Titel: Hall's Verbesserungen an den Dampfmaschinen.
Autor: Hall, Samuel
Fundstelle: 1835, Band 55, Nr. LXX. (S. 401–407)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj055/ar055070

LXX. Verbesserungen an den Dampfmaschinen, worauf sich Samuel Hall, Baumwollspinner von Basford, in der Grafschaft Nottingham, am 13. Februar 1834 ein Patent ertheilen ließ.

Aus dem Repertory of Patent-Inventions. Februar 1835, S. 77.

Mit Abbildungen auf Tab. VII.

Der Zwek meiner Erfindung, welche sich auf jene Dampfmaschinen beschränkt, die mittelst eines durch Verdichtung hervorgebrachten Vacuums betrieben werden, beruht darin, daß ich zum Behufe der Erzeugung eines Vacuums, welches eben so gut und vollkommen ist, als wie jenes der Einsprizmaschinen, den zum Betriebe der Maschine dienenden Dampf ohne Injectionswasser verdichte; darin, daß ich jenen Dampf, der gewöhnlich durch die Sicherheitsklappen entweicht, sobald der Druk in der Maschine zu hoch geworden, größten Theils, wo nicht ganz, verdichte, damit das durch die Verdichtung dieses Dampfes entstehende Wasser in den Kessel zurükgeleitet werden kann, und endlich darin, daß ich die Kessel der oben erwähnten Art von Dampfmaschinen mit einer solchen Quantität destillirten Wassers speise, daß aller Verlust an Wasser, der allenfalls während des Betriebes der Maschine Statt findet, dadurch ausgeglichen wird, damit es auf diese Weise nie nöthig werde, Wasser, in welchem salzige oder irgend andere fremdartige Theile enthalten sind, in den Kessel zu bringen. Die Neuheit meiner Erfindung liegt in keinem der fünf Apparate, die ich sogleich erwähnen werde, sondern in der Verbindung von allen fünf oder wenigstens von dreien derselben, in Verhältnissen, welche ich durch die Erfahrung besonders vortheilhaft fand, und wegen deren Unkenntniß alle früher in dieser Hinsicht angestellten Versuche mißlangen.

Die fünf erwähnten Apparate bestehen: 1) in einer hinreichenden Menge metallener Oberflächen in der Form von Gefäßen oder Röhren von irgend einer geeigneten Gestalt und Einrichtung, welche ganz offen sind, und durch welche der aus dem Dampfkessel der Maschine austretende Dampf geht, so daß das Wasser, welches durch dessen Verdichtung entsteht, mit den Metalloberflächen in Berührung kommt, und unmittelbar entweicht, ohne in den Röhren aufgehalten zu werden, wie dieß bei jener meiner Erfindungen der Fall war, auf |402| die ich am 22. Decbr. 1831 ein Patent erhielt. Die Ausdehnung dieser Metalloberflächen muß eine solche seyn, daß auf die Verdichtung von je 60,000 Kubikzoll Dampf per Minute, wenn dessen Druk 4 Pfd. auf den Quadratzoll beträgt, eine Oberfläche von 2800 Quadratzollen kommt. Ich bediene mich zu diesem Behufe 50 dünner kupferner Röhren von 1/2 Zoll im Lichten und 3 Fuß Länge, womit ich per Minute die oben erwähnte Quantität Dampf von dem oben angegebenen Druk verdichte, welche Quantität ich zur Erzeugung einer Pferdekraft hinreichend finde.

2) In einer Pumpe oder in irgend einem anderen Apparate, mittelst welchem so viel kaltes Wasser zwischen den erwähnten Röhren durchgetrieben wird, als nicht bloß zur Verdichtung alles Dampfes der Dampfmaschinen, sondern auch dazu erforderlich ist, das durch die Verdichtung entstandene Wasser so weit, oder selbst noch weiter als bis auf jene Temperatur, die das Gemenge des verdichteten Dampfes und des Injectionswassers an den gewöhnlichen Injectionsmaschinen zu haben pflegt, abzukühlen. Mit Hülfe dieses Apparates und der Anwendung von kaltem Wasser in Verbindung mit den erwähnten Metalloberflächen erhalte ich ein eben so gutes oder noch vollkommeneres Vacuum, als an den gewöhnlichen Injectionsmaschinen erzielt wird. Zur Verdichtung von 60 Kubikzoll Dampf per Minute wende ich 10 Gallons kaltes Wasser an.

