Titel: Stephenson's Locomotivmaschine.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1836, Band 59, Nr. LXVII. (S. 401–443)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj059/ar059067

LXVII. Ueber die Locomotivmaschine des Hrn. R. Stephenson.68)

Aus dem Portefeuille industriel du Conservatoire des arts et métiers. Tome premier.

Mit Abbildungen auf Tab. VI.

Die Locomotivmaschinen oder Dampfwagen, deren man sich gegenwärtig mit so außerordentlichem Erfolge auf den Eisenbahnen bedient, haben erst nach vielfachen und zum Theil fruchtlosen Versuchen ihre jezige Vollkommenheit erlangt. Die Anstrengungen eines halben Jahrhunderts und die Ausdauer vieler ausgezeichneter Talente waren erforderlich, um alle die Schwierigkeiten zu überwinden, die sich der Ausführung dieser Art von Maschinen entgegen stemmten. Die Idee der Anwendung der Dampfkraft zum Fortschaffen von Wagen findet man im Keime wenigstens schon in den Schriften jener Männer angedeutet, die zuerst über die mechanischen Eigenschaften des Dampfes schrieben. Doch scheint es, daß die ersten eigentlichen Versuche in dieser Hinsicht nicht weiter als bis zum Jahre 1770 zurükreichen, und in Frankreich von dem Ingenieur Cugnot, dem Urheber mehrerer wichtiger Erfindungen und dem Verfasser einiger ausgezeichneter Werke über Festungsbau angestellt wurden. Cugnot hatte anfangs nur ein kleines Modell verfertigt; auf den günstigen Erfolg hin, den schon dieses hatte, gestattete ihm jedoch der damalige Kriegsminister, Herzog von Choiseul, im königl. Arsenale einen vollkommenen Wagen von größeren Dimensionen zu erbauen. Dieser Wagen existirt noch gegenwärtig in den Sammlungen des Conservatoire; er ist sehr solid gebaut und mit einem sinnreichen Mechanismus ausgestattet; auch sagt man, daß er bei |402| den damit angestellten Versuchen eine solche Geschwindigkeit erreichte, daß er eine im Wege stehende Mauer umwarf. Dieses Resultat scheint uns um so wahrscheinlicher, als die Mittel zur Lenkung und Mäßigung der von dem Dampfe mitgetheilten Bewegungen sehr unvollkommen sind. Um dieselbe Zeit beschäftigte sich übrigens auch Watt mit ebendiesem Gegenstande; denn er gibt in seinen von den Jahren 1769 und 1784 datirten Patenten eine Methode an, wie sich der Dampf zur Bewegung von Wagen benuzen läßt; doch scheint es nicht, daß er irgend etwas zur Ausführung seines Planes gethan habe.

Der Anwendung des Dampfes auf den gewöhnlichen Straßen standen auch wirklich außerordentliche Schwierigkeiten entgegen: Schwierigkeiten, die selbst gegenwärtig noch nicht überwunden sind. Die Eisenbahnen boten weit größere Vortheile; und diese zu benuzen hatten die HH. Vivian und Trevithik zuerst die Idee. Sie beschreiben auch in ihrem Patente vom Jahre 1802 einen für den Eisenbahndienst geeigneten Dampfwagen, und ein solcher Wagen, der mehrere schwer beladene ihm angehängte Karren zog, war auch wirklich vom Jahre 1804 an auf der Eisenbahn von Merthyr Tydwill in Thätigkeit.

Bei allem dem blieb jedoch an den Dampfwagen ein wesentlicher Punkt, über den man sich a priori einen falschen Begriff gemacht hatte, und der deren Erfolg selbst auf den Eisenbahnen für lange Zeit in Zweifel sezte. Man lebte nämlich in der Ueberzeugung, daß, wenn der Wagen eine etwas große Last fortzuschaffen hätte, die Adhäsion der Räder an den Schienen keinen hinreichenden Widerstand darbiete, um das Glitschen der Räder und das Umlaufen derselben, ohne daß der Wagen dadurch in Bewegung geräth, zu verhüten. Man gab sich daher von Vorne herein alle mögliche Mühe diesem eingebildeten Fehler abzuhelfen, und machte dadurch den Mechanismus so complicirt, daß der Dienst der Maschinen nothwendig unregelmäßig und kostspielig werden mußte. Die von Blenkinsop im Jahre 1811, von W. und L. Chapman im Jahre 1812, und von Brunton im Jahre 1813 erfundenen Dampfwagen waren offenbar unter dem Einflusse dieser irrigen Ansicht gebaut. Die Maschine von Blenkinsop ist nämlich zu beiden Seiten mit Zahnrädern versehen, welche in zahnstangenähnliche Schienen eingreifen sollten; sie war längere Zeit in Thätigkeit, um die Steinkohlen von Middleton nach Leeds zu schaffen. – Die HH. Chapman bewirkten die Adhäsion mittelst einer zwischen den beiden Schienenreihen nach der ganzen Länge der Bahn gezogenen und an beiden Enden befestigten Kette, welche um eine Rolle lief, die von der Maschine in Thätigkeit gesezt wurde, so daß auf diese Weise eine Art |403| von Bugsiren mit fixem Punkte erzeugt ward. Eine derlei Maschine wurde auf der Eisenbahn in Heaton bei Newcastle in Anwendung gebracht, jedoch schnell wieder aufgegeben. – Hr. Brunton versuchte den Hintertheil seiner Maschine mit zwei langen gegliederten Stangen, die die Stelle von Füßen vertreten sollten, auszustatten; mit diesen Füßen, die sich gegen den Boden stemmten, soll die Maschine wirklich bei mehreren Versuchen gut fortgetrieben worden seyn; dessen ungeachtet ist uns nicht bekannt, daß man sich dieses Mechanismus irgendwo wirklich bedient habe.

Diese Versuche hatten sich noch auf tausendfache Weise erfolglos abändern lassen, wenn nicht Hr. Blackett auf die glükliche Idee gekommen wäre, durch directe Versuche zu zeigen, wie groß die Adhäsion zwischen den Rädern und Schienen ist. Diese Versuche fielen ganz befriedigend aus, und schon zu Anfang des Jahres 1814 hatte Hr. G. Stephenson eine nach diesem Principe gebaute Maschine auf der Eisenbahn von Killingworth in Thätigkeit gebracht. Da jedoch immer noch eine Spur des Mißtrauens in die Adhäsion der Räder geblieben war, so erzeugte Stephenson auch an den Randleisten der Räder eine Reibung; und aus demselben Grunde brachte er auch zwischen der Maschine und dem Munitionswagen eine endlose Kette an, um auch von der Adhäsion der Räder des lezteren Nuzen ziehen zu können. Die Erfahrung zeigte jedoch bald, wie unnüz und überflüssig diese beiden Vorsichtsmaßregeln waren, bis endlich als ausgemacht feststand, daß die Adhäsion zwischen Rädern und Schienen vollkommen genügt, um sehr bedeutende Lasten fortzuschaffen.

Auf diese Weise wurden die Mechaniker allmählich und langsam auf die wahre Bahn gebracht; und obschon damals weder über die allgemeine Einrichtung der Locomotivmaschinen, noch über die Mittel zur Aufnahme der Dampfkraft und zu deren Fortpflanzung an die Räder irgend etwas Bestimmtes ausgemittelt war, so durfte man doch in dieser Hinsicht in Kürze große Fortschritte erwarten, indem die Aufmerksamkeit der Maschinenbauer allgemein darauf gerichtet war. Vom Jahre 1814 bis zum Jahre 1829 machte man auch wirklich höchst merkwürdige Fortschritte. Man erkannte die Nothwendigkeit der Anwendung zweier Kolben, um der Bewegung größere Regelmäßigkeit zu geben; die Kessel wurden vervollkommnet; die Verzahnungen großen Theils beseitigt, und das Gewicht der Maschine auf eine weit vorteilhaftere Weise auf die Achsen vertheilt.

Im Jahre 1829 endlich wurden diese Maschinen auf einen Grad von Vollkommenheit gebracht, der alle Erwartungen übertraf; denn in diesem Jahre wurde an der Liverpool-Manchester-Eisenbahn |404| jener denkwürdige Concurs eröffnet, bei welchem man Dampfwagen zum ersten Male die erstaunliche Geschwindigkeit von 10 bis 12 Meilen in der Zeitstunde zurüklegen sah, ohne daß deren Lenkung auch nur im Geringsten schwieriger oder unsicherer gewesen wäre, als jene eines zweispännigen Wagens. Die fünf Maschinen, welche bei diesem Concurse erschienen, waren: der Rocket des Hrn. Robert Stephenson 5,5 Tonnen wiegend; die Novelty der HH. Braithwaite und Ericson 3,01 Tonnen wiegend; der Sanspareil des Hrn. Hackworth 4,15 Tonnen wiegend; die Perseverance des Hrn. Burstall 2,17 Tonnen wiegend, und der Cyclop des Hrn. Brandreth 3 Tonnen wiegend.

Alle diese Maschinen waren ihrem Baue nach mehr oder weniger merkwürdig; jene des Hrn. Stephenson ging jedoch allein siegreich aus dem Kampfe hervor, und erhielt den Preis. Der Erfinder wurde demnach mit dem Baue sämmtlicher Maschinen, die auf der Liverpool-Manchester-Eisenbahn laufen sollten, beauftragt. Die Zahl derselben war sehr bedeutend; und wie vorauszusehen war, konnte eine Fabrikation dieser Art in den Händen eines Stephenson nicht stationär bleiben. So kam es denn auch, daß mit Beibehaltung des Principes eine Verbesserung der anderen folgte, und daß die Erfahrung diese Fortschritte rechtfertigte.

Die HH. Mellet und Henry ließen sich im Jahre 1831 eine Stephenson'sche Maschine für ihre Eisenbahn von Andrezieux nach Roanne kommen, und haben nebst mehreren genauen Zeichnungen auch zahlreiche Notizen über dieselbe mitgetheilt. Eben so ließ auch die Gießerei in Chaillot im Jahre 1833 eine solche Maschine als Modell kommen, welches uns Hr. Edwards zur Disposition zu stellen die Güte hatte. Mit diesen Documenten ausgerüstet sind wir im Stande, gegenwärtig unseren Lesern folgende genaue Beschreibung mitzutheilen.

§. 1. Allgemeine Einrichtung der Locomotivmaschine.

Die Maschine hat wie ein gewöhnlicher Wagen vier Räder, an denen sich jedoch nach Innen vorspringende Räder befinden, wodurch sie so auf den Schienen erhalten werden, daß alle seitliche Abweichung von diesen selbst bei den größten Geschwindigkeiten unmöglich ist. Die Achsen sind in den Rädern fixirt und drehen sich nothwendig mit ihnen; die eine derselben ist gerade, wie aus der Zeichnung erhellt, und pflanzt an ihre beiden Räder die Bewegung fort, die sie von den Kurbeln S' und den Schiebestangen S'' mitgetheilt erhält; die andere hingegen ist zwei Mal senkrecht gekniet, und theilt nicht bloß ihren eigenen Rädern die Bewegung mit, sondern überträgt |405| sie zugleich auch auf die Kurbeln S' und auf die Schiebestangen S'', die sie dann an das Vordergestell fortpflanzen. Diese Treibachse erhält ihrerseits die Bewegung mittelst der Schiebestangen r' die mit den beiden Knieen sowohl, als mit den beiden Kolbenstangen in Verbindung stehen, von den beiden Kolben mitgetheilt.

Die Dampfkraft bewirkt ununterbrochene Umdrehungen der Räder; denn da die Kniestüke unter rechtem Winkel gegen einander stehen, so befindet sich der eine Kolben am Ende seines Laufes oder Hubes, während der andere die Mitte erreicht hat.

Um zu begreifen, wie sich die Maschine lediglich durch ihre eigene Kraft in Bewegung sezen kann, ohne irgend einen anderen Stüzpunkt zu haben, als die vier Punkte, an denen die Räder mit den Schienen in Berührung stehen, braucht man sich nur zu versinnlichen, wie die Achsen, während sie sich umdrehen, zugleich die Cylinder, in denen sich die Kolben bewegen, den Dampf, der die Kolben abwechselnd nach der einen und nach der anderen Seite drängt, das Wasser, welches den Dampf erzeugt, den Kessel, in welchem das Wasser enthalten ist, und das Brennmaterial tragen. Dieser ganze Apparat ist nämlich, wie man gleich sehen wird, entweder direct oder indirect an dem großen Rahmen N befestigt, der mit Ausnahme der Räder, der Achsen und der übrigen oben erwähnten, zur Uebertragung der Bewegung dienenden Theile das Ganze trägt. Dieser rechtwinkelige Rahmen, der aus festem Holze gebaut, gut zusammengefügt und mit Eisen beschlagen ist, ruht mit vier großen entsprechenden Gabeln auf den vier Enden der Achsen. Um jedoch dem Ganzen zur Verhütung heftiger Erschütterungen Elasticität zu geben, und um die Reibung zu vermindern, ist an dem Rahmen über jeder Gabel eine Feder angebracht, durch die ein starker Stab geht, dessen Ende in eine messingene Pfanne eingepaßt ist, welche die obere Hälfte der Achse umfaßt. Diese Pfannen sind es demnach, welche sich auf den Achsen reiben, und mittelst der Enden der vier Stäbe wird das Gewicht des Rahmens und Alles dessen, was er trägt, auf die vier Enden der Achsen vertheilt. Die Pfannen sind mit Oeffnungen oder Schlizen in ihren Gabeln angebracht; die Ladung wird unter den Achsen mit Bolzen und mit Stäben q, die zur Befestigung dienen, so gebunden, daß sie weder emporgehoben, noch auch auf die Seite geschleudert werden kann. Der Rahmen selbst trägt den Kessel mit starken Brazen Q, deren sich an jeder Seite drei befinden; und der Kessel trägt seinerseits den Heerd, den Rauchfang, das Wasser, den Dampf, die Hähne, die Speisungsbüchsen, die Cylinder, die Kolben und den ganzen übrigen Mechanismus.

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Der Kessel hat im Ganzen drei Kammern: die erste oder vordere derselben trägt die Cylinder und den Rauchfang; die zweite oder hintere den Feuerheerd, und die dritte oder mittlere den größten Theil des Wassers und 112 horizontale Röhren, welche dazu bestimmt sind die Wärme zu sammeln und den Producten der Verbrennung Austritt zu verschaffen. Die Einrichtung der Cylinder erhellt aus Fig. 7, wo man deren Ende ersieht; ihre Gestalt ergibt sich aus Fig. 10 und 11, wo einer derselben in einem senkrechten Längendurchschnitte abgebildet ist. Aus demselben Durchschnitte ersieht man auch den Kolben in der Mitte seines Laufes, die Kolbenstange, die Schiebestange, mit der jene verbunden ist, und das Knie der Achse, welches oberhalb in seiner wahren Stellung angebracht ist. Lezteres wird so lange nach Vorne gezogen, biß der Kolben am untersten Theile seines Laufes angelangt ist; in demselben Augenblike befindet sich der andere Kolben, den man nicht sieht, am Ende seines Laufes, und beginnt emporzusteigen, während daß andere, horizontal unter der vorderen Seite angebrachte Knie unten durchgeht, um von der Schiebe- und der Kolbenstange, womit es in Verbindung steht, nach Hinten zurükgetrieben zu werden.

