Titel: Verbesserte Dampfmaschinen für Dampfboote.
Autor: Vincent, Aristide
Fundstelle: 1834, Band 51, Nr. LXXIV. (S. 331–337)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj051/ar051074

LXXIV. Ueber eine Verbesserung an den Dampfmaschinen, besonders an jenen, welche für Dampfboote bestimmt sind. Von Hrn. Aristide Vincent.

Aus dem Journal des connaissances usuelles. Februar 1834, S. 88.

Die Speisung der Hochöfen mit heißer statt mit kalter Luft gehört zu den wichtigsten Verbesserungen, die in neuerer Zeit gemacht wurden, und man kann sagen, daß sich die glüklichen Resultate, zu welchen dieselbe führen muß, heut zu Tage noch nicht ein Mal vorhersehen lassen. Der Bericht, welchen Hr. Gueymard über die Versuche erstattete, die in dieser Hinsicht an einem der Hohöfen zu Vienne angestellt wurden, ergab die genügendsten Resultate, aus denen |332| besonders eine große Ersparnis an Zuschlag, und was noch wichtiger ist, an Brennmaterial, wovon die Hohöfen eine so ungeheure Menge verschlingen, erhellt.74) Wäre man früher auf die Idee gekommen, zur Unterhaltung des Feuers in den Oefen heiße Luft in dieselben zu leiten, so würbe die Theorie allein schon zu demselben Resultate geführt haben, wie die Erfahrung, welche in der Hauptsache Folgendes nachwies:

100 Kilogr. Gußeisen verzehrten bei Speisung des Ofens mit kalter Luft 254,87 Kohks
100 – – – – – mit heißer Luft 131,82
Dazu kommt noch das zur Erhizung der Luft nöthige Brennmaterial 14,42
––––––
146,24
–––––––––––
Mithin beträgt die Ersparniß bei 100 Kil. 188,63 Kohks

Der Umstand, daß man die Oefen nicht schon längst mit heißer Luft speiste, ist ein neuer Beweis, wie schwer man die Unzwekmäßigkeit von Dingen einsieht, an die man durch den täglichen Anblik gewohnt ist. Hr. Clément-Desormes, dem die Lehre von der Wärme so Vieles ihres gegenwärtigen Standpunktes verdankt, und der die Anwendung derselben in verschiedenen Industriezweigen mannigfaltig verbesserte, hatte schon längst darauf aufmerksam gemacht, daß die in die Feuerherde eindringende kalte Luft eine große Abkühlung bewirkt, und daß man dieses Eindringen von kalter Luft also so viel als möglich zu verhindern suchen müsse. Er berechnete den Verlust an Wärme, der sich dadurch, daß man eine zu große Menge Brennmaterial auf ein Mal in die Oefen bringt, so wie auch durch ein zu häufiges Oeffnen der Ofenthürchen ergibt; er kam aber, so viel ich weiß, dessen ungeachtet nicht auf die Idee, das Feuer mit heißer, statt mit kalter Luft zu speisen.

Folgende einfache Berechnung wird zeigen, daß die Theorie, welche Clément von der Wärme gibt, eben so bequem, als einfach ist. Wir wollen annehmen, es werde der Herd einer Dampfmaschine, welche stündlich 50 Kilogr. Steinkohle verbraucht, mit kalter Luft gespeist. Da nun jedes Kilogramm zu seiner vollkommenen Verbrennung 20 Kubik-Meter Luft braucht, so braucht der Herd in jeder Stunde 50 × 20 = 1000 Kubik-Meter Luft, welche 1,298 Kil. wiegen. Zur Erleichterung der Berechnung wollen wir das Aequivalent dieser Quantität Luft in Wasser annehmen, d. J. den vierten Theil, weil die Wärmecapacität der Luft vier Mal geringer ist, als jene des Wassers, und weil folglich, um einen Fuß Luft auf eine bestimmte |333| Temperatur zu erwärmen vier Mal weniger Wärmestoff nöthig ist, als zur Erhizung derselben Quantität Wasser auf dieselbe Temperatur. Wir erhalten also auf diese Weise 1298/4 = 324 Kil. Wasser, welche wir als auf 262° des hundertgradigen Thermometers, die Temperatur des geschmolzenen Bleies (welche auch die Temperatur des Rauches in der Röhre des Rauchfanges der meisten Dampfmaschinen ist) erhizt annehmen wollen. Da nun das Einheitsmaß für die Wärme die sogenannte Calorie ist (welche der Quantität Wärme, die zur Erhöhung der Temperatur eines Kilogrammes um einen Grad nöthig ist, gleichkommt), so erhalten wir hier 324 Kil. Wasser multiplicirt mit 262° oder 84,888 Calorieen, und diese getheilt durch 6000 Calorieen, welche sich aus einem Kilogramm gewöhnlicher Steinkohlen entwikeln, geben 14,15 Kilogr. Steinkohlen, welche lediglich dadurch, daß 1,298 Kilogr. kalte Luft in den Herd gelangen, rein verloren gehen, so daß der Verlust also den dritten Theil des ganzen Verbrauches beträgt. Würde man statt der kalten Luft 1298 Kilogr. Luft von 262° haben in den Herd gelangen lassen, so würde dieser Verlust von 14,15 Kilogr. nicht Statt gefunden haben, und man hätte folglich täglich 336 oder jährlich an 169,000 Kilogr. Steinkohle erspart.

