Titel: Galloway, über die Anwendung des Dampfes an den Dampfmaschinen.
Autor: Galloway, E.
Fundstelle: 1833, Band 49, Nr. LXIII. (S. 327–339)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj049/ar049063

LXIII. Ueber die Anwendung des Dampfes an den Dampfmaschinen in Cornwallis. Von Hrn. E. Galloway Esq., Civil-Ingenieur.

Aus dem Repertory of Patent-Inventions. August 1833, S. 98.

Die große Sorgfalt und Aufmerksamkeit, welche man seit einiger Zeit auf die Dampfmaschine in der Absicht verwendet, um dadurch zu einer erfolgreicheren Anwendung derselben zum Behufs des Treibens von Fahrzeugen zu gelangen, hat zu einer Untersuchung der oft besprochenen Vorzüge und Leistungen der Maschinen in Cornwallis Anlaß gegeben. Ich wurde am Anfange des vorigen Jahres ersucht, die Natur der Verbesserungen dieser Maschinen und die Vorzüge, die einer jeden derselben beigemessen werden können, durch Versuche zu ermitteln, und verwendete daher mehrere Wochen auf verschiedene Versuche, die ich an mehreren Maschinen anstellte, und welche sämmtlich die Genauigkeit der über sie bekannt gemachten Berichte bestätigen, indem ich nämlich die Leistungen beinahe durchaus merklich größer fand, als sie angegeben wurden.76)

Ich brauche mich über die Art und Weise, nach welcher man in Cornwallis die Leistungen der Maschinen zu schäzen pflegt, nicht weiter zu verbreiten; es ist genug, wenn ich sage, daß der Ausdruk „Pferdekraft,“ dessen wir uns hier bedienen, um die Kraft einer Dampfmaschine zu bezeichnen, in Cornwallis gar nicht gebräuchlich ist. Da die Maschinen daselbst nämlich hauptsächlich zum Herausschaffen des Grubenwassers verwendet werden, so bezeichnet man deren Leistungen gewöhnlich nur durch die Zahl der Pfunde, die sie in einer gegebenen Zeit auf einen Fuß Höhe heben. Die Art dieses zu ermitteln besteht darin, daß man das in einem gegebenen Zeitraume gehobene Gewicht mit der in Fußen ausgedrükten Höhe, auf die es gehoben wurde, multiplicirt. Wenn z.B. 1000 Pfund Wasser mit jedem Hube 20 Fuß hoch gehoben werden, so ist dieß so viel, als wenn 20,000 Pfund nur einen Fuß hoch gehoben würden. Die Kraft der Maschine wird daher durch die Zahl der Pfunde, die sie innerhalb eines gegebenen Zeitraumes einen Fuß hoch zu heben im Stande ist, und der Verbrauch an Brennmaterial |328| und die daraus folgende Wirkung durch die Zahl der Pfunde bezeichnet, die sie mittelst eines Bushels Steinkohlen auf einen Fuß Höhe zu heben vermag. Der vergleichsweise Werth verschiedener Maschinen läßt sich also, wie groß deren Kraft und die Tiefe der Grube auch seyn mag, sehr leicht nach diesem höchst einfachen Verfahren bestimmen. Wenn man z.B. sagt, eine Maschine hebt in jeder Stunde 100 Millionen Pfunde einen Fuß hoch, so bezeichnet man dadurch ihre Kraft; sagt man aber, sie hebt, während sie einen Bushel Kohle verbraucht, 100 Millionen Pfunde auf die Höhe von einem Fuß, so bezeichnet dieß die Arbeit, die mit einem Bushel Kohle geleistet werden kann; und vergleicht man diese Leistung mit dem, was eine andere Maschine bei einem gleichen Verbrauche an Kohlen leistet, so bestimmt man dadurch die vergleichsweise Wirksamkeit der beiden Maschinen.

In den übrigen Theilen Englands bezeichnet man die Kraft einer Dampfmaschine bekanntlich gewöhnlich durch den Ausdruk Pferdekraft, was davon herrührt, daß die Dampfmaschine zuerst angewendet wurde, um die Arbeit von Pferden zu ersezen. Dieser Ausdruk ist, so unbestimmt er auch anfangs war, mit der Länge der Zeit so bezeichnend geworden, als irgend ein anderer es ist; er gibt denjenigen, die ihn verstehen, eine eben so bestimmte Idee von der Kraft einer Dampfmaschine, als ihn die übrigens verständlichere Cornwallsche Bezeichnungsmethode nur geben kann. Man braucht nämlich nur zu wissen, daß tue Kraft eines Pferdes zu 150 Pfunden, welche per Minute 220 Fuß hoch gehoben werden, oder zu 33,000 Pfunden, per Minute auf die Höhe von einem Fuß gehoben, angenommen wird, um augenbliklich auch eine nach Pferdekräften geschäzte Maschine mit einer anderen vergleichen zu können, deren Kraft nach der Cornwall'schen Methode bezeichnet ist.

