Titel: Dumery, über rauchverzehrende Oefen und seinen neuen rauchlosen Heizapparat.
Autor: Duméry, C. J.
Fundstelle: 1856, Band 140, Nr. LIII. (S. 241–259)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj140/ar140053

LIII. Ueber rauchverzehrende Oefen im Allgemeinen und einen neuen rauchlosen Heizapparat für Dampfkessel etc.; von dem Ingenieur C. J. Duméry.

Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement, Novbr. 1855, S. 771.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

Die wichtige Frage der Rauchverbrennung in den Oefen der Dampfkessel etc., für welche in Frankreich kein Gewerbetreibender gleichgültig geblieben ist, besonders seit der Verordnung vom 11. November 1855, hat auch die Société d'Encouragement beschäftigt und Nachstehendes ist ein Bericht von einem ihrer Mitglieder, dem Ingenieur Duméry.

Bekanntlich zeigt der Rauch eine unvollkommene Verbrennung an; daraus könnte man schließen, daß man nur die Verbrennung zu vervollständigen braucht, um den Rauch zu vermeiden; dieß ist aber unsere Meinung nicht; wir glauben im Gegentheil, daß der Raucy ein unverbrennbarer, wenigstens nicht mit Nutzen und Vortheil verbrennbarer Körper ist.

Das aus einem mit Rost versehenen Ofen entweichende Gas wieder zu entzünden, scheint uns, in gewerblicher Beziehung, d.h. mit Vortheil, unausführbar zu seyn. Denn nach unserer Ueberzeugung ist der einmal gebildete Rauch, obwohl er brennbare Elemente enthält, ein ungleichartiges Gemenge, welches keinen Nutzeffect liefern kann.

Um diese Behauptung zu erläutern, müssen wir zuvörderst auseinandersetzen, was wir unter dem Worte Brennmaterial verstehen.

Im Allgemeinen ist unter dem Wort „Brennmaterial“ jede Substanz zu verstehen, welche sich durch das Feuer zerstören läßt, im Gegensatz mit den unverbrennlichen Körpern welche der Einwirkung des Feuers widerstehen. – In technischer Beziehung versteht man darunter jeden Körper, |242| welcher sich chemisch mit dem Sauerstoff verbinden kann. – Aus dem gewerblichen Gesichtspunkte versteht man unter Brennmaterialien Stoffe, welche durch ihre Verbrennung Wärme entwickeln und mittheilen können, und bei denen die Verbrennungstemperatur mit der entwickelten Wärme nicht im Gleichgewicht steht.

Nasses Gras, abgestorbene und feuchte Baumblätter, verfaultes Holz, sind im absoluten Sinne des Wortes brennbare Körper. In gewerblicher Beziehung können wir sie aber nicht als Brennmaterialien betrachten, weil die Summe der für den Verbrennungsact verbrauchten Wärme der erzeugten Wärme das Gleichgewicht hält, so daß sie gänzlich absorbirt wird und keine benutzbare Wärme übrig bleibt.

Der Rauch, welchen einige Schriftsteller unter die Brennmaterialien zählen, wird von uns den unverbrennlichen Körpern beigeordnet, nicht deßhalb, weil er kein brennbares Element enthält, sondern aus dem einzigen Grunde, weil er durch seine Verbrennung eine größere Wärmemenge absorbirt, als er zu entwickeln im Stande ist.

Für uns zerfällt das Wort Brennmaterial in drei Kategorien:

wirksames Brennmaterial,

neutrales Brennmaterial,

unwirksames Brennmaterial.

Wirksame oder active Brennmaterialien sind diejenigen Körper, welche Wärme entwickeln oder liefern, wie Steinkohle, Holz etc.

Neutrale sind diejenigen, welche, wie faules Holz oder Rauch, eben so viel Wärme absorbiren als sie entwickeln.

Unwirksame oder passive Brennmaterialien sind solche Körper, welche, wie die Kohlensäure, eine sehr große Wärmemenge absorbiren, um sich in Kohlenoxydgas zu verwandeln.

Da die Steinkohle das in den Gewerben am allgemeinsten angewendete Brennmaterial ist, so wählen wir sie als Grundlage unserer Erörterungen. Die Steinkohlen haben jedoch ein sehr verschiedenartiges Ansehen und sehr verschiedene Charaktere; manchmal enthalten sie großentheils nur Kohlenstoff, wie die Kohks und die anthracitartigen Steinkohlen, wogegen andere eine große Menge flüchtiger Stoffe enthalten, nämlich Kohlenwasserstoffe, daher wir wenigstens einen Unterschied zwischen diesen äußersten Qualitäten machen müssen.

Bei der chemischen Analyse beschränkt man sich in der Regel auf die Bestimmung des Kohlenstoffgehalts und der übrigen Bestandtheile der Steinkohlen; die physische Constitution, der Grad der Trockenheit, die mehr oder weniger vollständige und innige Verbindung der Bestandtheile, werden als Nebenfragen betrachtet.

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In den Gewerben, in der Praxis dagegen zeigt der Physische Zustand der Kohle einen großen Einfluß auf die Leichtigkeit ihrer Verbrennung:

wenn, bei gleichem Wasserstoffgehalt, die Elementar-Bestandtheile innig mit einander verbunden sind, so trennt sich der Wasserstoff unter dem Einfluß der Wärme von dem Kohlenstoff, ohne sichtbare Theilchen mit sich zu reißen;

wenn dagegen die Steinkohle sich der Beschaffenheit der künstlichen Kohlen nähert, wenn sie ein bloßes Gemenge ist, wie die künstlichen, aus trockenen Kohlen und Theer bereiteten Brennmaterialien, so erfolgt die Trennung, durch die Wärme veranlaßt, sehr schnell. Die bituminösen Theile kommen in Gluth, verbrennen zuvörderst allein und reißen die rußigen, welche zu schnell in Freiheit gesetzt wurden, mit sich.

Letztere Kohlen sind diejenigen, welche die größten Schwierigkeiten darbieten, um die Verbrennung ohne Rauch zu bewerkstelligen; wir wählen sie daher vorzugsweise als Anhaltspunkt; bei denselben kann über eine stattfindende unvollkommene Verbrennung keine Täuschung stattfinden, weil sichtbare Kennzeichen solche andeuten, wogegen bei den trockenen und mageren Kohlen eine unvollständige Verbrennung vorkommen kann, ohne daß man es in der gewöhnlichen Praxis wahrnimmt.

