufeln bleibt die Pressung für jede L u f t m e n g e konstant. An Luftverlusten treten vor allem bei geschlossenen Heizräumen die durch Öffnungen u n d Undichtigkeiten bedingten L u f t a u s s t r ö m u n g e n auf. Die Beurteilung dieser k a n n allgemeinhin nicht erfolgen ; es ist am besten, derartige Ursachen von Luftverlusten durch sachgemäße Konstruktion zu beseitigen. § 288. D i e A n z a h l d e r S c h a u f e l n wählt m a n je nach praktischen U m s t ä n d e n 10—16, wobei häufig n u r die H ä l f t e der Schaufeln von »\ bis r„ durchgeführt wird, w ä h r e n d die andere Hälfte von der äußeren Peripherie aus n u r zur halben radialen Kadtiefe ausgebildet ist. Der äußere Schaufelwinkel ßa ist von großem Einfluß auf die Tourenzahl (s. S. 510). Da f ü r das gleiche li1 v — u cotg ß„ = konst., etwa ~ - vl sein muß, so wird z. B. f ü r /9 = 60 0 v = v, + 0,577 u, 90° v = vt 120° v = » , — 0,577 u. In unserem Beispiele also, wo vl = 25 und u 10 ist, würden f ü r ßa = 6 0 0 bzw. 120 0 die betreffenden Werte 30,77 m bzw. 19,23 m , wodurch erhebliche Verschiedenheiten in_den Umdrehungszahlen sich ergeben würden. § 289. Eine genügende T e m p e r a t u r i m V e r b r e n n u n g s r a u m ist Vorbedingung f ü r das Z u s t a n d e k o m m e n einer vollständigen Verbrennung, weil die E n t z ü n d u n g der b r e n n b a r e n Bestandteile der Kohle bestimmte Temperaturen voraussetzt und die zum Verbrennungsprozeß gegebene Zeit hier sehr kurz ist. Da die zuströmende L u f t erst erwärmt werden muß, bevor sie zur V e r b r e n n u n g geeignet ist, so h ä n g t die I n t e n s i t ä t der letzteren vom Luftüberschuß ab. Ferner erhellt, daß die ü b e r h a u p t zu erreichende Verbrennungstemperatur vom L u f t ü b e r s c h u ß direkt abhängt, weil die ganze bei der V e r b r e n n u n g e n t s t e h e n d e W ä r m e zunächst auf die Verbrennungsprodukte übergeht, welche ihrerseits dieselbe durch Leitung an die U m g e b u n g übertragen. Die theoretische Luftmenge ergibt also höchste Verbrennungstemperaturen (sog. pvrometrisclier Heizeffekt; s. Tabelle 54). F ü r die Praxis sind mit Rücksicht auf das Material die h o h e n Temperaturen im V e r b r e n n u n g s r a u m e zu vermeiden; dieselben werden übrigens wegen des aus a n d e r e n G r ü n d e n (s. S. 504) erforderlichen Luftüberschusses auch nicht erreicht. Es ist jedoch beim Betrieb der F e u e r u n g e n sehr darauf zu achten, daß durch irgendwelche Zufälle (Entstehen freier Stellen auf dem Rost, zu langes Offenhalten der Feuertüren etc.) nicht der Bauer,

Scliiffsmascliinen.

4. A u f l .

33

514

V. Teil.

Dampfkessel.

L u f t ü b e r s c h u ß so b e d e u t e n d wird, daß ein Ersticken der F l a m m e durch U n t e r k ü h l u n g eintritt. Bei F e u e r u n g e n mit k ü n s t l i c h e m oder forciertem Zug, bei welchen verhältnismäßig große Luftgeschwindigkeiten durch den Kost a u f t r e t e n , empfiehlt es sich, zur U n t e r s t ü t z u n g des V e r b r e n n u n g s y o r g a n g e s die L u f t vorzuwärmen oder vorgewärmte L u f t über d e m Kost in d e n Verb r e n n u n g s r a u m einzublasen, siehe A b s c h n i t t VI. § 290. Das nutzbare E n d e r g e b n i s d e s V e r b r e n n u n g s p r o z e s s e s ist der W ä r m e i n h a l t der V e r b r e n n u n g s g a s e , insoweit er f ü r die Übertragung auf d e n K e s s e l i n h a l t v e r f ü g b a r wird. Als Verluste treten a u f : W ä r m e a b g a b e d e r F e u e r u n g nach außen, W ä r m e i n h a l t der V e r b r e n n u n g s r ü c k s t ä n d e , u n v o l l k o m m e n e Verb r e n n u n g u n d W ä r m e i n h a l t der Abgase. Die W ä r m e a b g a b e der F e u e r u n g nach a u ß e n k a n n vernachlässigt werden, da die den Kessel u m g e b e n d e Luft, die ja später doch die F e u e r u n g durchströmt, diese W ä r m e zum größten Teil a u f n i m m t . Verluste durch V e r b r e n n u n g s r ü c k s t ä n d e (Asche etc.) betragen bei richtiger B e d i e n u n g u n d betriebstüchtigem Z u s t a n d des Höstes selten m e h r als 3 °/0 (bei schlechter K o h l e bis l5 ü / 0 ). Verluste infolge u n v o l l k o m m e n e r V e r b r e n n u n g k ö n n e n u n t e r U m s t ä n d e n recht erheblich werden. U r s a c h e h i e r f ü r ist bei Schiffskesselfeuerungen wegen der großen L u f t ü b e r s c h ü s s e nicht Mangel a n Verbrenn u n g s l u f t , sondern U n t e r k ü h l u n g der F l a m m e durch zu langes O f f e n h a l t e n der F e u e r t ü r e n , A u f g a b e zu großer K o h l e n m e n g e auf einmal und zu großer Stücke, Verschlacken des Höstes usw. 1 ) Bei Anlagen mit geschlossenem H e i z r a u m b e d i e n t m a n sich zur regelmäßigen Beschickung des Rostes der sog. s Heizklingeluhr«. Diese l ' h r wird so eingestellt, daß sie in j e d e m I i e i z r a u m alle 2, M, 4 usw. M i n u t e n ein e i n l a c h e s u n d , a b w e c h s e l n d hiermit, ein doppeltes Glockenzeichen gibt. Die einzelnen F e u e r t ü r e n jedes Kessels sind mit geraden u n d u n g e r a d e n N u m m e r n bezeichnet. Frtönt das e i n f a c h e Signal, d a n n werden z. B. die ungeraden, beim doppelten Signal die geraden N u m m e r n bedient. Auf diese W e i s e wird erreicht, daß erstens die Kohlenz u f u h r sehr regelmäßig wird, u n d zweitens, daß an j e d e m Kessel auf einmal n u r eine möglichtst geringe L u f t m e n g e durch die F e u e r t ü r e n eingelassen wird. Diese Verluste sind bei sachgemäßer B e d i e n u n g ebenfalls auf verhältnismäßig niedrigen Werten zu h a l t e n , so daß als H a u p t v e r l u s t des ganzen l ' r j zesses der W ä r m e i n h a l t der K a u c h g a s e in Frage k o m m t . Die Größe desselben ist allein a b h ä n g i g vom L u f t ü b e r s c h u ß ur.d k a n n unter U m s t ä n d e n beträchtliche W e r t e a n n e h m e n (s. Libelle 56). U n t e r s u c h u n g e n über die bei einer b e s t e h e n d e n Ablage hier v o r k o m m e n d e n W e r t e k ö n n e n bei Schiffen n u r durch chemische A n a l y s e n der K a u c h g a s e v o r g e n o m m e n werden (s. Teil VI), d. h. durch F e s t s t e l l u n g des L u f t ü b e r s c h u s s e s n a t h dem Sauerstoffgehalt der Abgase. ! ) Das Reinigen d e r Roste von S c h l a c k e n wird bei Schiffskesselanlagen zu Anfang j e d e r Wache (je 4 Std ) v o r g e n o m m e n , u n d zwar j e d e s m a l abwechselnd beim 3. Teil sämtlicher b e t r i e b e n e r Feuer. D a d u r c h wird :u Anfang j e d e r Wache die Kesselleistung m e r k l i c h h e r u n t e r g e z o g e n , so d i ß die Tourenzahl d e r Maschinen u m ca. 3 bis 5°] 0 s i n k t .

515

I. A b s c h n i t t . F e u e r u n g und D a m p f e r z e u g u n g . 03 PH a o O" 5S CÖ T3 B

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bis 0,01 cbm pro i|in Heizlläche. Die v e r d a m p f e n d e ) 8

Dampfspannung in Atm. Überdruck iSchornsteinhöhe über Kost

1

^

10 11 12 13 : 14 15

9

Dreifache Kxpansion

Compound

^

IG

Vierfache Expansion

80 83 87 : 90 92 94 : 96

—

—

!

-

»

10—15

84 1 87 91 94 . 98 100 102

>

15-20

87 90 94 98 1102:105 108 112|11G

20-25

91 95 1 99 105 109 113 117 121124

25—30

...

»

30—35 T a b e l l e Jir.

_

—

- 110 114 118 122127 132

— ! — 115 120 125 130 135 140 63.

Daten Uber Heiz- und Rostfläche bei Zylinderkesseln verschiedener Schiffe.

Art

des Schiffes Handelsdanipfer dto.

•

Art

des Zuse^

!

dto.

Leichte») ' Kreuzer

Kohlen- I verbrauch 2 ; pro PS,

Maschine

natürlich

( 'onip.

.

I >reifachKxp.

in kfi 1,0—1,2 0,70-0,.S

Vier fach0,05 Kxp.

dtoD i l'anzer lind , schwere Kreuzer

System der

1 lowden

:,f0^icrt Ins 2o m m . . , , i hundruck

' in qm

lm)

0,33—0,4

Verhältnis

H R

2(1 -35

0,28-0,33 30—35

0.75 0,28-0,33 32—35

0,03—0,7

mäßig . . ! torcicrt •. . H u . bis 18 mm [ |jUftdnick

Ileizlläche

'0,20 -0,28 3 8 - 4 3

0,85—1,00 :0,17—0,25 2 5 - 3 0 \

-

: 0,15-0,2

; 28-32

' ) D i e s e L e i s t u n g e n k ö n n e n m i t g e ü b t e m I l e i z e r p e r s o n a l für C S t u n d e n , b e i g ü n s t i g e n V e r h ä l t n i s s e n (Wind e t c . ) a u c h für m e h r e r e T a g e g e h a l t e n werden. 2 ) Die k l e i n e r e n Z a h l e n für d e n K o h l e n v e r b r a u c h g e l t e n für g i ü ß e r e Anl a g e n . B e i D r e i f a c h - und V i e r f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e n , a l s o g r ö ß e r e n A n l a g e n , g e l t e n die k l e i n e r e n W e r t e bei V o r w ä r m u n g des S p e i s e w a s s e r s . 3 J S o l c h e Schiffe e r h a l t e n j e t z t s t e t s W a s s e r r o h r k e s s e l .

524

Y . Teil.

Dampfkessel.

§ 302. Flammrohre nnd Rostanlage. Die Flammrohre werden entweder glatt oder als Wellrohre ausgeführt. Da ganz glatte Flammrohre eine verhältnismäßig große Wandstärke erhalten müssen (besonders bei hohem Druck und großem Durchmesser), werden sie meist nur bei kleinen Kesseln angewandt und bei größerem Durchmesser von ca. 800 mm ab mit sog. Adamson-Ringen, Fig. 483, versehen. Bei hohen Drücken, wie sie bei Dreifach- und Vierfach-Expansionsmaschinen zur Anwendung gelangen, werden meist nur Wellrohre verwendet: Wellrohre nach Patent Morison, Fig. 484, » > » Fox, » 485, Fig. -183. » » » Purve, » 486, » » » Deighton » 487. Die Verbindung des hinteren Endes des Flammrohres mit der Rohrwand geschieht zweckmäßig in der in Fig. 488 und 489 oder in Fig. 491 und 493 dargestellten Weise, weil diese

F i g . 484.

F i g . 485.

F i g . 48C.

Fig. 487.

Verbindung weniger leicht durch die ungleichmäßige Ausdehnung des Flammrohres undicht wird. Mitunter werden diese Nähte oder auch der ganze untere Teil der Fcuerbüchse oberhalb der Feuerbrücke mit feuerfesten Steinen ausgemauert, wie Fig. 491 zeigt. Dagegen ist es unrichtig, die Niete zur Verbindung von Flammrohr mit Feuerkammerrohrwand so auszuführen, daß Nietköpfe in den Feuerungsraum des Wellrohres zu liegen kommen. Dieselben sind dann der Stichflamme ausgesetzt, begünstigen eine starke Erhitzung der Niete und dadurch das Entstehen von Leckagen. Zweckmäßig ist es, die Flammrohre so anzuordnen, daß sie behufs Erneuerung herausgezogen bzw. die neuen eingesetzt werden können. Zu diesem Zweck muß die Öffnung in der Stirnwand etwas größer als der äußere Durchmesser der AVellen sein, Fig. 488, und außerdem der hintere Flansch so geformt werden, daß er sich ebenfalls durch die Sürnwandöft'nung bringen läßt. Mitunter wird das hintere Ende des Wellrohres eingezogen und geflanscht, um das Wellrohr ebenfalls leicht herausziehen zu können. Die Länge des Rostes wird in der Regel nicht über 2000 mm angenommen, weil bei größerer Länge die Bedienung des Feuers zu schwierig ist. Meist findet man bei natürlichem Zug eine

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

525

Rostlänge von 1900—1950 bei g r o ß e n Feuerungen und von 1650—1700 bei Howdens Zug. Als Breite dos Rostes gilt entweder der lichte Durchmesser des Flammrohres, bezogen auf die engste Stelle der Wellen, oder der Mittelwert des lichten Durchmessers der engsten und der weitesten Stelle der Wellen, was bei der Angabe der Rostfläche für ein bestimmtes Schiff zu berücksichtigen ist. Demnach beträgt die Rostfläche R = L • J3,. oder = L • Bi +

B

\

je nach dem Usus bei der betreffenden Reederei.

Fig. 488.

In diesen Formeln bedeutet L die Länge des Roststabes oder der Roststäbe, welche in einer Länge liegen, JB, den lichten Durchmesser des Wellrohres an der engsten, B 2 denselben an der weitesten Stelle. Der lichte Durchmesser der Flammrohre wird, wenn möglich, nicht unter 700 mm, jedoch auch bei ganz großen Kesseln nicht über 1250 mm gemacht, weil sonst die Gefahr der Einbeulung der Flammrohre zu groß wird. Bei HowdenB Zug geht man nicht gerne über 1150 —1200 mm lichten Durchmesser. Anzahl der Flammrohre bei Einfachkesseln: von einem Durchmesser bis ca. 2700 mm = 1, » > » » » 4000 > — 2, » > » » » 4500 » 3, » » « über 4500 » = 4 .

526

V. Teil.

Dampfkessel.

F i g . 489.

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

527

Bei Doppelkesseln ist die Anzahl der Flammrohre doppelt so groß. J e nach der Länge des Rostes wird derselbe ans einer oder aus zwei Rostlagen gebildet, welche an den Enden auf der Schürplatte bzw. auf dem Feuerbrückenträger, in der Mitte auf den Ilostbalken ruhen (s. Fig. 491 u. 493).

Fig. 490.

Länge der Roststäbo ca. 500—1300, mitunter bis ca. 1700 mm, Obere Breite derselben 15—24 mm, Weite der Rostspalten 8—12 mm. Die Roststäbe müssen sowohl in der Länge als auch in der Breite genügend Spiel haben, um sich beim Erwärmen frei ausdehnen zu können. Bei Wellrohren werden an den Seiten des Rostes sog. Seitenroststäbe angebracht, welche möglichst gut in die AVellen des Flammrohres passen müssen.

Fig. 492.

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

529

Die Roststäbe werden bei Handelsschiffen aus Gußeisen, bei Kriegsschiffen aus Schmiedeeisen angefertigt. Die Rostfläche wird gewöhnlich nach der Feuerbrücke hin etwas geneigt angelegt, um bei g e n ü g e n d h o h e r Feuerbrücke (ca. 120—200 mm) über dieser noch genügend großen freien Querschnitt zu behalten. Bei sehr großen Kesseln mit 3 oder 4 F l a m m r o h r e n wird manchmal aus Rücksicht auf bequemere Bedienung dos Feuers der Rost bei den Seitenfeuern nach der Feuertür hin etwas niedriger als Mitte Flammrohr gesetzt (s. l'ig. 488). Feuerzarge und Feuertür werden meistens aus Flußeisenblech, bei solchen f ü r H o w d e n s forced draught oder Induced draught auch aus Gußeisen mit inneren Schutzblechen hergestellt. Größe der F e u e r t ü r ö f f n u n g ca. 400 X 300 bis ca. 450 X 350 m m . Anstatt seitlich aufschlagender Feuertüren werden häufig nach oben, u n d zwar nach i n n e n (H. Fig. 488 u n d 491) oder nach außen schlagende Türen verwendet, welche mit Gegengewichten zum leichten ö f f n e n bzw. Offenhalten versehen sind. Die Feuerbrücke wird etwa 120—200 m m über der ((berkante des Rostes hoch gemacht und verläuft nach hinten entweder horizontal oder etwas ansteigend, um die Feuergase nach oben abzulenken. Lichte Höhe über der Feuerbrücke ca. 0,4 d bis 0.5 d, wenn d der lichte Durch493. messer des Flammrohres ist. § 303. Siederolire. Der äußere Durchmesser s c h w a n k t meistens zwischen 51—89 m m (bei größeren Anlagen fast stets 70 oder 7(5 m m äußeren Durchmesser, letzteres f ü r lange F a h r t e n , wo die Rohre lange Zeit nicht gereinigt werden), die W a n d s t ä r k e zwischen 2,5—4 m m ; W a n d s t ä r k e der Ankerrohre je nach Größe der Rohre 5 —10 mm. Teilung der Rohre bei 51 m m äußerem Durchmesser 66— 72 m m » 57 » » > 75— 80 > » 63 » » » 83— 87 > > 70 > » > 91— 95 » » 76 > » > 98—101 » » 83 > » 105—108 > » 89 » > > 112—115 » 34 B a u e r , Schiffsmaschinen. 4. Aufl.

530

V. Teil.

Dampfkessel.

Länge der Siederohrc bei natürlichem Zug etwa gleich dem 23 bis 30 fachen, bei künstlichem Zug etwa gleich dem 35 bis 40 fachen äußeren Kohrdurchmesser. Die Siederohre werden meistens nur in die glatten Bohrlöcher der Rohrwände eingewalzt, während die zur Versteifung dienenden Ankerrohre erst mittels feinen Gewindes in beide Rohrwände eingeschraubt und dann noch aufgewalzt werden; manchmal erhalten die Ankerrohre auch Muttern außerhalb der Rohrwand. Mitunter werden sowc^hl die Siede- als auch die Ankerrohre außerdem noch umgebörtelt und vernietet. Die Bohrungen für die Siede- und Ankerrohre werden in der äußeren Rohrwand etwa 1—3 mm größer gemacht als der

äußere Durchmesser der Rohre, um das Einziehen zu erleichtern. Die vorderen Enden der Rohre werden dementsprechend bei dem Einziehen aufgeweitet. § 304. Mannlöcher. Diese werden im Mantel, in der Domdecke oder in der Stirnwand angebracht und sollen nicht kleiner als 300 • 400 mm sein. In Ausnahmefällen genügt auch 280 • 380 mm. v S c h a u l ö c h e r in den Stirnwänden bzw. Schlammlöcher im unteren Teile derselben erhalten kleinere Dimensionen. Alle Mann- und Schlammlochöffnungen müssen entsprechend versteift werden, was entweder durch aufgenietete Verstärkungsringe oder durch Krempen der Öffnungsränder nach innen geschieht. Die glatt hergestellte Stirnfläche der Krempe wird meistens ohne weiteres als Dichtungsfläche für den Zugehörigen Deckel benutzt.

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

531

Wird das Mannloch im Mantel angebracht, dann ist die kleinere Achse desselben in die Längsrichtung des Kessels zu legen und die Öffnung durch einen außen oder innen aufgenieteten Ring, welcher das fehlende Material ersetzt, zu verstärken. § 305. Bestimmung der Materialstärken. Die Materialstärken der Schiffskessel werden meistens nach den Vorschriften der Klassifikationsgesellschaften bemessen; im folgenden sind daher die hauptsächlichsten Bestimmungen einiger solcher Gesellschaften sowie die »Hamburger Normen 1905« wiedergegeben. Die hier gegebenen Vorschriften sollen nur als Richtschnur bei der Konstruktion eines Zylinderkessels dienen und sind deshalb im Auszug wiedergegeben. E s empfiehlt sich jedoch auf alle Fälle bei der Anfertigung von Konstruktionszeichnungen neben den hier gegebenen Auszügen die vollständigen von den betr. Gesellschaften herausgegebenen Vorschriften genau zu beachten. § 306. Vorschriften des Germanischen Lloyd. (Ausgabe 1906, S. 198.) a) Z y l i n d r i s c h e K e s s e l m ä n t e l u n d D a m p f sammler mit i n n e r e m Druck. Die Dicke der Mantelbleche und der Querschnitt der Niete werden, sorgfältige Arbeit und gutes Material vorausgesetzt, nach folgenden Formeln bestimmt:

und

S

_pD x e ~ 200 K e — d

(Pn pD e ~4~ — I4Ö0 a ' worin s = Blechdicke in mm, p zulässiger Arbeitsdruck (Überdruck) in kg/qcm, I ) = größter lichter Durchmesser des Kessels in mm, x = 4,75 bei überlappten handgenieteten Nähten, = 4,5 i > maschinengenieteten Nähten, = 4,25 » doppcltgelaschten handgenieteten Nähten, = 4,0 » » maschinengenieteten Nähten, K = Zugfestigkeit des Blechmaterials in kg/qmm, e = Nietteilung in der Längsnaht in mm, d = Durchmesser der Niete in mm, a = Anzahl der Nietquerschnitte in einer Teilung. Die für IC seitens des Erbauers in Rechnung gestellte Zugfestigkeit muß durch die Minimalwerte der Festigkeitsproben erreicht werden und ist auf den dem G. L. einzureichenden Zeichnungen anzugeben. Die Abscherfestigkeit der Niete in der Längsnaht soll mindestens gleich der Zugfestigkeit des durch die Nietlöcher geschwächten Bleches sein. Wird für das Nietmaterial eine höhere Mindestfestigkeit als 38 kg/qmm bei genügender Zähigkeit z. B. 41 kg/qmm durch die Materialprobe nachgewiesen, so kann der nach obiger Formel / 38 berechnete Nietdurchmesser noch mit V — multipliziert werden. 34*

V. Teil.

v

—

,/ '

Dampfkessel.

t ^ j o o o ö e o ö o ö o o o ö o ö " O o O 0 O O O O O O O O • O O' > o o 0 0 : 0 o ; o c o

r-N C ' Ö

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Fig. 495.

