Titel: Perkins's neue Sicherheit-Dampfmaschine mit hohem Druke.
Autor: Davy, Christoph
Fundstelle: 1828, Band 28, Nr. XII. (S. 43–48)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj028/ar028012

XII. Perkins's neue Sicherheit-Dampfmaschine mit hohem Druke. Von Christ. Davy.26)

Im Register of the Arts and sciences. N. 101. S. 450.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

„So wichtig auch mehrere dieser bewundernswerthen Dampf-Maschinen sind,“ sagte neulich der Präsident der London Mechanics' |44| Institution in seiner lezten Vorlesung über dieselben, „so groß die Verbesserungen sind, die wir an derselben angebracht haben, so müssen wir doch gestehen, daß in Hinsicht auf die Natur des Dampfes, den Bau der Maschine und ihre Anwendung zum Dienste der Menschheit, wir erst in der Dämmerung unserer Kenntnisse uns befinden. Es wird dem Erfindungs-Geiste hier noch ein unermeßliches Feld offen bleiben.“

Jeder ehrliche Mann wird, wie es mir scheint, offen gestehen, daß die großen Talente des Hrn. Perkins's, die in diesem Mechaniker mit einer ungemeinen Kraft und Thätigkeit vereint sich finden, ihn in den Stand sezen, raschere Fortschritte nach dem wohlthätigen Ziele zu thun, das Dr. Birkbek uns oben so beredt vorhielt, als außer ihm, bis auf den heutigen Tag, noch kein anderer gemacht hat; denn er hat eine Maschine von einer solchen Leichtigkeit gebaut, wie man sie bisher noch nicht kannte, und Dampf von sehr hohem Druke vollkommen unter unsere Gewalt gebracht. Eine Folge hiervon ist, daß man die ungeheure Kraft des Dampfes mit voller Sicherheit und in jeder beliebigen Ausdehnung anwenden kann.

Ich will nun die hier gegebenen Zeichnungen beschreiben, und mit Fig. 26. anfangen, welche einen Längen-Durchschnitt des Ofens und des Dampf-Erzeugers, (Generators) darstellt. Lezterer besteht aus Gußeisen-Stangen von 5 Zoll im Gevierte, die horizontal im Ofen liegen. Jede derselben ist innenwendig hohl gegossen, und die Höhlung betragt 1 1/2 Zoll im Durchmesser. Sie stehen ferner an dem Hintertheile und Vordertheile des Ofens mit einander in Verbindung, so zwar, daß sie das Wasser durch jede obere Röhrenreihe ehe durchtreiben lassen, ehe dasselbe in der unteren Röhren-Reihe in Dampf verwandelt wird. Die Verbindungen werden auf die in Figur 27. dargestellte Weise angebracht, wo die obigen eisernen Stangen hier, a, a, im Grundrisse und im Durchschnitte gezeichnet sind. Diese Theile sind gänzlich im Ofen eingeschlossen, und außen mittelst Vorsprüngen befestigt, so daß, wenn die Röhren loker werden sollten, sie durch die Stellschraube dieser Vorsprünge angezogen werden können, die sie fest in Berührung mit einander bringen, wie ich unten ausführlicher zeigen werde. Mittelst einer Drukpumpe, die mit der Maschine in Verbindung steht, und von derselben getrieben wird, wird das Wasser in die beiden oberen Röhren-Reihen, A, Fig. 26. eingesprizt, in welchen das Wasser auf eine Temperatur zwischen 7 bis 800° F. gebracht, und in dieser Temperatur erhalten wird. Die untere Reihe, I, wird in einer Temperatur von ungefähr 1000 F. gehalten, so daß bei jedem Stoße der Maschine eine gewisse Menge Wassers aus den oberen Reihen herab, und durch die Röhre, B, in die Klappen-Büchse, C, kommt. Diese öffnet sich nach unten, und |45| so tritt das Wasser in die untere Röhren-Reihe, und verwandelt sich daselbst in Dampf. Von hier fährt der Dampf in die Dampfkammer, L, während die Klappe, C, mittelst eines mit einem Gewichte versehenen Hebels in ihre vorige Lage zurükgebracht wird. Die gabelförmigen Einschnitte, F, zeigen die Stüze derselben. G, ist eine beladene Klappe, um die Dampfkammer von dem Druke zu befreien, wenn sie mit Dampf überladen seyn sollte. H, ist die Röhre, welche den Dampf in den arbeitenden Cylinder treibt (die Fortsezung dieser Röhre sieht man in B, Fig. 25.). Bei K, ist eine Oeffnung vorne am Ofen, um denselben mit Feuer zu versehen.

