Titel: Bourdon's Metallröhren für verschiedene Apparate.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1878, Band 228 (S. 26–30)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj228/ar228014

Anwendung des Principes der Bourdon'schen gekrümmten Metallröhren von nicht kreisförmigem Querschnitt auf verschiedene Apparate.

Mit Abbildungen auf Tafel 3.

Längst bekannt und viel verbreitet sind jene Manometer und Metallbarometer, deren Hauptorgan eine gekrümmte elastisch-biegsame Metallröhre von nicht kreisförmigem Querschnitt bildet. Weniger bekannt jedoch dürfte es sein, daſs der Erfinder, Eugen Bourdon, seine Röhren noch auf eine Menge anderer Instrumente und Maschinen in Anwendung zu bringen gewuſst hat, bei denen entweder die Aenderung der Krümmung oder des Rauminhaltes oder beides zugleich zweckentsprechend verwerthet ist. Wir entnehmen einer in Armengaud's Publication industrielle, 1877 Bd. 24 S. 161 erschienenen umfangreichen |27| Abhandlung die Beschreibung einiger der bemerkenswerthesten Anwendungen des in Rede stehenden Principes, ohne jedoch in der Lage zu sein, über den praktischen Erfolg derselben Näheres berichten zu können.

1) Dampfmaschine mit elastisch-biegsamer Röhre (Fig. 1 bis 5 Taf. 3). Fig. 1 und 2 stellen diesen Motor in der äuſseren Ansicht und im Grundrisse dar. Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die Kurbelwelle. Obgleich vorliegendes System für den Dampfbetrieb bestimmt ist, so können doch Fälle eintreten, wo der Betrieb mit comprimirter Luft ebenso gut anwendbar und vorzuziehen ist. Bourdon hat deshalb bei seinen Maschinen zweierlei Vertheilungssysteme (innere Steuerungen) eingeführt, nämlich für den Dampfbetrieb den in Fig. 4 nach einem gröſseren Maſsstabe dargestellten „Hohlkolbenschieber“, für den Betrieb mit comprimirter Luft die in Fig. 5 im Verticaldurchschnitt abgebildete „Abwicklungsklappe“ (tiroir à déroulement). Erwägt man, daſs bei seinem bekannten Manometer die gekrümmte Metallröhre, von welcher die Bewegung des Zeigers abhängt, in eine Curve von gröſserem Krümmungshalbmesser übergeht, wenn sie mit einem Raum in Verbindung steht, welcher Dampf von gewisser Spannung oder comprimirte Luft enthält, dagegen vermöge ihrer Elasticität ihre ursprüngliche Krümmung wieder annimmt, sobald der Dampf- oder Luftdruck aufhört, so ist leicht einzusehen, wie bei dem vorliegenden System die Kolbenbewegung durch das Spiel der biegsamen Röhre ersetzt werden kann.

Das Hauptorgan der Maschine ist die biegsame Röhre A, welche in ihrer Mitte auf zwei an die Bodenplatte C befestigten eisernen Trägern B festgeschraubt ist. Mit der nämlichen Bodenplatte sind die beiden guſseisernen Ständer D der doppeltgekröpften Welle E verbunden, desgleichen die Lager der vier Hebel F, welche durch die gabelförmigen Schubstangen H mit der Antriebwelle E und durch die Gelenke G mit den Enden der Röhre A verbunden sind. Die Röhre besteht hier aus zwei ungefähr 1mm,5 dicken, kreisförmig gebogenen und mit ihren Rändern zusammengenieteten Stahlblechbändern. An ihrer tiefsten Stelle und in der Mitte ihrer Breite steht sie durch einen kurzen Rohransatz a (Fig. 3 und 4) mit der cylindrischen Kammer b in Verbindung, welche den Dampfschieber c umschlieſst. Der Dampf strömt durch das Rohr b' in die Ventilkammer, und das mit dem Regulator I in Verbindung stehende Drosselventil d regulirt den Dampf zutritt. Sobald nun der dicht vor dem letzteren angeordnete Hahn K geöffnet wird, strömt der Dampf in die elastische Röhre A. Dem inneren Drucke nachgebend, bläht sich diese leicht auf; dadurch entfernen sich die beiden Enden von einander und stoſsen die beiden Hebel F rechts und links mit Gewalt zurück. Die Schubstangen H |28| übertragen diesen Impuls auf die gekröpfte Welle E und bewirken dadurch eine halbe Umdrehung des Schwungrades V. In diesem Momente ändert der Dampfschieber, dessen Bewegung durch Vermittlung der Stange f und des Hebels g mit der Umdrehung der Kurbel e zusammenhängt, seine Stellung und die Ausströmungsöffnung wird frei. Der Dampf, welcher die beiden Schenkel der elastischen Röhre ausgestreckt hielt, entweicht nun durch das Ausströmungsrohr C, die Enden der Röhre, welche vermöge ihrer vollkommenen Elasticität ihrer ursprünglichen Krümmung wieder zustrebt, nähern sich wieder einander, indem sie die Schubstangen H nach sich ziehen, und das Schwungrad vollendet, diesem neuen Impuls folgend, seinen Umlauf. Dieses bei jeder Tour sich wiederholende Spiel erzeugt eine regelmäſsige Drehung, so lange der Dampf hinzuströmt.

