Titel: Sims' Dampfmaschine mit verbundenen Cylindern.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1848, Band 109, Nr. XLV. (S. 263–267)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj109/ar109045

XLV. Beschreibung einer Dampfmaschine von 30 Pferdekräften, mit verbundenen Cylindern, construirt vom Civilingenieur James Sims in Redruth (England).

Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement, Jun. 1848, S. 306.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Diese Dampfmaschine, welche in der Fabrik des Hrn. F. Arour in Elbeuf arbeitet, ist in Fig. 1 im verticalen Durchschnitt und Fig. 2 in einer Seitenansicht dargestellt. Sie besteht aus zwei Cylindern von ungleichem Durchmesser, welche übereinander stehen, nämlich dem Cylinder A, der mit einem Mantel B versehen ist, um die Temperatur des Dampfes unter dem großen Kolben nicht sinken zu lassen, und dem Cylinder C, dessen Rauminhalt nur den vierten Theil des größeren Cylinders beträgt. Die Kolbenstange D ist mit zwei Kolben versehen, von denen der eine E in dem großen, der andere F in dem kleinen Cylinder arbeitet, G Verbindungsröhre der Maschine mit dem Condensator H. l Luftpumpe, J Speisepumpe, K Kaltwasserpumpe. a Ventil, durch welches der Dampf aus dem Kessel über den Kolben F des oberen Cylinders gelangt, b Canal oder Röhre, durch welche der Dampf aus dem oberen Cylinder C, nachdem derselbe durch das Ventil c getreten ist, in den unteren Raum des Cylinders H kommen kann. d Röhre, welche die Verbindung des Raumes zwischen beiden Kolben und der Saugröhre G, also dem Condensator H herstellt. e Klappe oder Ventil zum Absperren der Saugröhre.

Der Dampf tritt von dem Kessel aus direct auf den Kolben F, wenn das Ventil a offen ist. Zu gleicher Zeit ist aber auch der große Cylinder in Verbindung mit dem Condensator H. Hat der kleine Kolben seine tiefste Stellung erreicht, so wird die Verbindung mit dem Kessel unterbrochen, ebenso wie die des großen Cylinders mit dem Condensator, und der sich expandirende Dampf gelangt nun unter den großen Kolben, so daß auf diese Weise nun beide ihre rückgängige Bewegung machen. Der Raum zwischen beiden Kolben ist beständig mit dem Condensator in Verbindung, so daß, wenn die Kolben nicht gehörig dampfdicht wären, dieß nur Verlust an Brennmatial zur Folge hätte, aber den Gang der Maschine nicht stören könnte.

Vortheile dieses Systems. Es ist bei demselben nur ein Parallelogramm nöthig, und die Condensation ist vollständiger, da nicht, |264| wie gewöhnlich, auf je zwei Cylinder voll Dampf ein Kolbenhub der Luftpumpe kommt, sondern auf jeden Cylinder voll Dampf ein Hub.

Nachtheile. Zu den Nachtheilen dieses Systems muß man die unregelmäßige Geschwindigkeit rechnen, welche nothwendig aus der verschiedenen Wirkung des Dampfs beim Abwärtsgehen des Kolbens und bei seinem Emporsteigen hervorgehen muß, und welche man durch ein größeres Schwungrad wieder ausgleichen muß. Ferner ist es sehr schwierig, die beiden Cylinder vollkommen concentrisch zu stellen. Läßt der kleine Kolben Dampf durch, so gelangt derselbe direct zum Condensator, ohne irgend eine Leistung verrichtet zu haben, während derselbe bei den zweicylinderigen Maschinen noch durch Expansion arbeitet.

Die beschriebene Maschine ist mit zwei Kesseln versehen, welche abwechslungsweise gebraucht werden. Der erste, ein sogenannter Cornwallis-Kessel, wurde von dem englischen Mechaniker geliefert, und hat 1,75 Met. Durchmesser, und eine Länge von 9,75 Meter. Die Feuerung befindet sich innerhalb desselben, und zwar in einer Röhre von einem Meter Durchmesser.

Die Zeichnung Fig. 3 stellt einen Längen-Durchschnitt dieses Kessels nach der Linie A B Fig. 4 vor. Fig. 4 ist ein horizontaler Durchschnitt desselben und zwar nach der Linie C D Fig. 3.

Fig. 5 Ansicht des Kessels von vorne.

