Die CORLISS Maschine

Helmut Harhaus
Mit freundlicher Genehmigung der Fachzeitschrift Journal Dampf & Heißluft



Da steht sie nun – fertig und in einer Pracht, die jeden Dampf-Fan ehrfurchtsvoll erstaunen lässt: Das neue Werk von Dieter Strube, das Modell der legendären CORLISS-Maschine. Über 15 Monate wurde an diesem Modell gearbeitet, Teile und Baugruppen hatte man schon mal zu Gesicht bekommen und bereits diese Einzelteile ließen große Erwartungen aufkommen. Und nun ist sie montiert, mit all ihren Hunderten von Einzelteilen zieht sie den Betrachter in ihren Bann. Das ist kein „Modell“, das ist ein „Werk“! Eine Maschine, wie sie nur von Dieter Strube zu erwarten ist. Und eigentlich überflüssig zu erwähnen, dass sie selbstverständlich läuft und die komplizierte Corliss-Steuerung auch im Modell äußerst sensibel funktioniert.




Die Vorarbeiten

Die Grundlagen und das Prinzip stammen aus der Literatur. Danach entsteht in Strubes Werkstatt dann zuerst auf dem Papier eine Maschine, die in ihrer Größe den Möglichkeiten der Werkstattausrüstung angepasst wird. Wie all seine Maschinen, hat der Mechanikermeister auch diese nach eigenen Berechnungen, Skizzen und Dimensionen gebaut. Dimensionsbestimmend sind dann immer die größten Bauteile, wie z.B. das Schwungrad. Alles andere wird dann proportional dazu ausgerichtet. Eine solcher CORLISS-Maschinen entstand vor vielen Jahren in Frankreich und wurde von Jean-Paul Delaby gebaut. In einem Bildbeitrag berichtete 1994 die Fachzeitschrift „Das Dampf-Modell“ darüber. Diese sechs Fotos und ein paar Skizzen aus alten Technikbüchern waren die Ausgangsbasis für die neue Konstruktion. Das Besondere an diesem System ist die äußerst sensible Steuerung der Dampffüllung. Der Amerikaner George Henry Corliss, er lebte von 1817 bis 1888, konstruierte in den 1860er-Jahren gigantische Maschinen. Einige wurden in Frankreich von der Firma Granier et Faure, Beaulieu de Paris et Crepelle et Garrand de Lille gebaut. Sie zeichneten sich durch einen sehr guten Wirkungsgrad aus, sie hatten deutlich weniger Dampfverbrauch und sie ließen sich sehr feinfühlig in der Drehzahl regeln.



Das Prinzip der Dampfsteuerung basiert auf der bekannten Rundschiebersteuerung. Üblicherweise ist der Rundschieber mit dem Exzenter gekoppelt und macht somit eine oszillierende, pendelnde Bewegung entsprechend der Sinuskurve. Im Ablauf öffnet sich der Rundschieber langsam, lässt auf dem Höhepunkt einen ungehinderten Dampfeinlass zu, schließt dann langsam wieder – und das in symmetrischer Winkelgeschwindigkeit. Das langsame Schließen des Rundschiebers lässt also auch immer noch Dampf eintreten, auch noch nach der eigentlichen „Offen-Phase“. Corliss kam nun auf die Idee, diese Öffnen-/Schließbewegung nicht starr an den Exzenter zu koppeln, er unterteilte das Gestänge und machte somit ein „Ausrasten“ von der Pendelbewegung möglich.


Das Prinzip der Corliss-Steuerung

Das funktioniert nun so: Der Exzenter schiebt über das Gestänge den Rundschieber „Dampfeinlass“ auf. Das läuft noch symmetrisch zur Exzenterdrehung, also sinusförmig. Im Augenblick des Totpunktes ist der Dampfeintritt ungehindert offen und Dampf strömt in den Zylinder ein. Und nun – in diesem Augenblick – wird über die Klinke das Gestänge ausgekuppelt. Eine Feder holt das Steuergestänge schlagartig zurück, der Rundschieber schließt schlagartig die Dampfzufuhr. Nun ist also der Zylinderraum über dem Kolben mit Dampf gefüllt, der kann sich entspannen und seine Arbeit leisten. Es strömt kein weiterer Dampf mehr nach. Ist der untere Totpunkt erreicht, rastet die Klinke wieder auf der Schubstange ein – ein neuer Hub kann beginnen.


Schematischer Vergleich der Steuerkurven eines normalen Rundschiebers und eines Rundschiebers nach Corliss.

Diese Klinke hat eine genau berechnete Kurve. Sie bewegt sich damit unter einem Stift/Anschlag durch, der in seiner Position vom Fliehkraftregler angesteuert wird. Wird die Maschine nun langsamer, vielleicht weil ihr mehr Leistung abverlangt wird, dann hebt sich der Stift etwas. Das bewirkt, dass das Ausklinken zu einem etwas späteren Zeitpunkt erfolgt. Demnach ist die Dampfzufuhr länger geöffnet und der Maschine wird länger bzw. mehr Dampf zugeführt. Erhöht sich die Maschinendrehzahl, rückt der Stift wieder näher an die Klinke heran und bewirkt ein früheres Ausrasten: ergo, weniger Dampffüllung.Dieses System arbeitet unglaublich sensibel. Der gesteuerte Punkt des Ausrastens bewirkt nur geringfügigste Änderung im Drehwinkel der Schließphase. Das bringt winzige Änderungen des Füllgrades, der Verdichtung und damit feinst mögliches Einregeln auf die vorgegebene Drehzahl.





Durch die sichelförmige Form der Klinke werden Maschinen dieser Bauart in Frankreich auch „Lame de sabre“, die „Säbel-Klingen“ genannt.
Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine doppelwirkende Maschine. Der Kolben wird also in jeder Bewegungsrichtung mit Dampf beaufschlagt. Somit muss die Dampfeinlass-Steuerung à la Corliss natürlich doppelt gebaut und beidseitig im Zylindergehäuse platziert werden. Diese Einlass Drehschieber liegen oben, über den Auslass-Drehschiebern. Der Dampfauslass wird auch über separate Drehschieber-/Rundschiebersteuerung geleitet – ebenfalls doppelt vorhanden. Diese sind aber wie üblich zum Exzenter gekuppelt, öffnen und schließen symmetrisch.