Titel: Alban's Verbesserung an Prony's Kraftmeßmaschine.
Autor: Alban, Ernst
Fundstelle: 1828, Band 30, Nr. LXXX. (S. 321–327)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj030/ar030080

LXXX. Versuch einer Verbesserung der Kraftmeßmaschine des Hrn. Prony, von Dr. Ernst Alban.

Mit Abbildungen auf Tab. VII.

Ich bediente mich in London, um die Kraft der dort nach meinem neuen Principe von mir erbauten Dampfmaschine mit sehr hohem Druke zu messen, der von Hrn. Prony vorgeschlagenen und in den Annales de Chemie et de Physique, Febr. 1822, S. 165177) mit einem mathematischen Beweise ihrer Richtigkeit belegten Kraftmeßmaschine, deren Princip darin besteht, daß um den Wellbaum eines sich drehenden Maschinensystems eine Art Zaum von Holz, mit Messing ausgefüttert, gelegt, und dieser Zaum mit einem langen mit einem Stellgewichte beschwerten Hebel versehen wird, um durch die zwischen Zaum und Welle bewirkte Friction, und die endlich dadurch bewirkte Lüftung des Hebels mit dem Gewichte ein Maß für die Größe der Reibung und des zu ihrer Ueberwindung nöthigen Kraftaufwandes von Seiten des Maschinensystems zu haben. Vermittelst einer Stellschraube kann der Zaum mehr oder weniger an die Welle angepreßt werden, je nachdem die Lüftung des Gewichtes am Hebel mehr oder weniger Friction fordert. Das Gewicht soll während der Anwendung der Vorrichtung stets schwebend erhalten werden. Die Leistung öder das Kraftmoment des Maschinensystems läßt sich aus der Größe des gehobenen Gewichtes, und aus der Anzahl der Wellbaumumgänge so berechnen, daß man das Gewicht mit der Geschwindigkeit derjenigen Peripherie multiplicirt, die man durch einen Halbmesser beschreibt, welcher der Entfernung des Gewichtes vom Mittelpuncte der Welle gleich ist.

So sehr richtig dieses Princip ist, und so große Bequemlichkeiten es bei seiner Anwendung, wegen Einfachheit und Kunstlosigkeit in seiner Construction verspricht, so habe ich doch durch die Erfahrung gefunden, daß eine genaue Regulirung der Friction durch die Stellschraube, wobei ein stetes Schwebenderhalten des Hebels mit seinem Gewichte bezwekt wird, mit großen Schwierigkeiten verbunden sey, indem die geringste Abweichung in der Kraft und Geschwindigkeit des sich drehenden Maschinensystems oft höchst feine und bei der |322| angestrengtesten Aufmerksamkeit des die Vorrichtung bedienenden Individuums nicht immer genau auszuführende Veränderungen in dem Grade der Friction nöthig macht. Da ich das Geschäft des Regulirens der Stellschraube in London gewöhnlich keinem anderen überließ, sondern immer selbst übernahm, indem ich mir, bei meinem Eifer für die Sache, auch die größte Aufmerksamkeit auf ihre Handhabung zutraute, so habe ich mich von dem Gesagten vielfältig selbst unterrichtet und überzeugt, und der Wunsch, diese vortreffliche Vorrichtung einer solchen großen Unvollkommenheit zu entheben, entsprang aus dem eigenen lebendigen Gefühle, daß eine Verbesserung auf diesem Wege wahres Bedürfniß sey.

Später habe ich viel über eine solche Verbesserung nachgedacht, und mir folgenden Plan gemacht, den ich hiemit der Prüfung Sachkundiger vorzulegen mir erlaube. Er geht darauf hin, mit einer genauen von der Maschine selbst zu besorgenden Regulation der Zaumreibung auch noch eine Vorrichtung zu verbinden, die zu jeder Zeit die Größe des Gewichtes anzuzeigen vermag, das der Hebel für den Augenblik zu lüften strebt. Bei einer solchen Einrichtung kann jede kleine Abstufung in der Wirkung des Maschinensystems sogleich bemerkt werden. Die Größe des durch die Kraft des Maschinensystems gelüfteten Gewichtes, so wie die Geschwindigkeit, womit es diesen Widerstand überwältigt, werden in jedem Augenblike durch Zeiger angegeben.

