Titel: Ericsson's Hochdruck-Luftmaschine.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1861, Band 159, Nr. XLII. (S. 161–165)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj159/ar159042

XLII. Ericsson's Hochdruck-Luftmaschine.

Mit einer Abbildung auf Tab. III.

Der Civilingenieur, vormalige Capitän J. Ericsson erhielt am 24. November 1860 in Schweden ein Patent auf die in Fig. 15 im Durchschnitte dargestellte Hochdruck-Luftmaschine. Diese Maschine hat zwei gleichgroße, in ein und derselben geraden Linie liegende Cylinder, welche an beiden Enden geschlossen sind; in jedem dieser Cylinder befindet sich ein Kolben, und diese beiden Kolben sind durch eine gemeinschaftliche Kolbenstange mit einander verbunden, die durch Stopfbüchsen in den Cylinderdeckeln geht, und deren Durchmesser in einem gewissen Verhältnisse zum Durchmesser der Cylinder stehen muß. Durch diese Kolbenstange wird nämlich die Differenz der Kolbenflächen erzielt. Die Kolben werden abwechslungsweise mit Behältern in Verbindung gesetzt, von denen der eine Luft von geringerer Spannung, der andere dagegen Luft von höherer Spannung enthält. Derjenige Kolben, auf welchen gerade der höhere Druck stattfindet, schiebt den andern vor sich her, und diese Hin- und Herbewegung wird durch die gewöhnlichen Mittel auf das Schwungrad übertragen.

Die kalte Luft geht bei ihrem Uebergange von dem kalten Ende eines jeden Cylinders in das erwärmte Ende durch eine Reihe von erwärmenden Gefäßen, wird also vorgewärmt ehe sie in den eigentlichen Heizraum kommt. Die warme Luft dagegen, welche gearbeitet hat, durchströmt bei ihrem Rückgange in das mit kalter Luft gefüllte Reservoir eine Reihe von Kühlröhren. Hiedurch wird der Unterschied des Druckes zwischen der kalten Luft und der warmen beibehalten oder noch vergrößert, was bei den bisher gebräuchlichen Hochdruckmaschinen nicht der Fall war, da bei denselben der Druckunterschied in Folge der Expansion rasch abnimmt.

Die erwärmenden und abkühlenden Leitungen umgeben einander so, daß die Luft welche erwärmt werden soll, ihre Wärme von derjenigen Luft erhält, welche abgekühlt werden soll. Durch diese Anordnung wird natürlich Brennmaterial erspart, da beim ferneren Abkühlen weniger |162| Wärme durch kaltes Wasser oder Luftzug entzogen werden muß, und dieselbe Wärme wieder nutzbar gemacht wird.

Aus der nachfolgenden Beschreibung der Maschine werden die eben gemachten Angaben noch deutlicher hervorgehen.

Beschreibung der Maschine.

a und b sind zwei gleich große, in einer geraden Linie liegende Cylinder, welche um etwas mehr als die Hubgröße beträgt, voneinander entfernt liegen. Beide sind durch Deckel und Böden luftdicht verschlossen. Durch die beiden Deckelstopfbüchsen geht luftdicht die gemeinschaftliche cylindrische Kolbenstange von großem Durchmesser, welche bei d ein Querstück trägt, an das sich die Kurbelstangen anschließen, welche die Verbindung mit der Kurbel und Treibwelle e auf gewöhnliche Weise herstellen. Auf die Enden dieser Kolbenstange sind die hohlen, mit Kohlenpulver gefüllten Kolben f und g befestigt, welche in die Cylinder a und b genau passen.

Unter den Cylindern ist ein starkes, luftdichtes Gefäß h angebracht, welches zum Theile mit Scheiben von Drahtgewebe gefüllt ist.

Der Luftbehälter i, in welchem die comprimirte Luft erhitzt wird, ist eingemauert, und unter demselben befinden sich die Feuerstellen i', i' von welchen weg die Verbrennungsproducte in den Schornsteincanal i'' ziehen.

