Titel: | Die Presse mit hohem Wasserdruck im Eisenhüttenbetriebe. |
Fundstelle: | Band 284, Jahrgang 1892, S. 221 |
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Die Presse mit hohem Wasserdruck im
Eisenhüttenbetriebe.
Mit Abbildungen.
Die Presse mit hohem Wasserdruck im
Eisenhüttenbetriebe.
In der Versammlung des Vereins deutscher
Eisenhüttenleute am 31. Januar 1892 hielt R. M.
Daelen einen Vortrag über Pressen mit hohem Wasserdruck im
Eisenhüttenbetriebe, den wir seines weitgehenden Interesses wegen nachstehend
nach Stahl und Eisen Nr. 4 mit Einverständniss der
Redaction und des Herrn Vortragenden auszüglich wiedergeben.
Zum Uebertragen von Kraft ist das Druckwasser schon seit langer Zeit verwendet
worden, weil sein Vermögen, ohne Verminderung seines Raumes den Druck zu übertragen,
es zu diesem Zwecke besonders geeignet macht. In der Ueberwindung der
Schwierigkeiten, welche in der Verwendung von hochgepresstem Druckwasser liegen,
sind stetige Fortschritte zu verzeichnen. So lange derjenige Druck nicht
überschritten wird, welcher zum Abdichten des Presswassers nur gewöhnliche
Stopfbüchsen erfordert, sind alle Einrichtungen zur Benutzung des Druckwassers sehr
einfacher Natur; wird aber diese Grenze, welche für die meisten Verwendungszwecke
bei 50k/qc liegt,
überschritten, so entstehen besondere Bedingungen, welche zunächst die Eintheilung
der Pressen in solche für niedrigen und hohen Wasserdruck rechtfertigen. Der erstere
findet vornehmlich Verwendung zum Heben und Bewegen von Lasten und geht wohl
ausnahmsweise bis zu 100k/qc, die Reibung zwischen Kolben und Hanfpackung wird
dann aber schon so erheblich, dass die Abdichtung durch Lederstulpen vortheilhafter
erscheint, welche über 100 k zur Nothwendigkeit wird. Die Grenze der Möglichkeit der
Abdichtung geht bis zu 1000 k; für den praktischen Betrieb liegt der hohe
Wasserdruck zwischen 100 und 600 k, auf den sich auch dieser Bericht bezieht.
Das hochgepresste Wasser kommt in der Regel dann zur Uebertragung der Kraft in
Betracht, wenn die Hebel, Daumen, Schrauben und Zahnräder zu grosse Abmessungen
erhalten, mithin ungünstige Reibungsverhältnisse in Aussicht stellen würden, und
auch den Anforderungen an die Geschwindigkeit der Bewegungen der Arbeitsorgane nicht
anzupassen sind. Als Träger der Urkraft kommen meistens Dampfdruckpumpen in
Betracht. Die Druckpumpe bildet auch thatsächlich das bevorzugte System für
niedrigen Wasserdruck. Die Ansammlung und Leitung zu den Verwendungsstellen, sowie
die Steuerung daselbst ist aber für den hohen Wasserdruck mit erheblichen
Schwierigkeiten verbunden, welche namentlich in dem fast unausgesetzt arbeitenden
Hüttenbetriebe besonders empfunden werden. Die mit Gewichten belasteten Kolben,
welche früher meistens als Sammler dienten, verursachen bei Bewegungswechsel des
Wassers heftige Stösse in den Leitungen; letztere werden daher zur Vermeidung von
Rohrbrüchen vielfach nur noch aus geschmiedeten und gebohrten Stahlrohren
hergestellt. Die Sitze und Kegel der zur Steuerung dienenden Metallventile werden
bei grosser Durchgangsgeschwindigkeit durch das Wasser eingeschnitten, so dass nur
durch die sorgfältigste Instandhaltung in solchen Fällen Kraftverluste vermieden
werden können. In Folge dessen sind für die Erzeugung von hohem Wasserdruck
verschiedene, von einander abweichende Einrichtungen entstanden, so dass im
Wesentlichen folgende Systeme unterschieden werden können:
1) die Dampfpumpe mit Schwungrad und Sammler,
2) die Dampfpumpe ohne Schwungrad mit Sammler,
3) die Dampfpumpe ohne Schwungrad und ohne Sammler.
Bei diesen drei Systemen liegt die Steuerung der Arbeitsorgane der Pressen im
hochgepressten Druckwasser, was bei den folgenden vermieden ist:
4) einfach wirkender Druckübersetzer ohne Sammler,
5) Dampfpumpe mit Schwungrad ohne Sammler mit Leitung,
6) Dampfpumpe mit Schwungrad ohne Sammler und ohne Leitung.
Die zugehörigen Figuren enthalten eine Anzahl von für diese Eintheilung
charakteristischen Constructionen, die folgende Eigenthümlichkeiten haben:
Textabbildung Bd. 284, S. 222Fig. 1.Presspumpe für Druckwasser.Fig. 1 stellt die Dampfpumpe mit Schwungrad in
schematisch er Weise dar, welche meistens für die Erzeugung von hohem Wasserdruck
verwendet wird, nämlich diejenige mit Differentialkolben, welcher einseitig saugt
und zweiseitig drückt. A Dampfcylinder, B Saug- und Druckkolben, C,
D Druckkolben. Die Bewegung der Steuerung wird von der Kolbenstange
abgeleitet. Durch die vielfach ausgeführte Verbindung zweier solcher Dampfpumpen
wird die Gleichmässigkeit in der Wasserlieferung erhöht.
