Titel: de Pambour, über den Druk des Dampfes im Kessel und Cylinder bei stehenden Dampfmaschinen.
Autor: Pambour, François Marie Guyonneau
Fundstelle: 1842, Band 85, Nr. XCVI. (S. 401–405)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj085/ar085096

XCVI. Ueber den Druk des Dampfes im Kessel und Cylinder bei stehenden Dampfmaschinen; von Hrn. de Pambour.

Aus den Comptes rendus, Mai 1842, Nr. 20.

Bekanntlich nimmt man an, daß bei stehenden Dampfmaschinen während ihres normalen Ganges und bei gewöhnlicher Größe der Dampfwege, der Druk des Dampfes im Cylinder nur sehr wenig verschieden sey vom Druk im Kessel. Um die Ungenauigkeit dieser Annahme, welche von großem Einfluß auf die Berechnung der Dampfmaschinen ist, nachzuweisen, habe ich bekanntlich eine Anzahl von Versuchen gemacht, aus welchen hervorgeht, daß der Druk im Cylinder in gewissen Fällen eben so groß wie derjenige im Kessel ist, in anderen Fällen aber bei demselben Dampfwagen nur die Hälfte oder den dritten Theil des lezteren beträgt. Da die bloß von Dampfwagen hergenommenen Beispiele jedoch nicht genügend scheinen dürften, so beschloß ich einige directe Versuche auch mit stehenden Dampfmaschinen anzustellen, welche ich nun mittheilen will.

Eine Dampfmaschine mit Hochdruk ohne Absperrung, welche in Brighton bei der dortigen Wasserkunst angewandt wird, diente zu den ersten Versuchen. Der Durchmesser des Dampfcylinders beträgt 16 Zoll (engl. Maaß), die Hubhöhe 3 Fuß, der gewöhnliche Dampfdruk im Kessel 40 Pfd. auf den Quadratzoll; die Normalgeschwindigkeit des Kolbens ist 60 Spiele oder 180 Fuß per Minute und der Durchmesser des Dampfrohres ist 4 1/4 Zoll. Die Maschine sezt entweder sechs oder nur drei Pumpen in Thätigkeit. Diesen Umstand benuzte ich, um die Bedingungen ihrer Bewegung in beiden Fällen zu untersuchen.

I. Versuch. – Die Maschine bewegte sechs Pumpen von 18 Zoll Kolbenspiel; drei davon haben 8 Zoll, die drei anderen 8 1/2 Zoll Kolbendurchmesser. Sie arbeitete genau sechs Stunden und machte während dieser Zeit sehr regelmäßig in der Minute 56,11 Kolbenhübe. Der wirkliche Dampfdruk im Kessel oder vielmehr im Dampfrohre nicht weit vom Cylinder, mit dem Queksilbermanometer gemessen, betrug im Mittel 39,79 Pfd. per Quadratzoll (im Maximum 41, im Minimum 38 1/2).

II. Versuch. – Die Maschine bewegte nur drei Pumpen von 8 Zoll Durchmesser. Sie arbeitete 4 Stunden 50 Minuten und gab |402| in der Minute 57,3 Kolbenspiele. Der wirkliche mittlere Dampfdruk im Kessel war im Mittel 40,42 Pfd. per Quadratzoll (im Maximum 41 1/2, im Minimum 40).

III. Versuch. – Die Maschine bewegte dieselben drei Pumpen. Man suchte, welches der geringste Druk war, bei welchem sich die Maschine noch in gleichförmiger Bewegung erhalten konnte, ohne langsamer zu gehen. Nachdem der Druk im Kessel bis auf 15 1/2 Pfd. per Quadratzoll reducirt war, machte die Maschine 42 Kolbenspiele in der Minute.

IV. Versuch. – Die Maschine ging leer. Man suchte den geringsten Dampfdruk, bei welchem sie sich noch im Gange erhalten konnte. Als der Druk im Kessel auf 3 1/2 Pfd. per Quadratzoll vermindert war, machte sie 22 Kolbenspiele in der Minute.

