|
|
Karl Kley
| Name | Karl Kley |
| Ortssitz | Bonn (Rhein) |
| Art des Unternehmens | Dampfmaschinenkonstrukteur |
| Anmerkungen | 1831 - 1915. Konstrukteur von Gestängepumpen für den Bergbau. Baute auch Ventilatoren und Zentrifugalregulatoren mit Gewichtsbelastung. |
| Quellenangaben | [Neue Deutsche Biographie 12 (1979) 62] [Matschoß: Entw Dampfmaschine (1908) II, 280] |
| Zeit |
Ereignis |
| 12.08.1831 |
Geburt von Karl Kley in Mannheim als Sohn des Handelsmanns Georg Wilhelm Kley (1800–50). - Er studiert in Karlsruhe unter Redtenbacher, dessen Assistent er wird. |
| 1857 |
C. Kley besucht im Auftrag der Vielle Montagne die schwedischen Zinkgruben und arbeitet die Pläne für die großzügig geplanten Betriebseinrichtungen aus. |
| 1857 |
Heirat mit Elisabetha Henr. Frieder. Ernestine Hoffmann (* 1834). - Aus der Ehe gehen sieben Kinder hervor |
| 1857 |
Kley läßt sich als ratgebender Ingenieur der Vielle Montagne nieder |
| 1861 |
Kley gelingt der Durchbruch mit der Neukonstruktion der Woolf'schen Wasserhaltungsmaschine für die Grube Altenberg bei Aachen. Das Woolfsche System, das nach Mißerfolgen in England in Vergessenheit geraten war, erbringt von der Fachwelt für unmöglich gehaltene Resultate |
| 1878 |
Kley meldet ein Patent (D.R.P. Kl. 14 Nr. 2345 vom 1. Februar 1878) auf eine Wasserhaltungsmaschine mit Rotation und Hubpausen an. Die Kley'sche Maschine besteht die Bewährungsprobe so gut, daß sie über Jahrzehnte auch im Ausland gebaut wird. Zahlreiche Gutachten heben ihre Wirtschaftlichkeit hervor und sprechen von 50 %, in Einzelfällen sogar von 70 % Kohlenersparnis. |
| 1879 |
Ende der Beratungstätigkit Kleys für die Bergbaugesellschaft Vielle Montagne. In dieem Jahr läßt er sich in Bonn als Zivilingenieur nieder |
| 1911 |
Carl Kley wird Dr.-Ing. e.h. der TH Karlsruhe |
| 19.10.1914 |
Tod von Carl Kley in Bonn |
| Tätig |
ab |
Bem. |
bis |
Bem. |
Kommentar |
| Dampfpumpenkonstruktionen |
1861 |
auf Grube Altenberg |
|
|
|
Zeit = 1: Zeitpunkt unbekannt
| THEMA | Kley's Wasserhaltungsmaschinen |
| TEXT | Seit dem Jahre 1875 werden mit steigender Vorliebe Karl Kleys Rotations-Kataraktmaschinen zur Anwendung gebracht, obwohl der geniale Konstrukteur, welcher die Dauerhaftigkeit in erster Linie berücksichtigt, erfreulicher Weise, so wie ein Architekt ersten Ranges seine Auftraggeber zwingt, außergewöhnlich kostspielige Konstruktionen zur Anwendung zu bringen und hierdurch dem Verständnis dafür Bahn bricht. Mit vollem Recht sagt Kley, daß die zu große Rücksicht auf die
Herstellungskosten und die zu geringe Beachtung der Arbeitsökonomie und der Betriebssicherheit zu Unfällen und zu Betriebskosten-Überschreitungen führen, denen man nur mit außergewöhnlichen Opfern begegnen kann und denen man
vernünftigerweise von vornherein durch größere Herstellungskosten vorbeugen muß. "Es hat sich schon häufig bewährt, daß mit der kostspieligsten Herstellungsweise, wenn sie begründet und dem Zwecke entsprechend ist, man schließlich die
vortheilhafteste Arbeit erzielt und eine Betriebsersparnis erreicht, welche auf dem ersten Blick unglaublich erschien. Dies gilt in erster Linie von den Wasserhaltungsmaschinen, ganz besonders von jenen, welche beträchtliche Wassermengen aus großen Tiefen zu bewältigen haben." Indessen ist die Kley'sche Maschine nur teurer als eine Kataraktmaschine alter