Man könnte nun den Einwurf erheben, daſs bei dieser Maschine, wo das Kolbenspiel durch die abwechselnde Ausdehnung und Zusammenziehung einer biegsamen Röhre ersetzt ist, das Innere der letzteren einen schädlichen Raum bilde, welcher den Dampfverbrauch ohne entsprechende Nutzarbeit um ein Beträchtliches vermehre. Diesem Einwurf zu begegnen, füllt der Erfinder die Röhre mit kurzen, an beiden Enden geschlossenen Rohrstücken A' (Fig. 3) von entsprechendem Querschnitt, welche lose, an einander gereiht, ein biegsames, den Formveränderungen der Röhre A sich anschmiegendes System bilden. Es ist somit kein schädlicher Raum vorhanden, und der Dampfverbrauch bleibt der durch den Motor entwickelten Arbeit proportional.

Der Hohlkolbenschieber (Fig. 4) besteht aus einem Bronzering c, welcher in einem zweiten an die Ventilkammer b befestigten Bronzering c' gleitet. Der feste Ring besitzt zwei im Kreise über einander angeordnete Löcherreihen, wovon die eine mit dem Dampfeinströmungsrohr b', die andere mit dem Ausströmungsrohr C in Verbindung steht. Angenommen der Schieber c befinde sich in seiner tiefsten Lage, wobei er die untere Löcherreihe verdeckt, so strömt der Dampf aus der Röhre b' durch die obere Löcherreihe in die Ventilkammer und von da in die elastische Stahlröhre, deren beide Schenkel er durch seinen Druck aus einander treibt. In diesem Augenblick bewegt sich jedoch der Schieber aufwärts, indem er die obere Löcherreihe verdeckt, zugleich aber die untere freiläſst, worauf der in der elastischen Röhre enthaltene Dampf durch die Ventilkammer und die Röhre C ins Freie oder in den Condensator strömt.

Soll comprimirte Luft als Kraftquelle dienen, so tritt die in Fig. 5 dargestellte Ventilkammer an die Stelle der beschriebenen. Diese Ventilkammer besteht aus zwei Abtheilungen M und M' in deren jeder ein Hebel m und m' angeordnet ist. Der Hebelachse gegenüber ist jede dieser Abtheilungen mit zahlreichen Löchern durchbohrt, welche die comprimirte Luft jedesmal durchlassen, so oft der betreffende Hebel |29| ein über die Löcher sich legendes, einerseits an das Hebelende, andererseits an die Ventilkammer befestigtes Kautschukband n oder n' hinwegzieht. Das eine Band n dient als Einlaſsventil, das andere n' als Auslaſsventil, und die Vertheilung der Luft geschieht durch das abwechselnde Zu- und Aufdecken der Oeffnungen mit sehr geringem Kraftaufwand, ohne daſs es nöthig wäre, die Berührungsflächen zu schmieren. Beide Hebel m und m', deren Achsen luftdicht aus den Kammern treten, erhalten ihre Bewegung von eisern auf der Welle sitzenden Excenter durch Vermittlung der auf die Achsenenden festgekeilten, durch eine Stange N an einander gekuppelten Hebel l und l'.

Der Erfinder macht zu Gunsten seiner Maschine mit elastischem Rohr, der gewöhnlichen Dampfmaschine gegenüber, folgende Vortheile geltend: sie ist in ihrer Construction einfacher, bedeutend leichter, gestattet, frei von Stöſsen oder Erschütterungen, groſse Geschwindigkeiten ohne Räderwerk oder Riemenscheiben; der Arbeitsverlust in Folge der Reibung des Kolbens und der Kolbenstange, die Dampfentweichung durch die Stopfbüchse der letzteren, und ebenso das beständige Schmieren dieser Organe fällt hinweg u s. w.