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

533

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o oo

'oooooooo

'OOOOOOOO •OC O O O - " o o f'OOO o o o o o 1 OOOÔOOOO f o 0 0 0 0 0 0 0 0 OOOOOOÔOO OOOOOOOO

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o o o o o o o o : o o o o o o /, « o •• : •• . o : Ov; o : ooooo-m

Fig. 4011.

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.

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Fig. 497.

O

;

^ dr Fig. 498.

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J

534

V. Teil.

Dampfkessel.

536

Y. Teil.

Dampfkessel.

Die Nietlöcher d ü r f e n nicht gelocht, sondern müssen nach dem Biegen der Bleche gebohrt werden. Überschreitet die Plattendicke 12,5 mm, so sind die Rundn ä h t e doppelt und bei 25 m m u n d darüber die mittleren Rundn ä h t e dreifach zu nieten. Sind in den Mantelblechen Stehbolzen angeordnet, so ist darauf zu achten, daß die Festigkeit des Bleches in den Stehbolzenreihen nicht geringer wird als diejenige in der Längsn i e t u n g des Kesselmantels. Die Dicke der L a s c h e n m u ß m i n d e s t e n s 0,75 X Mantelblechdicke sein. Der Nietdurchmesser d darf nicht größer als 2 s und nicht kleiner als s sein, wobei die erste Grenze f ü r d ü n n e , die zweite f ü r dicke Bleche gilt. "Überschreitet die Nietteilung 8 mal Mantelblech- bzw. Laschendicke, so m ü s s e n die Blechränder zickzackförmig ausgeschnitten werden, um ein zuverlässiges Verstemmen zu ermöglichen. Die Festigkeit geschweißter Nähte bei Kesseln ist mit 0,7 der Festigkeit der vollen Bleche anzusetzen. Die Verstärkungsringe u m Mannlöcher u n d sonstige Ausschnitte m ü s s e n einen solchen Querschnitt h a b e n , daß dadurch die im Vollblech e n t s t a n d e n e Schwächung ausgeglichen wird. Die AVeite der Mannlöcher im Lichten soll m i n d e s t e n s 280 • 380 m m betragen b) F l a c h e W a n d u n g e n . Die Blechdicke s der durch Anker oder Stehbolzen unterstützten flachen W a n d u n g e n von Kesseln aus Flußeisen wird nach folgender Formel b e s t i m m t : s = c j/ p (a» + 6S), worin: p = zulässiger Arbeitsdruck (Uberdruck) in kg/qcm, a = Abstand der Anker- oder Stehbolzen innerhalb einer Reihe v o n e i n a n d e r in mm, b = Abstand der Anker- und Stehbolzenreihen voneinander, c == 0,017, w e n n die Bleche von den Heizgasen und vom Wasser berührt werden u n d die Stehbolzen eingeschraubt und an den E n d e n mit Nietköpfen versehen sind, = 0,0155, wenn die Bleche von den Heizgasen und vom Wasser berührt werden u n d die Stehbolzen eingeschraubt u n d an den E n d e n mit Muttern oder gedrehten K ö p f e n versehen sind, = 0,015, w e n n die Bleche nicht von den Heizgasen b e r ü h r t werden u n d die Stehbolzen eingeschraubt und an den E n d e n mit Nietköpfen versehen sind. — 0,0135, w e n n die Bleche nicht von den Heizgasen berührt werden u n d die Stehbolzen eingeschraubt u n d an den E n d e n mit Muttern versehen sind.

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

537

= 0,013, w e n n die B l e c h e nicht von den H e i z g a s e n b e r ü h r t w e r d e n , der D u r c h m e s s e r der Unterlegs c h e i b e n "I- der A n k e r e n t f e r n u n g und die Dicke der S c h e i b e n 2/s der B l e c h d i c k e ist, = 0,012, w e n n die B l e c h e nicht von den H e i z g a s e n berührt werden, der D u r c h m e s s e r der U n t e r l e g s c h e i b e n 3/ der A n k e r e n t f e r n u n g und die Dicke der S c h e i b e n 5 6/ 6 der B l e c h d i c k e ist, = 0,011, wenn die B l e c h e nicht von den H e i z g a s e n berührt w e r d e n , der D u r c h m e s s e r der Unterlegs c h e i b e n 4/5 der A n k e r e n t f e r n u n g und die Dicke der S c h e i b e n gleich B l e c h d i c k e ist, = 0,014, wenn die B l e c h e im B e r e i c h e der Siedcrohrbtindcl durch Ankerrohre unterstützt sind. I s t die F e u e r k a m m e r d o c k e nicht durch A n k e r oder sonstw i e mit dem K e s s e l m a n t e l v e r b u n d e n , und wird sie durch B l e c h t r ä g e r , welche auf den B ä n d e r n der R o h r p l a t t e n s t e h e n , u n t e r s t ü t z t , so darf die Dicke der R o h r w ä n d e nicht geringer s e i n , als sich nach folgender F o r m e l e r g i b t : p wb S =

worin :

l'.'OU

A

,/ '

s p iv b

= R o h r w a n d s t ä r k e in mm, = zulässiger Arbeitsdruck (Überdruck) in kg/qcm, = AVcitc der F e u e r k a i n m e r in m m , = E n t f e r n u n g der R o h r e voneinander, von Mitte bis Mitte g e m e s s e n , in m m , d i n n e r e r D u r c h m e s s e r der g l a t t e n , dünnwandigen Siederolire in m m .

F ü r die B e r e c h n u n g der B l e c h d i c k e s der ilachen zwischen den Sicdrolirbündcln gilt die F o r m e l : s =

worin :

Wände

cl }'p

l =

horizontaler A b s t a n d der begrenzenden K o h r r e i h e n v o n e i n a n d e r , g e m e s s e n von Mittelpunkt zu Mittelp u n k t in m m , c = 0,022, wenn in den begrenzenden R o h r r e i h e n j e d e s dritte R o h r ein Ankerrohr ist, - - 0,020, w e n n in den begrenzenden R o h r r e i l i c n j e d e s zweite R o h r ein Ankerrohr ist, = 0,019, wenn in den begrenzenden R o h r r e i h e n j e d e s R o h r ein A n k e r r o h r ist. F ü r V e r s t ä r k u n g e n n i c h t dem ersten F e u e r ausgesetzter flacher W ä n d e durch Dopplungsplatten k ö n n e n 12'/2o/0 von den für die flachen "Wände sich e r g e b e n d e n B l e c h d i c k e n in Abzug gebracht werden, wenn die Dicke der Dopplungsplatten mindes t e n s 2/3 der b e r e c h n e t e n B l e c h d i c k e beträgt und die Dopplungen gut mit den P l a t t e n v e r n i e t e t sind.

538

V. Teil. Dampfkessel.

Bei besonderen Arten von Versteifungen der flachen W ä n d e wird die Blechstärke nach Vereinbarung mit dem Vorstande de« G. L. bestimmt. Platten, welche auf der einen Seite von Heizgasen, auf der andern Seite von Dampf umspült werden, s i n d , wenn sie nicht durch Flammbleche geschützt sind, um '/ 10 stärker zu n e h m e n , als die R e c h n u n g ergibt. Der Schutz durch Flammbleche wird jedoch sehr empfohlen. Bei Anwendung von Schweißeisen müssen die f ü r Stahl berechneten Werte um 10"/ o vermehrt werden. c ) F l a m m r o l i r o a u s l ü s e n o d e r S t a h l . JHe I>icke der Bleche f ü r glatte Flammrohre wird, möglichst kreisrunde Form der letzteren vorausgesetzt, nach folgender Formel bestimmt:

worin :

s = Blechdicke in mm, p - zulässiger Arbeitsdruck (Überdruck) in kg'qcm, d ---- innerer Durchmesser des Flammrohres in mm, ! Länge des F l a m m r o h r e s , bzw. größte Entfernung der wirksamen Versteifungen voneinander in mm, a = 100 für Rohre mit überlappter Längsnaht, a - 80 für Rohre mit gelaschter oder geschweißter Längsnaht. Die Blechdicke s der glatten Flammrohre darf nicht geringer als 7 mm sein. Die Dicke der gerippten und gewellten Flammrohre nach System P u r v e , Fox, Morison, Deighton und Brown sowie der Bulb-Sektion-Rohre wird nach der Formel bestimmt:

worin

p - zulässiger Arbeitsdruck (Überdruck) in kg/qcm, d — größter lichter Durchmesser des Flammrohres in mm. Die Dicke des Flammrohres nach dem Patent von Holmes berechnet sich nach der Formel:

' * ~ 1010 + worin p und d dieselbe Bedeutung wie vorher haben. Bei andern nicht erwähnten Flammrohrkonstruktionen wi:d die Blechstärke nach Vereinbarung mit dem Vorstand des G. h. bestimmt. d) A n k e r u n d S t e h b o l z e n . Die Beanspruchung d-;s Materials soll die n a c h s t e h e n d e n AVerte nicht überschreiten: bei zusammengeschweißten Ankern aus Schweißeisen 3a0kg/qc:n > nicht gesell w. Ankern u. Stehbolzen aus » 500 > > Stahl (Flußeisen) 600 >

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

539

e) D e c k e n t r ä g e r d e r F e u e r k a m m e r . Die Träger für die flachen Feuerkammerdecken werden, wenn aus Flußeisen hergestellt, nach der folgenden Formel bestimmt: pc e l b ^ KU" worin: p - - zulässiger Arbeitsdruck (Uberdruck) in kg/qcm, c •- Entfernung der Träger voneinander in cm, e = » Stehbolzen voneinander im Träger in cm, l ---. innere Weite der Folterkammer, in der Längsrichtung der Träger gemessen, in cm, h — Höhe des Trägers in cm, b --- Dicke des Trägers in mm, TT--: 48 bei einem Stehbolzen in jedem Träger, --- 3(> » zwei » » » > =-- ^ 24 » drei » =- - 20 » vier •> » > » - IG » fünf » » » » - - 14 s seclis » J » « Die Stclibolzen werden hierbei als über die ganze Länge l gleichmäßig verteilt angenommen. Die Kandträger sind möglichst nahe dem Krümmungsmittelpunkt des Randes anzuordnen. Werden die Deckenträger aus Schweißeisen hergestellt, so sind die nach obiger Formel berechneten Blechdicken b um 1 0 % zu vergrößern. Die Träger sind mit ihren Enden auf die vertikalen Wandungen der Feuerkammer aufzupassen und müssen ca. 40 mm über der Decke freiliegen. Verstärkungen gewölbter Feuerkammerdecken sind in jedem einzelnen Fall mit dem Yorstahde des G. L. zu vereinbaren. f) D a m p f s a m m l e r . Die Dicke der Bleche für Dampfsammler ermittelt man wie die für den Kesselmantel, nur ist bei denjenigen Dampfsammlern, welche der direkten Einwirkung der Heizgase ausgesetzt sind, statt der vollen, nur 0,66 der Materialfestigkeit und für das Abbrennen ein Zuschlag von 3 mm einzuführen. Ist der Dampfsammler in irgendeiner Weise gegen die unmittelbare Einwirkung der Heizgase geschützt, so darf an Stelle der vorhergehenden Werte 0,75 und 1V2 mm gesetzt werden. Auf die Herstellung und Anordnung der Dampfsammler ist die größte Sorgfalt zu verwenden; sie sollen, wenn irgend möglich, so konstruiert sein, daß eine eingehende Besichtigung leicht ausgeführt werden kann. g) H i l f s k e s s e l . Soweit die Bauregeln Bezug haben, gelten sie auch für Hilfskessel. h) K e s s e l a r b e i t . Kesselarbeit kann nur dann als beste angesehen und der Sicherheitskoeffizient für die Festigkeit der

540

V. Toil.

Dampfkessel.

Mantelbleche nur d a n n , wie vorstehend angegeben, gewählt werden, w e n n folgenden Anforderungen entsprochen wird: Das Zurichten u n d Bearbeiten des Materials, wie Biegen und Bürteln der Bleche, das Bohren der Löcher usw. ist m i t möglichster Vorsicht und in sachgemäßer Weise a u s z u f ü h r e n . Nicht genau übereinanderliegende Xietlöcher sind durch Aurreiben nachzuarbeiten. Die Vernietung sowohl wie das Verstemmen der Nähte ist möglichst sorgfältig v o r z u n e h m e n . Werden die Löcher gestanzt, so sind dieselben so weit aufzureiben, daß die in der Struktur geschädigten b e n a c h b a r t e n Stellen entfernt werden. Bleche mit eingerissenen K a n t e n sowie f e h l e r h a f t e Niete sind zu e n t f e r n e n und durch fehlerfreie zu ersetzen. Alle Nähte sind, wenn möglich, von i n n e n und außen zu verstemmen. Die Stöße der Bleche sollen sachgemäß gegeneinander versetzt sein. Flammrohre m ü s s e n eine möglichst kreisrunde Form u n d gleichmäßige Wanddicke h a b e n . Die Mantelbleche von zylindrischen Kesseln m ü s s e n mit der Längsfaser gebogen sein. Die Laschen müssen von Blechen gleicher Qualität wie die Mantelbleche geschnitten sein, und ihre Längsfaser soll mit derjenigen der letzteren gleichlaufen. Werden einfache Laschen verwendet, so sind dieselben m m stärker als die Bleche zu n e h m e n . Alle Öffnungen für Mannlöcher, Dome etc. sind durch aufgenietete liinge aus Flach-, Winkel- oder T-Eisen resp. Stahl oder besser durch Umbörtelung derartig zu verstärken, daß die durch die Öffnung e n t s t a n d e n e Schwächung der Bleche vollständig ausgeglichen wird. AVerden die Löcher in einen bereits zusammengesetzten Kesselmantel gebohrt, so sind die Bleche nach dem Bohren auseinanderzunehmen, der Grat zu entfernen und die Löcher an den Außenseiten der Bleche schwach zu versenken Alle größeren Armaturteile sind auf kräftige, an die Kesselwandungen genietete F l a n s c h e n zu schrauben. Die Befestigungsschrauben dürfen nicht in die Kesselwandungen hineingehen. Stahlanker dürfen nicht geschweißt werden. Eckverbindungen sind soviel als möglich durch Umbörtehi der Bleche herzustellen. Hydraulische Nietung ist im allgemeinen der H a n d n i e t u n g vorzuziehen. Ob ein Ausglühen der bearbeiteten Stahlbleche notwendig ist, h ä n g t wesentlich von dem verwendeten Material u n d seiner Bearbeitung ab und muß in erster Reihe dem E r m e s s e n des Kesselfabrikanten überlassen bleiben. Starke lokale Erwärmungen sollen aber jedenfalls vermieden worden. Das zu verarbeitende Material muß den für die P r ü f u n g von Schweißeisen und Stahl f ü r Kesselmaterial vorgeschriebenen Bedingungen entsprechen (vgl. Tabelle X X X I I I , Teil VIII).

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

541

§ 307. Hamburger Normen (Ausgabe 100")). Auszug a u s d e n »Grundsätzen f ü r die B e r e c h n u n g der ATaterialdicken n e u e r Dampfkessel«. 1. ICe s s e i ni a n t e 1. Die Bleclidicke s des K e s s e l m a n t e l s i s t in m m

•wobei: D •• - größter innerer D u r c h m e s s e r des K e s s e l m a n t e l s in m m , p - größter Betriebsiiberdruck in at., K - Zugfestigkeit des M a n t e l b l e c h e s : - - üii kg,'((mm f ü r Schweißeisen, ;S(! » » Flußeisen f ü r Feuerblecli, z - • • V e r h ä l t n i s der Mindestfestigkeit der L ä n g s n a h t zur Zugfestigkeit des vollen Bleches, x 4,75 bei überlappten oder einseitig gelaschten liandg e n i e t e t e n Nähten, x .-_ 4,5 bei überlappten oder einseitig gelaschten maschinengenieteten Nähten, x ; 4,25 bei doppeltgelaschten h a n d g e n i e t e t e n N ä h t e n , x 4 bei doppeltgelaschten m a s c h i n e n g e n i e t e t e n N ä h t e n . Die Blechdicke darf nicht geringer als 7 m m g e n o m m e n werden. Die Z u g b e a n s p r u c h u n g des Bleches darf unter A n n a h m e gleichmäßiger Spannungsverteiliing über d e n Querschnitt in k e i n e r Nietreihe die zulässige Grenze ^ überschreiten. x 2. F l a m m r o h r e . Die W a n d s t ä r k e derselben ist: a) Bei g l a t t e n F l a m m r o h r e n : S

p •d I. 2400

Hierin s = p d l =

ist: Bleclidicke in 111111, größter Bctriebsüberdruck in at, i n n e r e r F l a m m r o l i r d u r c h m e s s e r in mm, L ä n g e des F l a m m r o h r e s bzw. größte E n t f e r n u n g der wirksamen V e r s t e i f u n g e n v o n e i n a n d e r in m m , a 100 f ü r liegende R o h r e mit überlappter L ä n g s n a h t , a = 80 f ü r liegende R o h r e mit gelaschter oder geschweißter L ä n g s n a h t , 1—tl C = 500'

b) Bei W e l l r o h r e n

Die Blechdicke werden.

und

gerippten

Rohren

1200 darf nicht geringer als 7 m m

ist:

genommen

542

V. Teil. 3. E b e n e a) E b e n e

Dampfkessel.

Wandungen. Platten. s =

Die D i c k e d e r s e l b e n ist zu n e h m e n : c 1 p (a 2 -)- 6 2 ) .

Darin i s t : s = B l e c h d i c k e in mm, p --- größter B e t r i e b s ü b e r d r u c k in at, a = Abstand der A n k e r oder Stehbolzen v o n e i n a n d e r i n n e r h a l b einer R e i h e in m m , b = A b s t a n d der Stehbolzen- oder A n k e r r e i h e n v o n e i n ander in m m , c = 0,017 bei B l a t t e n , in w e l c h e die Stehbolzen oder A n k e r e i n g e s c h r a u b t und vernietet sind, und w e l c h e von den Heizgasen und vom "Wasser berührt werden, c = 0,015 w e n n solche P l a t t e n n i c h t von den H e i z g a s e n berührt werden, c = 0,0155, bei P l a t t e n , in w e l c h e die Stehbolzen oder A n k e r e i n g e s c h r a u b t und außen mit Muttern oder gedrehten K ö p f e n v e r s e h e n sind, und welche von den H e i z g a s e n und v o m W a s s e r berührt weiden, c = 0,0135, w e n n solche P l a t t e n nicht von den Heizgasen berührt werden, c = 0,014 bei B l a t t e n , w e l c h e durch Ankerröhren versteift sind. B e i P l a t t e n , deren A n k e r mit Muttern und U n t e r l e g s c h e i b e n v e r s e h e n sind, i s t : c = 0,013, sofern der D u r c h m e s s e r der äußeren Unterl e g s c h e i b e 2/5 der A n k e r e n t f e r n u n g und die S c h e i b e n dicke -/a der P l a t t e n d i c k e , c = 0,012, sofern (1er D u r c h m e s s e r der äußeren Unterl e g s c h e i b e 3/5 der A n k e r e n t f e r n u n g und die Seheibendicke r'/0 der P l a t t e n d i c k e , c = 0,011, sofern der D u r c h m e s s e r der äußeren Unterl e g s c h e i b e 4/-, der A n k e r e n t f e r n u n g , auch diese mit der P l a t t e vernietet und die S c h e i b c n d i c k e gleich der P l a t t e n d i c k e ist und die P l a t t e n n i c h t vom F e u e r berührt sind. W e r d e n sie dagegen auf der einen Seite von H e i z g a s e n , auf der andern Seite von D a m p f berührt, dann sind sie, falls sie n i c h t durch F l a m m b l e c h e geschützt werden, um '/io starker zu n e h m e n , als die R e c h n u n g ergibt. b) G e k r e m p t c , f l a c h e B ö d e n . B e i diesen i s t : V d - r { l + * £ = 1f 8800 00 K worin b e d e u t e t : s, p und K wie vorher, r — i n n e r e r W ö l b u n g s r a d i u s der K r e m p e in mm, d = i n n e r e r D u r c h m e s s e r des B o d e n s in m m . 4. G e w ö l b t e v o l l e B ö d e n o h n e V e r a n k e r u n g . W a n d s t ä r k e derselben ist (bei i n n e r e m D r u c k ) : p • r S =

worin b e d e u t e n :

2Ö0I-'

Die

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

543

s und p wie vorher, r = H a l b m e s s e r der mittleren W ö l b u n g in mm, k — zulässige B e l a s t u n g des Materials in kg/qmm, und zwar: für S c h w e i ß e i s e n b i s zu 5,0 kg » Flußeisen i > 6,5 ••> » Kupfer » > 4,0 » w o b e i die D a m p f t e m p e r a t u r 2 0 0 ° n i c h t übersehreiten darf. 5. A n k e r u n d S t e h b o l z e n . Die B e a n s p r u c h u n g s o l l : b e i u n g e s c h w e i ß t e n s c h w e i ß e i s e r n e n A n k e r n und Stehbolzen 5 kg/qmm, bei nngeschweißten flußeisernen Ankern und Stehbolzen 6 kg/qmm, bei geschweißten schweißeisernen Ankern und Stehbolzen 3,5 k g ' q m m nicht ü b e r s c h r e i t e n .

