Titel: Verbesserte Maschinen und Apparate zum Transporte von Menschen etc.
Autor: Church, William
Fundstelle: 1834, Band 53, Nr. XVI. (S. 90–97)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj053/ar053016

XVI. Verbesserungen an den Maschinen und Apparaten zum Transporte von Menschen und Gütern, welche Verbesserungen zum Theil auch auf die gewöhnlichen Dampfmaschinen anwendbar sind, und auf welche sich William Church, Gentleman zu Heywood-House, Bordsley-Green bei Birmingham, am 7. September 1833 ein Patent ertheilen ließ.

Aus dem London Journal of Arts. Junius 1834, S. 233.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Meine unter gegenwärtigem Patente begriffenen Verbesserungen bestehen, sagt der Patentträger: 1) in gewissen Abänderungen an den Apparaten zum Treiben von Fahrzeugen und Maschinerien durch Dampf, auf welche ich mir am 29. Novbr. 1830 ein Patent ertheilen ließ, welche Abänderungen sich auf die Principien beziehen, nach denen ich damals die Hize des austretenden Dampfes einer Dampfmaschine zu benuzen und auf den Dampferzeuger zu übertragen vorschlug.19) 2) In gewissen Verbesserungen an den Maschinen und Apparaten zum Transporte von Reisenden und Waaren, auf welche ich am 9. Febr. 1832 ein Patent nahm, welche Verbesserungen sich auf den Bau und die Einrichtung von Dampfkesseln, Dampferzeugern und Oefen für Dampfwagen und andere Dampfmaschinen beziehen.20) 3) In der Destillation und Verdampfung von Wasser durch die Hize des austretenden Dampfes, um auf diese Weise allen Verlust an destillirtem Wasser, der in den Kesseln oder Dampferzeugern durch Aussikern oder auf eine andere Art entsteht, zu ersezen; und 4) endlich auch in gewissen Einrichtungen der Condensatoren für Dampfwagen.

Ich schreite nun zuerst zur Beschreibung der verbesserten Methode die Hize des austretenden Dampfes einer Maschine zu benuzen und an den Dampferzeuger abzugeben. An meinem verbesserten Apparate wird der austretende Dampf auf dem Wege, den er bis zur höchsten Abkühlung in dem Kühlapparate durchlauft, in mehreren Röhrenreihen durch mehrere Gefäße geleitet, damit dessen Hize auf diesem Wege von kälteren Medien aufgenommen wird. Da sich diese abkühlenden Medien in einer dem Dampfe entgegengesezten Richtung bewegen, so wird die auf diese Weise dem Dampfe entzogene Wärme neuerdings wieder dem Dampferzeuger mitgetheilt.

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Um zu zeigen, wie ich diese Principien in Ausführung bringe, habe ich in Fig. 16 einen Durchschnitt eines Apparates gegeben, in welchem die Hize des Dampfes nach den angedeuteten Grundsäzen nüzlich verwendet wird. A, A, A stellt einen Dampfkessel oder einen Dampferzeuger vor, von welchem eine Röhre B den Dampf durch den arbeitenden Cylinder in das Ausführungsrohr D führt. Dieses Rohr führt in den Fülldampferzeuger E, den ich den Füller (replenisher) nennen will, und dessen eigenthümlicher Bau später beschrieben werden soll. Der Dampf geht aus dem Ausführungsrohre D durch den Füller E, und gelangt hierauf durch die Röhre F in die Kammer G des Verdichters, aus welchem er dann durch mehrere in dem Gehäuse H, H befindliche Röhren a, a, a herabsteigt. Die Enden dieser Röhren gehen am Scheitel durch die Scheidewände b, b, und am Boden durch die Scheidewände c, c, in welchen sie festgemacht sind. Eine Fortsezung dieses Verdichters bilden die beiden anderen ähnlich geformten Röhrensysteme d, d, d und e, e, e, welche sich in den Behältern I, I und K, K befinden, und durch welche der ausgetretene Dampf geht, bis er an dem Behälter für das destillirte Wasser L seine niedrigste Temperatur erreicht hat.

