Titel: Delabar, über die Heißluftmaschine von Windhausen und Huch.
Autor: Delabar, Gangolf
Fundstelle: 1865, Band 178, Nr. XLVIII. (S. 169–175)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj178/ar178048

XLVIII. Die Heißluftmaschine von Windhausen und Huch; von Conrector G. Delabar.

Mit Abbildungen auf Tab. III.

Diese Maschine, welche von dem Ingenieur Franz Windhausen unter Mitwirkung des Kaufmanns E. H. Huch in Braunschweig erfunden, patentirt und bis jetzt wenigstens in einigen Exemplaren ausgeführt worden ist, und über welche im Laufe des letzten Jahres bereits auch Mittheilungen in mehreren Zeitschriften erschienen sind32), beruht im Wesentlichen auf demselben Princip wie die Belou'sche Heißluftmaschine, die wir kürzlich in diesem Journal (Bd. CLXXVII S. 413) einer speciellen Betrachtung unterzogen haben. Es wird nämlich bei ihr ebenfalls die atmosphärische Luft mittelst einer Luftpumpe angesaugt, comprimirt und in einen geschlossenen Ofen mit innerer Feuerung getrieben, worin sie, durch das darin unterhaltene Feuer erhitzt und mit den Verbrennungsgasen vermischt, als motorische Kraft zum Betriebe einer damit in Verbindung stehenden Kolbenmaschine verwendet wird.

Die Construction und Einrichtung, an deren Verbesserung die Erfinder und Patentträger schon seit einigen Jahren ununterbrochen fortarbeiten, ist indessen wesentlich verschieden von der angeführten Belou'schen Maschine und unterscheidet sich von dieser schon dem Aeußeren nach durch ihre aufrechte Stellung und Anordnung, indem sowohl der Kessel mit dem darin eingeschlossenen Feuerungsraum als der Arbeitscylinder mit der Steuerung vertical gestellt sind, während diese Theile bei der französischen Maschine in horizontaler Lage sich befinden.

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Die deutsche Maschine unterscheidet sich aber auch hinsichtlich ihrer inneren Einrichtung nicht unbedeutend von der letzteren, indem nicht nur das Innere des Ofens sowohl als des Cylinders ganz anders angeordnet ist, sondern auch letzterer zugleich für die Ansaugung und Compression der kalten Luft wie für die Expansion der erhitzten Gase dient, während bei der Belou'schen Maschine der Expansionscylinder von der Luftcompressionspumpe ganz getrennt ist.

Weitere Eigenthümlichkeiten der calorischen Maschine von Windhausen und Huch bestehen darin, daß der im eisernen Kessel eingeschlossene Feuerungsraum zur besseren Zusammenhaltung und Ausnutzung der Wärme mit Backsteinen aus feuerfestem Thon ausgefüttert ist, daß die Speisung des inneren Ofens mit Kohlen durch einen turbinenartigen Drehschieber und das Schüren des Feuers in demselben mittelst eines Drehrostes vor sich geht, und daß der erhitzten Luft durch eine besondere Vorrichtung stets eine gewisse Menge Wasserdampf beigemischt wird, wodurch sie eine feuchte Beschaffenheit erlangt33), welche sich den Versuchen zufolge für die bessere Erhaltung der Reibungsflächen besonders günstig erwiesen habe.

Zur näheren Erläuterung der ganzen Maschine wie ihrer einzelnen Theile erlauben wir uns, auf die der oben angeführten letzten Quelle entlehnten Figuren 1 und 2 zu verweisen, wovon erstere eine verticale Ansicht und letztere einen verticalen Durchschnitt der Maschine darstellt. Darin bezeichnen:

A den aufrechtstehenden eisernen Kessel, in dessen unterem Theile der Feuerungsraum c und in dessen oberem Theile die Vorrathskammer r zur Beschickung des Brennmaterials sich befindet, womit jener während des Ganges mittelst des bereits erwähnten turbinenartigen Drehschiebers k und der Welle k' selbstthätig oder durch die Hand des Wärters gespeist wird;

B den mit dem Kessel durch die Wände des Schieberkastens T und die Gußstücke a' festverbundenen Arbeitscylinder, in dessen oberem Theil die Ansaugung und Compression der kalten Luft und in dessen unterem, etwas erweitertem Theil die Expansion der erhitzten Gase mittelst des eigenthümlich construirten Doppelkolbens b¹ und b³ vor sich geht;