F i g . 508.

K s empfiehlt s i c h , die mit Muttern v e r s e h e n e n Längsanker m i t G e w i n d e in die S t i n i p l a t t e n bzw. R o h r p l a t t e n e i n z u s c h r a u b e n , außerdem außen und i n n e n mit U n t e r l e g s c h e i b e n und mit Muttern zu v e r s e h e n ; die A n k e r r ö h r e n sind mit G e w i n d e einzuziehen und aufzuwalzen. Die L ä n g e der E c k a n k e r soll so groß als irgend möglich s e i n . 6. B ü g e l - o d e r Deckenträger für F e u e r bü c h sdecken.

F i g . 509.

1. Die f r e i t r a g e n d e n , nicht a u f g e h ä n g t e n Träger sind wie ein B a l k e n zu b e r e c h n e n , der auf die E n t f e r n u n g l (vgl. Fig. 509) frei aufliegt und a n den Stützstellen der D e c k e durch die K r ä f t e belastet wird, w e l c h e sich für die auf i h n e n t f a l l e n d e n D e c k e n felder e r g e b e n . 2. D a b e i i s t die T r a g f ä h i g k e i t des D e c k e n b l e c h e s an sich außer B e t r a c h t g e l a s s e n . Die A b m e s s u n g c, b e s t i m m t die Erstreckung d e s j e n i g e n T e i l e s der D e c k e , welcher n a c h dem R a n d e zu s e i n e B e l a s t u n g auf den R a n d t r ä g e r a b s e t z t ; im Durchschnitt etwa = 2/3 x.

544

V. Teil.

Dampfkessel.

3. U n t e r d e n in Fig. 508 u n d Fig. 509 a n g e n o m m e n e n Verh ä l t n i s s e n ergibt siel) mit p als größtem Betriebsdruck bei d e n zwei K a n d t r ä g e r n (Fig. 508): f ü r die die Stellen A belastende K r a f t P, »

>

»

i

B

>

(c, -)-

P,, = (ct +

-(-

j p

ep,

bei d e n zwei Mittelträgcrn : f ü r die die Stellen A belastende K r a f t P„

G + s ) j » » » B » > Pi, c e p, 2. 3 160, wenn jedes Rohr ein Ankerrohr ist.

Y . Teil.

550

Dampfkessel.

Werte von C für flache Wände (Lloyd's Reg.) Art der Platten Eisen

oder

Stahl

do. do. Eisen Stahl Stahl Eisen Stahl, nicht dem F e u e r ausgesetzt

Eisen

.

Art der Anker oder Stehbolzen Stehbolzen mit vernieteten Köpfen do. Stehbolzen mit Muttern do. do. do. Stehbolzen mit doppelten Muttern do. Anker mit doppelten Muttern, Unterlegscheibe außen von einem Durchmesser P und einer T_ ;} Dicke 2

Stahl, nicht dem F e u e r ausgesetzt

Eisen

do. Anker mit doppelten Muttern und Unterlegscheiben außen angeniet., Durchmesser --- 0,4 P, Dicke

Dicke der Watten bis über bis über

'/.." '/,." '/,." '/,„"

90 100 110 120 '/,„" bis •/,." 120 9/ 1 6 U. mehr 135 140 175

150

185

KiO

T

Stahl, nicht dem F e u e r ausgesetzt Eisen

do. do., jedoch Durchmesser 1', Dicke = T

200

do.

220

Stahl, nicht dem F e u e r ausgesetzt

175

F ü r die stählernen Rohrwände im Bereich der Siedcrchrbündel ist 0 = 140 zu n e h m e n ; P ist der mittlere Abstand 1er Ankerrohre voneinander. Die Dicke der Rohrplatten der F e u e r b ü c h s e n ist in i.en Fallen, wo der Druck auf die Decke durch diese Platten getragen wird, mindestens zu m a c h e n :

_

A • W • D

~~ 1750 "(D -~d)

Darin i s t : A = Arbeitsdruck in Pfund pro C , W — AVeite der Feuerbüchse v zwisclicn den Platten) in Zoll,

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

551

D = horizontale Teilung der R ö h r e n in Zoll, T = Dicke der R o h r p l a t t e n in 16tel Zoll, d = i n n e r e r Durchmesser der glatten R ö h r e n in Zoll. 3. Die Stärke der F e u e r k a m m e r - D e c k e n t r ä g e r wird bestimmt nach : A (L — P) D • L T = C- d* L — Weite der F e u e r k a m m e r zwischen d e n Platten, T = Stärke des Trägers in der Mitte, d = Höhe > > » » » i n Zoll D = E n t f e r n u n g der Träger v o n Mitte zu Mitte, P = » » Stehbolzen im Träger v o n e i n a n d e r , A = Arbeitsdruck in P f u n d pro • " , C = 6 600 f ü r Träger aus Stahl mit 1 Stehbolzen, C = 9 900 » » » > » 2 oder 3 Stehbolzen, 0 = 11000 » » » > 4 » 5 4. F l a m m r o h r e . Die Stärke g l a t t e r Flammrohre, b e i d e n e n L > 120 T, ist T =

A L B 1 0 7 5 200

Darin i s t : A = Arbeitsdruck in P f u n d pro • " , T = W a n d s t ä r k e in Zoll, L - - L ä n g e des glatten Teiles des F l a m m r o h r e s in Zoll, D = äußerer Durchmesser des F l a m m r o h r e s in Zoll. Ist die L a n g e des glatten Teiles dos F l a m m r o h r e s k l e i n e r als 120 T, d a n n i s t : A-D + 'ML 15 000 H i e r b e i ist L = Länge des glatten zylindrischen Teiles in Zoll g e m e s s e n von Mitte der Niete, welche die F l a m m r o h r e m i t d e n K r e m p e n der Kohl-platten verbinden, oder vom Beginn der Biegung der F l a n s c h e n des F l a m m r o h r e s (Adamsonringe). Bei A n w e n d u n g der F o r m e l n ist vorausgesetzt, daß der benutzte Stahl eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 2G t u n d nicht m e h r als 30 t pro b a t (41—47 kg pro quam). Bei W e l l r o h r e n ist zu setzen : worin :

T •Wandstärke in l(i tel Zoll, D — äußerer Durchmesser bei Wellrohren oder äußerer D u r c h m e s s e r des glatten Teiles bei gerippten R o h r e n in Zoll, C - -1259 bei Fox-, Morison- oder Deighton-AVellrohren, C = 1 1 6 0 bei gerippten R o h r e n (Rippen 9" F n t f e r n u n g ) (l'urve).

§ 309 a. Auszug aus den Vorschriften des Board of trade (1905) siehe Nachtrag.

552

V . Teil.

Dampfkessel T a b e l l e Kr. 64.

Schnelld. Schnelld.

Schiff'stypus Art des Zuges

. . . .

Art des K e s s e l s .

Ilowden

Doppelk.

Doppelk.

(icsclil. N a t ü r l i c h Natürlich Ifeizraiiin Doppelk.

Killender

Doppelk.

001

500

370

180

440

IS,7

14,4

10,2

5,1

16

.

32, l

39,3

36,3

36,4

27,9

.

12,5

15

15

15

12 4550 5970

.

Lichter D u r c h m e s s e r .

5077

4970

4130

4130

Länge

0200

6200

6050

3350

ci W a n d s t ä r k e in min . 30,5 r1. F e s t i g k e i t des Materials 4 5 — 4 « System

I'urve

oj-

Anzahl

c

L i c h t e r Durchmesser .

g

W a n d s t ä r k e in m m

.

.

der Feuerkam 03 Anzahl niern pro K e s s e l

Anzahl Siederohre .

.

.

Anzahl A n k e r r o h r e

31;

30

45-50

45-50

30 —

Morison -Morison .Morison F u r v e

S

8

6

3

8

1100

1000

1000

1000

15

18

10,5

10,5

13,5

;s

3

128

149

113

91

70

76

76

70

3,5

4

4

3,5

123

Äußerer D u r c h m e s s e r der Siede- und Ankerrohre 8 3 - 8 0 O fWandstärke Siederohre c (gesellweißte eis. l l o h r e ) 4,2 Wandstärke A nkerrohre (geschweißte eis. Rohre)

37 52-57

1200

;;

K l e i n s t e r lichter Abstand zw. M a n t e l u . F l a m m r o h r

c

Aviso

Kosttiächc

Überdruck in Atm.

T3

Frrtchtd.

aus-

Heizfläche

Heizfläche : Rostlläche

-

Natürlich

Frachtd.

Tabelle

!

3

:

2 x

2

8

5—8

10

10

6

(¡74

592

352

171

580

194

364

222

111

130

2375

2375

2325

2250

98

104

104

98

L ä n g e zwischen den Rohr-

o 106

o

Vertikale T e i l u n g .

.

V.

Horizontale T e i l u n g

.

.

105

98

104

104

98

Stärke der R o h r w a n d .

.

24

24

25

25

22

Niedrigster W a s s e r s t a n d über K e s s e l m i t t e . .

1325

1323

1078

1078

T i e f e der F e u e r k a m m e r .

1254

1356

1200

080

; 1150 560

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

553

geführter Zylinderkessel. Kreuzer

Frachtd.

Frachtd.

Frachtd.

Geschl. Heizraum

Natürlich

Natürlich

Natürlich

Doppelk.

Einender

Einender

Doppelender

•m

240

130

358

11.4

6,84

4,0

11,4

33,2

35,1

32.1

31,4

31,1

30

29

30,8

13

14,5

12

13

8

12

10,5

10

3950

4655

3315

4140

3200

3200

2450

2100

5450

3550

3375

5700

3140

3200

2700

2400

37,5

22,5

30

18

25

19

17,5

45-50

45-50

4 5 - -50

45—50

42—40

42-46

42—46

Monsun

Morison

Morison

Morison

ghitt

frlntt

filiitt

(i

3

2

2 X 3

2

2

2

1

950

1200

1000

1000

940

915

700

850

15,5

18

14

14,5

13

15

13

14

3

3

2

3

2

o

2

1

95

127

88

120

145

63,5

76

76

76

76

3

4

4

4

3,3

24 —

Frachtd.

Frachtd.

Frachtd.

Schlepper

Natürlich ¡Natürlich Natürlich Natürlich Einender

Einf.

Einf.

105

90

70

3,47

3,0

Einf.

40 1,3

|

glatt

—

—

—

83

76

76

—

—

40 qm, eine Rostfläche von 18,72 qm u n d ist f ü r einen Überdruck von 15 at gebaut. Der Kessel besitzt 8 Morison-Feuerungen von 1200 mm 1. Durchmesser und 1300 m m äußerem Durchmesser. Die Siederohre h a b e n einen äußeren Durchmesser von 83 m m bei 4,2 mm

Fi','. .">10. Wandstärke, die Ankerrohro einen äußeren Durchmesser von 80 m m bei 8 mm Wandstärke. Die Länge der Rohre zwischen den Wänden beträgt 2400 mm, die äußere Länge des Kessels (>350 m m bei einem äußeren Durchmesser von 51G0 mm. Das Gewicht des Kessels mit liekleidung und Feuerungsanlage, aber ohne feine Armatur beträgt ca. 120 ts. Fig. 48!l und Fig. 490 zeigen einen Zylinderkessel f ü r einen Kreuzer. Heizfläche = 378,5 q m , Rosti'läche -= 11,4 qm. Der

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

555

Dampfüberdruck beträgt 13 a t , der äußere Durchmesser des Kessels ist 3900 mm bei einer Länge von 5620 mm. Das nach System Morison ausgebildete Flammrohr hat einen inneren Durch-

Fig. 511 a.

niosser von 950 und einen äußeren Durehmesser von 1050 mm. Seine "Wandstärke ist 15,5 mm. Die Anzahl der Siederohre beträgt 602, davon hat jedes einen äußeren Durchmesser von

Fig. 512 a.

II. Abschnitt.

Zylinderkessel.

557

G3,5 m m und eine "Wandstärke von 3 mm. Ankerrohre sind 198 Stück vorhanden. Der Abstand zwischen den Rohrwänden beläuft sich auf '2100 mm. Anzahl der Feuerungen =-- 3. Einen Kesseltyp, welcher f ü r ganz kleine Schifte und Hilfskessel nicht selten verwendet wird, zeigt Fig. 511 und 511a. Auch bei diesem Kessel kehrt, wie bei den Einenderzylinderkesseln üblich, die Flamme durch die Siederohre zurück. Statt einer Umkehrkummer im Innern des Kessels ist jedoch eine solche außen am Kossei befestigt.. Der Kessel hat den Vorzug, daß diese Umkehrkammer abgeschraubt werden kann, so daß die ¡Siede- und Ankerrohre mit größter Leichtigkeit zugänglich werden. Auch bietet die losnelimbare Feuerkammer Vorteile bei der Instandhaltung des Mauerwerkes. AVic bei solchen kleinen Kesseln häutig üblich, besitzt derselbe einen Dampfdom zur Anordnung der Dampfventile. Der gezeichnete Kessel h a t eine Heizfläche von 33 q m , eine Rostlläche von 1,35 qm, ein Morison-AVellrohr von 900 mm 1. Durchmesser und 1000 m m äußerem Durchmesser, eine Rostlänge von 1570 mm, eine Gesamtlänge von 1967 mm und einen äußeren Durchmesser von 2000 m m ; der äußere Durchmesser der Siederohre beträgt 76 min, der der Ankerrohre 72,5 m m , die Wandstärke der ersteren 3,5 mm, die der letzteren 10 mm. Fig. 512 und 512a veranschaulichen einen stehenden Hilfskessel für einen größeren I'assagierdampfer. Bei diesem befinden sich im oberen Teil der Feuerkammer die Siederohre, von denen jede Lage jeweils rechtwinklig zur nächstfolgenden angeordnet ist. Um gleichlange Siederohre zu erhalten, ist die Feuerkammer -quadratisch ausgebildet. Dieser Kessel unterscheidet sich ferner noch dadurch von den üblichen Zylinderkesseln, daß hier die Siederohre a u ß e n von den Heizgasen bespült werden. Der zylindrische Außenmantel ist unterhalb der Siederohre geteilt und die Teilfuge durch kräftige Flanschen und starke A T erbindungsschrauben zusammengehalten. Ebenso ist das Rauchrohr mittels Flansch und Schrauben mit der Kesseldecke verbunden. Bei erforderlichen Arbeiten an den Siederohren k a n n daher der obere Teil des Mantels abgenommen werden. Die Heizfläche des Kessels beträgt 20,23 qm, die Rostfläche 0,65 qm, der Betriebsdruck 10 at. Die 63 Siede- und 27 Ankerrohre sind aus Messing und haben einen äußeren Durchmesser von 60 mm. Die Wandstärke ist bei ersteren 2,5 mm bei letzteren 8 mm. Die lichte Weite zwischen den 18 mm starken Rohrwänden beträgt 960 mm. Der lichte Manteldurchmesser beträgt 1400 mm bei einer AVandstärke von 12 mm. Die ganze H ö h e des Kessels beläuft sich auf 2975 mm.

558

V. Teil.

Dampfkessel.

I I I . Abschnitt. Lokomotivkessel. S ¡Hl. L o k o m o t i v k e s s e l wurden früher für alle leicht gebauten K r i e g s f a h r z e u g e v e r w e n d e t . Seit d e m A n f a n g des v o r i g e n Jahrzehnten sind dieselben vollständig durch die Wasserrohrkessel v e r d r ä n g t und w e r d e n daher fast nur noch als Ersatz f ü r alte K e s s e l dieses T y p s gebaut. Bauart s. F i g . 513 und 514. Den unteren Abschluß des Z w i s c h e n r a u m e s zwischen Feuerbiichse und M a n t e l ( i n F i g . 513 und 514 ein v i e r e c k i g e r schmiedeeiserner R i n g bildet bei den neueren K e s s e l n der a n den M a n t e l h e r a n g e k r ö p f t e untere R a n d der F e u e r b ü c h s e . Dimensionen einer neueren Ausführung: Leistung 900 J'Si bei f o r c i e r t e m , 600 bei natürlichem Z u g . Überdruck: ca. 11 a t , H e i z f l ä c h e 158 (im, Rostfläehe 4,4 q u i , Gesamtlänge 5800 m m . Durchmesser des L a n g k e s s e l s (zylindrischer T e i l , w e l c h e r die Rohre enthält) - ¿365 m m . Länge der R o h r e 2173 m m . Äußerer I »urchmesser derselben 2 " 51 m m . A n z a h l der R o h r e 420, darunter ca. !)0 Ankerrohre. Breite des K o c h kessels v i e r e c k i g e r T e i l , w e l c h e r den Rost enthält) unten 2593 mm, oben2390mm. I l ö h e d e s K o c h k e s s e l s 2480 m m , d a v o n 1280 m m unter Mitte Langkessel. R o s t b r e i t e ~ 2 X 1040. Fig. 513. Rostlänge 2100. Die L o k o m o t i v k e s s e l w e r d e n entsprechend ihrer V e r w e n d u n g auf leichten K r i e g s f a h r z e u g e n meistens sehr stark forciert (Luftdruck i m H e i z r a u m b z w . A s c h f a l l bis 120 m m , V e r b r e n n u n g pro q m R o s t und Stunde bis ca. 400 kg. Das V e r h ä l t n i s v o n H e i z f l ä c h e zur R o s t f l ä c h e wird sehr verschieden g e w ä h l t , m a n lindet • S — 35 bis 55. V g l . auch § 291.

560

V. Teil.

Dampfkessel.

IV. Abschnitt. Wasserrohrkessel. § 312. Allgemeines. Wasserrohrke.ssel werden heutzutage stets auf leichten Kriegsschiffen, Torpedobooten, Torpedojägern und Kreuzern verwendet. Auf Panzerschiffen werden sie häufig neben einigen Zylinderkesseln eingebaut, jedoch geht man in neuerer Zeit immer mehr dazu über, auch diesen Schiffstyp nur mit Wasserrohrkesseln auszurüsten. Auf Handelsschiffen haben sie sich bisher noch wenig eingebürgert. D i e V o r t e i l e d e r W a s s e r r o h r k e s s e l sind im allgemeinen '): 1. Geringes Gewicht. 2. Möglichkeit starker Forcierung. 3. Geringe Gefahr bei Brüchen. 4. Möglichkeit, schnell Dampf zu machen. 5. Leichter Wechsel zwischen schnellem und langsamem Gang der Maschine. 6. Leichte Montage und Demontage an Bord. D i e N a c h t e i l e sind: 1. Empfindlichkeit gegen unregelmäßige Speisung. 2. Schwierigkeit der inneren Reinigung. Man unterscheidet sog. weitrohrige Wasserrohrkessel und sog. engrohrige Wasserrohrkessel. Zu den ersteren gehören Bellevillekessel, Dürrkessel und Niclaussekessel (dem Dürrkessel ähnlich). Zu den letzteren Yarrowkessel, Normandkessel, Thornycroft-, Schulz- und ähnliche K e s s e l , welche sich nicht durch besonders auffallende, wenn auch charakteristische Merkmale unterscheiden. Im folgenden sind einige typische Systeme der Wasserrohrkessel beschrieben. Einige allgemeine Bemerkungen, welche für die Konstruktion sämtlicher Wasserrohrkessel gelten, sind bei der Beschreibung der einzelnen Systeme eingestreut: Wahl der Rostfläche s. S. 505 und 516. Wahl der Heizfläche s. Tabellen der ausgeführten Kessel bei den Beschreibungen der in Frage stehenden Systeme. Freies Areal der Feuerzüge in den Rohrbündeln s. S. 589. Wasserzirkulation und Querschnitt der Fallrohre s. S. 594. ') Vgl. den bemerkenswerten Aufsatz M a r i n e - R u n d s c h a u 1901, S. 524, •Die Wasserrohrkesselfrage in der deutschen Kriegsmarine-. Von MarineOberbaurat Köhn von Jaski; ferner: S c h i f f b a u 1901. III. S. 129 u. f. »Weitere Beiträge zur Wasserrohrkesselfrage« von Züblin.

I V . Abschnitt.

561

Wasserrohrkessel.