Mit dem Ausdruck Rost bezeichnen wir das Ganze der jetzt gebräuchlichen Vorrichtung, bestehend: in einem Aschenkasten, der die reine, zur Verbrennung erforderliche Luft enthält; einem Rost oder einer durchlöcherten Platte, durch welche die Luft strömen kann und auf der das Brennmaterial liegt; endlich darüber einem Raume zur Entwickelung der brennbaren Gase, der mit einer Thür verschlossen werden kann, durch welche das Brennmaterial eingeschürt wird. Bei dem Rost kommen also drei Etagen, drei übereinander liegende Ebenen, in Betracht: 1) reine Luft im untern Theil; 2) die Brennmaterialschicht unmittelbar darüber; 3) der Raum in der obersten Etage, in welcher sich die brennbaren Gase entwickeln.

Wenn ein Herd in voller Feuerung ist und zweckentsprechend functionirt, so muß man unter dem Rost reine Luft, und über der glühenden Brennmaterialschicht Kohlensäure finden.

Enthält die Kohlensäure noch unverbrannte brennbare Gase, so schließt man daraus, daß das Luftvolum zu schwach war; enthält sie Sauerstoff, so folgert man daraus, daß die Luftmenge zu beträchtlich war; enthält sie endlich beide, d.h. unverbrannte Gase und Sauerstoff, so ist dieß ein Zeichen, daß die brennbaren Gase mit dem Sauerstoff nicht zusammentrafen, oder daß sie sich an einem zur Verbrennung ungeeigneten Ort begegnet sind.

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Wenn man einen Herd dieser Art mit Brennmaterial speisen will, so öffnet man die Thür und breitet auf der Oberfläche der glühenden Kohlen, so gleichförmig als möglich, eine sehr dünne Schicht frischen Brennmaterials aus.

Der Vorgang ist dann folgender:

Abgesehen von der abkühlenden Wirkung des sehr beträchtlichen Volums kalter Luft, die während des Schürens einströmte, verhindert die Decke von kalten Kohlen, welche auf der glühenden Schicht ausgebreitet wurden, die Strahlung der letztern auf den zu feuernden Generator; die zwischen den Roststäben und dieser frischen Rinde concentrirte Wärme bringt die Asche zum Schmelzen und veranlaßt die Bildung von Schlacken, welche sich an den Rost ansetzen und sich dem Durchströmen der Luft widersetzen. Die in den frischen Kohlen enthaltenen Gase entwickeln sich als dicker Strom in einem Mittel, dessen Temperatur gesunken und welches mit Kohlensäure gesättigt ist. Daher ist denn auch die Verbrennung des gekohlten Wasserstoffs nur eine theilweise und unvollkommene, und die Gase entweichen mit sehr viel beigemischtem feinem Ruß aus der Esse.

Eine von der erwähnten abweichende Methode des Schürens besteht darin, daß man, sobald die Thür offen ist, die glühenden Kohlen zurückstößt und daher in der Nähe der Thür einen freien Platz hervorbringt, um dort die zu verbrennenden Kohlen abzulegen. Da auf diese die Hitze des Herdes nur nach und nach einwirken kann, so destilliren sie langsamer, unterbrechen die strahlende Wärme weniger, und die von ihnen erzeugten Gase müssen sich, indem sie über die glühende Schicht weggehen, erwärmen und verbrennen.

Diese Schürmethode ist anscheinend zweckmäßiger, sie führt jedoch keineswegs zu dem gewünschten Ziele: alle, unter dem Einflüsse eines Zuges in einen Herd dringenden oder sich aus dem Brennmaterial entwickelnden Gase werden sogleich in der Richtung dieses Zuges geneigt, und sobald sie über die Kohlenschichten hinaus gekommen sind, verfolgen sie den kürzesten Weg, um sich in die Esse zu begeben, d.h. sie biegen sich um und gehen in parallelen Schichten, welche durch die Reibungen an den Wänden oder in den Knieen endlich in Unordnung kommen müssen, jedoch zu spät, um sich innig zu vermischen (was ihre Verbrennung begünstigen würde); die Gase bewegen sich also in der folgenden Ordnung parallel:

am obern Theil, in der Nähe der Generatorwände, welche verhältnißmäßig kalt sind, findet sich die reinste Schicht von gekohltem Wasserstoff;

unmittelbar darunter findet sich eine Schicht von Kohlensäure, mit sehr wenig Sauerstoff;

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endlich in der Nähe des Brennmaterials eine an Sauerstoff weit reichere Kohlensäureschicht.

In vielen Fällen, besonders damit die Entwickelung dieser verschiedenen Schichten leicht erfolgt und die Querschnitte im Verhältniß der Entwickelung zunehmen, gibt man dem Rost eine schwache Neigung von der Thür nach der Feuerbrücke.

Diese Schürmethode, wenn sie auch mit Genauigkeit und mit der Regelmäßigkeit einer mechanischen Bewegung ausgeführt würde, kann doch nicht das gewünschte Resultat liefern, denn sie scheitert an dem zur Verbrennung der Gase gewählten Orte.

Die schwache Seite aller dieser Einrichtungen besteht nämlich darin, daß man ein neues und reines Gas mit verdorbenen Elementen verbrennen will; man muß letztern eine Eigenschaft zurückgeben, die sie nicht mehr haben, und indem man sie mit einem Ueberschuß von Sauerstoff verdünnt, erzeugt man ein Gemisch, welches wir unverbrennlich nennen. Lufteinströmungen über dem Herde hat man seit zwanzig Jahren als Mittel der Rauchverbrennung empfohlen; diese Luftadmissionen wurden in Form, Ort, Anzahl, Temperatur, Geschwindigkeit und Druck verschieden gewählt, aber stets haben sie ihren Zweck verfehlt.

Sie haben ihn aber nicht nur deßhalb verfehlt, weil der Ort schlecht gewählt war und das Gemisch, wie gesagt, unverbrennlich ist, sondern auch weil man eine zweite nicht minder gefährliche Klippe vernachlässigt hat, indem man die Gase in großen, oder vielmehr in Ungewissen, unbekannten und unregelmäßigen Volumen verbrannte.