Der Dampf, der seine Wirkung vollbracht hat, entweicht durch die Röhre K' in den Rauchfang, und erzeugt einen starken Zug in dem Heerde oder in der Heizkammer. Der Dampf, der seine Wirkung erst thun soll, tritt durch die Rohren g', Fig. 7, 10 und 15, in die Speisungsbüchsen, aus denen er, wie durch Pfeile angedeutet ist, über die Kolben gelangt. Der Dampf sammelt sich oben in der Kuppel E'' des Kessels; der Hahn H dient zur Regulirung der Quantität Dampf, welche in jedem Augenblike, je nachdem man die Bewegung schneller oder langsamer von Statten gehen lassen will, in die Röhre G' und in die Speisungsbüchsen eingelassen werden muß.

Das Wasser befindet sich, wie gesagt, hauptsächlich in der mittleren cylindrischen Kammer des Kessels; doch ist auch in der hinteren Kammer rings um den Heerd herum welches enthalten. Das Wasser wird beiläufig auf dem aus Fig. 8 ersichtlichen Niveau erhalten.

Der Heerd oder die Heizkammer ist in Fig. 8 im Quer-, und in Fig. 10 im Längendurchschnitte abgebildet. Den Rost sieht man bei a; die Luft tritt bei der Oeffnung a'' ein; das Brennmaterial wird bei dem Thürchen b eingetragen; die Flamme zieht, nachdem sie den ganzen Heerd lebhaft erhizt hat, in die 112 Röhren, deren Mündungen in Fig. 8 mit b' hezeichnet sind, um dann in die vordere Kammer, in welcher kein Wasser enthalten ist, zu gelangen; und endlich bei dem Rauchfange mit um so größerer Geschwindigkeit |407| zu entweichen, als der Dampf bei seinem Austritte einen stärkeren Zug erzeugt.

Der Lenker befindet sich am Hinterheile der Maschine, auf einer Art von Gallerie, welche man in Fig. 6 sieht. In seinem Bereiche befinden sich ein Pedal U, und vier Hebel Z, Z'', womit er augenbliklich und ohne alle Anstrengung die Bewegung rascher oder langsamer, oder auch ganz aufhören, oder, wenn es nöthig ist, selbst nach entgegengesezter Richtung von Statten gehen machen kann. Nach diesem Gesammtüberblike wird man, wie wir hoffen, die einzelnen Theile der bewundernswerthen Maschine leichter auffassen.

§. 2. Beschreibung des Kessels, des Feuerheerdes und der Dampfvertheilung.

Die beiden äußersten Kammern des Kessels haben beinahe eine und dieselbe Form und sind in Hinsicht auf die mittlere Kammer symmetrisch angebracht. Einen Begriff von ihrer äußeren Gestalt erhält man durch einen Blik auf Fig. 1, wo sie im Aufrisse dargestellt sind, und auf Fig. 6 und 7, von denen erstere eine Ansicht von dem dem Heerde zunächst gelegenen Ende her und leztere eine Ansicht von dem den Cylindern entsprechenden Ende genommen gibt. Die mittlere Kammer ist ein vollkommener Cylinder von einem Meter im Durchmesser und beiläufig 2 Meter Länge. Der Querdurchschnitt des Heerdes in Fig. 8, und der Längendurchschnitt der Maschine in Fig. 10 werden das ganze, etwas complicirte System des Kessels und der Heizkammer vollends deutlich machen.

Der eigentliche Heerd oder auch die Heizkammer ist ein beinahe rechtekiges Gehäuse aus starkem Eisenbleche. Den Boden dieses Gehäuses bildet der Rost a, unter welchem sich der Aschenheerd befindet; in lezteren dringt die Luft von der Seite a'' ein, welche gänzlich offen bleibt. Die Roststangen haben die gewöhnliche Form; nur sind sie an dem einen Ende abgerundet, und unter einem rechten Winkel abgebogen, um in Löcher einzutreten, in denen sie sich, wie Fig. 21 zeigt, umdrehen können. Gemäß dieser Einrichtung kann man die Stäbe zum Behufe der Entfernung der Schlaken an dem einen Ende von einander entfernen, und dann wieder in ihre frühere Stellung zurükbringen. An der oberen Wand der Heizkammer sind Verstärkungsrippen angebracht, die man aus Fig. 8 sieht; in der vorderen Wand, dem Lenker oder Maschinisten zugekehrt, befindet sich das Thürchen b, bei welchem das Brennmaterial auf den Rost eingetragen wird; und in der entgegengesezten Wand A sind 112 Löcher von 4 bis 5 Centimeter im Durchmesser, Fig. 8 und 10, angebracht. An dem anderen Ende des Kessels befinden sich in der Platte A', |408| welche gleichfalls aus starkem Eisenblech besteht, eben so viele entsprechende Löcher von gleichem Durchmesser. Von einem Loche zum anderen führen Röhren, die an beiden Enden offen sind, und welche Hr. Stephenson ehemals aus Kupfer, gegenwärtig aber mit großem Vortheile aus Messing verfertigt. Um diese Röhren luftdicht und auf eine dauerhafte Weise zu befestigen, werden an beiden Enden mit Gewalt eiserne Zwingen b'' Fig. 9 getrieben, die man hierauf sorgfältig auf die Ränder der Löcher oder Oeffnungen nietet. Wenn das Feuer auf dem Roste angestekt worden ist, so werden dieser Einrichtung gemäß sämmtliche Wände des Heerdes lebhaft erhizt, und die Flamme, wenn man Steinkohlen brennt, oder die Producte der Verbrennung im Falle man Kohks als Brennmaterial benuzt, drängen sich in die 112 Röhren, deren Gesammtdurchschnitt 10–11 Quadratdecimeter beträgt, um dann an dem anderen Ende auszutreten, sich in dem großen freien Raume der Cylinderkammer auszubreiten, sie im Durchziehen zu erhizen, und endlich bei dem Rauchfange A'' zu entweichen. Ein Thürchen c Fig. 7 dient zum Reinigen der Röhren und zum Entfernen des Rußes, der Asche, und der übrigen durch die Verbrennung bewirkten Niederschläge.

Rings um die Heizkammer oder den Heerd herum und in einer gewissen Entfernung von ihren Wänden ist der zur Aufnahme des Wassers bestimmte äußere Mantel des Kessels angebracht; denn sowohl in der Heizkammer, als in den Röhren ist das Feuer von Wasser umgeben. Aus Fig. 6 und 10 sieht man die Form und die Stellung der äußeren Wände B und A', von denen die eine vor der Heizkammer gegen den Maschinisten hin, die andere hingegen rükwärts gegen die Röhren hin angebracht ist. Beide Wände nehmen in der Höhe der Enden des Rostes ihren Ursprung und steigen 7 bis 8 Centimeter von der Heizkammer entfernt parallel empor; ein weiteres Auseinanderweichen derselben ist durch zahlreiche Bindeklammern verhütet. Die Seitenwand B'' entspringt gleichfalls von den beiden Seiten des Rostes, und vollendet die Schließung dieses Faches des Kessels. Sämmtliche Wände bestehen aus starkem Eisenbleche und sind fest vernietet. In der Wand B befindet sich eine Oeffnung, die durch einen Ansaz mit dem Schürloche der Heizkammer in Verbindung steht; an lezterem ist auch das Thürchen b befestigt. In der Wand B' befindet sich eine große kreisrunde Oeffnung von mehr dann einem Meter im Durchmesser, und durch diese gehen die 112 Röhren. Der große, blechene, an beiden Enden offene Cylinder CC' endlich wird einerseits auf die Ränder der Oeffnung in der Wand B' und andererseits auf die Platte A' genietet, die ihm als Boden dient.

Um dem Ganzen noch mehr Festigkeit und Steifigkeit zu geben, |409| laufen von der vorderen Platte B an die Platte A' 9 große Bolzen c, c', welche an beiden Enden mit starken Schraubenmuttern angezogen werden, und die man in Fig. 8 über den Verstärkungsrippen des Scheitels der Heizkammer im Durchschnitte sieht. Diese Bolzen befinden sich etwas unter dem gewöhnlichen Niveau des Wassers. Der Cylinder wird gewöhnlich mit starken, hölzernen, durch 6 eiserne Reifen c'' Fig. 1 festgehaltene Dauben umkleidet, so daß dieser Theil des Kessels ganz wie ein Faß aussteht. Hieraus erhellt, daß das in den Kessel gelangende Wasser die Heizkammer von dem Roste angefangen rings umgibt, dann höher emporsteigend sich frei in dem großen Cylinder CC' bis zum Boden A' verbreitet, sämmtliche Röhren umgibt, über dem Scheitel der Heizkammer wegfließt, und indem es in diesem Raume ungestört circuliren kann einer ungeheuren Heizoberfläche ausgesezt ist.

Wenn der Wagen in Bewegung ist, wenn er 5, 10, 15 oder 20 Meilen in der Zeitstunde durchläuft, so findet ein Verbrauch an Wasser Statt, der, wie man später sehen wird, 20 bis 30 Kilogr. in der Minute betragen kann. Dieser Verbrauch muß fortwährend wieder ersezt werden; denn sonst würde der Wasserstand in dem Kessel rasch sinken, und es würde nicht nur eine Verminderung der Heizoberfläche, sondern was noch mehr zu fürchten wäre, Gefahr der Explosion erfolgen. Die von Wasser entblößten Stellen der Heizoberfläche würden nämlich schnell auf eine hohe Temperatur erhizt werden; und würde dann bei Erschütterungen der Maschine unter diesen Umständen Wasser auf sie geschleudert, so müßte eine plözliche Verdampfung und aller Sicherheilsklappen ungeachtet eine Explosion erfolgen. Eine solche Erneuerung des Wassers, daß der Wasserstand in dem Kessel fortwährend auf gleicher Höhe erhalten wird, ist demnach eine wesentliche Bedingung zur Sicherheit und zum erfolgreichen Betriebe der Maschinen. Diese Bedingung wird mittelst zweier Speisungspumpen erreicht, welche zu beiden Seiten des Cylinders CC' symmetrisch angebracht sind; eine dieser Pumpen sieht man in Fig. 15 an Ort und Stelle, und in Fig. 18 in etwas größerem Maaßstabe. Ihr Kolben wird auf die aus Fig. 19 ersichtliche Art und Weise in Bewegung gesezt.

Den Stiefel dieser Pumpe, welche als Saug- und Drukpumpe wirkt, sieht man bei D, den Kolben bei D': e ist das Aufsaug- und e' das Drukventil. Unter ersterem befindet sich das Saugrohr Fig. 15, welches mit dem Hahne d geöffnet oder geschlossen werden kann; über lezterem hingegen ist seitlich die Drukröhre angebracht, an der sich der Hahn d' befindet. Die Zapfen dieser beiden Hähne sind solcher Maßen verlängert, daß deren Griffe in den Bereich des Maschinisten |410| kommen. Der Kolben ist cylindrisch, und geht durch eine Stopfbüchse, welche mittelst eines Ringest mit einer Scheibe D'' mehr oder minder fest angezogen werden kann. Die Scheibe selbst wird mit drei Schrauben gegen die Scheibe des Pumpenstiefels gepreßt. An den Apparaten dieser Art berühren sich der Kolben und der Pumpenstiefel niemals, sondern die Stopfbüchse bildet die Schließung.

Das Wasser saugt die Pumpe aus dem Munitionswagen, der der Maschine zunächst folgt, und auf welchem sich nicht nur der Wasser- und Steinkohlenvorrath, sondern auch die verschiedenen Stüke befinden, die man allenfalls zum Ausbessern oder zum Auswechseln nöthig haben könnte. Wenn der Hahn an dem bis in den Wasserbehälter führenden Saugrohre geöffnet ist, und der Kolben D' sich z.B. am Ende seiner Bahn befindet, so wird, wenn der Kolben allmählich aufgezogen wird, die Aufsaugung Statt finden, das Ventil e emporsteigen, und der Pumpenstiefel sich mit Wasser füllen, bis der Kolben am obersten Ende seines Laufes angelangt ist. Beim Herabsteigen des Kolbens hingegen wird auf das Wasser ein solcher Druk wirken, daß es den Druk des Dampfes auf das Ventil e' überwältigt, und indem es dieses Ventil öffnet, in den Kessel einströmt. Die an der anderen Seite des Kessels befindliche Pumpe arbeitet auf gleiche Weise, und durch das fortwährende Spiel dieser beiden Pumpen wird das Wasser in dem Kessel beständig auf jener Höhe erhalten, die es haben soll. In Fig. 18 sieht man den kleinen Canal d'', durch den der Kolben schlüpfrig erhalten wird, und in Fig. 15 über d'' den kleinen zu demselben Zweke bestimmten Oehlbehälter. Der Kolben wird, wie Fig. 19 zeigt, durch das Stük e'' in Bewegung gesezt, welches eine solche Verbindung zwischen der Stange des Dampfkolbens und dem Kolben der Speisungspumpe herstellt, daß die Kolben der Speisungspumpen stets eben so viele Hube machen als die Dampfkolben. Auf solche Weise ist die Speisung mit dem Verbrauche in Verhältniß gebracht, und überdieß durch den Hahn d'' regulirt.

Von der Höhe des Wasserstandes kann man sich in jedem Augenblike mit Hülfe der beiden Hähne f und f' überzeugen; ersterer, welcher höher oben angebracht ist, muß immer Dampf geben, indem im entgegengesezten Falle die Wassermenge zu groß seyn würde, und der Wasserzufluß vermindert werden müßte; lezterer hingegen muß immer Wasser geben, weil sonst das Niveau zu niedrig seyn würde und der Wasserzufluß vermehrt werden müßte. Der Maschinist kann zu jeder Zeit die Hähne umdrehen, um sich von der Höhe des Wasserstandes zu überzeugen. Zuweilen ist auch eine gewöhnliche, in Fig. 6 bei f'' |411| angedeutete Niveauröhre angebracht, an der man durch einen Blik die Höhe des Wasserstandes im Kessel approximativ abnehmen kann.

Unten an der Seite B des Kessels bemerkt man die beiden Hähne g, g, womit man alles Wasser aus dem Kessel entleeren kann. Diese Hähne, die man in Fig. 1, 10, 15 und 21 gleichfalls sieht, sind von so großem Durchmesser, daß die Entleerung rasch von Statten gehen kann; sie können übrigens nur mit einem eigenen Schlüssel geöffnet werden. Außerdem sind an dem Kessel auch noch zwei große Oeffnungen, Fig. 10, angebracht, von denen die obere E das Einsteigloch ist, während die untere E'' zum Herausschaffen des Bodensazes dient; beide sind mit verbolzten Dekeln verschlossen.

Da die Locomotivmaschinen keine Verdichtungsmaschinen seyn können, so muß dem Dampfe nothwendig eine höhere Spannung gegeben werden, als der Druk einer Atmosphäre. Hr. Stephenson baut seine Maschinen für eine Spannung von 50 Pfd. Avoir dupois auf den englischen Quadratzoll, wonach 3,518 Kilogr. auf den Quadratcentimeter kommen, was einem Druke von 3,4 Atmosphären gleichkommt. Die dieser Spannung entsprechende Temperatur beträgt 143° des hundertgrad. Thermometers. Um diese Spannung zu ermitteln und zu beschränken, sind zwei Ventile angebracht, von denen man das eine in Fig. 10 bei F, daß andere bei F' sieht; lezteres befindet sich außer dem Bereiche des Maschinisten und ist mit einer langen Röhre F'' versehen.