Es ist offenbar, daß die Ersparniß an Brennmaterial um so größer seyn würde, je heißer die eintretende Luft wäre; allein die Schwierigkeiten, welche das Erhizen der Luft mit sich bringt, werden bei einer starken Erhizung so groß, daß man sich als Maximum auf eine Hize von 260 bis 270° beschränken muß. Die Luft kann auf verschiedene Weise erhizt werden; man könnte sie z.B. in einer Art von Ofen, wie ich dieselben früher ein Mal zur Beheizung der Wohnungen vorschlug, erhizen. Diese Methode verschlingt jedoch zu viel Brennmaterial, und es gibt deren andere, welche in jeder Hinsicht den Vorzug vor dieser verdienen, und die ich hier kurz andeuten will.

Bei dem Concurse, den die Liverpool-Manchester-Eisenbahn-Compagnie im Jahre 1830 hielt, um den besten Dampfwagen zu ermitteln, bewunderte Jedermann den von den HH. Braithwaite und Ericsson erbauten Novelty, der sich sowohl durch seine Eleganz, als durch die außerordentliche Geschwindigkeit seines Laufes auszeichnete. Derselbe würde auch wahrscheinlich den Preis davon getragen haben, wenn nicht ein Stük der Maschine, welches nicht ganz vollendet war, gebrochen wäre, und den Wagen außer Stand gesezt hätte, weiter mit zu concurriren. Dieser Wagen verdankte nun seine außerordentliche Geschwindigkeit (welche 13 franz. Meilen |334| in der Stunde betrug) einem Gebläse, wodurch die Verbrennung immer in größter Thätigkeit erhalten und die Temperatur bedeutend erhöht wurde: ein Umstand, der der schnellen Erzeugung von Dampf und folglich die Geschwindigkeit der Maschine sehr begünstigte, abgesehen davon, daß das Brennmaterial ohne allen Rauch verbrannte. Den Preis bei dem erwähnten Concurse erhielt der von Hrn. Stephenson erbaute Rocket, der, obschon er schwerer war, doch eine Geschwindigkeit von beiläufig 10 Meilen in der Stunde erreichte. Einige Monate später änderte der Erfinder dieses Wagens die Richtung der Röhre, durch welche die zur Speisung des Herdes nöthige Luft eintrat. Die Mündung dieser Röhre befand sich nämlich hinten am Rüken des Wagens, und daher drang die Luft, wenn sich der Wagen vorwärts bewegte, nur langsam in die Röhre, so daß die Verbrennung, und mithin auch die Dampferzeugung, nicht lebhaft seyn konnte. Hr. Stephenson gab der Röhre eine solche Wendung, daß deren Mündung nach Vorwärts gerichtet war, und nun war Alles umgeändert; die Geschwindigkeit, die der Wagen während seines Laufes erreichte, oder vielmehr der Widerstand der Luft, bewirkte, daß eine größere Menge Luft in den Herd eingetrieben und so in der Röhre zusammengedrükt wurde, daß die Röhre wie eine Art von Gebläse wirkte. In Folge dieser höchst einfachen Veränderung konnte der Wagen nun eine Geschwindigkeit von 16 Meilen in der Stunde erreichen!

