Titel: Hawkin's Patent auf die Benett'sche Dampfmaschine.
Autor: Hawkins, John Isaak
Fundstelle: 1838, Band 67, Nr. XXVI. (S. 85–92)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj067/ar067026

XXVI. Verbesserungen in der Anwendung der Producte der Verbrennung zur Erzeugung und Unterstüzung des zum Betriebe der Dampfmaschinen dienenden Dampfes, worauf sich John Isaac Hawkins, Civilingenieur von Chase Cottage bei Hampstead in der Grafschaft Middlesex, am 16. Febr. 1837 ein Patent ertheilen ließ.

Aus dem Repertory of Patent-Inventions. Decbr. 1837, S. 326.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Die unter gegenwärtigem Patente begriffenen Verbesserungen, die mir von Hrn. Phineas Bennett in den Vereinigten Staaten mitgetheilt wurden5), bestehen in einer Modification des Baues jener Dampfkessel, an denen die atmosphärische Luft unter großem Druke in das Feuer getrieben wird, und an denen der Rauch, die Gase und die übrigen Producte der Verbrennung in das in dem Kessel befindliche Wasser übergehen, an dieses einen Theil ihres Wärmestoffes abgeben, und endlich zugleich mit dem Dampfe in die Dampfmaschine gelangen. Die durch die Modification zu erreichenden Zweke sind: 1) Verhütung des Verlustes an Kraft, der aus der Reibung des Rauches, der Gase und der übrigen Verbrennungsproducte erwächst, wenn sie nach der bisherigen Methode durch lange, enge und winkelige Canäle getrieben werden, und zugleich Verhütung der großen Neigung dieser Canäle sich durch Asche, Ruß und andere von dem Feuer aus in sie getriebene Stoffe zu verlegen. 2) soll dadurch möglich gewacht werden das Feuer mit Brennstoff zu speisen, während es sich unter dem größten Druke, mit dem die Maschine arbeitet, befindet. 3) endlich sollen die Asche und die zusammengebakenen Kohlen von dem Roste entfernt werden, während die Hize sehr groß ist.

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Den ersten dieser Zweke erreiche ich, indem ich die Producte der Verbrennung mit mäßiger Geschwindigkeit durch eine kurze, weite und gerade Röhre in einem aufwärtssteigenden Strome von der Heizstelle in den Kessel leite, und indem ich diesen Strom mittelst eines über der erwähnten Röhre angebrachten Kappenventiles in das die Röhre umgebende Wasser herabtreibe. Die Röhre ist dabei so weit, so gerade und so kurz, daß sie für die Ansammlung von Asche, Ruß und anderen derlei Substanzen nur wenig Gelegenheit darbietet. Um dem zweiten Zweke zu entsprechen bringe ich in dem gewöhnlichen Feuerzuge des Kessels zwei verschiebbare, luft- und dampfdicht schließende Absperrer an: und zwar in solcher Höhe über einander, daß zwischen ihnen so viel Raum bleibt, als zur Aufnahme jenes Brennmateriales, welches auf ein Mal in das Feuer eingetragen wird, nöthig ist. Zugleich bringe ich aber auch noch eine Röhre und Hähne in Anwendung, durch welche nach Belieben zwischen dem eben erwähnten Raume und dem Inneren des Kessels oder der atmosphärischen Luft eine Communication hergestellt werden kann, damit sich der Druk über und unter den Schiebern abwechselnd ausgleichen läßt, und damit die Schieber also mit einem geringen Kraftaufwands zurükgezogen werden können. Den dritten Zwek endlich erreiche ich, indem ich an der unteren Seite der Mitte der Roststangen ein ringförmiges Anhängsel anbringe, damit man in dieses eine Eisenstange steken und mit dieser die Roststange aus ihrem Size heben, und durch das Aschenloch aus dem Ofen entfernen kann.

In den Zeichnungen, welche zur Erläuterung der erwähnten Modificationen dienen sollen, sieht man diese in Verbindung mit verschiedenen anderen, bekannten Theilen eines Dampfkessels, die ich übrigens keineswegs mit unter meiner Erfindung begreife, angebracht. Zwei Kessel von den anzugebenden Dimensionen reichen für eine nicht condensirende Dampfmaschine von 100 Pferdekräften, welche mit einem Druke von beiläufig 40 Pfd. auf den Zoll arbeitet, hin. Für große Maschinen ist es gerathener lieber die Zahl der Kessel zu vermehren, als deren Dimensionen zu erhöhen.