Da Hr. Rennie kurz vor meiner Anwesenheit in Cornwallis in Auftrag der Admiralität einen Versuch an einer der dortigen Maschinen anstellte, so fand ich mich veranläßt, an eben derselben Maschine, d.h. an der Wilson'schen Maschine in der Wheal Towan-Grube, gleichfalls einen Versuch vorzunehmen. Da ich das Maximum der Leistungen dieser Maschine, wenn sich dieselbe im möglich besten Zustande befindet, auszumitteln suchte, so theilte ich diesen meinen Wunsch den Maschinisten mit, damit sie sämmtliche Theile der Maschine so vollkommen als möglich Herrichten konnten. Der Versuch wurde in Gegenwart des Hrn. Capitän Vivian (dessen ausgezeichneter Gute ich die Gelegenheit zu diesem Versuche und die größte Unterstüzung bei demselben verdanke), des Mechanikers West und mehrerer Anderen gemacht. Das Resultat dieses Versuches war, |329| daß die Maschine in 6 Stunden und 5 Minuten 10 Bushel Kohlen verbrauchte, und dabei mit jedem Bushel 125,749,330 Pfunde auf die Höhe von einem Fuß hob; während dieselbe Maschine bei Hrn. Rennie's Versuch nur 92,327,000 Pfunde per Bushel Kohle gehoben hatte. Um allem Mißtrauen in diese außerordentliche Leistung vorzubeugen, bemerke ich, daß ich an dem Scheitel oder oberen Ende eines jeden Sazes (lift) Cisternen oder Behälter mit Schleusen angebracht hatte, und daß ich diese Schleusen zu verschiedenen Zeiten des Versuches schloß, um mich auf diese Weise von der Menge Wassers zu überzeugen, die bei jedem Hube der Maschine in jeden Behälter entleert wird, so daß also, indem ich die Entfernung zwischen jedem Saze und den Rauminhalt der Behälter vorher bestimmt hatte, jeder Irrthum unmöglich war. Die Kohlen wurden gewogen, und der Kohlenvorrath in den Magazinen während des Versuches unter Schloß gehalten.

Die besten Maschinen von Bolton und Watt sind den gegebenen Schäzungen nach im Stande, mit jedem Bushel Kohle 19,800,000 Pfunde zu heben. Die Wheal Towan-Maschine leistete also während meines Versuches beinahe sechs Mal so viel als die beste Bolton und Watt'sche zu liefern im Stande ist!

Ich will nun bei der Untersuchung der Ursache dieser außerordentlichen und beinahe unglaublichen Leistung zuerst jede Abweichung der Maschine von jener der HH. Bolton und Watt angeben, und dann, so weit es thunlich ist, zu ermitteln suchen, wie viel von dem Gewinne an Wirkung einer jeden einzelnen dieser Abweichungen zuzuschreiben ist. Die Abweichungen sind nun:

1) Cylindrische Kessel von bedeutender Länge. Eine große concentrisch durch dieselben gehende Röhre, in welcher sich das Feuer befindet. Die erhizte Luft circulirt dann zuerst unter dem Kessel und hierauf längs der Seiten desselben. Der Flächenraum der seitlichen Feuerzüge ist im Allgemeinen eben so groß, als jener der Röhre; der Durchgang wird durch einen Dampfer, welcher in der aus dem Kessel in den Rauchfang führenden Röhre angebracht ist, verengert.

2) In der Unterhaltung des Feuers selbst. Das Feuer ist groß und dik; die Eingänge zu demselben sind beinahe in der ganzen Breite der Röhre offen; die Kohlen werden auf die Oberfläche des Feuers gestreut; das Feuer wird nie geschürt, ausgenommen zur Zeit der Reinigung. Bei diesem Reinigen, welches beiläufig in 24 Stunden ein Mal geschieht, schließt der Heizer zuerst den Dämpfer ab, damit kein kalter Luftstrom, wodurch der Dampf in dem Kessel vermindert werden würde, eindringen kann; dann |330| wendet er das gute Brennmaterial auf die Seite, worauf er den Unrath beseitigt, das Brennmaterial wieder auf die gereinigten Stangen zurükschafft, und dann auf der anderen Seite auf gleiche Weise verfährt. Das Feuer ist vor dem Reinigen beinahe 6 1/2, nach demselbem aber nur 3 bis 3 1/2 Zoll tief. In Folge des Verschließens der Dämpfer ist weder während noch nach dem Reinigen eine Abnahme des Dampfes bemerkbar.