Befestigung des Mauerwerkes für die Feuerung s. S. 589. Befestigung der Rohre in den Ober- und Unterkesseln siehe S. 575 und S. 589. Speisewasserregler s. S. 564. Zinkschutzplatten s. S. 575. M a t e r i a l d e r W a s s e r r o h r k e s s e 1. Die K e s s e l b l e c h e b e s t e h e n aus demselben Material wie bei den Zylinderkesseln üblich, also Siemens-Martin-Stahl von ca. 42 bis 50 kg Festigkeit bei B l e c h e n , welche nicht geschweißt, gebördelt oder vom F e u e r berührt s i n d , und von 36 bis 42 kg Festigkeit bei den letztg e n a n n t e n . D e h n u n g bei ersteren mindestens 20°/ o , bei letzteren m i n d e s t e n s 2 5 ° 0 . Beanspruchung der B l e c h e ca. 600 kg/qcm (bei Torpedobooten bis 800 kg/qcm). Rohre. Stets n a h t l o s e R o h r e aus Flußeisen bzw. weichem S i e m e n s - M a r t i n - S t a h l . Dieselben werden entweder nahtlos gezogen oder neuerdings auch nach dem Mannesmannverfahren nahtlos warm gewalzt und nicht weiter gezogen. Solche sog. »gepilgerte« R o h r e ' ) sind ebenso haltbar als nahtlos gezogene Rohre. § 313. Belleville-Kessel. 8 ) Dieser besteht im wesentlichen a u s , in vertikalen parallelen E b e n e n , nebeneinanderliegenden Rohrsystemen (Elementen), welche unten in einen sog. Wassersammier, oben in einen Dampfsammler münden, die beide quer zu den R o h r e n liegen. (Vgl. Fig. 515 und 516.) Die E l e m e n t e sind aus geraden nahtlosen Stahlrohren (ca. 2 bis 2,2 m lang und ca. 100 mm bis 115 mm Durchmesser, 5,5 m m Wandstärke) so zusammengesetzt, daß diese eine Zickzacklinie bilden. Die Xeigung j e d e s R o h r e s beträgt ca. 4 ° . Die Rohrenden sind in sog. Rohrköpfen aus Stahlguß oder Temperguß (ca. 9 m m Wandstärke) befestigt, und zwar in die hinteren Rohrköpfe mit feinem Gewinde eingeschraubt, an den vorderen durch ein in die K ö p f e eingeschraubtes kurzes Rohrende und t'berwurfmuffe befestigt. Das Gewinde ist durch kurze R i n g e , welche als Gegenmuttern wirken, abgedichtet (s. Fig. 515). In j e d e m vorderen Rohrkopf sind zwei ovale Handlöcher mit i n n e r e m Deckel zum Reinigen der Rohre angebracht. Der unterste Rohrkopf j e d e s E l e m e n t e s setzt sich mit einer konischen Öffnung auf einen konischen Stutzen mit übergestülpter Xickelm a n s c h e t t e , welcher im Wassersammler fest ist. J e d e r oberste Bohrkopf ist mit F l a n s c h an einem in den Dampfsammler eingeschraubten Stutzen befestigt. Der Wassersammler ist ein horizontales viereckiges stählernes Lohr (ca. 100 • 100 mm i. L., 14 m m Wandstärke); in seine obere W a n d sind n e b e n e i n a n d e r die k o n i s c h e n Stutzen zum Anschluß der untersten Rohrköpfe eingeschraubt. M Weil durch das sog:. >Pilger\valzverfahren< hin und her gehende Walzbiwegung erzeugt wird. 2 ) Heutzutage ist der Bellevillekessel von den engrohrigen Wasserrohrkisseln verdrängt. B a u e r , Schiffsmaschinen.

4. Aufl.

36

562

V. Teil.

Dampfkessel.

Der Dampfsammler L liegt horizontal über dem Wassersammler parallel zu diesem; er ist ein genietetes oder geschweißtes Kohr aus Stahl- oder Flußeisenblech (ca. 500 mm lichter Durchmesser) mit seitlichen Stahlgußdeckeln.

Unten sind in denselben Stutzen eingeschraubt, welche Flanschen zum Anschluß der obersten Rohrköpfe tragen. Um das mitgerissene Wasser vom Dampf zu trennen, ist in den Dampfsammler ein kompliziertes System von Prallblechen eingebaut. Dampfsammler und Wassersammler liegen horizontal in der Ebene der vorderen Kohrköpfe. Zwischen Wassersammler und

IV. Abschnitt.

Wasserrohrkessel

563

Dampfsammler sind nebeneinander die ca. 7 bis 8 Rohrelemente, jedes bestehend aus bis 20 Kohren (ohne Vorwärmer) oder bis 14 Kohren (mit Vorwärmer), in Vertikalebenen senkrecht zu den Sammlern angebracht.

Fig. 516.

Die Rohrköpfe stützen sich mit Knaggen aufeinander (siehe Fig. 516). Das Speisewasser tritt in feinem Strahl (durch einen Speisewasserregler, s. u.) in den Dampfsammler ein und fließt durch zwei senkrechte Rohre, von welchen je eines an jedem Deckel des Dampfsammlers angebracht ist, nach unten in einen Schlammsammler aus Stahlguß. Hier bleibt der Schmutz zurück und 36*

564

V. Teil.

Dampfkessel.

k a n n a b g e b l a s e n werden. Von dort geht d a s W a s s e r in d e n W a s s e r s a m m l e r u n d von da in die Rohre der Kiemente. Der niedrigste W a s s e r s t a n d liegt etwas u n t e r Mitte d e r Elemente. Die u n t e r s t e n R o h r r e i h e n b e s t e h e n m a n c h m a l a u s >Serve', &„ in welchen zur M i s c h u n g u n d vollständigen Verbrenn u n g der F e u e r g a s e ein L u f t s t r o m b2 eingepreßt w e r d e n kann. ü b e r die K o h l e n s c h i c h t auf d e m Rost wird m a n c h m a l durch D ü s e n e b e n f a l l s L u f t in das F e u e r gepreßt, u m n a c h Möglichkeit R a u c h v e r b r e n n u n g zu erzielen. Ü b e r d r u c k der Preßluft, welche durch b e s o n d e r e Luftkompressoren erzeugt wird, ca. 0,5 at. I m Belleville-Kessel wird fast stets Dampf von ca. 3 at h ö h e r e r S p a n n u n g als der B e t r i e b s s p a n n u n g erzeugt u n d durch ein R e d u z i e r v e n t i l direkt vor d e m Eintritt in die Maschine auf d e n Arbeitsdruck derselben erniedrigt (s. Fig. 519).

IV. Abschnitt.

AVasserrohrkessel.

565

Dureli den Stutzen links tritt der Dampf vom Kessel ein und tritt dureli die Schlitze in den Stutzen rechts und die Dampfleitung nach der Maschine. Zugleich aber strömt er in den Raum über der Ventilglocke durch die in dieser oben angebrachten Löcher und hebt den in der Stopfbüchse gleitenden kleinen Kolben, welcher dadurch das Ventil zu schließen strebt.

Der Aufwärtsbewegung dieses Kolbens wirkt jedoch das rcdcrbündcl entgegen, welches mittels einarmigen Hebels den Kolben nach unten zu drücken und das Ventil zu öffnen sucht. Indem man dem Federbündel durch Handrad und Spindel (.inks unten) die nötige Spannung gibt, kann man die Dampfdrosselung nach Belieben einstellen. Durch Anwendung des Dampfes von hoher Spannung in cen Kesseln wird ein gewisser, wenn auch geringer Energievorrat ia denselben aufgespeichert, was bei dem geringen Wasserraum

566

V. Teil.

Dampfkessel.

568

V. Teil.

Dampfkessel. Tabelle

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Kesselzahl

Kessel

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»Diadem«, engl. Panzerkreuzer I. K l . , 1 8 9 8

17 1 9 0 *

»Niobei, engl Panzerkreuzer I. Kl., 1898

1« 820*

12 8 0 0 *

j

2 Masch. 30 3 fach i mit Expans. Econoin 4 Zyl. miser

2 Masch. 3 fach Expans. i n 4 Zvl.

12 9 7 0 *

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20,4

3767

16,9

19,6

3767

16,52 | 30 j mit • Econo- 1 5 , 4 7 1 miser

2 0 , 2 5 3767 1 8 , 0 0 3767

: 15 0 0 0 * «Formidable«, engl. Schlacht15 7 3 0 * schiff, 1899

1

2 Masch. 20 3 fach mit E x p a n s . ; Kconoin 3 Zyl.

21,0

17,5

—

miser

m i t Kconom. | m i t K c o n o m .

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Maschinen-

Schiff

Maschinenleistung Konstr. ') PSi [

Ausgeführte

3448 1

E c c

,3448 cc.

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E

i t i a u l o i s « , f r a n z . 14 9 6 0 * Schlachtschiff, 1898. 9 215*

3 Masch. 3 fach Expans. in 3 Zyl.

»Hertha« und »J I a n s a « , deutsch, große K r e u z e r , 1897

10 0 0 0

3 Masch. 3 fach Expans. i n 4 Zyl.

Arrogant«, engl. Kreuzer I I . K l . 1897

10 3 4 0 * 7 650*

') D i e M a s c h i n e n l e i s t U D g e n

2 Masch. 3 f a c h

Expans. in 3 Z v l .

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Probefahrtsergebnisse.

IV. Abschnitt.

Wasserrolirkessel.

569

Kr. «5.

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Kohlenver- : brauch kji pro I'Si u. Stunde

a . : -2 c = • ~ -- I i : >o qni I

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Belleville-Kessel.

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133,8;

28

133,8

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4,35

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100

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5.2 s M s 1 s Vergl. SS'£§ £ t— > ® ~ S3 S >oS isE u: ~ • " £ 11,4 »Bulletin de 103,2 L'Association T e c h n i q u e Ma70 8,7 ritime«. 1899 Xr. 10. o-s ° =

• 1 j 0.81 : 0,68

117

! ! ! i

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do.

. »Schiffbau. I I I S. 178 und »Marine-Runrlschau«. 1901. S. 439.

1 120 (¡4

aus den .Mitteilungend.Firma über »(iaulois« und »Charlem a g n e « . 1898.

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4,29

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> Schiffbau« S. 136.

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1 i 1 i 80,5 ! 29,5 4,35 80,5

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— | 0,95

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90,2

nat

»Bulletin de L'Association T e c h n i q u e 51a| ritime.« 1899 1 Xr. 10.

;

570

V. Teil.

Dampfkessel.

und Wärmeinhalt der Belleville-Kessel vorteilhaft ist. Einfluß der Drosselung auf die Dampftrocknung s. S. 520, Gehäuse, Rost etc. s. Fig. 515 u. 520. Dimensionen und Leistungen ausgeführter Belleville-Kessel s. Tabelle 65 S. 568. Die Kessel können längsschiffs und (juerschiffs aufgestellt werden. § 314. Dürr-Kessel. Der Dürr-Kessel (s. Fig. 521—523) besteht aus einem Oberkessel, an welchen unten eine Wasserkammer angenietet ist. In der Hinterwand derselben sind parallele, gerade Siederohre befestigt, welche hinten geschlossen sind. Die Wasserkammer ist durch eine Trennungswand in ihrer ganzen Ausdehnung parallel zur Rohrwand geteilt. In der Trennungswand sind Rohre befestigt, welche in die Siederohre eingesteckt sind und fast bis zu deren Ende reichen. Der AVasserspiegel liegt etwas über dem Boden des Oberkessels ; der in den Siederohren gebildete Dampf steigt in dem der Rohrwand zunächst liegenden hinteren Teil der AVasserkanimer in die Höhe, während in dem vorderen Teil derselben das AVasser niedersinkt und von da in die Einsteckrohre (innere Zirkulationsrohre) fließt. Die W a s s e r k a m m e r ist ohne Xietnaht nur durch Schweissung hergestellt und zwischen den Rohr- und Verschlußlöchern mittels durchbohrter Stehbolzen versteift. Die Kammer ist nach oben keilförmig erweitert, um die Zirkulation zu erleichtern. Die S i e d e r o h r e stehen etwas schräg zu der ebenfalls schräg stehenden hinteren Kammerwand. Sie sind in dieser durch Einpressen in konische Öffnungen befestigt. Die Konusachse steht etwas schräg zur Rohrachse. Am hinteren Ende sind die Rohre im Durchmesser eingezogen und in einer schmiedeeisernen Gitterwand frei gelagert. Die Rohre der beiden äußersten Vertikalreihen sind gleich hinter der Rohrwand nach rechts und links abgebogen; sie bilden dadurch zu beiden Seiten des Rostes eine Wasserwand als Abschluß des Verbrennungsraumes. Die inneren Zirkulationsrohre sind mit trichterförmiger Mündung in die Trennungswand der Wasserkammer eingesetzt. Sie sind aus dünnem Eisenblech gefalzt. Die V e r s c h l ü s s e in der vorderen Kammerwand (welche die tyieher zum Einbringen der Rohre abdichten) werden durch einzelno größere Öffnungen von innen eingebracht und mit angeschmiedeter Schraube und Bügel in das konische Loch eingepreßt. Ein Dichtungsmaterial ist nicht nötig (s. Fig. 523). Das hintere Rohrende ist ebenfalls durch einen konischen Verschlußdeckel (Fig. 523, oben) von innen oder durch eine bronzene Kapselmutter (Fig. 523, unten) von außen gedichtet. Letzterer Verschluß läßt sich schneller lösen und schließen als ersterer. Der O b e r k e s s e l liegt meist quer zu den Rohren, wie Fig. 521 zeigt. Er ist aus Blechen zusammengenietet und da, wo er zum Anschluß der Wasserkammer aufgeschnitten ist, durch Anker zusammengehalten.

IV. Abschnitt.

Wasserrohrkessel.

571

Der Ü b e r h i t z e r , d. h. Dampftrockner besteht aus einigen horizontal im Oberkessel befestigten, im Rauchfang liegenden Siederohren, in welche durch Einsteckrohre der Dampf aus dem Oberkessel einströmt.

F i g . 521.

Der getrocknete Dampf strömt aus den weiten Rohren in einen im Oberkessel liegenden Kanal, welcher ihn dem Hauptibsperrventil zuführt (s. Fig. 521). Die Einsteckrohre erhalten den Dampf aus einem Kanal, in welchen der nasse Dampf im Scheitel des Oberkessels einströmt.

572

V. Teil.

Dampfkessel.

Fig. 623.

IV. A b s c h n i t t .

Wasserrohrkessel.

573

Der R o s t bedeckt die ganze G r u n d f l ä c h e u n t e r dem Rohrbündel. Der V c r b r e n i n i n g s r a u m wird durch eine Schamottea u s m a u e r u n g eingeschlossen. "über einzelne R o h r r e i h e n sind Prallbleche gelegt, so daß d i e F l a m m e erst n a c h h i n t e n (gegen die Stützwand zu), d a n n w i e d e r nach v o r n , d a n n wieder n a c h h i n t e n schlagen muß, w ä h r e n d sie durch das R o h r b ü n d e l aufsteigt. Diese Prallbleche k ö n n e n vom H e i z e r s t a n d e aus durch e i s e r n e Stangen, welche d u r c h die Stehbolzenlöcher gesteckt sind, gerüttelt werden, d a m i t die sich auf i h n e n s a m m e l n d e F l u g a s c h e weggeblasen wird. § 315. D i m e n s i o n e n eines Kessels von 312 qm Heizfläche (wasserberührte Heizfläche): IG,4 q m Uberhitzerfläche, 7,4 (im Rostfläche, f ü r 13,5 at Betriebsdruck. O b e r k e s s e l : D u r c h m e s s e r 1150, L ä n g e 4130 über alles, W a n d s t ä r k e 15 m m . W a s s e r k a m m e r : "Weite oben 300, u n t e n 200, H ö h e 2300, Breite oben 3500, Breite u n t e n 4540 mm, W a n d s t ä r k e 22—24 m m . Rohre : 20 R o h r r e i h e n ; oben 16 R e i h e n = 427 Stück, 83 m m äußerer Durchmesser, 3 m m W a n d s t ä r k e ; d a n n folgen 2 R e i h e n = 56 Stück, 83 m m äußerer D u r c h m e s s e r , 4 m m AVandstärke; d a n n eine Reihe = 28 S t ü c k , 1)0 m m äußerer Durchmesser, 4 m m W a n d s t ä r k e . Die u n t e r s t e Reihe = 28 Stück, h a t 90 m m ä u ß e r e n Durchmesser u n d 5 m m W a n d s t ä r k e . Alle Rohre sind 2245 m m lang. R o h r e der W a s s e r w a n d 1)0 m m äußerer Durchmesser, 3 '/ 4 bis 5 m m W a n d s t ä r k e 2202 m m lang, Überhitzerrohre 44 Stück, 70 m m äußerer Durchmesser, 3 ' / » m m Wandstärke, 1802 m m lang. T r e u n u n g s w a n d der W a s s e r k a m m e r 6 m m stark, 110 m m A b s t a n d von der vorderen K a m m e r w a n d . R o s 11 ä n g e = 11)60 m m . 6 F e u e r t ü r e n , 380 breit, 360 hoch. H ö h e d e s K e s s e l s über alles 4566, B r e i t e (von vorn gesehen) 4620, L ä n g e der G r u n d f l ä c h e (von der Seite gesehen) 2426 mm. N i e d r i g s t e r W a s s e r s t a n d : 350 m m unter Mitte Oberkessel. G e h ä u s e : I n n e r e s Blech 4 m m , äußeres 1 m m , Zwischenr a u m 50 bis 70 m m . D i m e n s i o n e n u n d R e s u l t a t e a u s g e f ü h r t e r Kessel siehe Tabelle Nr. 66. § 316. Yarrow-Kessel. Vgl. Fig. 525 bis 530. Derselbe besteht aus einem Oberkessel (aus Siemens-Martin-Stahl genietet), welcher mit d e n b e i d e n U n t e r k e s s e l n d u r c h gerade Rohre verb u n d e n ist. Die U n t e r k e s s e l s i n d bei d e n größeren A u s f ü h r u n g e n genietet, bei d e n kleineren, wo sie nicht b e f a h r e n werden k ö n n e n , aus zwei H ä l f t e n z u s a m m e n g e s c h r a u b t . Rohrdureh| b e i d e n älteren (kleineren) Kesseln 1 bis l ' / s " , messer außen | bei n e u e r e n (größeren) A u s f ü h r u n g e n bis l s / 4 " .

574

V. Teil.

Dampfkessel.

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') Die m i t * versehenen Zahlen sind P r o b e f a h r t s r e s u l t a t e .

IV. Abschnitt.

597

Wasserrohrkessel.

Nr. 6 » .

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irbrannte ekgproqm t u. Stunde

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quer zur Kessellängsachse.

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57,2

5,22

299

—

—

—

32,5

55,7

3,87

215

—

—

80

89,2

55,4

3,24

179,5

80

57,5

3,7

213

25,44 25,44

59 59

3,32 2,45

196 145

0,759

109,7

3 8 65 38,65

52,3 52,3

4,01 1,93

210 101

0,S45

85,15

7,60 7,60

50,1 50,1.

3,62 3,4

181,5 170,5

0,716

— 121,9

17,55

50,4

5,21

262

70

7

51,4

3,62

186

max. zulässig 65 mm

54,5

50,8

3,62

184

60,8

52,7

i 41,8

33,4

—

-

—•

28

—

j

-—

nach iMitteilung der Firma »Engineerings 1899 I I , S. 2 1 6 — 1 8 . > ilarine-Rundsch. < 1 9 0 1 , S. 4 4 9 .

—

—

-

0,7-1-1 bei 96101'Sr

') Bei der L e i s t u n g von 14 350 I'äi.

—

— —

-

dto.

--

Marine- Kundsch.» 1 9 0 1 , S. 5 5 6 - 5 9 . > Marine-kundsch.« 1 9 0 1 , 8. 5 5 6 — 5 9 . »TCnginoering« 1 8 9 6 T, S. 246.

— —

33 mm1)

»Schiffbau« V. Jahrgang.

9 mm 1 )

1903.— Nr. 2.

598

V. Teil.

Dampfkessel.

V. A b s c b n . R a u c h f a n g , Schornstein u. Ivesselbckleidg.

599

Die sämtlichen R o h r e der beiden Seitenkessel m ü n d e n in d e n D a m p f r a u m des Oberkessels, die vom mittleren Unterkessel k o m m e n d e n R o h r e m ü n d e n teilweise in d e n W a s s e r r a u m , teilweise in d e n D a m p f r a u m . Dabei sind die Seitenkessel mit d e m mittleren U n t e r k e s s e l d u r c h horizontale ziemlich weite R o h r e v e r b u n d e n . Allein die d e n mittleren U n t e r k e s s e l m i t d e m Oberkessel verbind e n d e n Rohre, welche in den Wasserraum münden, dienen also d e m Wasserumlauf, der vom mittleren Unterkessel durch die horizontalen Rolire zu d e n Seitenkesseln fortgeführt, wird. — U m dies zu ermöglichen, werden zweckmäßig die in d e n Wasserraum m ü n d e n d e n Rohre des mittleren U n t e r k e s s e l s nicht zu s e h r beheizt sein. Ks ist d a h e r beim Schulzkessel die F l a m m e n f ü h r u n g so auszubilden, daß diese R o h r e z u l e t z t von der F l a m m e getroffen werden, n a c h d e m diese ihre W ä r m e s c h o n a n die übrigen Röhrenbündel abgegeben hat. Irrtümlich w e r d e n als Schulzkessel häufig auch Kessel nach § 321 u n d t? 322 bezeichnet, welche äußere oder i n n e r e oder beide Arten von F a l l r o h r e n , die der Einwirkung des F e u e r s entzogen sind, besitzen, bei welchen die Rohre der Seitenkessel in d e n W a s s e r r a u m m ü n d e n oder bei welchen die R o h r e der mittleren .Bündel a m stärksten beheizt sind.