Auf Tab. VII. habe ich meine Verbesserung vorgestellt und zwar Fig. 13 im Aufrisse, Fig. 14 von oben (ohne Gouverneur). In beiden Figuren bezeichnen gleiche Buchstaben und Zahlen gleiche Gegenstände.

Man sieht hier bei, a, die Welle des Maschinensystems. Auf dieselbe ist ein Frictionsrad, b, geschoben und durch einen oder mehrere Keile befestigt. Hr. Prony will den Zaum an die Welle selbst angebracht wissen; die Anwendung eines besonderen Frictionsrades halte ich aber aus folgenden Gründen für zwekmäßiger:

1) Eine Welle erhält nicht immer die genaue Zurichtung, um an den Zaum genau anzuschließen, was doch zur Hervorbringung eines gehörigen und gleichmäßigen Grades von Friction unumgänglich nothwendig ist. Oft sind die Wellen sogar ekig, oder wenn sie rund sind, wenigstens nicht abgedreht. Ein Frictionsrad mit einer gehörig großen Oeffnung kann wo möglich an jede Welle angesezt werden, dehnt also die Anwendbarkeit einer und derselben Vorrichtung auf mehrere Maschinensysteme aus, was entschiedenen Vortheil gewährt. Das Frictionsrad kann genau abgedreht und in den Zaum eingepaßt, vielleicht zulezt gar eingeschliffen werden.

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2) Ein besonderes Frictionsrad bietet mit seiner größeren Peripherie eine ausgedehntere Fläche zur Reibung dar. Es ist dieserhalb nicht nöthig, den Zaum so stark anzuziehen, daß eine bedeutende und schädliche Erhizung zwischen den reibenden Flächen entsteht.

Das Frictionsrad wird von dem Zaume umfaßt. Dieser besteht aus zwei hölzernen starken Baken, die die Form eines gewöhnlichen Zapfenlagers haben. Die obere Bake, c, verlängert sich in den Gewichtshebel, d, und wird an die untere, e, durch die beiden Schraubenbolzen, f, und, g, angezogen. Der Schraubenbolzen, g, bildet zugleich die Stellschraube, wodurch die Baken mehr einander genähert, oder von einander entfernt werden können, je nachdem die Friction auf dem Frictionsrade verstärkt oder vermindert werden soll. Er ist unten mit einem langen vierekigen Zapfen, h, versehen, über welchen die Hülse, i, des Betriebrades, k, greift, um ihn zu drehen. Er hat unten in der Hülse etwas Spielraum, damit er bei der geringen Auf- und Niederbewegung der Baken während des Steigens und Sinkens des Gewichtshebels in derselben frei sich bewegen könne. In die obere Bake ist eine starke Mutter, l, für den Bolzen eingelassen. Das Gewinde des Bolzen muß feine Gänge haben, und möglichst frei in der Mutter spielen.

Da wo die beiden Baken, c, und, e, das Frictionsrad berühren, können sie mit Messing gefüttert werden. Die Schmiere bringt man durch den bei, m, punctirt angegebenen Canal an das Frictionsrad. Damit die Baken während der Arbeit nicht von dem Frictionsrade abgleiten, ist selbiges zu beiden Seiten mit erhabenen Rändern (Fig. 14, n, und, o) versehen.

Statt eines Stellgewichts ist der Hebel, d, an seinem Ende mit einem Haken, p, versehen. Dieser wirkt auf eine Federwage, q, die zu jeder Zeit durch ihren Zeiger das jedesmalige Gewicht anzeigt, was das Hebelende zu lüften strebt. Der Führer, r, dient zur Leitung des Hebels. Er ist zu diesem Ende mit einem Schlize versehen, durch welchen der Hebel geht, und dessen oberer in der Zeichnung punctirt angegebener Rand, s, das Maximum in der Lüftung des Hebels begrenzt, damit die Federwage durch zu starken Zug desselben nicht beschädigt werde.