3) In der gewöhnlichen Luftpumpe von dem unten anzugebenden Umfange, mit deren Hülfe in Verbindung mit den beiden ersteren Apparaten ein hinlänglich vollkommenes Vacuum erzeugt wird. Durch diese Luftpumpe wird nämlich nicht bloß das durch die Verdichtung des Dampfes entstehende Wasser und alle Luft, welche allenfalls bei schlechten Gefügen oder auf irgend andere Weise in den Verdichter dringt, sondern auch jener Dampf entfernt, der sich aus dem durch Verdichtung des Dampfes entstandenen Wasser entwikelt, und der je nach der höheren oder niedrigeren Temperatur des Wassers von größerer oder geringerer Dichtheit ist, wie die Versuche und Tabellen von Dalton und anderen Gelehrten zeigen. Diese Luftpumpe muß, wenn sie einfach arbeitet, einen solchen Durchmesser haben, daß deren Flächenraum nicht unter 1/8 des Flächenraumes des Dampfcylinders beträgt; ihr Kolben muß, wie dieß an den meisten Maschinen gewöhnlich der Fall zu seyn pflegt, einen Hub machen, der halb so lang ist, als der Kolbenhub des Dampfcylinders, und beide Kolben müssen eine gleiche Anzahl von Huben per Minute machen. Der angegebene Flächenraum des Cylinders der Luftpumpe ist das Minimum; wohl aber läßt sich derselbe mit Vortheil bedeutend vergrößern; ich mache denselben halb so groß als den Dampfcylinder, |403| und man kann ihm selbst eine noch größere Ausdehnung geben.

4) In einem zur Destillation von Wasser dienenden Apparate, wodurch alles Wasser, welches allenfalls beim Betriebe der Maschine verloren geht, wieder ersezt wird, damit, wie gesagt, kein mit salzigen oder anderen fremdartigen Substanzen geschwängertes Wasser in den Kessel gebracht zu werden braucht.

5) In einem Apparate, den ich den Dampfersparer nenne, und durch welchen ich jenen Dampf erspare, der gewöhnlich aus den Sicherheitsklappen zu entweichen pflegt, wenn der Druk desselben zu groß wird. Dieser Apparat bewirkt nämlich, daß dieser Dampf in den Verdichter übergeht, um daselbst in Wasser verdichtet zu werden und in den Kessel zurükzukehren.

Ich muß hier bemerken, daß die oben erwähnten Verhältnisse der Metalloberflächen, so wie der Rauminhalt der Luftpumpe innerhalb gewisser Gränzen, die sich bald aus der Erfahrung ergeben werden, sich in gewisser umgekehrter Ordnung abändern lassen: d.h. wenn das kalte Wasser vermindert wird, muß die Ausdehnung der Metalloberflächen oder der Rauminhalt der Luftpumpe oder beide vergrößert werden. Wird andererseits die Ausdehnung der Metalloberflächen verkleinert, so muß die Quantität des kalten Wassers oder der Rauminhalt der Luftpumpe oder beides zugleich vergrößert werden. Die Zeichnung, deren Beschreibung nun folgen soll, wird diese fünf Apparate anschaulicher machen.