Konstruktion ohne Schwungrad, dagegen eher noch etwas billiger als eine gewöhnliche Rotationswasserhaltungsmaschine, da das Schwungrad und der ganze Kurbelmechanismus mit seinem Zugehör viel leichter wird und die übrigen Organe teils ganz
unverändert bleiben, teils nicht wesentlich teurer sind als die der seitherigen Rotationswasserhaltungsmaschinen. Berücksichtigt man überdies, daß diese Maschine langsamer durch die toten Punkte geht und daher auch bei viel größerer
Tourenzahl, als andere Maschinen es gestatten, noch immer für den Wechsel der Pumpenklappen die erforliche Zeit erübrigt, so kann man in Hinblick auf die zulässige Maximalleistung die Maschine auch nicht als teurer bezeichnen als irgendeine andere, welche gleiche Maximalleistung zuläßt. Die bisher angewendeten Rotationsmaschinen hatten zwar vor der ehemaligen Kataraktmaschine den Vorzug der Hubbegrenzung, also der größeren Sicherheit und der Möglichkeit der Anwendung stärkerer Expansion, also geringerer Betriebskosten ohne Anwendung so riesiger Gestängs- und Gegengewichte, wie sie bei Kataraktmaschinen mit Expansion erforderlich sind, um keine zu große Maximalgeschwindigkeit beim
Gestängsaufgang zu erhalten; allein diese Maschinen vertrugen in der Regel keine geringere Umdrehungszahl als 4 in der Minute, wobei die lebendige Kraft des Schwungrades schon kaum noch hinreichte, um den toten Punkt zu überschreiten. War
also nicht genügend viel Wasser zu bewältigen, um 4 Umdrehungen in der Minute machen zu können, so mußte man die Maschine periodisch einstellen, oder die Wasserhaltung durch eine besondere, auf die kleine Wassermenge berechnete Kataraktmaschine besorgen lassen, welche dann allerdings auch bei großem Wasserandrang ermöglichte, die
Rotationsmaschine nicht schneller gehen lassen zu müssen, als für die Pumpen zuträglich ist. Karl Kley, Zivilingenieur in Bonn (D.R.P. Kl. 14 Nr. 2345 vom 1. Februar 1878) ist es gelungen, die Vorteile beider Konstruktionssysteme in eine Konstruktion zu vereinigen, welche in der Tat allen Anforderungen, welche an eine Wasserhaltungsmaschine gestellt werden können, in außerordentlich vollkommener Weise entspricht. Seine Maschine ist eine doppelt wirkende ein- oder zweicylindrige Balanciermaschine mit Steuerventilen und Katarakten und mit Schwungrad. Die Dampfverteilung wird durch eine Steuerstange besorgt, welche ihre Bewegung von der Balancierachse aus mittels eines außerhalb des Balancierlagers angebrachten Hebels, Gelenkes und Hilfsbalancier mit Gegenlenker erhält, somit nur durch den Hauptbalancier mit dem Schwungrad in Zusammenhang stehend dieselbe Bewegung macht, ob sich die Kurbel aus der toten Lage nach der einen oder anderen Richtung bewegt. Deshalb kann sich das Schwungrad im einen oder anderen Sinne drehen oder oszillierend arbeiten, und die Maschine kann bei jeder Kolbenstellung in Betrieb gesetzt werden. Der Maschinist hat nur darauf zu
achten, daß die Kurbel nicht am toten Punkt oder zu weit vor oder hinter diesem stehen bleibt, was er durch Handhabung des Handventiles leicht erzielt, und daß der Katarakt nicht zu früh und nicht zu spät wirkt, sondern die gewünschte