An dem ersten dieser Ventile ist der Hebel, der auf das Ventil drükt, mit seinem freien Ende in eine mit einem Schraubengange versehene, und an einer Feder befestigte Stange eingesenkt. Indem man die an diesem Schraubengange befindliche Schraubenmutter nach der einen oder nach der anderen Richtung umdreht, läßt sich die Feder nach Belieben spannen oder nachlassen und mithin der Druk am Ende des Hebels vermehren oder vermindern. Die Stange ist mit einem Zeiger versehen, der die Eintheilungen durchläuft, welche auf die Röhre, in der die Feder enthalten ist, verzeichnet sind; aus der Stellung dieses Zeigers läßt sich der Grad des Drukes abnehmen. Der Maschinist kann daher, wenn es nöthig ist, den Dampf leicht entweichen lassen, wenn derselbe einen Druk von 3 oder 2 1/2 Atmosphären oder irgend einen anderen Werth erreicht hat, so wie er dessen Entweichen bei dem Ventile auch ganz verhindern kann, wenn er der Feder eine hinreichende Spannung gibt.

Das zweite Ventil F' ist die eigentliche Sicherheitsklappe; es ist nicht wie die gewöhnlichen Ventile einfach mit einem Gewichte belastet, welches dem Durchschnitte der Oeffnung, die es bedekt, entspricht; sondern es drükt auf dasselbe von Oben nach Unten eine stählerne |412| Feder, die aus acht bis zehn paarweise mit ihren Concavitäten gegen einander gekehrten gekrümmten Platten besteht. Diese Plattenpaare befinden sich übereinander und jedes ihrer gabelförmigen Enden wird von einem Stabe geführt. Die Scheibe des Ventiles kann nur dann emporsteigen, wenn diese Federn, deren Spannung im Voraus regulirt wurde, gebogen werden. Die Röhre F'' dient zur Beseitigung des Nebels, der durch die Verdichtung des Dampfes entsteht, damit der Maschinist die Bahn stets ungetrübt vor Augen behält.

Ueber dem Scheitel der Wand B'' des Kessels, die die Heizkammer umkleidet, erhebt sich eine kupferne Kuppel E'' Fig. 10, an deren oberem Ende der Dampf durch die senkrechte Röhre G austritt, um dann durch den Hahn H, die horizontale Röhre G' G'' und die beiden absteigenden Röhren g' Fig. 7 an die Schiebventile zu gelangen. Die Röhre g, Fig. 10, welche beiläufig 15 Centimeter im Durchmesser hat, steigt gegen den oberen Theil der Kuppel empor, damit das Wasser nie durch die Erschütterungen des Wagens bis zu deren Mündung emporgeschleudert werden kann.

Den Hahn H sieht man in Fig. 16 in senkrechtem Durchschnitte, und in Fig. 17 aufrechtstehend; in lezterer Figur ist die Röhret G' G'' von dem Ringe an, durch den sie mit dem Hahne in Verbindung steht, als weggenommen gedacht. Aus beiden Figuren, welche in einem 1 1/2 Mal größeren Maßstabe gezeichnet sind, als Fig. 10, erhellt, daß der Hahn H aus der Spindel h', aus dem Schlüssel h und aus einem hohlen Kegelzapfen ohne Basis mit einer seitlichen Oeffnung oder mit einem Fenster h'' besteht. Die Röhre, welche den unteren Theil der Röhre G bildet, und durch einen Ring mit der Röhre G', G'' zusammengefügt ist, bildet selbst die Büchse des Hahnes. Die Länge der Oeffnung h'' kommt, in der Richtung der Kante des Kegelzapfens gemessen, beinahe dem Durchmesser der Röhre G gleich; ihre Breite beträgt ungefähr den vierten Theil des Umfanges des Kegels. Ist die Oeffnung h'' nach Oben gedreht, wie es in Fig. 16 und 17 der Fall ist, so dringt der Dampf in reichlicher Menge in den Kegelzapfen, um dann bei dem offenen, gegen G hin gelegenen Ende auszutreten, durch die Röhre G' G'' zu strömen, sich auszubreiten, und durch die senkrechten Röhren g' zu den Ventilen herab zu gelangen. Ist die Oeffnung h'' hingegen nach Abwärts gedreht, so ist alle Communication zwischen der Röhre G und der Röhre G' aufgehoben. Der Maschinist kann demnach, je nachdem er den in seinem Bereiche befindlichen Schlüssel h mehr oder weniger umdreht, die Oeffnung h'' mehr oder weniger weit öffnen, und also die Quantität des Dampfes, welche in die Röhre G' G'' |413| und von hier durch die Röhren g' in die Ventile gelangt, nach Belieben reguliren. Aus der angeführten Figur erhellt, wie die Spindel h' auf solche Weise an dem vorderen Ende der Büchse des Hahnes und in der Wand B des Kessels angebracht ist, daß sie sich leicht umdrehen lassen kann, ohne daß dabei irgend etwas von Außen nach Innen in den Hahn, oder aus dem Kessel nach Außen gelangen kann.

Jede der Röhren g' mündet in ein Schiebventil, welches den Dampf in einen der Cylinder der Maschine treten läßt. Da die beiden Ventile und Cylinder einander vollkommen gleich sind, so genügt es von diesen Vorrichtungen eine einzige darzustellen. Man sieht dieselbe in Fig. 10 im Durchschnitte und in ihrer wahren Stellung, und in Fig. 11 und 12 einzeln für sich in 1 1/2 Mal größerem Maßstabe. Fig. 11 ist ein Längendurchschnitt des Cylinders, des Kolbens und des Schiebventiles. Fig. 12 zeigt einen Querdurchschnitt dieses lezteren und den Cylinder aufrechtstehend.

Aus Fig. 12 erhellt, daß das Ventil in zwei Fächer getheilt ist, von denen das eine I' die Eintrittskammer ist, in welche der Dampf durch den seitlichen Canal H' gelangt, in dessen Mündung die Röhre g' Fig. 7 eintritt; während das andere I'' die Austrittskammer ist, aus der der Dampf durch den seitlichen Canal H'' austritt. Von der Mündung dieses lezteren läuft die Röhre KK' Fig. 7 aus, die den Dampf, nachdem derselbe seine Wirkung vollbracht, in den Rauchfang führt.

Aus einem Blike auf Fig. 11 ersieht man nun: 1) daß sich an den beiden Enden des Cylinders zwei kleine Canäle i' befinden, die in die Kammer I' führen. 2) daß sich an den beiden Enden der Kammer I'' ebenfalls zwei kleine, in die Kammer I' führende Canäle i'' befinden. 3) endlich, daß in der Kammer I' zwei Stüke angebracht sind, welche mit einander und mit der Stange I verbunden. In Fig. 12 aber nicht abgebildet sind. Diese Stüke und die zu deren Verbindung dienenden Theile bilden die sogenannte Schieblade (tiroir), welche in Fig. 14 und 14 bis einzeln für sich abgebildet ist.

Die Schieblade besteht aus mehreren Stüken, welche sind: 1) die beiden eisernen Rahmen k, k, die man in Fig. 14 im Aufrisse und Grundrisse sieht. 2) die Stäbe, welche nach entgegengesezten Richtungen mit Schraubengewinden versehen sind, und die Rahmen mittelst der Schraubenmutter k' verbinden. 3) die Stange l. 4) die beiden messingenen Büchsen, die in die Rahmen eingesezt werden, und von denen man die eine im Durchschnitte, und die andere links von Fig. 14 bis im Grundrisse sieht.

Fig. 11 zeigt deutlich die gegenseitige Stellung der Rahmen und der Büchsen; auch sieht man, daß die Rahmen auf den unteren und |414| vorspringenden Rändern der Büchsen ruhen. Die Schieblade befindet sich an einem ihrer äußersten Punkte; treibt man die Stange I allmählich zurük, wobei sie sich in ihrer Stopfbüchse bewegt, so schiebt sich die Schieblade von Rechts nach Links. Hiebei ist Folgendes zu bemerken:

1) In dem Maaße, als sich die Schieblade in dieser Richtung vorwärts bewegt, werden die unteren Ränder der messingenen Büchsen, welche sorgfältig abgeebnet sind, und sehr genau auf die gußeiserne Scheidewand zwischen den beiden Kammern I' I'' passen, die beiden kleinen Canäle i' i' immer mehr und mehr schließen, und die Absperrung wird vollkommen erfolgt seyn, wenn die Schieblade genau die Hälfte der Bahn, die sie durchlaufen kann, zurükgelegt haben wird. Zu gleicher Zeit werden sich aber auch die beiden Canäle i'', i'' unter den Büchsen öffnen.

2) Wenn sich die Schieblade über die Mitte ihrer Laufbahn hinaus bewegt, so werden die Canäle i', i' nach und nach geöffnet werden. Jener, der sich am Boden des Cylinders befindet, wird jedoch in dem Augenblike, in welchem er bloß wird, mit der Eintrittskammer in Communication kommen und Dampf aufnehmen; während jener, der sich am oberen Ende des Cylinders befindet, in dem Augenblike, in welchem ihn der Rand seiner Büchse verläßt, mit dieser Büchse selbst in Communication treten wird, und folglich auch mit dem Canale i'', der in die Austrittskammer führt. Ist die Schieblade am Ende ihrer Bahn angelangt, so werden diese Communicationen vollkommen und in der ganzen Breite der Canäle hergestellt seyn, um sich dann bei der Rükwärtsbewegung der Schieblade allmählich wieder zu verengern, und bei der Beendigung der Hälfte der Bahn gänzlich zu schließen. Während der zweiten Hälfte der Bewegung von Rechts nach Links und während der ersten Hälfte der Rükwärtsbewegung von Links nach Rechts wird also der Dampf aus der Eintrittskammer durch den unteren Canal i' unter den Kolben gelangen; zugleich wird aber auch der Dampf, der sich über dem Kolben befindet, durch den oberen Canal i' unter die entsprechende Büchse, dann durch den Canal i'', hierauf in die Kammer I'' und endlich in den Austrittscanal H'' gelangen, um sich durch die Röhre K, K' in den Rauchfang zu verlieren.

3) Während des lezten Theiles der rükgängigen Bewegung von Links nach Rechts werden die Communicationen eben so geöffnet seyn, wie während der ersten Hälfte der Bewegung von Rechts nach Links: d.h. der unter dem Kolben befindliche Dampf geht durch den unteren Canal i' unter der entsprechenden Büchse, dann durch den unter dieser Büchse geöffneten Canal i'', hierauf in die Austrittskammer I'', |415| und endlich durch den Ausführungscanal H'', um durch bis Röhre K' K' in den Rauchfang zu entweichen. Dagegen gelangt der Dampf durch den oberen Canal i', der zu dieser Zeit mit der Eintrittskammer I' communicirt, über den Kolben.

Hieraus folgt, daß wenn die Bewegungen der Stange I, welche die Schieblade in Thätigkeit sezt, auf geeignete Weise mit jenen des Kolbens in Einklang gebracht werden, der Dampf an einem bestimmten Punkte zur bestimmten Zeit eintreten, und eben so zur bestimmten Zeit auch wieder austreten wird, damit der Kolben seinen ganzen Lauf zurüklegt, und damit die Bewegung mit vollkommener Regelmäßigkeit unterhalten wird. Diese Zweke werden durch folgende Mittel erreicht:

1) indem man den unteren Rändern der Büchsen genau dieselbe Breite gibt, welche die Canäle i', i' haben. Denn, wären diese Ränder schmäler, so würde zwischen der Eintrittskammer I' und dem Boden der Büchsen, und folglich zwischen der Eintritts- und der Austrittskammer eine Communication bleiben; wären sie im Gegentheile breiter, so würden sie auf der einen Seite den Eintritt des Dampfes hindern bevor noch an der anderen Seite der Austritt gestattet würde: was offenbar unzwekmäßig wäre.

2) indem man die Entfernung der Büchsen von einander mittelst der Schraubenmutter K' auf solche Weise regulirt, daß sie sich vollkommen genau in der erforderlichen Entfernung von einander befinden.

3) endlich, indem man den Mechanismus, wie weiter unten gezeigt werden soll, so einrichtet, daß er der Kolben selbst ist, der die Stange I der Schieblade in Bewegung versezt.

Man wird bemerken, daß wenn der Kolben im Abwärtssteigen auf der Mitte seiner Bahn anlangt, wie man ihn in Fig. 11 sieht, die Schieblade im Gegentheile in derselben Richtung das Ende ihrer Bahn erreicht hat. Hat der Kolben das Ende seiner Bewegung nach Abwärts erreicht, so ist die Schieblade zur Hälfte emporgestiegen; und ist der Kolben zur Hälfte emporgestiegen, so befindet sich die Schieblade in derselben Richtung an ihrem äußersten Ende u.s.f.; so daß der Kolben und die Schieblade, obschon sie eine Hin- und Herbewegung von vollkommen gleicher Dauer haben, doch nicht vollkommen mit einander in Einklang stehen: d.h. die Schieblade muß dem Kolben um eine halbe Pulsation oder um einen halben Hub voraus seyn, und sich so bewegen, daß sie genau immer denselben Vorsprung beibehält.

Das aus den beiden Kammern I und I'' bestehende Schiebventil |416| macht mit dem Cylinder, in welchem sich der Kolben bewegt, ein Stük aus; man kann übrigens in Fig. 11 und 12 die zusammengefügten und jene Stüke unterscheiden, die aus einem Gusse erzeugt sind. Was die Stellung der Cylinder und deren unwandelbare Befestigung an dem Körper des Kessels betrifft, so erhält man aus Fig. 7 und 10 einen Begriff hievon. Man ersieht nämlich aus der lezteren dieser beiden Figuren, daß die Achse der beiden Cylinder eine gewisse Neigung hat: und zwar einerseits, weil sich die Kolbenstange in ihrer Bewegung immer gegen die Achse der geknieten Räderachse richten muß; andererseits aber, weil sie unter der geraden Räderachse durchzugehen hat. An der äußeren Oberfläche des Cylinders befinden sich Ringe oder Stege, welche dem gemäß angebracht und geneigt sind. Fig. 7 zeigt deutlich, wie die beiden Enden des Cylinders in den Platten der lezten Kammer des Kessels mit verbolzten Ringen befestigt sind, welche die Ränder der in den Platten angebrachten Oeffnungen stark zusammenziehen.

Aus dem bisher Gesagten dürfte die Einrichtung des Heerdes oder der Heizkammer, des Kessels, und die Verbindung der einzelnen Theile hinreichend erhellen. Eben so dürfte klar seyn, wie die durch Verbrennung der Kohks auf dem Roste entwikelte Hize sich an das Wasser fortpflanzt und zur Dampferzeugung Anlaß gibt; wie ferner dieser Dampf von dem Kessel aus in gehörigem Verhältnisse in die Schiebventile geleitet wird, um bald über, bald unter dem Kolben seinen Druk auszuüben; und wie endlich der Dampf, nachdem er seine Wirkung vollbracht, wieder entweicht. Wir gehen demnach nunmehr zur Beschreibung jener Theile über, durch welche die Triebkraft von dem Kolben an die Räder so fortgepflanzt wird, daß die Maschine, welche 5 bis 6000 Kilogr. wiegt, eine Bewegung von 5, 10, 15 und 20 Meilen in der Zeitstunde mitgetheilt erhält, und zugleich auch noch bedeutende Lasten nachziehen kann, ohne daß deren Theile durch diese große Geschwindigkeit Schaden leiden.

