Titel: Haycraft, Verbesserungen an Dampfmaschinen.
Autor: Haycraft, William Tutin
Fundstelle: 1831, Band 41, Nr. LXXVII. (S. 321–326)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj041/ar041077

LXXVII. Verbesserungen an Dampfmaschinen, worauf William Tutin Haycraft, Doctor der Medicin, in Greenwich in der Grafschaft Kent am 11. Junius 1830 ein Patent erhielt.

(Aus dem Repertory of Patent-Inventions. Julius 1831, S. 11.)

Mit Abbildung auf Tab. VI

Meine Verbesserungen sind nicht nur bei Dampfmaschinen mit hohem, sondern auch bei solchen mit niederem Druk anwendbar, deßgleichen bei der Verbindung beider, welche gewöhnlich Woolf's Dampfmaschine genannt wird; sie bezweken hauptsächlich, daß man den sogenannten überhizten Dampf benuzen kann. Ich habe mich durch zahlreiche Versuche überzeugt, daß wenn man Wasserdampf in ein Gefäß einschließt oder durch ein Gefäß treibt, welches auf eine Temperatur erhizt ist, die um 100° Fahr. höher als diejenige ist, bei welcher der Dampf erzeugt wurde, er sein Volumen ungefähr um das Zehnfache vergrößert und daß diese Temperaturerhöhung mit verhältnißmäßig sehr wenigem Aufwand von Brennmaterial bewirkt wird. (Dieß ließ sich auch nach dem, was wir von der specifischen Wärme wissen, nicht anders erwarten.) Ich habe auch gefunden, daß dieser verdünnte oder wie man gewöhnlich sagt, überhizte Dampf, wenn man ihn in den Stiefel (Cylinder) einer gehörig construirten Dampfmaschine leitet und diesen Cylinder auf eine Temperatur gleich derjenigen des überhizten Dampfes bringt, eine größere mechanische Kraft als gewöhnlicher Dampf hervorbringen wird, welche mit seiner Zunahme an Volumen gleich, nämlich ungefähr zehn Mal so groß ist, wodurch viel Brennmaterial erspart wird. Man versuchte schon öfters diesen überhizten Dampf bei Dampfmaschinen zu benuzen, aber bisher ohne Erfolg, weil er bei seiner hohen Temperatur und seiner Eigenschaft die Feuchtigkeit stark anzuziehen, die Liederungen und schlüpfrigen Substanzen, welche man für die Kolben und Gefüge benuzt, austroknet und sonst nachtheilig auf sie einwirkt, ferner wegen seiner außerordentlichen Verdünnung leicht durch die gewöhnlichen Gefüge entweicht. Meine Verbesserungen bezweken hauptsächlich, daß man diesen überhizten oder verdünnten Dampf benuzen kann.

Durch meine Verbesserungen beabsichtige ich ferner, daß man Dampf von sehr hohem Druk, es mag nun gewöhnlicher oder überhizter Dampf seyn, anwenden kann, und die Verdichtung von Dampf |322| innerhalb des Cylinders, er mag nun von hohem oder niederem Druk seyn, verhindert wird. Meine erste Verbesserung hat den Zwek die Entweichung von Dampf an der Liederung des Kolbens und der Kolbenstange zu verhindern; man ersieht sie aus Fig. 10, wo der Cylinder, der Kolben und die Kolbenstange nebst dem Kessel und der Wasserröhre im Durchschnitt vorgestellt sind. a, a, a, a zeigt den Cylinder; b, den Kolben; c, c ist die Kolbenstange, welche am unteren Theile des Cylinders austritt und an ihrem unteren Ende mit der Welle, der Kurbel und den anderen Theilen der Maschine wie gewöhnlich verbunden wird; d, d ist die Stopfbüchse, welche die Kolbenstange dicht macht; e, e ist eine Wasserröhre, welche sich in den unteren Theil des Kessels f, der höher als der Cylinder gestellt seyn muß, öffnet; g ist eine Seitenröhre, durch welche der Dampf mittelst geeigneter Ventile, die in der Zeichnung nicht abgebildet sind, ein- und ausgeführt wird.