Da der Kessel durch einen geschlossenen Ofen geheizt wird, so wird die zur Unterhaltung der Verbrennung dienende Luft ganz von der Röhre M geliefert, die von dem Gehäuse H an das Aschenloch führt; und da die Seitenwände dieses Gehäuses in der Nähe des Bodens durchlöchert sind, so dringt die atmosphärische Luft durch diese Löcher ein, und nimmt auf ihrem Wege zum Ofen einen Theil jener Hize, die in dem durch die Röhren a, a, a strömenden, aus der Maschine austretenden Dampfe enthalten ist, auf, um sie in den Dampferzeuger zu führen.

Um den Röhren a, a, d, d und e, e seitliche Stüzpunkte zu geben, sind in gehörigen Entfernungen von einander in den Gehäusen oder Behältern H, I, K Metallscheiben f angebracht, durch welche die Röhren laufen. Auch in diesen Scheiben befinden sich eine Menge kleiner Löcher, damit die Luft oder das Wasser oder das sonstige verdichtende Medium durch die Behälter strömen und die Hize der Röhren an sich ziehen kann.

Das in dem Behälter oder sogenannten Brunnen L gesammelte destillirte Wasser wird von hier aus durch die Luftpumpe N aufgesogen, um dann in die Heißwasserpumpe (1 zu gelangen, von welcher es durch die Röhre P, den Behälter J, und die Röhre Q in den Kessel getrieben wird, und auf diesem Wege noch eine weitere Portion Hize von dem durch die Röhren d strömenden Dampfe aufnimmt. Um die Verdichtung noch vollständiger zu machen, wird |92| ein Strom kaltes Wasser mittelst der Pumpe R durch die Röhre S und durch den Behälter K, K getrieben, der dann bei der Röhre T austritt.

Diese Figur ist jedoch bloß als zur Erläuterung der Principien, auf denen dieser Theil meiner Verbesserung beruht, dienend zu betrachten. Durch einen nach demselben erbauten Apparat kann ein beträchtlicher Antheil der Hize des aus einer Dampfmaschine austretenden Dampfes, während er den Verdichtungsproceß erleidet, an den Dampfkessel übertragen werden, um daselbst neuerdings wieder zur Erzeugung eines elastischen Dampfes beizutragen.

Sollen nun diese Principien auf eine Maschine angewendet werden, die durch die Expansivkraft der atmosphärischen Luft oder anderer Gase betrieben wird, so leite ich die Operation nach der aus Fig. 17 ersichtlichen Art und Weise. Man sieht aus dieser Figur nämlich, daß die Luftpumpe N am Grunde dem Zutritte der atmosphärischen Luft geöffnet ist, und daß hiedurch ein Volumen kalte Luft durch den mit I, I bezeichneten Theil des Kühlapparates geleitet wird, um daselbst einen Theil der Hize des austretenden heißen Luftstromes aufzunehmen. Die Luft gelangt, nachdem sie sonach erwärmt worden, durch die aufsteigenden Röhren Q in die Kammer Z, welche sich am Scheitel des Generators befindet, von wo sie dann durch kleine gerade Röhren y, y, y beinahe bis auf den Boden des Generators herab gelangt, um daselbst in das Wasser oder in das sonstige flüssige Heizmedium überzugehen, und nachdem sie durch dieses Medium in kleinen Blasen emporgestiegen, in höchst elastischem Zustande durch die Röhre B in den arbeitenden Cylinder zu treten.

Nachdem die erhizte Luft auf den Kolben des arbeitenden Cylinders gewirkt, gelangt sie durch die Austrittsgänge in den Verdichter, wo sie dann auf ihrem Durchgange durch die Röhren a, a, d, d und e, e ihre Hize auf dieselbe Weise an das abkühlende Medium abgibt, auf welche diese oben beim Dampfe gezeigt wurde, um endlich in die atmosphärische Luft zu entweichen.