Zu 1) Die Dampfpumpe mit Schwungrad ist nicht ohne Sammler anwendbar, weil sie sich
dem Wasserbedarf der Pressen nicht fügen kann, sie erhält meistens einen möglichst
grossen Sammler, um die Arbeitspausen der Pressen zur fortwährenden Erzeugung von
Druckwasser auszunutzen, die Abmessungen der Pumpen können daher verhältnissmässig
klein genommen werden. Es können auch mehrere Sammler zu einer Pumpe gehören, von
welcher dann der ihr zunächst liegende das Stillsetzen nach der Füllung der Pressen,
sowie das Anlassen beim Beginn des Pressens selbsthätig ausübt. Um die Zahl der
Ventile möglichst zu beschränken, wird der Pumpenkolben nach dem Differentialsystem
ausgeführt und hat man gefunden, dass auch der Pumpenstiefel aus geschmiedetem Stahl
herzustellen ist, wenn der Druck 300 bis 600k/qc beträgt. Die Kolbengeschwindigkeit wird zwischen
1 und 1,5 m gehalten und könnte für den Dampf grösser genommen werden, was aber
wegen der Nothwendigkeit der Einschaltung einer Zahnradübersetzung und des doppelten
Ueberganges aus der geradlinigen in die drehende Bewegung vermieden wird.
Zu 2) Wenn von Fig. 1 die Zugstange und das Schwungrad
beseitigt werden, so entsteht das zweite System, welches mit kleinerem Sammler
versehen werden kann, weil die Maschine mehr geeignet ist, sich dem jeweiligen
Wasserbedarf der Pressen anzuschmiegen; die Abmessungen und Kolbengeschwindigkeiten
der Pumpen werden entsprechend grösser genommen.
Die Anlage wird billiger als bei 1, der Dampfverbrauch jedoch wegen der geringeren
Verwendbarkeit der Expansion grösser. Die übrigen Einrichtungen bleiben dieselben
wie bei 1.
Zu 3) Die Dampfpumpe mit dreitheiligem Pumpenbetriebe eignet sich wegen der
Gleichmässigkeit der Wasserlieferung besonders zum Betriebe ohne Schwungrad und
Sammler, wozu indessen auch die unter 2 beschriebene Anordnung benutzt werden
kann. Ihre Abmessungen müssen dem jeweiligen Wasserbedarf angepasst, also grösser
werden als bei 2, der Dampfverbrauch wächst dementsprechend, und da der Druck der
Rohrleitung während des Betriebes stets hochgehalten werden muss, so entstehen bei
etwaigen Undichtigkeiten die gleichen Verluste wie bei 1 und 2, die Anlage wird
indessen einfacher und billiger.
Textabbildung Bd. 284, S. 222Fig. 2.Druckübersetzer für Presswasser an der Dampfschere von Breuer,
Schumacher und Co. Zu 4) Der einfach wirkende Druckübersetzer (Fig.
2) hat einen stehenden Dampfcylinder A mit
Eintritt von unten und nach oben getriebenem Kolben, dessen verlängerte Stange B den Treibkolben bildet und in einem Cylinder C das Wasser im Verhältnisse der Uebersetzung der
beiden Kolbenflächen presst. Dieses wird durch eine Leitung dem Arbeitscylinder D der Presse zugeführt und bewirkt dort die Bewegung
des Presskolbens mit einem, dem grösseren Durchmesser entsprechenden kleinen Hube.
Die Steuerung des Dampfes wird vom Führer und, wenn erforderlich, auch selbsthätig
bewegt, im Druckwasser liegt ein selbsthätig wirkendes Ventil zur Regelung der
Geschwindigkeit der Kolben und ein ebensolches (h) zum
Einlassen von Nachfüllwasser nach eingetretenem Verlust. Beide Ventile sind vor
Eintritt des hohen Druckes geschlossen. Das gebrauchte Druckwasser tritt aus dem
Arbeitscylinder D wieder in den Treibcylinder C zurück. Bei Anwendung dieses Systems wird nicht nur
der Sammler, sondern auch die lange Druckleitung vermieden, da im Allgemeinen jede
Presse ihren Druckübersetzer erhält, indem Dampfleitungen in den meisten Werkstätten
vorhanden sind. Die
Uebersetzung von Dampf- in Wasserdruck kann in fast unbeschränktem Verhältnisse
gewählt werden, doch sucht man einen Wasserdruck von 400 k nicht zu überschreiten,
um die Reibung der Lederstulpen klein zu halten. Es ist vortheilhaft, den Hub des
Uebersetzers möglichst gross zu nehmen. Da Hub und Druck des Arbeitskolbens meistens
gegeben sind, so wird die Uebersetzung hiernach dem Dampfdruck gemäss bestimmt. Die
Kolbengeschwindigkeit kann in Folge der kurzen Leitung von dem Treib- zu dem
Arbeitscylinder und des Mangels von darin liegenden, bewegten Ventilen gross
genommen werden und dürfte mit 3 m in der Secunde ihre Grenze noch nicht gefunden
haben. Je grösser dieselbe ist, um so eher wird der Dampfzutritt während des Hubes
geschlossen und um so mehr kann die Expansion ausgenutzt werden, was hier in viel
höherem Maasse möglich ist, als bei einer schwungradlosen Pumpe mit genau begrenztem
Hube und constantem Gegendruck. Soll der Treibkolben an bestimmter Stelle
festgehalten werden, so wird eine massige Geschwindigkeit gewählt, wie denn
überhaupt der Uebersetzer jeder, durch das Arbeitsorgan der Presse bestimmten
Bedingung angepasst werden muss und wofür derselbe weite Grenzen besitzt.
Textabbildung Bd. 284, S. 223
Fig. 3.Pressvorrichtung mit Parallelführung der Cylinder.
Textabbildung Bd. 284, S. 223
Fig. 4.Daelen's horizontale Schmiedepresse.