Unter den verschiedenen Zuständen, in denen die kohlenstoffreichen brennbaren Körper sich uns darbieten, macht der gasförmige die wesentlichsten Schwierigkeiten, um eine vollkommene Verbrennung zu erlangen. Die Gränzen innerhalb deren solche möglich ist, sind so beschränkt, daß man daran verzweifeln muß die Gase als Heizmaterial mit vollständiger Verbrennung im Großen anwenden zu können.

Der verewigte Ebelmen hat dieß vollkommen begriffen; er hütete sich wohl das Kohlenoxydgas in einem einzigen starken Strome zu verbrennen; er vertheilte die zu verbrauchende Menge durch eine gewisse Anzahl von Düsen, die er in eine Linie legte und wodurch er eine Flamme erzeugte, welche gleichförmig mit dem Sauerstoff der Luft gespeist wurde; überdieß war sein Gas rein, während es über einem Herde stets mit Kohlensäure verunreinigt ist.

Um sich von der Schwierigkeit der vollständigen Verbrennung des gekohlten Wasserstoffgases zu überzeugen, braucht man nur den Brenner einer Lampe zu untersuchen und sich zu erinnern, was früher unsere Lampen |246| mit plattem Docht, rother und rauchiger Flamme waren. Der Glascylinder war bei diesen Lampen so weit, daß er nur zum Schutz und gar nicht zur Regulirung diente.

Argand hat durch die Erfindung seines Brenners mit doppeltem Luftzuge einen sehr großen Fortschritt bei den Beleuchtungsapparaten erzielt; er hat eine sehr dünne Schicht brennbaren Gases zwischen zwei Schichten reiner Luft zu bringen gewußt; das Licht wechselte sofort seine Beschaffenheit und Stärke, und man konnte es nun schon besser reguliren und es von viel größerem Volum erlangen. Da aber bei Argand's Einrichtung das zugelassene Luftvolum bestimmt und unveränderlich war, so konnte man die Verbrennung nicht anders mäßigen oder verstärken, als indem man das Austreten des brennbaren Gases verminderte oder vermehrte, d.h. den Docht hob oder senkte; da jedoch das Volum des gekohlten Wasserstoffgases, welches ohne Rauch verbrannt werden kann, sehr gering ist, so hatte die Intensität des durch diese Lampen erzeugten Lichtes sehr beschränkte Gränzen. Erst als die beweglichen Zuggläser erfunden wurden, welche gehoben oder gesenkt werden können, war man im Stande das einströmende Luftvolum und die Schnelligkeit seines Zuges nach Belieben zu verändern, so daß das Problem wirklich gelöst war.

Man kann daher sagen, daß unter den gebräuchlichen Apparaten die Lampe das einzige Beispiel einer vollständigen und vollkommenen Verbrennung darbietet.

Alle Fehler sind bei der Lampe sichtbar, geben sich unmittelbar zu erkennen, und werden mit wunderbarer Leichtigkeit verbessert:

wenn der Cylinder zu hoch steht, so ist der Durchgang zu groß, die Verbrennung wird verzögert, der Kohlenstoff wird nicht gänzlich zerstört, er häuft sich über dem Docht an; man sagt alsdann, die Lampe kohle;

wird dieser Fehler weiter getrieben, so ist die Masse der hinzuströmenden Luft zu bedeutend, die Flamme erkaltet, die Verbrennung ist unvollständig, die Lampe bekommt eine spitze Flamme und raucht;

wenn die Abkühlung durch die Verengung des ringförmigen Canals, d.h. durch eine zu große Geschwindigkeit der Luft veranlaßt worden ist, so kann die Verbrennung eine gute genannt werden, sie ist jedoch durch eine künstliche Abkühlung vermindert; das Licht ist schön und sehr weiß, aber kurz;

wird die Verengung des Cylinders noch weiter getrieben und findet ein Mißverhältniß zwischen dem äußern ringförmigen Querschnitt und dem Canal in der Mitte statt, so ist das Gleichgewicht der Geschwindigkeit zerstört und die im Inneren weiße Flamme wird roth und raucht äußerlich;

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findet endlich das Entgegengesetzte statt, wird der Centralcanal verstopft, so ist der doppelte Argand'sche Luftzug zerstört; die Flamme wird nicht mehr in dünnen Schichten geleckt, welches die einzige wesentliche Bedingung ihrer Existenz und ihrer Weiße ist, sie verbrennt als ein zu dickes Bündel wie ein gewöhnlicher Luntendocht, die Verbrennung erfolgt schlecht und mit Rauchentwickelung.

Wie wir gesehen haben, ist es, um das gekohlte Wasserstoffgas, welches aus dem Brenner einer Lampe entweicht, zu verbrennen, nicht hinreichend daß die Elemente rein sind, daß die zu verbrennende Gasschicht sehr dünn ist, daß das Verhältniß der Geschwindigkeit und des Volums von dem Sauerstoff ein zweckmäßiges sey, sondern es müssen auch alle diese Bedingungen sogleich beim Beginn des Processes gegeben seyn. Alle Luft, womit die Flamme später in Berührung kommt, ist ohne Einfluß und Wirksamkeit. Ist einmal der Kohlenstoff frei geworden und mit ein wenig Kohlensäure gemischt, so läßt er sich nicht mehr mit Vortheil verbrennen.

Diese Schwierigkeit, das Gas in großem Volum zu verbrennen und das gekohlte Wasserstoffgas im Innern des Herdes wieder zu entzünden, ist seit langer Zeit bekannt und veranlaßte die Anwendung der Herde und Oefen mit umgekehrter Flamme, wobei die Flamme den entgegengesetzten Weg von demjenigen nehmen muß, welchen ihre Dichtigkeit ihr vorschreibt.

Bei dieser Einrichtung werden die frischen Kohlen auf die glühenden geworfen; die Wärme der letztern veranlaßt die Destillation der erstern und der Zug nöthigt die Gase durch die glühende Brennmaterialmasse zu strömen, ehe sie unter den zu heizenden Körper gelangen.

Die auf diese Weise bewirkte Verbrennung ist vollkommen und die Gase werden vollständig verbrannt; da aber hierbei die Strahlung verloren geht, so wird die Summe der gesammelten und benutzten Wärme so gering, daß man diese Oefen aufgeben mußte.