Bei dieser Anordnung findet folgendes Statt: – Der Dampf in dem Kessel l drükt auf die Oberfläche des Wassers, und dieser Druk wird durch die Wasserröhre e, e dem Cylinder mitgetheilt und wirkt dann gegen die untere Seite des Kolbens g. Man wird bemerken, daß die Kolbenstange c, c ungewöhnlich dik ist; die Oberfläche der Stange sollte im Querdurchschnitt ungefähr halb so groß als die Oberfläche des Kolbens seyn, damit der Druk, welchen die Wassersäule gegen den Kolben ausübt, um die Hälfte vermindert wird. Wenn nun der Dampf durch die Seitenröhre g in den oberen Theil des Cylinders gelassen wird, so übt er auf die obere Seite des Kolbens einen Druk aus, welcher gleich der ganzen Oberfläche des Kolbens b ist; und dieser Druk wird zwei Mal so groß seyn, als derjenige auf der unteren Seite des Kolbens, welchen die Wassersäule hervorbringt, weil der Dampf auf die doppelte Fläche wirkt; der Stämpel steigt daher nieder, das Wasser aus seiner Stelle vertreibend, aber mit einer Kraft, welche nur halb so groß als der Druk des Dampfes auf die obere Seite ist; wenn der Kolben niedergestiegen ist und man den Dampf im Cylinder durch die Seitenröhre g ausläßt, so treibt der Druk der Wassersäule auf den Boden des Kolbens (welchen ich den gegenwirkenden Druk nenne) den Kolben mit einer Kraft aufwärts, gleich derjenigen, womit er niederstieg; auf diese Art spielt der Apparat immer fort.

Sollte es nicht wohl angehen, daß man den Kessel höher als den Cylinder stellt, so kann man eine andere Anordnung wählen, welche in Fig. 11 abgebildet ist; sie zeigt den Dampfcylinder a im Aufriß, wie in Fig. 10 mit dem Unterschiede, daß die Röhre e, anstatt direct in den Kessel zu führen, mit dem Behälter h, h in Verbindung steht, welchen ich den Wassercylinder nenne. Weiter unten ist angegeben, wie dieser Cylinder mit Wasser gespeist wird. Die Oberfläche des Wassers in dem |323| Cylinder h, sollte höher als das obere Ende des Dampfcylinders a, a, a, a seyn, ungefähr um so viel, als durch die punktirte Linie angedeutet ist. Durch die Seitenröhre i wird Dampf von einem in beliebiger Entfernung befindlichen Kessel in den Wassercylinder h geführt, dessen Druk dann auf den Kolben dieselbe Gegenwirkung äußert, welche bei Fig. 10 beschrieben wurde. Um den Cylinder h mit heißem Wasser zu speisen, ist die Röhre k auf den Boden des Kessels geleitet und indem der Hahn l offen und ein Ventil in der Dampfröhre i geschlossen ist, treibt der Druk des Dampfes in dem Kessel das heiße Wasser in die Röhre k hinauf, bis der Behälter h beinahe voll ist. Man schließt nun den Hahn I und läßt den Dampf in den Cylinder h bei der Röhre i, um das Wasser auf sein gehöriges Niveau zu bringen; lezteres geschieht, indem es durch die Röhre n und von dieser wieder in den Kessel läuft. Um den Cylinder h immer mit Wasser zu speisen, kann man eine Pumpe (welche nicht abgebildet ist) bei n anbringen und dieselbe durch die Dampfmaschine treiben, welche sowohl sie als den Kessel speist, indem das überflüssige Wasser in lezteren durch die Röhre m abläuft.

Bei der so eben beschriebenen Vorrichtung kann offenbar kein Dampf durch die Liederungen des Kolbens oder seiner Stange entweichen, ohne zuvor das Wasser auszutreiben; lezteres ist aber unmöglich, denn wenn die gewöhnlichen Liederungen und Gefüge auch vom Dampf durchdrungen werden können, so sind sie doch dicht genug, um das Wasser selbst unter großem Druk nicht durchzulassen; eben so wenig kann der Dampf, so groß auch sein Druk seyn mag, durch die Liederung des Kolbens b dringen, weil auf der anderen Seite desselben ein gleich starker Gegendruk ist; überhizter Dampf kann die Liederlingen nicht beschädigen, wegen des beständigen Drukes des Wassers. Als Patentrecht nehme ich bloß in Anspruch: die Dazwischenkunft einer Wassersäule zwischen den Kolben und den Dampf des Kessels, wobei der als bewegende Kraft dienende Dampf (er mag nun von hohem oder niederem Druk oder überhizt seyn) auf der anderen Seite des Kolbens in den Cylinder geleitet und aus demselben herausgeführt wird.