Sonderbar ist es, daß man beim Heizen der Kessel jenen Kohlen den Vorzug gibt, welche bei einem frischen Feuer am meisten krachen (clinker); bisher bediente man sich bloß der Steinkohlen aus dem Wallis. Ein Gemisch aus verschiedenen Sorten Walliser Kohlen wird für das beste Brennmaterial gehalten; doch glaube ich, daß die Kohle von Swansea diesem Gemische nicht nachstehen dürfte. Die Llanelly-Kohle wird sehr empfohlen, und ich habe seither auch einen Versuch damit angestellt, der zu ihren Gunsten ausfiel. Die Kohle von Brindswey wird sehr gepriesen, und scheint auch wirklich ausgesprochene Vorzüge vor jener Kohle, deren man sich gewöhnlich auf den Dampfbothen bedient, zu besizen; ihr Werth im Vergleiche mit den angegebenen Sorten ist jedoch noch nicht bekannt.

3) In der Benuzung von Dampf, der einen Druk von 20 bis 50 Pfunden auf den Zoll ausübt, und in der Ausdehnung des Dampfes, indem man bei 1/4 oder 1/5 des Hubes die Communication zwischen dem Kessel und dem Cylinder unterbricht.

4) Im Bekleiden des Kessels, der Dampfröhren, der Dampfkammern, und der Cylinder mit einem schlechten Wärmeleiter, wie z.B. mit Sägespänen, Stroh, an jenen Stellen, die bloß der Hitze des Dampfes ausgesezt sind, und mit einem Gemische aus Thon und Stroh an dem Mauerwerke etc.

5) In der Aufhebung der Wirkung des Kolbens am Ende seines Hubes, wodurch zur Condensirung des Dampfes in dem Cylinder, bevor der rükkehrende Hub geschieht, hinlängliche Zeit bleibt.

6) Verbesserung an den Kesseln. Die Quantität des mit einem Bushel Kohlen verdampften Wassers betrug, nach Hrn. Watt, etwas über 8 Kubikfuß, welche in Dampf von 220° verwandelt wurden. Tredgold sagt, daß er 10 Kubikfuß verdampfte; 8 Kubikfuß ist jedoch, wie die Erfahrung zeigte, beiläufig die mittlere Quantität, welche in einem gewöhnlichen Dampfkessel mit einem Bushel Kohlen verdampft werden kann. Während meines Versuches zu Wheal Towan wurden aber 310,824 Kubikfuß Wasser, oder mittelst |331| jeden Bushels Kohlen 13.824 Kubikfuß verdampft, so daß sich also die Zunahme des durch einen Bushel Kohlen verdampften Wassers, wie 13.824 : 8 verhält.

Diese Verbesserung scheint hauptsächlich durch die sinnreiche Methode, nach welcher die erhizte Luft zum Circuliren durch die Feuerzüge veranläßt wird, bedingt zu seyn. In Folge dieser Einrichtung wirkt die heiße Luft nämlich in dem Maße, als sie abkühlt, auf immer kälter und kälteres Wasser, welches also den untersten Theil des Kessels einnehmen wird. Es wird mithin dem Luftstrome in den Feuerzügen eines solchen Kessels mehr Wärmestoff entzogen, als ihm in einem Kessel, dessen Feuerzüge ohne Rüksicht auf diese Wirkung erbaut sind, entzogen wird.

Es läßt sich vielleicht unmöglich ausmitteln, wie viel von dieser vermehrten Wirkung auf Rechnung der Unterhaltung des Feuers, und wie viel auf Rechnung der Circulation des Wärmestoffes durch die Feuerzüge kommt. Obschon nun aber durch die an den Kesseln und in der Feuerung angebrachten Verbesserungen so außerordentlich viel gewonnen wird, so geht doch noch aller jener Wärmestoff, der sich unter der Temperatur des im Kessel enthaltenen Wassers befindet, unbenuzt verloren. Hr. Sims, an den Poldice-Gruben, fand, daß die Temperatur der Luft in dem Rauchfange 310° betrug, während das Wasser in dem Kessel nur 270° hatte. Wahrscheinlich läßt sich keine Modification ausfindig machen, bei welcher wir allen Wärmestoff nüzlich zu verwenden im Stande waren; doch wurde aber durch eine von Capt. Samuel Grose angegebene Verbesserung, d.h. dadurch, daß man den Wärmestoff aus dem Kessel durch Röhren, welche mit Wasser umgeben waren, in den Rauchfang leitete, die Temperatur des in der Röhre enthaltenen Wassers von 70° bis auf 180° F. erhöht. Die Zunahme, welche die Leistung des Kessels in Folge dieser Einrichtung erfuhr, wird auf 1/10, geschäzt; erwägt man aber die hohe Temperatur (310° F.), mit welcher die tust nach Sims aus dem Rauchfange entweicht, so ist es gewiß, daß, wenn all dieser Wärmestoff zu Nuzen gebracht werden könnte, die Leistungen der Maschine nothwendig noch eine weit größere Zunahme erfahren müßten. Denn da sich die Quantität des verlornen Wärmestoffes wie die Quantität der durch den Rauchfang gehenden Luft, multiplicirt mit ihrer Temperatur verhält, und da die ganze Nasse Luft, welche durch die Feuerzüge circulirte, durch den Rauchfang entweicht, so folgt hieraus, daß der Unterschied zwischen der von dem Feuer entwikelten Hize und der Temperatur des Wassers, weniger der Temperatur des Speisungs-Wassers, so wie dasselbe vom Brunnen kommt, verloren seyn muß. Ich kann den Gewinn, der |332| sich ergeben würde, wenn man dem Luftstrome allen Wärmestoff entziehen könnte, nicht genau angeben; allein offenbar würde sich die aus dem Feuer entwikelte Hize zu der Temperatur des Wassers im Kessel verhalten, wie sich die Hize des aus dem Kessel tretenden Luftstromes zur Temperatur des von dem Brunnen kommenden Speisungswassers verhält.