Um die Strahlung nicht zu verlieren und damit die Gase ihren natürlichen Weg verfolgen können, schlössen Hr. Letestu i. J. 1844 und dann i. J. 1849 Hr. Boquillon 34) die Kohlen in einen sich drehenden, d.h. auf zwei horizontalen Zapfen liegenden Rost ein. Wenn man annehmen kann, daß die im cylindrischen Rost enthaltene Kohle verkohlt ist, so öffnet man eine von den Füllungen, aus denen die Peripherie besteht, und wirft auf die glühenden Kohks eine Charge frischer Kohlen; man verschließt dann den Apparat und läßt ihn eine halbe Umdrehung |248| machen, so daß die oben befindlichen Kohlen nach unten kommen. Die von den Kohks entwickelte Hitze destillirt die Steinkohle, deren Gase, wie bei der umgekehrten Flamme, die glühende Masse durchströmen und verbrennen müssen.

Nun ist aber die in einem ganz metallenen Mantel erzeugte Wärme sehr beschränkt und kann, ohne Benachtheiligung des Apparates, nicht die wirksamste Intensität erlangen, wie sie feuerfeste Wände, welche sich nicht abkühlen, liefern.

Außerdem können diese sich drehenden Roste nicht die ununterbrochene Wirkung der umgekehrten Flamme liefern. Ehe eine neue Charge erfolgt, muß die vorhergehende vollständig destillirt seyn; denn wenn man den Apparat zu bald dreht, so entsteht Rauch.

Endlich macht die Veränderung der Stellung des ganzen Apparates, um seinem Inhalt eine andere Lage zu geben (abgesehen von nachtheiligen Einströmungen der Luft, welche dadurch veranlaßt werden können) für alle Theile des Apparates gleiche Abstände von einem gemeinschaftlichen Mittelpunkt nothwendig und führt daher unmittelbar zu einem Kreise; um die Wirkung des Herdes zu verstärken, muß man daher alle Dimensionen des Apparates vergrößern, während für eine gute Verbrennung die Gränzen der Dicke der Brennmaterialschicht sehr beschränkt sind und ziemlich dieselben bleiben müssen.

Daher blieb auch diese, obgleich sehr sinnreiche Einrichtung, vom Anfang an in ihrer Anwendung auf die kleinern häuslichen Feuerungen beschränkt.

In der Absicht zu demselben Zweck zu gelangen, versuchte Hr. Cutler zu London bereits im J. 1815 die frischen Kohlen in die Höhe gehen zu lassen und sie am obern Theil zu entzünden.

Zu dem Ende brachte er unter dem Herde eines Kamins (Zimmerofens) einen Kasten ohne Deckel an, der dieselben Dimensionen wie der Herd hat und sich nach unten zu verlängert. Der Boden dieses Kastens konnte mit Hülfe zweier Ketten bis nach oben emporgezogen werden.

Da der Kasten mit Kohlen angefüllt und das Feuer auf dem über ihm befindlichen Roste des Herdes angezündet wurde, so konnten sämmtliche durch die Wärme entwickelten Gase nur durch die entzündeten Theile strömen und mußten sich dort verzehren. Da aber dieser Apparat ein unangenehmes Ansehen hatte und schwierig zu handhaben war, überdieß der Mangel an starkem Zuge seinen Erfolg sehr unsicher machen mußte, so wurde er bald ganz aufgegeben.

In der letzten Zeit hat Dr. Arnott zu London, Erfinder mehrerer Heizapparate und Verfasser eines Werkes über die Ventilation der Privatwohnungen |249| und öffentlichen Gebäude, den erwähnten Apparat für die Praxis zu verbessern gesucht.35) Er machte die Handhabung desselben einfacher und bequemer und gab ihm eine angenehmere Form, indem er die beiden zur Seite angebrachten Ketten und die oben befindliche Kurbel durch eine unten in der Mitte angebrachte Zahnstange ersetzte, die mit einem Schürhaken in Wirksamkeit gesetzt wird; endlich, und dieß ist das Wesentlichste, verbesserte er auch das Princip des Ofens, indem er in dem Kamin einen Scheider oder ein Klappenventil anbrachte, um den Zug zu verstärken, sowohl während des Anzündens, als nach einem etwas zu raschen Aufgange des beweglichen Bodens.

Diese kleinen Apparate, welche in der Absicht construirt wurden, eine langsame und andauernde Verbrennung zu bewirken, geben sehr gute Resultate. Die zehn bis zwölf Stunden lang auf eine geringe Brennmaterialmenge einwirkende Wärme entwickelt das gekohlte Wasserstoffgas sehr langsam, in geringer Menge, und gewährt ihm Zeit zu verbrennen oder seinen Kohlenstoff mechanisch auf die glühenden Kohksstücke abzusetzen; der Rauch ist fast gänzlich unterdrückt.

Die von Dr. Arnott modificirten Apparate sind in England schon sehr verbreitet.

Da sie aber nur bei täglich einmaligem Füllen mit Kohlen zu benutzen sind, indem das Nachfüllen des Brennmaterials während der Verbrennung sehr schwierig und mühsam ist, weil alle Elemente, d.h. die tragenden Theile und die getragenen Brennstoffe (sowohl die in dem Kasten eingeschlossenen, als die darüber verbrennenden Kohlen) in einer Senkrechten liegen, daher auch, wenn große Massen von unreinem Brennmaterial eingeschürt würden, die Asche ein Hinderniß werden müßte;

da ferner die brennbaren Gase sich in dem Kasten außer Berührung mit der atmosphärischen Luft entwickeln und folglich keine lebhafte Verbrennung darin stattfinden kann, weil der Sauerstoff der Luft und die brennbaren Gase sich erst begegnen können, nachdem sie beide eine gewisse Zeit lang in der glühenden Masse, der eine in schiefer, die anderen in senkrechter Richtung, fortgezogen sind;

da folglich beide unvermeidlich mit Kohlensäure verunreinigt sind und die Entzündung der Gase überdieß am obern Theile stattfindet, so können die hohen Temperaturen, welche in den Gewerben erforderlich sind, mit diesem Apparat nicht erzeugt werden und derselbe ist daher aus dem industriellen Gesichtspunkte werthlos.