4 bezeichnet in Fig. 1 den Dampfcylinder und B in Fig. 1 und 2 die Ausführungsröhre: beide Theile sind jenen an den gewöhnlichen Injections-Dampfmaschinen ähnlich. C in Fig. 1 und 2 (von denen leztere in größerem Maßstabe gezeichnet ist) sind Durchschnitte des Kühlgefäßes oder des Verdichters, den ich zuerst beschreiben will. D, D ist nämlich ein Behälter, durch den das kalte Wasser strömt, und in welchem sich die Metalloberflächen in der Form von Röhren a, a, a, a befinden, die dem Zutritte des Dampfes, der von dem Dampfcylinder her gelangt, vollkommen offen sind. E, E und F sind zwei Kammern, die durch die Röhren a, a, a mit einander verbunden sind, indem diese Röhren durch die Platten b, b gehen, in welchen sie auf folgende Weise fixirt sind.

a, a sind in Fig. 3 die Enden eines dieser Röhren, und b, b Theile der Platten, in welche Löcher gebohrt sind, die zur Aufnahme der Röhren dienen, und Kammern oder Blenden um dieselben herum bilden. Diese Kammern dienen zur Aufnahme der Liederung v, welche aus Hanf oder Baumwolle bestehen kann, und welche durch die Ringe oder Zwingen s, s, die in die Kammern geschraubt werden, |404| in inniger Berührung mit den Röhren sowohl, als mit den Seiten und dem Boden der Kammern erhalten wird, so daß auf diese Weise ein dampfdichtes Gefüge entsteht. Die Röhren a, a sind zwar an dem eben beschriebenen Verdichter in senkrechter Stellung gezeigt und angebracht; allein es versteht sich von selbst, daß man ihnen eben so gut auch eine horizontale oder irgend eine andere geeignete Stellung geben kann. y ist eine in der Kammer E, E befestigte Platte, in welcher zum Behufe der gleichmäßigen Vertheilung des Dampfes eine große Menge von Löchern angebracht ist. G ist eine Röhre, die die Verbindung zwischen der Bodenkammer F und der Luftpumpe H, Fig. 1, vermittelt; leztere ist den Luftpumpen, deren man sich an den Injectionsmaschinen bedient, vollkommen ähnlich. I, I sind zwei Röhren, in denen das kalte Wasser in den Behälter D, D geleitet wird; sie stehen zu diesem Zweke durch die Vertheilungsröhren c, c mit demselben in Verbindung, und der Flächenraum dieser Röhren muß zusammengenommen jenem der Röhren I, I, die mittelst der Röhre Z mit der Kaltwasserpumpe J in Verbindung stehen, gleich seyn. K, K sind zwei Röhren, welche den Röhren I, I ähnlich sind, gleich diesen mit Armen d, d versehen sind, und das Wasser aus dem Behälter D, D ableiten. Die Pumpe oder der sonstige Apparat, womit das kalte Wasser durch den Behälter getrieben wird, kann auch mit den Röhren K, K in Verbindung gebracht werden, so daß sie das Wasser aus dem Behälter auspumpt, anstatt daß sie es durch denselben treibt, wie dieß in der Zeichnung dargestellt ist. In diesem Falle müssen die Röhren I, I nicht mit der Pumpe, sondern mit dem Behälter, in welchem sich das kalte Wasser befindet, in Verbindung gebracht werden, damit der atmosphärische Druk mit Hülfe der Wirkung der Pumpe das kalte Wasser durch das Kühlgefäß oder durch den Verdichter treibe. L, M, Fig. 1 und 2 sind vierekige, durch die Kammer E, E laufende Canäle, welche durch eine Reihe kleiner Röhren e, e auf dieselbe Weise mit einander in Verbindung gebracht sind, gleichwie die Kammern E, E und F durch die Röhren a, a mit einander communiciren.

Dieser Apparat arbeitet nun auf folgende Weise: Wenn sich die Maschine in Thätigkeit befindet, so wird der Dampf, nachdem er von dem Kessel aus durch den Dampfcylinder gegangen ist, durch die Ausführungsröhre B in die obere Kammer E, E geleitet, und auf seinem Durchgange durch die Röhren a, a verdichtet. Das durch diese Verdichtung erzeugte Wasser träufelt an den Wänden dieser Röhren herab, und gelangt in die untere Kammer F, aus der es in die Röhre G gelangt, indem die Luftpumpe H sowohl in den beiden Kammern, als in den Röhren a, a, a einen luftleeren Raum |405| erzeugt. Das verdichtete Wasser wird in den Canal L getrieben, und aus diesem durch die Röhren e, e, in denen es wieder erwärmt wird, in den Canal M, aus welchem es in den Röhren N und O in den Kessel geleitet wird.

