Titel: Hallauer und G. Schmidt, ü. Woolf'sche und Compound-Maschinen.
Autor: Hallauer, O.
Schmidt, Gust.
Fundstelle: 1878, Band 229 (S. 117–122)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj229/ar229037

Ueber O. Hallauer's Abhandlung, betreffend die Erfahrungen über Woolf'sche und Compound-Maschinen; von Professor Gust. Schmidt.

Der bereits durch viele vorangegangene verdienstliche Abhandlungen bekannte Ingenieur O. Hallauer legt im Bulletin de Mulhouse, 1878 S. 231 bis 314 eine neue wichtige Folge von Versuchen vor, welche sich auf nachstehende Maschinen beziehen:

  • A) Woolf'sche Balanciermaschine mit Dampfhemd an beiden Cylindern. Aus dem Dampfhemd gelangt der Dampf in den Schieberkasten des kleinen Cylinders. Das im Dampfhemd condensirte Wasser wird gesammelt und gemessen. Der kleine Cylinder hat D1 = 0m,550 Durchmesser, S1 = 1m,415 Hub, der groſse D2 = 1m,200 Durchmesser und S2 = 2m Hub, Volumverhältniſs 6,73.
  • B) Liegende Woolf'sche Maschine mit Dampfhemd D1 = 0m,381, D2 = 0m,8575, S1 = S2 = 1m,297, Volumverhältniſs 5,06.
  • C) Verticale Compound-Schiffsmaschine, beide Cylinder mit Dampfhemd auch an Deckel und Boden, mit Zwischenkammer, welche das Dampfhemd des kleinen Cylinders umgibt. D1 = 0m,820, D2 = 1m,450, S1 = S2 = 0m,900, Volumverhältniſs 3,13.

Mit diesen Maschinen ist noch in Vergleich gezogen:

  • D) Die bekannte eincylindrige Balanciermaschine von Hirn ohne Dampfhemd mit überhitztem Dampf arbeitend, mit 0qm,285 mittlerer Kolbenfläche und 1m,704 Hub, zwei Einlaſs- und zwei Auslaſsschiebern und in Folge dessen nur 1 Proc. schädlichem Raum.
  • E) Die von Prof. C. Linde in München im März 1871 untersuchte liegende Maschine mit 4 Ventilen mit D = 0m,7, S = 1m,5 (vgl. * 1871 201 481).

Die Ergebnisse an diesen 5 Maschinen sind von Hallauer in der folgenden Tabelle zusammengestellt, welche nachstehende Posten enthält

Post 1 Jahreszahl des Versuches.
2 Tag und Monat (letzterer in lateinischen Ziffern).
3 Absolute Spannung des Kesseldampfes (k auf 1qc).
|118|
Post 4 Temperatur bei dieser Spannung.
5 Temperatur des überhitzten Cylinderdampfes.
6 Füllungsgrad (bezogen auf den groſsen Cylinder).
7 Indicirte Pferdestärke (zu 75mk in der Secunde).
8 Gebremste Pferdestärke.
9 Wirkungsgrad als Verhältniſs von Post 8 zu Post 7.
10 Tourenzahl in der Minute.
11 Mittlere Spannung des in den Condensator auspuffenden
Vorderdampfes (k auf 1qc).
12 Verhältniſs der Arbeit des auspuffenden Dampfes vor dem Kolben
zur Arbeit des wirksamen Hinterdampfes. (Hallauer sagt: Travail
négatif du vide rapporté au travail absolu
, indem er unter absoluter
Arbeit die von dem auf die Hinterfläche des Kolbens wirkenden
Dampf abgegebene Arbeit versteht, von welcher die Vorderdampfarbeit
des in den Condensator auszupuffenden Dampfes abgezogen
werden muſs, um die indicirte Arbeit zu erhalten.)
13 Gesammtwärmemenge des bei jedem Kolbenhub in den Cylinder
tretenden Dampfes in Calorien.
14 Gewicht der entsprechenden Menge verbrauchten gesättigten Dampfes.
15 Stündlicher Dampfverbrauch für die absolute Pferdestärke (welche
geleistet würde, wenn vor dem Kolben sich ein absolutes Vacuum
befinden würde.
16 Stündlicher Dampfverbrauch für die indicirte Pferdestärke.
17 Stündlicher Dampf verbrauch für die effective Pferdestärke.
18 Menge des niedergeschlagenen Wassers bei Beginn der Expansion in
Procent des Admissionsdampfes.
19 Menge des niedergeschlagenen Wassers am Ende der Expansion in
Procent.
20 Abnahme U1U2 der in dem Dampf enthaltenen Wärmenge während
der Expansion in Colorien.
21 Verhältniſs der Auspuffwärme zur Gesammtwärme. (Vgl. Referat
über Hallauer: Moteurs à vapeur, in D. p. J. 1878 227 321.)
Post
Nr.
Versuche mit der Maschine
A A B C D D D E
1 1877 1877 1876 1873 1875 1875 1875 1871
2 21.22.VI 4.5.VII 22.XI 6.XII 26.VIII 7.IX 8.IX 22.III
3 5,167 5,167 4,960 4,650 4,994 4,968 4,971 6,220
4 152,22 152,22 150,69 148,29 151 150,77 150,77 160,63
5 215 195
6 1/7 gedro. 1/7 0,2139 0,1628 0,1628 0,1
7 267,85 347,16 130,00 689,65 135,77 113,08 107,81 200,00
8 226 303,16 112,08 124 102 97 180
9 84,38 87,33 86,22 91,33 90,20 89,97 90
10 25,2 25,25 39,37 75 29,97 29,98 30,41 39,35
11 0,275 0,290 0,251 0,216 0,191 0,186 0,211 0,339
12 20,52 17,43 20,06 13,38 8,37 9,70 11,48 14,47
13 505,43 645,52 163,51 433,01 181,56 151,15 170,00 240,41
14 0,7741 0,987 0,2506 0,6644 0,2782 0,2316 0,2605 0,3669
15 6,9452 7,1121 7,2903 7,5098 6,7519 6,6523 7,891 7,4082
16 8,7390 8,6140 9,1201 8,6706 7,3691 7,3679 8,915 8,6625
17 10,357 9,864 10,563 8,068 8,168 9,826 9,625
18 14,21 16,17 11,20 7,46 0,83 24,64 36,0 33,96
19 5,39 6,60 5,34 13,74 17,15 21,38 35,19 25,0
20 –16,58 –17,40 –3,63 +40,32 +26,05 +1,66 +5,12 –12,43
21 1,32 3,38 1,19 5,74 9,7 12,43 21,76 11,87
|119|

