Titel: Schafhäutl's Dampferzeugungsapparat.
Autor: Schafhäutl, Karl Emil
Fundstelle: 1837, Band 63, Nr. XVI. (S. 81–86)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj063/ar063016

XVI. Verbesserter Dampferzeugungs-Apparat, worauf sich Karl Schafhäutl, gegenwärtig in Sheffield, am 8. März 1836 ein Patent ertheilen ließ.

Aus dem Repertory of Patent-Inventions. November 1826, S. 288.

Mit Abbildungen auf Tab. III.

Meine Erfindung besteht in einem Dampferzeugungsapparat, welcher aus zwei Cylindern zusammengesezt ist, die entweder neben oder in einander angebracht, und in Hinsicht auf den Ofen oder die Feuerung so eingerichtet sind, daß eine sehr ausgedehnte Oberfläche der Einwirkung der Hize ausgesezt ist; und daß das Feuer durch luft- und in einigen Fällen auch durch Dampfströme angefacht und verstärkt wird.

Fig. 6 zeigt einen meiner verbesserten Dampfgeneratoren, an welchem die beiden Cylinder neben einander angebracht sind, im Aufrisse. A, B sind die beiden napfförmigen Enden, welche aus schmiedeisernen Platten von einem halben Zoll in der Dike verfertigt, und mit Randleisten an dem unteren Theil der arbeitenden Cylinder G, H, die zu diesem Zwek an ihren unteren Enden glokenartig geformt sind, festgemacht sind. Diese napfförmigen Enden sind in die Feuerstelle F eingesezt, welche aus einem Gehäuse aus Eisenplatten, die innen mit dünnen feuerfesten Baksteinen von 1½ Zoll Dike ausgefüttert sind, besteht. Die Fütterung ist beiläufig 5 Zoll weit von dem Cylinder entfernt; und das Gehäuse muß der Form der beiden Cylinder angepaßt seyn, wie man dieß aus dem Grundrisse Fig. 8 ersieht. Das Gehäuse ist an den Seiten rings herum, mit Ausnahme der oberen und unteren Theile, mit einem anderen Gehäuse so umgeben, daß zwischen beiden ein hohler Raum oder eine Luftkammer von beiläufig 3 Zoll Weite, welche mit a bezeichnet ist, bleibt. Dieser hohle Raum ist, während die Maschine arbeitet, mit comprimirter Luft erfüllt, und dient als ein Luftregulator, der die comprimirte Luft in das Feuer eintreten läßt. Durch die Seitenwände des Ofens führen zwölf kleine Röhren oder Oeffnungen c, die den Strom comprimirter Luft unter einem Winkel von beinahe 20 Grad mit dem Boden des Ofens gegen den unteren Theil der napfförmigen Enden eintreten lassen. Dicht unter diesen Enden der Cylinder befinden sich |82| zwei runde, mit einem Feuerroste versehene Oeffnungen, welche verschlossen werden können, wenn es nöthig seyn sollte.

Die beiden napfförmigen Enden A, B sind auf die angegebene Weise an den arbeitenden Cylindern G, H befestigt, und diese lezteren sind in dem großen eisernen Rahmen I, der das ganze Gewicht und den Widerstand der Maschine zu tragen hat, festgemacht. Dis beiden Kolben K, K bestehen aus hohlen Büchsen, welche den ganzen Durchmesser der arbeitenden Cylinder so luftdicht als möglich ausfüllen, aus dem Härtesten Metalle gegossen sind, und oben die Kolbenstangen L, L eingeschraubt enthalten. An dem oberen Ende der arbeitenden Cylinder G, H sind die Stopfbüchsen d, d befestigt, welche an Durchmesser den arbeitenden Cylindern gleichkommen, und durch welche sich die Kolbenstangen luftdicht auf und nieder bewegen. Ferner sind an dem oberen Ende der arbeitenden Cylinder auch zwei Gebläscylinder befestigt, die oben mit einem Dekel verschlossen sind. Durch die Mitte dieser Dekel bewegen sich luftdicht die Kolbenstangen L, L; und an der einen Seite des Durchmessers derselben befindet sich ein Ventil, welches sich nach Innen öffnet, während an der anderen Seite ein Ventil angebracht ist, welches sich nach Außen in den Verbindungsluftcanal f, f öffnet. Dieser Canal läßt die Luft in die große horizontale Luftkammer N eintreten, aus dem die comprimirte Luft durch den Canal O herab in den die Feuerstelle umgebenden Luftregulator getrieben wird. An der oberen Fläche der Luftkammer N befindet sich ein großes Sicherheitsventil, welches sich nach Außen öffnet, und dem durch einen horizontalen Hebel, an welchem zur Regulirung des auf das Ventil wirkenden Drukes ein verschiebbares Gewicht aufgehängt ist, das Gleichgewicht gehalten wird. Um die Kolben in Bewegung zu sezen, wird abwechselnd in jedes der napfförmigen Enden durch eins Röhre g, die das Wasser nach Abwärts gegen die Seitenwände und gegen die Wände dieser napfförmigen Enden treibt, eine gewisse Quantität Wasser eingesprizt.