Pause oder, bei mehr als 5 bis 6 Umdrehungen, die ununterbrochene Rotation mit Geschwindigkeitsverzögerung in den toten Punkten bewirkt. Kommt die Kurbel zu weit über den toten Punkt, ehe der Katarakt seinen Niedergang vollendete, also
ehe frischer Dampf gegeben wurde, so zieht die Steuerstange diesen wieder auf, die Maschine erhält keinen Dampf und bleibt stehen. Dies geschieht auch, wenn ein Bruch im Schacht erfolgt, oder die Pumpen Luft saugen, oder der Maschinist zu viel Dampf gegeben hat. In allen diesen Fällen kann kein weiteres Unglück geschehen, sondern die Maschine bleibt stehen. Wenn durch irgend eine Ursache, z.B. durch eine Ausbesserung der Schwungradlager, der Pleuelstange u. dgl., die Ausschaltung des Schwungrades notwendig wird, so arbeitet die Maschine wie eine gewöhnliche Kataraktmaschine als
Hubmaschine mit unbegrenztem Hub, wobei man ihr zur Sicherheit nahe volle Füllung bei geringer Dampfspannung gibt und den Kolben natürlich nicht bis zu den äußersten Stellungen gelangen läßt, welche er bei dem Betrieb mit der Kurbel
erreicht. Die Tourenzahl wird bei der Arbeit mit Pausen nur durch den Katarakt reguliert. Bei den größeren Tourenzahlen ohne Stillstand des Schwungrades muß auch das Hand-Dampfventil reguliert werden. Bei geringer Wassermenge kann man bis zu einem Spiel in der Minute herabgehen, bei großem Wasserandrang sind 10 Spiele in der Minute möglich, wenn der
Dampfkolben 2500 bis 3500 mm Hub hat, bei 1500 mm Hub sind 15 Spiele, bei 1200 mm Hub 18 Spiele in der Minute möglich. Die kleine eincylindrige Maschine auf Grube Kupferkaute von 600 mm Durchmesser und 1200 mm Hub, welche Anfang August 1881 mehrere Tage hindurch mit 18 Umdrehungen in der Minute arbeiten mußte, machte am 17. August sogar in 8 Minuten nur einen Hub. Das Schwungrad kann hierbei viel leichter sein als bei den früheren Rotationsmaschinen, wo es die Aufgabe hatte, über den toten Punkt hinweg zu helfen, welche Aufgabe hier ganz wegfällt. Alle Maschinenteile sind gut
zugänglich. Bei Woolf'schen Maschinen wendet Kley das Volumenverhältnis 1 : 4 an, bei 6 at Maximalkesselspannung, und eine Füllung von 25 Prozent Minimum bis 65 Prozent Maximum im kleinen Zylinder. Bei letzterer Füllung hat man noch immer sechsfache totale Expansion; wir erachten daher den kleinen Zylinder als richtig, den großen Zylinder aber schon
als überflüssig groß dimensioniert und glauben, daß man ohne ökonomischen Nachteil den Niederdruckzylinder kleiner nehmen dürfte, wodurch die Maschine etwas billiger würde. Wirklich ist auch Kley bei seiner neuesten Maschine Nr. 22 auf das Volumenverhältnis 1 : 3 herabgegangen für 6- bis 9-fache Expansion. Ausnahmsweise sind Kley'sche einzylindrige Maschinen auch direktwirkend gebaut und, wenn die Umstände es erheischen, auch ohne Kondensation. Wegen des leichten Schwungrades wird die Maximalgeschwindigkeit beim Auf- und Niedergang des Gestänges allerdings größer als bei gewöhnlichen Rotationsmaschinen und bei Kataraktmaschinen ohne Expansion. Es hängt dieselbe aber ganz von der
lebendigen Kraft, welche die vorhandene Schwungmasse aufnehmen kann und von dem gewählten Expansionsgrad ab. Da der Schwungring im Augenblick der Maximalgeschwindigkeit des Gestänges die vierfache Geschwindigkeit desselben besitzt,