3) Die Ausdehnung des Dampfes in dem Cylinder durch Unterbrechung der Communication mit dem Kessel, nachdem der Kolben einen Theil seines Hubes vollendet hat. Darin liegt vielleicht das Eigenthümliche und Außerordentliche dieser Maschine. Die Mechaniker in Cornwallis sind, nachdem sie ihre Forschungen über diesen Gegenstand mit großer Genauigkeit ununterbrochen fortgesezt, hauptsächlich durch die Ausdehnung dieses Princips innerhalb vollkommen sicherer Gränzen zu den außerordentlichen Vortheilen, die wir oben bezeichnet haben, gelangt.

Das Verdienst dieser Entdekung gebührt Hornblower'n, der sich im Jahr 1781 ein Patent auf dieselbe ertheilen ließ. Er sag nämlich: „daß, wenn auf einer Seite des Kolbens Dampf eingesperrt, und auf der anderen Seite desselben dafür ein theilweise luftleerer Raum erzeugt wird, der Dampf den Kolben so weit bewegen wird, bis dessen Kraft mit der Reibung und dem unverdichteten Dampfe im Gleichgewichte steht, und daß die Kraft, welche während. dieser Bewegung mitgetheilt wird, zu der gewöhnlichen Wirkung des Dampfdrukes hinzugezählt werden muß.“ Um auf diese Weis an Kraft zu gewinnen, bediente sich Hornblower zweier Cylinder wobei er den Dampf, der in dem ersten Cylinder gearbeitet hatte zum zweiten Male in dem zweiten Cylinder arbeiten ließ, indem er ihm gestattete sich auszudehnen. Alles dieß bewirkte er dadurch daß er die beiden Cylinder durch geeignete Oeffnungen mit einander verband.

Hornblower konnte jedoch von feiner Erfindung keinen Nuzen ziehen, indem das Patent oder Monopol, welches die HH. Bolton und Watt auf ihre verbesserte Verdichtungs-Methode genommen hatten, noch nicht abgelaufen war, und indem Hr. Watt das nächste Jahr darauf ein Patent auf die Ausdehnung seines Dampfes in einem einzigen Cylinder erhielt. Weder Hornblower noch Watt scheinen übrigens die Benuzung von Dampf mit hohem Druk beabsichtigt zu haben, so daß sich also die Vortheile ihrer Erfindung auf die Wirkung beschrankten, welche durch Ausdehnung eines Dampfes, dessen Druk jenen der atmosphärischen Luft nur wenig übertraf, bis auf einen Grad, bei welchem er die Reibung der Maschinerie und den Widerstand des unverdichteten Dampfes in dem Cylinder |333| nicht mehr zu überwinden im Stande war, hervorgebracht werden konnte.