Derselbe kann auch mit einem Cylinder doppelt wirkend
oder mit zwei gekuppelten Cylindern eingerichtet werden, um die Leitung in gegebener
Zeit zu vermehren, die Einrichtung der Wasserventile wird dann aber umständlicher.
Behufs Erzielung einer gezwungenen Parallelführung mehrerer Arbeitskolben kann nach
Fig. 3 eine entsprechende Zahl von Treibkolben
mit getrennten Cylindern und Leitungen an einem Dampfkolben angebracht werden. Die
Steuerung des Arbeitskolbens kann unabhängig vom Druckübersetzer durch einen
besonderen Dampfkolben unter Ein- und Auslassen von Füllwasser, oder durch Auslassen
von Niederdruckwasser in den Presscylinder geschehen. Die Sicherheit gegen einen
Bruch der Presse ist bei diesem System gross, da der Arbeitsdruck stets durch den
vorhandenen Dampfdruck begrenzt wird.
Die Dampfpumpe mit Schwungrad ohne Sammler, wie solche W. D.
Allen, Sheffield, zum Betriebe der Schmiedepresse anwendet1891 282 * 216., wirkt ähnlich wie der
Uebersetzer, indem der Pumpenstiefel mit dem Presscylinder durch eine kurze Leitung
ohne Arbeitsventile verbunden ist, der zurückgetriebene Arbeitskolben also stets der
Bewegung des Treibkolbens folgt. Die Steuerung desselben von Hand ist in Folge der
gleichmässigen Schwungradbewegung ausgeschlossen und wird nur der Presskolben durch
das Ein- und Auslassen von Niederdruckwasser in den Presscylinder gesteuert. Es
liegt hier das Bestreben vor; die Vorzüge des
Druckübersetzers mit denjenigen der Schwungradmaschine zu verbinden, was indessen,
abgesehen von den grösseren Anlagekosten, der Raum Verhältnisse wegen nicht überall
durchführbar ist, während auch ein Theil der Dampfersparniss durch die unbenutzten
Hübe der Schwungradmaschine verloren geht. Die Kolbengeschwindigkeit und die Hubzahl
sind durch die Geschwindigkeit des Wassers in der Leitung begrenzt, und da diese in
Folge dessen nicht gross genommen werden können, so entstehen um so grössere
Abmessungen der Dampfmaschinen, so dass auch hierdurch die Anwendung des Systems eine Beschränkung
erfährt.
Dieses ist weniger bei der in Fig. 4 dargestellten
wagerechten Schmiedepresse, Patent R. M. Daelen, der
Fall, weil hier der Treibkolben sich in dem Presscylinder bewegt, die Leitung also
fortfällt und der Presskolben auch bei sehr grosser Hubzahl dem Spiele folgen muss.
Die Grösse seines jedesmaligen Vorschubes wird dann dementsprechend klein bemessen,
was bei dem Steuern des Niederdruckfüllwassers zur Erzielung seines ganzen Hubes nur
vortheilhaft wirken kann. Die Betriebsmaschine kann bei diesem System weit entfernt
von der Presse liegen, die Lage des Arbeitscylinders derselben muss aber die
unmittelbare Verbindung mit dem Treibkolben und einer gekröpften Welle gestatten,
wodurch die Anwendungsfähigkeit gegeben ist, während andererseits hierdurch auch
diejenigen Uebelstände beseitigt werden, welche durch die Stösse in den Leitungen
entstehen. Die Ueberschreitung des höchsten zulässigen Wasserdruckes wird durch ein
Sicherheitsventil verhindert.
Textabbildung Bd. 284, S. 224Fig. 5.Schwellenpresse der Firma Breuer, Schumacher und Co. Das Anwendungsgebiet der verschiedenen Systeme für die Erzeugung von
Druckwasser wächst mit den Erfahrungen und Verbesserungen, durch welche die
Betriebsschwierigkeiten überwunden werden, so dass für die Wahl des Systems immer
mehr die Anforderungen der vorliegenden örtlichen Verhältnisse bestimmend werden.
Das Bestreben, den Sammler möglichst zu umgehen, wird in Folge des Ersatzes der
Gewichtsbelastung durch den Luftdruck, welche durch das Patent Prött und SeelhoffVgl. 1891 280 * 289. erfolgreich durchgeführt
istVgl. 1891 282 * 5., theilweise gegenstandslos,
indem das bei schnellem Wechsel der Wassergeschwindigkeit die Stösse erheblich
verstärkende Moment des Gewichtes fortfällt. Da in der neuesten Zeit auch andere
Vorrichtungen zur Verbesserung der Steuerungen des Druckwassers eingeführt worden
sind, so ist Anwendung der centralen Druckwassererzeugung mit und ohne
Schwungradpumpe jetzt auch für hohen Druck wesentlich erleichtert und wird auch für
die grössten bei Schmiedepressen verwendeten Drucke benutzt, während sie vordem
meistens bei Anlagen mit weitverzweigtem Betriebe in Aufnahme war, wie solchen die
Brücken-, Schiffsbauanstalten und Kesselschmieden besitzen, deren Werkzeuge zum
Richten, Schneiden, Lochen, Biegen und Vernieten des Walzeisens mittels Druckwassers
bewegt werden.
Für die Pressen der Blechwalzwerke, welche zum Biegen, Kumpeln, Schneiden und Stanzen
der Bleche dienen, ist die Pumpe mit Sammler schon mehrfach durch den einfach
wirkenden Druckübersetzer (Fig. 2) ersetzt worden,
nachdem derselbe sich zu anderen Zwecken, wie zum Betriebe von Blockscheren,
vortrefflich bewährt hatte.