V. A b s c h n i t t . Rauchfang, Schornstein und Kesselbekleidung. A n o r d n u n g f ü r inducod u n d foreed d r a u g h t s. Fig. 555 bis »57 u n d 559 bis 562. § 324. Der Hauchfang wird meist doppelwandig a u s g e f ü h r t . Stärke der i n n e r e n Bleche bei k l e i n e n leichten A u s f ü h r u n g e n 2—3 m m , bei größeren 3—6 m m , bei ganz ungewöhnlich schwerer A u s f ü h r u n g bis 8 mm, der ä u ß e r e n Bleche ca. 2 — 3 m m , l>oi leichteren A u s f ü h r u n g e n bis l ' / 2 13111 h e r u n t e r ; Zwischenraum der W ä n d e 50—100 m m . V e r b i n d u n g der W ä n d e d u r c h Schrauben m i t Distanzrohren. Q u e r s c h n i t t d e r Z ü g e im R a u c h f a n g s. S. 507.

V. A b s c b n . R a u c h f a n g , Schornstein u. Ivesselbckleidg.

599

Die sämtlichen R o h r e der beiden Seitenkessel m ü n d e n in d e n D a m p f r a u m des Oberkessels, die vom mittleren Unterkessel k o m m e n d e n R o h r e m ü n d e n teilweise in d e n W a s s e r r a u m , teilweise in d e n D a m p f r a u m . Dabei sind die Seitenkessel mit d e m mittleren U n t e r k e s s e l d u r c h horizontale ziemlich weite R o h r e v e r b u n d e n . Allein die d e n mittleren U n t e r k e s s e l m i t d e m Oberkessel verbind e n d e n Rohre, welche in den Wasserraum münden, dienen also d e m Wasserumlauf, der vom mittleren Unterkessel durch die horizontalen Rolire zu d e n Seitenkesseln fortgeführt, wird. — U m dies zu ermöglichen, werden zweckmäßig die in d e n Wasserraum m ü n d e n d e n Rohre des mittleren U n t e r k e s s e l s nicht zu s e h r beheizt sein. Ks ist d a h e r beim Schulzkessel die F l a m m e n f ü h r u n g so auszubilden, daß diese R o h r e z u l e t z t von der F l a m m e getroffen werden, n a c h d e m diese ihre W ä r m e s c h o n a n die übrigen Röhrenbündel abgegeben hat. Irrtümlich w e r d e n als Schulzkessel häufig auch Kessel nach § 321 u n d t? 322 bezeichnet, welche äußere oder i n n e r e oder beide Arten von F a l l r o h r e n , die der Einwirkung des F e u e r s entzogen sind, besitzen, bei welchen die Rohre der Seitenkessel in d e n W a s s e r r a u m m ü n d e n oder bei welchen die R o h r e der mittleren .Bündel a m stärksten beheizt sind.

V. A b s c h n i t t . Rauchfang, Schornstein und Kesselbekleidung. A n o r d n u n g f ü r inducod u n d foreed d r a u g h t s. Fig. 555 bis »57 u n d 559 bis 562. § 324. Der Hauchfang wird meist doppelwandig a u s g e f ü h r t . Stärke der i n n e r e n Bleche bei k l e i n e n leichten A u s f ü h r u n g e n 2—3 m m , bei größeren 3—6 m m , bei ganz ungewöhnlich schwerer A u s f ü h r u n g bis 8 mm, der ä u ß e r e n Bleche ca. 2 — 3 m m , l>oi leichteren A u s f ü h r u n g e n bis l ' / 2 13111 h e r u n t e r ; Zwischenraum der W ä n d e 50—100 m m . V e r b i n d u n g der W ä n d e d u r c h Schrauben m i t Distanzrohren. Q u e r s c h n i t t d e r Z ü g e im R a u c h f a n g s. S. 507.

600

V. Teil.

Dampfkessel.

Z u m R e i n i g e n der R o h r e Bind R a u c h k a m m e r t ü r e n vorges e h e n ; m e i s t e i n e für j e d e K o h r g r u p p e des K e s s e l s . Die Z ü g e v o n den e i n z e l n e n F e u e r n oder K o h r g r u p p e n der Z y l i n d e r k e s s e l s i n d häufig i m R a u c h f a n g g e t r e n n t lind d u r c h K l a p p e n absperrbar, damit beim Feucrreinigen keine kalte Luft durch die g e ö f f n e t e F e u e r t ü r e i n s t r ö m e n k a n n . D i e T ü r e n h ä n g e n a n s t a r k e n S c h a r n i e r e n und w e r d e n durch kräftige Yorreiber geschlossen. A u c h die T ü r e n s i n d d o p p e l w a n d i g u n d h a b e n a u ß e r d e m i n n e n n o c h ein S c h u t z b l e c h , g e g e n w e l c h e s die h e i ß e n G a s e a u s den R o h r e n s c h l a g e n . S t ä r k e d e s m i t t l e r e n B l e c h e s ca. 4 — 6 m m , d e s ä u ß e r e n S c h u t z b l e c h e s ca. 2 — 3 m m , des inneren 4 — 6 mm. Die R a u c h k a m m e r t ü r e n s c h l a g e n n a c h der S e i t e oder n a c h o b e n a u f . I m I n n e r n dos R a u c l i f a n g e s s i n d b e i g r o ß e n S c h o r n s t e i n e n S t e i g e i s e n zum B e g e h e n von Rauchfang und Schornstein angebracht; dieselben s i n d durch g u t v e r s c h l i e ß b a r e E i n s t e i g l ö c h e r zugänglich. Vors t e h e n d e s gilt für Z y l i n d e r k e s s e l v o n H a n d e l s d a m p f e r n ; für K r i e g s s c h i f f e vgl. A u s f ü h r u n g v o n R a u c h f a n g und S c h o r n s t e i n i n § 328 u n d 3 2 9 . g 325. Schornstein. Querschnittsform bei Handelsschiffen f a s t s t e t s k r e i s r u n d , bei K r i e g s s c h i f f e n häutig elliptisch Quers c l i n i t t s a r e a l s. S. -507. H ö h e je n a c h B a u a r t d e s S c h i f f e s . ( B e i d e n g r ö ß t e n S c h n e l l d a m p f e r n beträgt die H ö h e vom R o s t b i s O b e r k a n t e S c h o r n s t e i n b i s ca. 3 6 m.) An d e n R a u c h f a n g s c h l i e ß t s i c h e n t w e d e r g l e i c h der Schorns t e i n oder der S c h o r n s t e i n u n t e r s a t z u n d d a n n erst, der S c h o r n s t e i n an. Der Schornsteinuntersatz hat meistens unten viereckigen, o b e n a c h t e c k i g e n oder r u n d e n Q u e r s c h n i t t 's. Fig. 5 4 5 a u. 548). S t ä r k e der S c h o r n s t e i n b l e c h e u n t e n ( u n t e r d e m o b e r s t e n D e c k ) 4 - 6 m m , h ö h e r o b e n ( ü b e r D e c k ) 3 — 5 m m , ganz o b e n 2 — 4 m m ( A u s f ü h r u n g für H a n d e l s s c h i f f e ) . B i s u n t e r die D e c k e d e s S c h o r n s t e i n s c h a c h t e s e r h ä l t der S c h o r n s t e i n s t e t s e i n e n M a n t e l ( A b s t a n d ca. 5 0 - - - 1 0 0 m m , W a n d s t ä r k e ca. 2 — 3 m m ) ; über derselben ebenfalls häufig e i n e n s o l c h e n ( A b s t a n d 1 0 0 — 2 5 0 m m , W a n d s t ä r k e ca. 2 — 3 mm). D e r M a n t e l wird m e i s t m i t i n n e r e n L a s c h e n a u ß e n glatt g e n i e t e t ; e b e n s o der S c h o r n s t e i n , w e n n er k e i n e n M a n t e l hat. D e r Z w i s c h e n r a u m z w i s c h e n M a n t e l und S c h o r n s t e i n wird häufig s e h r groß g e m a c h t , um den S c h o r n s t e i n dick e r s c h e i n e n zu hissen. D e r Z w i s c h e n r a u m wird bei K r i e g s s c h i f f e n häufig oben durch eine B l e c h h a u b e überdeckt. § 32G. B e f e s t i g u n g des S c h o r n s t e i n s . Hei dieser ist die W ä r m e a u s d e h n u n g zu b e a c h t e n . D e r R a u c h f a n g ist s t e t s gegen d e n K e s s e l a b g e s t ü t z t ; a u ß e r d e m ist der S c h o r n s t e i n bei größeren S c h i f f e n m i t B l e c h w i n k e l n e t c . ü b e r d e m R a u c h f a n g a m Kessels e h a c h t f e s t g e s c h r a u b t . ( B e i g r o ß e n A u s f ü h r u n g e n stützt er sie:i m i t a n g e s c h r a u b t e n B l e c h k o n s o l e n a u f e b e n s o l c h e a n den W ä n d e n d e s K e s s e l s c h a c h t e s (s. F i g . 549). D a m i t sich d e r R a u c h f a n g z w i s c h e n K e s s e l u n d dieser Bef e s t i g u n g d e h n e n k a n n , wird d e r S c h o r n s t e i n u n t e r s a t z unter l e t z t e r e r m a n c h m a l d u r c h g e s c h n i t t e n u n d ein d o p p e l t e r LascliOL-

B a u e r , Schiffsmaschinen. 4. Aufl.

Rauchfang- und Schornstein-Untersa

Fig. 548.

Tafel X X V I .

tersatz für einen Passagierdampfer.

?ig. 548.

V. Abschn. Rauchfang, Schornstein u. Kesselbekleidg.

601

ring um die Schnittstelle gelegt, in welchem sich Schornstein oder Mantel verschieben kann (s. Fig. 549). Der obere Teil des Schornsteins schiebt sich entweder im Mantel selbst, wenn dieser am Deckskasten festgeschraubt ist (Fig. 548), oder er schiebt sich mit dem Mantel und der Regenkrone (siehe unten) aus dem Gehäuse, welches am Deckskasten festgeschraubt ist, heraus (s. Fig. 545 a).

F i g . 545 a.

U l i . 547.

Bei Schornsteinen o h n e Mantel (s. Fig. 546) schiebt sich der Schornstein mit der Regcnkrone aus dein Gehäuse heraus. Damit, bei Regenwetter das Wasser nicht am Schornstein in den Kesselraum herunterlaufen kann, wird häufig die Öffnung in der Decke, aus welcher der Schornstein sich erhebt, durch ein Schutzblech (die Regenkrone) bedeckt, welche am Schornstein oder Mantel fest ist. Manchmal wird gleich der Mantel zum Abschluß des Loches verwendet (s. Fig. 547). Unter dem obersten E n d e des Schornsteines ist ein (manchmal zwei) starker Ring angenietet, an welchem Schäckel f ü r Stagen angebracht sind. Ist ein Mantel vorhanden, so wird

F i g . 54'J.

ßanchfang und Schornstein-Untersatz für einen Passagierdampfer.

V. A b s c h n . R a u c h f a n g , Schornstein u. Kesselbekleidg.

603

dieser R i n g durch starke Distanzbolzen a u c h mit d e m i n n e r e n Rohr, welches stets stärker ist, v e r b u n d e n . Die Stagen (Drahtseil oder K e t t e n ) sind mit T a l j e r e e p e n a m Schiffskörper festg e m a c h t u n d m ü s s e n n a c h g e l a s s e n werden, w e n n der Schornstein warm wird. § 327. Der Schornstein erhält im u n t e r s t e n Teil eine K l a p p e , mit welcher der Zug vom Heizraum aus regulierbar und absperrbar ist. W e n n m e h r e r e Kessel einen g e m e i n s a m e n Schornstein h a b e n , so wird dieser häufig durch L ä n g s w ä n d e von u n t e n bis oben geteilt, so daß der R a u c h von j e d e m Kessel in einer b e s o n d e r e n Abteilung n a c h oben zieht. Es wird d a n n der Zug nicht beeinträchtigt, w e n n der eine oder der andere der Kessel außer Betrieb k o m m t . J e d e dieser Abteilungen b e k o m m t d a n n häufig eine b e s o n d e r e absperrbare Klappe. Der R a u c h des Hilfskessels wird e b e n f a l l s in d e n H a u p t s c h o r n s t e i n geleitet, doch f ü h r t m a n d e n Hilfskesselschornstein bis zum oberen E n d e des l l a u p t s c h o r n s t e i n s d u r c h , damit er im H a f e n besser zieht, und der H a u p t s c h o r n s t e i n dort revidiert werden kann. Das Abblaserohr der Sicherheitsventile wird in der Regel vor oder h i n t e r dem Schornstein an diesem h o c h g e f ü h r t . Zum Begehen des Schornsteins sind im I n n e r n d e s s e l b e n Steigeisen angebracht. Bei k l e i n e r e n Schiifen f ü r Flußverkehr werden die Schornsteine häufig zum Umlegen eingerichtet u n d mit e n t s p r e c h e n d e n S c h a r n i e r e n u n d Gegengewichten v e r s e h e n . $ 328. Rauchfang und Schornstein f ü r ein Kriegsschiff vom Typ eines großen Kreuzers oder eines L i n i e n s c h i f f e s w e r d e n etwa in folgender Weise a u s g e f ü h r t : R a u c h f ä u g e . F ü r j e d e n Kessel wird der R a u c h f a n g bis zum Zwischendeck getrennt g e f ü h r t u n d mit K l a p p e n versehen, damit beim Abstellen des Kessels die Zugluft abgestellt werden k a n n . Solche K l a p p e n werden f ü r jede g e t r e n n t e F e u e r k a m m e r v o r g e s e h e n . Durch die K l a p p e n soll die Zugänglichkeit zu d e n K a n ä l e n nicht beeinträchtigt werden. Die Blechdicke beträgt in d e n g e b o g e n e n Teilen ca. 5 mm, im übrigen etwa 4 mm. Soweit die R a u c h k a n ä l e an den vom Dampf b e r ü h r t e n K e s s e l w a n d u n g e n entlang g e f ü h r t w e r d e n , wird zwischen denselben u n d d e n K e s s e l w a n d u n g e n eine L u f t s c h i c h t von mind e s t e n s 60 m m belassen. Die u n t e r e n R a u c h f ä n g e sind mit d e n K e s s e l n durch Schrauben v e r b u n d e n , u n d ragen verschiebbar zwischen die R a u c h f a n g schlingen des Panzerdecks. Die oberen R a u c h f ä n g e werden mit d e n Schlingen*) des Ranzerdecks fest v e r b u n d e n u n d ragen verschiebbar zwischen *) Unter »Schlingen« oder »Deckschlingen« v e r s t e h t m a n die k r ä f t i g e KinfaBsung von Offnungen im Deck, bestehend aus vertikalen Blechstreifen oder Faconeisen, an welchen die d u r c h die Offnungen d u r c h s c h n i t t e n e n Decksbalken befestigt sind Die Schlingen sollen die d u r c h D u r c h s c h n e i d e n der D e c k b a l k e n verlorene Festigkeit wieder herstellen.

604

V. Teil.

Dampfkessel.

die Schornsteinschlingen des gepanzerten Oberdecks. Erforderlichenfalls werden die schrägen Kauclifüngc abgestützt oder aufgehangen. Die Rauchfang- und Schornsteinluken des gepanzerten Decks erhalten Panzergrätings Die Iiauchfang- und Schornsteinschlingen, welche aus Decksbalken oder vertikalen M e d i e n bestehen, erhalten zur Auflage der Panzergrätings "Winkel. Die Rauchfänge sind durch verschließbare Türen im I n n e r n zugänglich. Schornsteine. Die Blechdieke der Schornsteine wird im unteren Teile ea 4 mm und im oberen ca. 3 mm gemacht. Dieselben sind i n n e n mit Steigeisen versehen. Die Stagen sind mit Spannschrauben mit bronzenen Muttern versehen, um die Schornsteine festsetzen zu können Die Schornsteine sind gewöhnlich im gepanzerten Oberdeck an den Schlingen des Seliornsteinluks festgenietet. R a u c h f a n g - u n d S e h o r n s t e i n m ä n t e 1. Die Rauchfänge sowie die Schornsteine sind in ihrer ganzen Lange mit einem Mantel von etwa 2 mm Dicke versehen. Die einzelnen Schüsse des Mantels werden mit innenliegenden Laschen verbunden. Die Mäntel erhalten verschließbare Öffnungen oder sind zum Teil angeschraubt, damit die Außenseiten der Rauchfangwände etc. für die Reinigung zugänglich bleiben. Die E n t f e r n u n g zwischen dem Rauchfang oder dem Schornstein und dem zugehörigen Mantel beträgt innerhalb des Schornsteinscliachtes meist ca. 70 —100 mm. Von der Decke des Scliornsteinscliachtcs ab beträgt die E n t f e r n u n g zwischen Schornstein und Mantel meist etwa 300 mm. Der dadurch entstehende Ring(|uersclmitt zwischen dem Schornstein und seinem Mantel ist. bestimmt, die ganze im Schornsteinschacht aufsteigende heiße Luft bis zur Schornsteinkrone hinaufzuführen und unterhalb der Regenkrone austreten zu lassen. Am besten unterhalb des Panzerdecks werden bei den "Wasserrohrkesseln Klappen angeordnet, mittels denen bei Zugförderung der Luftaustritt aus dem Kesselraum nach dem Schornsteinschacht geregelt werden kann. Die Klappen k ö n n e n von einer bequem zugänglichen Stelle aus gehandhabt werden. Die Rauchfangmäntel werden an ihrem unteren Ende gegen die Rauchfänge luftdicht abgeschlossen. Um den Luftdruck in den Kesselräumen und die Ventilation der Häume zwischen Rauchfängcn und Mänteln zu regulieren, sind an geeigneten Stellen der Unterteile der Rauchfangmäntel häutig Schieber oder Klappen angebracht, welche bei den AVasserrohrkesseln beim Durchblasen derselben zwecks äußerer Reinigung der Rohre ganz geschlossen werden. Die Raucht'angmäntel werden mit Asbestmatten, welchc durch eine äußere Blechhülle oder durch Bandeisenstreifen geschützt sind, bekleidet. Die Rauchfangumschottungcn werden dort, wo dieselben gleichzeitig eine "Wand der Ventilationsschächte bilden, mit einer "Wärmeschutzmasse belegt.

IV. Abschnitt.

'Wasserrohrkessel.

605

Der frei nach oben r a t e n d e Teil des S c h o r n s t e i n m a n t e l s •wird liäulig mit Hingen a u s R u n d e i s e n , die im A b s t ä n d e von e t w a 150 m m vom S c h o r n s t e i n m a n t e l u m d e n s e l b e n h e r u m l a u f e n , v e r s e h e n , welche das A n s t r e i c h e n der Schornsteine, Aufsetzen d e r Schornsteindeckel etc. erleichtern sollen. Außerdem f ü h r e n noch häufig Steigeisen außen a m Schorns t e i n m a n t e l vom Deck bis zur K r o n e des Schornsteins. S c h o r n s t e i n de ekel. F ü r j e d e n Schornstein wird gewöhnlich ein aus verzinktem E i s e n b l e c h gefertigter, aus m e h r e r e n Teilen b e s t e h e n d e r Deckel v o r g e s e h e n oder es werden Lein-wandbezüge zum Abdecken mitgeliefert. Der Deckel oder Bezug •wird im H a f e n aufgelegt, damit die außer Betrieb befindlichen Kessel nicht infolge des e i n d r i n g e n d e n R e g e n w a s s e r s a n r o s t e n . § 329. A u s f ü h r u n g von R a n c h f a n g und Schornstein f ü r Torpedofahrzeuge. Fig. 550 bis Fig. 553 zeigt R a u c h f a n g u n d Schornstein für einen Torpedojäger und zwar n i m m t derselbe die Rauchgase von zwei Kesseln von je 5,5 bis ca. 400 per Minute (bei kleineren Rädern). Die Gehäuse der Flügelräder sind auf den Kesseln abgestützt und mit dem 39*

612

V. Teil.

Dampfkessel.