Nachdem ich hiemit die drei ersten Apparate beschrieben, gehe ich nun zur Beschreibung der beiden anderen Vorrichtungen über, von denen die eine zur Destillation jenes Wassers bestimmt ist, wodurch alles jenes Wasser, welches allenfalls während der Thätigkeit der Maschine verloren geht, ersezt wird, während durch den anderen jener Dampf gewonnen werden soll, der an den gewöhnlichen Dampfmaschinen durch die Sicherheitsklappen zu entweichen pflegt.

P in Fig. 1 ist ein zur Destillation dienendes Gefäß, welches zum Theil in den Kessel untertaucht, und durch die Speisungsröhre Q mit dem Kaltwasserbehälter in Verbindung steht. An der oberen Mündung dieser Röhre ist eine Klappe k angebracht, und diese steht durch einen Stiel mit dem einen Ende des Hebels l in Verbindung, während an dem anderen Ende dieses Hebels mittelst eines Drahtes der Schwimmer m aufgehängt ist, durch welchen der Einfluß des Wassers so regulirt wird, daß dasselbe in dem Destillirkolben P immer auf gehöriger Höhe bleibt. R, R ist eine Röhre, die den aus dem Destillirkolben entwikelten Dampf in die obere Kammer des Verdichters leitet; und dadurch entsteht in dem Destillirkolben ein um so vollkommeneres Vacuum, je vollkommener das Vacuum in der Kammer ist. Die Folge hievon ist, daß das Wasser bei einer niedrigeren Temperatur als bei 212° F. zum Sieden kommt, und daß es daher schneller verdampft, als es verdampfen würde, wenn es dem atmosphärischen Druke ausgesezt wäre. Um die Abgabe von destillirtem Wasser so zu reguliren, daß das Wasser in dem Kessel immer auf gehöriger Höhe bleibt, ist innerhalb dem Kessel an einem starken Drahte, der durch eine Stopfbüchse geht, und welcher von dem Hebel o, o herabhängt, ein Schwimmer n angebracht. Dieser Hebel o, o ist an dem äußeren Ende der Achse des Armes p befestigt, und dieser Arm bewegt sich innerhalb des Destillirkolbens; an ihm ist eine Klappe q angebracht, welche der Mündung der Röhre R, R angepaßt ist. So wie daher der Wasserstand in dem Kessel zu niedrig wird, so sinkt der Schwimmer n herab, und öffnet dadurch die Klappe q, so daß die Destillation in dem Kolben nun so lange von Statten gehen kann, bis wieder so viel Wasser in den Kessel gelangt ist, daß der Schwimmer auf seine frühere Stellung kommt, wo dann die Klappe geschlossen und die Destillation wieder unterbrochen wird. Es erhellt nämlich von selbst, daß der aus dem Destillirkolben emporsteigende Dampf auf seinem Durchgange durch den Verdichter verdichtet wird, und |406| daß das hiedurch erzeugte destillirte Wasser zugleich mit jenem destillirten Wasser, welches durch die Verdichtung des zum Betriebe der Maschine verbrauchten Dampfes entsteht, in den Kessel gelangt. Es versteht sich von selbst, daß sich dieses selbstthätige Regulationssystem des Eintrittes des Wassers in den Destillirkolben und des Austrittes des Dampfes aus demselben auch durch Hähne oder Klappen, welche mit der Hand gehandhabt werden, ersezen läßt.