Die in der Fig. 2 dargestellte Dampfschere, Patent der
Kalker Werkzeugmaschinenfabrik L. W. Breuer, Schumacher
und Co. in Kalk bei Köln a. Rh., mit Wasserübersetzung zum Schneiden warmer
Stahlblöcke besteht in. der Hauptsache aus dem von unten mit Dampf zu speisenden
grossen Dampfcylinder A, dessen Kolbenstange B Wasser oder eine andere Flüssigkeit durch den
Pumpencylinder C nach einem Druckcylinder D presst, welcher den dabei erzeugten Druck mit Hilfe
des Stössels E direct auf das Messer F überträgt. Ein oberhalb der Messerführung
befindlicher kleiner Dampfcylinder G hebt den Stössel
E mit dem Obermesser wieder in die Anfangsstellung
zurück.
Ein am Cylinder befindliches, mittels Handhebels a
bewegbares Dampfsteuerventil b ist so eingerichtet,
dass der durch das
Rohr c eintretende Dampf abwechselnd durch das Rohr d in den Gegencylinder G,
oder durch den Kanal e in den Dampfcylinder A einströmen und auf demselben Wege auch wieder zurück
in das Ausströmungsrohr f gelangen kann.
Textabbildung Bd. 284, S. 225Fig. 6.(1200 t) Schmiedepresse der Firma Breuer, Schumacher und
Co. Wird nun durch Niederdrücken des Dampfsteuerhebels a der Dampfzutritt zum grossen Dampfcylinder A
geöffnet, so geht der Kolben desselben aufwärts und drückt mittels des durch
die Kolbenstange B verdrängten Wassers den Stössel E nebst der damit verbundenen Traverse abwärts. Dabei
gleitet die feste Rolle der letzteren an der einen Seite des Säbelhebels l und zieht in Folge der Form dieses Hebels den mit
Ueberdeckung arbeitenden Dampfschieber b wieder hoch,
drosselt also nach Beginn des Schnittes den nach dem Dampfcylinder A gehenden Dampf, sperrt ihn sodann ab, so dass er nur
noch durch Expansion arbeitet, und steuert endlich bei Vollendung des Schnittes
selbsthätig ganz um, öffnet also den Dampfkanal für die Ausströmung. Umgekehrt
gleitet beim Rückgang der Theile die verstellbare Rolle an der anderen Seite des
Säbelhebels l. Ist dieselbe weit gestellt, so wird der
Dampfschieber b so weit nach unten gedrückt, bis die
Ausströmung geschlossen ist.
Da inzwischen der grosse, durch sein Eigengewicht frei fallende Dampfkolben noch
nicht ganz in seiner untersten Stellung angelangt ist, so bildet der durch das
Steuerventil b abgeschlossene Ausströmdampf einen
elastischen Buffer für den Dampfkolben.
Um den Betrieb von Pressen durch die unmittelbare Uebersetzung der Dampf- und
Wasserkolben den verschiedenen Zwecken anzupassen, sind noch eine Reihe von
Vorrichtungen construirt und durch Patent geschützt worden. Hierzu gehört die
Regelung der Geschwindigkeit der Kolben durch den Wasseraustritt, welche durch das
Anbringen eines Gegenkolbens so weit erfolgt, dass beim plötzlichen Aufhalten des
Widerstandes, z.B. beim Schmieden von kaltem Eisen, der sonst unvermeidliche Stoss
aufgehoben wird. Um nöthigenfalls eine sehr grosse Hubzahl in gegebener Zeit zu
erzielen, können mehrere Uebersetzer auf eine Presse wirkend angebracht werden.
Die Firma L. W. Breuer, Schumacher und Co. in Kalk hat
die Ausführung desselben nach dem Vorschlage des Vortragenden übernommen und die
Einrichtung, sowie den Bau in zweckmässiger Weise den verschiedenen Anforderungen
des Eisenhüttenbetriebes angepasst, wie die Darstellungen unter Fig. 5 und 6 zeigen.
Die doppelt wirkende Dampfpumpe ohne Schwungrad und Sammler kann, wie bereits
erwähnt, in gleicher Weise wie der Uebersetzer zur Wirkung gebracht werden, indessen
sind dann mehr Ventile im Druckwasser erforderlich und zwar solche, deren Bewegung
durch das Kolbenspiel verursacht wird, deren Verschleiss also mehr Instandhaltung
bedingt. Die Hasswell'sche Schmiedepresse, welche
bereits vor etwa 25 Jahren in österreichischen Werken zum Schmieden von Stahl und
Schweisseisen benutzt wurde, war mit einer solchen Pumpe versehen, deren
Unvollkommenheiten die lange Verzögerung in der Einführung dieses Systems theilweise
verursacht haben, während andererseits der Umstand, dass die Presse für die
Verarbeitung von Stahlblöcken zu schwach construirt war, wohl die Hauptschuld
daran getragen hat. Unter Benutzung der jetzt vorliegenden Erfahrungen kann die
doppelt wirkende Dampfpumpe wegen ihres geringen Raumbedarfes mancherlei
zweckmässige Anordnung ergeben.
Die Schmiedepresse (Fig. 7) nach dem Patent der Duisburger Maschinenbau-Actiengesellschaft ist mit
diesem System versehen und für einen Pressdruck von 100 t bei 300 k Wasserdruck in
Form eines einständrigen Dampfhammers ausgeführt. Der Ständer A trägt unten den Amboss, oben den Dampfcylinder B, dessen Kolben mit dem hohlen Presstempel C durch eine doppelte Traverse D verbunden ist. An der hinteren Seite des Ständers befindet sich der
Dampfcylinder E, welcher die zur Erzeugung des hohen
Wasserdruckes erforderlichen Pumpen F und G in Bewegung setzt und mittels Hebel H gesteuert werden kann. Oben auf dem Ständer ist das
Wasserreservoir J angebracht, das zur Speisung der
Pumpen und zur Aufnahme des gebrauchten Wassers dient. Durch den Schieber K wird der Dampf sowohl für den Hebecylinder, wie auch
für den Pumpendampfcylinder vertheilt.
