Titel: Perkins, über Anwendung der pneumatischen Maschinen an Bergwerken und zu anderen Zweken.
Autor: Perkins, Jacob
Fundstelle: 1837, Band 66, Nr. XXX. (S. 161–164)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj066/ar066030

XXX. Ueber die Anwendung der pneumatischen Maschinen an Bergwerken und zu anderen Zweken. Von Hrn. Jakob Perkins, Civilingenieur.

Aus dem Franklin Journal im Mechanics' Magazine, No. 635.

Die Eigenschaften der pneumatischen Maschine wurden, obwohl man sich ihrer längere Zeit über mehr oder minder häufig bediente, in hohem Grade mißkannt und unberüksichtigt gelassen. Man kann sich ihrer allerdings nicht wohl als ersten Bewegers bedienen; allein zum Behufe der Vertheilung der Kraft läßt sie sich mit großem Vortheile verwenden. Vor einigen Jahren nahm Hr. Hague ein Patent auf deren Benuzung beim Ausbeuten von Steinkohlengruben etc., und die hiebei erzielten Resultate waren wirklich so außerordentlich, daß man sie beinahe gesehen haben mußte, um sie glaublich zu finden. An einer dieser Gruben, an denen Maschinen das vollbringen, was sonst von Pferden bewerkstelligt wird, ist die fernste pneumatische Maschine 7 engl. Meilen von der Mündung des Schachtes, an welchem die Dampfmaschine arbeitet, entfernt, und diese kann eben so schnell und auf eben so wirksame Weise in Thätigkeit gesezt werden, wie irgend eine von den Zwischenmaschinen, obschon einige von diesen nur eine geringe Streke von der Dampfmaschine entfernt sind. Zu den außerordentlichsten Erscheinungen hiebei gehört, daß die Luft ungeachtet der sieben Meilen weiten Entfernung von den Luftpumpen an beiden Enden der Hauptröhre gleichzeitig ausgesogen wird; daß eine vollkommene Ventilirung hieraus erwächst, und daß die von den Saugpumpen gelieferte schlechte Luft zum Betriebe der pneumatischen Maschine verwendet wird.

Als ich vor Kurzem einem der von Hague angestellten Versuche beiwohnte, ward ich von dem, was die pneumatische Maschine leistete, so überrascht, daß ich mich veranlaßt fand, deren Wirkungsweise genauer zu studiren. Ich erinnerte mich hiebei der Thatsache, daß durch plözliche Compression der Luft, durch welche deren Atome einander näher gebracht werden, der Widerstand in Folge der Repulsivkraft der hiebei entwikelten Wärme bedeutend erhöht wird: so zwar, daß ein Druk von viel mehr als zwei Atmosphären erforderlich ist, um die Luft auf die Hälfte ihres ursprünglichen Volums zu bringen; und daß, nachdem die Luft Zeit gehabt hat diese ihre überschüssige |162| Wärme abzugeben, sie dann nur wehr die Hälfte ihres ursprünglichen Volums einnehmen wird. Ich fragte mich demnach, ob, wenn durch Compression der Luft und durch Freiwerden der in ihr enthalten gewesenen Wärme so viele Kraft verloren geht, der Widerstand nicht durch Ausdehnung der Luft bis auf einen solchen Grad, daß sie Zeit gehabt hätte wieder dieselbe Temperatur, die sie vor ihrer Compression hatte, zu erlangen, beseitigt werden würde. Wenn nun durch die plözliche Erschöpfung der Wärme, welche aus der Ausdehnung der Luft erwächst, der Widerstand auf der Auslaßseite des Kolbens vermindert wird, so ergibt sich ein ganz natürlicher Grund für den Gewinn an Kraft, der an der pneumatischen Maschine vor der Dampfmaschine, durch die sie in Bewegung gesezt wird, Statt findet. Denn man versichert wirklich, daß die vor den Gruben errichteten pneumatischen Maschinen viel mehr leisten, als die an den Schachten aufgestellten Dampfmaschinen.