C die auf dem Cylinderdeckel angebrachte Stopfbüchse für die Kolbenstange, welch' erstere zugleich als Luftventil dient;

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D den Verbindungscanal und

E das Abzugsrohr, wodurch die in dem Cylinder B verbrauchten Gase in's Freie abgeleitet werden;

F, G, H, J die Ventil- und Rohrleitung, durch welche die angesaugte und comprimirte atmosphärische Luft dem Ofen zugeführt wird, und

G insbesondere ein Rad, das zur Regulirung der Temperatur im Innern des Ofens dient, indem durch entsprechende Drehung desselben die verschiedenen Oeffnungen der Luftcirculation verändert werden und dadurch eine mehr oder weniger lebhafte Verbrennung bewirkt wird;

K, L, M Thüren zum Einbringen der Kohlen und zum Ausbringen der Schlacken und Aschenrückstände, welche wie die Thüre des Lufteinführungsrohrs J, während des Ganges der Maschine hermetisch verschlossen seyn müssen;

N ein Rad, womit die Communication des Cylinders B mit dem Canal D und dem Abzugsrohr E für die verbrauchte Luft hergestellt wird;

O eine unrunde Scheibe und

P eine damit und mit dem Steuerungsschieber f in Verbindung stehende Steuerungsstange;

Q die Treibstange, welche einerseits mit der Kolbenstange und andererseits mit der Kurbel verbunden ist und die mechanische Arbeit, welche die erhitzten Gase durch ihre Expansion im Ueberdruck gegen den Atmosphärendruck auf den Kolben des Cylinders ausüben, auf die Schwungradwelle überträgt, die ihrerseits in einem starken Rahmen auf dem Kesseldeckel festgelagert ist;

R einen Hebel, der mit dem Drehrost des Ofens in Verbindung steht, durch welchen, wie bereits bemerkt, das Feuer von außen beliebig geschürt werden kann; endlich

S die Regulatorstange, welche vom Centrifugalpendel aus auf die Drosselklappe g' wirkt, durch welche der Zutritt der heißen Luft in dem Zuflußrohr g ganz oder theilweise aufgehoben werden kann.

Ueber die Construction des Ofens und Cylinders im Speciellen enthält der erwähnte Artikel von Györgyi das Folgende:

I. Der Ofen.

In demselben befinden sich fünf ihren Functionen nach verschiedene Räume, und zwar:

1) Der Brennschacht c. In diesem findet auf dem die untere Schachtöffnung schließenden Drehroste die Verbrennung statt, und er ist deßhalb aus einem Chamotte-Cylinder gebildet, der von einem Blechmantel fest umschlossen wird. Diesen Schacht umgibt concentrisch

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2) der Mischraum d. In diesem sind eine Menge verticaler Gußrohren d¹ angebracht, deren obere Mündungen mit dem Brennschacht communiciren, während die unteren Enden in einen Ringraum d² ausmünden, aus welchem die heißen Gase durch das Rohr g in den Cylinder strömen. In diesem Ringraum und den Röhren findet die Mischung der Verbrennungsgase mit comprimirter Luft in solcher Weise statt, daß das Gasgemisch beim Einströmen in den Cylinder eine dem Expansionsgrade der Maschine entsprechende Temperatur angenommen hat. Die obere Mündung des Brennschachtes und des Mischraumes sind von einer Chamottekuppel h überspannt, in deren Mitte ein mit Chamotte gefütterter Schacht h¹ aussteigt. Die obere Mündung dieses Schachtes communicirt

3) mit dem Raume r, welcher zur Aufnahme von Kohlen bestimmt ist. Die Kohlen werden durch einen mit turbinenartigen Schaufeln versehenen Drehschieber k mittelst der verticalen Welle k¹ entweder automatisch oder durch die Hand des Wärters durch den Schacht h¹ auf den Rost gebracht. Der Kohlenschieber k ist senkrecht über der Mündung des Speiseschachtes mit Chamotte unterfüttert, um der Einwirkung der strahlenden Wärme zu widerstehen.