Textabbildung Bd. 284, S. 226Fig. 7.Schmiedpresse der Duisburg Maschinenbau
Actiengesellschaft.L sind die Rohrleitungen zur Verbindung der Pumpe
bezieh. des Multiplicators mit dem hohlen Presstempel.
Die Neuheit der Construction besteht darin, dass der bei der Dampfhebemaschine in dem
Dampfcylinder gebrauchte Dampf in den über dem Dampfkolben befindlichen Raum
übergeführt werden kann, theils um Dampf zu sparen, theils um die Dampfspannungen
auf beiden Seiten des Kolbens auszugleichen oder durch Anwendung verschieden grosser
Kolbenflächen einen beschleunigten Rückgang des Stempels zu erzielen, während an der Maschine gleichzeitig zur Steuerung
der doppelt wirkenden Druckwasserpumpe ein Differentialhebelwerk vorgesehen ist, um
die Bewegung des Stempels derart abhängig von der Bewegung des Steuerhebels zu
machen, dass jede Stellung des letzteren einer ganz bestimmten Stellung des ersteren
entspricht. Eine fernere Eigenthümlichkeit ist die, dass der hohle Presstempel C sich in besonders starken Führungen zur Aufnahme
etwaiger seitlicher Druckkräfte bewegt. Die Presse ist seit einigen Monaten in
tadellosem Betrieb.
Die Schmiedepresse, nach der Construction von Trappen,
wird durch die Märkische
Maschinenbau-Actiengesellschaft in Wetter an der Ruhr mit einer ähnlichen,
jedoch von der Presse getrennten Betriebspumpe gleichen Systemes versehen und ist in den
Werken der Firma Skoda, Pilsen, in Betrieb.
Die Schmiedepressen sind für die Verarbeitung von Stahlblöcken erst in den letzten
Jahren zur allgemeinen Ausführung gelangt, nachdem die Firma Tannet und Walker in Leeds durch Ausführungen in grossen Abmessungen den
Beweis geliefert hatte, dass dieselben zum Ersatze der grossen Dampfhämmer
vortheilhaft verwendbar sind. Nach dem Vorgehen englischer Werke ist dieselbe
nunmehr von den meisten grossen Stahlschmieden in Betrieb genommen worden. Der
französische Ingenieur F. Gautier berichtete bereits im
J. 1889 über die Ausführungen von Schmiedepressen von Tannet
und Walker unter Angabe des Fallgewichts der durch solche zu ersetzenden
Dampfhämmer. Danach besitzt Krupp in Essen eine Presse
von 2000 t Druck, welche einen Hammer von 75 t ersetzt, während eine solche von 4000
t in der Ausführung begriffen ist. Aus den weiteren Ausführungen geht hervor, dass
damals bereits etwa 12 grosse Schmiedepressen in Betrieb oder bestellt waren und
solche von 1200 t für Hämmer von 30 t und solche von 4000 t für Hämmer von 120 t
angewendet wurden. (Vgl. 1891 279 * 55.)
Der Bochumer Verein für Bergbau und Gusstahlfabrikation
ist mit dem Bau von Schmiedepressen in der Weise vorgegangen, dass zuerst mehrere
kleinere Pressen mit einem Druck bis zu 1000 t und dann eine solche von 4000 t
hergestellt wurden. Diese liefern die Bestätigung dafür, dass durch eine
zweckentsprechende Steuerung die Uebelstände der im hohen Wasserdruck sich
bewegenden Ventile beseitigt werden können. Dies ist wesentlich dadurch erzielt
worden, dass die Ventilkegel mit besonderen, durch Niederdruckwasser bewegten Kolben
verbunden sind, welche dieselben entweder voll öffnen oder ganz schliessen. Die
Geschwindigkeit des Arbeitskolbens der Presse wird durch eine Drosselvorrichtung
geregelt, welche im Hochdruckwasser liegt. Die Schmiedepressen des Bochumer Vereins (Fritz
Baare's D. R. P. Nr. 45323 vom 19. April 1888. Fig. 8) sind für drei verschiedene Arbeitsdrucke eingerichtet, welche
sich wie 1:2:3 verhalten. Der Durchmesser des unteren Theils des Presskolbens
beträgt 930 mm, derjenige des oberen Theils 530 mm. Bei einem Wasserdruck von 600 at
würde der grösste Druck demnach 4075 t oder nach Abzug des durch die beiden
Hebekolben verursachten Druckes rund 4000 t betragen. Die Hebecylinder stehen mit
einem Accumulator von 50 at Druck in Verbindung, so dass nach Oeffnung des
Auslassventils der Steuerung der Presskolben nach oben steigt. Der Hub der letzteren
von 1500 mm genügt für die grössten vorkommenden Schmiedestücke. Ein Heben und
Senken des oberen Theils der Presse; wie solches bei
den von der Firma Tannet und Walker gebauten Pressen
geschieht, ist bei der Baare'schen Construction nicht
erforderlich, da selbst bei der niedrigsten Stellung der Kolben noch immer eine
genügende Führung im Cylinder besteht. An dem unteren Kolben ist die
Dichtungsmanschette durch eine leicht wegnehmbare Stopfbüchse zugänglich. Ebenso
können die Manschetten am oberen Theil des Kolbens nach Entfernung des
Cylinderdeckels schnell und mühelos ausgewechselt werden. Es müssen dort zwei
Manschetten, eine, welche nach oben, und eine, welche nach unten dichtet, vorhanden
sein. Da dieser Deckel ein bedeutendes Gewicht besitzt, so ist ein hydraulischer
Krahn angebracht, welcher denselben hebt und zur Seite bewegt. Eine Drehung der
den oberen Schmiedesattel tragenden Traverse wird durch die beiden an dem unteren
Ende noch 260 mm starken Hebekolben verhindert. Das Auswechseln des unteren
Schmiedesattels geschieht dadurch, dass derselbe mittels der Hebekolben bis über
Flur gehoben und durch einen der beiden Schmiedekrähne seitwärts gezogen wird. Der
obere Holm, welcher in zwei Theilen von gegossenem Stahl hergestellt ist, hat ein
Gewicht von 64 t. Der ebenfalls aus Stahlguss gefertigte Presscylinder wiegt in
bearbeitetem Zustand 35 t, zum Gusse desselben wurden 57 t Stahl verwandt.