2) Tachymeter oder Tourenzähler (Fig. 6 und 7 Tafel 3). Die Function dieses Instrumentes beruht auf der Aenderung des Rauminhaltes seiner elastischen Röhre. Diese ist aus dünnem Messing hergestellt und mit einer Flüssigkeit gefüllt, welche in der mit ihr communicirenden Glasröhre B steigt oder sinkt, je nachdem der Rauminhalt der Röhre ab- oder zunimmt. Der kurze kupferne Rohransatz a, welcher die Verbindung mit der Glasröhre herstellt, tritt durch den Hals eines an den Holzsockel D befestigten eisernen Trägers C. Ueber diesem sind zu beiden Seiten der Glasröhre zwei von 0 bis 140 getheilte kupferne Scalen angebracht, auf denen die Tourenzahl der betreffenden Maschine abgelesen werden kann. Die elastische Röhre ist an eine in der Hülse E laufende Verticalspindel befestigt, welche von der Maschine, deren Rotationsgeschwindigkeit ermittelt werden soll, mittels der Schnurscheibe G und zweier Winkelräder ihren Antrieb erhält. Vermöge der Centrifugalkraft entfernen sich die an den Enden der Röhre A angebrachten Metallkugeln mehr oder weniger von einander; dadurch ändert sich der innere Rauminhalt der Röhre A und somit das Flüssigkeitsniveau in der Glasröhre B. Auf der Scale, welche die den verschiedenen Flüssigkeitshöhen entsprechenden Tourenzahlen anzeigt, läſst sich der bequemeren Beobachtung wegen ein Zeiger auf- und niederschieben.

3) Manometer mit zwei communicirenden elastisch-biegsamen Röhren (Fig. 8 bis 10 Taf. 3). Bei diesem Manometer, welches Drucke von 300 bis 400at, wie solche bei hydraulischen Pressen vorkommen, anzeigt, hat Bourdon beide Eigenschaften seiner Röhre, die Aenderung |30| der Krümmung und des Rauminhaltes verwerthet. Das Instrument besteht aus einer Büchse von Glockenmetall, deren beide Theile B und B' an ihrem Umfange durch Bolzen und Muttern und in der Mitte durch eine starke Schraube C hermetisch mit einander verbunden sind. Um die Fläche, welche dem enormen Drucke des durch den Kanal b' von der hydraulischen Presse kommenden Wassers ausgesetzt ist, möglichst zu vermindern, ist der Raum a zwischen Boden und Deckel der Büchse durch einen ringförmigen Vorsprung b der Rückwand vermindert. In diesen Raum ist eine gekrümmte Stahlröhre A von elliptischem Querschnitt, aus mehreren Metalldicken bestehend, eingeschlossen – letzteres, um dem von auſsen einwirkenden hydraulischen Drucke den nöthigen Widerstand leisten zu können. Das eine Ende dieser durch einen Metallpfropf geschlossenen Röhre ist frei, das andere in ein Rohr D geschraubt, welches durch den Körper B' der Büchse tritt und an einen bronzenen Rohransatz a' geschraubt ist, durch den die erste Röhre mit der zweiten A' in Verbindung steht, wie aus der Detailansicht Fig. 10 hervorgeht. Die Röhre A' ist aus Kupfer, von der Wandstärke der gewöhnlichen Manometerröhren, und die Bewegungsübertragung auf den Zeiger E erfolgt durch den nämlichen Mechanismus, wie bei diesen. Die Röhre A zieht sich unter dem von auſsen auf sie einwirkenden hydraulischen Druck zusammen, wodurch ihr Rauminhalt eine Verminderung erleidet, und dehnt sich bei nachlassendem Drucke wieder aus. Die Aenderung des Rauminhaltes aber hat eine Aenderung der Krümmung der zweiten Röhre A' zur Folge, weil beide Röhren mit einander verbunden und mit Wasser gefüllt sind. Alle Biegungen und momentanen Formveränderungen der Röhre A theilen sich in entgegengesetztem Sinne der Röhre A' mit, indem diese sich ausdehnt, wenn die erstere sich zusammenzieht und umgekehrt.

4) Dampfdruckregulator (Fig. 11 und 12 Taf. 3). Dieser Apparat besteht nach der Revue industrielle, 1877 S. 398 aus einer mit Rohransätzen O, M versehenen, durch einen aufgeschraubten Deckel C verschlossenen Büchse B, welche die gekrümmte Manometerröhre T umschlieſst; letztere wirkt auf ein Doppelventil S und wird durch ein auf dem Hebel C verstellbares Gegengewicht P äquilibrirt. Der Dampf strömt auf dem Wege nach dem Apparate, wo er wirken soll, durch das Rohr M und das Ventil in die Büchse. Nach Maſsgabe des zunehmenden Druckes zieht sich die Röhre T zusammen, schlieft das Ventil mehr und mehr, und sperrt endlich, wenn die vorgeschriebene Druckgrenze erreicht ist, den Dampf vollständig ab. Bei abnehmendem Drucke streckt sich die elastische Röhre, öffnet das Ventil und läſst von neuem Dampf hinzu.

A. P.

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