VI. Abschnitt. Künstlicher Zug.

613

Ranchfang verbunden. (Stützen St s. Fig. 556); die Maschinen M s t e h e n im Zwischendeck (s. Fig. 557). Da die Flügelräder durch die Erwärmung der Kessel sich h e b e n , muß in die Wellenleitung ein Universalgelenk eingeschaltet werden. Man verwendet Compound- oder Zwillingsmasehirien und treibt mit e i n e r solchen häufig mehrere Flügelräder an. Die Maschinen sind meist vollständig in Gehäuse eingeschlossen, damit sie nicht verstauben und immer reichlich geschmiert sind. Flügelräder meist mit einseitigem Lufteintritt; Xabe des Flügelrades Stahlguß; Stärke der Seitenbleche 4—5 m m , der Flügel 2—3 mm. Anzahl der Flügel 1 0 - 1 6 : davon sind häufig die Hälfte nur kurz und am U m f a n g angebracht. Fig. 558 zeigt ein Flügelrad von 2135 mm Durchmesser, angetrieben von einer einfach wirkenden Compoundmaschine von 165 m m HD - Zylinderdurchmesser, 292 mm ND - Zylinderdurchmesser, 178 mm Hub. Weiteres über Ventilationsmaschinen s. Sj 284 u. f. S. 508. Der sinduced draught« ist heutzutage von Howdens Zug fast völlig verdrängt worden. § 333. Howdens forcierter Zug. (Howdens forced draught.) Vgl. § 283. Leistung in P S pro qm Kost: 1 8 0 - 2 0 0 f ü r Schnelldampfer, 1 7 0 - 1 8 0 s Postdampfer mit kürzeren Reisen, 155—165 » längereReisen bei ungünstigen Kohlenverhältnissen. Verhältnis von Heizfläche zu Rostlläche: 38—42:1. J e stärkei' die Forcierung des Rostes durch heftiges Blasen ist, desto kürzer ist die Lebensdauer der Anlage. Die Tabelle Nr. 70 über ausgeführte Anlagen gibt über die normalen Verhältnisse Aufschluß. Anordnung s. Fig. 559—562. Der Ventilator V, -angetrieben von der Dampfmaschine M, steht am vorderen Schott des Maschinenraumes. Die Luft wird durch einen Kanal K, in welchem bei der Durchdringung des wasserdichten Maschinenraumschottes eine wasserdichte Abschlußtüre ungebracht ist, in den Heizraum geführt. Der Kanal m ü n d e t in einen Querkanal Q, der zur Speisung der hinteren Feuer d i e n t ; von diesem f ü h r t ein Kanal nach v o r n , welcher ebenfalls in einen Querkanal Q zur Speisung der vorderen Feuer mündet. Aus den Querkanälen strömt die Luft durch die Öffnungen E in den Vorwärmer Ii und umspült dort die von den Rauchgasen erwärmten vertikalen Vorwärmerrohre. Aus dem Vorwärmer strömt die L u f t in K a n ä l e n seitlich an den Rauchkammern vorbei in den die F e u e r umgebenden Windkanal, aus welchem sie durch regulierbare Klappen in die F e u e r einströmt (ähnlich wie in Fig. 554 f ü r induced draught gezeichnet). Die Klappen müssen erst geschlossen werden, ehe die Feuertür geöffnet wird, damit die Flamme nicht herausschlagen und das Personal gefährden k a n n . Die Aufstellung der Gebläsemaschinen im Maschinenraum oder in einem besonderen Rezeß im hintersten Kesselraum kann als normal bezeichnet werden und h a t den Vorteil, daß erstens die warme Luft aus dem Maschinenraum abgesaugt wird, zweitens die

614

V. Teil.

Dampfkessel.

Fig. 560.

VI. Abschnitt. Künstlicher Zug.

i

615

616

V. Teil. Dampfkessel.

VI. Abschnitt.

Künstlicher Zug.

617

Maschinen und Räder vor dein Kohlenstaub geschützt sind u n d drittens die Maschinen unter der Kontrolle des wachhabenden Maschinenpersonals stehen. Die Flügelräder sind manchmal über den Kesseln auf besonderen, am Schiffskörper angenieteten Trägern befestigt; die

Maschinen stehen dann auf dem Zwischendeck; Universalgelenke sind hier nicht nötig, da Räder und Maschinen am Schiffskörper fest sind. Flügelräder bis 3400 mm Durchmesser, Tourenzahl ca. 250 per Minute, Überdruck im Windkanal ca. 50 m m ' ) , Temperatur der vorgewärmten Luft ca. 100 —150 Antriebsmaschinen doppeltwirkende Einzylinder- oder Compoundmaschinen. Meistens -wird der Druck am Gehäuse k o n s t a n t gehalten u n d im Heizr a u m n a c h Bedarf m i t den Klappen d e r F e u e r u n g e n der Zug reguliert.

VI. Abschnitt.

Künstlicher Zug.

619

§ 334. Geschlossener Heizrauni. B e i Kriegsschiffen mit Zylinder-, Lokomotiv- oder Wasserrohrkesseln wird die Forcierung des Zuges fast stets ') durch Herstellung eines Luftüberdruckes im Heizraum ^Oberwind) hergestellt. Der Heizraum wird überall möglichst dicht abgeschlossen und wird mit doppelten Türen versehen, von denen die eine immer erst geöffnet wird, nachdem die andere geschlossen ist (Luftschleuse). Die Ventilatoren stehen entweder über dem Panzerdeck und drücken die Luft durch Kanäle oder direkt aus dem Gehäuse in den Heizraum, oder sie sind im Heizraume selbst aufgestellt oder an das Deck angehängt, und die Luft strömt direkt vom Rad in den Heizraum. In beiden Fällen saugen die Gebläse aus Luftschächten, welche an Deck münden. Luftgeschwindigkeit im Saugkanal ca. 6—8, im Druckkanal ca. 10—13 m/sec. In der Saug- oder Druckleitung muß eine Klappe angebracht werden, welche verhindert, daß die Luft durch einen Ventilator entweichen kann, welcher etwa außer Betrieb gesetzt werden muß. Die Luft muß sich gleichmäßig im Heizraum verteilen (ev. sind besondere Führungsbleche anzubringen) und darf das Personal beim Heizen nicht belästigen. Luftquantum, Flügelform der Ventilatorräder, Leistung (siehe § 284 u. f. S. 508). Äußerer Kaddurchmesser ca. 1300—2200 mm. Umdrehungszahl bis ca. 600 per Minute. Die Flügelräder haben einseitige oder zweiseitige Einströmung. Durchmesser der Einströmung ca. 0,7 X äußerer Raddurchmesser bei einseitiger, ca. 0,5 X äußerer Raddurchmesser bei zweiseitiger Einströmung. Radbreite außen 0,13—0,16 X äußerer Raddurchmesser. Blechstärke der Radwände 1—2 mm, der Schaufoln ca. 1,5 mm. Nabe aus Bronze oder Stahlguß. Luftüberdruck. Auch bei der angestrengtesten Forcierung nicht über 120 mm (auch dies n u r bei Wasserrohrkesseln für Torpedofahrzeuge). Im allgemeinen bei forcierter Fahrt für Linienschiffe und Kreuzer nicht über 65 mm bei Wasserrohrkesseln, nicht über 20 mm bei Zylinderkesseln. Betriebsmaschinen. Einfach- oder doppeltwirkende Einzylinder-, Zwillings- oder Compoundmaschinen. Sehr verbreitet sind die >Chandler«schen Maschinen (s. Fig. 563 u. 564); diese sind einfachwirkend und ganz in ein Gehäuse eingeschlossen, so daß die Kurbeln in ö l schlagen, und haben sehr lange Lager mit Weißmetallfutter. Der Abdampf geht in die Abdampfleitung der Hilfsmaschinen; die Zudampfleitung ist mit ausreichenden Entwässerungshähnen zu versehen. Ausgeführte Anlagen s. Tabelle 71 u. 72 S. 62b u. 621. ') Künstlicher Zug durch Herstellung eines Luftüberdruckes im A s c h f e l l (sog. Unterwind) wird nur noch selten verwendet (abgesehen von H o w d e n s forced draught bei Handelsschiffen).

V. Teil.

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Dampfkessel.

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VI. Abschnitt. Künstlicher Zug.

621

622

Y . Teil.

Dampfkessel.

VH. Abschnitt. Kesselarmatur. I. K e s s e 1 - S i c h e r h e i t a v e n t i 1 e. § 335. Die Größe der Sicherheitsventile soll so bemessen sein, daß diese bei anhaltendem Heizen bei geschlossenen Absperrventilen allen entwickelten Dampf entweichen lassen und hierbei der Dampfdruck nicht mehr als 10 % über den normalen Kesseldruck steigt. Der Querschnitt hängt daher von der Größe der Heizfläche, dem Kesseldruck und der Art der Feuerung (ob natürlicher oder künstlicher Zug) sowie auch von der Konstruktion des Yentiles ab. Die Sicherheitsventile sollen so eingerichtet sein, daß sie sich beim Überschreiten der höchsten festgesetzten Dampfspannung schnell heben und sich schnell schließen, sobald der Dampfdruck wieder auf das vorgeschriebene Maß gesunken ist. Bei Kesseln, welche mit natürlichem Zug arbeiten, ist erfahrungsgemäß der gesamte freie Querschnitt der Sicherheitsventile genügend groß, wenn er nach folgender Tabelle genommen wird. ') Tabelle Nr. 73. Querschnitt der

Überdruck in kg/qcm

5

6

Kessel-Sicherheitsventile.

7

8

9

10 11 12 13 14 j 15 ; 16

Freier Querschnitt in qmm pro qm Heizfläche . . 131 112 98 86 I 79 ! 72 66 60 56

54 52 51

Arbeitet der Kessel mit künstlichem Zuge oder ist die Rostfläche größer als */,5 der Heizfläche, dann ist der Gesamtquerschnitt der Sicherheitsventile entsprechend zu vergrößern. Bei Schiffen, deren Kessel nach dem amerikanischen Gesetz geprüft werden müssen, muß das Gesamtareal der Sicherheitsventile pro Kessel -r-n der Rostfläche sein. 432 Schifiskessel müssen immer wenigstens zwei Sicherheitsventile besitzen. (Gesetzl. Best.) Der lichte Durchmesser der Ventile wird in der Regel nicht größer als 100 mm gemacht. Ist der nötige Gcsamtquerschnitt der Sicherheitsventile für einen Kessel größer als ca. 160 qcm, dann wird er auf 3—4 oder mehr gleichgroße Ventile verteilt. *) Siehe C. H a r t m a n n : »Die gesetzlichen Bestimmungen, die Genehmigung und Untersuchung der Schiiisdampfkessel.«

betreffend

B a u e r , Schiffsmaschinen. 4. Aufl.

Fig. 565.

Tafel XXVII.

VII. Abschnitt.

Kesselarmatur.

623

§ 336. D i e B e l a s t u n g der einzelnen Ventile geschieht jetzt fast ausschließlich durch direkt wirkende Federn (s. Fig. 565 "bis 569) mit r u n d e m oder quadratischem Querschnitt.

Die Dimensionen der Federn sind so zu w ä h l e n , daß diese bei der vorgeschriebenen Ventilbelastung um wenigstens d d -7 ¡j- (s. u.) zusammengedrückt sind u n d hierbei die Bean-

624

V. Teil.

Dampfkessel.

spruchung des Materials auf Abscheren höchstens etwa 18 kg pro qmm beträgt. Es ist: 3

für runden Draht n

für quadratischen Drahtquersch nitt

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Ks bedeutet hierin: a = Dicke des runden oder quadratischen Stahldrahtes der Feder in mm, D = mittlerer Durchmesser der Windungen in mm, P = Belastung der Feder in kg, S = Beanspruchung des Stahldrahtes auf Abscheren in kg/qmm, f = Zusammendrückung der Feder bei der Belastung P in mm n = Anzahl der freien Windungen. Die Belastung P der Feder bzw. des Yentiles muß betragen : P = ( < i + 0 , 2 ) •-*-•!>, wobei: d = lichter Durchmesser des Yentiles in cm, 0,2 = Breite des Ventilsitzes, p = höchster festgesetzter Dampfüberdruck in kg'qcm. Nur diejenigen AVindungen der Feder sind zu zählen, welche sich beim Zusammendrücken gegenseitig nicht berühren (freie Windungen). Im belasteten Zustande der Feder soll zwischen den einzelnen AVindungen noch ein Zwischenraum von 3—4 mm verbleiben. § 337. Das Gehäuse der Sicherheitsventile wird entweder aus Gußeisen, Bronze oder Stahlguß hergestellt; Fig. 565—567 zeigen ein aus Bronze hergestelltes Sicherheitsventil für Kriegsschiffe. Die A'entilsitze werden, wenn das Gehäuse aus Gußeisen oder Stahlguß besteht, immer besonders eingesetzt und durch 3 oder 4 Stiftschrauben befestigt. Fig. 5G8—569 zeigen ein vierfaches Sicherheitsventil für ein Handelsschiff. Das Gehäuse besteht aus Stahlguß, das Federgehäuse aus Gußeisen. Die AArellen mit Daumen und Hebeln für die Lüftvorrichtung, die mittels Drahtseils vom Maschinenraum oder Kesselraum aus betätigt werden kann, sind aus den Figuren deutlich erkennbar. Der Ventilkegel erhält 3 oder 4 Führungsrippen; der Sitz wird meistens flach und nicht über 2 mm breit gemacht.

V I I . Abschnitt.

G25

Kesselarmatur.

Ventilkegel und Sitz erhalten die aus der Figur ersichtliche F o r m , damit der a u s s t r ö m e n d e Dampf sich an dem ü b e r s t e h e n d e n R a n d des V e n t i l e s stößt und dadurch dieses weit geöffnet erhält. Der Stützpunkt der V e n t i l s t a n g e soll i m m e r u n t e r h a l b der E b e n e des Ventilsitzes liegen. U m j e d e s K l e m m e n der Ventilstange zu verhüten, soll diese sowohl im B o d e n des Federgehiiuses als auch in der Stellschraube und der oben ü b e r g e s c h o b e n e n H ü l s e reichlich Spiel h a b e n und nur im obersten Teil der Stellschraube lose geführt s e i n . Die oben über die V e n t i l s t a n g e g e s c h o b e n e H ü l s e ist durch e i n e n (Juerkeil so mit der V e n t i l s t a n g e verb u n d e n , daß diese sich bei fests t e h e n d e r H ü l s e frei h e b e n k a n n und ein F e s t h a l t e n der Spindel von außen h e r verhindert wird. Der Querkeil ist durch ein Vorhiingsehloß zu sichern oder wird plombiert.

Fig. 568. Bauer,

Schiffsmaschinen.

U m das V e n t i l leicht drehen zu k ö n n e n , ist die obere H ü l s e mit e i n e m S e c h s k a n t oder mit zwei einander g e g e n ü b e r s t e h e n d e n Z a p f e n zu v e r s e h e n . 4. Aull.

40

626

V. Teil.

Dampfkessel.

Die Lüftvorrichtung, welche durch eine Welle mit aufgesetztem Hebel auf die Hülse wirkt, muß vom Heizraum oder Maschinenraum aus betätigt werden k ö n n e n . Das Abdampfrohr der Sicherheitsventile wird am Schornstein entlang hoch geführt und erhält einen Querschnitt, welcher gleich oder (bei m e h r e r e n Kesseln) etwas kleiner (ca. 0,66) als der gesamte Querschnitt der e i n m ü n d e n d e n Ventile ist. Das sich oberhalb der Ventile im Gehäuse a n s a m m e l n d e Kondenswasser ist durch ein nicht absperrbares Ablaufrohr von 15—25 mm Durchmesser in die Bilge oder in einen Tank zu leiten. Bei Kriegsschiffen wird häufig das Sicherheitsventil mit dem Haupt- oder Hilfsabsperrventil in einem Gehäuse vereinigt, so daß f ü r beide nur e i n Loch im Kessel nötig ist (s. Fig. 5G5—567). Dies ist hauptsächlich vorteilhaft bei Wasserrohrkesseln, wo der R a u m am Oberkessel sehr beschränkt ist. 2. D a m p f - A b s p e r r v e n t i l . § 338. Der lichte Rohrdurchmesser der Kessel-Absperrventile für die Hauptdampfleitung findet sich aus der Formel: " = u

17

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V I I . Teil.

668

Verschiedenes.

§ 366. Schraubenschlüssel. Zur A u s r ü s t u n g des S c h i f f e s werden einer oder m e h r e r e Satze e i n m ä u l i g e (s. Fig. 615) und doppelmänlige (s. Fig. 612) S c h r a u b e n s c h l ü s s e l mitgeliefert. Für die großen Muttern, w e l c h e oft l o s g e n o m m e n werden m ü s s e n

I ~ t Fijr. Iii;!. I

( P l e u e l s t a n g e n b o l z e n , Grundlagerbolzen etc.), werden m e i s t ein leichter B l e c h s c h l ü s s e l zum A n d r e h e n der M u t t e r und ein Schlagschlüssel (s. Fig. 6l:-5) zum F e s t z i e h e n v o r g e s e h e n . Letztere werden bei großen Muttern häutig als R i n g s c h l ü s s e l ausgeführt und, wo wenig Platz zum Drehen v o r h a n d e n ist, m a n c h m a l mit 12 S e c h s k a n t e c k e n v e r s e h e n (s. Fig. 61 ;3).

669

Schrauben vorbind ungen.

G a n z große Schlüssel ( P r o p e l l e r m u t t e r n , S t e v e n r o h r etc.) h a b e n a m Stielende o f t ein A u g e zum A n z i e h e n m i t der T a l j e . Fig. 614 zeigt einen solchen Schlüssel f ü r eine Schlitzmutter. D i e Schlüssel w e r d e n aus Stahl a n g e f e r t i g t und am Maul bearbeitet, bei sorgfältiger A u s f ü h r u n g auch eingesetzt, und gehärtet. T a b e l l e Nr. 77 gibt A b m e s s u n g e n v o n c i n m ä n l i g e n Schlüsseln. T a b e l l e Nr. 77.

Schraubenschlüssel (s. Fig. G15). 0 des A SchrauMaulbenbolzens weite

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67

14

670

VII. Teil.

Verschiedenes.

§ 367. Plattform, Grätings, Leitern. In geeigneter H ö h e , im M a s c h i n e n r a u m meist etwas über der Kurbelwelle in H ö h e von I J n t e r k a n t e der S t ä n d e r , im K e s s e l r a u m etwa 750—1250 m m u n t e r Mitte F l a m m r o h r wird eine Plattform gelegt. Diese b e s t e h t a u s Riiielblechplatten von h a n d l i c h e r Größe, so daß m a n die Platten leicht a u f n e h m e n k a n n , u m zu d e n R o h r e n über d e m Doppelboden zu k o m m e n . Stärke der Bleche 4 (bei Torpedobooten) bis 7 mm, im K e s s e l r a u m u n m i t t e l b a r vor d e n K e s s e l n bis 10 m m über die R i p p e n g e m e s s e n . Die Bleche liegen auf W i n k e l e i s e n r a h m e n , welche an M a s c h i n e u n d Schiffskörper befestigt u n d , w e n n nötig, durch s c h m i e d e e i s e r n e Säulen gestützt sind. Schieber u n d Ventile etc. u n t e r der Plattform b e k o m m e n a n d e n Spindeln ein V i e r k a n t zur B e w e g u n g mittels Aufsteckschlüssels, welcher d u r c h ein Loch (mit Verschlußdeckel) in der Plattform gesteckt wird. § 368. U m die M a s c h i n e u n d die Ö f f n u n g e n der Plattform im M a s c h i n e n r a u m ü b e r h a u p t , zieht sich ein 150—400 m m h o h e s Bordblech v bei H a n d e l s s c h i f f s m a s c h i n e n ca. 3 mm stark). Vor d e n Kurbeln werden Schutzbleche a n g e b r a c h t , damit ö l u n d W a s s e r nicht auf die Plattform gespritzt werden. Die Schutzbleche m ü s s e n leicht a b n e h m b a r sein u n d sollen das N a c h f ü h l e n der K u r b e l n möglichst nicht b e h i n d e r n . Das D r e h v o r r i c h t u n g s r a d , die s c h n e l l a u f e n d e n Z a h n r ä d e r der U m s t e u e r u n d D r e h m a s c h i n e etc. werden in B l e c h k a s t e n eingeschlossen. § 369. Die G r ä t i n g s h a b e n bei schwerer Bauart R a h m e n u n d F l a c h e i s e n ca. 60—80 m m hoch u n d 8—10 mm stark u n d eingenietete Stäbe von 19 m m D u r c h m e s s e r oder von keilförmigem oder " p - f ö r m i g e m Profil. Distanz der S t ä b e : 50—65 m m Teilung. Man zieht Profile der Sprosseneisen vor, welche sich leicht reinigen lassen. Bei leichter A u s f ü h r u n g R a h m e n a u s Eisen oder leichtem Flacheisen u n d Stäbe bis zu ca. 5 / s " D u r c h m e s s e r h e r u n t e r oder leichtes Flacheisen v o n e n t s p r e c h e n d e m W i d e r s t a n d s m o m e n t . Grätings im K e s s e l r a u m b e k o m m e n stets n u r R u n d e i s e n s p r o s s e n von ca. 3 / 4 " Durchmesser. Zulässige Breite der G r ä t i n g s : bei 6 / h " D u r c h m e s s e r des S p r o s s e n e i s e n s ca. 450 m m , > 3/4" » » » > 650 » . Bei breiteren Grätings sind die Stäbe in der Mitte zwischen d e n R a h m e n e i s e n durch ein F l a c h e i s e n zu stützen. Wird keilförmiges oder ~ p förmiges Profil verwendet, so k a n n die Breite der Grätings e n t s p r e c h e n d der Stärke des S p r o s s e n e i s e n s größer gewählt w e i d e n . Breite der Grätings bei reichlichem Platz 800—900 m m , bei b e e n g t e m Platz m a n c h m a l n u r 300 m m . Die obersten Grätings f ü h r t m a n möglichst leicht aus. Alle Grätings b e k o m m e n Geländer. Zur U n t e r s t ü t z u n g dienen s c h m i e d e e i s e r n e (Blech und AVinkel) oder gußeiserne K o n s o l e n in A b s t ä n d e n von ca. 2 m bis zu 3,5 m v o n e i n a n d e r . Bei s e h r großen M a s c h i n e n liegt die u n t e r s t e Gräting etwas u n t e r d e n K u l i s s e n ( S t e p h e n s o n s c h e

H e b e v o r r i c h t u n g e n über d e n M a s c h i n e n .