Fig. 1 ist ein Durchschnitt durch die Mitte eines senkrechten, cylindrischen Kessels, in welchem sich ein senkrechter cylindrischer Ofen, von dem zwei Feuerzüge ausgehen, befinden. Einer dieser Feuerzüge läßt, wenn die Maschine nicht arbeitet, den Rauch in die Luft entweichen, und durch diesen wird auch das zur Speisung des Feuers dienende Brennmaterial eingetragen. Der andere steigt von dem Ofen aus in den Kessel empor, und leitet, wenn die Maschine spielt, den Rauch, die Gase und die übrigen Producte der Verbrennung in das Wasser des Kessels.

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Fig. 2 gibt einen seitlichen Aufriß des Kessels gegen das Thürchen der Aschengrube zu betrachtet.

Fig. 3 ist ein seitlicher Aufriß gegen die Luft- und die Dampfröhre zu betrachtet.

Fig. 4 ist ein Durchschnitt von Fig. 1 nach der Linie A, R mit einer Ansicht der unter dem Durchschnitte bemerkbaren Theile.

Fig. 5 ist ein Durchschnitt von Fig. 1 nach der Linie C, D, mit einer Ansicht des Randkranzes der auf den Scheitel des Kessels gebolzten Schieblade.

Fig. 6 zeigt einen Durchschnitt von Fig. 1 nach der Linie E, F mit einer Ansicht der unterhalb bemerkbaren Theile.

Fig. 7 zeigt einen derlei Durchschnitt nach der Linie G, H.

Fig. 8 gibt eine Profilansicht einer Roststange und eines Griffes, der durch das in der Mitte der Roststange befindliche Anhängsel geführt ist.

Fig. 9 ist ein Querdurchschnitt durch die Roststange und durch deren Anhängsel.

Fig. 10 zeigt einen Krazer, der zur Reinigung des Rostes von der Asche und den zusammengeklümperten Kohlen dient.

An allen diesen Figuren sind gleiche Theile mit gleichen Buchstaben bezeichnet.