Meine zweite Verbesserung ist eine Verbindung der bereits beschriebenen Vorrichtung mit einer anderen, welche ich sogleich auseinandersezen will; sie bezwekt hauptsächlich die Benuzung des überhizten Dampfes. Fig. 12 ist eine Seitenansicht, zum Theil im Durchschnitt und zeigt dieselbe Vorrichtung wie Fig. 10, aber mit den Zusäzen, welche man in Fig. 13 sieht. An dem Kolben b ist nämlich ein massiver Stämpel (oder eine Verlängerung) p angebracht, welcher in den Cylinder a, a, a, a paßt und sich in demselben frei auf und |324| nieder bewegt. Der Stämpel hat ungefähr die Länge des Hubes der Maschine oder etwas mehr, und der Cylinder a, a, a, a ungefähr die doppelte Länge des Hubes oder darüber; oder er ist so lang, daß der Kolben b mit dem Stämpel p sich in dem Cylinder so weit bewegen kann, als es der Hub der Maschine erfordert.

Der Zwek bei dieser Anordnung ist, daß der überhizte Dampf, welcher durch die Seitenröhre g über dem Stämpel p in den Cylinder geleitet wird, nicht in denjenigen Theil des Cylinders gelangen kann, welchen das Wasser unter dem Kolben b einnimmt, also kein Dampf verdichtet wird; ich beabsichtigte dabei auch, daß das Wasser auf der unteren Seite des Kolbens, während die Maschine im Gang ist, nicht in den oberen Theil des Cylinders gelangen soll, wodurch Dampf verdichtet werden würde.

Ich erhize auch den Cylinder in einem Ofen q, q, und überziehe ihn mit feuerfestem Thon oder anderen geeigneten Materialien, um ihn gegen die Einwirkung des Feuers zu schüzen. Bei dieser Verbesserung nehme ich die Dazwischenkunft des Wassers zwischen eine Seite des Kolbens und den Dampf in dem Kessel, so wie sie angegeben wurde, und auch die vergrößerte Länge des Cylinders und Kolbens als Patentrecht in Anspruch.

Die dritte Verbesserung ist bloß eine Abänderung der lezten; sie ist in Fig. 14 von der Seite im Durchschnitt vorgestellt und hauptsächlich für eine Verdichtungsmaschine und die Anwendung von überhiztem Dampf berechnet; a, a, a, a ist der Cylinder, b der Kolben; c die Kolbenstange; d, d die Stopfbüchse; e, e ist die Seitenröhre, welche eine Verbindung zwischen dem oberen Ende des Cylinders und dem Kessel herstellt; f ist der Kessel; z ist die Röhre, welche in das Ueberhizungsgefäß s führt. Die Röhre e, e ist mit einem Ventil j versehen, durch welches der Druk des Dampfes auf den Kolben regulirt wird: g ist die Röhre, durch welche der überhizte Dampf streicht, nachdem er in dem Gefäß s verdünnt wurde; p ist die bereits vorherbeschriebene Verlängerung des Kolbens oder der Stämpel; t ist eine Seitenröhre, welche in den Cylinder über dem Kolben geht; an ihrem äußeren Ende wird sie mit dem Rohr einer kleinen (in der Zeichnung nicht abgebildeten) Drukpumpe verbunden, welche während die Maschine im Gange ist, Wasser auf die obere Seite des Kolbens treibt. Eine andere Seitenröhre u steht auf dieselbe Art mit dem oberen Theile des Cylinders in Verbindung; an ihrem anderen Ende ist die Speisungsröhre einer anderen kleinen (in der Zeichnung nicht abgebildeten) Drukpumpe angebracht, welche das überflüssige Wasser aus dem Cylinder zieht und es in den Kessel oder sonst wohin treibt. Diese beiden Pumpen haben den Zwek eine kurze Wassersäule zwischen den Kolben |325| und den gegenwirkenden Dampf von dem Kessel zu bringen; diese Wassersäule bringt dieselben Wirkungen hervor, welche bei den vorhergehenden Verbesserungen beschrieben wurden. Ich erhize auch den unteren Theil des Cylinders in dem Ofen v, v und überziehe ihn mit Thon, um ihn gegen die zerstörende Einwirkung des Feuers zu schüzen. Bei dieser Verbesserung nehme ich, wie bei den vorhergehenden, die Einführung einer Wassersäule auf der einen Seite des Kolbens, während der Dampf auf die andere Seite desselben wirkt) nebst der Anwendung des Stämpels p als Patentrecht in Anspruch.