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Diese Folgerungen, welche sich ganz natürlich aus den Gesetzen der Verbrennung ergeben, wurden durch Versuche bestätigt, welche Hr. Eduard Foard i. J. 1841 in England anstellte, wobei er seinen Kohlenkasten unter dem Rost einer Dampfmaschine (dessen Stäbe herausgenommen worden waren) anbrachte.36) Diese Versuche wurden im Arsenal zu Woolwich gemacht, wegen ihres schlechten Erfolgs aber bald aufgegeben.

Später ersetzte man den massiven Kolben durch einen Rost, in der Hoffnung, daß die zur Verbrennung erforderliche Luft durch denselben eindringen würde; da aber die Destillation der rohen Steinkohlen nicht so schnell vorschreitet, als die Zerstörung der Kohks auf dem Rost, so folgt, daß man noch nicht gereinigte Kohle emporhebt und daß die Verbrennung der Gase an der obern Oberfläche, d.h. im Innern des Herdes, fortdauert.

Im Jahre 1843 erfand Richard Holmes 37) eine horizontal schiebende Vorrichtung, die er außerhalb des Kessels, parallel mit dessen Seite, anbrachte, und welche von der Linken zur Rechten und umgekehrt wirkte.

Dieser Schiebapparat treibt das Brennmaterial abwechselnd in zwei viereckige Canäle oder Röhren, die einander gegenüber liegen, sich in derselben Ebene rechtwinkelig krümmen (so daß sie die Form eines Hufeisens haben) und an beiden Enden sich etwas erheben, ebenfalls rechtwinkelig, um unter dem zu feuernden Kessel auszumünden; an dem Scheitelpunkt dieser Canäle muß man (wie beim Apparat des Dr. Arnott) die sich aus der aufsteigenden Kohle entwickelnden Gase entzünden.

Dieses System war aus folgenden Gründen nicht anwendbar: 1) wegen des Mangels an Luft in den krummen Canälen, worin das Brennmaterial vorgeschoben wird; 2) wegen der doppelten Krümmung, welche man diesen Canälen zu geben genöthigt ist, damit sie vom Vordertheil des Kessels bis zu seiner Mitte vorgehen und sich dort erheben; 3) wegen des Parallelismus der Wände dieses langen Canals, worin keine Bewegung des Brennmaterials möglich ist; 4) wegen der ungenügenden mechanischen Wirkung des Schiebapparates.

Princip des neuen Apparates.

Aus der vorhergehenden Kritik der bisherigen rauchverzehrenden Apparate und den nachgewiesenen Mängeln derselben geht hervor, daß wir Nachstehendes als vollkommen erwiesen betrachten können:

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1) das Innere eines Herdes ist ein zur Entzündung und Verbrennung der brennbaren Gase wenig geeigneter Ort;

2) die Gase lassen sich nicht als dicker Strom verbrennen;

3) man muß jeden Gasstrahl in demselben Augenblick wo er aus dem festen Brennmaterial kommt, entzünden und jeden mit nicht verunreinigtem Sauerstoff speisen.

Diese drei Fundamentalpunkte ergeben die Bedingungen zur Erlangung einer vollständigen und vollkommenen Verbrennung.

Diese Bedingungen sind:

die Beimischung von Luft, die Entzündung und Verbrennung der Gase, in der Art wie sie bei den Apparaten mit umgekehrter Flamme stattfinden;

das Aufwärtssteigen der Flamme, wie bei den Herden von Letestu, Boquillon, Cutler und Arnott;

die Ausdehnung und Stärke der Strahlung, wie sie bei den gewöhnlichen platten und horizontalen Rostherden in dem Augenblick vor dem Schüren stattfindet;

die andauernde Strahlung, wie sie in den Herden von Cutler und Arnott stattfindet;

endlich das ununterbrochene Beschicken mit Brennmaterial, wie bei den Herden mit umgekehrter Flamme.

Wir waren bemüht, diese verschiedenen Bedingungen zu erfüllen und verfuhren dabei folgendermaßen:

Wir haben den horizontalen Rost des Herdes weggelassen, oder vielmehr wir haben von diesem Rost nur die beiden mittleren Stäbe beibehalten; an jedem von den beiden Rechtecken, welche von der Seite der gebliebenen Stäbe und den gemauerten Wänden des Herdes gebildet werden, haben wir, nach Beseitigung der beiden untern Pfeiler des Aschenkastens, zwei runde Hörner oder Retorten angebracht, deren eine Oeffnung in das Innere des Herdes, die andere nach der Außenseite des Ofengemäuers geht.

Diese gekrümmten Retorten, deren convexer Theil nach der Sohle zu gerichtet ist, werden von dem Innern des Ofens nach dem Aeußern des Gemäuers zu enger, d.h. das in dem Herd ausgehende Ende hat dieselbe Gestalt und dieselben Dimensionen wie das durch Wegnehmen der Stäbe gebildete Rechteck, während das sich an der Außenseite erhebende Ende an den vier Seiten um etwa 12 Proc., bezüglich der Mittlern Achse der Retorten, verengt ist.

Beide Enden dieser Retorten sind ganz offen; das Einschüren des Brennmaterials geschieht durch die äußere, engere Oeffnung, während in |252| der weiteren, in dem Innern des Herdes befindlichen Oeffnung die Verbrennung erfolgt. Dieser letztere Theil der Retorten ist an seinem Umfange, d.h. an seinen vier Seiten, mit Spalten versehen, durch welche atmosphärische Luft eindringt.

Dem äußern Ende der Retorten gegenüber und concentrisch mit ihrer Mittlern Achse, befindet sich auf jeder Seite des Herdes ein gekrümmter Drücker oder Kolben, welcher frei in die Retorten eintreten kann und dazu dient, das Brennmaterial in dem Maaße fortzuschieben, als es die Verbrennung erfordert. Diese Drücker werden entweder durch eine Kurbel und durch Räderwerk, oder durch den Motor selbst, welcher dann mit einer Aus- und Einrückung versehen seyn muß, bewegt.

Das Ganze ist um ein gußeisernes Gerüst gruppirt und kann leicht unter jedem Generator angebracht werden, dessen Betrieb man hierzu nur 24 Stunden zu unterbrechen braucht.