Der auf diese Weise unter einem Druke von 800 Pfund auf den Quadrat-Zoll erzeugte Dampf läuft durch die Röhre, B, Fig. 25. tritt in die Röhre D, bei C, ein, und kommt von da in den arbeitenden Cylinder, A, bei E. Der Dampf ist kaum in den Cylinder getreten, als er durch die Thätigkeit der Stämpelstange, S, die an dem Hebel, G, befestigt, und durch den (mit punctirten Linien angedeuteten) Däumling, F, getrieben wird, abgesperrt wird, wo der Stämpel dann nur ein Achtel seines Stoßes von 20 Zoll vollbracht hat. Der Dampf treibt durch seine eigene Ausdehnung den Stämpel abwärts, und wenn er bei H, ist, wo der Cylinder sich erweitert, wird der Dampf auf 100 Pfund auf den □ Zoll reducirt, nimmt den Raum, a, a, ein, und wird von da in den Cylinder, I, geleitet. Das untere Ende desselben, T, ist mit einer Büchse und mit zwei Klappen versehen, die sich nach auswärts öffnen, und welche Klappen sich durch ihr eigenes Gewicht schließen, nachdem der Dampf sich bis zum gewöhnlichen Druke der Atmosphäre ausdehnte. Nun tritt der Hebel, K, in Wirkung, der von einem Däumlinge in Thätigkeit gesezt wird; der Hahn, L, wird gedreht, und dadurch ein Wasserstrahl durch die Röhre, N, in den Verdichter, I, hinaufgeworfen, wo der Dampf in Wasser verwandelt, und beinahe ein vollkommen leerer Raum erzeugt wird. Das Wasser rinnt aus der Klappenbüchse in den heißen Brunnen hinab, und wird durch die Drukpumpe wieder in die obere Röhren-Reihe gebracht, während der unverdichtete Dampf bei jedem folgenden Stoße des Stämpels in das Expansiv-Gefäß mittelst einer Röhre an der Seite des Gefäßes, n, entweicht, und durch den Zug des Ofens abgeleitet wird. Das Moment des Flugrades hebt den Stämpel bis oben an den Cylinder, und die Operation wird auf die beschriebene Weise wiederholt. Dieß ist die Art, wie diese kraftvolle Maschine in Thätigkeit gesezt wird.