Bei dem ersten Versuch arbeitete die Maschine in ihrem regelmäßigen Zustande, d.h. mit ihrem Centrifugalregulator und dem Dampfeinlaßventil so regulirt wie gewöhnlich, wenn sie sechs Pumpen treibt. Bei dem zweiten Versuch arbeitete sie auch wie gewöhnlich, wenn sie nur drei Pumpen treibt. Es war also an den gewöhnlichen Umständen, unter denen die Maschine arbeitet, durchaus nichts verändert. Beim dritten und vierten Versuche blieb Alles wie beim zweiten Versuch eingerichtet.

Aus dem vierten Versuche geht hervor, daß die Reibung der Maschine, ohne Belastung, 3 1/2 Pfd. auf den Quadratzoll Kolbenfläche nicht übersteigen kann, und der so langsame Gang läßt voraussezen, daß sich das Gleichgewicht des Dampfdruks im Kessel und Cylinder herstellen konnte, so daß man ohne merklichen Fehler den Reibungswiderstand in der Maschine zu 3 1/2 Pfd. auf den Quadratzoll der Kolbenfläche annehmen kann.

Der dritte Versuch zeigt eben so, daß die ganze Belastung der Maschine, mit drei Pumpen, und alle Reibungen inbegriffen, höchstens 15 1/2 Pfd. auf den Quadratzoll Kolbenfläche beträgt; zieht man den Reibungswiderstand der Maschine ab, so folgt, daß die Belastung und die Reibung der drei Pumpen von 8 Zoll Durchmesser 12 Pfd. per Quadratzoll betrug.

Da nun die Last der drei Pumpen von 8 Zoll Durchmesser durch einen Druk von 12 Pfd. per Quadratzoll repräsentirt ist, so folgt, daß die Arbeit der drei Pumpen von 8 1/2 Zoll Durchmesser im Verhältniß der drei ersteren einen Druk von 13,55 Pfd. per Quadratzoll Kolbenfläche erheischen muß, so daß die Arbeit aller sechs Pumpen nebst der Reibung einen Gesammtwiderstand von 12 + 13, 55 + 3,50 = 29,05 Pfd. per Quadratzoll Kolbenfläche bildet. Hienach geben die angestellten Versuche folgende Resultate:

|403|
Wirksamer Druk
im Kessel.
Wirksamer Druk
im Dampfcylinder.
Verhältniß.
Versuch III. 15,50 Pfd. 15,5 Pfd. 1.
– II. 40,42 – 15,5 – 0,38.
– I. 39,79 – 29,05 – 0,73.

Die zweite Maschine, womit ich Versuche anstellte, ist nach dem System von Evans construirt, d.h. mit Hochdruk und Absperrung; sie wurde in derselben Anstalt wie die vorhergehende benuzt und auch zu demselben Zwek, aber mit anderen Getrieben. Der Durchmesser ihres Dampfcylinders war 16,5 Zoll, der Hub des Dampfkolbens 3 Fuß; 0,517 davon wurden vor der Absperrung des Dampfes durchlaufen; der wirksame Dampfdruk im Kessel war gewöhnlich 40 Pfd. per Quadratzoll; die Normalgeschwindigkeit des Kolbens 60 Spiele oder 180 Fuß per Minute; der Durchmesser des Dampfrohrs 4 1/2 Zoll. Mit dieser Maschine erhielt ich folgende Resultate.

I. Versuch. – Die Maschine bewegte sechs Pumpen von 18 Zoll Hubhöhe; drei davon hatten 8 Zoll, die drei anderen 8 1/2 Zoll Durchmesser. Die Maschine arbeitete 6 Stunden 14 Minuten lang und gab sehr regelmäßig 63,31 Kolbenspiele in der Minute. Der wirksame Dampfdruk im Kessel war ohne merkliche Abweichung 40 Pfd. per Quadratzoll.

II. Versuch. – Die Maschine bewegte nur drei Pumpen von 13 Zoll Hubhöhe und 8 Zoll Durchmesser. Sie arbeitete 4 Stunden 42 Minuten und gab 66,1 Kolbenspiele in der Minute. Der wirksame Dampfdruk im Kessel war durchschnittlich 40,34 Pfd. per Quadratzoll (im Maximum 41,50, im Minimum 40).

III. Versuch. – Die Maschine bewegte dieselben drei Pumpen; der geringste Dampfdruk im Kessel, bei welchem sie dieselben noch in gleichförmiger Bewegung erhalten konnte, betrug 16,5 Pfd., wobei regelmäßig 40 Kolbenspiele in der Minute erfolgten.

