Titel: Drapiez's Bau der Dampfmaschinen.
Autor: Drapiez,
Marechaux, Peter Ludwig
Fundstelle: 1821, Band 5, Nr. I. (S. 1–8)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj005/ar005001

I. Ueber den Bau der Dampfmaschinen, der Herrn Lejeune und Billard, Eisenfabrikanten und Mechaniker zu Fontaines l’Eveque im Hainaut. Von Herrn Drapiez.

Aus den Annales Generales des Sciences Physiques Sixieme Livraison. November 1820. Uebersezt von Professor Marechaux in München.

Mit Abbildungen auf Tab. I. [Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.]

Die Edward'schen Dampfmaschinen, die sich seit 5 Jahren schnell in Frankreich verbreiteten1), scheinen den Vorzug, vor allen übrigen bis jezt bekannten, zu haben, nicht nur wegen der Eleganz ihrer Formen, ihrer Fehrtigkeit, und der Leichtigkeit mit welcher sie regiert werden, sondern auch, weil sie weniger Brennmaterial erfordern, und leichter reparirt werden können.

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In allen diesen Maschinen, drükt der Dampf bloß von einer Seite auf den Kolben, und die Größe der Wirkung hängt sowohl von der höheren Temperatur, als von dem größeren Durchmesser des Kolbens ab.

In allen älteren Maschinen, sie mögen von einfacher oder doppelter Wirkung seyn, übt, bei der Temperatur des siedenden Wassers, der Dampf einen Druk auf den Kolben aus, der dem der Atmosphäre, oder dem einer 28 zölligen Queksilbersäule, oder einer 32 füßigen Wassersäule gleich ist, deren Grundfläche den Durchmesser des Kolbens hat. Wenn daher der Kolben einer gewöhnlichen Dampfmaschine im Durchmesser einen Meter hält, so ist der Druk der Luftsäule die ihn in Bewegung sezt, einem Gewichte von 10,394 Kilogrammen gleich. In allen Maschinen von einfacher Wirkung, drukt die Luft immer nur auf dieselbe Fläche des Kolbens; in Maschinen aber von doppelter Wirkung, drukt sie abwechselnd auf die eine und auf die andre.

Da die Größe des Drukes der Luft, von dem Durchmesser des Kolbens nothwendig abhängt, so kann er nur im Verhältnisse mit diesem ab- und zunehmen. Hält dieser Durchmesser einen Meter, so wird der Druk vier mal grösser, als bei einem halb so großen Durchmesser; und da man, wenn alles Uebrige gleich bleibt, die Wirkungen einer Maschine nach den bewegenden Kräften, oder nach der Größe des Druks, der die Bewegung hervorbringt und erhält, schäzen kann, so kann man mit ziemlicher Genauigkeit die Wirkung einer Dampfmaschine nach dem Durchmesser ihres Hauptkolbens bestimmen.

So bald es ausser Zweifel war, daß die Expansivkraft der Wasserdämpfe, in gleichem Verhältniß mit der Temperatur derselben sey, so fiel man auf den Gedanken, dem Dampfe eine höhere Temperatur, als die des siedenden Wassers |3| mitzutheilen, und nach dieser Ansicht sind die Edward’schen Maschinen verfertigt. Sie sind von allen verschieden, die unter dem Namen der Wattschen oder der Boltonschen Dampfmaschinen bekannt sind, und die man auch Dampfmaschinen mit hoher Pressung nennt.

Die Edwardsche Maschine ist zu gleicher Zeit von doppeltem Effecte, und mit doppelter Pressung. Zwei Kolben, ohne Liederung, AA’, und ein Hahn, dessen Stellung B angiebt, reichen zur Leitung der Dämpfe hin, welche diese Maschine in Bewegung sezen. Ein zweiter Hahn dient jene Circulation, sobald es nöthig ist, zu hemmen; ein Balancier von Gußeisen, C, auf 2 Säulen DD, ebenfalls von Gußeisen, gestüzt, empfängt, an einem Ende E’ die Bewegung der Stange F des Kolbens A’ vermittelst eines doppelten Parallelogramms GG; er theilt ihn der Pumpe H mit, die das Wasser dem Kessel I zuführt; ferner der Luftpumpe, die in dem Condensator eingeschlossen ist; dann einem Pumpen-Eymer, der das Wasser aus einem 30 Met. tiefen Brunnen schöpft, und es in einen Behälter gießt, aus welchem die Luftpumpe es empfängt; endlich, der Kurbel K, des Wellbaums L des Schwungrades M, vermittelst der Stange N.