also seine Masse gleichwertig ist mit einer 16-mal größeren, am Gestänge angebrachten Masse, so ist es ein leichtes, selbst bei hohen Expansionsgraden diese Maximalgeschwindigkeit in sehr mäßigen Grenzen und immer kleiner zu halten wie bei einer Kataraktmaschine von gleichem Expansionsgrad. Die Maximalgeschwindigkeit in der Mitte des Hubes ist übrigens ziemlich gleichgültig, sobald die Pumpen richtig konstruiert sind. Es kommt nur darauf an, die Umdrehungsgeschwindigkeit an den toten Punkten zu verringern, um den Pumpenventilen Zeit zu lassen, sich zu schließen, ehe der Hubwechsel beginnt. Wegen des leichteren Schwungrades im Vergleich mit anderen Rotationsmaschinen ist auch der Beschleunigungsdruck am Kurbelzapfen geringer und, da Kley immer auch auffallend große Kurbeln anwendet, die freilich auch entsprechend teuer werden, so fällt dieser Beschleunigungsdruck umso geringer aus, wodurch jede Gefahr des Hebens der Schwungradwelle auf der Kurbelseite völlig beseitigt und die Ruhe des Lagerstuhles gesichert ist. Alle Ventile
können auch von Hand gesteuert werden, und ein Mißgriff hat keinen anderen Erfolg, als daß der Katarakt nicht funktioniert und die Maschine stehen bleibt. Es unterliegt auch keinem Anstand, eine doppelt wirkend konstruierte
Maschine einfachwirkend gehen zu lassen, solange sie nur schwach belastet ist, um geringes oder gar kein Gegengewicht und dafür hohe Dampfspannung und starke Expansion beim Gestängsaufgang anwenden zu können. Es wird zu diesem Zwecke das untere Einströmungsventil von der Steuerung abgehängt, damit es immer geschlossen bleibt, und das untere Ausströmungsventil ganz herausgenommen. Der Dampf arbeitet nur über dem Kolben und geht beim Niedergang des Schachtgestänges unter diesen und zugleich in die Atmosphäre. So gehen z.B. heute noch die beiden kleinen Maschinen
auf den Gruben Castor und Lüderich (Verzeichnis Nr. 4 und 5). Selbst bei doppelt wirkendem Gang ist kein sehr großes Gegengewicht erforderlich, da dieses einerseits an größerem Hebelarm wirkt als das Gestänge und andererseits der Hauptbalancier selbst sehr große Überwucht auf der Maschinenseite besitzt. Die im Vergleich zu den alten
Kataraktmaschinen gro?sen Anlagskosten einer Kley'schen Maschine werden durch den geringen Dampfverbrauch, also kleinere Kesselanlage und geringere Reparaturkosten derselben, reichlich aufgewogen, so daß durch diese Konstruktion die wichtige Frage nach der zweckmäßigsten Wasserhaltungsmaschine wirklich als gelöst betrachtet werden darf. Die durch diese Maschine erzielte Ökonomie beruht auf dem Umstand, daß sehr starke Kompression angewendet, also die Erfüllung des schädlichen Raumes mit frischem Dampf sehr reduziert werden kann. Es ist dies eine Folge der ganz eigentümlichen