Mit dem so vorgerichteten Apparat operirt man folgendermaßen:

Man bringt frische Steinkohlen in die krummen Hörner oder Retorten bis zum Anfang der Spalten, durch welche die zur Verbrennung erforderliche Luft einströmt; auf diese rohen Kohlen gibt man eine Lage von Kohks, welche durch die Verbrennung des vorhergehenden Tages erzeugt worden sind; darauf zündet man den obern Theil durch die gewöhnlichen Mittel, d.h. mit trockenen Holzsplittern und glühenden Kohks an. Sobald die Kohks entzündet sind, theilen sie ihre Wärme den Steinkohlen mit, welche destilliren und gekohltes Wasserstoffgas erzeugen, welches verbrannt werden muß. Dieses Gas, welches an einem Ort wo die Verbrennungs-Temperatur herrscht, zur Zeit des Einströmens frischer Luft entsteht, verbrennt gänzlich und das Innere des Herdes erhält stets eine schon vollkommen gebildete Flamme.

Sobald es erforderlich ist, stößt man mittelst des Drückers eine Brennmaterialcharge vorwärts und der Betrieb wird auf diese Weise ohne Unterbrechung fortgesetzt.

Selbst für das Reinigen braucht man die Feuerung nicht zu unterbrechen; die Schlacken sammeln sich bei diesen Herden am obern Theil.

Will man das Feuer ausgehen lassen, so sind an dem untern Theil der Retorten Thüren angebracht, mittelst deren man einerseits die rohen Steinkohlen herausnimmt, welche man auf einen Haufen zu den andern wirft, und andererseits die glühenden Kohlen, die man auslöscht, um sie den folgenden Tag beim Anzünden zu benutzen.

Die beschriebene Einrichtung gewährt folgende Vortheile:

da die Steinkohlen nur auf einer ihrer Seiten mit der Wärme in Berührung sind, so destilliren sie nur auf einer Seite; |253| die frische Luft in der Nähe des Rostes, auf welchem die kalte Kohle liegt, wird durch den Zug angesogen und dringt in den Herd, indem sie sich mit den gekohlten Wasserstoffgasen in dem Augenblick wo diese entstehen, vermischt;

dieses vollkommen brennbare Gemisch, welches in der seiner Dichtigkeit entsprechenden natürlichen Richtung fortströmt, entzündet sich in Berührung mit der glühenden Schicht, durch die es dringt;

die Flamme entwickelt sich über einer vollständig entzündeten Brennmaterialschicht;

die Ausstrahlung der obern Oberfläche des Brennmaterials wird nicht durch Auflegen frischer Kohlen unterbrochen;

die Verbrennung kann nach Belieben in dicken und dünnen Kohksschichten erfolgen und man kann letztere also auf der geeigneten Höhe erhalten, um eine vollständige Umwandlung des Sauerstoffes in Kohlensäure zu bewirken;

alle Functionen des Feuerns erfolgen regelmäßig und ununterbrochen;

da der Rost in drei Abtheilungen getheilt ist, so kann man den Zug stärker auf diejenigen Theile einwirken lassen, welche die rohe, Rauch entwickelnde Steinkohle enthalten, oder auf denjenigen Theil des Rostes, welcher ausschließlich mit verkohlten Steinkohlen bedeckt ist;

da endlich das Einbringen frischen Brennmaterials nicht mehr durch die Ofenthür geschieht, so erfolgt die ganze Verbrennung in geschlossenem Raume. Der Ofen wird nur nach Zwischenzeiten von 3 bis 4 Stunden zum Ausräumen der Schlacken, die sich in einer einzigen Gruppe, in der Mitte des Ofens sammeln, geöffnet.

Bei dem beschriebenen Apparat sind nämlich alle Erscheinungen der Verbrennung umgekehrt: die hohe Temperatur, welche bei den gewöhnlichen Apparaten in der Nähe des Rostes stattfindet, ist auf den obern Theil übertragen; die Destillation der Kohlen, welche bei jenen an dem obern Theil erfolgt, geht im Gegentheil in der Nähe des Rostes vor sich. Die bei den gewöhnlichen Feuerungen stattfindenden Betriebsunterbrechungen fallen weg und der Kesselbetrieb ist ein ununterbrochener, ungeachtet des intermittirenden Nachschaffens von Kohlen; die bisherigen unterbrochenen und unregelmäßigen Functionen der Verbrennung werden continuirlich, regelmäßig und rationell.

Nachdem wir nun die theoretischen Vortheile des neuen Heizapparates aufgezählt haben, wollen wir in Kürze noch angeben, welche Erleichterungen in der Praxis mit der Anwendung desselben verbunden sind:

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die Wartung des Feuers ist nicht mehr beschwerlich; die Heizer haben gar nicht durch die Hitze des Ofens oder des Herdes zu leiden, da die Thür fortwährend geschlossen bleibt;

die Thür selbst strahlt keine Hitze mehr aus, da sie von der Luft, welche den Ofen speist, abgekühlt wird;

die Reinigungen des Feuers oder Herdes sind weit seltener erforderlich und viel leichter;

es braucht keine Asche durchgesiebt und über die Halde gestürzt zu werden, da die festen Rückstände sich alle in Schlacke verwandeln;

die Roststäbe haben eine viel längere Dauer, sie werden nicht mehr durch die sich am Rost concentrirende Hitze zerstört;

die Leistung des Generators wird durch diesen Apparat erhöht;

die Menge des in einem und demselben Ofen verbrauchten Brennmaterials kann in dem Verhältniß von 1 : 6 variiren;

das Inbetriebsetzen läßt sich weit schneller bewerkstelligen;

endlich ist noch auf die Empfindlichkeit des Apparats, auf die Schnelligkeit womit man seine Wirkung erhöhen oder vermindern kann, aufmerksam zu machen. Dieß ist besonders bei den Kesseln von Treibmaschinen von Wichtigkeit, deren Leistungen in Folge des öfteren Ausrückens einer oder mehrerer Arbeitsmaschinen sehr verschiedenartig seyn müssen; noch wichtiger ist dieß bei dem Locomotivbetriebe; die Unglücksfälle auf den Eisenbahnen ließen sich oft vermeiden, wenn man den Dampfdruck der Locomotiven in kurzer Zeit zu steigern im Stande wäre. Die Locomotivenführer können mit dem neuen Apparate zu jeder Zeit, selbst auf Rampen, schüren, während sie bisher einen günstigen Zeitpunkt abwarten mußten, um die Thür zu öffnen und frisches Brennmaterial einzuschüren.