Damit das Wasser abwechselnd und in bestimmten Quantitäten in die napfförmigen Enden eingesprizt werde, habe ich folgende Maschinerie angebracht. Längs der Außenseite des Ofens sind gegen die vordere Seite der arbeitenden Cylinder die beiden Röhren g, g geführt, die man aus Fig. 7 ersieht, und die nicht nur zum Einsprizen des Wassers, sondern auch zum Austritt des Dampfes dienen. Um diesen doppelten Zwek zu erreichen, ist an dem oberen Ende einer jeden Röhre ein Sperrhahn befestigt, durch dessen Zapfen ein in Fig. 7 ersichtliches Loch geführt ist, welches, was seine Weite betrifft, mit den inneren Dimensionen der für den Austritt des Dampfes bestimmten Röhre übereinstimmt. In den vier Wänden der |83| Büchsen, worin sich der Zapfen des Hahnes befindet, sind 4 Löcher angebracht, die man in Fig. 7 und 8 mit o, p, m und l bezeichnet sieht. Bei jedem Kolbenhube müssen zwei dieser Löcher mit den zwei Oeffnungen des rechtwinkeligen Loches des Zapfens Fig. 7 und 8 zusammenfallen. l steht mit der Einspriz- und mit der Austrittsröhre in Verbindung. m ist mit der horizontalen Speisungsröhre P, Fig. 7 und 8 verbunden, und von der Mitte dieser Röhre steigt eine senkrechte Röhre an den Behälter Q empor, der das Wasser liefert. q ist ein in der Speisungsröhre P befindlicher Sperrhahn r, welcher zur Regulirung der Quantität des Wassers dient. In der senkrechten Röhre r befinden sich zwei Qeffnungen s, s durch welche das Wasser aus dem Behälter Q herabfließen kann. T ist der Kolben, welcher die senkrechte Röhre r ausfüllt, und welcher die erste Einsprizung in eines der napfförmigen Enden eintreibt. u ist ein Ventil, welches das Wasser aus dem Behälter Q in die horizontale Speisungsröhre gelangen läßt, und ein Zurüktreten des Wassers verhütet. Die beiden Zapfen drehen sich gemeinschaftlich in einer und derselben Richtung um drei Viertheile eines Kreises; und zwar während des Emporsteigens des Kolbens nach der einen, und während des Herabsteigens nach der entgegengesezten Richtung. Das gegenseitige Verhältniß, in welchem die beiden rechtekigen, in den beiden Zapfen befindlichen Löcher bei ihren drei verschiedenen Stellungen zu einander stehen, erhellt aus Fig. 7, 8 und 9.

