Betriebsdampfmaschine

Oder genauer, die Sulzer Tamdemverbund-Nieder-Hochdruck-Dampfmaschine

Es war einmal ein mehr oder weniger häufig hergestelltes Antriebswerk welches die verschiedensten Apparaturen zu treiben wusste. Anno 1900 war dies Gerät an zahlreichen Maschinenpärken anzutreffen. Mir begegnete dies Stahlkollos in der Spinnerei Jakobstal dies erstmalig vor 11 Jahren.

Dampfmaschine, hintergrund Schwungrad, Vordergrund Niederdruckzylinder

Dampfmaschine, Hintergrund Schwungrad, Vordergrund Niederdruckzylinder

Die Gegenwart indes weckte mein Interesse zu verstehen wie so was funktionieren könnte. Ich machte mich an die Mechanik um diese zu ergründen.

Funktionsprinzip Sulzer Tamdemverbund-Nieder-Hochdruck-Dampfmaschine

Funktionsprinzip Sulzer Tamdemverbund-Nieder-Hochdruck-Dampfmaschine, gross machen, anklicken. Ansonsten ist die Zeichnung als rein schematische Darstellung zu verstehen.

Die Funktionserklärung

Hochdruckteil, mittig Absperrventil, recht und links Einlassventile

Hochdruckteil, mittig Absperrventil, recht und links Einlassventile

Der Dampf kommend aus den Dampfkesseln wird über ein Absperrschieber, um die Maschine zu starten und zu stoppen, auf dem Hochdruckzylinder oben zwischen den Ventilen angeordnet, bei meiner Zeichnung nicht dargestellt, erstmals, über die oben liegenden Ventile in den Hochdruckzylinder geleitet. Im Zylinder drückt der vom Kessel kommende Dampf den Kolben vom einten Zylinderende zum anderen Zylinderende. Abwechseln öffnen die oben liegenden Ventile den jeweiligen Zylinderdampfeinlass so das Dampfdruck immer da anliegt wo dieser von benötigt wird. Die unteren Ventile öffnen jeweils entgegengesetzt zu den oberen Ventilen um auf der nicht aktiven Zylinderseite den Druck zu entlasten.

Kesselhaus Dampferzeugung

Kesselhaus Dampferzeugung

Der an den unteren Ventilen entweichende Dampf aus dem Hochdruckzylinder wird in den Niederdruckzylinder geleitet. Auf meiner Zeichnung wird dieser Dampf am den unteren Ventilen des Niederdruckzylinders weiter gesteuert, bei der Maschine in Natura indes geschieht auch die Niederdruckeinlass-Steuerung über die oberen Ventile.

Der Einfachheisswillen, respektive der Verständnisvereinfachung, ist hier meine Zeichnung wiederum abweichend zur effektiven Maschine. Auch seinen einige Details wie die Drehzahlregulierung auf meiner schematischen Darstellung nicht weiter ausgeführt trotzdem werde ich kurz jeweils auch auf diese Komponenten eingehen.

Auslassventil am Hochdruckzylinder

Auslassventil am Hochdruckzylinder

Any der Dampf, aus dem Hochdruckteil kommend, welcher nun etwas an Druck einbüsste, wird wie im Hochdruckzylinder mit zwei Ventilen in die jeweilige Zylinderhälfte gelassen. Der Niederdruckzylinder ist deutlich grösser ausgeführt um die noch verbleibende Kraft optimal weiter zu verarbeiten. Wie bereits vom kleineren Hochdruckteil bekannt werden auch im Niederdruckzylinder die entgegengesetzten Auslassventile, auf meiner nicht 100pro korrekten Zeichnung, oben dargestellt, geöffnet um den Dampf aus der nicht aktiven Zylinderhälfte entweichen zu lassen.

Kesselnachspeissungskolbenpumpe

Kesselnachspeissungskolbenpumpe

Auf meiner Zeichnung nicht weiter dargestellt, der aus dem Niederdruck entweichende Dampf wird anschliessend über einen Kondensator wieder zu Wasser verflüssigt. Dazu wird in ein Wärmetauscher, Kaltwasser, im meinem Beispiel Jakobstal aus dem Fluss Glatt, geleitet. Das wiedergewonnene Kondenswasser muss nun im nächsten Schritt zurück in den Kessel gedrückt werden. Dazu konzipiert unter dem Schwungrand liegend, eine Kolbenpumpe welche genügend Druck, sprich höher als der Dampfdruck im Kessel, erzeugt um das Wasser wieder der Dampfherstellung zuzuführen.

Die Kolbenpumpe wird über eine separate Pleuelstange, welche an der Dampfmaschinenkubelwelle befestigt ist, angetrieben.

Exzenterscheibenvetilsteuerung

Exzenterscheibenventilsteuerung

Die geheimnisvollen Ventile die jeweils auf und unter den beiden Zylindern, je 4 pro Zylinder, angebracht sind, werden mittels Umlenkhebel und Gestänge über Exzenterscheiben angetrieben. Die Exzenterscheiben wiederum sind über eine parallel zu den Zylindern angeordnete Achse und mittels Kegelradgetriebe an Kurbelwellenachse angeschlossen. Weiter Angeschlossen auf der Ventilsteuerwelle, über ein weiteres Kegelradgetriebe, der Zentrifugalregler welcher Einfluss auf die Einlasssteuerventile des Hochdruckteils nimmt. Bei steigender Drehzahl wird die Hebelübersetzung an den Hochdruckeinlassventilen so verändert das diese weniger Dampf in den Zylinder strömen lassen was wiederum die Drehzahl senkt. Mittels dieser Einrichtung wird eine Konstantdrehzahl bei unterschiedlicher Maschinenbelastung. ermöglicht.

Abschliessend die obligate Linksammlung
Dampfmaschinen allgemein, fremde Links
PDF “Die Entwicklung der Betriebsdampfmaschine” im Seminar für Wirtschafts- und Sozialgeschichte Köln
Umfassendes zu Dampfmaschinen und deren Steuerung auf Zeno.org unter Dampfmaschine
Sehr schönes Modell um selbst etwas herum zu Dampfeln Wie funktioniert eigentlich eine Dampfmaschine ?
Technik Geschichtlicher Verein Zürcher Unterland

Kleines Filmchen zu der restaurierten, baugleichen Maschine vom TGVZU im Gasiareal

Ergüsse von mir zur Jakobstal-Technik
Luisa-Net Industriegeschichtliches
Im Blog unter Spinnerei Jakobstal