Der Wellbaum des Schwungrades theilt seiner Seits dem Moderator eine Kreisbewegung mit. Dieser unterhält die abwechselnde Bewegung des Hahns, der die Circulation der Dämpfe regulirt. Er öffnet und schließt sich, durch eine hin- und hergehende Vorkehrung, die auf eine sehr sinnreiche Art angebracht ist, und die Communication des Dampfes mit dem Condensator unterhält. Mit dem Wellbaum des Schwungrades, wird die Welle in Verbindung gesezt, welche Räder, Walzen etc. in Bewegung bringt. So bald die kleine Pumpe dem Kessel die nöthige Quantität warmen Wassers, die nach Willkühr regulirt werden kann, zugeführt hat, so |4| fließt das Ueberflüßige nach aussen hin, und die Temperatur ist alsdann nie höher, als 12 gr. Reaum. Die beiden Dampf-Stiefel, von verschiedenem Durchmesser O und P, sind in derselben Hülle von Gußeisen Q eingeschlossen, und werden, durch die Dämpfe, die sie umringen, bei der Temperatur erhalten, die im Kessel selbst herrscht.

Die metallene Umfassung der Kolben besteht aus mehreren kupfernen (Cuivre) Kreissegmenten, die von innen nach aussen vermittelst Spiralfedern, an die Seitenwände des Stiefels angedrükt werden. Diese Umfassung polirt durch ihre Reibung mehr als sie abnüzt, da der Seitendruk nur geringe ist, wogegen die gewöhnlichen Fütterungen die Stiefel selbst mit Länge der Zeit, angreifen und verderben. Man muß sie oft mit großem Kostenaufwande erneuern, indessen die andern mehrere Jahre ohne Reparatur fortarbeiten.

Es herrscht eine vollkommene Harmonie zwischen der Verdichtung des Dampfes und den Hähnen, welche diesen empfangen und vertheilen. Sie sind alle in einer Dampfbüchse R eingeschlossen. Diese ist von Gußeisen, aus einem Stücke und ist Seitwärts, oben an dem Mantel beider Dampfstiefel befestigt.

Der Kessel besteht, in seinen Haupttheilen, aus zwei Stüken von cylindrischer Form, aus Gußeisen, und durch eiserne Bolzen, von innen mit einander vereinigt. Unterhalb dieses Kessels sieht man zwei starke Röhren SS von Gußeisen, die so lang sind, als der Kessel selbst, und die von der Seite der Ofenthüre, unmittelbar über dem Herd, mit jenem in Verbindung stehn, so daß diese beiden Röhre die erste Hize des Feuers, auf einer Länge von ungefähr 0m, 54 (20 Par. Zoll) empfangen. Hier bildet sich der Dampf leicht und in großer Menge, und da die Wirkung desselben sich immer auf dem Boden des Kessels gleich thätig zeigt, so kann sich kein fremdartiger Stoff bleibend ansezen.

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Eine solche Maschine ist zu Hourbe, im Hainaut, von den Herrn Lejeune und Billard verfertigt worden. Sie ist in den prächtigen Kohlengruben des Herrn Degorge, zu Hornu, 1 1/2 Stunden von Mons, auf dem Wege nach Valençon in voller Thätigkeit. Herr Billard hat nicht nur die Gefälligkeit gehabt sie uns nach allen ihren Theilen zu zeigen, er hat uns sogar noch alle mögliche Erleichterungen zur Aufnahme der Zeichnungen gegeben, die wir dieser Beschreibung zufügen, wofür wir ihm sehr dankbar sind.