Damit der atmosphärischen Luft oder dem sonstigen permanenten Gase ohne Nachtheil für das Gefäß, in welchem sie erhizt wird, ein hoher Temperaturgrad mitgetheilt werden kann, wende ich in dem Generator ein flüssiges Medium an, welches im Verhältnisse zu der Temperatur der Flüssigkeit unter einem solchen Druke gehalten werden muß, daß kein Sieden entstehen kann. Und im Falle ja ein Theil des Heizmediums durch Verdampfung verloren geht, kann dieser Verlust wieder durch den Füller E ersezt werden, indem dieses Quantum mit der austretenden Luft durch den Verdichter in den |93| Behälter oder Brunnen L hinab gelangt, und daselbst von der Pumpe O in den Generator getrieben wird.

Bei dem eben beschriebenen Apparate dienen die Röhren e, e, e und das Gehäuse K, in welchem sie enthalten sind, lediglich zur Verdichtung jener kleinen Portion Dampf, die aus dem Füller E entweicht; sie können daher auch im Verhältnisse zu dem ganzen Kühlapparate weit kleiner gebaut seyn, als sie in der Zeichnung dargestellt sind, während der Behälter J, J im Verhältnisse zu dem ganzen Apparate in diesem Falle größer seyn sollte. Ich muß jedoch bemerken, daß in den Zeichnungen überhaupt keine bestimmten Verhältnisse angegeben sind, sondern daß sie bloß zur Erläuterung der Principien meiner Erfindung dienen.

Meine Verbesserungen an den Kesseln und Oefen ersieht man aus Fig. 18 und 19, Fig. 18 ist ein Durchschnitt durch die Mitte der Kessel und Oefen. Fig. 19 gibt eine horizontale Ansicht der vereinigten Kessel und Oefen, woran einer der Rauchfange und der Scheitel des Kessels abgenommen sind. Der Kessel besteht aus einem Gehäuse, welches mit einer dünnen, das Feuer umgebenden Schichte Wasser versehen ist, und aus einem senkrechten Theile, der gleichfalls Wasser enthält, durch welches die Flamme und die in dem Ofen erzeugte Hize in röhrenförmigen Feuerzügen geleitet wird. Die Basis oder der horizontale Theil des Kessels, in welchem sich das Feuer befindet, besteht aus doppelten, in einer Entfernung von beiläufig 2 Zollen von einander angebrachten, und durch Bolzen an einander befestigten Eisenplatten, zwischen denen also ein hinreichender Raum für das Wasser a, a, a, welches das Feuer überall umgibt, bleibt. Dieser Wasserbehälter communicirt mit dem senkrechten Theile b, b des Kessels, durch welchen die Röhren c, c, c, die die Feuerzüge bilden, emporsteigen. Diese Röhren, die oben in den Rauchfang führen, sind an den oberen Theilen gebogen, damit die Gefüge durch die Ausdehnung und Zusammenziehung des Metalles keinen Schaden leiden.

Ein hohler Steg d, der sowohl am Scheitel, als an den Seitenenden mit der die Feuerstelle umgebenden Wasserschichte communicirt, steigt so weit herab, daß der Rauch aufgehalten und gezwungen wird, unmittelbar über das brennende Heizmaterial zu streichen, um auf diese Weise, indem der Rauch mit einem von dem Aschenloche her eintretenden Luftstrome in Berührung kommt, eine vollkommnere Verbrennung zu bewirken.

Das Speisungsrohr, durch welches die Luft in den Ofen geleitet wird, wie dieß bei Fig. 16 beschrieben wurde, sieht man bei e, |94| und der erzeugte Dampf geht aus dem oberen Theile des Kessels durch die Ausführungsröhre f an den arbeitenden Cylinder.