Dieses Beispiel von der großen Wirksamkeit irgend einer Art von Gebläse brachte mich auf die Idee, daß sich solche Gebläse wahrscheinlich auch an den übrigen Dampfmaschinen und Hauptsachlich an jenen der Dampfboote anbringen ließen. Ich schlug daher vor, vor den Feuerherden einen kleinen Desaguiller'schen Ventilator, den man auf den Mühlen unter dem Namen der Puzmühle kennt, anzubringen, und denselben, indem er von der Maschine selbst in Bewegung erhalten würde, als Gebläse zu benuzen. Ich schlug ferner vor, auch über dem Herde einen ähnlichen, aber kleineren Ventilator anzubringen, der dazu bestimmt wäre, den Rauch nicht in den Rauchfang, sondern in einen Canal zu treiben, der mit dem Wasser gleiche Höhe hätte. Auf diese Weise könnte man, wie ich glaubte, in Kriegszeiten den Lauf der Dampfboote, der sich sonst an dem langen Schweife von Rauchwolken, den diese Boote gewöhnlich hinter sich her ziehen, von weitem erkennen läßt, einiger Maßen verbergen; auf diese Weise könnte man dem Boote dann ohne alle Feuergefahr ein Takelwerk geben, wie es an den Briggs und den Corvetten gebräuchlich ist, und man würde auf diese Weise den Dampfschiffen auch noch die Vortheile, die die Segelschiffe bei |335| gutem Winde unbestreitbar voraus haben, haben zuwenden können. Denn die Hülfe der Maschinen hat eigentlich nur bei Windstille oder bei widrigem Winde ihren vollen Werth; und warum soll man höchst kostspieliges Brennmaterial verbrennen, wenn man mit Hülfe des Windes und der Segel zu demselben Zwek gelangen kann? Könnte man also auf den Dampfbooten des Rauchfanges entbehren, so könnte man sich nicht nur der Segel bedienen, sondern man wäre auch des unangenehmen Rauches, der Alles schwärzt, überhoben. Die Temperatur des Herdes würde durch den ersten Ventilator auf einer solchen Höhe erhalten werden können, daß der Wärmestoff schnell durch die Wände des Kessels fortgepflanzt, und mithin eine rasche Dampferzeugung erzielt würde. Die Schiffe würden sich hier ganz in demselben Falle befinden, den wir oben von dem Stephenson'schen Wagen erzählt haben; ihre Geschwindigkeit würde bedeutend erhöht werden, und diese Erhöhung würde um so schäzenswerther seyn, als sie nur einen sehr geringen Theil von der mechanischen Kraft der Maschine, 1/20, kosten würde.

Verbindet man nun diese Verbesserung auch noch mit der Erhizung der Luft, von der ich am Eingange dieses Artikels gesprochen habe, so wird man beinahe das Maximum der durch die Verbrennung erzielbaren Wirkung erreichen. Die Erhizung der Luft mittelst Oefen, wie man sie zum Heizen der Zimmer und Gebäude hat, wäre in diesem Falle zwar zu kostspielig, allein es gibt noch eine andere Methode, welche beinahe gar nichts kostet.

Der Rauch oder die mit den Producten der Verbrennung gesättigte Luft besizt bei ihrem Eintritte in die Röhre des Rauchfanges eine sehr hohe Temperatur, die kaum unter 150° beträgt, wohl aber oft bis auf 4–500° steigt. Die Quantität Wärme, welche von dem Rauche fortgerissen wird, beträgt beinahe immer den dritten Theil, und oft sogar die Hälfte der auf dem Herde entwikelten Wärme, und sollte man diese unbenuzt lasten? An den gewöhnlichen Rauchfängen muß nothwendig eine gewisse Quantität Wärme verloren gehen, damit der Rauch ausgedehnt und zum Emporsteigen veranlaßt werde; allein statt der 30 bis 50 Proc. sind streng genommen nur 8 bis 10 Proc. nöthig, wenn die Verhältnisse des Herdes und seiner Oeffnungen gehörig und gut berechnet sind. Hier hingegen verbrauchen wir zu diesem Behufe gar keine Wärme, weil wir den Rauch durch einen Ventilator nach Außen treiben; hier kann daher alle Wärme, die sich auf dem Herde entwikelt, auch wirklich nüzlich verwendet werden, indem man den Rauch so lange durch die metallenen Röhrenwindungen eines Ofens leitet, bis sämmtlicher in ihm enthaltener Wärmestoff verzehrt ist. Diese Bewegung |336| würde dem Rauche durch jenen Ventilator, der dazu bestimmt ist, den Rauch nach Außen zu treiben, mitgetheilt werden, während der zweite vor dem Herde angebrachte Ventilator zu gleicher Zeit die äußere Luft durch die anderen erhizten Röhrenwindungen treiben müßte, so daß sie endlich mit einer Temperatur von 200 bis 250° in den Herd einträte. Wir erhalten also hier, ohne allen Aufwand an Brennmaterial, sondern bloß durch eine verständige Benuzung jener Wärme, die der Rauch bisher ohne allen Vortheil mir sich fortriß, 1000 Kub.-Meter Wärme, welche stündlich in den Herd eintreten müssen; und wir werden mithin statt 50 Kilogr. Steinkohle deren nur 36 verbrauchen, obschon die Geschwindigkeit des Schiffes merklich größer seyn wird, als früher.