Ein dritter Luftbehälter ist durch das Gefäß k gebildet. Dasselbe steht beständig mit h und i in offener Verbindung, und an die Enden desselben schließen sich die Kammern l und m an, welche selbst wieder durch eine große Anzahl enger, in dem Gefäße k liegender Röhren mit einander communiciren.

Der vierte Luftbehälter n ist entweder der freien atmosphärischen Luft ausgesetzt, oder er liegt in einem Wasserreservoir, um beständig abgekühlt zu werden.

Zwischen der Kammer l und dem kalten Luftbehälter n ist eine ununterbrochene Verbindung durch die immer offene Röhre l' hergestellt.

h', h', h' ist eine Röhrenleitung, durch welche die Luft aus den Cylindern a und b in die Kammer m geführt wird.

o ist ein Absperrhahn zwischen dem heißen Luftbehälter i und dem kalten Luftbehälter n.

Durch die Röhre p wird die Maschine mit comprimirter Luft gefüllt. Die Ventile oder Hahnen 1, 2, 3, 4, 5, 6, welche durch gewöhnliche Mittel geöffnet und geschlossen werden, stehen so mit der Kurbelachse in Verbindung, daß wenn 2 und 3 offen sind, der Hahn 5 den Weg zwischen dem Heizer i und dem Cylinder a, dann der Hahn 6 den Weg zwischen dem Cylinder b und der Kammer m offen läßt, wobei dann die beiden |163| Kolben f und g von a nach b bewegt werden. Bei der Bewegung der Kolben von b nach a stellt der Hahn 6 die Verbindung zwischen dem Cylinder b und dem Heizer i her, so daß die heiße comprimirte Luft zum Kolben g gelangt; der Hahn 2 ist abgesperrt, um die kalte vor dem Kolben g liegende Luft nicht mehr in das Kühlgefäß n zurückzulassen, dagegen der Hahn 4 so gedreht, daß derselbe die kalte Luft aus dem Cylinder d in den Vorwärmer h, von diesem aus in den Vorwärmer k, und aus diesem in den Heizer i eintreten läßt. Hiedurch wird in dem Heizer i und folglich auch im Cylinder b gleiche Luftspannung erhalten. Der Kolben g bringt nämlich bei seiner Bewegung so viel kalte Luft durch die Vorwärmer in den Heizer, daß sie, daselbst ausgedehnt, das Luftvolum wieder ersetzt, welches in den Cylinder b übergegangen ist. Natürlich müssen bei der Bewegung der Kolben von b nach a die Hahnen am Cylinder a so gestellt seyn, daß die warme Luft, welche auf die linke Seite des Kolbens f gewirkt hat, durch den Hahn 5 und die Röhrenleitung h', h', h' zu der Kammer m und von dieser aus durch die in k liegenden Röhren nach l, l' und in das Kühlgefäß n gelangen kann.

Um den kleinen Cylinderraum a gleichzeitig mit kalter Luft zu füllen, muß der Hahn l so stehen, daß das Kühlgefäß n mit dem kleinen Cylinderraum a in Verbindung ist. Der Hahn 3 muß dabei denselben Cylinderraum vom Vorwärmer h abgesperrt haben.

Wirkungsweise der Maschine.

Um die Maschine in Gang zu setzen, muß zuerst durch eine Luftpumpe und eine Hülfskraft die Luft im Inneren der Maschine auf den nöthigen Grad von Spannung comprimirt werden. Sie tritt bei p ein, füllt zuerst den Heizer i, dann das Vorwärmgefäß k und h, und gelangt durch die Hahnen 5 und 3 in den Cylinder a. Da nun der Cylinder b gleichzeitig durch die Hahnen 6 und 2 mit dem Kühler n in Verbindung steht, in welchem mittelst dos Ablaßhahnen o ein geringerer Druck hergestellt wurde, so muß der Ueberdruck in a den Kolben f und durch die Kolbenstange c auch den Kolben g von links nach rechts bewegen.