Fig. 6 verticaler Querdurchschnitt nach der Linie E F in Fig. 3, Fig. 7 zweiter Querschnitt nach der Linie G H.

A, A Mauerwerk, in welchem der Kessel liegt. B innere cylindrische Feuerröhre, in welcher der Rost C sich befindet, D Aschenfall oder Aschenraum. E Schürthüre, F Thüre vor dem Aschenraum. G Kessel, in welchem die Feuerröhre liegt. H Dampfhut.

Der zweite Kessel, welcher später angeschafft wurde, hat wegen unzulänglicher Räumlichkeit Siederöhren. Der erste hat, wenn nur die Hälfte der Feuerröhre gerechnet wird, eine Heizfläche von 52 Quadratmetern. Bei dem zweiten findet sich, wenn der halbe Kessel und die ganzen Siederöhren zusammengerechnet werden, eine Heizfläche von 38 Quadratmetern. Da die Maschine als mit einer Kraft von 30 Pferden verkauft wurde, so kommt beim ersten Kessel auf die Pferdekraft eine Heizfläche von 1,73 Met., bei dem zweiten dagegen von 1,26 Met.

Seitdem diese beiden Kessel in Gebrauch sind, haben alle vergleichenden Versuche, welche in Bezug auf Brennmaterial-Verbrauch angestellt wurden, ein constantes Resultat gegeben. Der Verbrauch von Brennmaterial verhielt sich nämlich, unter sonst gleichen Umständen, immer |265| wie 8 : 11, so daß also der Kessel mit Siederöhren beinahe die Hälfte mehr verbraucht, als der Kessel mit inwendiger Feuerung.

Seit letzterer in Gebrauch ist, mußten mit demselben häufig Reparaturen vorgenommen werden, und zwar in Folge eines Ereignisses, welches der Nachlässigkeit des Heizers zuzuschreiben ist. Derselbe ließ nämlich den Wasserstand im Kessel so sinken, daß der obere Theil der Heizröhre blos lag und rothwarm wurde. Ihre Erneuerung machte viele Schwierigkeit, woran wahrscheinlich die Unerfahrenheit der Kesselschmiede Schuld ist, welche auf eine größere Ausdehnung der inneren Röhre als des Kesselkörpers hätten rechnen sollen.

Der Dampfhub ist bei diesem Kessel nicht an der geeignetsten Stelle, da er sich gerade über dem Herde befindet, wo das Wasser am stürmischsten aufkocht, wodurch unvermeidlich mit dem Dampfe auch Wasser fortgerissen wird. Dieser Uebelstand wurde im vorliegenden Falle jedoch wenig merklich, wegen des großen Durchmessers und der aufrechten Stellung der Dampfröhre. Diese gußeiserne Röhre hat nämlich einen Durchmesser von 20 Centimetern.

Protokoll über einen Versuch, welcher mit dem dynamometrischen Zaum an der oben beschriebenen Maschine gemacht wurde.

Am 14. Dec. 1845 stellte ich auf Verlangen des Hrn. Arour folgenden Versuch mit der erwähnten Dampfmaschine an, um die Quantität Steinkohlen zu ermitteln, welche stündlich für die Pferdekraft consumirt wird. Am 13. Dec., als am Abend vorher, wurde der zaum an eine liegende Welle angelegt, welche durch zwei Stirnräder mit der Schwungradachse in Verbindung stand. Das Rad auf der Schwungradachse hatte 164 Zähne, dasjenige auf der Achse des Zaumes dagegen 69. Der Hebelarm hatte von der Mitte der Welle aus gemessen, bis zu der Schnur, an welche die Gewichte gehängt wurden, in horizontaler Richtung eine Länge von 3 Meter. Nachdem der Zaum so vorgerichtet war, daß er gehörig oscilliren konnte, sich nicht erwärmte und keine Stöße veranlaßte ließ man ihn einige Zeit lang in Thätigkeit, und heizte den Kessel, ohne irgend eine Notiz zu nehmen, dabei fort, um abzuwarten, bis alles sich im normalmäßigen Zustande befände.

Ein Zähler war auf der Achse des Zaumes angebracht, um die Anzahl der Umdrehungen anzugeben, und zum genauen Abwiegen der Kohle waren ebenfalls Vorbereitungen getroffen. Um 1 Uhr 43.Minuten, als alles in gehörigem Gange war, und gerade frisch nachgeheizt werden sollte, um den Dampfdruck im Kessel zu erhalten, fing man an |266| von der abgewogenen Kohle zu nehmen. Im nämlichen Augenblicke setzte man die Zeiger des Zählers auf Null, und brachte eine Secundenuhr in Gang, deren Zeiger bisher auf Null erhalten worden waren.