Ich will nun einiger Hindernisse erwähnen, die Hr. Perkins zu überwinden hatte, und die Anfangs unübersteiglich schienen. Das erste war die Verkohlung der Schmier-Materialien zur Verminderung |46| der Reibung, z.B. des Talges, Oehles etc. Diese Schwierigkeit besiegte er dadurch, daß er eine Metall-Composition, zur Verfertigung des Stämpels, entdekte, die gar keines Schmierens bedarf, indem ein Stämpel ohne alles Fett besser geht, als mit demselben. Die zweite Schwierigkeit war, die Röhren-Gefüge luftdicht zu erhalten. Er beseitigte dieselbe durch folgende ganz neue und schöne mechanische Vorrichtung, die man in Fig. 25. in der Nähe von B, in einem vergrößerten Maßstabe in Fig. 29. sieht. b, ist ein Stük Metall, von der Form zweier Kegel, die an ihrer Grundfläche vereinigt, und mit ihren Scheiteln in die Röhren, d, d, eingefügt sind. c, c, sind Vorsprünge, welche an diesen Röhren angebracht, und mittelst der Stellschrauben, a, a, verbunden sind, welche, wenn man sie anzieht, die Röhren, d, d, fest in Verbindung mit dem dazwischen befindlichen Kegel, b, bringen. Auf dieselbe Weise werden die oben erwähnten querlaufenden kurzen Verbindungs-Röhren mittelst der Vorsprünge an den Oefen luftdicht verbunden. Die dritte Schwierigkeit war, alles Unglük zu beseitigen, das dadurch entstehen konnte, daß der Dampf in der Kammer, L, Fig. 26. mir Wärmestoff überladen wird.27) Selbst während der kurzen Zeit, als diese Maschine erbaut wurde, hat Hr. Perkins zwei wichtige Verbesserungen an derselben angebracht, welche deutlich beweisen (wenn es eines Beweises bedürfte), wie richtig Dr. Birckbeck bemerkte, daß der Erfindungs-Geist hier noch einen weiten Spielraum hat. Die erste derselben besteht in einer Methode, den Spielraum bei 1/8, 1/4, 1/3 des Stoßes der Maschine etc., so wie es nämlich nothwendig wird, abzusperren. Dieß geschieht nämlich durch eine Verbesserung an dem Hebel, G, in Fig. 30. a, ist der Hebel, b, eine Schulter, welche den Keil, f, enthält, c, eine Stellschraube, durch welche der Keil vor- und rükwärts geschoben werden kann. Der Däumling oder die Muschel, e, wird also während ihres Spieles um das ausgehöhlte gekrümmte Ende des Keiles laufen, und folglich die Zeit verlängern, während welcher der Dampf in den Cylinder gelassen wird, d, ist ein Kurbel-Griff, um die Schraube und den Keil, c und f, zu stellen. Die zweite Verbesserung besteht in einer Verkehrung der Bewegung des Flugrades: eine Verbesserung, die Hr. Perkins für unschäzbar hält, vorzüglich bei Bergwerks-Maschinen und auch bei Dampfbothen. Der Däumling oder die Muschel, F, Fig. 30. ist punctirt, und soll die Lage desselben an der gegenüberstehenden Seite des Rades zeigen. Nach der Verbesserung hat Hr. Perkins auch diesseits einen Däumling |47| angebracht, und so vorgerichtet, daß, wenn die Verbindungs-Stange und die Kurbel gegen den sogenannten tobten Punct hinansteigt, durch Uebertragung des Hebels, G, auf den Däumling an dieser Seite der Dampf alsogleich wieder eingelassen wird, und den Stämpel zurük treibt, ehe er den oberen Theil des Cylinders erreicht, wodurch dann die Bewegung verkehrt wird.

Diese neue Maschine gewährt, unter anderem, folgende Vortheile. Sie gibt, 1) vollkommene Sicherheit, indem die erzeugenden Röhren ungemein stark sind, und, wenn es möglich wäre, daß eine derselben berstete, dieß vielleicht ohne Verrükung eines Ziegels in dem Ofen geschähe. 2) eine Verminderung des Bedarfes des Feuer-Materiales um die Hälfte. 3) ist sie weit kleiner, und nimmt weniger Raum ein; und 4) kommt sie weit wohlfeiler, als andere Maschinen zu stehen, und läßt sich leicht ausbessern.

Folgende Angaben der Größen-Verhältnisse der Theile dieser Maschine dürften vielleicht nicht unwillkommen seyn.

Sie ist auf eine Kraft von 30 Pferden berechnet. Das Flug-Rad hat 8 Fuß im Durchmesser. Das Gewicht der Maschine beträgt 28 Ztr. Der Durchmesser des Stämpels ist 8 Zoll. Die Länge des Stoßes beträgt 20 Zoll. Der Umfang der Verbindungs-Stange in der Mitte 10 Zoll. Die Länge derselben 3 Fuß 7 Zoll. Der Umfang der Stämpelstange, 6 3/4 Zoll. Der Umfang der Dampfröhren, B, D, in Fig. 25. 5 1/2 Zoll. Die übrigen kleineren Theile können nach dem der ersten Figur beigefügten Maßstabe bemessen werden.