Zur Regelung der Friction habe ich einen gewöhnlichen Moderator mit Schwungkugeln angebracht, der durch eine Schnur von der Welle aus betrieben wird. Seine Wirkung ist gewiß richtig berechnet, denn sobald die Vorrichtung zu wenig Friction hat, wird das Maschinensystem schneller umlaufen, und der Gouverneur kann dann vermittelst eines zwekdienlichen Mechanismus während des Abspringens seiner Kugeln diese Friction so lange vermehren, bis die Maschine |324| den regelmäßigen Grad von Geschwindigkeit wieder angenommen hat. Im entgegengesezten Falle wird derselbe aber durch zu starkes Sinken der Kugeln das Gegentheil thun. Seine Anwendung hat zugleich den Vortheil, daß er die Geschwindigkeit der Maschine immer auf einen regelmäßigen Grad erhält. Durch Veränderung des Durchmessers der ihn betreibenden Schnurscheibe kann man seine Wirkung der jedesmaligen regelmäßigen Geschwindigkeit des zu prüfenden Maschinensystems anpassen, und diese Scheiben zu dem Zweke mit mehreren Ruthen von verschiedenen Durchmessern versehen. Die Kugeln des Gouverneurs dürfen durch keine gewöhnlich üblichen, an seine aufrechtstehende Welle befestigten Stüzen an dem völligen Sinken nach dieser Welle hin verhindert werden. Den Grund dieser Einrichtung weiter unten.

Die Art und Weise, wie der Gouverneur oder Moderator auf die Stellmutter der Baken wirkt, ist folgende:

Derselbe bewegt sich in einem gußeisernen Gestelle, t, welches neben der Kraftmeßvorrichtung auf den Fußboden so angeschroben wird, daß die Welle gerade in der Mitte desselben zu liegen kommt. Der Gouverneur dreht sich bei, u, in einem messingenen Lager und bei, v, in einer Pfanne, welche sich beide am Gestelle befinden. Ueber dem Lager, u, ist an seiner Welle eine Schnurscheibe, w, angebracht, unter demselben aber das kleine eiserne Getriebe, x, daran befestigt, das in ein eisernes oder messingenes Stirnrad, y, von vierfachem Durchmesser des Getriebes eingreift, und durch dieses die aufrechtstehende Welle, z, umtreibt. Diese Welle sezt aber durch das Getriebe, 1, das Betriebrad, k, der Stellschraube in Bewegung, an dessen Welle 2 sich oben genannte Hülse, i, befindet, die als Schlüssel für die Stellschraube zu betrachten ist. Der Durchmesser des Getriebes, z, verhält sich zu dem des Betriebrades wiederum wie 1 : 4.

Um der Welle, z, eine verschiedene (d.h. rük- und vorgängige) Bewegung geben zu können, dient eine Vorrichtung, die in England allenthalben zu diesem Zweke angewandt wird. Sie besteht aus dem konischen Getriebe 3, welches in ein gleiches 4 von dem nämlichen Durchmesser greift; dieses arbeitet gegen selbiges in einen rechten Winkel, und dreht sich auf einem Zapfen 5, der an's Gestelle angeschroben ist. Das Getriebe 4 greift wieder in ein drittes 6 an der Welle, y, befestigtes. Lezteres ist wirklich fixirt an dieser, während ersteres 3 mit dem Rade, y, sich auf der Welle ungehindert zu drehen vermag, ohne daß diese an seiner Bewegung Theil nimmt. In der Mitte zwischen den Getrieben 3 und 6 schiebt sich auf der Welle eine Hülse (7) auf und nieder, die durch eine erhabene an der Welle angebrachte Leiste, welche sich in einer ihrer Form correspondirenden |325| Vertiefung des Canals der Hülse auf und ab bewegt, vor dem Drehen auf derselben gesichert ist. Sie ist mit erhabenen Rändern versehen, zwischen welchen eine Gabel 8 spielt. Diese ist den Gabeln ganz gleich, die man an allen Gouverneuren sieht. Durch selbige kann die Hülse während ihres Umtriebes mit der Welle, z, ungehindert auf und nieder bewegt werden. Die Ränder der Hülse sind aber nach oben und unten mit Ansäzen 9 und 10 versehen, die hinter Erhöhungen oder in Vertiefungen der konischen Getriebe 3 und 6 greifen, wenn sie gegen eins oder das andere angerükt werden. Beim Anrüken dieser Ansäze an die Getriebe wird durch selbige der Hülse und mit ihr der Welle, z, eine verschiedene Umdrehung gegeben. Beide Räder müssen nämlich wegen des Zwischengetriebes eine entgegengesezte Bewegung um ihre Achse annehmen, wird nun die Welle, z, mit einem oder dem anderen in Verbindung gesezt, so wird ihr die Bewegung desjenigen mitgetheilt, an welches sie gekuppelt ist.