Das äußere cylinderförmige Gehäuse des Kessels a besteht aus zusammengenietetem Eisenbleche. Das cylindrische Gehäuse des Feuerherdes b besteht gleichfalls aus vernietetem Eisen- oder Kupferbleche. Der Boden des Kessels bildet einen Kugelabschnitt, damit er dem von Innen aus Statt findenden Druk einen größeren Widerstand entgegenseze. Dagegen ist der Boden e des Feuerherdes flach, indem hier der Druk wegen der freien zwischen dem Ofen und dem Kessel bestehenden Communication an beiden Seiten beinahe gleich ist. Von dem Scheitel des Feuerherdes gehen die zwei Feuerzüge aus, von denen der eine g, g' den Rauch entweichen läßt, wenn die Maschine nicht spielt. h, h sind die beiden Schieber, die den Feuerzug g, g' versperren, wenn die Maschine arbeitet; zwischen ihnen ist die Kammer oder der Raum g' gelassen, der zur Aufnahme einer Tracht Brennmaterial dient. Der untere Schieber wird vorgeschoben, während die Kammer mit Brennmaterial gefüllt wird, der obere hingegen wird vorgeschoben, damit das Brennmaterial in das Feuer gelangen kann, ohne daß der in dem Ofen Statt findende Druk dadurch beeinträchtigt wird. An der unteren Fläche der Schieber sind die beiden Federn k befestigt, durch die sie gegen die unteren Flächen der Büchsen oder Laden, in denen sie sich schieben, angedrükt werden. Mit diesen lezteren Flächen müssen die Schieber an den mit |88| den Feuerzügen in Berührung stehenden Stellen luft- und dampfdicht abgerieben seyn. Die Spizen der Federn ruhen an den Enden der Schiebladen auf Leisten. Jeder Schieber muß vier Federn, nämlich an jeder Eke eine, haben. Quer über deren untere Fläche und zwar über deren Mitte hin läuft eine Zahnstange l, durch die die Schieber in Bewegung gesezt werden, indem die Getriebe m in sie eingreifen. Zum Umtreiben dieser Getriebe dienen die Spindeln und Kurbeln n, welche sich in den Stopfbüchsen p dampf- und luftdicht bewegen. Die Laden oder Büchsen und Thüren q umschließen die Schieber, damit weder Luft, noch Dampf entweichen kann. In Fig. 2 ist die untere Thüre weggenommen, damit die Zahnstange des Schiebers, das Getrieb und die Federn sichtbar wurden. Die gebogene Röhre r stellt die Communication zwischen der Kammer g' und dem Feuerherde her, wenn der obere Schieber geschlossen ist; es wird dadurch auf beide Seiten des unteren Schiebers ein gleichmäßiger Druk erzeugt, damit dieser untere Schieber zum Behufe der Entleerung des Brennmateriales auf den Rost leichter zurükgezogen werden kann. Der Sperrhahn s dient zur Absperrung der Communication zwischen dem Ofen und der Kammer, während die Füllung dieser lezteren mit Brennmaterial von Statten geht. Der Hahn t läßt die comprimirten Gase und Dämpfe aus der Kammer in die atmosphärische Luft entweichen, damit der Druk gegen den unteren Schieber aufgehoben wird, und damit dieser Schieber zum Behufe der Entleerung des Brennstoffes auf den Rost leichter zurükgezogen werden kann. Die Schiebladen mit der Kammer sind in drei Stüken, welche zusammen gebolzt werden, aus Eisen gegossen; und auf sie sind zwei Thürchen gebolzt, wie dieß aus der Zeichnung deutlich erhellt. Der untere, innerhalb des Kessels befindliche Theil des Feuerzuges ist aus Eisen- oder Kupferblech zusammengenietet, u ist der kleinere Feuerzug oder die Röhre, in der die Producte der Verbrennung, wenn die Maschine spielt, in das Wasser, welches im Kessel enthalten ist, übergehen. Das Ende dieser Röhre u wird von dem Dekelventile v verschlossen, damit das Wasser nicht aus dem Kessel in das Feuer laufen kann, wenn kein Luft- oder Gasstrom in der Röhre emporsteigt. Dieses Ventil dient aber auch dazu, die durch die Röhre u herauf strömenden Producte in das die Röhre umgebende Wasser zurükzudrängen. w ist der Siz dieses Ventiles und x die zur Leitung desselben dienende Stange, welche in der Nahe des Ventiles durch einen Führer und eben am Scheitel des Kessels durch eine Stopfbüchse geht. Das Sicherheitsventil sieht man bei y, von ihm geht der Auslaßcanal z aus. Die zur Maschine führende Hauptdampfröhre bemerkt man bei 1; zur Absperrung der Communication mit der Maschine, während |89| irgend eine Veränderung in dem Zustande des Kessels zu geschehen hat, dient das Ventil 2. Die von einer Drukpumpe herführende Röhre 3 führt dem Kessel das Wasser zu, und sprizt solches auch auf das Dekelventil v, damit es nicht zu heiß werden kann. Die in den Kessel eingesezten geknieten Röhren 4 zeigen die Höhe des Wasserstandes im Kessel. Die Roststangen 5,5' liegen einzeln neben einander auf einem Ringe, der dicht über dem Aschenloche in den Kessel genietet ist. Beinahe der dritte Theil dieser Roststangen ist in der Mitte des Rostes mit einem nach Abwärts gerichteten Anhängsel oder Ringe 5' versehen, in welchen zum Behufe der Bildung einer temporären Handhabe eine Eisenstange gestekt werden kann, damit sich auf diese Weise eine der Roststangen ausheben und durch das Aschenloch entfernen läßt, sobald der Druk im Ofen beseitigt ist, und während eine große Hize in demselben Statt findet. Das Aschenloch sieht man bei 6. Zum Verschließen desselben, während ein Druk in ihm erforderlich ist, dient ein Schieber mit Zahnstange, mit Getrieben, mit einer Schieblade und mit einem Dekel, welcher Schieber ganz dieselbe Einrichtung hat, wie der in dem großen Feuerzuge befindliche: mit dem Unterschiede jedoch, daß er senkrecht gestellt ist. Zwischen dem Kessel und dem Ofen befindet sich ein Ring 8, der zum Anbolzen des Randkranzes der Schieblade 7 eine, gehörige Unterlage bildet. Bei dem Hahne 9 kann man das Wasser und den schwebenden Bodensaz aus dem Kessel ablassen. Durch das mit einem Dekel verschlossene Loch 10 ist zu dem Inneren Zugang gestattet, damit man die Bolzen durch den Ring 8 einsezen, und allen festeren Bodensaz, der nicht leicht mit dem Wasser bei dem Hahne 9 abfließt, abkrazen kann. Die Luftröhre 11 wird von einem gewöhnlichen Gebläse her mit Luft versehen, und leitet einen Luftstrom in das Aschenloch; ein von ihr auslaufender Arm 12 liefert auch an den über dem Feuer angebrachten Ofen einen Theil Luft, um dadurch eine vollkommenere Verbrennung zu bewirken. Die beiden mit Griffen ausgestatteten Drosselventile 13 dienen zur Regulirung der Quantität Luft, welche unter und über dem Feuer eiliges trieben wird. Die beiden Glasplatten 14, welche durch Ringe, die an die Enden zweier Röhren gebolzt sind, festgehalten werden, gestatten Einsicht in den Ofen und in die Aschengrube. Die Stopfbüchse 15 macht es möglich, daß sich der Kessel ausdehnen und zusammenziehen kann, ohne daß die Gefüge der Luftröhre Schaden leiden. Zwischen dem Kessel und dem Ofen bemerkt man die beiden Ringe 16, durch welche die Bolzen der Randkranze der Luftröhre gehen. Zutritt zu dem Inneren des Kessels gestattet das Einsteigloch 17, welches mit einem Thürchen und mit Schraubenklammern |90| verschlossen gehalten wird. Dagegen werden die Bolzen, die zur Befestigung des oberen Theiles des Feuerzuges auf dem Scheitel des Kessels dienen, durch das Loch 18 eingeführt. Die beiden Löcher 17 und 18 sind wie gewöhnlich oval, damit man deren Thürchen durch sie hindurch führen und von Innen befestigen kann, indem auf diese Weise der Druk sie noch fester anschließen macht. Mit 19 ist die Eisenstange bezeichnet, welche man durch den Ring 5' der Resistanzen zu steken pflegt. 20 ist ein um einen gebogenen Stiel 21 beweglicher Krazer, womit man die Asche und die zusammengebakenen Kohlen von den Roststangen abkrazen kann, wenn in der Mitte ungefähr der dritte Theil der Roststangen ausgenommen worden ist. Der Krazer läßt sich leicht durch das Thürchen des Aschenloches einführen, und zum Abkrazen der zurükgebliebenen Roststangen benuzen, so daß also auf diese Welse das Herausnehmen von zwei Drittheilen dieser Stangen vermieden ist. Die übrigen Theile, wie die Rands kränze, die Bolzen, die Schraubenmuttern etc., bedürfen, da sie den an den gewöhnlichen Dampfmaschinen vorkommenden vollkommen gleich und ähnlich sind, keiner besonderen Beschreibung. Da der Kessel nicht von der Asche und den zusammengesinterten Kohlen gereinigt werden kann, ausgenommen es wurde der Druk in demselben nachgelassen, so ist jede Dampfmaschine, die ununterbrochen arbeiten soll, mit zwei oder mehreren solchen Kesseln auszustatten, damit der eine gereinigt werden kann, während der andere der Maschine Kraft liefert. Will man der Maschine aus irgend einem Grunde einen hohen Schornstein geben, so ist in diesem etwas über dem oberen Schieber seitlich ein Thürchen anzubringen, durch welches das Brennmaterial in die Kammer geschafft werden kann.