Unmittelbar unter dem Kohlenraume ist über der Kuppel h

4) der Ringraum y gebildet. In diesen Raum gelangt der Theil der comprimirten Luft, welcher zur Mischung mit den Verbrennungsgasen und zur Rauchverbrennung dient. Die Luft strömt aus diesem Räume in den Misch- und Brennschacht d und c durch die kleinen Düsen h² und h³. Die Mündungen der letzteren correspondiren mit denen der Röhren d¹; die Hauptmasse der comprimirten Mischluft wird vom Brennschachte abgehalten und dadurch bleibt unter der Kuppel die Entzündungstemperatur gewahrt, so daß die durch die Düsen h² einströmende Luft die Rauchverbrennung bewirken kann.

In diesem Raume, Isolirraum genannt, weil er den Kohlenraum vor der zu großen Hitze im Brennschachte schützt, bezeichnet h⁴ eine Metall-, am besten Kupferplatte. Auf derselben liegt ein den Speisehals umschließendes Rohr i, aus welchem durch viele kleine Löcher Wasser zum Anlassen und während des Ganges der Maschine gespeist wird. Dieß geschieht durch eine kleine Speisepumpe, welche von der Maschine getrieben wird.

Endlich umschließt den ganzen inneren Ofen

5) der Raum e. In denselben strömt die comprimirte, wenig erhitzte Luft und schützt die äußeren Wände des Ofens vor zu großer Erhitzung. Die Luft strömt aus diesem Raum durch den Rost zur Verbrennung und wird nach Maaßgabe der Verbrennung stetig erneuert, so daß die äußere Kesselwand kaum die Temperatur erreicht, welche die comprimirte Luft durch den Compressionsact erhalten hat.

II. Der Cylinder B.

Derselbe ist unmittelbar mit dem Schieberkasten und oben angegossenen Pratzen a¹ an den Ofen geschraubt und zerfällt in zwei durch den Kolben b¹ getrennte Räume. Der Raum unter dem Kolben ist zur Aufnahme der aus dem Ofen strömenden heißen Gase bestimmt, während der Raum über dem Kolben zur Aufnahme von atmosphärischer Luft bestimmt ist, die von dem Kolben darin comprimirt und in den Ofen gepreßt wird.

Die Construction des Cylinders und des Kolbens ist hierbei eine derartige, daß:

1) die comprimirte Luft sowie die Wandungen des Cylinders möglichst kühl erhalten |173| bleiben. Zu dem Zwecke ist der obere Theil des Cylinders einwandig und die äußere Fläche den kühlenden Einflüssen der Atmosphäre exponirt;

2) die Gase unter den Kolben möglichst hoch erhitzt einströmen, sich wenig abkühlen und dabei doch die Hauptmasse des Kolbens und des Cylinders nicht in schädlicher Weise erhitzen.

Zu dem Zwecke hat der Kolben einen cylindrischen, hohlen oder mit schlechten Wärmeleitern gefüllten Hintersatz b³ von gleicher Höhe wie die Hubhöhe des Kolbens. Dieser Hintersatz ist von einem dünnen Blechcylinder b² umschlossen, der luftdicht in den Cylinder B gepreßt ist, welcher so ausgeweitet ist, daß ein isolirender Ringraum um den Blechcylinder b² gebildet wird. Letzterer ist nur mit sehr kleiner Fläche in unmittelbarer Berührung mit dem Cylinder B.

Die heißen Gase gelangen aus dem Ofen durch den Rohrstutzen g, der mit geringen Flächen leicht auf den Vertheilungsschieber gepreßt ist, durch den Canal f des Schiebers unter den Kolben. Gleichzeitig strömt während der Einströmung der heißen Gase kühle, comprimirte Luft durch einen besonderen Canal b vor die Liderungsringe des Kolbens und schützt diese sowie die Laufbahn des Kolbens gegen das Eindringen der heißen Gase. Diese comprimirte kühle Luft unterhält einen Gegenstrom zwischen dem Kolbenhintersatz und dem Cylinder nach unten und schützt so den Kolbenhintersatz vor der übermäßigen Erhitzung.

Die Abströmung der Gase erfolgt unter dem Vertheilungsschieber durch einen an den Cylinderboden angegossenen Canal D und von hier weiter durch das Rohr E in's Freie.