Erst im Jahre 1804 wurde Dampf von hohem Druke ausdehnungsweise benuzt, denn in diesem Jahre nahm Arthur Woolf sein Patent auf diese Eigenschaft des Dampfes. Woolf nahm an, daß Dampf, dessen Kraft einer beliebigen Anzahl von Pfunden über dem atmosphärischen Druk gleich wäre, eben so oft Mal, als diese Zahl beträgt, auch sein Volumen ausdehnen könne, und daß derselbe in der Voraussezung, daß kein Verlust an Wärmestoff durch Ausstrahlung Statt findet, doch noch eine Spann- oder Elasticitätskraft beibehalten würde, die jener der atmosphärischen Luft gleichkäme. Er gibt an durch Versuche erprobt zu haben, daß sich Dampf von einem Druke von 40 Pfunden auf den Quadratzoll um das Vierzigfache seines Volumens ausdehnen könne, und daß seine Spannkraft dann doch noch jener der Atmosphäre gleich sey.77) Man kennt übrigens gegenwärtig nicht leicht ein Gesez besser, als jenes der Ausdehnung der Flüssigkeiten, und es ist gewiß, daß, wenn keine Veränderung der Temperatur eintritt, der eingenommene Raum sich umgekehrt wie der Druk verhält. Es wäre sehr sonderbar gewesen, wenn das Verhältniß der Ausdehnung bei der Temperatur, bei welcher der Dampf dem Druke der Luft das Gleichgewicht hält, begonnen hätte, da dieser Druk nicht bloß nach den Veränderungen der Witterung, sondern auch nach der Verschiedenheit der Höhe über der Meeresfläche verschieden ist. Hr. Woolf wußte nicht, daß die Flüssigkeiten denselben Gesezen gehorchen, und in Hinsicht auf die Verhältnisse ihrer Ausdehnung keineswegs von einander abhängen. Las Wasser beginnt bei einer gewissen Temperatur sich in Dampf auszudehnen, und über diese Temperatur hinaus ist das Verhältniß seiner Ausdehnung regelmäßig. Der atmosphärische Druk muß von dessen Wirkung abgezogen werden, weil derselbe als Gegengewicht wirkt; wird derselbe nämlich beseitigt, oder gestattet man dem Dampfe, was dasselbe ist, sich im luftleeren Räume auszudehnen, so muß derselbe offenbar denselben Gesezen gehorchen, denen alle übrigen Flüssigkeiten unterworfen sind: es beginnt daher nicht, |334| wie Woolf sagt, sich bei 212° auszudehnen, sondern die Ausdehnung beginnt schon bei 40°. Dampf von 40 Pfunden ist in Wirklichkeit mehr als 54 Pfunden gleich; d.h. die atmosphärische Säule multiplicirt mit 40 ist beiläufig gleich 54, und kann sich, statt einer 40maligen Ausdehnung fähig zu seyn, nicht vier Mal ausdehnen, ohne daß ihr Druk unter jenen der atmosphärischen Luft herabsinkt.

Die Eigenschaft des Dampfes sich auszudehnen ist streng genommen mechanisch und allen Flüssigkeiten gemeinschaftlich zukommend. Sie besteht bloß darin, daß sich Dampf von irgend einer gegebenen Spannkraft bis auf gewisse Gränzen ausdehnen wird, und daß er während des Processes der Ausdehnung auf Körper, die ihm Widerstand leisten, mit einer Kraft wirkt, welche so lange fort allmählich abnimmt, bis er die Gränzen seiner Ausdehnungskraft erreicht hat, oder bis ihm durch den Widerstand eines ihn umgeben: den Mediums das Gleichgewicht gehalten wird. Wenn man z.B. in einem geschlossenen Gefäße Luft comprimirt und dieselbe auf einen Kolben wirken läßt, so wird sie den Kolben mit einer Kraft bewegen, die so lange abnimmt, bis (vorausgesezt, daß keine Reibung Statt findet) die in dem Gefäße enthaltene Luft der umgebenden atmosphärischen Luft das Gleichgewicht hält. Auf gleiche Weise wird sich nun Dampf von hoher Spannkraft, dem man gestattet während eines Theiles des Kolbenhubes in dem Cylinder auf den Kolben zu wirken, nach der Verschließung der Eintrittsstelle des Dampfes in Folge seiner Ausdehnungskraft so lange ausdehnen, bis ihm die äußere atmosphärische Luft das Gleichgewicht hält. Wird aber auf der anderen Seite des Kolbens ein theilweise luftleerer Raum gebildet, so wird die Bewegung des Kolbens so lange fortwähren, bis die Dichtheit des Dampfes eben so gering ist, als jene des unverdichteten Dampfes auf der entgegengesezten Seite des Kolbens. Es ist offenbar, daß sich die Kraft, die man durch diese Art einen Kolben zu treiben, erhält, wie das Mittel zwischen dem höchsten und niedrigsten Druke verhält.