Ich halte die Vortheile, welche die oben erwähnten Einrichtungen gewähren, für zu einleuchtend, als daß ich es für nöthig hielte, in eine umständlichere Auseinandersezung derselben einzugehen. Ich erlaube mir nur noch einige Worte über die Fortschritte beizufügen, welche diese Verbesserungen in der Dampfschifffahrt und in der Industrie im Allgemeinen bewirken dürften.

Läßt sich in der That etwas Vortheilhafteres denken, als diese bedeutende Verminderung in dem Verbrauche an Brennmaterial beim Betriebe der Hohöfen? Die nothwendigste Folge hiervon ist ein Sinken des Preises des Eisens, und hieraus wird eben so nothwendig ein größerer Verbrauch dieses unschäzbaren Metalles folgen; man wird eine Menge von Dingen, zu welchen man gegenwärtig noch Holz verwendet, in Zukunft weit zwekmäßiger aus Eisen verfertigen; die Maschinen werden sich nicht nur vervielfältigen, sondern auch wohlfeiler werden; die Erzeugnisse der Maschinen werden gleichen Schritt mit ihnen selbst halten etc. Ganz vorzüglich günstigen Einfluß wird jedoch diese neue Benuzung der Wärme auf die Dampfschifffahrt üben; denn die Dampfmaschinen der Dampfboote verzehren bekanntlich bei gleicher Kraft mehr Brennmaterial als jene, deren man sich auf dem festen Lande bedient. Der Grund hiervon liegt theils in der Form der Schiffe, theils in dem geringen Raume, der hier den Maschinen gegönnt ist. Die Schwierigkeit, einen großen Vorrath von Brennmaterial auf den Schiffen unterzubringen, ist es hauptsächlich, welche bisher der allgemeineren Verbreitung der Dampfboote im Wege stand, und welche deren Benuzung immer noch größten Theils auf die Küstenfahrt und auf die Schifffahrt auf den Binnenwassern beschränkte. Eine Ersparung von 1/3 an dem Brennmaterials ist von solcher Bedeutung, daß sie allerdings große Veränderungen in den Handelsverbindungen der Völker zu bewirken im Stande ist. Gesezt z.B. ein Schiff könne 60 Tonnen oder |337| 60,000 Kilogr. Steinkohle laden, und verbrauche deren innerhalb 24 Stunden 4800 Kilogr. für eine Streke von 80 Meilen, so wird dieses Brennmaterial nur für 12 Tage und für die Zurüklegung von 960 Meilen reichen. Kann der Verbrauch an Brennmaterial hingegen um 1/3 vermindert werden, so wird das Schiff mit seinen 60 Tonnen Steinkohlen 16 Tage lang reichen und 1280 Meilen zurüklegen können. Im ersteren Falle hätte das Schiff also keine directe Ueberfahrt von 600 Meilen und zurük vollenden können, ohne seinen Vorrath zu erneuern; im zweiten hingegen ist dieß wohl möglich, so daß also hiernach die Dampfschifffahrt zwischen Frankreich und Nordamerika nicht nur möglich, sondern leicht ausführbar wäre.

Ich glaube, daß die Ideen, die ich hier entwikelte, allerdings einer Mittheilung werth wären, und zähle dabei auch auf die Nachsicht meiner Leser.

|332|

Wir haben den Bericht des Hrn. Gueymard bereits im Polyt. Journal Bd. XLIX. S. 189 mitgetheilt, und bemerken unseren Lesern nur, daß derselbe nun ein halbes Jahr später auch im Bulletin de la Société d'encouragement, November 1833, S. 386 zu lesen ist. A. d. R.

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