Die die Hülse bewegende Gabel bildet das Ende eines Hebels, der sich bei 11 auf einer Stüze dreht. Diese Stüze ist an das Gestelle angeschroben. Der Hebel wird durch sein der Gabel entgegengeseztes Ende vermittelst der Stange 12, und diese durch den bei 13 gestüzten Hebel 14 von dem Gouverneur aus bearbeitet, so daß, wenn die Kugeln des lezteren steigen oder sinken, durch das Hebelsystem die Bewegung seiner Hülse 13 der auf die Welle, z, sich auf und nieder bewegenden Hülse 7 mitgetheilt wird. Der Gouverneur muß so umlaufen, daß durch die Räderverbindung desselben mit der Triebwelle für die Stellschraube diese zurük gedreht und die Baken gelöset werden, sobald die Kugeln des Gouverneurs zu sehr zu sinken beginnen und umgekehrt. Beim mittleren Stande der Kugeln, als demjenigen, dem bei dieser Vorrichtung die gesezliche Geschwindigkeit des Maschinensystems entspricht, ist die Hülse 7 der Welle, z, an keinem der Räder 3 und 6 gekuppelt, die Stellschraube bleibt also in Ruhe. Es wird mm jedem einleuchten, warum ich keine Stüzen am Gouverneur anbringe, um die Kugeln beim regelmäßigen Gange des Maschinensystems in ihrer dabei vorhandenen Stellung aufzunehmen, und ihr weiteres Sinken zu verhüten.

Die Stange 12 ist hinter dem Zifferblatte 15, und zwar in der Gegend der Achse seines Zeigers 16 gezahnt, und greift in ein kleines Getriebe dieser Achse, um den Zeiger zu bewegen. Auf dem Zifferblatte wird beim Stande des Zeigers während der regelmäßigen Geschwindigkeit des Maschinensystems ein Zeichen gemacht, und unter und über demselben die Anzahl der Umläuft des Gouverneurs in der Minute nach der jedesmaligen Stellung des Zeigers dabei bemerkt. Auf diese Weise gibt dieser Zeiger nachher durch den Stand des Gouverneurs |326| immer dessen Geschwindigkeit an, aus welcher dann die des Wellbaums vom Maschinensysteme leicht calculirt werden kann, da das Verhältniß der Schnurscheiben jenes Wellbaums und des Gouverneurs zu einander immer vor Augen liegt.

Durch diese Vorrichtungen glaube ich die schwierige Aufgabe einer sich vollkommen selbst regulirenden Kraftmeßmaschine, die zu jeder Zeit das Kraftmoment eines sich drehenden Maschinensystems anzuzeigen vermag, genügend gelöset zu haben. Und sollte hie und da vielleicht an der Ausführung noch etwas unvollkommen geblieben seyn, so hoffe ich doch den Weg und die Mittel gezeigt zu haben, durch welche jener heilsame Zwek erreicht werden kann. Möge Hr. Prony mit Schonung auf meine Bemühungen, sein vortreffliches Princip zu vervollkommnen, und für die Anwendung bequemer und geschikter zu machen, herabsehen, und das, was guter Wille und Eifer für eine gute und nüzliche Sache bei mir ist, nicht für Anmaßung halten. In magnis voluisse sat est! –