vollständig neuen Steuerungsmethode. Kley benötigt nämlich für eine zweizylindrige, doppelt wirkende Maschine mit Kondensation nur zwei Ventilwellen, eine für die beiden Einströmventile des kleinen Zylinders oben und unten, die zweite für die beiden Überströmventile des kleinen und die sich gleichzeitig öffnenden Kondensatorventile des großen Zylinders. Während der Pausen, wo alle Ventile geschlossen sind, befinden sich beide Ventilwellen in ihrer Mittellage, wo der am Ende jeder Welle angebrachte Hebel in vertikaler Lage steht und durch die auf ihn wirkende Volutfeder nicht beeinflußt werden kann. Sowie aber die eine oder die andere Kataraktstange der Welle einen kleinen Anstoß zur Drehung nach rechts oder links erteilt und den Hebel aus der vertikalen Lage bringt, so wirkt die Volutfeder und dreht die Welle nach der betreffenden Richtung, hierbei das untere oder obere Ventil öffnend, ohne das andere geschlossene Ventil in seiner Stellung zu beeinflussen. Die Auslaßventile, d.s. nämlich die Überströmungsventile des kleinen Zylinders und die Kondensatorventile des großen Zylinders, können daher durch entsprechende Stellung der Knaggen an der gegabelten
Steuerstange bei beliebiger Kolbenstellung geschlossen werden, wodurch die starke Kompression erreicht wird. Bei manchen ausgeführten Maschinen begnügt man sich mit einem einzigen frei gehenden Katarakt, der also nur in einer Stellung der Kurbel, bei Druckpumpen in der tiefsten Lage des Gestänges, also oberen Lage der Kurbel, die Pause bewerkstelligt, während der untere tote Punkt der Kurbel ohne Pause passiert wird, zu welchem Zweck noch zwei Knaggen an der Steuerstange vorhanden sind an Stelle der Kataraktstangenknaggen, welche die Impulserteilung bewirken. Wir führen zum Schluß einige Daten über eine solche Woolf'sche Maschine an, welche von der Maschinenfabrik E. Skoda in Pilsen für den Sulkow-Hilfsschacht des Westböhmischen Bergbau-Actienvereines soeben aufgestellt wird und bei der künftigen Schachttiefe von 480 m mit 450 PS effektiv zu arbeiten bestimmt ist:
Großer Zylinder:
Durchmesser: 1920 mm
Hub: 2500 mm
Kleiner Zylinder:
Durchmesser: 1350 mm
Hub: 1250 mm
Pumpen:
Durchmesser; 500 mm
Hub: 2500 mm
Das Volumenverhältnis des Hochdruck- zum Niederdruckcylinder ist auch hier 1 : 4, also nach unserer Ansicht der große Zylinder überflüssig teuer. In derselben Fabrik wurde im vergangenen Jahr für den selben Schacht eine kleinere
Kley'sche Wasserhaltungsmaschine, jedoch einzylindrig, ausgeführt, und diese funktioniert bereits seit einem halben Jahr tadellos. Zylinderdurchmesser 800, Hub 1500, einfach wirkende Pumpen 370 mm, Hub 1500mm. Bei Gegenwart des
Berichterstatters machte die Maschine 10,5 bis 11 Touren und lieferte 1600 l Wasser in der Minute. Wir glauben, daß sich Kley wohl noch entschließen wird, seine Konstruktion durch Hinzufügung eigener Einströmungsventile am großen
Zylinder und eines Receivers, in welchen der Überströmdampf nach Schluß dieser Ventile komprimiert wird, bis auch die Ausla?sventile des kleinen Zylinders geschlossen werden, zu vervollständigen, sobald sich sein System einmal allgemein
anerkannte Geltung verschafft haben wird. Daß er vorläufig allen Komplikationen aus dem Wege geht und für Wasserhaltungen mit Vorliebe nur einzylindrige Maschinen baut, erachten wir als klug. Sobald aber bei einer großen Maschine als Hauptaufgabe die Ökonomie mit dem Brennstoff gestellt werden wird und die Anlagskosten in den Hintergrund
treten, so wird sicher auch dieser letzte Schritt getan werden. |
| QUELLE | [Dinglers poltechnisches Journal (1881) 1] |
|