§. 3. Beschreibung der Verbindung der verschiedenen Theile der Maschine.

Die Räder bestehen aus einer gußeisernen Nabe L. Fig. 5, aus 12 hölzernen Speichen, 6 hölzernen Felgen, einem eisernen Reifen, der etwas über die Felgen hinausragt, und sie fest zusammenzieht, und endlich aus einem gußeisernen, diken Reifen mit einem vorspringenden Rande, welcher über den schmiedeisernen Reifen angelegt wird. Fig. 5 zeigt ein solches Rad im Aufrisse und im Durchschnitte. Man ersieht, daß die Nabe in der Mitte eine cylindrische Oeffnung L' besizt, an deren Wänden vier Längenfurchen l' angebracht sind, |417| die sich von der einen Seite ihrer Dike zur anderen erstreken. Die Stellung, Gestalt und Tiefe dieser Furchen sind zwar auch an dem Durchschnitte angedeutet, deutlicher erhellen sie jedoch aus dem Aufrisse. Rings um den massiven Theil der Nabe herum bemerkt man 12 gleich weit von einander entfernte und innen ausgehöhlte Ansäze, welche zur Aufnahme der Speichen bestimmt sind; leztere werden durch Gewalt, und zwar entweder mittelst eines Schlages oder durch den Druk einer hydraulischen Presse eingetrieben. Jener Theil der Speichen, der auf diese Weise eben so fest in eine gußeiserne Nabe eingesezt ist, als dieß sonst an den hölzernen Naben der Fall ist, wird von allen Seiten fest genug darin erhalten; dagegen dürfte das andere, in die Felgen eingesezte Ende vielleicht der Gewalt, die die Längenadhärenz der Fasern zu überwältigen trachtete, nicht eben so vielen Widerstand entgegensezen; deßhalb ist auch durch dieses Ende ein an beiden Seiten stark vernieteter Bolzen l'' getrieben. Auch die Felgen sind in ihrer Dike und senkrecht gegen die Fläche des Rades verbolzt. Endlich sind der äußere gußeiserne sowohl, als der innere schmiedeiserne Reifen und die hölzernen Felgen durch Bolzen verbunden, welche senkrecht auf der Krümmung des Rades stehen, und deren Köpfe in die Dike des Gußeisens versenkt sind, während ihre Enden zur Aufnahme einer Schraubenmutter, die auf die innere Seite der hölzernen Felgen zu liegen kommt, mit einem Schraubengewinde ausgestattet sind.

Die Achsen bestehen aus Schmiedeisen. Jene des Vordergestelles M, M Fig. 21 ist gerade und beinahe durchaus von gleichem Durchmesser, mit Ausnahme einer Schulter an beiden Enden, gegen welche sich das Rad stemmt. Zwischen diese Schulter und die Nabe kann man eine Scheibe bringen, und auf diese Weise bewirken, daß die Räder genau so weit von einander entfernt sind, als es nöthig ist. Die Treibachse M, M' ist gleichfalls mit solchen Schultern ausgestattet; sie hat aber überdies auch noch zwei Kniee M'' M'', von denen man das eine im Grundrisse, das andere hingegen in Projection sieht, indem die Flächen, welche durch diese Kniee und durch die Längenachse der Wagenachse gelegt werden, senkrecht gegen einander gerichtet sind. In dem zwischen den beiden Knieen befindlichen Längenstüke der Achse, und in gleichen Entfernungen von beiden sind zwei gebrochene Halsringe m, m angebracht, von denen man den einen in Fig. 26 sieht. Diese Halsringe öffnen sich mit Charniergelenken, schließen sich mit Schrauben, und sind mit Drukschrauben auf der Achse befestigt. Der wichtige Zwek, zu welchem sie dienen, wird später angegeben werden.

Wenn die Räder an die Achsen gestekt worden sind, so treibt |418| man mit Gewalt 4 stählerne Keile in die vier Furchen oder Fugen l' der Nabe ein, so daß die Räder durch den hiedurch bewirkten Druk so fest an den Achsen festgehalten werden, daß sie weder durch die Geschwindigkeit, noch durch die Erschütterung, noch aus anderen Ursachen los werden können.

Die Verbindung des Rahmens des Wagengestelles mit den Achsen ist folgender Maßen vermittelt. Der Nahmen N, N, N, N, den man in Fig. 21 ersieht, hat wie gesagt eine vierekige Gestalt; seine beiden kleineren Seiten bestehen lediglich aus starken hölzernen Riegeln; die beiden längeren Seiten hingegen, welche zwar gleichfalls aus hölzernen Riegeln von gleicher Stärke verfertigt sind, sind der ganzen Länge nach an beiden Seiten mit geschmiedeten Eisenplatten n, n beschlagen, die man in Fig. 7 im Durchschnitte sieht. Diese der ganzen Länge nach fest angebolzten Platten sind an jenen Stellen, die den Enden der Achsen zu entsprechen haben, mit zwei Ansäzen n', n' versehen, und eben so befinden sich an dem Ende einer jeden Achse vier Ansäze, durch deren Vereinigung eine der vier Gabeln N'' des Rahmens gebildet wird. (Man sehe Fig. 1 und 7, Fig. 2 und 3, wo ein Durchschnitt der Feder des Rahmens und der in der Gabel enthaltenen Theile gegeben ist.) Ueber jeder Gabel befindet sich eine starke Feder N'', die von den Stüzen n'' Fig. 2 auf dem Rahmen getragen wird. Endlich geht durch die Mitte einer jeden Feder und deren Dike eine eiserne Spindel P, welche durch das Holz des Rahmens läuft, und unterhalb auch noch eine gewisse Streke weit darüber hinaus reicht. Diese Spindel ist so angebracht, daß sie die Feder spannt, indem sie dieselbe von Unten nach Oben drängt, sobald sie selbst von Unten nach Oben emporgehoben wird: Lezteres kann entweder dadurch bewirkt werden, daß die Spindel bei ihrem oberen Ende angezogen, oder bei dem unteren Ende emporgedrükt wird. Die Feder ist so stark, daß ihr unteres Ende selbst dann noch unter dem Rahmen hervorragt, wenn sie mit einer Gewalt von 2 bis 3000 Kilogr. nach Aufwärts gedrükt wird. Um den Zwek dieser Spindel, die einen wichtigen Theil der Maschine bildet, gehörig würdigen zu können, muß man bemerken, daß die Achse von zwei messingenen Pfannen P', P'' Fig. 4, die sich in der Gabel N' bewegen, umfaßt ist. Die obere Pfanne P' ist in Fig. 4 im Quer- und Längendurchschnitte, so wie auch im Grundrisse dargestellt; eben so sieht man hier eine kleine Stahlplatte p', die oben auf die Pfanne P' gelegt wird, im Grundrisse und im Durchschnitte. Die untere Pfanne P'' ist bloß im Quer- und Längendurchschnitte abgebildet. Doch sieht man in Fig. 4 den Grundriß und den Durchschnitt eines Stükes p'', welches an Breite der Dike des Holzes des Rahmens |419| gleichkommt, und welches dazu bestimmt ist, der Pfanne P' als Führer zu dienen. Dieses Stük p'' schiebt sich zwischen die beiden gegenüber stehenden Ansäze u', und ist auf jedem derselben mit drei Schrauben fixirt. Ein ähnlicher Führer befindet sich zur rechten und linken Seite der Gabel, und diese beiden Führer liegen mit den geraden Rändern der Gabel nicht in einer und derselben Ebene, sondern sind etwas nach Innen zurükgezogen, wie dieß aus Fig. 2 erhellt. Wirft man einen Blik auf den Grundriß und auf den Querdurchschnitt der Pfanne P', so sieht man rechts und links die Seiten, die sich an den Führern p schieben, und an den vier Eken die vier Fugen oder Falzen, die sich an den vier geraden Rändern der Ansäze n', welche die Gabel bilden, schieben. Ist daher die Pfanne P' ein Mal an Ort und Stelle gebracht, so kann sie sich wohl in der Gabel auf und nieder bewegen, unmöglich aber seitwärts daraus entweichen; zugleich bietet sich aber auch das Loch, welches in der Mitte der oberen Fläche gelassen wurde, zur Aufnahme des unteren Endes der Spindel P dar. – Wenn sich die vier Pfannen P' solcher Maßen in ihren Gabeln an Ort und Stelle befinden, so werden, wenn der Rahmen auf die Achsen gesezt wird, nur diese vier Pfannen damit in Berührung kommen, so daß die Last des Rahmens auf diese Weise auf die Achsen vertheilt wird. Der Wagen läßt sich bei dieser Einrichtung mit größter Leichtigkeit in Bewegung sezen; denn einerseits ist das Vorder- und Hintergestell miteinander verbunden und gezwungen seine gegenseitige Entfernung beizubehalten; und andererseits wird jede Achse, indem sie sich mit ihren Rädern umdreht, keine andere Reibung als jene zu überwinden haben, die an den Pfannen P' Statt findet, und welche fortwährend durch die Schmiere vermindert wird, die in dem Raume zwischen der Platte p' und der Pfanne enthalten ist, und durch die beiden im Längendurchschnitte dargestellten Oeffnungen ausfließen kann. Würde der Rahmen etwas emporgehoben werden, und würde er hierauf schnell wieder auf die Achse herabfallen, so könnte keineswegs eine so heftige Erschütterung, die die festesten Dinge zerstört, entstehen, indem der Stoß nur durch das Gleiten der Pfanne P' in ihren Führern, und durch die Biegung, in welche die Spindel P die Feder N'' versezen würde, mitgetheilt werden kann.

Da jedoch dieser Vorrichtungen ungeachtet die Pfanne P' sich von der Achse entfernen, und die Achse selbst aus der Gabel treten könnte, so sind unter der Pfanne P' auch noch die zweite Pfanne P'' und die übrigen dazu gehörigen Theile, die wir sogleich anführen werden, angebracht. Die Pfanne P'' umfaßt, wie aus dem Querdurchschnitte Fig. 4 ersichtlich ist, den unteren Theil der Achse, wird |420| aber selbst wieder von den seitlichen Verlängerungen der Pfanne P' umfaßt, mit denen sie durch einen Bolzen fest vereinigt ist.

Um endlich der Verbindung des Rahmens mit den Achsen noch größere Festigkeit und den langen Seiten des Rahmens größere Steifigkeit zu geben, sind die unteren, einander gegenüber liegenden Enden n', Fig. 1, durch Bolzen verbunden; auch läuft durch diese vier Bolzen eine lange Stange q'', die an die beiden Enden der Seite des Rahmens fixirt ist.

Der ganze Kessel, so wie wir ihn weiter oben beschrieben haben, ist an jeder der großen Seiten des Rahmens mit drei starken Brazen Q befestigt, welche einerseits an den Rahmen, und andererseits an die beiden Enden und an die Mitte des Kessels gebolzt sind. Die Gallerie des Maschinisten und der eiserne Boden, auf welchem er steht, sind an dem Kessel und an der kleinen Seite des Rahmens festgemacht. So solid diese obere Befestigung des Kessels an dem Rahmen auch ist, so genügt sie dennoch nicht; denn, wie eben gezeigt wurde, ist der Rahmen nur durch die vier Pfannen P'' und durch die Bolzen, welche leztere und die vier oberen Pfannen P' zusammen halten, mit dem unteren Theile der Achse verbunden. Diese vier Bolzen hatten also im Falle einer Erschütterung ganz allein der Gewalt zu widerstehen, die ausgeübt wird um den Rahmen und den Kessel, deren Gewicht 5 bis 6000 Kil. betragen kann, emporzuheben. Der Kessel muß demnach noch auf direkte Weise mit den Achsen verbunden werden: so jedoch, daß diese Verbindung die gehörige Elasticität gestattet und der früher erwähnten Verbindung nicht nachtheilig wird. Dieß wird mittelst der vier Querbalken Q', Fig. 21, erreicht, welche die Achsen mit Pfannen umschließen, und welche an den Punkten q, q' an die beiden äußersten Kammern gränzen. Da diese Querbalken sowohl in Hinsicht auf ihre Dimensionen, als in Hinsicht auf ihre Anheftungspunkte und in Hinsicht auf die an ihnen befindlichen Pfannen einander vollkommen gleich sind, so dürfte die Beschreibung eines einzigen derselben, den man in Fig. 15 im Aufrisse sieht, genügen. Dieser an dem Vordergestelle befindliche Querbalken ist nämlich an seinem Ende durch ein Charniergelenk an dem Punkte q mit einer Braze verbunden, die selbst wieder an dem Kessel fixirt ist. In der Nähe dieser Gliederung bildet er einen Halbkreis, unter welchem eine messingene Pfanne angebracht ist, welche die obere Hälfte der Achse M umfaßt. An diesem oberen Halbkreise ist mit zwei Bolzen ein unterer Halbkreis mit einer ähnlichen Pfanne befestigt, so daß die Achse beinahe vollkommen von zwei Pfannen umfaßt wird, und mithin einen mehr oder minder starken Druk erfährt, je nachdem die Bolzen mehr oder minder fest angezogen werden.

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Das Charniergelenk q muß vollkommen genau in einer solchen Höhe angebracht seyn, daß der Querbalken Q', indem er sich verlängert, mit der Art von Gabel, die sich an dessen Ende befindet, die Treibachse umfaßt. Hier befinden sich aber zur Rechten und zur Linken der Achse auch noch zwei Pfannen, die mit Hülfe zweier in Fig. 15 ersichtlicher Vorsteknägel mehr oder minder fest angezogen werden können. Endlich passen die durch Bolzen vereinigten Theile der Gabel auch noch in den senkrechten, an dem Kessel fixirten Falzen, in welchem sie sich bei vorkommenden Erschütterungen allerdings auf und nieder, nie aber seitwärts bewegen können.

§. 4. Beschreibung des Mechanismus und der zur Uebertragung der Bewegung dienenden Theile.

Nachdem wir gezeigt, wie der Dampf abwechselnd über und unter den Kolben gelangt, und wie die verschiedenen beweglichen und unbeweglichen Theile der Maschine mit einander verbunden sind, wird es nunmehr ein Leichtes seyn zu zeigen, wie der Druk des Dampfes das Ganze in eine Bewegung versezt, deren außerordentliche Geschwindigkeit nur in dem Widerstande oder in der Zähigkeit der Metalle, welche zur Aufnahme und Fortpflanzung dieser Bewegung bestimmt sind, ihre Gränzen findet.