Die Speisung des Ofens mit Holz geschieht durch das Ofenthürchen, und das Brennmaterial wird durch die Umdrehung der Feuerstangen allmählich gegen das entgegengesezte Ende des Ofens vorwärts geschafft. Die Umdrehung der Feuerstangen um ihre Achse kann nach irgend einer geeigneten Methode erzielt werden; eine Methode, die mir wenigstens sehr gut entsprochen hat, sieht man in Fig. 20 und 21 abgebildet. Die Achsen der einzelnen Stangen ruhen auf den seitlichen Tragriegeln a, a, und an dem Ende einer jeden dieser Achsen ist ein Sperrrad b, b, b angebracht. Ueber diesen Sperrrädern ist eine Schieberstange c, c aufgezogen, und diese Stange führt eine Reihe von Sperrkegeln d, d, d, welche sämmtlich in die Zahne der entsprechenden Sperrräder eingreifen. Wenn sich also die Schieberstange c abwechselnd hin und her bewegt, so werden die Sperrkegel bewirken, daß sich die Sperrräder und mit ihnen die Feuerstangen um ihre Achsen drehen, und daß das Brennmaterial hiedurch in dem Ofen allmählich vorwärts bewegt wird. Die Schieberbewegung der Stange c kann erzeugt werden, indem man dieselbe mit irgend einem geeigneten, eine Hin- und Herbewegung besizenden Theile der Maschine in Verbindung sezt.

Durch die hier beschriebene Einrichtung wird das Brennmaterial beständig in Bewegung erhalten, und allmählich in brennendem Zustande unter den Generator bewegt; die Asche entleert sich hiebei in das Aschenloch, und die Stangen werden verhindert einen Hizgrad anzunehmen, der ihnen schädlich seyn muß.

Eine Abänderung im Baue des Kessels sieht man in Fig. 22 im Durchschnitte. Hier enthalten die gekrümmten Röhren b, b Wasser; auf sie wirkt von Außen die Hize des unterhalb befindlichen Ofens; auch communiciren sie am Grunde mit der Wasserschichte a, a, a, die das Gehäuse, in welchem sie sich befinden, umgibt, während sie am Scheitel gegen die Dampfkammer geöffnet sind.

Der Rauch und die heiße Luft gehen durch die kurzen Röhren oder Oeffnungen c, c, c in den Rauchfang über.

Da es von höchster Wichtigkeit ist, daß sich an der inneren Oberfläche der Dampfkessel kein Bodensaz oder keine Incrustation bilde, besonders wenn dieselben mit sehr engen Durchgangsröhren versehen sind, so scheint es mir, sehr wünschenswerth, daß an meinem verbesserten Apparate der austretende Dampf dadurch verdichtet werde, daß er mit kühlen Oberflächen in Berührung kommt. Durch diese Einrichtung bin ich im Stande das in dem austretenden Dampfe enthaltene Wasser wenigstens zum größten Theile wieder in den |95| Dampferzeuger zurükzuführen, obschon sich auch hier durch Aussikern sowohl als durch andere Ursachen ein kleiner Verlust ergeben muß. Um nun diesen Verlust an Wasser wieder zu ersezen und auszugleichen, bediene ich mich des sogenannten Füllers E, auf den ich mich schon oben bezog, und den ich nun ausführlicher beschreiben will.

Dieser Füller besteht nämlich aus einem Gehäuse E, Fig. 16, mit zwei Scheidewänden g, g, in welche die Enden der Röhren h, h eingelassen sind. Der Raum zwischen den beiden Scheidewänden ist zum Theil mit Wasser, welches die Röhren h umgibt, ausgefüllt. Der aus der Röhre D austretende Dampf, welcher durch diese Röhren h, h strömt, erhöht die Temperatur des Wassers in dem Gehäuse E, er bewirkt, daß Dampf aus demselben erzeugt wird, und dieser Dampf steigt in die Kuppel i empor, aus der er durch die kleine Röhre k in die an dem Ende des Gehäuses E befindliche Kammer tritt, und sich daselbst mit dem aus der Maschine austretenden Dampfe vereinigt, um mit diesem in den Verdichter und in den Behälter L zu gelangen.