Um von diesem bisher unberüksichtigt gebliebenen Geseze Vortheil zu ziehen, muß die pneumatische Maschine eine Modification erleiden, gemäß welcher die Luft freien Zutritt bekommt, damit sie mit ihrem ganzen Gewichte auf die Einlaßseite des Kolbens wirken kann. An den dermaligen pneumatischen Maschinen ist die Einlaßröhre zu klein, weßhalb denn die Luft nicht mit ihrem ganzen Gewichte wirken und auch nicht ihre volle Wirkung ausüben kann. Diese Verbesserung, welche aus der Entdekung des erwähnten Gesezes erwuchs, ist bereits patentirt; und demnächst soll auch ein Patent auf die Anwendung der pneumatischen Maschine zu verschiedenen anderen Zweken genommen werden. So wird z.B. vorgeschlagen, unter der Erde einen ungeheuren Luftbehälter anzulegen, und dieses Kraftmagazin so nahe an den zu betreibenden pneumatischen Maschinen anzubringen, als man es für geeignet hält. Der Luftbehälter kann durch Wasser, Wind oder Dampf ausgeschöpft werden. Bei der Anwendung von Dampf als erste bewegende Kraft dürfte der passendste Plaz für die Dampfmaschine an den Steinkohlengruben selbst seyn; indem daselbst das Brennmaterial sehr wenig kosten wird, und indem man das Kohlenklein, welches bei gehöriger Einrichtung der Oefen sehr gut benuzbar ist, ganz umsonst haben kann. Es kommt, wenn die Kraft in großen Manufacturstädten benuzt werden soll, nicht darauf an, in welcher Entfernung von dem Luftbehälter sich der erste Beweger befindet, da die Ausschöpfröhre selbst einen Theil des Luftbehälters bilden würde. In seiner Anwendung auf die Eisenbahnen muß dieses Princip wegen der ungeheuren daraus erwachsenden Ersparniß an Abnüzung zu den wichtigsten Folgen führen. Alle Eisenbahnen können nämlich diesem Systeme gemäß mit Hülfe |163| kleiner stationärer Dampfmaschinen befahren werden, wenn diese je nach Umständen in solchen Entfernungen angebracht werden, daß sie endlose Ketten oder Taue in Bewegung sezen können. Wenn die Maschinen in Stillstand kommen, so ergibt sich kein Verlust an Kraft, wie dieß an den dermaligen Locomotiven und stationären Dampfmaschinen in Folge des Auslassens des Dampfes der Fall ist; außerdem sind die neuen Maschinen aber auch noch in jedem Augenblike bereit in Wirksamkeit zu treten.

In mehreren Gegenden gibt es ungeheure Wasserfälle, deren Kraft ganz verloren geht, während sie sich sehr gut dazu benuzen ließen, den in irgend einer Entfernung befindlichen Luftbehälter auszuschöpfen. In Virginien beschäftigt man sich dermalen mit einem Projecte, wobei es sich um nichts weniger handelt, als um den Betrieb einer 300 engl. Meilen langen Eisenbahn mittelst Wasserkraft, indem neben der ganzen Bahnlänge zufällig eine Reihe von Wasserfällen zu finden ist. In Kürze werden Sachverständige über diesen Plan, von dem man sehr günstige Ansichten hegt, obwohl viele Canäle durchkreuzt werden müßten, aburtheilen. Dem sey aber wie ihm wolle, so gibt es überall uncultivirtes Land, wo ein Wald von selbstthätigen Windmühlen angelegt werden könnte, welche die Luft aus großen Luftmagazinen auszuschöpfen hätten, um auf diese Weise ein ungeheures Kraftdepot anzulegen, von welchem man je nach Umständen zum Betriebe der pneumatischen Maschinen Nuzen ziehen könnte. Diese Windmühlen wären so anzulegen, daß sie stets den Wind fangen, und weder bei Tag noch bei Nacht beaufsichtigt zu werden brauchen; sollten die Luftpumpen in Hinsicht auf ihre Geschwindigkeit auch noch so sehr wechseln, so würde kein Nachtheil für sie daraus erwachsen.