Der Kolben R, Fig. 10, 11 und 15, besteht aus drei messingenen, über einander gelegten und schräg abgeschnittenen Ringen, deren man in Fig. 13 einen im Grund- und Aufrisse findet. Durch diese Einrichtung ist eine solche Elasticität erzielt, daß zwischen dem Umfange des Kolbens und den Wänden des Cylinders eine innige Berührung besteht, welche übrigens nur wenig Reibung erzeugt, und welche sich innerhalb gewisser Gränzen im Maaße der Abnüzung von selbst wieder herstellt. Die Kolbenstange läuft wie gewöhnlich durch eine Stopfbüchse, und steht an ihrem Ende mit der Schiebestange r' in Verbindung. Leztere umfaßt mittelst zweier messingenen Pfannen das Knie M'', und trägt selbst das Oehlgefäß, aus welchem zwischen diese beiden messingenen Pfannen und das Eisen der Achse das entsprechende Oehl gelangt. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens kann sich jedoch an dem Ende der Schiebestange r' nur dann in eine rotirende Bewegung umwandeln, wenn sich die Gelenkverbindung zwischen dieser Stange und der Kolbenstange auf ihrer ganzen Bahn genau in einer geraden Linie bewegt. Dieser Bedingung nun ist durch den Mechanismus R'' entsprochen, den man in Fig. 20 im Grund- und Aufrisse sieht, der in Fig. 10 und 15 nur unvollständig dargestellt werden konnte, und der in Fig. 21 von Unten ersichtlich ist. Fig. 20 zeigt wie das Ende der Kolbenstange r zum Behufe der |422| Aufnahme der Schiebestange r', welche den männlichen Theil der charnierartigen Gliederung bildet und hier weggelassen ist, eingerichtet ist. Eben so sieht man wie der horizontale Zapfen des Charniergelenkes zu beiden Seiten verlängert ist, um sich an den Schieberstüken r'' zu fixiren, deren Form am besten aus dem Aufrisse erhellt, welcher unterhalb dem Grundrisse Fig. 20 angebracht ist. Jedes dieser Schieberstüke ist in parallele Falzen oder Coulissen eingesezt, die an den Querbalken Q' Fig. 21 befestigt sind. Ueberflüssig scheint es zu erläutern, auf welche Weise diese Falzen vollkommen parallel mit der Achse des Cylinders und mit der Kolbenstange angebracht sind, damit leztere, um durch ihre Stopfbüchse zu dringen, keine schiefe Gewalt auszuüben braucht. Solcher Maßen wird demnach die Hin- und Herbewegung des Kolbens an der Radachse genau in eine rotirende umgewandelt.

Die beiden Kniee der Radachse bilden einen rechten Winkel, damit sich der eine Kolben auf der Mitte seines Hubes befindet, während der andere den seinigen vollendet hat, oder ihn zu beginnen im Begriffe ist; und damit folglich die eine Schiebestange das Maximum ihrer Gewalt ausübt, während die andere durch den todten Punkt geht, an welchem sie nicht mehr zum Umtreiben der Achse wirken kann. Das von der Maschine erlangte Bewegungsmoment dient anstatt des Flugrades zur Ausgleichung der Bewegung.

Zwischen den beiden Halsringen m, m, Fig. 21 und 27, welche an der Achse befestigt sind, und von denen wir bereits früher zu sprechen Gelegenheit hatten, befindet sich eine bewegliche Zwinge oder Muff T Fig. 21 und 27, die wir ihrer Wichtigkeit wegen in Fig. 28 einzeln und in Detail abgebildet haben. Man bemerkt in lezterer Figur: 1) die beiden Hälften, vom Ende her gesehen; 2) die eine dieser Hälften von Außen und im Längenaufrisse betrachtet; und 3) die andere Hälfte gleichfalls im Längenaufrisse, aber von Innen gesehen. Diese Zwinge besteht aus zwei Theilen, weil sie die Radachse umfassen muß, und weil es wegen der Kniee der Achse sonst unmöglich wäre, sie an jene Stelle zu bringen, die sie einzunehmen hat. Ihre Länge ist etwas geringer, als der Zwischenraum zwischen den beiden Halsringen m, m; die cylindrische Oeffnung, welche durch dieselbe führt, muß einen etwas größeren Durchmesser haben, als die Achse: jedoch nur so daß die Zwinge, wenn sie ein Mal angelegt worden ist, von einem Halsringe zum anderen gleiten kann; und daß sie, wenn sie sich in der Mitte zwischen diesen Halsringen befindet, nicht von der rotirenden Bewegung der Achse mit fortgerissen wird. An jedem Ende der Zwinge ist eine excentrische Scheibe angebracht, und in der Mitte eine mit der Radachse concentrische |423| Kehle. Die Excentrica stehen einander nicht gegenüber, sondern weichen um eine Viertelumdrehung von einander ab; d.h. wenn sie beide so gestellt wären, daß sich ihr größter Vorsprung an einer und derselben Seite der Achse befände, so brauchte das eine nur um den vierten Theil ihres Umfanges umgedreht zu werden, um beide in jene gegenseitige Stellung zu bringen, die sie haben müssen, und die man in Fig. 28 besonders auffallend ersieht. An beiden Enden der Zwinge ist mit Schrauben eine stählerne, mit der Radachse concentrische Scheibe t, Fig. 25, befestigt, in der sich ein vierekiges Loch befindet, womit sie an den seitlichen Kopf u des einen der Halsringe m, m gestekt werden kann. Wird daher die Zwinge gegen einen der Halsringe getrieben, so kommt der Kopf u, der sich mit der Achse umdreht, bald der Oeffnung der Scheibe t gegenüber zu liegen, wo er dann sogleich in diese eindringt, so daß die Zwinge von diesem Augenblik an an die Achse geschirrt ist, und sich mit ihr umdrehen muß. Wird die Zwinge auf die entgegengesezte Seite getrieben, so bietet auch hier wieder die Stahlplatte ihr vierekiges Loch dem Kopfe eines Halsringes dar, so daß die Zwinge neuerdings wieder an die Achse geschirrt ist. Es besteht jedoch zwischen diesen beiden Angeschirrungsmethoden ein wesentlicher Unterschied; denn in dem einen Falle ist der Vorsprung an den Excentricis gegen das ihm entsprechende Knie M'' um den vierten Theil einer Umdrehung zurük, während er ihm im entgegengesezten Falle um eben so viel voraus ist. Mit dieser Vorrichtung ist man, wie später gezeigt werden wird, im Stande den Wagen nach Vor- oder Rükwärts laufen zu machen, indem mit den Excentricis die Schiebladen in Bewegung gesezt werden.

Ehe wir jedoch die Wirkungen dieser Vorrichtung beschreiben, wollen wir noch den sinnreichen Mechanismus erörtern, mit dessen Hülfe der Maschinist die Zwinge T nach Belieben an den rechten oder linken Halsring schirren kann, und den man aus Fig. 22, 23, 27, so wie auch aus Fig. 6 ersieht. Die Gabel t', Fig. 23 und 27, faßt die vierekige Kehle der Zwinge, und hängt mit dem Stüke T' zusammen, welches sich in den beiden Halsstüken, die dasselbe festhalten, in einer hinreichenden Ausdehnung bewegen läßt. Dieses Stük T' ist mit seinem Ende in die Gabel t'' eingelassen, und diese bildet ihrerseits einen der Arme des Hebels T'', der sich um seine Halsstüke dreht, und auch noch mit einem anderen Arme U', Fig. 27, versehen ist. Zur Bewegung dieses ganzen Mechanismus, d.h. um die Zwinge auf der einen oder auf der anderen Seite an die Halsringe zu schirren, oder um sie ganz zu befreien, so daß sich die Achse in ihr dreht, ohne sie selbst mit in die Bewegung zu ziehen, |424| dient endlich das Pedal U, welches mit dem Arme U' in Verbindung steht, und durch eine Feder n' nach Aufwärts getrieben wird. Befindet sich nämlich das Pedal in seiner natürlichen Stellung, so ist die Zwinge in der Stellung angeschirrt, in der man sie in Fig. 10 und 15 sieht; d.h. jedes Excentricum folgt dem entsprechenden Kniee der Achse um eine Viertelumdrehung nach. Drükt hingegen der Maschinist mit dem Fuße auf das Pedal, so dreht sich der Arm U' um die Achse T'', wo dann der nach Außen geführte Arm t'' die Stange T' und die Gabel t' anzieht, welche leztere ihrerseits die Zwinge T mit sich führt. Bei einem stärkeren Druke wird die Zwinge bis an den entgegengesezten Halsring geführt und an diesen geschirrt, wodurch dann die Bewegung des Wagens umgekehrt wird. Daß eine solche Umkehrung erfolgen muß, erhellt aus der Art und Weise, auf welche die Excentrica die Schiebladen in Bewegung sezen.

Mit jedem der beiden Excentrica steht mittelst zweier messingener Pfannen V, Fig. 24, eine lange Schiebestange V' in Verbindung, welche mit ihrem anderen Ende in eine Art von Gabel x'', Fig. 7 und 10 tritt. Diese Gabel endigt sich nach Unten in einen Zapfen, auf den der Ausschnitt v', Fig. 24 und 10, paßt; die Gabel selbst bildet aber einen der Arme des Schiebladenhebels X, Fig. 7, welcher auch noch mit zwei anderen Armen ausgestattet ist. Der mittlere dieser Arme x bildet mit der Stange I der entsprechenden Schieblade ein Gefüge; der an dem anderen Ende befindliche Arm x' hingegen articulirt mir der langen Stange X', Fig. 1 und 15. Die andere Schiebestange sezt einen anderen, dem Hebel X ähnlichen Hebel in Bewegung. Beide Hebel sind zwar von einander unabhängig; da sie jedoch einander vollkommen gleich sind, so brauchen wir nur den einen zu beschreiben, und zu zeigen, wie er seine Bewegung mitgetheilt erhält, um sie an seine Schieblade fortzupflanzen.

Man ersieht dieß leicht aus Fig. 10, in welcher sich der Kolben in der Mitte seiner Bewegung nach Abwärts, und die Schieblade am Ende ihrer Bahn nach derselben Richtung befindet. Das Knie M'' ist oben angelangt, und bereit nach Vorwärts zu treten, während das Excentricum, welches um eine Viertelumdrehung zurük ist, sich noch ganz nach Hinten befindet, und es auch seyn muß, damit die Stange I der Schieblade so weit als möglich herausgezogen wird. Ist hingegen der Kolben unten am Ende seiner Bahn angelangt, so wird das Knie ganz vorne und das Excentricum oben eingetroffen seyn; und folglich wird die Schiebestange des Excentricums den Arm x'' um die Hälfte des Raumes, den er durchlaufen kann, zurükgetrieben haben. Lezterer wird, indem er sich umdrehte, den Arm x in Bewegung gesezt haben, so daß dann dieser seinerseits die Stange I |425| der Schieblade um die Hälfte ihrer Laufbahn nach Einwärts trieb; die Folge hievon würde seyn, daß kein Dampf mehr über dem Kolben eintritt, und unter demselben entweicht, wie dieß sonst seyn müßte. Im nächsten Augenblike darauf geht das Knie in Folge der Wirkung des anderen Kolbens unten durch, und treibt denselben auch zurük, während der Dampf, welcher sich über dem Kolben befindet, und der seine Wirkung vollbracht hat, durch den oberen Canal i' entweicht, indem er dann unter der Schieblade hindurchziehen kann, um den Canal i'' zu gewinnen. Diese Bewegung wird so lange in derselben Richtung fortwähren, als die Excentrica sich in Hinsicht auf die Kniee der Treibachse in derselben Stellung befinden. Wenn hingegen, Alles in derselben Stellung gedacht, in welcher man es in Fig. 10 sieht, das Excentricum eine halbe Umdrehung macht, so daß es plözlich dem Knie um eine Viertelumdrehung voraus ist, so wird sich die Stange I der Schieblade vollkommen eingesenkt haben, wo dann der Dampf unter den Kolben gelangen, und der Kolben nach Aufwärts emporsteigend das Knie zurüktreiben wird, so daß mithin hiedurch eine rükgängige Bewegung der Maschine hervorgerufen wird. Der Maschinist ist demnach mit Hülfe dieser Vorrichtungen durch einen einzigen Fußtritt im Stande den Wagen mit derselben Geschwindigkeit nach Rükwärts laufen zu machen, mit der er sich früher nach Vorwärts bewegte.

Es genügt übrigens noch keineswegs, daß der Maschinist die Wirkung der Treibwelle auf die Schiebladen nach Umständen umkehren oder auch gänzlich aufheben kann; sondern er muß auch noch direct auf die Schiebladen wirken können: sey es um die Maschine in Bewegung sezen, oder deren Geschwindigkeit unter verschiedenen Umständen mäßigen zu können. Dieser Zwek wird durch die beiden Mechanismen, die wir nunmehr noch zu beschreiben haben, erreicht. Der erstere derselben besteht an jeder Schieblade aus der Stange v'' Fig. 7, aus dem Hebel V'', Fig. 1, 7, 10 und 15, aus der langen Stange z'' und endlich aus dem Hebel Z'', Fig. 6. Die Stange v'' bildet an dem einen Ende mit einer der Schiebestangen V', Fig. 24, und an dem anderen mit dem horizontalen Arme des Hebels V'' ein Gefüge. Die Stange z'' hingegen articulirt mit dem senkrechten Arme des Hebels V'' und mit dem Hebel Z''. Legt der Maschinist die Hand auf diesen lezteren Hebel, dessen Griff man in Fig. 6 sieht, und zieht er ihn an sich, so wird der Hebel V'' umgedreht, die Stange v'' emporgehoben, und der Ausschnitt v' von dem am Ende des Armes x' befindlichen Zapfen, auf welchem er ruhte, befreit. Und da der andere Hebel Z'' auf die Stange v'' der anderen Schieblade dieselbe Wirkung ausübt, so sind die Schiebestangen V' ausgehoben, |426| wo dann die Zwinge oder Büchse, sie mag sich in Ruhe oder in Thätigkeit befinden, nicht mehr auf die Hebel X der Schiebladen wirken kann. Der zweite Mechanismus besteht aus zwei Stangen X', aus zwei Hebeln X'', Fig. 6, die sich auf einer und derselben Linie befinden, aber von einander unabhängig sind, und aus den beiden Armen oder Griffen Z, mit denen die Hebel X'' in Bewegung gesezt werden.

§. 5. Hauptresultate, den Verbrauch und den Nuzeffect betreffend.

Der Nuzeffect einer Locomotivmaschine und das Maximum der Geschwindigkeit, die sie im Verhältnisse zu der Last, welche sie nachzieht, auf einer ebenen Bahn erreichen kann, hängen hauptsächlich von der Quantität Dampf ab, welche in jedem Augenblike im Dampferzeuger hervorgebracht werden kann. Bevor wir jedoch auf eine Berechnung der Geschwindigkeit eingehen, welche die hier beschriebene Maschine zu erreichen im Stande ist, wollen wir hier zur Vergleichung die directen Versuche des Hrn. N. Stephenson und die Resultate anführen, welche sich aus der praktischen Anwendung zweier seiner Maschinen ergaben. Diese Maschinen sind der Rocket, welcher im Jahre 1829 bei dem auf der Liverpool-Manchester-Eisenbahn abgehaltenen Concurse den Preis gewann, und der Arrow, welcher auf derselben Bahn regelmäßig 15 Meilen in der Zeitstunde zurüklegt. Wir entlehnen diese Resultate aus der im Jahre 1832 erschienenen zweiten Ausgabe von Wood's vortrefflicher Abhandlung über die Eisenbahnen.