6(1

Steuerung), die m i t t l e m etwas über U n t e r k a n t e Zylinder, die oberste in H ö h e der Zylinderdecke]. Bei k l e i n e r e n M a s c h i n e n wird n u r eine Gräting etwa in H ö h e von U n t e r k a n t e Zylinder angebracht. § 370. Die T r e p p e n h a b e n W a n g e n aus F l a c h e i s e n u n d S t u f e n a u s G u ß e i s e n oder Riffelblech etc. I m K e s s e l r a u m sind s t a t t der S t u f e n n u r R u n d e i s e n s p r o s s e n v o r h a n d e n (16 bis 19 m m Durchmesser). M a n c h m a l ersetzt m a n die S t u f e n durch e i n e n r u n d e n u n d e i n e n vierkantigen Stab n e b e n e i n a n d e r , d e n vierk a n t i g e n nach vorn. Stellung der T r e p p e n im K e s s e l r a u m häufig fast s e n k r e c h t , s o n s t u n t e r ca. 6 0 0 bis 70°, w e n n Platz v o r h a n d e n ist. Breite der H a u p t t r e p p e n im M a s c h i n e n r a u m 500 bis 700 m m , der Leitern im K e s s e l r a u m 400 bis 500 mm. H ö h e der S t u f e n 250 bis 3110 m m . § 371. U b e r a l l , wo nötig, werden H a n d l e i s t e n u n d Gel ä n d e r a n g e b r a c h t . Die G e l ä n d e r im M a s c h i n e n r a u m b e s t e h e n a u s blank gezogenem oder gefeiltem R u n d e i s e n oder G a s r o h r von "23 bis 26 m m D u r c h m e s s e r . Die s c h m i e d e e i s e r n e n Gel ä n d e r s t ü t z e n sind ca 900 m m hoch, h a b e n oben e i n e n kugelförmigen Kopf zum D u r c h s t e c k e n des G e l ä n d e r e i s e n s u n d u n t e n e i n e n Flansch mit zwei S c h r a u b e n oder e i n e n B u n d u n d Gew i n d e mit M u t t e r zur B e f e s t i g u n g am F l a c h e i s e n r a h m e n oder in d e n K o n s o l e n , welche den G r ä t i n g s r a h m e n tragen. I n d e n K e s s e l r ä u m e n bleiben die G e l ä n d e r und Stützen u n b e a r b e i t e t . Stärke der Stützen von 900 m m L ä n g e bei H a n d e l s s c h i f f e n oben ca. 25 m m ; bei Kriegsschiffen sind die Stützen s c h w ä c h e r u n d kürzer. § 372. Helievorriclitnngen über den Maschinen. Bei mittelgroßen u n d großen H a n d e l s s c h i f f e n w e r d e n über den M a s c h i n e n L a u f k r a n e a n g e b r a c h t , mittels welchen Zylinderdeckel, Kolben etc. u n d eventuell auch Z y l i n d e r , welche in T a n d e m a n o r d n u n g auf den u n t e r e n Zylindern r u h e n , g e h o b e n u n d sowohl längs, als auch querschiffs verschoben werden k ö n n e n . L a u f b a h n der K r a n e : T - T r ä g e r , längsschiff seitlich am M a s c h i n e n s c h a c h t . K r a n t r ä g e r Q - oder J - Träger. H u b v o r r i c h t u n g auf der Katze mit Rädervorgelege, S c h n e c k e u n d S c h n e c k e n r a d oder n u r S c h r a u b e n s p i n d e l , F a h r e n , Katzen und H e b e n geschieht von H a n d . Bei s e h r großen Anlagen zwei K r a n e auf einer B a h n ü b e r jeder M a s c h i n e eventuell mit elektrischem Antrieb. § 373 Bei Kriegsschiffen ist wegen des P a n z e r d e c k s die A n b r i n g u n g eines eigentlichen L a u f k r a n e s unmöglich. M a n b r i n g t u n t e r P a n z e r d e c k direkt über den Zylinderdeckeln n u r niedrige | _ - oder J_ - Träger zu j e zweien n e b e n e i n a n d e r a n , auf deren u n t e r e m Schenkel kleine L a u f k a t z e n m i t S c h r a u b e n s p i n d e l n zum A n h e b e n von Zylinderdeckeln und Kolben sich b e w e g e n . Die K o l b e n k ö n n e n n u r h e r a u s g e n o m m e n werden, n a c h d e m sie von der Stange abgezogen sind. § 374. llebevorriclitnngen für Lagerdeckel, Wellen etc. Z u m H e b e n der Lagerdeckel in der Maschine werden gewöhnlich unter d e m Zylinderboden kräftige Augbolzen a n g e b r a c h t , in welche F l a s c h e n z ü g e e i n g e h ä n g t werden k ö n n e n .

672

VII. Teil.

Verschiedenes.

Uber dem Drucklager wird bei kleineren Schiften eine einfache Rundeisenstange, bei großen auch ein J • Träger mit einer Laufkatze angebracht, um die Druckbügel und Traglagerdeckel heben zu können. Zum Heben der Welle selbst sind besondere, kräftige Augen unter Deck anzubringen. Die Laufwellen werden auf Handelsschiffen gewöhnlich durch je zwei Schraubenspindeln, welche mittels Bügel die Welle fassen, gehoben. Die Spindeln gehen durch entsprechende Öffnungen in der Tunneldecke und erhalten oben je eine Mutter, mittels denen die Spindeln hochgeschraubt werden. Die Öffnungen in der Tunncldecke müssen wasserdicht verschraubt werden k ö n n e n . Wo die Decke nicht durchbrochen werden darf und die verfügbare H ö h e zu gering ist, werden an jedem Wcllenende zwei Schraubenspindeln seitlich angeordnet, durch welche die Welle mittels je einer Traverse gehoben werden kann. Maschinenfundaiiient. § 375. D a s M a s c h i n e n f u n d a m e n t wird b e a n s p r u c h t : 1. Durch das Gewicht der Maschine, 2. durch Kräfte, welche beim Kolion und Stampfen des Schiffes durch Massendruck und Gewicht der ganzen Maschine entstehen (Massendruck in der Totlage der rollenden Bewegung, U m k i p p e n \ 3. durch die vertikalen und horizontalen Massendrücke der oszillierenden und rotierenden Teile, 4. unter jeder Kurbel durch ein Moment gleich dem m o m e n t a n e n Drehmoment dieser Kurbel. Die Beanspruchungen 2 und 3 k ö n n e n bei großen Maschinen sehr bedeutende Werte erreichen, namentlich wenn die Zahl der Eigenschwingungen des Schiffes ein niedriges Vielfaches oder gleich der Zahl der M a s c h i n e n u m d r e h u n g e n ist. Einen Einblick in den Verlauf und die Größe dieser Beanspruchungen erhält man, wenn man den Verlauf der Gesamtniassendrücke für jede Kurbelstellung aufzeichnet und daraus nach den Kegeln der graphischen Statik die Momentenflächen (Seilpolygone) konstruiert. Die Auflagerstollen k ö n n e n zwecks Ermittelung der Auflagerreaktionen (d. h. der auf den Schiffskörper übertragenen Kräfte) dort a n g e n o m m e n werden, wo das M a s c h i n e n f u n d a m e n t in den Doppelboden übergeht oder durch Schotten gestützt wird. Bei ausbalancierton Maschinen genügt es häufig, das größte Moment der Massendrücke einer äußeren Kurbel, bezogen auf die Ebene der nächstliegenden inneren Kurbel, zu ermitteln. Auf den Schiffsrumpf werden in diesem Fall nur geringe Kräfte übertragen. (Dabei ist von dem nicht sehr bedeutenden Einfluß der endlichen Länge der Pleuelstange abgesehen ) Besitzt eine Maschine kräftige Längsdiagonalen zwischen den einzelnen Säulen oder Ständern, so kann das Maschinen-

Maschinenfundament.

673

f u n d a m e n t bedeutend leichter gehalten werden, vorausgesetzt, daß diese Längsverbindungen das Maschinengestell tatsächlich zu einem Fachwerkträger gestalten. § 376. Ausführung des Maschinenfundamentes (vgl. Grundplatte). a) H a n d e l s s c h i f f e m i t D o p p e l b o d e n . Befestigungsflanschen der Grundplatte meist in einer E b e n e ; die Grund-

platte wird einfach auf die Deckplatten des Doppelbodens (Tanktopplatten) gestellt. Die Doppelbodenzollen unter der Maschine werden meist entsprechend der H ö h e der Grundplatte und der Höhenlage des Wellenmittels etwas erhöht. Im Doppelboden werden noch einzelne Längsträger (so hoch als der Doppelboden) außer den f ü r die Festigkeit des Schiffes nötigen Längsträgern angeordnet. Die Deckplatten des Doppelbodens werden besonders stark g e n o m m e n (bei Schnelldampfern bis 30 mm, bei Handelschiffen B a u e r , SehiiTsmaschinen.

4. Auf].

43

€74

VII. Teil.

Verschiedenes.

mittlerer Größe 20 bis 25 mm, bei kleineren ca. 12—16 mm), F u n d a m e n t s c h r a u b e n etc. s. Grundplatte. b) K r i e g s s c h i f f e m i t D o p p e l b o d e n . Die Grundlagerbalken sind meist in der Mitte unter den Lagern tiefer als Beitlich und durch Längsbalken verbunden (vgl. Grundplatte). Es werden hier über dem Doppelboden (Fig. 616 und G17) einfache oder Kastenträger L unter, die Längsbalken gelegt u n d auf die Deckplatten des Doppelbodens aufgenietet. Unter den Lagerbalken sind diese Längsträger Q meist wieder durch Kastenträger verbunden, welche sich der Form der Lagerbalken anschmiegen. Der Zwischenraum zwischen diesen Trägern u n d den Lagerbalken wird mit Holz oder mit eisernen Paßstücken ausgefüllt. Zur weiteren Versteifung der Platten Q dienen die Zwischenstücke M.

F i g . (US.

c) W e n n k e i n D o p p e l b o d e n vorhanden i s t , werden Längsträger über die Spanten gelegt und fest mit diesen verbunden (so daß wenigstens vier Nieten an jeder Kreuzung von Längsträger und Spant sitzen). Am besten ist es, w e n n die Längsträger durch Interkostalbleche, welche zwischen die Spanten herabreichen, an diesen oder dem Schiffskörper befestigt werden. Bei schweren Maschinen mit unten ebener G r u n d p l a t t e k a n n über die Spanten ein System von Längsträgern gelegt und oben mit Blech beplattet werden, um eine Fläche f ü r die Grundplatte zu schaffen. § 377. Kesselfundament s. Fig. 618. Die aus Blechplatten und Winkeln zusammengesetzten Lagerböcke umfassen ca. 1 / 4

Schmierung.

675

bis V3 des U m f a n g e s und e ind so anzuordnen, daß Nietnähte, Stehbolzen etc. nicht davon bedeckt werden. Die Anzahl der Lager, bestehend aus je einem Bock zu beiden Seiten des Kessels, h ä n g t von der Größe bzw. dem Gewicht des Kessels ab und schwankt zwischen 2—(!. Die Größe der verwendeten Winkel beträgt etwa 70 X 70 X 10 m m bis 100 X 100 X 14 mm, die Stärke der Blechplatten etwa 8—12 mm. Die Böcke sind in H ö h e der Unterkante des Kessels meistens geteilt, damit der Kessel leichter im Schiff nach der Seite transportiert werden kann. Die einzelnen Kessellager sollen, w e n n möglich, auf die Spanten bzw. Bodenstücke des Schiffes zu stehen k o m m e n ; ist dies nicht möglich, d a n n sind sie durch geeignete, zwischen je

676

VII. Teil.

Verschiedenes.

zwei Bodcnstücke eingebaute Träger zu unterstützen, um den Druck auf j e n e zu übertragen. Oberhalb des Doppelbodens oder der Bodenstücke sind die einzelnen Lager durch seitlich angenietete oder angeschraubte Platten zu verbinden. Um die Zugänglichkeit des Kessels zwischen den Lagern zu wahren,

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G -SP

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F i g . G20.

sind (he Lager bzw. die seitlichen Yerbimlungsbleche entsprechend mit Ausschnitten oder Öffnungen zu versehen. Wenn möglich, soll die Unterkante des Kessels wenigstens ca. 300 mm über dem Doppelboden des Schiffes liegen, damit der untere Teil des Kesselmantels zugänglich bleibt.

Schmierung.

677

U m V e r s c h i e b u n g e n des Kessels beim Rollen etc. des Schiffes zu v e r h i n d e r n , w e r d e n a m oberen Teil des Mantels 2—4 Ösen a n g e n i e t e t u n d diese durch A n k e r mit d e m n ä c h s t e n Decksb a l k e n , Stringer oder d e n b e n a c h b a r t e n Kesseln v e r b u n d e n . Diese Ösen k ö n n e n a u c h zum Anschlagen des Kessels a m K r a n b e n u t z t werden. E i n e a n d e r e Art der Befestigung des K e s s e l s wird in der W e i s e h e r g e s t e l l t , daß vier Ösen etwas über d e n Kessellagern a n g e n i e t e t und durch e n t s p r e c h e n d e A n k e r mit diesen v e r b u n d e n werden. Hierdurch ist die Befestigung des K e s s e l s u n a b h ä n g i g v o n d e m m e h r oder weniger nachgiebigen Deck oder der A u ß e n h a u t . Um L ä n g s v e r s c h i e b u n g e n des Kessels zu v e r h i n d e r n , m ü s s e n kräftige Winkelbleche, welche sich gegen die S t i r n w ä n d e legen, a n beiden E n d e n des K e s s e l s angebracht u n d mit d e m Doppelb o d e n oder d e n B o d e n s t ü c k e n vernietet oder v e r s c h r a u b t w e r d e n . Bei W a s s e r r o h r k e s s e l n werden die U n t e r k e s s e l auf e n t s p r e c h e n d ausgebildeten K a s t e n t r ä g e r n gelagert (s. Fig. 619). Gewöhnlich d i e n e n hierzu F ü ß e , Fig. 620, welche a n die U n t e r k e s s e l geschraubt w e r d e n u n d sich auf U n t e r l a g s p l a t t e n verschieben k ö n n e n . U m der A u s d e h n u n g des Kessels R e c h n u n g zu tragen, werden die Füße a n d e m einen E n d e gegen V e r s c h i e b u n g in der L ä n g s r i c h t u n g f e s t g e h a l t e n , w ä h r e n d sie sich a m a n d e r n E n d e zwischen den ü b e r g r e i f e n d e n K l a u e n verschieben k ö n n e n . Schmierung 1 }. § 378. S c h m i e r u n g d e r D a m p f r ä u m e . Diese g e s c h i e h t m e i s t e n s n u r mit Mineralöl ( m a n c h m a l mit Ciraphitzusatz). Das ö l wird durch S c h m i e r p r e s s e n (Moellerup oder ä h n l i c h e Apparate), welche von irgendeinem geeigneten Maschinenteil aus oder d u r c h Dampf betrieben werden, in eine Schmierleitung gedrückt. Diese f ü h r t e n t w e d e r n u r in das H a u p t a b s p e r r v e n t i l (UampfBchinierung) oder bei größeren Maschinen fast immer auch noch in j e d e n Schieberkasten. Die Zylinder werden entweder auch noch an die S c h m i e r p r e s s e n l e i t u n g a n g e s c h l o s s e n oder erhalten besondere Schmiergefäße irgendeiner K o n s t r u k t i o n , welche ermöglicht , daß dem Zylinder trotz des D a m p f d r u c k e s in demselben ö l z u g e f ü h r t wird ((iefülie mit D o p p e l k ü k e n etc.). Die Schmierpressen h a b e n eine E i n r i c h t u n g , welche ein rasches Auspressen des Öles von H a n d oder durch D a m p f d r u c k ermöglicht, wenn ein Kolben oder Schieber b e s o n d e r s viel ö l b r a u c h t ; d e m n a c h m u ß auch die Leitung f ü r j e d e n R a u m besonders a b s p e r r b a r g e m a c h t werden. Damit durch die Abzweige von der H a u p t l e i t u n g nicht z. B. Dampf vom ]ID u n d MD nach d e m XD gelangen k a n n , wird vor der M ü n d u n g des Zweigrohres in j e d e m Kaum ein k l e i n e s Rückschlagventil eingeschaltet, welches sich n u r durch d e n Druck der Schmierpresse ötfnet, oder m a n m a c h t j e d e s Zweigrohr d u r c h einen H a h n absperrbar. Vgl. d i e M a s c h i n e n d i s p o s i t i o n e n Kapiteln.

und r h o t o g r a p h i e n

in d e n f r ü h e r e n

078

VII. Teil.

Verschiedenes.

Die K o l b e n s t a n g e n werden m e i s t e n s n u r von Zeit zu Zeit m i t Mineralöl gepinselt; die S c h m i e r u n g hält sich f ü r kurze Zeit in d e n Flechten, welche an das äußere P^nde der S t o p f b ü c h s e gelegt werden. § .'S7i). Zur S c h m i e r u u g fast aller übrigen Teile v e r w e n d e t m a n P f l a n z e n - o d e r M i n e r a l ö l . Man schmiert e n t w e d e r v o n H a n d oder mittels S c h m i c r k a s t c n m i t D o c h t oder mittels a u t o m a t i s c h e r T r o p f g e f ä ß e')• Bei d e n r u h e n d e n Teilen fließt das ö l a u s den Schmierk a s t e n oder Tropfgefäßen direkt in die L a g e r ; die bewegten Teile w e r d e n von einem r u h e n d e n G e f ä ß oder Kasten aus m i t ö l versorgt, indem a u s e i n e m a n diesem a n g e b r a c h t e n Kohr das ö l in das o ö e n e , a m bewegten Teil befestigte Scbmiergefäß tropft, oder i n d e m d a s ö l durch das Schmiergefäß des bewegten Teiles von einer Bürste oder Feder a m E n d e des vom Kasten a u s g e h e n d e n R o h r e s abgestreift wird. Meistens w e r d e n m e h r e r e Schmierrohre von einem Schmierk a s t e n a u s gespeist. Diese Kasten sind b e q u e m zugänglich anzubringen. Bei h i n u n d h e r g e h e n d e n Teilen (besonders Kreuzköpfen etc ) ist eine E i n r i c h t u n g zu treffen, daß die T r o p f e n nicht wieder a u s d e m Schmiergefäß h e r a u s g e s c h l e u d e r t werden k ö n n e n . Meistens bringt m a n oben in d e n Gefäßen gelochte Bleche oder besser Drahtgaze an, damit k e i n e l ' n r e i n i g k e i t e n in die Lager k o m m e n k ö n n e n ¡ vgl. Kig. 621) u n d das a u f f a l l e n d e ö l leicht festgehalten wird u n d nicht seitlich abspritzt. Die Schmiergefäße an d e n bewegten Teilen sind solide a n z u s c h r a u b e n , d a m i t sie nicht abfliegen oder lose w e r d e n ; auch die Schmierrohre sind solide zu befestigen. Die wichtigsten Teile, wie Kurbellager u n d W c l l e n l a g e r , erhalten außer d e n Tropfgefäßen noch E i n r i c h t u n g zum b e q u e m e n Schmieren von H a n d . E s ist darauf zu a c h t e n , daß die Schmierr o h r e in die Lagerschale h i n e i n r e i c h e n . I n d e n Lagern selbst verteilt sich d a s ö l durch Schmiern u t e n , welche in die Lauffläche des Lagers (wo das ö l z u g e f ü h r t wird) e i n g e h a u e n werden (je n a c h Größe des Lagers 5—'20 m m breit und halb so tief). Durchmesser der Schmierrohre (lichter Durchmesser;. Kurbellager und ( f r u n d l a g e r M a s c h i n e n u n t e r 1000 PSi 1000—3000 > 3000-7000 » > 7000 und d a r ü b e r Vgl d i e M a s c h i n e n d i s p o s i t i o n e n Kapiteln.

5—10 8-14 12—18 15-20

Steuerungsteile etc.

mm » » »

und Photographien

5 — 8 mm 0 — 12 • 10—15 12 — 10 , in d e n

früheren

Vorrichtungen zur E n t f e r n u n g der Asche.

679

Die Lager sind so einzurichten, daß d a s ö l a n der Teilungsstelle nicht direkt seitlich ausfließen k a n n . W e l l e n l a g e r werden m a n c h m a l außer mit ö l auch noch mit k o n s i s t e n t e m F e t t geschmiert. W e n i g b e a n s p r u c h t e L a g e r e r h a l t e n n u r Schmierlöcher oder S t a u f l e r b ü c h s e n . S c h n e c k e n soll m a n , w e n n i r g e n d möglich, in einen m i t ö l gefüllten Trog t a u c h e n lassen. Außer den g e n a n n t e n E i n r i c h t u n g e n w e r d e n noch eine R e i h e von Spezial-Schmiervorrichtungen v e r w e n d e t . U m die B e d i e n u n g der v e r s c h i e d e n e n H i l f s m a s c h i n e n , bes o n d e r s V e n t i l a t i o n s m a s c l i i n e n , e i n f a c h e r zu g e s t a l t e n , wird häufig das ganze Kolben- u n d S t e u e r u n g s g e s t ä n g e s a m t Kurbelwellenlagern in einen K a s t e n dicht eingeschlossen. Die Schmier u n g der einzelnen Teile geschieht d a n n bei k l e i n e n , raschl a u f e n d e n Maschinen gewöhnlich n u r durch das ö l , welches eich im u n t e r e n Teil des K u r b e l k a s t e n s b e f i n d e t u n d durch die e i n t a u c h e n d e K u r b e l h e r u m g e s c h l e u d e r t wird, wodurch es zu allen Teilen gelangt. Bei größeren M a s c h i n e n wird eine ö l p u m p e (einfache R ä d e r p u m p e oder auch eine kleine K o l b e n p u m p e ) von der M a s c h i n e selbst a n g e t r i e b e n , welche das sich i m K u r b e l k a s t e n a n s a m m e l n d e Öl a b s a u g t u n d es d u r c h eine R o h r l e i t u n g d e n e i n z e l n e n Schmierstellen wieder z u f ü h r t . Das ö l b r a u c h t erst nach längerer Betriebsdauer e r n e u e r t zu werden.