Bei der Anwendung dieser Principien auf einen Dampfwagen lasse ich den austretenden Dampf in geschlossene Kühlgefäße entweichen, in welchen Kühlgefäßen sich eine große Anzahl von Röhren, durch welche Hie kalte Luft strömt, befindet. So wie der Dampf nämlich mit den Oberflächen dieser Kühlröhren in Berührung kommt, tritt eine bedeutende Verdichtung ein.

Fig. 23 und 24 zeigen einen Aufriß und einen horizontalen Durchschnitt eines für einen Dampfwagen gebauten Verdichters. Er besteht aus Metallplatten a, a, a, in denen sich eine Menge von Löchern befindet, in welche die kleinen Röhren b, b, b eingelassen und eingelöthet sind. Der aus der Maschine austretende Dampf gelangt durch die Röhre c in das Gehäuse, verbreitet sich daselbst zwischen den Röhren, und wird durch die Berührung, in die er mit deren kalten Oberflächen geräth, verdichtet. Das verdichtete Wasser läuft durch die Röhren d, d in gehörige Behälter, während der Dampf, welcher allenfalls nicht verdichtet wird, durch die Röhren e, e in den Rauchfang entweicht. Der Luftstrom, welcher durch einen Windfang oder durch irgend eine andere geeignete Vorrichtung durch die Röhren getrieben worden, wird, nachdem er auf seinem Fortschreiten durch die Röhren b erhizt worden, aus der Kammer f durch die Röhre g in das Aschenloch des Ofens getrieben, so daß also dessen Hize an den Dampferzeuger abgegeben wird.

Handelt es sich um eine Maschine, welche durch die Ausdehnungskraft von Luft oder irgend einer permanenten Gasart betrieben werden soll, so muß ein Apparat angebracht werden, durch welchen die |96| Speisung des Generators mit Luft regulirt werden kann, indem diese Speisung bloß in solchem Maße erforderlich ist, als zur Erhaltung eines bestimmten Verhältnisses zwischen der Elasticität der Luft und der Temperatur derselben innerhalb des Generators nöthig ist.

Fig. 31 ist ein Durchschnitt eines zu diesem Zweke bestimmten Apparates. Die mit Queksilber gefüllte Kugel a ist in die heiße Luft des Generators eingesenkt, und in dem cylindrischen Schafte oder Stiele dieser Kugel befindet sich ein eiserner Taucher oder Kolben b, der genau in das Rohr paßt, so jedoch, daß er von einer dünnen Schichte Queksilber umgeben ist. Das in der Kugel enthaltene Queksilber wird als Thermometer wirken, und indem es sich je nach der Temperatur der Luft ausdehnt und zusammenzieht, den Taucher b emporheben oder herabsinken lassen. In die Röhre c, die in den Scheitel des Generators eingesezt ist, ist genau und luftdicht ein Taucher oder Kolben d eingepaßt, der durch die Expansivkraft der Luft gegen Pen Widerstand einer Spiralfeder gehoben wird. Die oberen Theile der Stangen der Taucher oder Kolben b, d bilden Zahnstangen, die in den mit gezahnten Kreissegmenten versehenen Hebel e, f eingreifen, und diesen Hebel auch tragen.

Da dieser Hebel e, f lediglich von den Zahnstangen der Kolbenstangen getragen wird, so muß sich derselbe, so wie sich die Kolbenstangen auf und nieder bewegen, nothwendig auch auf gleiche Weise bewegen. Wenn die Kolben b, d, jedoch in ungleichem Grade herabgesenkt oder emporgehoben werden, so wird der Hebel e, f einen entsprechenden Grad von kreisender Bewegung erhalten. Von dem Mittelpunkte dieses Kreissegmenthebels läuft eine lange Spindel aus, die sich an ihrem entgegengesezten Ende in einem Zapfenlager dreht, und daselbst durch einen Winkelhebel mit einer Drosselklappe, die sich in der Einführungsröhre der Pumpe für die kalte Luft befindet, in Berührung steht. Wenn nun die Temperatur der Luft in dem Generator zu hoch ist, so wird das Queksilber den Kolben oder Taucher b und damit das Ende e des Kreissegmenthebels emporheben; dadurch wird der an dem Ende der Spindel befindliche Winkelhebel gedreht, und die Drosselklappe folglich geöffnet werden, so daß eine größere Menge kalte Luft in die für die kalte Luft, bestimmte Pumpe eintreten und in den Generator getrieben werden kann, um auf diese Weise die Temperatur zu vermindern. Ist hingegen die Elasticitätskraft innerhalb des Generators zu groß, so wird der Taucher oder Kolben d, und mit ihm das Ende f des Kreissegmenthebels gehoben werden, wodurch dann mittelst der Spindel die Drosselklappe in entsprechendem Maße geschlossen werden wird.