Um nun eine nicht condensirende Dampfmaschine mit diesem Kessel in Gang zu sezen, beginne ich, wenn die Roststangen an Ort und Stelle gebracht worden sind, damit, daß ich, das Thürchen des Aschenloches öffne, die Drosselventile in der Luftröhre und auch das Dekelventil schließe, dagegen aber die beiden Schieber der Feuerzüge öffne, und den Kessel bis zu der mit 22 bezeichneten Höhe mit Wasser fülle. Hierauf bringe ich durch den Feuerzug eine oder mehrere Schaufeln glühender Kohlen auf den Rost, und auf diese etwas Kohlen. Mit dem Eintragen und Ausbreiten der lezteren fahre ich unter Anwendung eines hakenförmigen Schüreisens, womit ich zwischen den Zwischenräumen der Roststangen hindurch nach Aufwärts lange, so lange fort, bis ein starkes Feuer aufgezündet ist, und bis die Dampfentwikelung beginnt, wobei die Luft durch das Aschenloch zuströmt und durch den Schornstein entweicht. Bei diesem Stande der Dinge seze ich die Dampfmaschine und zugleich damit auch das |91| Gebläs in Bewegung, indem ich die Drosselventile öffne, das untere Schiebventil in dem Feuerzuge schließe und ein Gleiches auch mit dem Thürchen der Aschengrube thue. Die Kraft des Rauches und der übrigen Producte der Verbrennung hebt das Dekelventil empor, wo dann der durch dasselbe emporsteigende Strom in das Wasser herabgetrieben wird, damit er an dieses einen Theil seiner Hize abgebe und die Quantität des Dampfes vermehre, während die Gase und nicht zu verdichtenden Dämpfe emporsteigen und mit dem Dampfe in den Cylinder übergehen, um zur Bewegung der Maschine mitzuhelfen. Wenn das Feuer Nachschüren braucht, so fülle ich die Kammer g' mit Brennmaterial, schließe den oberen Schieber und hierauf den Lufthahn t, während ich den Sperrhahn s öffne, damit durch die Röhre r so lange ein Theil des Dampfes und des Gases in die Kammer einströme, bis in dieser der Druk dem im Kessel Statt findenden Druke gleichkommt. Ist dieß der Fall, so ziehe ich den unteren Schieber zurük, wo dann das Brennmaterial auf das Feuer herabfällt. Diese Operation wird so oft wiederholt, als es nöthig ist, und bis sich so viel Asche und zusammengesinterte Kohlen angesammelt haben, daß das Feuer nicht mehr mit der gewünschten Lebhaftigkeit brennen kann. In diesem Falle ist dann das Ventil 2 zu schließen, und die Maschine durch den anderen Kessel in Thätigkeit zu erhalten. Man bringt das Gebläs zum Stillstehen, öffnet das Sicherheitsventil, so wie auch den Sperrhahn r und den Lufthahn s, damit der Druk im Kessel schnell abnehme. Wenn dann einige der mittleren Roststangen auf die oben beschriebene Weise ausgehoben worden sind, so reinigt man die übrigen Theile des Rostes und sezt die ausgehobenen Stangen wieder ein, womit der Kessel abermal zum Gebrauche hergerichtet ist.