Hrn. Perkins's Methode, die Stärke seiner Maschine zu zeigen (deren Genauigkeit er nicht dem Pump- oder Mahl-Versuche gleich sezt, da er sich desselben nicht mit Bequemlichkeit bedienen konnte), kommt indessen der Wahrheit nahe genug, wo es sich darum handelt die Ersparung an Brenn-Material darzuthun. Sie besteht in Folgendem. Er läßt einen starken Hebel auf den Umfang des Flugrades drüken, dessen längerer Arm acht Mahl länger ist, als der kürzere, und an dem Ende des längeren Armes sind Gewichte angebracht. Ich will nun zeigen, wie er am besten in Thätigkeit gebraucht wird. Der Dampf wird unter einem Druke von 800 Pfund auf den □ Zoll in den Cylinder eingelassen, und abgesperrt, wenn der Stämpel ein Achtel seines Stoßes vollendet hat. Er macht im Durchschnitte 60 Stöße in einer Minute. Das Gewicht am Ende des Hebels war 300 Pfund, wovon zwei Drittel für den Unterschied zwischen Gewicht und Reibung abzuziehen kommen, was durch Versuche, auf einen Bruchtheil mit der Wahrheit übereinstimmt. Hieraus ergibt sich durch Berechnung folgendes außerordentliche Resultat.

|48|
300 Pfd., das Gewicht am Ende des Hebels, multiplicirt mit
8 der Differenz zwischen dem längeren und kürzeren Arme,
––––––
gibt 24,00 als den beständigen Druk auf die Peripherie des Rades.

Um nun die Zahl der Fuß zu finden, welche dieses Rad in Einer Minute läuft (es hat 25 Fuß im Umfange, und läuft 60 Mahl in Einer Minute) multiplicirt man 25 mit 60.

(25 × 60) = 1500; multiplicirt mit den Pfunden des Gewichtes, die auf das Rad drüken,
–––––––––––––
1,200000;
2400
–––––––––––––
3,600000; diese Summe multiplicirt mit 60 Minuten einer Stunde
60
–––––––––––––
216,000000; dieses Product getheilt durch 3, der Differenz zwischen Gewicht und Reibung, gibt
3) –––––––––––
72,000000

Es wurden also 72,000000 Pfund einen Fuß hoch mit 42 Pfund Steinkohlen gehoben, die in Einer Stunde verbraucht wurden.28)

Diese Methode, die Stärke der Maschine zu prüfen, ist nicht so schlecht, wie einige glauben. Um den Unterschied zwischen Gewicht und Reibung hier zu bestimmen, wurde das Rad festgestellt, und ein gegebenes Gewicht (bei denselben reibenden Oberflächen) mit demselben mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit, mit welcher in dem Versuche das Rad sich drehte, bewegt. Ein Gewicht ward an einer Rolle aufgehängt, und der mit dem Gewichte beschwerte Hebel dadurch horizontal gestellt. Man fand, daß Ein Pfund drei Pfunde in Bewegung sezen kann. Man hat mehrere Versuche bei verschiedenen Dichtigkeiten des Dampfes angestellt, und gefunden, daß, je mehr der Dampf zusammengedrükt wird, desto größer die Ersparung an Brenn-Material ist; denn man braucht kaum etwas mehr Brenn-Material, um Dampf von 50, als um Dampf um 25 Atmosphären zu erzeugen.

Zum Schluße muß ich Hrn. Perkins meinen großen Dank für die Gefälligkeit und Artigkeit bezeugen, mit welcher er mich in den Stand sezte, gegenwärtige Nachricht über seine Maschine zu geben, so wie auch für seine verbindliche Bereitwilligkeit, seine interessanten und nüzlichen Verbesserungen mir zu erklären.

Wir haben von dieser Maschine im polytechn. Journale schon öfters Nachricht gegeben. Gegenwärtige Beschreibung scheint uns die vollständigste. A. d. R.

|46|

Hr. Perkins hat eine ganz neue und sichere Methode angewendet, diese Schwierigkeit vollkommen zu beseitigen; da er uns aber dieselbe nur im Vertrauen mittheilte, dürfen wir dieselbe noch nicht bekannt machen. A. d. O.

|48|

Dieß ist, wie ich glaube, nur 1/5 des Kohlenbedarfes bei der Dampfmaschine von Bolton und Watt's.

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