Man wird wohl einsehen, daß es eine Ersparniß aber kein Gewinn ist, wenn man eine Kraft, die früher verloren ging, nüzlich verwendet. Denn betrachtet man nur das Beispiel mit der comprimirten Luft, so ergibt sich, daß, wenn die Luft so verdichtet wird, daß sie einem Druke von 20 Pfunden auf den Quadratzoll gleichkommt, und daß, wenn der Cylinder während des ganzen Hubes fortwährend mit einer solchen comprimirten Luft gespeist wird, dem Kolben während seines ganzen Hubes ein Impuls mitgetheilt werden kann, welcher 20 Pfunden per Quadratzoll gleichkommt. Wird der Zutritt oder die Speisung hingegen bei einem Theile des Hubes unterbrochen, |335| und gestattet man der Luft dann sich auszudehnen, so wird der dem Kolben gegebene Impuls nur mehr dem Mittel, d.h. 10 Pfunden gleich seyn. Es ist aber offenbar, daß man den Dampf im ersten Falle mit ebenderselben Spannkraft austreten läßt, mit welcher er eintrat, und daß mithin die ganze Kraft, welche zur Compression oder Verdichtung der Luft nöthig war, verloren geht, während kein Verlust an Kraft Statt findet, wenn man dem Dampfe sich auszudehnen gestattet.

Die Hauptfeder einer Uhr bewegt ihre Maschinerie auf diese Weise: zum Aufwinden der Feder wird eine zunehmende Kraft erfordert, und dafür erhält die Maschinerie wieder einen abnehmenden Impuls zurük. Dieser Impuls ist jedoch durch die Hebel, auf die er wirkt, so regulirt, daß er eine regelmäßige Bewegung bewirkt. Wenn nun die Feder, nachdem sie sich zum Theil abgewunden, befreit würde, so daß sie sich ganz abwinden könnte, so würde die Kraft, welche die Feder bis zu ihrem lezten Treibpunkte aufwand, ganz verloren seyn.

Eben so wird nun an der Dampfmaschine eine gewisse Menge Brennmaterial erfordert, um den Dampf auf eine gewisse Spannkraft zu bringen. Läßt man also den Dampf, nachdem er den Kolben in Bewegung gesezt hat, entweichen, ohne daß man ihm gestattete auch durch seine Ausdehnung zu wirken, so wird das Brennmaterial, welches nöthig war, um ihn auf diesen Grad von Spannkraft zu bringen, größten Theils verloren seyn. In dem einen Falle würde nämlich eine bestimmte Menge 40 Pfunde Druk, in dem anderen hingegen 40 mehr aller übrigen zwischen 40 und 0 gelegenen Grade von Druk, d.h. 40 + 39 + 38 + 37 etc. geben.

Hieraus ergibt sich leicht, daß der Vortheil, der sich aus der Ausdehnung des Dampfes ergibt, mit der Dichtheit des Dampfes zunimmt. Denn da Dampf von 50 Pfunden auf den Quadratzoll über dem atmosphärischen Druke = 64, und Dampf von einem Druke von 10 Pfunden über dem atmosphärischen Druke = 24 ist, so erhält man in dem einen Falle eine mittlere Wirkung von 12, welche sich durch einen Raum von 24, und im zweiten Falle ein Mittel von 32, welches sich durch 64 bewegt, während sich das verzehrte Brennmaterial beinahe wie die entsprechenden Dichtheiten des Dampfes verhält. Also gibt Dampf von 50 = 64 Pfunden einen mittleren Druk von 32, indem er sich, bevor er die äußersten Gränzen seiner Ausdehnungskraft erreicht, zu einem 64 Mal größeren Volumen ausdehnt, als er es früher hatte; mithin ergibt sich 32 × 64 = 2048. Dampf von 10 = 24 Pfunden gibt hingegen einen mittleren Druk von 12, und indem er sich, ehe er die Glänzen seiner |336| Ausdehnungskraft erreicht, bis zu seinem 24fachen Volumen ausdehnt, ergibt sich 12 × 24 = 288. In runden Zahlen leistet also Dampf von 64 Pfunden Druk mehr dann 7 Mal mehr, als Dampf von 24 Pfunden, was mithin zu Gunsten des Dampfes von höherem Druke das Verhältniß von 3 zu 1 gibt.

Der Betrag der Ersparniß, den die Maschinen an der Wheal Towan-Grube im Vergleiche mit den Bolton- und Watt'schen Maschinen bewirken, ist nicht schwer auszumitteln, wenn man das Gesez der Ausdehnung vollkommen kennt. Der Druk des Dampfes in dem Kessel ist auf 35 Pfunde auf den Quadratzoll regulirt; dieser Druk wird jedoch in dem Cylinder durch den Widerstand (wiredrawing), den er auf seinem Wege erleidet, auf 27 Pfunde über dem atmosphärischen Druke = 41 Pfunden reducirt. Dieser Dampf wird sich jedoch, da sein Eintritt bei dem vierten Theile des Hubes unterbrochen wird, auf 5 Pfund über dem Vacuum ausdehnen, und dem Kolben eine mittlere Triebkraft von 23 1/2 Pfunden mittheilen. Dampf von 6 Pfunden auf den Zoll wird durch den Widerstand, den er auf seinem Wege erfahrt, im Allgemeinen auf Dampf von 1 bis 4 Pfund Druk auf den Zoll reducirt; nimmt man nun aber 2 Pfd. + 14 als den Durchschnitt des wirksamen Drukes an den Bolton- und Watt'schen Dampfmaschinen an, so gibt dieß für diese Maschinen eine Triebkraft von 16 Pfunden.