Der zur Ersparung des Dampfes dienende Apparat wird aus folgender Beschreibung der Abbildung deutlich werden. a, a, Fig. 4, ist ein Cylinder, welcher concentrisch in einem anderen Cylinder b, b angebracht ist; beide Cylinder sind am Grunde so zusammengefügt, daß zwischen beiden ein ringförmiger Raum bleibt, der zur Aufnahme von etwas Queksilber bestimmt ist. In dieses Queksilber wird der umgestürzte Cylinder c, c, eingesezt, der durch den belasteten Hebel d herabgedrükt wird, indem dieser Hebel an Stangen aufgehängt ist, von denen man eine durch punktirte Linien e angedeutet sieht. Die Cylinder a, a und b, b sind auf einen kurzen, am Grunde geschlossenen Cylinder f gebolzt, der durch den Hals g mit einer an dem Kessel befindlichen Dampfröhre communicirt. h, i ist eine an beiden Enden offene, an den Cylinder f, f gebolzte Röhre, deren Ende i sich eine bestimmte Streke weit in den Cylinder f, f hinein erstrekt. l, l ist eine flache Klappe oder ein Ventil, welches sich in einem an i befestigten Schieber m über das Ende i hinschiebt. n ist eine kleine, in dem Mittelpunkte der Klappe oder des Ventiles l, l angebrachte Oeffnung; leztere wird durch eine andere Klappe o, die sich in dem am Rüken der Klappe l, l befestigten Rahmen z, z bewegt, verschlossen, p ist eine an der Klappe o, und q eine an der Klappe l, l angebrachte Stange; sie gehen beide durch Löcher, welche in der an dem umgekehrten Cylinder c, c befestigten Leitungsstange r, r angebracht sind, und an deren Enden sind über der Leitungsstange r, r kleine Schraubenmuttern angeschraubt. Das Ende h der Röhre h, i ist mit einer Röhre verbunden, die, wie in Fig. 1 bei S ersichtlich ist, mit der oberen Kammer des Verdichters in Verbindung steht. Wenn der Druk des Dampfes nicht größer ist, als bei der regelmäßigen Thätigkeit der Maschine, so bleiben die Klappen in der aus Fig. 1 und 4 ersichtlichen Stellung, in der der umgestürzte Cylinder durch den belasteten Hebel d, d herabgedrükt wird; wenn die Gewalt des Dampfes hingegen so groß ist, daß sie den Widerstand des belasteten Hebels zu überwinden vermag, so wird der umgestürzte Cylinder durch den Druk des Dampfes emporgehoben. Dadurch wird zuerst die kleine Klappe o so emporgezogen, daß die Oeffnung n sich öffnet und ein Theil Dampf in den Verdichter entweichen kann; |407| sobald aber die an der Stange q befindliche Schraubenmutter auf die Stange r, r aufzuliegen kommt, werden durch das fortwährende Emporsteigen des Cylinders c, c beide Klappen zugleich emporgehoben und die Oeffnung i der Röhre h, i so weit geöffnet, daß der Dampf in größerer Menge aus derselben ausströmen kann. Sobald aber der Dampf durch dieses Entweichen eines Theiles in den Dampfersparer wieder auf den gewöhnlichen Druk zurükgebracht worden ist, so bewegen sich die Klappen l, l und o längs des umgestürzten Cylinders c, c herab, um die Oeffnungen i und n wieder zu verschließen. Der durch die Röhre h entweichende Dampf gelangt in den Verdichter, wird daselbst verdichtet, und fließt dann in Folge der Thätigkeit der Luftpumpe auf dieselbe Weise wieder in den Kessel zurük, auf welche dieß mit jenem Dampfe der Fall ist, der aus dem arbeitenden Cylinder der Maschine austritt; es wird daher auch dieser Theil des Dampfes erspart und als Wasser in den Kessel zurükgeführt, während er bisher unbenuzt in die Luft entweichen mußte.

Ich gründe meine Patentansprüche auf keinen der 5 hier beschriebenen Apparate einzeln für sich, indem mehrere derselben, wenn auch nicht alle, bereits schon früher angewendet wurden; wohl aber gründe ich dieselben auf die Verbindung der drei ersten Apparate, sie mögen mit oder ohne die beiden lezteren angewendet werden; und auf die Verbindung des Destillationsapparates und des Dampfersparers, einzeln oder gemeinschaftlich mit den drei ersteren Apparaten oder auch nur mit den beiden ersteren.

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