Wenn nun die Einsprizung in das napfförmige Ende A erfolgt ist, so verwandelt sich das Wasser augenbliklich in Dampf, dessen Spannkraft von der Quantität des eingesprizten Wassers abhängt, und der den einen Kolben vorwärts treibt, während sich der andere in dem anderen Cylinder zurük zieht. Wenn der Kolben des Cylinders A beinahe den Scheitel dieses lezteren erreicht hat, so werden sich beide Hähne, indem sie sich um den vierten Theil eines Kreises bewegten, in der aus Fig. 7 ersichtlichen Stellung befinden, wo dann dem Dampfe, der mit großer Gewalt aus dem napfförmigen Ende A entweicht, der Eintritt in die Speisungsröhre eröffnet ist, so daß er auf das in dieser Röhre enthaltene Wasser drükt, und dieses durch den Sperrhahn des Cylinders H, Fig. 7, in das napfförmige Ende B treibt. Ist diese Einsprizung vollbracht, so drehen sich beide Sperrhähne nach der Richtung der Pfeile um den vierten Theil einer Umdrehung, wodurch die Communication des napfförmigen Endes B mit der Einsprizröhre unterbrochen, und dafür der Canal O des napfförmigen Endes A, Fig. 7 so eröffnet wird, daß die rükständige Quantität Dampf durch ihn entweichen kann. Während des Herabsteigens des Kolbens wird der durch die Dampfröhre entweichende |84| Dampf in den Wasserbehälter zurükgetrieben, während die beiden Dampfhähne hiebei in die aus Fig. 8 ersichtliche gegenseitige Stellung gelangen. Der Dampf entweicht dann in der Richtung des Pfeils durch O, und die geleerte horizontale Speisungsröhre P füllt sich zum Behufe einer abermaligen Einsprizung durch das mittlere Ventil (welches in Fig. 7 mit u bezeichnet ist), und durch die Communicationsröhre p des Hahnes, der zu dem napfförmigen Ende B gehört, während des Emporsteigens des Kolbens in dem Cylinder H mit Wasser. Einige Augenblike bevor dieser Kolben in der Nähe des oberen Endes des Cylinders angelangt ist, drehen sich beide Hähne wieder zurük, wo dann ihr Spiel das umgekehrte von dem in Fig. 9 dargestellten wird.

Um die Hähne in Bewegung zu sezen, ist an dem oberen Ende ihrer Zapfen ein Zahnrad angebracht, welches aus Fig. 9 erhellt. Diese beiden Zahnräder werden durch ein größeres, zwischen den beiden kleineren befindliches Zahnrad umgetrieben; und an diesem größeren Zahnrade ist eine Eisenstange angebracht, die an die Kolbenstange läuft, und die durch diese leztere mit dem Beginne und mit dem Ende eines jeden Steigens und Sinkens dieser Stange auf dieselbe Weise auf und nieder bewegt wird, auf welche die Lustpumpenstange der Watt'schen Pumpmaschine die Ventile öffnet und schließt.

Die hier abgebildete Maschine ist auf 28 Pferdekräfte berechnet. Die Quantität des einzusprizenden Wassers soll weder an dieser Maschine, noch an irgend einer anderen Maschine von größeren Dimensionen größer seyn, als zur Erzielung eines Drukes von 16 Atmosphären erforderlich ist. Wenn sich der Kolben auf seinem höchsten Standpunkte befindet, so müssen die Dampfgeneratoren stets mit Brennmaterial umgeben seyn; zu diesem Zweke eignet sich ein solcher Speisungsapparat, wie man sich seiner an den gewöhnlichen Dampfmaschinen bedient, sehr gut. Um die äußere Wand des Cylinders vor dem Verbrennen zu schüzen, habe ich an dieselbe ein dünnes Platinblech geschweißt. Diese Schweißung erfolgt sehr gut, wenn man beide Metalle in einem reinen Holzkohlenfeuer so lange erhizt, bis das Eisen eine gehörige Schweißhize erlangt hat. Platin, welches auf trokenem Wege aus Platinsand gewonnen worden ist, und welches daher eine bestimmte Quantität Iridium und noch einige andere Metalle enthält, eignet sich hiezu weit besser, als chemisch reines Platin. Sollte man das Platin bei der Anwendung im Großen jedoch zu kostspielig finden, so könnte man die Cylinder auch durch einen Ueberzug, den man sich aus Stourbridge-Thon oder gepülverten Löschkohlen der Frischfeuer mit Zusaz von etwas Borax erzeugt, und den man auf die Oberfläche der rothglühenden metallenen |85| Cylinder aufträgt, gegen die Beschädigungen schüzen, die aus der Einwirkung folgender drei Agentien erwachsen: nämlich 1) gegen den Schwefel, der sich aus den Kohks entwikelt, und der sonst das Eisen in Schwefeleisen verwandelt; 2) gegen den Kohlenstoff der Kohks, der ein sehr leichtflüssiges Eisen-Carburet erzeugt; und 3) gegen den Sauerstoff der atmosphärischen Luft, die das Eisen verbrennt oder oxydirt. Die innere Oberfläche des Cylinders überzieht sich, wenn sie auf einen sehr hohen Grad erhizt wird, während des Eintreibens des Wassers sehr schnell mit schwarzem Eisenoxyde, welches in Fluß geräth und eine Glasur erzeugt, die das Eisen sowohl als das Wasser gegen weitere Zersezung schüzt.