Der Raum über dem Vertheilungsschieber steht mit dem Kaltluftraum e in freier Communication, und es sind deßhalb die Oberflächen der Gleitbahn und des Vertheilungsschiebers der kühlenden Wirkung der comprimirten Luft ausgesetzt. Die Schieberstange geht durch eine lange Stopfbüchse direct bis zur unrunden Scheibe O.

Das Ansaugen und Comprimiren der atmosphärischen Luft geschieht, wie schon erwähnt, in dem Raume über dem Kolben. Zu dem Zwecke geht die Kolbenstange durch eine Stopfbüchse C, an welche zugleich das mit Leder belegte Saugventil gegossen ist. Es wird durch diese Einrichtung das rechtzeitige Oeffnen und Schließen durch die Friction der Kolbenstange selbst bewirkt.

Ist die Luft vor dem Kolben so weit comprimirt, daß die Spannung gleich der im Ofen ist, so hebt sich ein auf dem Cylinderdeckel angebrachtes Druckventil, welches von dem in Fig. 1 dargestellten Ventilgehäuse F umschlossen ist. Von hier gelangt die Luft zunächst in einen Rohrstutzen, aus welchem sie durch zwei Canäle, den horizontalen bei G und den verticalen H (Fig. 1) in die Räume e und y des Ofens gelangt. Diese Canäle können mittelst des Rädchens G und eines Schiebers mehr oder weniger geöffnet werden. Dadurch wird nun entweder mehr Luft zur Mischung oder mehr zur Verbrennung geführt und somit die Temperatur der Gase regulirt.

Die Regulirung des Ganges der Maschine geschieht durch den Schwungkugel-Regulator, der auf die Drosselklappe g¹ wirkt. Außerdem sind an beliebiger Stelle des Ofens Manometer, Sicherheitsventile und dergleichen angebracht.

Endlich ist noch in Bezug auf die oben erwähnte kleine Wasserspeisepumpe zu bemerken, daß dieselbe pro Pferdekraft und Stunde 2 bis 5 Pfd. Wasser auf die Platte h⁴ pumpt, und durch das Rohr i ausspritzt. Dieses Wasser verwandelt sich in Dampf, der sich mit heißen Gasen mischt, und diesen einen gewissen Grad von Feuchtigkeitsgehalt verleiht, der sich für die Erhaltung der Reibflächen nach den seitherigen Erfahrungen sehr gut bewährt hat.

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Hinsichtlich der Wirkungsweise der im Vorigen beschriebenen Maschine sey hier nochmals bemerkt, daß die erhitzte Luft stets nur auf die eine untere Seite des Kolbens wirkt und daß ihre Wirkung einfach in dem Ueberdruck ihrer Expansion gegen den auf die andere, obere Seite des Kolbens ausgeübten Atmosphärendruck besteht, und daß daher die in Rede stehende Maschine zu den einfachwirkenden oder sogenannten atmosphärischen Maschinen gehört. Daß dieselbe aber auch doppeltwirkend und, mit einem oder mehreren Cylindern versehen, horizontal oder vertical angeordnet seyn kann, ist nach dem Vorhergehenden für sich klar. Und wirklich seyen diese verschiedenen Systeme im Bau begriffen.34) Ob dieselben sich bewähren werden, muß jedoch erst die Zukunft lehren. Die Versuchsresultate, welche bis jetzt über die wenigen ausgeführten Maschinen bekannt geworden, sind indessen nicht der Art, daß man sich von dem neuen Constructionssystem viel mehr als von anderen ähnlichen calorischen Maschinen versprechen dürfte.

Die erste derartige Maschine wurde nämlich in Duderstadt gebaut, und leiste bei einem 12zölligen Cylinderdurchmesser circa 5 Pferdekräfte. Die zweite, welche in Braunschweig gebaut und aufgestellt worden ist, besitze hingegen einen Kessel von 80'' Höhe und 30'' Durchmesser und zwei Cylinder von 18'' Durchmesser und einem Kolbenhub von 20 1/2'', und sey für einen Effect von 26–30 Pferdekräften berechnet.

Diese letztere Maschine gebe nach genauen Messungen mittelst eines von Windhausen hierzu eigens construirten Bremsers im normalen Gang bei 100 Umdrehungen per Minute und bei 4 Atmosphären Spannung und 350–400° C. Temperatur der erhitzten Luft einen Effect von 26,4 Pferdekräften.