So wie in den Edwardschen Maschinen, erfährt der kleine Kolben in der Billardschen einen Druk, der nicht nur dem Druk der Atmosphäre, oder 10,394 Kilog. gleich ist, sondern diesen um 2 3 bis 4 mal übersteigen kann, je nachdem die Temperatur des Dampfes ist. Zum Beispiel bei 97° Reaumür gleicht er dem Druke von zwei Atmosphären; bei 111° von drei Atmosphären; bei 121° von vier Atmosphären, etc. Die Wirkung läßt sich also leicht berechnen, sobald man die Temperatur des Dampfes kennt, im Augenblick, wo er die Fläche des kleinen Kolbens berührt.

Der Druk dieses Dampfes auf den großen Kolben, hängt von einem andern Princip ab. Der Dampf verliert nämlich an Wirksamkeit, wenn sonst alles gleich ist, in demselben Verhältnisse, wie der Raum, in welchem er eingeschlossen ist, zunimmt. Kennt man daher die Temperatur des Dampfes in dem Augenblik, wo er von dem kleinen Kolben zum großen übergeht, so läßt sich leicht seine Wirkung am Anfange und am Ende des Hubes berechnen, da man den Durchmesser dieses Kolbens und den Raum kennt, den er durchwandert. Weiß man ferner die Anzahl der Hube in einer Minute, so berechnet man leicht die Kraft einer solchen Maschine, nach Pferdekraft, indem man diese gleich einem |6| Gewichte von 4,800 Kilogrammen gleich sezt, daß in einer Minute einen Meter hoch gehoben wird.

Hr. Billard hat dem kleinen Cylinder der bei Herrn Degorge aufgestellten Maschine, einen Durchmesser von 0m, 2031 und dem großen einen Durchmesser von 0m, 4062 gegeben.

Die Länge des Hubes ist = 1m, 0664.

Die Expansivkraft des Dampfes, bei 111° ist dem Gewicht von drei Atmosphären gleich, und für jeden Quadrat Meter 31, 182 Kilogr.

Berechnet man, nach der Größe des Durchmessers des kleinen Kolbens, die Kraft mit welcher der Dampf auf ihn wirkt, und zieht man davon den Unterschied des Drukes auf der oberen und unteren Fläche ab, so erhält man eine Mittelzahl, zwischen dem anfänglichen Druk, und demjenigen, den der Kolben noch am Ende seines Laufes erfährt, und die für jeden Quadr. Zoll 7,294 gr. oder 18 Pfund 6 Unzen beträgt.

Die Mittelzahl zwischen der Anfänglichen und der Endwirkung des großen Kolbens, der denselben Veränderungen unterworfen ist, ist auf 4,454 gr. oder ungefähr 10 Pfund engl. Gewicht für den Quadratzoll berechnet worden.

Die Hube beider geschehen gleichzeitig, und nach derselben Richtung. Die Maschine ist von doppeltem Effect, und giebt zwei Hube bei jeder Umdrehung des Schwungrades. Das Schwungrad dreht sich dreißigmal in der Minute.

Berechnet man die Kraft und die Wirkung dieser Maschine nach der Edwardschen, und in englischen Maßen, so findet man die auf ihren kleinen Kolben wirkende Kraft gleich 833 Pfund. Er hält nämlich 8 Zoll im Durchmesser; seine Oberfläche ist daher = 50 Quad. Zoll, welche mit 16 Pfund |7| 6 Unzen für jeden Quadrat Zoll multiplicirt, obige Zahl geben.

Da der Durchmesser des großen Kolbens 16 Zoll hat, so findet man 201 Quadrat Zoll für seine Oberfläche; und diese mit 10 Pfund multiplicirt geben 2010 Pfund.

Die Summe der Drukkraft, die auf beide Kolben wirken ist = 2843 Pfund × mit 30 Hüben in der Minute, = 85,290 × mit 3 1/2 Fuß, Höhe des Hubes, = 293,515 × 2. weil die Maschine von doppelter Wirkung ist, folgt = 597,030.

Man nimmt an, daß ein Pferd höchstens in einer Minute 32,000 ein Fuß hoch hebt. Folglich 597,030 dividirt durch 32,000 = 18.