Zur weiteren Erläuterung dieser Verbesserungen habe ich in |97| Fig. 25 und 26 ein Paar nach diesen Principien gebaute Maschinen, die sich hauptsächlich für die Marine, so wie auch zu anderen Zweken eignen, abgebildet. Die parallele Bewegung, so wie der Apparat zur Steuerung der Schieberklappen ist in diesen Figuren weggelassen, indem sie zur Erläuterung gegenwärtiger Erfindungen nicht nöthig waren.

Fig. 27 ist ein senkrechter Durchschnitt durch den oberen Theil des Gestelles nach der Linie a, b. Fig. 28 ist ein anderer horizontaler Durchschnitt durch den Boden des Gestelles nach der Linie c, d. Fig. 29 stellt einen senkrechten Durchschnitt nach der Linie e, f, und Fig. 30 einen ähnlichen Durchschnitt nach der Linie g, h vor.

Alle diese Zeichnungen sind zur Darstellung der Einrichtung der Kühlkammern und der Durchgangsröhren für den austretenden Dampf bestimmt. In den zulezt erwähnten Figuren beziehen sich die beigefügten Buchstaben auf die entsprechenden Theile des bei Fig. 16 beschriebenen Apparates.

A ist der Generator und der Ofen; B die Einführungsröhre; C der arbeitende Cylinder; D die Austrittsröhre, die in den Füller E führt, aus welchem der austretende Dampf in die Kammer G übertritt, um hierauf durch die Röhren a, a, a in das Gefäß H und dann in die Kammern g, g überzutreten. Nachdem der Dampf hierauf durch die Leitungsgange h, h emporgestiegen, tritt er in die Kammern i, i, und dann durch die in dem Gefäße I enthaltenen Röhren d, d, d hinab. Ist dieß geschehen, und ist der austretende Dampf in der Kammer k angelangt, so steigt er durch l in die obere Kammer m, aus der er durch die in dem Gefäße k enthaltenen Röhren e, e, e in den Behälter oder in den sogenannten Brunnen L gelangt, um dann aus diesem von der Pumpe N aufgezogen, und von der Heißwasserpumpe O durch die Röhre P in das Gefäß geleitet zu werden, aus welchem er durch die Röhre Q in den Generator übergeht. Das für das dritte Kühlgefäß K, K nöthige kalte Wasser wird von der Pumpe R durch die Röhre 8 in diese Gefäße getrieben, und durch die Röhre T entleert. Die zur Speisung des Ofens nöthige Luft steigt durch die Gefäße H, H empor, und strömt dann auf die angegebene Weise durch die Züge M. Der Füller E kann auf irgend eine geeignete Weise mit Wasser gespeist werden.

Schließlich muß ich bemerken, daß, obschon ich den austretenden Dampf durch verschiedene Röhrensysteme leitete, doch auch derselbe Zwek dadurch erreicht werden kann, daß man das Gegentheil befolgt, d.h. indem man das Kühlmittel durch die Röhren, und den Dampf durch die Gefäße in einander entgegengesezten Richtungen leitet.

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Unsere Leser finden dieses Patent im Polytechn. Journale Bd. XLIII. S. 1 mitgetheilt.

A. d. R.

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Auch dieses Patent ist im Polytechn. Journale Bd. XLIX. S. 161 bekannt gemacht worden.

A. d. R.

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