Am Ende des Hubes wechseln die Ventile ihre Stellung, und es beginnt eine entgegengesetzte Bewegung dadurch, daß der Cylinder b mit dem Heizer, der Cylinder a dagegen mit dem Kühler n in Verbindung kommt.

Da die heiße Luft, welche gearbeitet hat, aus den Cylindern a und b durch die Hahnen 5 und 6 in die Kammer m und von da aus durch |164| die engen in dem Behälter k liegenden Röhren abzieht, so tritt sie ihre Wärme an diese letzteren ab, ehe sie in das Kühlgefäß n zurückgelangt. Die kalte Luft dagegen, welche von den entgegengesetzten Enden der Cylinder kommt, gelangt, nachdem sie den Behälter h passirt hat, in den Behälter k, wo sie die vielen engen Röhren umgibt, und sich an denselben bedeutend vorwärmt, ehe sie in den Heizer i tritt. Auf diese Weise unterstützen sich Kühler und Heizer bedeutend in ihren Verrichtungen, da die beim Abkühlen abgegebene Wärme nicht verloren ist, sondern durch die frisch eintretende Luft wieder in den Heizer zurückgeführt wird.

Ohne die Drahtscheiben im Inneren des Behälters h würde heiße Luft in das kalte Ende der Cylinder beim Oeffnen der Hahnen 3 und 4 kommen. Die Drahtgewebescheiben verhüten dieß aber, indem sie der eintretenden Luft die Wärme entziehen, um sie gleich darauf der austretenden Luft wieder abzugeben.

Es ist einleuchtend, daß es nicht nöthig wäre, die Hahnen 3 und 4 zu öffnen, bevor die Spannung der kalten Luft im Cylinder denselben Grad erreicht hat wie im Heizer, ebenso, daß die Hahnen 5 und 6 geschlossen werden könnten, ehe der Kolben seinen Hub vollendet hat. Durch das spätere Oeffnen der Hahnen 3 und 4 würde sogar beim Anfang des Kolbenhubes die Wirkung der Maschine vergrößert werden; dieser scheinbare Gewinn würde aber dadurch mehr als aufgehoben, daß durch die beim Vorwärtsgehen des Kolbens erfolgende Raumvergrößerung die Spannung im Heizer sich verringert. Es ist deßhalb vorzuziehen, die Hahnen 3 und 4 gleich beim Hubwechsel zu öffnen, so daß die aus dem Heizer entweichende Luft sogleich wieder durch neue ersetzt, und während des ganzen Kolbenhubes gleiche Spannung im Heizer und folglich auch im Cylinder erhalten wird. Das Schließen der Hahnen 5 und 6 vor vollendetem Kolbenhub würde ein Arbeiten mit Expansion zur Folge haben; aber auch hier würde die Gesammtwirkung der Maschine für einen Kolbenhub eine kleinere seyn, da der Gegendruck auf den Kolben nicht constant bliebe, sondern dadurch immer größer würde, daß bis zum Ende des Hubes die Luft aus dem kalten Cylinderende in den Heizer trotz zunehmender Spannung hineingedrängt werden muß. Die Anordnung des Hahnenwechselns gleichzeitig mit dem Hubwechsel ist demnach gerechtfertigt.

Wollte man den Kühler n weglassen, und die Luft, welche gearbeitet hat, durch die Röhre l' ins Freie entweichen lassen, so würde demungeachtet die Luftmaschine noch gut gehen, und mit Vortheil anzuwenden seyn. Mit einer Maschine von gleichen Dimensionen ohne Kühler und ohne Anwendung von comprimirter Luft würde aber niemals die Wirkung erzielt werden können, welche man mit der Hochdruck-Luftmaschine erhält, |165| ebensowenig als man von einer Niederdruck-Dampfmaschine die gleiche Wirkung erwarten kann, wie von einer Hochdruck-Dampfmaschine derselben Größe.

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