Wie groß aber das hierbei verbrauchte Brennmaterial sey, konnte man bei dieser Maschine so wenig als bei jener erfahren. Denn die frühere Angabe in der Leipziger illustrirten Zeitung, wornach diese Maschine nicht mehr als 1–1 1/2 Pfund Steinkohle per Pferdekraft und Stunde verbrauche, hat keine Wahrscheinlichkeit für sich und die neuere Angabe in dem Bericht von Györgyi, wornach „der Betrieb der Maschine, das Anheizen aus dem kalten Zustand bis zu dem Grade, daß die Maschine in Gang gesetzt werden kann, 40–45 Pfund Kohlen erfordert,“ |175| ist zu unbestimmt, weil man damit nicht wissen kann, was die Maschine im normalen Gang per Pferdekraft und Stunde brauchen wird.

Von etwas mehr Werth sind in dieser Beziehung die aus dem „Monatsblatt des hannoverschen Gewerbevereins“ entnommenen Angaben in der deutschen Gewerbezeitung über eine neuere Maschine dieser Art, welche, wenn sie anders zuverlässig sind, allerdings günstiger lauten. Diese Maschine, welche ebenfalls in Braunschweig aufgestellt ist, habe einen aufrechtstehenden cylindrischen Kessel von 240 Centimeter Höhe und 85 Centimeter Durchmesser, einen Arbeitscylinder von 78 Centimeter Durchmesser und 64 Centimeter Kolbenhub, und einen besonderen Luftpumpencylinder von 64 Centimeter Durchmesser mit einem zwischen 60 bis 62 Centimeter verstellbaren Hub. Dieselbe bewege sich mit einer merklich geringeren Geschwindigkeit von nur 63 bis 71 Umdrehungen per Minute und die Temperatur der heißen Luft steige auf 210 bis 600° C., während die abziehenden verbrauchten Gase nur mehr eine Temperatur von 22 bis 51° C. zeigen sollen. Und bei dieser Maschine, deren Nutzleistung zu 5,10 bis 7,70 Pferdekräften aus den damit angestellten Versuchen gefunden wurde, belaufe sich der Brennmaterialverbrauch per Stunde und Pferdekraft nicht höher als auf 1,6 Kilogr. Steinkohlen oder 4,8 Kilogramme Braunkohlen.

Wenn sich nun auch hiernach der Brennmaterialverbrauch im Verhältniß zu anderen calorischen Maschinen und selbst zu den Dampfmaschinen nicht besonders ungünstig herausstellt, so scheint uns doch der nach Obigem bis zu 600° C. ansteigende Temperaturzustand der bei dieser Maschine zur Anwendung kommenden erhitzten Luft eine so bedenkliche Sache, daß wir auch zu dieser neuen Construction noch immer kein rechtes Zutrauen gewinnen können, so sehr wir auch den Erfindern und Erbauern das endliche Gelingen derselben gönnen möchten.

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Siehe: die Leipziger illustrirte Zeitung vom 5. November 1864, Nr. 1114;

die deutsche Industriezeitung von 1865, Nr. 7;

Wieck's deutsche illustrirte Gewerbezeitung von 1865, Nr. 35;

den Scientific American vom 10. Juni 1865; und

den „Bericht über die Versammlung der deutschen Ingenieure und Architekten im August und September 1864 zu Wien,“ welcher kürzlich im Buchhandel ausgegeben worden ist und worin sich eine bezügliche Mittheilung vom Ingenieur Alexis v. St. Györgyi in Wien vorfindet.

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Nach den früheren Angaben sollen zu diesem Zweck 3–6 und nach den neueren 2–5 Pfund Wasser pro Pferdekraft und Stunde zur Verdampfung oder Vermischung kommen.

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So bei A. Luz in Brünn; J. Korösi in Andriz bei Graz; F. Ringhoffer in Prag; J. G. Hoffmann in Breslau; Gebrüder Möller in Brackwede in Westphalen; Bonsack, Hansen und Comp. in Gotha; der Maschinenbaugesellschaft in Carlsruhe; G. Kuhn in Stuttgart und der Magdeburg-Halberstädter-Eisenbahn-Gesellschaft etc.

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