Textabbildung Bd. 284, S. 227Fig. 8.Baare's Schmiedepresse. Die Steuerung der Presse, welche in der Patentschrift Nr. 48945
beschrieben ist, hat den grossen Vortheil, dass mittels eines einzigen Steuerhebels
der Presskolben mit dem kleineren Druck von 50 at auf das Schmiedestück gesetzt
wird, dann den hohen Druck empfängt und schliesslich wieder in die Höhe bewegt wird.
Der Ausschlag am Hebelgriff beträgt hierbei nur 600 mm und die aufzuwendende Kraft
etwa 5 k, so dass ein Junge bequem die Steuerung bedienen kann. Die Bewegung der
Ventile mittels Wasserdrucks anstatt von Hand hat den Vortheil, dass die Grösse und
der Hub derselben nicht beschränkt sind. Dadurch kann der Durchfluss des Wassers auf
eine verhältnissmässig geringe Geschwindigkeit gebracht werden, was für die
Haltbarkeit der Ventile von günstigem Einfluss ist. Neben dem Steuerhebel befindet
sich ein kleinerer Hebel, durch den die Querschnitte der beiden Zuflussleitungen zum
Presscylinder regulirt werden. In der mittleren Stellung des Hebels sind beide
Leitungen geöffnet, so dass die Presse mit grösstem Druck arbeitet. Durch eine
Verstellung des Hebels nach links wird ein Ventil in der Leitung zum kleinen
Cylinder geschlossen, so dass nur der mittlere Druck zur Verwendung kommt. Ein
Ausschlag nach rechts schliesst die Leitung nach dem unteren Cylinder und bewirkt
kleinsten Druck. Es kann demnach je nach Bedarf in jedem Augenblick die Grösse des
Drucks verändert werden. Hierdurch, sowie durch die Verwendung von Füllwasser von
geringerem Druck (50 at) während des Schmiedens wird eine bedeutende Kraftersparniss
erreicht, so dass für die Presse von 4000 t bei 600 at Wasserdruck eine
Zwillingspumpe mit Dampfcylindern von nur 760 mm Durchmesser und 920 mm Hub genügt.
Der hierzu gehörige Accumulator hat einen Durchmesser von 225 mm und einen Hub von 3
in und ist nach dem Patent von Prött und Seelhof (280 * 289) ausgeführt. Das Abstellen und Anlassen der
Pumpe wird durch den Accumulator in der höchsten und tiefsten Stellung selbsthätig
bewirkt.
Der Betrieb der Krahne erfolgt durch Druckwasser von 50 at, wodurch das Heben und
Senken der Last mittels unmittelbar wirkender Kolben, welche in senkrecht stehenden,
fahrbaren Cylindern gehen, in einfachster und sicherster Weise ausgeführt wird. Zum
Wenden der Schmiedestücke während des Schmiedens dienen zwei Wellenleitungen, auf
welchen verschiebbare Kettentrommeln angebracht sind und welche durch Wassermotoren
betrieben werden. Dieselben können zum Herausziehen der Schmiedestücke aus den
Oefen benutzt werden. Das zum Betrieb der Erahne und der Presse nöthige Druckwasser
von 50 at wird durch eine Zwillingspumpe mit Dampfcylindern von 460 mm Durchmesser
und 700 mm Hub geliefert. Der dazu gehörige Gewichtsaccumulator hat einen
Durchmesser von 450 mm und einen Hub von 3,5 m. Schliesslich ist noch zu erwähnen,
dass als Reserve eine zweite 600 at-Pumpe, eine zweite 50 at-Pumpe und ein zweiter
Luftaccumulator vorhanden sind. Einer längeren Betriebsstörung der Presse ist
demnach möglichst vorgebeugt.
Textabbildung Bd. 284, S. 228Umsteuerung der Presse des Bochumer Vereins. Die Steuervorrichtung Patent Nr. 48945 (Fig. 9a–f) bezweckt, die zum
Steuern der Schmiedepresse angewendeten Ventile leicht, schnell und stossfrei
beweglich zu machen. Zu dem Zwecke wird jedes derselben mit einem Kolben in
Verbindung gesetzt, auf welchen niederer Wasserdruck wirkt, welcher durch einen
Schieber von Hand steuerbar ist. Da auf diese Weise sich jedes Steuerventil ganz
öffnet, so muss die Geschwindigkeit des Presskolbens auf andere Weise regulirbar
gemacht werden, und geschieht dieses dadurch, dass ein entlasteter Drosselschieber
in die Druckwasserleitung eingeschaltet wird, welcher ebenfalls von Hand leicht
bewegbar die Wasser- und Kolbengeschwindigkeit nach Bedarf regulirt.