Diese verschiedenen Resultate sind die Folgen von zwei wesentlichen Punkten des beschriebenen Systems:

1) des aufsteigenden Ganges des Brennmaterials;

2) der Beimischung von Luft und des Entzündens der Gase unter dem Herde.

Dieß ist die ganze Aufgabe, denn:

man entzünde unten, und man wird reine und brennbare Elemente finden;

man entzünde oben, und man wird verunreinigte und unverbrennliche Elemente finden.

Wenn man nämlich unten entzündet, so wird man die gasigen Elemente in ihrer Entstehung, in dem Augenblick treffen, wo sie sich aus den Poren der festen Körper entwickeln; sie bilden sehr fein zertheilte Strahlen, welche sich mit der Luft leicht, genau und vollkommen vermischen;

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entzündet man aber oben, so findet man die Gase zu dicken Strömen vereinigt, welche für den Sauerstoff undurchdringlich sind.

Wenn man unten entzündet, so bietet sich zur allmählichen Verbrennung rußigen Kohlenstoffs der längste und gewundenste Weg dar, die andauerndste Berührung, die kürzeste und stärkste Strahlung, sowie die höchste Temperatur; entzündet man hingegen oben, so hat man hierzu die niedrigste Temperatur, den kürzesten Weg und fast gar keine Contacts- und Strahlungswärme.

Beschreibung des neuen rauchlosen Feuerungs-Apparates.

Fig. 1 ist die vordere Ansicht eines Ofens für eine Dampfmaschine von 15 bis 18 Pferdekräften, welcher in der Stunde von 20 bis 120 Kilogr. Steinkohlen verzehren kann.

Fig. 2 ist der Seitenaufriß.

Fig. 3 der Längendurchschnitt nach der Linie AB, Fig. 1.

Fig. 4 der Querdurchschnitt des Ofens nach der Linie CD, Fig. 2.

Fig. 5 obere Ansicht oder Grundriß des Ofens, wobei der Generator und das Mauerwerk als weggenommen gedacht sind.

In diesen fünf Figuren bezeichnen gleiche Buchstaben gleiche Gegenstände.

E Generator.

F Ofen.

F' Feuerbrücke.

α feuerfestes Futter des Innern von dem Ofen.

G krumme Hörner oder Retorten, welche die Kohlen aufnehmen.

g Rost oder durchbrochener Theil der Retorte, durch welchen die Luft einströmt.

g' Canal zur Speisung des innern Rostes der Retorten.

γ Löcher, durch welche Stangen eingeführt werden, um die rohen und glühenden Kohlen von einander zu trennen.

H, H Druckkolben.

H', H' verzahnte Segmente, die mit den Kolben H auf einer Welle sitzen und äußerlich durch die Spindel h mit den Drückern H verbunden sind.

X, X zwei Schrauben mit entgegengesetzten, d.h. rechten und linken Gängen, welche gleichzeitig und in entgegengesetztem Sinne mittelst der Segmente H' auf die zwei Drücker H einwirken.

Z Kurbel, welche den ganzen Apparat mittelst des Getriebes und des Winkelrades h' in Bewegung setzt.

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h' Winkelräder von zweckmäßigen Verhältnissen, um die Bewegungen zu erleichtern.

h Spindeln, durch welche der Drücker H von dem Segment H' mitgenommen wird.

I, I' innere Thüren, die sich bei I' um Angeln drehen, und bei I mittelst Klinken verschlossen werden können.

Y Hebel, die sich um i drehen und welche im Innern durch den Arm i', außerhalb des Ofens durch den Arm T bewegt werden können.

T Hebelarme zum Oeffnen oder Verschließen der innern Thüren I, I'.

i Zapfen, um welche sich die Schließhebel Y drehen.

i' innerer Hebelarm, der mit Y aus einem Stück besteht.

t Gegengewicht des Hebels T.

x Ketten zum Verschluß der Thüren I, I' von außen her.

J Gerüst von Gußeisen, im Innern mit feuerfestem Mauerwerk α versehen; an diesem Gerüst werden alle Theile des Apparates befestigt.

V und V' innere und äußere Thür zum Herausschaffen der Schlacken.

U Thüren zum Verschließen des Aschenkastens, um die Luft, welche den Herd speisen muß, zu nöthigen durch das kleine Gitter j einzuströmen und sich auf ihrem Durchgange zwischen den beiden Thüren V und V' aller Wärme zu bemächtigen, welche die der Strahlung des Herdes aus gesetzte innere Thür V aufgenommen hat; diese Thüren drehen sich um die Angeln und Haspen m.

W Schauloch, um sich von der Beschaffenheit der Verbrennung zu überzeugen, ohne die Thüren öffnen zu müssen.

m Angeln und Haspen, um welche sich die Aschenfallthüren bewegen.

K Roststäbe im Mittlern Theil des Herdes;

K' kleine Oeffnung über diesen Roststäben, wodurch man Haken und Brechstangen einführen und den Rost reinigen kann, ohne die Thüren zu öffnen;

k ähnliche Oeffnung, durch welche der untere Theil des Rostes gereinigt werden kann.

l Pfeile, welche die Richtung des Einströmens der Luft, die sich zwischen den beiden Thüren erhitzt, andeuten.

l' Pfeile, welche den Weg der Luft angeben, welche direct durch die Löcher K' und k einströmt.

Fig. 6 und 7 stellen eine von der vorhergehenden verschiedene Construction des Rostes dar, wobei die festen Thüren zum Reinigen und Entleeren des Herdes durch die directe Gliederung des Rostes ersetzt sind.

Fig. 6 ist ein Querdurchschnitt der Retorten und Fig. 7 ein partieller Grundriß der Retorten in Fig. 6.

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N sind in diesen zwei Figuren die Retorten, in welche das Brennmaterial in der Richtung der Pfeile n eingetrieben wird.

O Roste, welche sich um o drehen.

o Welle, um welche sich die Roste drehen.

P Ketten zum Erheben der Roste O.