Hr. Stephenson ließ 38 Minuten lang Wasser in einem kleinen, dem Kessel der Locomotivmaschine vollkommen ähnlichen Kessel sieden; das Wasser, welches die Heizkammer umgab, communicirte nicht mit dem die Röhren umfließenden Wasser; und der in jedem einzelnen Fache oder in jeder Kammer erzeugte Dampf konnte frei durch Oeffnungen, welche in dem oberen Theile angebracht waren, entweichen. Die der strahlenden Wärme ausgesezte Oberfläche der Heizkammer betrug 6 Quadratfuß, die der Flamme und den Producten der Verbrennung ausgesezte Oberfläche der Röhren hingegen betrug 24 1/2 Quadratfuß. Das in der ersten Kammer verdampfte Wasser belief sich auf 6, jenes in der zweiten Kammer hingegen auf 8 Gallons. Ein Fuß durch Ausstrahlung erhizter Heizoberfläche verdampft demnach in einer Zeitstunde 10/6 Gallons Wasser, während ein Fuß direct erhizter Heizoberfläche innerhalb derselben Zeit nur 3/6 Gallons |427| verdampft. Die Verdampfungskraft beträgt demnach in lezterem Falle nur 3/10 von jener in ersterem Falle. Verwandelt man diese Masse in Meter und Kilogrammen, so ergibt sich, daß ein Quadratmeter der strahlenden Wärme ausgesezter Oberfläche in einer Minute 1,35 Kil. Wasser verdampft, während eine gleiche Oberfläche, die der directen Einwirkung der Flamme ausgesezt gewesen ist, innerhalb derselben Zeit nur 0,4 Kil. verdampft. Hr. Wood fügt bei, daß das Feuer während dieses Versuches nur von sehr geringer Intensität war, und daß sich, wenn man dasselbe so geschürt hätte, wie es an den Locomotivmaschinen gewöhnlich zu geschehen pflegt, leicht ein doppelt so großes Resultat hätte erzielen lassen; d.h., daß man mit jedem Quadratmeter durch Ausstrahlung erhizter Oberfläche in einer Minute 2,70 Kil. Wasser hätte verdampfen können.

An dem Rocket hatte die durch Ausstrahlung wirkende Heizoberfläche der Heizkammer 20 Quadratfuß; an den 25 3zölligen Röhren des Kessels betrug die direct erhizte Heizoberfläche 117,8 Quadratfuß. Stündlich waren 325 Pfd. Avoir dup. Kohks verbrannt, und 185 Gallons Wasser verdampft. Rechnet man nach obigem Verhältnisse von 3/10 die Oberfläche der Röhren zu jener der Heizkammer, so ergibt sich eine Gesammtoberfläche von 20 + 117,8 × 0,3 = 55,3 Quadratfuß.

An dem Arrow betrug die durch Ausstrahlung erhizte Heizoberfläche der Heizkammer 20 Quadratfuß; die direct erhizte Oberfläche der 92 2zölligen Kesselröhren hingegen 282,7 Quadratfuß. Die stündlich verbrannten Kohks beliefen sich auf 450 Pfd., und die Quantität des verdampften Wassers auf 275 Gallons. Die Gesammtheizoberfläche nach obigem Verhältnisse reducirt betrug hier: 20 + 282,7 × 0,3 = 104,8 Quadratfuß.

Diese Maaße auf französische Maaße reducirt, ergeben sich für den Rocket ein stündlicher Verbrauch von 147,52 Kilogr. Kohks, eine Verdampfung von 840,5 Kilogr. Wasser in der Stunde und von 14 Kilogr. in der Minute, eine reducirte Heizoberfläche von 5,14 Meter, eine Verdampfung von 2,72 Kilogr. Wasser per Minute und Quadratmeter, und 5,68 Kilogr. Wasser, die mit einem Kilogr. Kohks verdampft werden. An dem Arrow ergaben sich ein stündlicher Verbrauch von 204,26 Kohks, eine Verdampfung von 1249,4 Kilogr. Wasser per Stunde, und von 20,8 Kilogr. per Minute, eine reducirte Heizoberfläche von 9,74 Meter, eine Verdampfung von 2,14 Kilogr. Wasser per Minute und Quadratmeter, und 6,12 Kilogr. Wasser, die mit einem Kilogr. Kohks verdampft werden.

An den übrigen Stephenson'schen Maschinen gibt ein Kilogr. |428| Kohks im Allgemeinen gleichfalls 5 bis 6 Kilogr. Wasserdampf; da jedoch die Heizoberfläche nicht angegeben ist, so läßt sich nicht ermitteln, ob sie eben so wie der Rocket und der Arrow in jeder Minute per Quadratmeter reducirter Heizoberfläche beiläufig 2 1/2 Kilogr. Dampf erzeugen.

Nach diesen Resultaten wollen wir das Maximum der Geschwindigkeit berechnen, welche die hier beschriebene Maschine erreichen kann; und zu diesem Behufs vorläufig die Dimensionen jener Theile angeben, mit deren Hülfe der Dampf seine Wirkung ausübt.

Längenmaaße. Der Kolben hat 0,30 Meter im Durchmesser; der Kolbenhub, der der doppelten Bahn der Kurbel gleichkommt, hat 0,44 Meter; der Durchmesser der Räder von dem Punkte aus, an welchem sie die Schienen berühren, beträgt 1,34 Meter; der Umfang der Räder mißt 4,21 M.; der innere Durchmesser der 100 Röhren mißt 0,035 und der äußere 0,044 Meter; deren Länge beläuft sich auf 2,15 M.; die Höhe der Seitenplatten der Heizkammer beträgt 1, und deren Breite 0,50 M.; die vorderen und hinteren Platten messen einen Meter in der Höhe und eben so viel in der Breite.

Flächenmaaße. Die Durchschnittsfläche der Kolben mißt 0,07068 M.; die Oberfläche des Rostes 0,45 M.; der innere Durchschnitt der 112 Röhren 0,1077 M.; die Oberfläche des Feuerheerdes oder der Heizkammer 3,1 M., und jene der 112 Röhren endlich 28 Meter.

Inhaltsmaaße. Jeder Cylinder faßt 31,10 Liter: alle vier zusammen also 124,40 Lit.; die Wassermenge, welche in dem Kessel enthalten ist, wenn derselbe bis zu dem aus Fig. 8 ersichtlichen Niveau gefüllt ist, beträgt 1200 Liter.

Gewichte. Die Maschine selbst wiegt in metrischen Tonnen 6,5 Tonnen; mit dem im Kessel enthaltenen Wasser und mit der Kohle, die sich auf dem Roste befindet, wenn die Maschine arbeitet, 8 Tonnen. Der Munitionswagen wiegt 4 Tonnen.

Preise. Die Maschine kostet 15,000 Fr.

Berechnung der Geschwindigkeit, wenn der Dampf die höchste Spannung, 50 Pfd. Avoir dup. per englischen Quadratzoll, oder einen Druk von 4,4 Atmosphären erreicht.

Temperatur 148,2°; Spannung des Dampfes 4,4 Atmosphären; Gewicht von einem Liter Dampf 0,002292 Kilogr. Um die beiden Cylinder zum Behufe eines doppelten Kolbenhubes zwei Mal zu füllen, ist ein Volumen Dampf von 124,4 Liter erforderlich, oder |429| ein Gewicht von 124,4 × 0,0023 = 0,286 Kilogr. Mit diesem Gewichte wird eine Radumdrehung oder 4,21 M., mit einem Kilogr. Dampf folglich eine Streke von 14,72 M. zurükgelegt.

Die reducirte Heizoberfläche beträgt 3,1 M. + 28 M. × 0,3 = 11,5 M. Nimmt man nun an, daß per Meter in einer Minute 2,5 Kilogr. Dampf erzeugt werden, so würde der in einer Minute hervorgebrachte Dampf 11,5 × 2,5 = 28,75 Met. betragen. Und da man mit einem Kilogramm 14,72 Met. zurüklegen kann, so wird man mit den 28,75 Kilogr. in einer Minute 14,72 × 28,75 = 423,2 Met., und in einer Stunde 25,392 Met. oder beiläufig 6 Meilen zurüklegen.

Da ferner für jeden doppelten Kolbenhub 0,286 Kilogr. Dampf erforderlich sind, so sind, um obige 28,75 Kilogr. per Minute zu verbrauchen, in jeder Minute 100 doppelte Kolbenhube nöthig. Dieß ist das Maximum der Geschwindigkeit, die man erreichen kann, wenn der Dampf mit seiner ganzen Kraft oder mit einem Druke von 4,4 Atmosphären arbeitet.

Berechnung der Geschwindigkeit, wenn der Dampf eine Spannung von 3,4 Atmosphären hat.

Temperatur 138,8°; Spannung des Dampfes 3,4 Atmosphären; Gewicht von einem Liter Dampf 0,0018 Kilogr. Um die beiden Cylinder zur Erzielung eines doppelten Kolbenhubes zwei Mal zu füllen, sind 124,4 Liter Dampf oder ein Gewicht von 124,4 × 0,0018 = 0,224 Kilogr. erforderlich. Mit diesem Gewichte läßt sich eine Radumdrehung oder eine Streke von 4,21 Met. zurüklegen, so daß also auf ein Kilogr. Dampf 18,79 Met. kommen. Da nun in einer Minute höchstens 28,75 Kilogr. Dampf erzeugt werden können, so wird man 28,75 × 18,79 oder 540,2 Met. in der Minute oder 32413 Met. in der Stunde, d.h. beiläufig 8 Meilen zurüklegen können. Zugleich waren aber in jeder Minute 129 doppelte Kolbenhube erforderlich.

Berechnung der Geschwindigkeit, wenn der Dampf eine Spannung von 2 Atmosphären hat.

Temperatur 121,4°; Spannung des Dampfes 2 Atmosphären; Gewicht eines Liter Dampfes 0,0011 Kilogr. Um die beiden Cylinder zur Erzielung eines doppelten Kolbenhubes zu füllen, sind 124,4 Liter Dampf oder dem Gewichte nach 124,4 × 0,0011 = 0,137 Kilogr. Dampf nöthig. Mit diesem Gewichte wird eine Radumdrehung oder eine Streke von 4,21 Met. zurükgelegt, wonach auf ein Kilogr. Dampf 30 Met. kommen. Da aber in einer Minute höchstens |430| 28,75 Kilogr. Dampf erzeugt werden können, so lassen sich in jeder Minute 862,5 Met. oder in einer Stunde 51750 Met. oder beiläufig 13 Meilen zurüklegen. Zugleich müßten aber in jeder Minute mehr als 200 doppelte Kolbenhube geschehen. Nach diesen Beispielen wird man folgende allgemeine Formel leicht verstehen.

Allgemeine Berechnung der Geschwindigkeit der Locomotivmaschinen.

Es sey R der Halbmesser des Cylinders in Metern angedeutet; C der Kolbenhub in Metern; A der Rauminhalt des Cylinders = πR²C: v der Durchmesser des Rades in Metern; F die Spannung des Dampfes in Atmosphären; V das Volumen des in einer Minute erzeugten Dampfes in Kubikmetern ausgedrükt; R das Gewicht des in einer Minute erzeugten Dampfes in Kilogr. angegeben; S die gesammte, auf obige Weise reducirte Heizoberfläche; N die Zahl der Kolbenhube per Minute, und M die Zahl der Meter, welche die Maschine in einer Minute durchläuft.

Um nun einen Radumgang zu erzeugen oder um 2πr zu durchlaufen, müssen die beiden Cylinder zwei Mal gefüllt, oder ein Volumen Dampf verbraucht werden, welches dem viermaligen Rauminhalte des Cylinders gleichkommt oder 4 A beträgt. Man kann also mit einem Volumen 1 einen Raum von 2πr/4 A, und mit dem Volumen V, welches in jedem Augenblike in dem Kessel erzeugt wird, den Raum 2πrV/4 A zurüklegen, so daß also:

M = 2πrV/4 A, oder M = rV/2 R²C.

Da die Zahl der doppelten, in einer Minute in jedem Cylinder Statt findenden Kolbenhube offenbar durch V/4 A ausgedrükt ist, so ergibt sich n = V/4 A, oder n = V/4πR²C.

Da die Heizoberfläche S Quadratmeter beträgt, und jeder Quadratmeter in der Minute 2,5 Kilogr. Wasser verdampft, so ist die Zahl K der in einer Minute verdampften Kilogramme Wasser S × 2,5, oder K = 2,5 S.

Endlich ergibt sich aus den Verhältnissen, die zwischen der Spannung des Dampfes, seiner Temperatur und seiner Dichtheit bestehen:

|431|
Textabbildung Bd. 59, S. 431

oder

Textabbildung Bd. 59, S. 431

Da S und F gegeben sind, so läßt sich hienach für jeden einzelnen Fall leicht die Zahl ermitteln, welche durch V bezeichnet ist. Substituirt man diese Zahl in den Werthen von M und n, so erhält man die Zahl der Meter, die in einer Minute durchlaufen werden, und die Zahl der innerhalb derselben Zeit vollbrachten Kolbenhube.

An den drei oben gegebenen Beispielen sind als constante Quantitäten R = 0,15, C = 0,44, r = 0,67 und S = 11,5 angenommen, während die veränderliche Quantität F zu 4,4, zu 3,4, und zu 2 Atmosphären angesezt ist.

Man muß übrigens nicht nur die Geschwindigkeit kennen, welche die Maschine je nach dem Grade der Spannung des Dampfes erlangen kann; sondern man muß sich auch eine Idee von dem Nuzeffecte machen können, den dieselbe in jedem einzelnen Falle hervorbringt. Wir wollen daher zeigen, wie man die Kraft der Maschine unter den verschiedenen Umständen, unter denen sie arbeitet, sowohl in theoretischen als praktischen Pferdekräften berechnen kann.

Allgemeine Berechnung der Kraft der Maschine.

Wenn man die oben angenommenen Zeichen beibehält, und wenn man den mittleren Druk, welchen der Kolben von jener Seite erfährt, an der er mit der atmosphärischen Luft communicirt, mit f bezeichnet, so läßt sich die Zahl der theoretischen Pferdekräfte der Maschine: d.h. jene Zahl, die deren Kraft ausdrükt, wenn weder auf den Verlust an Kraft, noch aus den Widerstand, noch auf die Reibung etc. etc. Rüksicht genommen wird, leicht finden. Bezeichnet man diese Zahl der theoretischen Pferdekräfte mit N, so ergibt sich:

N = 2,289 (F – f) V.

Da der wirkliche auf den Kolben ausgeübte Druk eine durch Ff ausgedrükte Zahl von Atmosphären ist, und da die Oberfläche des Kolbens πR² in Quadratmetern beträgt, so beläuft sich das Gesammtgewicht, welches der Kolben emporzuheben vermag, in Kilogrammen auf 10300 (F – f) πR²; denn das Gewicht einer Atmosphäre beträgt per Quadratmeter 10300 Kilogr.

Hienach würde das von den beiden Kolben emporgehobene Gewicht 10300 (Ff) . 2πR² seyn.

Da aber jeder Kolben einen Hub oder eine Bahn C hat, so ist der von einem Doppelhube durchlaufene Raum 2 C; und da die |432| Zahl der Doppelhube in jeder Minute n ist, so beträgt der Raum, welcher von jedem Kolben in einer Secunde durchlaufen wird: 2 Cn/60.

Die theoretische Kraft einer Maschine wird aber durch die Zahl der Kilogr., welche sie emporhebt, multiplicirt mit der Zahl der Meter, auf welche sie erstere in einer Secunde hebt, ausgedrükt; und hienach ergibt sich hier:

10300 (Ff) 2πR² . 2 Cn/60.

Die Kraft eines Pferdes beträgt aber 75 Kilogr., welche in einer Secund. einen Meter gehoben werden; und folglich braucht man obiges Product nur durch 75 zu theilen, um die Zahl der theoretischen Pferde, welche die Kraft der Maschine ausdrükt, zu erhalten. Es ergibt sich also hienach:

N = 10300/75 (Ff) 2πR² . 2 Cn/60.