Fig. 11 zeigt einen seitlichen Aufriß eines meiner verbesserten Dampferzeuger mit einer Dampfkammer, so wie man sich ihrer an den gewöhnlichen Hochdrukdampfmaschinen bedient. In diesem Falle muß der Ofen eine halbkreisrunde Form haben; der am Boden befindliche Rost muß unmittelbar über den 12 Gebläsröhren, Fig. 10 und 11, mit 6 oder 12 Zuglöchern, Nr. 6, 6 umgeben seyn. Durch diesen Rost v tritt ein kleiner Strom des entweichenden Dampfes in das auf hohen Grad erhizte Wasser, wodurch sogleich eine Zersezung desselben vorgeht, in deren Folge sich der Sauerstoff mit den Kohks verbindet und deren Hize erhöht, während der Wasserstoff entweicht und mit großer blauer Flamme verbrennt. Die beiden doppelten Cylinder C und D, welche man in Fig. 12 im Querdurchschnitte ersieht, sind in einander angebracht und aus Kupfer- oder aus Eisenplatten von solcher Stärke gebaut, wie man sich ihrer gewöhnlich zu Hochdrukdampfmaschinen von 5 bis 6 Atmosphären bedient. Der kleinere dieser Cylinder ist innerhalb des größeren so fixirt, daß seine Scheitellinie w in der inneren Linie des größeren Cylinders C liegt, wie dieß aus Fig. 12 erhellt. Die schattirten mit R und S bezeichneten Stellen sind die Räume, durch welche die Flammen ziehen, während T den zwischen den Wänden des größeren Cylinders und seinem Gehäuse befindlichen Raum, durch den die Flamme und die Luft in den über der Feuerstelle befestigten Schornstein zurükkehren, andeutet. Die Strömung der Luft treibt die Flamme durch die Räume R, S, und kehrt dann durch den Feuerzug T, der die Feuerstelle umgibt, in den über dem Feuerbehälter angebrachten Rauchfang zurük, so daß hiedurch ein kräftiger Zug entsteht, der durch die Hize des Feuerbehälters selbst noch verstärkt wird.

Fig. 13 ist ein Längeudurchschnitt von Fig. 11 und 12.

Fig. 14 ist das Ende der beiden mit einander verbundenen und mit einem Gehäuse aus Eisenplatten T, T umgebenen Cylinder. Nr. 2 und 3 sind die Speisungsröhren, die die Cylinder C und D |86| durch die große mittlere Röhre Y, die länger ist als die beiden großen Cylinder C, D, und welche die hintere Wand des Gehäuses T, T berührt, mit Wasser speisten. Nr. 1 läßt den Dampf aus dem Cylinder Y in die Dampfkammer U, U eintreten. x, x, welche man in Fig. 13 und 14 sieht, sind zwei Dampf-Communicationsröhren. z in Fig. 13 ist der Wassercylinder, der sein Wasser von einer Drukpumpe mitgetheilt erhält. Sind die Cylinder aus Kupfer gebaut, so fülle ich die zwischen den doppelten Cylindern befindlichen Räume bis zur Linie y, y empor mit Spiralrollen eines Gewebes, welches aus Zinkdraht von 1/16 Zoll Dike gearbeitet ist, und dessen Maschen beiläufig einen halben Zoll weit sind. Bestehen die Cylinder dagegen aus Eisen, so verbinde ich die Spiralrollen aus Zink mit Kupferdraht von der Stärke des Zinkdrahtes. Von den Oberflächen dieser Gewebrollen aus beginnt die Verdampfung sehr rasch, ohne daß große Luftblasen cufsteigen, ohne daß ein Aufsieden Statt findet, und ohne daß eine Incrustation der Cylinder entsteht. Der dike Schlamm kann sehr leicht weggewaschen werden.

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