IV. Versuch. – Die Maschine ging leer. Bei 5 Pfd. wirksamem Dampfdruk im Kessel erfolgten regelmäßig noch 24 Kolbenspiele in der Minute.

Bei diesen Versuchen wurde die Maschine wie gewöhnlich durch das konische Pendel ohne Dazwischenkunft des Maschinisten regulirt und sie war für die respective Belastung mit sechs und drei Pumpen ganz in ihrem gewöhnlichen Zustande.

Der vierte Versuch beweist, daß die eigene Reibung der Maschine bei dem Dampf, vor seiner Absperrung im Cylinder, einen Druk von sehr nahe 5 Pfd. per Quadratzoll Kolbenfläche erheischte; nach dem dritten Versuch ist die Belastung durch drei 8zöllige Pumpen 16,5 Pfd. auf den Quadratzoll Kolbenfläche, vor der Absperrung; daraus geht hervor, daß mit sechs Pumpen die Last mit Inbegriff |404| der Reibung 29,48 Pfd. per Quadratzoll Kolbenfläche nicht übersteigen konnte. Hienach gaben die Versuche folgende Resultate:

Wirksamer Druk
im Kessel.
Wirksamer Druk
im Cylinder, vor der
Absperrung.
Verhältniß.
Versuch III. 16,50 Pfd. 16,5 Pfd. 1.
– II. 40,34 – 16,5 – 0,41
– I. 40,00 – 29,48 – 0,74.

Diese Versuche beweisen hinreichend, daß die Annahme einer Gleichheit oder auch nur eines constanten Verhältnisses zwischen dem Dampfdruk im Kessel und Cylinder unrichtig ist; damit aber in dieser Hinsicht gar kein Zweifel bleiben kann, wollen wir auch noch einige Versuche anführen, welche an Cornwaller Dampfmaschinen mit den bei denselben angebrachten Indicatoren angestellt wurden. Bekanntlich besteht dieses von Watt erfundene Instrument aus einer durch den Dampf zusammengedrükten Feder, welche auf einer beweglichen Papierscheibe mittelst eines am Ende der Feder befestigten Bleistifts eine Curve verzeichnet, die den Druk des Dampfes im Cylinder für jeden Punkt des Kolbenhubes anzeigt. Mittelst der Aufzeichnung eines solchen Indicators kann man leicht den Druk des Dampfes im Cylinder mit dem gleichzeitig im Kessel stattfindenden vergleichen und hienach findet man zwischen beiden sehr große und sehr veränderliche Unterschiebe. Als Beleg dienen die auf den ersten Tafeln des III. Bandes der Transactions of the Institution of Civil Engineers (in London) verzeichneten Versuche; Beispiele:

Wirksamer Dampfdruk
im Kessel, in Pfunden
per Quadratzoll.
Größter wirksamer
Dampfdruk im Cylinder,
während seiner Communicat.
mit dem Kessel.
Verhältniß.
Maschine von Huel Towan 61,8 Pfd. 27,0 Pfd. 0,44
– – East Crinnis 36,8 – 23,1 – 0,63
Dieselbe 26,3 – 20,0 – 0,76

Aus diesen Beobachtungen geht also hervor, daß bei stehenden Dampfmaschinen der Dampf eben so bedeutende Reductionen in seiner Spannung erfährt und die eben so wenig dem Druk im Kessel proportional sind, als bei Locomotivmaschinen; ferner daß, da bei den Locomotivmaschinen die Dampfwege 1/9–1/11 vom Querschnitte des Kolbens haben, bei den zu obigen Versuchen benuzten Maschinen aber 1/14–1/13 (was mehr ist, als man ihnen bei feststehenden Dampfmaschinen zu geben pflegt, wo man gewöhnlich den Dampfwegen nur 1/26 der Kolbenfläche zum Querschnitt gibt) die beobachteten Resultate nicht einem zu geringen Querschnitt der Dampfwege zugeschrieben werden können. Es ist also bei den stehenden Dampfmaschinen eben so wenig als bei den Locomotivmaschinen möglich, |405| den Dampfdruk im Cylinder zu berechnen, um daraus den Nuzeffect der Maschine mittelst eines auf den beobachteten Druk im Kessel anzuwendenden constanten Coefficienten abzuleiten.

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