Da übrigens, wie oben gezeigt worden ist:

n = V/4 A, oder n = V/4.πR²C'

so ist 4πR²Cn = V; folglich N = 10300/(75 × 60) (Ff) V, oder endlich N = 2,289 (Ff) V.

Dieß ist der allgemeine Ausdruk der Zahl der theoretischen Pferdekräfte, welche bei dem in einer Minute erzeugten Volumen Dampf in Thätigkeit sind, und des Drukes, der auf beide Seiten des Kolbens ausgeübt wird. Für jeden einzelnen Fall genügt es, die Werthe von F und f, welche direct gegeben sind, und den Werth von V, der durch die Gleichung

Textabbildung Bd. 59, S. 432

gegeben ist, zu substituiren.

Wendet man nunmehr diese Formel auf die drei obigen Hypothesen an, für welche die Geschwindigkeiten berechnet wurden, so erhält man: K = 28,75 Kilogr., und ferner F = 4,4 Atmosphären, F = 3,4 Atmosph., und F = 2 Atmosph. Und nimmt man andererseits an, daß der mittlere Widerstand des Kolbens an der entgegengesezten Seite 1 4/10 Atmosphäre beträgt (was der Wahrheit ziemlich nahe kommen dürfte, indem der Dampf zur Bewirkung des gehörigen Zuges im Rauchfange mit großer Geschwindigkeit entweichen muß), so erhält man f = 1,4; und mithin nach einander Ff = 3, Ff = 2, Ff = 0,6. Nach diesen Berechnungen ergeben sich die in folgender Tabelle enthaltenen numerischen Resultate.

|433|
Textabbildung Bd. 59, S. 433

Wenn nun auch die Zahl der theoretischen Pferdekräfte leicht zu berechnen ist, so ist dieß doch bei der Bestimmung der Zahl der praktischen Pferdekräfte, welche die wirkliche Kraft der Maschine bezeichnet, ganz anders. Wir besizen nämlich für die Maschinen dieser Art noch nicht genug genaue Beobachtungen, um mit hinreichender Genauigkeit das Verhältniß jener Dampfkraft ermitteln zu können, welche einerseits durch das Entweichen, und durch den Unterschied in der Spannung, der zwischen dem Dampfe im Kessel und jenem in den Cylindern besteht, verloren geht, und welche andererseits ohne Nuzeffect bloß zur Ueberwältigung der Reibung, die zwischen den Kolben und den Cylindern, den Schiebladen und ihren Falzen, der Last und den Achsen etc. Statt findet, verwendet werden muß.

Nach den von Wood angeführten Versuchen scheint es jedoch, daß man der Wahrheit so ziemlich nahe kommen dürfte, wenn man annimmt, daß die Zahl der praktischen Pferdekräfte den dritten Theil der Zahl der theoretischen beträgt. Hienach wäre also die Zahl der praktischen Pferdekräfte N' durch folgende Formel ausgedrükt:

N' = 0,763 (F – f) V, und folglich
29 für F = 4,4 Atmosph. und Ff = 3,
24 F = 3,4 Ff = 2,
12 F = 2 F – f = 0,6.

Dieß ein Mal festgesezt und angenommen, läßt sich die Last, welche die Maschine kraft ihres Nuzeffectes auf einer horizontalen Bahn fortzuschaffen vermag, leicht berechnen.

Es ist nämlich bekannt, daß auf den Eisenbahnen der gewöhnliche Widerstand der Lastwagen (wagons) 1/200, ihres Gewichtes beträgt. Bezeichnet man also das Gewicht der Lastwagen und ihrer Fracht, woraus die von der Maschine fortzuschaffende Last besteht, in metrischen Tonnen mit T, so wird der zu überwindende Widerstand offenbar T/200 betragen, d.h. man wird eines T/200 gleichkommenden Gewichtes bedürfen, um T fortzuschaffen. Um daher T eine |434| Geschwindigkeit von M Meter in einer Minute oder M/60 in einer Secunde mitzutheilen, wird eine Anzahl von Pferden erforderlich seyn, welche durch

T/200 × M/60 × 1000 × 1/75 oder durch T.M/900

ausgedrükt ist. Es ist dieß das Product des Gewichtes in Kilogrammen mit dem in einer Secunde durchlaufenen Raume in Metern, getheilt durch 75 oder durch das Gewicht, welches ein Dampfpferd in einer Secunde auf einen Meter emporzuheben vermag.

Diese Zahl muß der Zahl der Pferdekräfte, welche die Kraft der Locomotivmaschine bezeichnen, gleich seyn, wonach sich also ergibt:

T.M/900 = 0,763 (F – f) V.

Da aber, wie oben gezeigt worden ist,

Textabbildung Bd. 59, S. 434

so erhält man:

T = 686,7 (Ff) (2 R²C)/r;

oder für die Maschine, die wir oben beschrieben haben: R = 0,15 Meter, C = 0,44 und r = 0,67. Hieraus folgt: 2 R²C/r = 0,029; mithin ist T = 19,9 (Ff) oder approximativ T = 20 (Ff).

Mithin beträgt für die drei Spannungen von 4,4; 3,4 und 2 Atmosphären mit f = 1,4 die Zahl der metrischen Tonnen, welche die Maschine fortschaffen kann: 60 metr. Tonn., 40 metr. Tonn. und 12 metr. Tonn.

Aus diesen Beispielen erhellt auffallend, um wie viel die Last in dem Maaße, als die Geschwindigkeit zunimmt, abnehmen muß; denn eine und dieselbe Maschine kann bei gleichem Verbrauche an Brennmaterial und an Dampf bei einer Geschwindigkeit von 13 Meilen in der Zeitstunde nur 12 Tonnen fortschaffen, während sie bei einer Geschwindigkeit von 6 Meilen in der Zeitstunde 60 Tonnen fortzubewegen vermag. Da nun die Maschine mit ihrem Munitionswagen selbst beinahe 12 Tonnen wiegt, so folgt hieraus, daß ihr bei einer Geschwindigkeit von 14 bis 15 Meter per Secunde oder von 13 Meilen per Zeitstunde nur eine sehr unbedeutende Last aufgeladen werden kann.

Die Last, welche eine Locomotivmaschine auf einer Eisenbahn fortzubewegen im Stande ist, hängt übrigens nicht bloß von der durch diese Maschine ausgeübten Kraft, sondern auch noch von der Adhäsion der Räder an den Schienen ab; denn wenn z.B. eine |435| Maschine kraft dieser Adhäsion nur 30 bis 40 Tonnen fortzuschaffen vermöchte, so wäre es ganz unnüz, ihr eine Kraft zu geben, welche 50 und 60 Tonnen fortzubewegen fähig ist. Hr. Wood hat über diesen Punkt mehrere merkwürdige Versuche angestellt, aus denen hervorgeht, daß die größte Adhäsion dann Statt findet, wenn die Schienen entweder ganz troken oder ganz naß sind; daß die Adhäsion hingegen geringer ist, wenn die Schienen nur etwas feucht oder mit Reif oder Koth bedekt sind. In lezterem Falle, der der ungünstigste ist, schlägt Hr. Wood die Adhäsion dennoch auf den zwanzigsten Theil des Totalgewichtes der Maschine an, wenn alle vier Räder verbunden sind; auf den fünfzehnten Theil aber, wenn man nur die beiden Treibräder arbeiten läßt, und die Last so vertheilt, daß auf diese Treibräder 3/5 derselben kommen.

Nach diesen Daten ist es leicht zu berechnen, welche Zahl von metrischen Tonnen die Maschine kraft der Adhäsion der, Räder höchstens als Last fortschaffen kann, und zwar sowohl auf einer ebenen Bahn, als auf einer solchen, welche irgend eine Neigung hat.

Es sey t die Tonnenzahl, welche das Gewicht der Maschine, T die Tonnenzahl, welche das Gewicht der Last repräsentirt, und i die Neigung der Bahn, so wird, wenn man annimmt, daß nur die Treibräder allein arbeiten und mit 3/5 der Last beladen sind, die Adhäsion 1/15 . 3/5 . t oder 0,04. t betragen.

Der zu überwindende Widerstand besteht:

1) aus der Reibung der Lastwagen, welche T/200 ist;

2) aus der Seitenkraft des Gewichtes der Lastwagen, welche t. sin i ist;

3) aus der Seitenkraft der Maschine selbst, welche t . sin i ist.

Man erhält daher: T/200 + T . sin i + t . sin i = 0,04. t; und hieraus T = 2 t (400 – H)/(100 + 2 H);

wobei zu bemerken, daß der sin i der Höhe der schiefen Fläche getheilt durch deren Länge gleich ist; und wobei die einer Länge von 10000 entsprechende Höhe mit H bezeichnet ist, so daß H = 1 bedeutet, daß der Fall der schiefen Fläche auf 10000 Meter Länge einen Meter beträgt etc. etc.

Für die hier beschriebene Maschine ist t = 8; man erhält daher für eine ebene Bahn, an der H = 0, T = 64; d.h. die Maschine kann bei schlechtester Witterung bloß durch ihre Adhäsion bis gegen 64 Tonnen fortschaffen, ohne daß die Räder glitschen, indem sie sich an Ort und Stelle bleibend umdrehen.

Folgende Tabelle zeigt die Ladungen, welche die Maschine je nach der Neigung der schiefen Fläche fortzuschaffen vermag.

|436|
Neigung der
Bahn.
Zahl der metrischen
Tonnen, welche die
Maschine mit Einschluß
des Munitionswagens
führen kann.
Zahl der metrischen
Tonnen, welche die
Maschine außer ihrem
Gewichte u. jenem
des Munitionswagens
führen kann.
0 64 60
2 in 10000 61,23 57,23
4 – 58,67 54,67
6 – 56,28 52,28
8 – 54,07 50,07
10 – 52,00 48,00
12 – 50,06 46,06
14 – 48,25 44,25
16 – 46,54 42,54
18 – 44,94 40,94
20 – 43,43 39,43
22 – 42,00 38,00
24 – 40,65 36,65
26 – 39,37 35,37
28 – 38,15 34,15
30 – 37,00 33,00
32 – 35,90 31,90
34 – 34,86 30,86
36 – 33,86 29,86
38 – 32,92 28,92
40 – 32,00 28,00
42 – 31,13 27,13
44 – 30,30 26,30
46 – 29,50 25,50
48 – 28,73 24,73
50 – 28,00 24,00
60 – 24,73 20,73
70 – 22,00 18,00
80 – 19,69 15,69
90 – 17,71 13,71
100 – 16 12

Alle diese Berechnungen der Geschwindigkeit der Maschine, ihrer Kraft in Pferdekräften, und der Ladung, welche sie fortschaffen kann, beruhen auf einigen Grundannahmen, die wir hier wiederholen wollen:

1) eine reducirte Heizoberfläche von einem Quadratmeter verdampft in einer Minute 2,5 Kilogr. Wasser.

2) der mittlere Druk auf den Kolben von jener Seite, wo er dem atmosphärischen Druke ausgesezt ist, beträgt 1 4/10 Atmosphären.

3) die Zahl der praktischen Pferdekräfte beträgt nur den dritten Theil der theoretischen.

|437|

4) der Widerstand des Wagenzuges beläuft sich auf 1/200 seines Gewichtes.

5) die Adhäsion der beiden Treibräder beträgt 1/15 des Gewichtes der Maschine, wenn diese Räder 3/4 des Gesamtgewichtes tragen.

Diese Hypothesen oder Annahmen dürfen übrigens nur als Durchschnittsresultate der gewöhnlichen Praxis betrachtet werden. So wird es unter den günstigsten Umständen und eine kurze Zeit über zwar allerdings möglich seyn in jeder Minute auf jeden Quadratmeter der reducirten Heizoberfläche mehr als 2,5 Kilogr. Wasser zu erzeugen; allein unter ungünstigen Umständen wird man auch hinter diesem Resultate zurükbleiben. Eben so geben Maschinen, an denen sich sämmtliche Theile in bestem Zustande befinden, zwar allerdings eine größere Anzahl von praktischen Pferdekräften, als hier angenommen wurde; auch beträgt der Widerstand der Lastwagen nicht immer 1/100 ihres Gewichtes, sondern manchmal nur 1/200; und eben so beträgt die Adhäsion der Treibräder nur dann 1/15 des Gewichtes der Maschine, wann sich die Schienen in dem möglich schlechtesten Zustande befinden. Bringt man endlich auch noch die von der Maschine und dem Wagenzuge erreichte Geschwindigkeit, so wie die Abhänge, welche die Bahn allenfalls darbietet, in Anschlag, so wird man finden, daß der Verbrauch an Dampf längere oder kürzere Zeit über bedeutend geringer seyn kann, und daß sich die Geschwindigkeit der Maschine dann von 13 bis auf 18 oder 20 Meilen in der Zeitstunde treiben läßt. Uebrigens geht aber aus obiger Tabelle doch immer so viel hervor, daß die verschiedenen Neigungen an den Bahnen jederzeit große Nachtheile mit sich bringen, indem man entweder die Lasten so vermindern muß, daß sie den stärksten vorhandenen Neigungen entsprechen; oder indem an diesen Stellen Hülfsmaschinen in Anwendung kommen müssen.

Erklärung der Abbildungen.

A, Fig. 8 und 10, die Bodenplatte der Heizkammer, in welcher sich zur Aufnahme von 112 Röhren eine gleiche Anzahl von Löchern befindet.

A', Fig. 10, eine Platte, welche den Boden des Cylinders des Dampfkessels bildet, und das Wasser von der Rauchfangkammer trennt; sie ist gleichfalls durchlöchert, und ihre Löcher entsprechen jenen der vorhergehenden Kammer.

A'' der Rauchfang.

a, Fig. 10 und 21, der Rost mit dem Aschenloche a' dessen Seite a'' zum Behufe des Zutrittes der Luft zu dem Roste offen gelassen ist.

|438|

B, Fig. 6 und 10, die Platte, welche den Kessel gegen den Maschinisten hin schließt, und welche sich 7 bis 8 Centimeter vor der Heizkammer befindet. Eine ähnliche Platte von gleicher Form B' befindet sich 7 bis 8 Centimeter hinter der Heizkammer.

B'', Fig. 8, die seitliche Platte, welche die beiden vorhergehenden mit einander verbindet.

b, Fig. 6 und 10, das Thürchen zur Heizkammer.

h', Fig. 8, 112 Oeffnungen von 0,04 Met. im Durchmesser, welche zur Aufnahme messingener Röhren von gleichem äußeren Durchmesser und einem inneren Durchmesser von 0,035 bestimmt sind.

b'', Fig. 9, eiserne Ringe, weche in das Innere dieser Röhren eingesezt, und sowohl an diese, als an die Ränder der Oeffnungen b' genietet sind.

C, C', Fig. 10, ein blechener Cylinder, welcher die 112 Röhren umgibt, und zur Aufnahme der größten Wassermenge bestimmt ist. Er ist in der Beschreibung die mittlere Kammer des Kessels genannt.

c, Fig. 7 und 10, das Thürchen, welches zum Reinigen der Rauchfangkammer dient.

c', c'', Fig. 8 und 10, neun Bolzen zur Verbindung der Platten A' und B.

c'', Fig. 1 und 15, eiserne Reifen zur Verstärkung des hölzernen Fasses, womit der Cylinder des Kessels umgeben ist.