Nicht als meine Erfindung ist zu betrachten das Eintreiben von Luft in, unter und über das Feuer mittelst irgend eines Gebläses oder einer Röhrenvorrichtung; das Einleiten der Producte der Verbrennung in das Wasser des Kessels durch lange, enge, gebogene Röhren; die Einrichtung der Dampfröhre, des Dampfventiles, des Sicherheitsventiles, der Beobachtungsröhre, der Kaltwasserspeisungsröhre, und endlich auch keine der Zusammenfügungsmethoden des Kessels. Dagegen nehme ich in Anspruch die Anwendung einer kurzen, weiten und geraden Röhre mit einem Dekelventile, durch die ich die Producte der Verbrennung etwas unter dem Wasserniveau in den Kessel einleite. Ferner die Anwendung der beiden beschriebenen Schieber in dem Feuerzuge zum Behufe der Speisung des Feuers während des Spieles der Maschine. Dann den Ring an den Roststangen, welcher zum Ausheben derselben, während sie heiß sind, dient. Ferner die |92| Anwendung einer Communicationsröhre zwischen dem Ofen und der Kammer im Feuerzuge. Ferner die Anwendung eines Sperr- und eines Lufthahnes an dieser Röhre; und endlich die beiden Gläser an der Luftröhre, durch die man Einsicht in den Ofen und in die Aschengrube erhält.

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Dieß wäre demnach die Bennett'sche Maschine, über welche in neuester Zeit von Amerika aus so viel Rühmliches geschrieben worden ist. Man vergleiche hierüber das in unserem Journal Bd. LXV. S. 161 und 234 und Bd. LXVI. S. 241 Mitgetheilte. A. d. R.

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