Vorrichtungen zur Entfernung der Asche. § 380. Aschwintlen. Bei k l e i n e r e n S c h i f f e n wird die Asche mittels kleiner H a n d w i n d e n in E i m e r n durch die Ventilationsrohrc mit K e t t e n oder Drahtseilen an Deck g e w u n d e n u n d über Bord geschüttet. Bei g r ö ß e r e n S c h i f f e n werden diese W i n d e n m i t Dampf betrieben (Zylinder-Durchmesser u n d - H u b ca. 100 mm). V o r t e i l h a f t sind Zwillingsmaschinen. Anzahl: E n t w e d e r je eine für j e d e n Heizraum oder eine f ü r je zwei b e q u e m v e r b u n d e n e Hei/.räume. Die W i n d e wird in H ö h e des Oberdecks im Kcsselschacht a u f g e s t e l l t ; die Ascheimer werden in d e n V e n t i l a t i o n s r o h r e n oder besonders h i e r f ü r e i n g e b a u t e n R o h r e n mittels Drahtseils hochgewunden. Die W i n d e n sind m i t u n t e r so eingerichtet, daß von selbst der Dampfzutritt a b g e s p e r r t wird, w e n n d e r Eimer oben ist. § 381. Aschejektoren. In n e u e r e r Zeit wird auf größeren Schiften ilie Asche d u r c h sog. A s c h e j e k t o r e n e n t f e r n t (s. Fig. 622). Die Asche wird in e i n e n gulJcisernen Trichter T geschaufelt, auf welchen oben ein starkes g u ß e i s e r n e s Gitter gesetzt ist, durch welches die Asche in d e n Trichter fällt u n d auf welchen sie.

680

VII. Teil.

Verschiedenes.

Vorrichtungen zur Entfernung der Ascbe.

681

wenn nötig, zerkleinert wird. Am Grunde des Trichters T ist eine Düse D angebracht, aus welcher in Richtung des Auswurfrohres S ein Wasserstrahl unter 10 bis 15 at Druck ausströmt. Dieser reißt die Asche mit sich durch das Rohr, welches mindestens 1 m über Wasser mündet. Das Rohr ist durch eine Klappe K verschließbar, damit bei hohem Seegang kein Wasser in den Heizraum gelangen kann. Die obere Seite der Krümmung

des Rohres wird durch ein besonders aufgesetztes Sattelstück S gebildet, welches nach erfolgter Abnutzung ausgewechselt werden kann. Das Druckwasser wird von einer Dampfpumpe (Hilfsspeisepumpe oder besondere Pumpe) geliefert. Damit kein Wasser aus dem Aschejektor in den Heizraum tritt, muß das Druckwasser plötzlich angestellt werden. Dies wird entweder durch einen gewöhnlichen Hahn, ein Ventil oder durch einen sog', regulierbaren Differentialkolben 1 ) erzielt. P a t e n t i n h a b e r Howaldtswerke, Kiel.

682

YII. Teil.

Verschiedenes.

Bei letzterem (s. Fig. 623) tritt das Druckwasser von d e r P u m p e bei A ein. Durch die Ö f f n u n g e n E u n d F des h o h l e n K o l b e n s s t e h e n die R ä u m e Gr u n d H in V e r b i n d u n g . In der gezeichneten Stellung gelangt das W a s s e r durch E u n d F in die Leitung C, welche durch e i n e n H a h n u n d Rückschlagventil u n t e r W a s s e r oder durch ein e i n f a c h e s Rückschlagventil über W a s s e r n a c h Außenbord f ü h r t Wird der R e g u l i e r h a h n a um 90" gedreht, so daß die K a n ä l e p und r v e r b u n d e n werden, so treibt das Druckwasser d e n Kolben vom D u r c h m e s s e r D nach r e c h t s und schließt die L e i t u n g C ab, w ä h r e n d gleichzeitig die L e i t u n g B g e ö f f n e t wird, durch welche das W a s s e r nach der Asehejektord ü s e g e f ü h r t wird. D ü s e n d u r c h m e s s e r 14—19 m m . A u f w u r f r o h r 100—150 m m D u r c h m e s s e r , W a n d s t ä r k e ca. 15—25 m m . Neigung des Ausw u r f r o h r e s zur H o r i z o n t a l e n ca. 60°. Es empfiehlt sich, d e n Unterteil des Trichters so zu f o r m e n , daß beim Reinigen desselben d u r c h H i n e i n s t o ß e n die D ü s e nicht beschädigt wird. Die A u s s t r ö m u n g s ö f f n u n g der letzteren erhält zum Schutz zweckmäßig e i n e n Wulst. Dns A u s w u r f r o h r , a n welchem häufig A u s w e c h s l u n g e n des Sattelstückes v o r z u n e h m e n s i n d , m u ß leicht zugänglich eingebaut w e r d e n . T r i c h t e r d u r c h m e s s e r oben ca 350—450 m m . Druckleitung der P u m p e ca. 45—60 m m D u r c h m e s s e r . Anzahl der Asche j e k t o r e n wie bei d e n D a m p f a s c h w i n d e n .

Ventilation von Maschinen- und Kesselräumen. § 382. Die Maschinen- u n d K e s s e l r ä u m e von Handelsschiffen werden fast stets n u r durch d e n n a t ü r l i c h e n Luftzug, welcher durch die F a h r t des Schiffes entstellt, bzw. durch d e n auf See w e h e n d e n W i n d ventiliert, n u r bei ganz großen A n l a g e n benutzt m a n hierzu auch durch D a m p f m a s c h i n e n oder Elektromotoren a n g e t r i e b e n e V e n t i l a t o r e n , welche die L u f t d u r c h Schächte oder R o h r e von Deck a n s a u g e n u n d in die M a s c h i n e n u n d H e i z r ä u m e d r ü c k e n . Hierzu g e n ü g e n z. B. bei einer Anlage von ca. 17000 PS mit 8 D o p p e l k e s s e l n u n d 4 H e i z r ä u m e n , 2 M a s c h i n e n von j e ca. 200 m m Zylinderdurchniesser und j e ca. 200 H u b , von d e n e n jede ein R a d von 3 m Durchmesser antreibt. Die L u f t wird d u r c h R o h r e aus Eisenblech, welche auf Dock mit meist d r e h b a r e n W i n d f ä n g e n (Ventilatorköpfen) v e r s e h e n sind, in die R ä u m e geleitet. Querschnitt der Ventilatorrohre in den Kesselräumen so groß, daß bei einer L u f t g e s c h w i n d i g k e i t von ca. 3 m pro S e k u n d e pro kg v e r b r a n n t e K o h l e ca. 20 cbm L u f t n a c h u n t e n g e f ü h r t werden k ö n n e n .

Ventilation von Maschinen- und Kesselräumen etc.

G 83

VII.

684

Teil. V e r s c h i e d e n e s .

Ventilation der Maschinenräume. Ist G die G r u n d f l ä c h e d e s M a s c h i n e n r a u m e s , A das G e s a m t a r e a l aller in diesen f ü h r e n d e n Ventilatorrohre, so m a c h t m a n Gr A

^

160

Gr bis

80''

Gr meiStCnS

^120

Gr bi8

lÖ0

Selbstverständlich s c h w a n k e n die Zahlen sehr stark w e g e n der s e h r v e r s c h i e d e n e n Größe der R ä u m e . Bei ganz k l e i n e n M a s c h i n e n a n l a g e n dient oft n u r das Oberlicht zur Ventilation des M a s c h i n e n r a u m e s . § 383. Die K e s s e l r ä u m e von Kriegsschiffen werden, w e n n die K e s s e l a n l a g e m i t g e s c h l o s s e n e m H e i z r a u m arbeitet, d u r c h die V e n t i l a t i o n s m a s c h i n e n , welche d e n L u f t d r u c k im H e i z r a u m erzeugen, ventiliert. Vgl. Seite 619 : »Anlagen mit g e s c h l o s s e n e m Heizraum«. Die M a s c h i n e n r ä u m e von Kriegsschiffen werden e b e n f a l l s d u r c h b e s o n d e r e V e n t i l a t i o n s m a s c h i n e n ventiliert, von welchen a u s L u f t k a n ä l e aus d ü n n e m Blech die L u f t n a c h Bedarf im R a u m verteilen. Uber die Größe dieser M a s c h i n e n gibt ums t e h e n d e Tabelle Xr. 78 A n h a l t s p u n k t e , welche aus n e u e s t e n A u s f ü h r u n g e n der K. D e u t s c h e n Marine z u s a m m e n g e s t e l l t sind.

Reserveteile für Maschinen und Kessel

n a c h d e n V o r s c h r i f t e n des G e r m a n i s c h e n Lloyd (1906). § 384. Dampfschiffe, welche b e i m G e r m a n i s c h e n Lloyd klassifiziert sind, m ü s s e n folgende Reserveteile f ü r M a s c h i n e n u n d Kessel an Bord h a b e n : a) D a m p f s c h i f f e m i t d e m F a h r t z e i c h e n L. u n d (Große Fahrt und A t l a n t i s c h e Fahrt.)

Atl.

1 Kurbellager, 1 Kreuzkopflager, die zu e i n e m K u r b e l l a g e r erforderlichen Bolzen u n d M u t t e r n , » » > Kreuzkopflager » •> » » » j » Grundlager » > » > » > K u p p l u n g e n j e d e r D i m e n s i o n erforderlichen Bolzen, f ü r die HD- K o l b e n einen K o l b e n r i n g nebst S p a n n u n g s v o r r i c h t u n g e n , f ü r die übrigen Kolben einen h a l b e n Satz Kolbenfcdern. W e n n s e l b s t s p a n n e n d e K o l b e n r i n g e ang e w a n d t w e r d e n : f ü r d e n / / D - K o l b e n ein Satz Ringe, f ü r d e n Mittel- u n d Niederdruckkolben einen h a l b e n Satz Ringe. 1 Schieberstange f ü r j e d e n Z y l i n d e r ; sind alle Schieberstangen gleich, so ist eine R e s e r v e s c h i e b e r s t a n g e g e n ü g e n d , 1 L u f t p u m p e n - K o l b e n oder -Zugstange, 1 Z i r k u l a t i o n s p u m p e n - K o l b e n oder -Zugstange,

Rcserveteile für Maschinen und Kessel.

685

1 Satz Ventile für die Luftpumpe, 1 Satz Ventile für die Zirkulationspumpe. Ist statt der Zirkulationspumpe eine Zentrifugalpumpe vorh a n d e n , so sind f ü r diese letztere l.ager und Lagerbolzen von jeder Größe sowie Schieberstangc, Kolben und Kolbenstange in Reserve zu halten. 1 1 1 1 1

Satz Ventile für die Speisepumpe 1 wenn gleich, nur 1 Satz Satz Ventile für die Lenzpumpen J f ü r je 2 Pumpen, Satz Ventile f ü r die Speiseventile, komplette Schnalle zu jeder Pumpe und Balancier, Feder für die Sicherheitsventile, sofern letztere gleich sind, bei verschiedenen Abmessungen je eine für das Ventil, 2°/ 0 d ° r Kondenserrohre nebst Verschluß, 2 °/0 der Heizrohre, 6 Satz Wasserstandsgläser nebst Dichtungsringen für die Kessel, Vj Satz Roststäbe, Zylinder- und Schieberkastendeckel-Stiftschrauben, Kolbenschrauben, Stiftschrauben f ü r Luft- und Zirkulationsü p u m p e mit Muttern, je 10 / 0 von der im Gebrauch befindlichen Anzahl, V2 Bund Bandeisen, 1 Tafel Eisenblech von 6,5 und eine von Ü mm Dicke; 2 Stangen Flacheisen, Stangen Rundeisen, \' 2 Stange Stahl, je 1 Dutzend Schrauben und Muttern und Unterlegscheiben von 13, 16, 22 und 25 mm Durchmesser, f ü r je 50 Siederohre inkl. Ankerrohre 1 Rohrstopter, die genügende Anzahl Werkzeuge, um kleine Reparaturen an Bord ausführen zu können. Empfohlen wird die Mitführung von 1 Kurbelwelle, 1 Schraubenwelle, 1 Schraube, resp. '/ 2 Satz Flügel, wenn letztere einsetzbar sind. b) D a m p f s c h i f f e m i t d e m F a h r t z e i c h e n K. K ü s t c n f a h r t.)

(Große

Die zu einem Kurbellager erforderlichen Bolzen und Muttern, » » » Kreuzkopflager » > » » » > » Grundlager » » » » > > Kupplungen jeder Dimension erforderlichen Bolzen, 1 Schieberstange f ü r jeden Zylinder passend; wenn alle Schieberstangen gleich sind, genügt 1. 1 Satz Ventile für die L u f t p u m p e , 1 » >. > > Zirkulationspumpe, 1 » » > > Speisepumpe. W e n n gleiche Pumpen vorhanden sind, genügt 1 Satz f ü r je 2 gleiche P u m p e n . Kolbenschrauben, Stiftschrauben für Luft- und Zirkulationsp u m p e mit Muttern, je 10°/ o der im Gebrauch befindlichen Zahl,

V I I . Teil.

686

Verschiedenes.

2°/ 0 der Anzahl der K o n d c n s e r r o h r e n e b s t Verschluß, 4 Satz Wasserstandsgläser n e b s t Dichtungsringen für j e d e n Kessel, '/2 Satz Roststäbe, 1 Kesselrohrstopfer für j e 50 Siederohre, einschließlich Ankerrohre, ein Vorrat von R u n d e i s e n , F l a c h e i s e n usw. und die notwendigsten Werkzeuge. c) D a m p f s c h i f f e

mit dem F a h r t z e i c h e n K ü s t e n f a h r t.)

k.

(Kleine

Die zu Kupplungen j e d e r Dimension erforderlichen Bolzen, 1 Kurbellagerbolzen, 1 Kreuzkopflagerbolzen, 1 Grundlagerbolzen, j e '/j S a t z Zirkulations- und Luftpumpenventile, Speisepumpenventile, 1 Satz für j e d e P u m p e oder, wenn gleiche P u m p e n vorhanden sind, für j e 2 Pumpen 1 Satz, 2 Satz Wasserstandsgläser nebst Dichtungsringen für j e d e n Kessel, */4 Satz Roststäbe, 2 Kesselrohrstopfer. § 385.

Gewichte von Scliifl'smascliinen und Kesselanlagen. T a b e l l e Nr. 79.

Gewichte von

Maschinenanlagen.

(Nach v e r s c h i e d e n e n

Literaturangaben.)

U n t e r » M a s c h i n e « ist verstanden: H a u p t m a s c h i n e mit Wollenleitung und Propeller inkl. Kondensator. U n t e r » K e s s e l « : K e s s e l mit feiner und grober Armatur, R a u c h f a n g und Schornstein (Kessel o h n e Wasscrinhalt). Unter » R o h r l e i t u n g und H i l f s m a s c h i n e n « : Sämtliche Dampfleitungen, Abdampt'leitungen und Wasserleitungen exkl. Bilge und Ballastleitungen. Alle Hilfsmaschinen e x k l . Schiffshilfsmaschinen, als da sind: Steuermaschine, Ankerspille, W i n d e n etc. und deren Rohrleitungen, ferner exkl. elektrische Maschinen und Zubehör. Einbegriffen sind j e d o c h Leitern, Grätings und Plattformen für die Maschinen- und Kesselräume, ferner alle Ventilatoren und V e n t i l a t i o n s m a s c h i n e n für die Maschinen- und Kesselanlage. Unter » R e s e r v e t e i l e und I n v e n t a r i e n « : Gegenstände für normale Ausführungen.

Alle

diese

Gewichte von Maschinenanlagen.

Gewichte in kg pro PSi Maschinentyp

6 8 7

Höchstleistung

Rohrleitung Reserve- L X V ^ s s e r , u n d Hilfs- ¡teile undi 111 „ maschinen 1 Inventar! ^ ¡ / J ^

Maschine! Kessel

Summe

[

Torpedoboote und Torpedojäger mit Wasserrohrkeseln

8 - 1 4

Dampf bei boote mit Wasserroh'kessel n oder Lokomotivkesseln

7 — 1 3

Leichte Kreuzer mit engrohrigen Wasserrohrkesseln Panzerkreuzer u n d Panzerschiffe mit Zylinderkesseln do. mit Belleville

8 - 1 1

3 , 5 - 6

0 , 5

0 , 8 2 , 3 - 3

—

2 2 , 3 — 3 4 , 8

nur für d. Probefahrt

¡ 2 0 - 3 0

4 -

8

0 , 5 - 0 , 8

j

2 0 - 2 8

1 8 — 2 4

gewöhnlich j e t z t 23—26

5 — 1 5

3 6 , 5 - 6 6 , 8

4 - 5 , 8

5 4 — 7 3 , 3

i

9 , 5 - 1 2

2 , 5 — 3 , 5

meistens ca. 60. 1

! 2 6 , 5

- 3 3 , 4 0 — 5 0 ;

1 2 , 5

—

3

1 6 , 5

-

6

2 2 - 2 6

1 0 4 - 1 3 1 , 5

i 2 6 , 5 - 3 3

3 3 — 3 8 1 1 2 , 5 — 1 6 , 5

3 — 6

2 , 4 - 2 , 9 : 7 7 , 4 — 9 6 , 4

1

do. mit engrohrigen AVasserrohrkesseln

1 2 6 , 5 - 3 3

1 9 — 2 6 1 2 , 5 - 1 6 , 5

5 5 — 6 5

6 0 - 6 5

Große Passagierund Postdanipfer (wie oben)

8 0 - 8 8

7 2 — 7 9

Kleine Frochtdampfcr mit Dreifachexpansionsmaschinen

1 4 , 5 - 6

6 5 , 5 - 8 7 , 5

1

gewöhnlich 70

!

Große, leichtgeb. Schnelldampfer Dreifach- od. VierfacliexpansionsMaschinenZylinderkcssel

Große Frachtdumpfer (wie oben)

3 - 6

1 1 5 - 1 8

5 — 7

2 2 — 2 6

8 - 1 2 : 2 4 - 2 7

2 1 — 2 8

1

1 5 7 - 1 8 1

2 0 5 - 2 3 4

1 8 5

8 5 - 9 5

9 2 7 3 — 8 5

2 2 - 3 0

7 5 - 8 5

2 3 — 3 2

8 - 1 2

9 — 1 4 j

2 4 — 2 7

2 6 — 3 0

2 1 2 - 2 4 6

2 1 8 — 2 5 6

Manchmal bis2G5u. 275

') Das Wasser in den Kesseln ist hierbei in betriebsbereitem Zustand, also warm, mit einem spezifischen Gewicht von 0,9 g e r e c h n e t .

688

VII. Teil.

Verschiedenes.

VIII. Verschiedene Tabellen. I. IT. III. IV. V. VI. VIT. VIII. IX. X. XI. XII. XIII, XIV XV. XVI. XVII. XVTII. XIX. XX. XXI. XXU. XXIII. XXIV. XXV. XXVI. XXVII. XXVIII. XXIX. XXX. XXXI. XXXII. XXXIII. XXXIV. XXXV. XXXVI. XXXVII. XXXVIII XXXIX. XL.

Quadrate, Kuben, Quadratwurzeln etc. Briggsche Logarithmen der Zahlen von 1—100 Kosinus und Sinus K o t a n g e n t e und Tangente Verschiedene Zahlenwerte cos w ). cos 2 to E n g l i s c h e Zoll und Millimeter Quadratmeter und engl. Quadratfuß Engl. Quadratfuß und Quadratmeter K n o t e n , Kilometer, Meter pro Sekunde Das englische (Avoirdupoids) Gewichtssystem Englische Pfunde und kg kg und englische Pfunde E n g l i s c h e Tons und kg E n g l i s c h e Pfunde pro Quadratzoll und kg pro qcm kg pro qcm und englische Pfunde pro Quadratzoll E n g l i s c h e Tons pro Quadratzoll und kg pro qcm Gewichte von Kupferrohren ohne Naht Drahtlehren (wire gauges) und Millimeter Reibungskoeffizienten Vergleichung von Thermometergraden Eigenschaften gesättigter Wasserdämpfe Wärmeausdehnung starrer Körper Schmelzpunkte verschiedener Stoffe Spezifische Gewichte F e s t i g k e i t und Dehnung verschiedener Materialien Auszug aus den Materialvorschriften der K. Deutschen Kriegsmarine Flächeninhalte, Trägheitsmomente e t c . verschiedener Querschnitte Äquatoriale Trägheitsmomente »/« und Widerstandsmomente »W« kreisförmiger Querschnitte vom Durchmesser »rf» Biegungsbeanspruchungen Drehungsfestigkeit Knickfestigkeit Beschaffenheit von Eisen und Stahl für den B a u von Kesseln nach den Vorschriften des »Germanischen Lloyd« Beschaffenheit von Stahl und Stahlgufs für einzelne Maschinenteile nach den Vorschriften des »Germanischen Lloyd« F e s t i g k e i t von Stahl- und Hanftrossen nach den Vorschriften des • Gerraanischen Lloyd« F e s t i g k e i t von Ketten nach den Vorschriften des »Germanischen Lloyd« B i e g s a m e Patent-Gußstahldrahtscile Patent-Gußstahldraht-Aufzugseile Verschiedene Entfernungen auf Dampferlinien in Seemeilen YOÜ Außenweser-Feuerschilf Entfernungen in Seemeilen.

B a u e r , Schiffsmaschinen.

4. Aufl.

44

690

VIII. Teil. Verschiedene Tabellen. -CNco-^iocot—oo;r~- O r•H iN ©i M © 1-1 ^ HrlHHrtHHHH

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