D, Fig. 15, 18 und 19, die Speisungspumpe, dergleichen an der anderen Seite symmetrisch gleichfalls eine angebracht ist. D' ist ihr Kolben.

D'' ein mit Schraubenmuttern befestigter Ring, der das Werk der Stopfbüchse gegen den Kolben drängt.

d ein Hahn zum Oeffnen oder Schließen der Saugröhre; und d' ein gleicher Hahn zum Oeffnen oder Schließen der Drukröhre der Pumpe.

d'' die Oeffnung des Ringes D'', durch welche die Schmiere an den Kolben D' gelangt.

E das Einsteigloch des Kessels, und E', Fig. 10, eine diesem entsprechende Oeffnung, welche zur Reinigung bestimmt ist.

E'' eine kupferne Kuppel, die sich über die Seitenwand B'' erhebt, und von der der Dampf ausgeleitet wird.

e, Fig. 18, das Saugventil, und e' das Drukventil der Speisungspumpe.

e'', Fig. 15 und 19, ein Band, wodurch die Dampfkolbenstange die Bewegung an den Kolben der Speisungspumpe fortpflanzt.

F, Fig. 10 und 15, das Feder-Sicherheitsventil, und F' ein gleiches Ventil.

|439|

F'' eine Röhre auf dem Ventile F' zum Austritte des Dampfes bestimmt.

f, Fig. 1, ein Hahn zur Ermittelung der Höhe des Wasserstandes, welcher beim Oeffnen immer Dampf geben muß, während beim Oeffnen des zu gleichem Zweke bestimmten Hahnes f' stets Wasser ausfließen muß. f'' die Niveauröhre.

G, Fig. 10 und 15, eine senkrechte Röhre, durch welche der Dampf aus der Kuppel E'' eintritt.

G', G'', Fig. 10 und 7, eine horizontale Röhre, welche den Dampf in die Speisungsbüchsen leitet.

g, Fig. 6 und 10, zwei zum Entleeren des Kessels dienende Hähne.

g' zwei Röhren, durch welche der Dampf von den Röhren G' G'' her durch die Oeffnungen H' in die Speisungsbüchsen gelangt.

H, Fig. 10, 16, 17, ein zur Vertheilung des Dampfes dienender Hahn, der sich da befindet, wo die beiden Röhren G und G' G'' zusammentreffen. Der Maschinist kann denselben mit dem Hebel oder Schlüssel h umdrehen.

h' ist die Stange oder Achse dieses Hahnes, und h'', Fig. 16 und 17, eine seitliche, in dem hohlen Kegel, der den Hahn bildet, angebrachte Oeffnung.

H', Fig. 12, eine Oeffnung, durch welche der Dampf von den Röhren g' her in die Speisungsbüchsen tritt. H'' eine ähnliche Oeffnung, durch die der Dampf, nachdem er seine Wirkung vollbracht hat, aus den Büchsen austritt, um dann durch die Röhren K, K' in den Rauchfang zu entweichen.

I, Fig. 11 und 14, eine durch eine Stopfbüchse gehende Stange, womit die Rahmen k, k und ihre Schiebladen i, i hin und her bewegt werden.

I', Fig. 11 und 12, die obere oder Eintrittskammer des Dampfes in die Speisungsbüchse; I'' die untere oder Austrittskammer.

i, i die Schiebladen.

i', i'' zwei Canäle, von denen sich der eine am oberen Ende, der andere aber an der Basis des Cylinders befindet, und durch die der Cylinder bald mit der Eintrittskammer I', bald mit der Austrittskammer I'' communicirt.

i', i'' zwei Canäle, welche die Canäle i' mit der Austrittskammer I'' in Communication bringen; sie wirken beide abwechselnd und nie gemeinschaftlich.

K, K' Röhren, die den aus den Büchsen austretenden Dampf in den Rauchfang leiten.

k, k, Fig. 14, eiserne Rahmen, die an den kupfernen und mit |440| vorspringenden Rändern versehenen Schiebladen angebracht werden, und welche zur Regulirung ihrer Entfernung und auch dazu dienen, ihnen die Hin- und Herbewegung mitzutheilen.

k' eine Schraubenmutter, womit die an den Rahmen k, k angebrachten, und nach entgegengesezten Richtungen mit Schraubengewinden versehenen Spindeln oder Stangen mehr oder minder genähert werden.

L, Fig. 5, die gußeiserne Nabe der Räder im Aufrisse und Querdurchschnitte.

Durch deren Mitte ist eine cylindrische Oeffnung L' gebohrt, welche zur Aufnahme der Achse bestimmt ist.

L'' ein gußeiserner Reifen mit vorspringendem Rande, womit das Rad auf der Schiene ruht.

l die zwölf Speichen der Räder.

l' vier Falzen, die zur Aufnahme eben so vieler stählerner Keile dienen, durch deren Druk das Rad an der Achse befestigt ist.

l'' Bolzen, welche an beiden Enden vernietet sind.

M, M, Fig. 21, die gerade oder vordere Wagenachse; M', M' die gekniete oder Treibachse mit ihren beiden Knieen M'', M''. Die durch diese Kniee und die Achse der Radachse gelegten Flächen sind senkrecht gegen einander gerichtet; auch sieht man das eine Knie im Grundrisse, das andere hingegen im Aufrisse.

m, m, Fig. 21 und 26, zwei charnierförmig getheilte Halsringe, deren beide Theile man in Fig. 26 einzeln sieht. Diese Halsringe, welche vollkommen unbeweglich an der Achse angebracht seyn müssen, werden zuerst mit einer Schraube, welche die beiden freien, einander gegenüber liegenden Enden an dem Charniergelenke vereinigt, und dann auch noch mit einer Drukschraube, welche durch dieselben geht, angezogen. An den inneren Seiten dieser Halsringe bemerkt man einen kleinen vorspringenden Kopf u, der der eigentliche wirksame Theil ist, und womit sie nach Belieben angeschirrt werden können.

N, N, N, N, Fig. 21, ein hölzerner Rahmen, dessen große Seiten innen und außen mit Eisenplatten n, n, n verstärkt sind, wie dieß aus Fig. 13 und 7 erhellt.

N', Fig. 1 und 2, die von den unteren Verlängerungen n', n', der Eisenplatten n, n gebildete Gabel. Vier solcher entsprechender Verlängerungen bilden eine Gabel, und an jedem Ende der Achse ist eine solche Gabel angebracht.

N'', Fig. 1, 2 und 3, Federn, welche sich über jeder der Gabeln N' befinden.

n'' Stüzen, womit die Federn N'' mit dem Rahmen verbunden sind.

|441|

P eine durch die Feder N'' gehende Spindel, welche oben mit einer Schraubenmutter angezogen wird, unten einen Absaz hat, der auf dem unteren Theile der Feder aufruht, und welche so verlängert ist, daß sie immer unter dem Holze hervor in die Gabel N' ragt.

P', Fig. 2, 3 und 4, die obere, die eine Hälfte der Achse umfassende Pfanne, welche in der Mitte ihrer oberen Fläche bei p zur Aufnahme des unteren Endes der Spindel P ausgehöhlt ist. P'' die untere Pfanne, welche in die seitlichen Verlängerungen der oberen Pfanne einpaßt, und durch Bolzen damit verbunden ist.

p' eine stählerne Platte mit einem Loche, durch welches die Spindel P geht; sie wird wie ein Dekel auf der oberen Pfanne angebracht, und schließt die Schmiere ein, die sich über dieser Pfanne befindet.

p'', Fig. 4 bis, eines der beiden Stüke, welche zur Bildung eines Falzens oder einer Coulisse für die Pfanne P' nach Innen und Außen zwischen den gegenüber liegenden Fortsäzen n', n'' angebracht werden.

Q, Fig. 1, drei starke Brazen, die den Rahmen an dem Kessel festhalten, und dergleichen an der gegenüber liegenden Seite drei ähnliche angebracht sind.

Q', Fig. 15 und 21, vier große eiserne Stüke, welche an dem Punkte q charnierförmig an die an den Kessel befestigten Brazen gegliedert sind, während sie mit ihrem anderen, gleichfalls gabelartig geformten Ende in die Falzen q' eindringen, die eben so an dem Kessel festgemacht sind. Jedes dieser vier großen Stüke umgibt die beiden Achsen mit messingenen Pfannen.

q' die Falzen oder Coulissen, in denen die Stüke Q' die senkrechte Bewegung vollbringen können, welche aus ihrer Elasticität folgt.

q'', Fig. 1, eine lange, an den Enden der großen Seiten des Rahmens N befestigte Stange, welche durch die Bolzen geht, womit die gegenüber stehenden Fortsäze n' verbunden sind.

R, Fig. 10, 13 und 15, der Kolben des Dampfcylinders, an welchem die Reibung an drei, schief abgeschnittenen Ringen Statt findet.

R'' Führer für das Gelenk, welches das Ende der Kolbenstange mit dem Ende der Schiebestange i'' bildet.

r, Fig. 10 und 15, die Kolbenstange.

r' die Schiebestange, welche die Bewegung des Kolbens an die Radachse fortpflanzt.

r'' Schieberstüke in den Führern R''.

S, Fig. 1 und 21, eine an dem Ende der geraden Achse |442| festigte Kurbel; S' eine ähnliche, an der Treibwelle angebrachte Kurbel; und S'' eine Schiebestange, welches mit den beiden eben erwähnten Kurbeln articulirt.

T, Fig. 21, 27 und 28, eine Büchse oder Zwinge, welche an der Achse fixirt oder beweglich ist, je nachdem sie an einen der Halsringe m, m geschirrt ist oder nicht. Die beiden Theile, aus denen sie besteht, sieht man in Fig. 28 einzeln abgebildet. Es erhellt hieraus, daß sie in der Mitte mit einer vierekigen, mit der Achse concentrischen Kehle und gegen die beiden Enden hin mit zwei Excentricis V, V ausgestattet ist.

T', Fig. 27, eine Stange, die in ihren Halsstüken gleiten kann.

T'', Fig. 22, 23 und 27, ein Hebel mit einem senkrechten Arme t'' und mit einem horizontalen Arme U'.

t, Fig. 25 und 27, stählerne Scheiben, welche an den beiden Enden der Zwinge T angebracht werden.

t', Fig. 28, eine an dem Stüke T' befestigte Gabel, welche die vierekige Kehle der Zwinge umfaßt.

U, Fig. 7, 10, 22 und 27, das Pedal, mit dessen Hülfe der Maschinist die Zwinge oder die Büchse T nach Belieben bald an den einen, bald an den anderen der Halsringe m, m schirrt, oder sie auch gänzlich davon losmacht, so daß sie in der Mitte zwischen den beiden Halsringen verbleibt.

u, Fig. 26, der vorspringende Kopf an den Halsringen m, m.

u', Fig. 7 und 22, die Feder, welche das Pedal U emporzuheben strebt.

V, Fig. 24, Pfannen, welche die Köpfe der Schiebestangen der Schiebladen V' bilden, und die Excentrica der Zwinge T umfassen. Diese Pfannen bestehen aus zwei halbkreisförmigen, durch Schrauben verbundenen Theilen, von denen man den einen im Grundrisse und den anderen unterhalb im Durchschnitte ersieht.

V', Fig. 21 und 24, die mit den Excentricis articulirenden Stangen der Schiebladen.

V'', Fig. 1, 7, 10 und 15, ein Hebel, womit der Maschinist die Uebertragung der Bewegung der Achse und der Stangen V' an die Schiebladen verhindert.

v, Fig. 24, eine der Pfannen V nach dem Gefüge betrachtet.

v', Fig. 24, eine Auskerbung an den Schiebestangen V'.

v'', Fig. 1, 7, 10 und 15, Stangen, die mit den Schiebestangen V' und den Hebeln V'' articuliren.

X, Fig. 7, einer der beiden Hebel der Schiebladen; er hat drei Arme, von denen der eine x'' mittelst des Ausschnittes v' mit |443| der Schiebestange V' articulirt, während der andere X mit der Stange I der Schieblade ein Gefüge bildet, und während der dritte x' mit der langen Stange X' zusammengefügt ist.

X', Fig. 1 und 15, eine lange Stange, die mit dem Arme x' des Hebels X und mit dem Arme des Hebels X'', Fig. 6, articulirt.

X'', Fig. 1 und 6, einer der beiden Hebel, womit der Maschinist die Schiebladen mit der Hand und mit Hülfe der beiden Griffe X dirigiren kann.

Y, Fig. 1 und 10, ein Vorstekzapfen.

Y Tampons zur Verhütung der Stöße der Wagen gegen einander.

Zusaz der Redaction.

Der Dampfwagen, welchen Hr. Stephenson für die Nürnberg-Fürther-Eisenbahn lieferte, ist nach seinem neuesten Patente gebaut. Der Wagen hat nämlich sechs Räder, von welchen die beiden mittleren größer sind und aus den in der Patenterklärung angegebenen Gründen keinen Spurkranz haben. Leztere sind die eigentlichen Treibräder, welche von der Maschine in Bewegung gesezt werden und das Fortschaffen des Wagens bewirken, während die anderen vier Räder bloß zum Tragen der Last bestimmt sind. Die Construction des gedachten Wagens ist von dem hier abgebildeten wenig verschieden und weicht nur in einigen Details von demselben ab. So liegen z.B. die beiden Dampfcylinder mit ihren Schiebventilen, dann die Speisepumpen, ganz horizontal, und der Mechanismus zum Bewegen der Schiebventile ist zu größerer Sicherheit unter dem Kessel angebracht, während er sich bei dem hier abgebildeten vorne am Wagen befindet und also der Gefahr, beschädigt zu werden, mehr ausgesezt ist.

Die Räder an diesem Dampfwagen bestehen aus Gußeisen; die Speichen sind Röhren aus Schmiedeeisen, welche mit dem äußeren Radringe strebenförmig zusammengefügt sind. Lezterer hat an seinem Umfange eine Vertiefung, welche mit Holz ausgefüttert ist, auf welchem dann der gewalzte Spurkranz aufgezogen ist, der Alles mit einander verbindet. Auf diese Weise besizen die Räder eine ungemeine Festigkeit, und sind dadurch der Gefahr des Zerbrechens nur wenig ausgesezt.

Die übrigen Abweichungen im Baue des Wagens sind so geringfügig, und bringen in dem ganzen Mechanismus so wenig Veränderung hervor, daß wir die Beschreibung derselben füglich unterlassen zu können glauben.

Bei dem allgemeinen Interesse, welches die Dampfwagen nunmehr glüklicher Weise auch in Deutschland auf sich gezogen, werden uns unsere Leser wohl Dank wissen, wenn wir ihnen, ungeachtet die Stephenson'schen Dampfwagen oder Locomotivmaschinen bereits vielfachen früheren Artikeln in unserem Journale zu Grunde legen, oder eine der vollständigsten Beschreibungen dieser Maschinen mit den darauf [...]glichen Berechnungen gleichsam als einen concentrirten Auszug aus dem bisher Bekannten mittheilen. Wir bemerken nur noch, daß dieser Aufsaz, der einem der schäzbarsten technischen Werke Frankreichs entnommen ist, noch bis in den neuesten sechsräderigen Patent-Locomotivmaschinen des Hrn. St. Hensen die wir im LIV. Bande unseres Journales, S. 429 nach der englischen Patenterklärung beschrieben, enthält, daß wir jedoch auch auf diese neuere Verbesserung demnächst in einem ausführlicheren Artikel zurükkommen werden.

A. d. R.

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