Meine vierte Verbesserung bezieht sich auf die gewöhnlichen Verdichtungsmaschinen und besteht in Folgendem: – Erstens wende ich außer dem gewöhnlichen Kessel zur Erzeugung des Dampfes noch einen anderen Kessel an, welcher viel kleiner seyn kann und dem Hochdrukdampf muß widerstehen können. Zweitens lasse ich von diesem Hochdrukkessel eine Röhre ausgehen, die mit einem äußeren Cylinder oder einer Hülse communicirt, durch welche der Hochdrukdampf in den anderen Kessel aus einem Ventile, das mit ungefähr 20 Pfund auf dem Quadratzoll belastet ist, entweichen kann. Durch diese Anordnung circulirt der Hochdrukdampf immer um den Dampfcylinder. Drittens der Dampf von niederem Druk wird durch eine Röhre aus dem Kessel mit niederem Druk hergeleitet, welcher leztere mit den geeigneten Ventilen versehen ist. Viertens, sowohl der Kolben als die Kolbenstange müssen mit Metallplatten (Metallliederung) anstatt der gewöhnlichen Hanfliederung versehen werden. Bei dieser lezteren Verbesserung nehme ich nur die Verbindung der vier angegebenen Vorrichtungen als Patentrecht in Anspruch.

Wo ich bei meinen vorhergehenden Verbesserungen von gegenwirkendem Dampf sprach, der mittelst Wasser auf den Kolben wirkt, schließe ich jedoch keineswegs andere Agentien aus, welche auf dieselbe Art eine Gegenwirkung hervorbringen können, wenn man solche Agentien anstatt des Dampfes im Kessel mit Nuzen anwenden kann; man könnte z.B. Luft oder Gas in einen geeigneten Behälter einschließen, um diese Gegenwirkung hervorzubringen. Diese Gegenwirkung kann auch durch eine hohe Wassersäule hervorgebracht werden; bei Dampfmaschinen von mäßigem Druk und bei Verdichtungsmaschinen mag es zwekmäßig seyn, sie durch den Druk der Atmosphäre hervorzubringen; in allen diesen Fällen muß man aber zwischen den Kolben und das gegenwirkende Agens eine hinreichende Menge Wasser bringen, welches überall, wo meine Verbesserungen angewandt werden (mit Ausnahme der vierten Verbesserung) zur Erreichung des Zweks unumgänglich nöthig ist. Obgleich ich es vorziehe, zur Liederung des Kolbens und der Kolbenstange Hanf oder ein ähnliches Material |326| zu nehmen (ausgenommen bei meiner vierten Verbesserung), so schließe ich doch die Umwendung einer Metallliederung von meinem Patentrecht nicht aus, und obgleich ich keine besondere Weise, den Dampf für meine verbesserte Maschine zu überhizen, in Anspruch nehme, so ziehe ich doch folgende Methode anderen vor, nämlich: Ich lasse den Speisungsdampf von dem Kessel durch eine oder mehrere Röhren oder Gefäße streichen, in welchen ich ihn erhize, ehe er in den Cylinder tritt, und erhize noch dazu den Dampf nebst dem Cylinder auf irgend eine passende Weise. Da überhizter Dampf wegen seiner hohen Temperatur die gewöhnlichen Kitte und Liederungen an den Gefügen der Maschinentheile leicht verdirbt, so muß man sie durch halbkreisförmige Gefüge verbinden, indem man zwei Metallflächen mit einander schleift. Die Stellung der Cylinder ist bei Anwendung meiner Verbesserungen nicht wesentlich, ausgenommen bei der dritten; ich brauche bloß zu bemerken, daß der Kessel oder Wassercylinder so gestellt ist, daß die Oberfläche des Wassers darin höher als der obere Theil des Dampfcylinders ist.

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