Fig. 9a stellt in
schematischer Weise die Gesammtanordnung der ganzen Anlage dar, während Fig. 9b den
Wasserdruckschieber in drei verschiedenen Stellungen, Fig. 9c eine
beispielsweise Ausführungsform des Drosselschiebers, Fig. 9d eine ebensolche
für die Steuerventile zeigt, und in den Fig. 9e und 9f der
Wasserdruckschieber im Zusammenhang mit dem Drosselschieber, welche beide
gemeinsam bewegt werden, zur Darstellung gelangt ist.
In Fig. 9a sind B und C Kraftsammler, aus
welchen der Cylinder der hydraulischen Presse A
gespeist wird. Der Kraftsammler B enthält Druckwasser
von niederem Druck (50 at), welches zum Füllen des Presscylinders oder zum
Vordrücken des Presskolbens verwendet wird, während der Kraftsammler C zur Ausübung des eigentlichen Arbeitsdruckes dient
und deshalb höher belastet ist (500 at). abc sind die
Steuerventile. Durch b gelangt das Wasser von 50 at,
durch c das Wasser von 500 at in den Presscylinder,
während durch a das gebrauchte Druckwasser wieder aus
dem Presscylinder abgelassen werden kann. Die Aufwärtsbewegung des Presskolbens wird
dadurch bewirkt, dass der Mantelraum unter einer ringförmigen Fläche desselben mit
einem der Kraftsammler fortwährend in Verbindung bleibt. Diese Aufwärtsbewegung kann
auch durch einen über dem Presscylinder oder durch zwei neben demselben angebrachte
besondere Hebecylinder erfolgen. Die Handhabung der Steuerventile ab c geschieht nicht direct, sondern durch den
Vertheilungsschieber d, welcher mittels eines
Handhebels h bewegt wird. Das Oeffnen und Schliessen
der Steuerventile erfolgt durch den niederen Druck mit Hilfe kleiner Cylinder (Fig. 9d). Dieselben
stehen mit dem Vertheilungsschieber d durch die
Leitungen uvw in Verbindung. Der Eintritt des zum
Steuern benutzten Druckwassers in den Vertheilungsschieber erfolgt durch die Leitung
p, der Austritt durch die Leitung q.
Der Vertheilungsschieber d enthält zwei Muscheln, welche
hinter oder neben einander angeordnet sein können. In den Schieberspiegel münden
drei Kanäle, welche je mit dem Raum m der Steuerventile
in Verbindung stehen. Der Eintritt des Steuerwassers in den Schieberkasten des
Vertheilungskastens erfolgt bei p, der Austritt bei q.
Zum Steuern der Presse ist es erforderlich, dass jedes der drei Ventile beliebig
geöffnet werden kann, während die beiden anderen geschlossen bleiben. Andererseits
müssen alle drei Ventile geschlossen bleiben können, sobald der Presskolben
unverändert in seiner Lage gehalten werden soll. Die Ventile sind aber geschlossen –
es erfolgt also ein Stillstehen des Presskolbens – wenn in den Raum m Druckwasser von 50 at gelangt, und dieses geschieht,
sobald der entsprechende Kanal des Schieberspiegels durch den Schieber nicht gedeckt
ist, dagegen wird dasjenige Ventil geöffnet, dessen zugehöriger Kanal durch die
Schiebermuscheln mit dem Austrittskanal q in Verbindung
gebracht wird.
Der Schieber ist in Fig.
9b mit I, II und III in seinen drei Hauptstellungen bezeichnet. Bei der Stellung I ist das Rücklaufventil, bei II das Ventil für 50 at und bei III das
Ventil für 500 at geöffnet, während jedesmal die beiden anderen Ventile geschlossen
bleiben. Bei einer Zwischenstellung zwischen I und II bezieh. zwischen II und
III sind alle drei Ventile geschlossen.
Die Ventile öffnen sich bei ihrer Bewegung jedesmal, der ihnen gestatteten Hubhöhe
entsprechend, und es ist schwierig, diese in einfacher Weise während der Bewegung
des Presskolbens zu vergrössern oder zu verkleinern. Die Geschwindigkeit des
Presskolbens ist deshalb bei gleichem Widerstand nicht veränderlich.
Für die Benutzung der Presse kann es aber wünschenswerth werden, dass eine solche
Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit leicht und beliebig erfolgen kann. Dieses wird
vollkommen durch einen oben schon erwähnten Drosselschieber g (Fig. 9c)
erreicht. Derselbe steht bei r mit den Steuerventilen
a, b und c und bei s durch Rohrleitungen mit der Presse in Verbindung. Der
Drosselschieber und der Wasserdruckschieber werden beide durch einen Handhebel
bewegt, wie dieses durch die Fig. 9e und f verdeutlicht ist. Der Drosselschieber ist vollkommen entlastet und kann
deshalb leicht bewegt werden. Derselbe wirkt in der Weise, dass gleichzeitig mit
oder auch kurz nach dem Oeffnen eines jeden der Steuerventile a, b oder c eine
allmähliche Verbindung mit der Presse A erfolgt.
Hierdurch wird es ermöglicht, sowohl das Niedergehen des Kolbens bei einem Drucke
von 50 oder 500 at, als auch die Aufwärtsbewegung des Kolbens beliebig schnell oder
langsam erfolgen zu lassen. Bei der beschriebenen Anordnung ist besonders darauf
Bedacht genommen, dass die an dem Hebel auszuübende Kraft eine sehr geringe sei,
damit die Bewegung des Presskolbens mit um so grosserer Sicherheit und Genauigkeit
ausgeführt werden kann. Dieser Zweck wird vollkommen erreicht, indem die Abmessungen
des Wasserdruckschiebers auf ein sehr geringes Maass reducirt werden können, da die
Bewegung des vollkommen entlasteten Drosselschiebers nur geringe Kraftanwendung
erfordert.