Angenommen nun das Brennmaterial stehe im Verhältnisse des Drukes des Dampfes über einem Vacuum, so ergeben sich folgende Resultate:

49 Dampf × 0,25 Theilen des Hubes = 12 geben eine Leistung von 23 1/2
20 Dampf × 1 – = 20 – 16.

Mithin verhält sich der Vortheil zu Gunsten des Dampfes von hohem Druke wie 38 zu 16.

In der Praxis fällt dieses Resultat in beiden Fällen etwas niedriger aus; da dieß aber in beiden Fällen auf einen und denselben Ursachen beruht, so habe ich bei der Berechnung davon Umgang genommen.

4) Das Bekleiden des Kessels, der Dampfröhren, der Dampfkammern und der Cylinder mit einem schlechten Wärmeleiter zur Verhinderung des Ausstrahlens der Wärme.

Diese Bedingung wird an mehreren Maschinen in Cornwallis so vollständig erfüllt, daß die Wärme in dem Maschinenräume nicht werklich erhöht ist. Auch das Ausstrahlen der Wärme von dem Kessel ist in manchen Fallen kaum wahrnehmbar. Das Verdienst dieser Vollkommenheit der Bekleidung und überhaupt auch jenes der ersten |337| nüzlichen Anwendung einer solchen gebührt Hrn. Capitän Samuel Grose, nach dessen Angabe die Maschinen an der Grube Wheal Towan, die in Hinsicht auf Eleganz und Genauigkeit ihrer Proportionen alle übrigen Maschinen dieser Art übertreffen, erbaut sind. Seit dem Jahre 1825, in welchem Hr. Grose seine erste Maschine erbaute, haben seine daran angebrachten Verbesserungen bewirkt, daß ein Bushel Steinkohlen gegenwärtig in der ganzen Gegend im Durchschnitte um 40, und in einzelnen Fällen selbst um mehr dann 200 Procent mehr leistet, als früher.

Der eigentliche Werth der Vortheile, welche diese Bekleidung gewährt, wird verschieden geschäzt; auch wüßte ich nicht, daß irgendwo hinlänglich ausgedehnte und hinlänglich genaue Versuche zur Ermittelung desselben angestellt worden. Hr. R. W. Fox stellte einige Versuche an, und fand, daß ein leichter Anstrich, den er seinem Dampfapparate gab, eine Ersparniß von 1/5 bewirkte. Die von Hrn. Grose erfundene Bekleidungsmethode, welche, man darf wohl sagen, so vollkommen als nur möglich ist, bewirkte jedoch, als sie ohne irgend eine andere wesentliche Veränderung an der Maschine der Grube Wheal Hope angebracht wurde, daß die Leistungen eines Bushels Kohlen von 40 auf 70 Millionen steigen. Die Richtigkeit dieser Thatsache versicherten mir mehrere Personen, die gar nicht bei der Sache betheiligt sind; übrigens behaupten andere Mechaniker, daß die Bekleidung höchstens eine um 1/5 oder 1/4 höhere Leistung der Maschine bedinge. Ich für meine Person bin überzeugt, daß diese Bekleidung überall, wo sie mit gehöriger Sorgfalt angebracht wird, dieselben günstigen Resultate, wie an der Wheal Hope-Grube gewähren wird und muß.

5) Aufhebung der Bewegung des Kolbens am Ende des Hubes, damit zur vollkommenen Verdichtung des Dampfes in dem Kessel genug Zeit bliebe.

Der Gewinn, der sich aus dieser Verbesserung ergibt, ist bedeutend, da die größere Leistung der Maschinen beim Wasserheben davon abhängt, daß ihre Kraft am Anfange des emporhebenden Hubes am größten ist, indem zur Ueberwindung der Vis inertiae der Materie eine größere Kraft erforderlich ist, als zur Unterhaltung ihrer Bewegung. Ich habe gefunden, daß die besten der nach dem Bolton- und Watt'schen Principe erbauten Dampfmaschinen beiläufig den vierten Theil eines Hubes machen bevor die Verdichtung vollendet ist. Nähme man nun an, daß an der Maschine der Wheal Towan-Grube dieselbe Zeit erforderlich wäre, so würde die mittlere Abnahme an Wirkung 7 Pfd. + 0,25 Theilen des Hubes betragen, welche, abgezogen von den 23 1/2 Pfd. (dem mittleren Druke des Kolbens |338| während des ganzen Hubes), einen Verlust von beinahe 1/10 der ganzen Wirkung geben würde.