Q Hebedaumen, welche um q beweglich sind und durch eine drehende Bewegung die Roste in ihrer Stellung erhalten können.

q Drehungsachse der Daumen zum Verschluß der Roste, welcher durch Anwendung beider Hände bewirkt wird.

R Räderwerk, durch welches die Daumenwelle mittelst der Kurbel r bewegt wird.

r Kurbel, durch welche die Roste in ihre gehörige Lage gebracht werden können, ohne die Aschenkastenthür öffnen zu müssen.

S Traversen, welche die festen Punkte tragen, um die sich die Roste drehen.

Nachtrag.
Bericht einer Commission der französischen Akademie der Wissenschaften über den Duméry'schen rauchlosen Heizapparat.

Nachdem mehrere rauchverzehrende Vorrichtungen erfunden worden waren, wurde bekanntlich allen Besitzern von Dampfkesseln, Glasfabriken, Brauereien, Zuckerraffinerien und andern Fabriken in London, sowie den Eigenthümern von Dampfbooten, welche auf der Themse über die Londonbrücke hinaus fahren, durch eine Acte des brittischen Parlaments vorgeschrieben, den Rauch ihrer Oefen zu verbrennen. Dieselbe Verpflichtung wurde in Frankreich den Besitzern von Fabriken im Seine-Departement, welche Dampfapparate anwenden, durch eine Polizei-Ordonnanz vom 11. November 1854 auferlegt. Diese Maßregeln veranlaßten zahlreiche, mehr oder weniger neue Combinationen behufs der Verhinderung der Rauchbildung, wovon einige der (französischen) Akademie der Wissenschaften zur Prüfung mitgetheilt wurden. Unter letztere gehört der Apparat des Hrn. Dumery, worüber derselbe am 23. April v. J. einen Vortrag hielt38); mit diesem Apparat wurden in den Werkstätten der Ostbahn, zu |258| la Villette, lange Zeit und sehr sorgfältig Versuche angestellt; daselbst befinden sich nämlich zwei Kessel, welche abwechselnd den Dampf für die Treibmaschine liefern, von denen der eine mit dem neuen Apparat durch den Erfinder versehen wurde.

Anstatt frische Steinkohlen durch die Ofenthür auf das glühende und großentheils verkohkte Brennmaterial, welches auf dem Rost zurückblieb, zu werfen, wie man bei den gewöhnlichen Oefen nachzuschüren pflegt, schiebt Hr. Duméry dieses Brennmaterial nach und nach von unten auf den Rost; dasselbe befindet sich nämlich in einer als Zuleitungscanal dienenden krummen Retorte und wird mittelst Druckkolben, die man von Hand bewegt, darin hinausgeschoben; in der Nähe des Rostes sind die Wände dieser Retorte für den Luftzutritt durchbrochen. Das Nachschaffen der frischen Kohlen unter dem glühenden Brennmaterial zur Verhinderung der Rauchbildung ist allerdings längst bekannt; schon Franklin machte auf die Vortheile dieser Schürmethode aufmerksam; in England führte sie Dr. Neil Arnott bei den Kaminöfen der Wohnzimmer ein, und Edward Foard ließ sich einen derartigen Dampfkessel-Ofen im Juli 1841 patentiren. Die speciellen Anordnungen, mittelst deren Hr. Duméry das Nachschüren bewerkstelligt, sind aber von denjenigen seiner Vorgänger verschieden, und erreichen den von ihm beabsichtigten Zweck vollkommen. Bei den Versuchen welche zu la Villette gemacht wurden, verbrannte man auf dem Rost des Duméry'schen Ofens, welcher 62 Quadratdecimeter Fläche hatte, von 60 bis 120 Kilogr. Saarbrückener Steinkohlen in der Stunde, ohne daß sich jemals die geringste Spur von Rauch zeigte; 1 Kilogr. Steinkohle verdampfte 5,34 bis 6,27 Kilogr. Wasser. Durch Anwendung von Saarbrückener Stückkohlen (ohne kleine Kohlen) konnte man bis 150 Kilogr. in der Stunde verbrennen, wo dann 1 Kil. Kohle 6,55 Kil. Wasser verdampfte, ohne daß der geringste Rauch entstand.

Der ganz ähnliche zweite Kessel, welchem man die gewöhnliche Heizeinrichtung beließ, wurde zu vergleichenden Versuchen mit Steinkohlen von demselben Haufen benutzt. Der Rost dieses Kessels hat eine Fläche von 68 Quadratdecimetern. Man verbrannte auf diesem Rost von 56 bis 107 Kil. Steinkohlen per Stunde, wobei stets viel Rauch gebildet wurde; über 107 Kil. konnte man in der Stunde nicht verbrennen. Die Verdampfung betrug weniger als 5 Kilogr. Wasser durch 1 Kil. Steinkohle, mit Ausnahme eines Versuches, wo die Verbrennung langsamer geschah (56 Kil. per Stunde), und wo man 5,23 Kil. Wasser durch 1 Kilogr. Steinkohle verdampfte; durch Anwendung von Saarbrückener Stückkohlen konnte man die Verbrennung nicht über 112 Kil. per Stunde treiben, und die Verdampfung blieb unter 5 Kil. Wasser per Kilogr. Steinkohle.

|259|

Nachdem die Commission – welche über die Wirksamkeit der anderen, zur Verhütung oder Verbrennung des Rauches bestimmten Apparate sich eines Urtheils enthält – die Gewißheit erlangt hat, daß dieser Zweck durch den Duméry'schen Apparat, ohne größeren Aufwand von Brennmaterial, vollkommen erreicht wird, beantragt sie, dem Erfinder einen Montyon'schen Preis im Werth von 2500 Francs zuzuerkennen. (Comptes rendus. Januar 1856, Nr. 4.)

|247|

Polytechn. Journal Bd. CXXXIX S. 23.

|249|

Polytechn. Journal Bd. CXXXIII S. 194

|250|

Man s. die Beschreibung von Foard's patentirtem Apparat im polytechn. Journal Bd. LXXXVII S. 86.

|250|

Polytechn. Journal Bd. XCIV S. 115.

|257|

Polytechn. Journal Bd. CXXXVII S. 28 (im Sitzungsbericht war der Name des Verfassers unrichtig Duméril angegeben).

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