Die wagerechte Schmiedepresse (Fig. 4) hat der
Vortragende von der Ansicht ausgehend construirt, dass diese Anordnung die
Zugänglichkeit des ganzen Werkzeuges für die Bewegung des Schmiedestückes, das
Auswechseln der Hammer- und Ambosstheile, sowie der Instandhaltung wesentlich erhöht
und die Anlagekosten verringert.
A Kurbelwelle mit Schwungrad und Antrieb von einer
Dampfmaschine, B Schubstange zur Uebersetzung der
Kurbelbewegung auf den kleinen Treibkolben C, welcher,
im grossen Presscylinder D gehend, den Vorschub des
Arbeitskolbens E bewirkt. Dieser trägt den Hammer F, dem gegenüber der Amboss G befestigt ist. Zwischen beiden hängt das Schmiedestück I in Ketten an den Krahnrollen H. Die Rahmenplatten K bestehen aus gewalztem
Stahl, sind auf den Fundamentrahmen L befestigt und
tragen den Cylinder D und den Amboss G. Der im Cylinder h
gehende kleine Kolben N wird durch einen Handhebel mit
niederem Wasserdruck gesteuert und bewegt den Presskolben E, indem gleichzeitig das Rückschlagventil O
gehoben wird, wenn E zurückgehen und frei fallen
gelassen wird, wenn E vorgeschoben werden soll; P und Q sind die Zu- und
Ablassrohre für den niederen Wasserdruck. Das Füllen des grossen Presscylinders D geschieht durch Wasser aus einem Hochbehälter. RR sind Stollen, welche auf Hebetischen angebracht
werden, um beim Strecken das Vorschieben des Schmiedestückes in leichterer Weise zu
bewirken, als dieses durch die Schmiedekrahne geschehen kann. Die Hammer- und
Ambosseinsätze werden mittels letzterer ausgewechselt.
Um die seitliche Schwankung des Gerüstes der Schmiedepressen aufzuheben, welche die
senkrechten Säulen gestatten und welche bei jeder seitlichen Druckwirkung des
Presskolbens eintritt, hat der Vortragende die Schrägstellung derselben
vorgeschlagen, wodurch gleichzeitig der obere Träger fortfällt, indem die Zugbolzen
an dem Deckel des Presscylinders angreifen.
Bezüglich der Wirkung der Presse im Vergleich zum HammerVgl. 1891 279 * 55. hat sich dieselbe für die
Verarbeitung von Flusseisen günstiger herausgestellt, weil die Wirkung unbedingt den
ganzen, unter dem Presskolben stehenden Theil eines Blockes treffen muss, denn wenn
der Druck nicht genügt, um den Widerstand desselben zu überwinden, so muss der
Kolben stehen bleiben.
Im Allgemeinen wird angegeben, dass die Presse bei gleichem Dampfverbrauch das
Doppelte an Gewicht der Erzeugung von Schmiedestücken in gleicher Arbeitszeit
liefert als ein entsprechender Dampfhammer, was dadurch erklärbar wird, dass bei
letzterem ein Theil der Schlagwirkung in das Fundament geht, während der Druck der
Presse ganz zur Wirkung auf das zu schmiedende Stück gelangt.
Die Frage, ob die Presse als Ersatz für die Blockwalze geeignet sei, ist noch
unentschieden. Nach dem Erfolge einer solchen auf den Clarence Works,
Middlesborough, scheint die Beantwortung nicht ungünstig auszufallen, da dieselben
bei 1200 t Pressdruck etwa 50 bis 60 t rechteckig vorgeschmiedeter Blöcke und
Brammen in einer Schicht lieferte. Die Presse hat dagegen den Vortheil, dass sie
sämmtliche rechteckige Querschnitte ohne Veränderung der Arbeitsstücke herstellt,
während die Anzahl derselben für je ein Paar Blockwalzen beschränkt ist, was
namentlich für die Herstellung von Brammen zu Blechen in Betracht kommt; wenn es
sich aber um die, im Walzwerksbetriebe meist gebrauchten nahezu quadratischen
Querstücke von vorgewalzten Blöcken handelt, so dürfte doch die Blockwalze in Bezug
auf Dampfverbrauch und Löhne noch für lange den Vorzug behalten. Besondere
Einrichtungen für Schmiedepressen zum Ersatz von Blockwalzen sind in den Pressen von
B. Walker in Leeds und Ch.
Davy in Sheffield verwendet worden.
Eine Presse von besonderer Bedeutung für den Hüttenbetrieb ist diejenige zum
Verdichten von flüssigem Stahl in der Coquille von Witworth, Manchester (Fig. 10), welche der
Vortragende in dem Stahlwerk in Bethlehem, Nordamerika, in Betrieb sah. A ist der Presscylinder, B
der Tauchkolben, C der Wagen, auf welchem die gefüllte
Coquille unter die Presse gefahren wird, mit D sind
vier hohle Säulen zur Verbindung von A mit dem
senkrecht beweglichen Holm E bezeichnet, welcher
mittels von Druckwasser getriebener Kolben gehoben und durch Ringe F an D befestigt wird. G ist der Kolben zum Abschluss der Coquille bei dem von
unten erfolgenden Druck auf den flüssigen Stahl.
Textabbildung Bd. 284, S. 229Fig. 10.Presse des Bethlehem Eisenwerkes. Der Druck beträgt nach Prof. Howe in Boston
10 bis 30k/qmm des
Blockes. Derselbe wird bis zur Erstarrung unterhalten und bewirkt Verdichtung des
Stahls in vollkommener Weise. Die Coquille hat Vorrichtungen zum Auslassen der Gase, welche während
des Druckes in grosser Menge entweichen.