Aus der hier gegebenen Auseinandersezung läßt sich nun, wie ich glaube, ziemlich approximativ bestimmen, wie viel von der Zunahme der Wirkung auf Rechnung einer jeden einzelnen der Verbesserungen an den Cornwall'schen Maschinen kommt.

Bolton's und Watt's Maschinen heben im Durchschnitte mit einem Bushel Kohlen 19,800,000 Pfd. auf einen Fuß Höhe. Da an den Kesseln der Wheal Towan-Maschine ein Bushel Kohlen 13,824 Kubikfuß Wasser bei dem atmosphärischen Druke in Dampf verwandelt, während an der Bolton- und Watt'schen Maschine selten mehr, als 8 Kubikfuß in Dampf von gleicher Spannkraft verwandelt werden, so ergibt sich an dem Kessel allein eine Erhöhung der Leistung im Verhältnisse von 13,824 : 8, was bei 19,800,000 so viel ist, als wenn

34,214,400 Pfd.
einen Fuß hoch gehoben würden.
Erhöhung der Leistung durch Benuzung von
Dampf von 35 Pfunden Druk im Kessel, der
einem Druke von 27 Pfd. im Cylinder gleich
ist, + 14 Pfd., dem Druke über dem Vacuum,
× 0,25 Theilen des Hubes = 12,25; im Ver-
gleiche mit Dampf, der im Kessel einen Druk
von 6, im Cylinder aber einen Druk von 2 Pfdn.
hat, + 14 Pfdn., dem Druke über dem Vacuum,
× dem ganzen Hube = 20. Da 12,25 einen
mittleren Druk von 23 1/2, Pfdn.; 20 hingegen
nur einen Druk von 16 Pfdn. erzeugt, so gibt
dieß also bei 34,214,000 eine Zunahme von











47,044,800











Zunahme durch Capit. Grose's Bekleidung
der Dampfapparate, welche 3/7 der ganzen
Leistung von 81,259,200 Pfd. beträgt


34,125,371


Zunahme durch Erzeugung eines vollkommneren
Vacuums am Anfange des Hubes, mittelst
Aufhebung der Bewegung des Kolbens bis zur
Verdichtung des Dampfes; eine Zunahme, die dem
zehnten Theile der ganzen Leistung gleichkommt.




11,608,457




–––––––––––––––
Gesammtleistung von einem Bushel Kohle 127,693,028 Pfd.

Ich glaube zwar, daß länger fortgesezte und genauere Versuche vielleicht in der Vertheilung der Leistungen auf diese oder jene der erwähnten Verbesserungen manchen Irrthum aufdeken können; was |339| aber den wirklichen Betrag der Leistung, und die Ursache der Zunahme betrifft, so bin ich überzeugt, daß dieselben nicht wesentlich von der Wahrheit abweichen dürften. Ich habe, wie gesagt, den Verlust durch das Ausleken oder Aussikern und die Unvollkommenheit des Vacuums nicht in Anschlag gebracht, da derselbe bei beiderlei Maschinen Statt findet. Ich war sorgfältig darauf bedacht die Vortheile nicht zu überschäzen, und habe daher auch die Ersparniß an Brennmaterial, welche sich nach Clement bei der Erzeugung von Dampf von höherem Druke ergibt, indem der Verbrauch an Brennmaterial nicht im Verhältnisse der Zunahme der Spannkraft größer werden soll, nicht in Anschlag gebracht. Die Resultate dieser Versuche werden nämlich von anderen in Zweifel gezogen, so daß sie noch weiterer Bestätigung bedürfen.

|327|

Man vergleiche hierüber auch Henwood's Nachrichten über die Leistungen einiger Dampfmaschinen in Cornwallis, Polyt. Journ. Bd. XLV. S. 381.

|333|

Hr. Tilloch stellte in Gemeinschaft mit Woolf die Versuche an, durch welche lezterer zu dem Schlüsse kam, daß sich die Ausdehnungskraft des Dampfes wie seine Dichtheit in Pfunden über dem atmosphärischen Druke verhält. Sie bedienten sich hiebei zweier Gefäße, deren Rauminhalt der vorausgesezten Ausdehnungskraft angemessen war, und fanden, daß eine höher gestiegene Queksilbersäule wieder auf ihr Gleichgewicht herabsank, wenn sie den Dampf in das größere Gefäß eintreten ließen. Dieser Versuch war jedoch offenbar unvollkommen, da das Gleichgewicht durch Ausleken oder Aussikern, oder durch andere Ursachen hergestellt wurde. Man hatte den ausgedehnten Dampf eine Queksilber-Säule tragen lassen sollen, ehe man noch ein Resultat, welches man auf sich beziehen konnte, erhalten hatte.

A. d. O.

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