Der dritte Theil für die Reibungen abgerechnet, muß die Hornusche Maschine, genau genommen eine Kraft von 12 Pferden haben, sie ist jedoch nur auf eine Kraft von 10 Pferden eingerichtet.

Die Lasten werden vermittelst 2 platter Seile gehoben. Die Breite dieser ist = 0m, 150. Ihre Dike ist = 0m, 027. Sie sind auf zwei Walzen aufgerollt, die beide nur eine Axe haben, so daß die eine sich abrollt, wenn die andre sich aufrollt. Auf diese Weise wird ein Gegengewicht gebildet, sowohl für die Schwere des Seils, als für die des Gefässes. Die Veränderung in der Bewegung geschieht vermittelst eines Zahnrades von Gußeisen, von 3m. im Durchmesser, gegossen aus einem Stüke, und an der Walze befestigt. Die Rükbewegung erfolgt durch eine Vorkehrung, die der Arbeiter nach Willkühr eingreifen läßt, wodurch die Begegnung der beiden Eymer, die oft großen Nachtheil nach sich ziehe, verhindert wird.

Zu den mit der Edwardschen Maschine verbundenen Folge ihrer Einfachheit, und ihrer Vortheilen, die eine Vervollkommnung |8| sind, muß man noch eine große Ersparniß an Brennmaterial rechnen. Man hat die Menge der Steinkohlen, die zu dieser Maschine nöthig sind, zu Hornu genau bemerkt, und es ergiebt sich, daß die Maschine Stunde für Stunde 18 Kilogramme Kohlen verzehrt. Alle übrigen, bis jezt angewendeten Maschinen, die man sonst für die sparsamsten hielt, verbrauchten weit über das doppelte desselben Brennmaterials, in derselben Zeit.

Die gegenwärtige Maschine ist in Belgien selbst, von inländischen Materialien, folglich mit vieler Mühe und großem Kostenaufwande, verfertigt worden; um so mehr muß man den Herrn Lejeune und Billard Dank wissen, daß sie in dieser Hinsicht das Land von der englischen Industrie unabhängig machten; sie verdienen überdieses noch Aufmunterung. Von ihrem Eifer und ihrer Thätigkeit läßt sich erwarten, daß sie ihre Maschinen bald auf das höchste Kraftmoment bringen werden, daß sie mehrere und auf verschiedene Bedürfnisse berechnete, verfertigen, und dadurch den Fabriken neue Vortheile bereiten werden, sowohl in Ansehung des Brennmaterials, als in Bezug auf einen geringeren Wasserbedarf, und den Preis der Maschine selbst, indem, so weit wir wissen, Maschinen von gleicher Kraft, um vieles theurer bezahlt worden sind.

Bezeichnung der Kupfer.

Fig. 1. [Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.] Höhedurchschnitt der Dampfmaschine, mit ihrem Ofen, seitwärts gesehn.

Fig. 2. [Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.] Plan dieser Maschine und des Ofens.

Fig. 3. [Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.] Dieselbe Maschine, von vorne gesehn.

Fig. 4. [Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.] Plan und Durchschnitt der beiden Dampfstiefel, die in demselben Mantel von Gußeisen stehn.

Fig. 5. [Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.] Durchschnitt des Kessels, und der darunter stehenden und damit in Verbindung gebrachten Röhren.

Fig. 6. [Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.] Plan des Kessels und der beiden Röhren.

Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.
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Herr Edwards Erfindungspatent ist vom 2. Sept. 1815. Dieser Dampfapparat ist im ersten Bande dieses Journals umständlich beschrieben, und in allen seinen einzelnen Theilen abgebildet, auf die wir unsere Leser zur bessern Verständigung des Ganzen verweisen. Die im Januarheft der Gilbert'schen Annalen der Physik enthaltene Beschreibung und Abbildung der in der Eisenschmelze bei Berlin befindlichen Dampfmaschine werden wir, sobald es der Raum erlaubt, mittheilen. D.

Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.
Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.
Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.
Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.
Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.
Tafel 1 fehlt im Druckexemplar der SLUB.
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