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Ich kann nicht umhin, am Schlusse dieser Zeilen noch den Effect mitzutheilen, den meine Anwendung des Prony'schen Kraftmaßprincips in London auf die dortigen wissenschaftlichen Leute (scientific men), wie sie sich nannten, und auf die Classe der Maschinenbauer größerer, niederer und ganz gemeiner hervorbrachte. Erstaunen mußte ich nämlich, daß auch nicht ein Einziger der lezteren das Princip richtig auffaßte und verstand, obgleich ich eine wissenschaftliche Erläuterung desselben in englischer Sprache zu Jedermanns Unterricht gab, daß aber alle wissenschaftlichen Leute es theils wegen seines französischen Ursprungs unbeachtet ließen,178) theils dasselbe wirklich anfeindeten, und gehässige Anmerkungen darüber machten, weil ich ihren Vorschlag durch ein Pumpenwerk, also auf dem Wege des Wasserhebens die Kraft meiner Dampfmaschine zu beweisen, aus dem Grunde nicht berüksichtigen konnte und wollte, weil sie mit einem Pumpenwerke dasjenige Gewicht von Wasser zu heben verlangten, was ohne alle Berüksichtigung der großen in den Pumpen |327| und bei ihrer Bearbeitung durch eine Maschine sich findenden Nebenhindernissen der Theorie nach geliefert werden soll. Auf welcher Stufe der wissenschaftlichen Bildung die englischen Engineer stehen, möge die Aufführung folgender Einwürfe gegen jene in London von mir erbaute Kraftmeßmaschine und eine zugleich zu berührende Aeußerung des Hrn. Fields, Compagnon von Hrn. Mandsley, in London und eines der ersten Engineers Englands beurkunden. Lezterer antwortete nämlich einmal einem nahen Anverwandten eines meiner Interessenten, der ihn nach seinem Urtheile über meine Maschine befragte, sie habe keine Kraft, denn er könne sie zum Stillstande bringen, wenn, er sich auf den Hebel der Kraftmeßmaschine niederseze. Ich muß hier bemerken, daß 64 Pfund am Ende des Hebels, das eigene Gewicht des Hebels selbst mit eingeschlossen, schon die durch meine Maschine darzulegende Kraft angaben, und daß der untersäzige Hr. Fields gewiß seine 150 Pfund wog.

Als Einwürfe der Engineers will, ich unter den vielen abgeschmakten nur die beiden abgeschmaktesten aufführen. So sagte z.B. einer, und zwar ein sehr angesehener Engineer und Millwright (Mühlenbauer): die Friction, die die Kraft der Maschine angeben solle, würde durch das Schmieren der Vorrichtung sehr vermindert, gäbe daher zu geringe Resultate. Meine Bemerkung, daß die Maschine ja doch das Gewicht troz des Schmierens schwebend erhalte, und dieser Umstand stets einen gleichen Grad der Friction und zwar den durch das Gewicht bezeichneten angeben müsse, leuchtete ihm keineswegs ein, und war ihm durchaus nicht begreiflich zu machen. Ein anderer sagte, die Kraftmeßvorrichtung könne aus dem Grunde kein gleiches Resultat geben, weil die Länge des hölzernen Hebels durch Veränderungen in der Lufttemperatur modificirt würde. – Der Unterschied in der Länge kann freilich sehr groß werden!!!

Und diese Leute waren mit Hrn. Perkins Kraftmeßmaschine und deren Calculation völlig im Klaren, lieferten sogar die Calculationen dazu. Sollte Hrn. Perkins Kraftmeßmaschine eine Nachahmung der Prony'schen seyn, so war sie gewiß eine sehr unglükliche zu nennen. Es scheint, als wenn ausländische Waare in England nur verfälscht, d.h. englisirt etwas gilt. Es muß doch ein Engländer daran gepfuscht haben, um sie national zu machen.

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Polytechnisches Journal Bd. VIII. S. 431.

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Die meisten derselben kannten Hr. Prony nicht dem Namen nach, und bewiesen durch mitleidiges Achselzuken den Grad der Verachtung, womit sie alles Französische und überhaupt alles Ausländische, und sey es noch so vortrefflich und zwekmäßig, herabwürdigen. Der englische Nationalstolz dringt selbst in die Wissenschaften. Das hatte ich nicht erwartet. Ich wollte durch Prony's in Deutschland allgemein geachteten und gefeierten Namen dem Kraftmaße meiner Dampfmaschine Auctorität verschaffen, wie sehr hatte ich mich aber geirrt. Diesem Irrthume habe ich nachher den größten Theil meiner Calamitäten in England zu verdanken gehabt. Wie oft ist später mein früheres zu großes Vertrauen zu der Freisinnigkeit einer Nation von mir bereut worden, deren Politik schon beweiset, daß für die ihr immer beigelegte Großmuth und Liberalität im Allgemeinen ganz fremd sind.

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