Es ist Thatsache, daß die Kraft der Luft durch Erhöhung ihrer Temperatur rasch steigt; und wenn dem so ist, muß dann nicht auch angenommen werden, daß diese Kraft rasch abnehmen muß, wenn man der Luft ihre Wärme entzieht? Innerhalb welchen Gränzen findet dieß aber Statt; und kann man annehmen, daß, wenn der Luft aller Wärmestoff entzogen würde, die Luftatome in flüssigen Zustand gelangen würden, so daß ein Vacuum entstehen müßte? Da die Atome der Luft bloß durch die Wärme allein getrennt erhalten werden, so muß aus der Abwesenheit von Wärme ein vollkommener Contact zwischen den einzelnen Atomen und mithin vielleicht die Bildung eines festen Körpers erfolgen. Der Dampf wird, wenn man ihm einen Theil seines Wärmestoffes entzieht, flüssig, und durch weitere Entziehung fest, wobei ihm immer noch eine unbekannte Quantität davon bleibt, da man den natürlichen Nullpunkt noch nicht |164| zu bestimmen im Stande war. Die Wirkung der Wärme auf Wasser und Luft ist sehr verschieden. Um durch Ausdehnung der Luft den Druk von einer Atmosphäre zu erhalten, braucht sich dieselbe nur um ihr doppeltes Volum auszudehnen; um hingegen durch Ausdehnung von Wasser den Druk einer Atmosphäre zu erzielen, muß sich dessen Volum beinahe um das 1800 fache vergrößern; und um dieß Leztere zu bewirken ist beinahe zwei Mal so viel Wärme nöthig, als zur Ausdehnung der Luft um das Doppelte. Wenn bei der plözlichen Ausdehnung der Luft, welche nothwendig an der Auslaßseite des Kolbens eintritt, bevor die Luft noch Zeit hatte, die durch die Ausdehnung verlorne Wärme wieder zu erlangen, von der Entziehung der Wärme Nuzen gezogen wird, so muß man zugestehen, daß mehr oder weniger Kraft gewonnen wird.

Der Verlust, welcher sowohl bei Locomotivmaschinen, als auch bei stationären Dampfmaschinen an Dampf oder Brennmaterial Statt findet, kann nicht unter 50 Proc. betragen. Der Verlust, welcher daraus erwächst, daß die Maschinen, auch während sie still stehen, Kohlen verbrennen, wird noch bedeutend dadurch erhöht, daß die Locomotive während ihrer Bewegung eine große Menge glühender Funken aussprüht. An den Locomotiven geht durch Ausstrahlung und in Folge der Bewegung weit mehr Hize verloren, als an den stationären Dampfmaschinen. Endlich leuchtet ein, welcher Vortheil aus der Beseitigung der schweren Locomotiven erwachsen würde; indem es hauptsächlich diese sind, die durch ihr großes Gewicht und die daraus folgende Reibung so nachtheilig auf die Schienen einwirken.

Die Anwendung der pneumatischen Kraft wird sich ganz vorzüglich in hügeligen und gebirgigen Gegenden bewähren; denn an jeder schiefen Ebene läßt sich die Kraft so reguliren, daß die Geschwindigkeit nicht mehr wegen Mangel an Kraft vermindert zu werden braucht. Der Niagarafall könnte gehörig und nach diesem Systeme benuzt, die ganze umliegende Gegend auf die wohlfeilste Weise mit der zum Betriebe von Fabriken aller Art nöthigen Triebkraft versehen, während er gegenwärtig unbenuzt seine Kraft vergeuden muß!

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