Man beobachtete nun von dieser Zeit an mit Aufmerksamkeit den Gang der genannten Maschine, und notirte von 15 zu 15 Minuten den Wasserstand und die Dampfspannung im Kessel, deßgleichen die Anzahl Umdrehungen, welche die Zaumachse vom Anfange des Versuches an gemacht hatte. Um 4 Uhr 26 Minuten beendigte man unter ganz gleichen Umständen wie beim Anfange des Versuches, in Bezug auf die Feuerung, Wasserstand und Dampfspannung im Kessel die Operation, mit deren regelmäßigem Verlaufe man ganz zufrieden seyn konnte.

1) Der mittlere Dampfdruck im Kessel betrug 2,42 Atmosphären.

2) Die mittlere Geschwindigkeit der Zaumachse betrug 45,2 Umdrehungen inder Minute.

3) Der Verbrauch von guten Steinkohlen war für den ganzen Versuch 103,50 Kilogr., was stündlich 35,89 Kilogr. ausmacht.

4) Das an das Ende des Zaumhebels angehängte Gewicht betrug 100 Kilogr.

Aus diesen Daten geht hervor, daß die Maschine eine Kraft von 18,93 Pferden ausübte. Vergleicht man nun dieses Resultat mit dem Kohlenverbrauch, so ergibt sich, daß stündlich für die Pferdekraft 1,89 Kilogr. Steinkohlen erforderlich waren.

Dieses Resultat ist an und für sich schon sehr merkwürdig, da ich in dem Departement der untern Seine keine Dampfmaschine traf, deren Brennmaterialverbrauch so außerordentlich gering gewesen wäre.

Die von dem Zaume angegebene Kraft von 18,93 Pferden, war jedoch nicht die ganze Kraft, welche die Maschine während des Versuchs ausübte; denn da Hr. Arour täglich für seine Fabrik eine ungeheure Menge Wasser braucht, so mußte statt einer gewöhnlichen Pumpe zum Bedienen des Condensators und zum Speisen des Kessels, eine Pumpe von 40 Centimeter Durchmesser und 68 Centim. Hub angehängt werden, welche per Secunde ungefähr 1,297 Liter Wasser aus einer Tiefe von 13 Meter schöpft, und folglich zu ihrem Betriebe eine Kraft von wenigstens 3,74 Pferden erheischt. Nimmt man nun mit den meisten Constructeuren an, daß 12 Liter kaltes Wasser per Pferdekraft zum Condensiren und Speisen des Kessels bei einer guten Maschine hinreichen, so ergibt sich, daß wenn die Kaltwasser-Pumpe auf die nöthigen Dimensionen reducirt worden, wäre, sie nur 0,78 Pferdekraft in Anspruch genommen haben würde, und daß also die an die Maschine des Hrn. Arour angehängte Pumpe 2,96 Pferdekräfte mehr brauchte.

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Dieser für die Maschine selbst nicht nöthige Mehrverbrauch von Kraft muß deßhalb noch zu den vom Zaume angegebenen 18,93 Pferdekräften addirt werden, um die Leistung der Maschine während des Versuches vollständig zu haben. Die Totalwirkung der Maschine ist also 21,89 Pferdekräfte zu 75 Kilog. 1 Meter hoch in der Secunde gehoben. Vergleicht man diese Kraft mit der stündlich verbrannten Kohlenmenge, so findet man, daß der wirkliche Kohlenverbrauch für die Pferdekraft per Stunde nur 1,63 Kilog. beträgt.

Der unterzeichnete Ober-Ingenieur bestätigt, daß er im Departement der untern Seine noch keine Maschine geprüft habe, welche weniger als 2,50 Kilog. Steinkohlen stündlich per Pferdekraft verbraucht, und daß folglich die Hrn. Aroux in Elbeuf gehörende Maschine mit sogenannten combinirten Cylindern nicht mehr als zwei Drittel des Brennmateriales erfordert, welches die beste auf Brennmaterial-Verbrauch untersuchte Maschine im Departement der untern Seine stündlich verzehrt.

Rouen, den 23. Januar 1846.

Saint-Léger.

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