Hallauer vergleicht nun zunächst den stündlichen Dampfverbrauch für die absolute Pferdestärke bei der

k
Maschine D mit überhitztem Dampf = 6,652
A gesättigtem Dampf und Dampfhemd = 7,112
D „ „ ohne = 7,891,

in welchen 3 Fällen die Füllung ziemlich gleich ist (1/7), und bemerkt, daſs das Woolf'sche System dem eincylindrigen mit gesättigtem Dampf nur um 10 Proc. überlegen ist, welche 10proc. Ersparung auch bei der Hirn'schen eincylindrigen Maschine durch das Dampfhemd zu erreichen gewesen wäre. Der Verbrauch für die indicirte Pferdestärke ist jedoch beziehungsweise 7,368, 8,614, 8k,915, und es beträgt hierbei nach Post 12 die negative Arbeit des Vorderdampfes bezieh. 9,70, 17,43, 11,48 Proc. der absoluten oder Hinterdampf-Arbeit. Hallauer erlaubt sich hieraus zu folgern, daſs die Hirn'sche Maschine durch Hinzufügung eines Dampfmantels der Woolf'schen um 7 Proc. überlegen sein würde, wegen des schlechteren Vacuums in der Woolf'schen Maschine. Dies ist jedoch eine nicht correcte Ausdrucksweise; denn die mittlere Vorderdampfspannung betrug bei der Woolf'schen Maschine (nach S. 253 des Bulletin) 0,214 bis 0k,340 und bei der Hirn'schen Maschine ohne Ueberhitzung nach der früheren Abhandlung Hallauer's 0k,213 auf 1qc, und es ist auch kein Grund zu ersehen, warum die Woolf'sche Maschine ein schlechteres Vacuum geben sollte als die eincylindrige, wenn in beiden Fällen die Einspritzwassermenge etwa 33mal so groſs ist wie die Speisewasser menge. Hallauer wollte daher nicht das Vacuum selbst, sondern das in Post 12 angeführte Verhältniſs bei der Woolf'schen Maschine principiell als schlechter bezeichnen, und dies ist eine neue Behauptung, die wohl überlegt zu werden verdient. Schon in einer früheren Abhandlung (Note sur les variations du vide, Mülhausen 1875) verglich Hallauer eine Woolf'sche Maschine mit einer Corliſs-Maschine mit Dampfhemd in dieser Richtung und fand bei

Normalem Gang: Woolf Corliſs
a) Absolute Arbeit für den Kolbenhub mk 28000,3 6566,4
b) Vorderdampfarbeit „ „ „ mk 4201,6 469,8
c) Indicirte Arbeit „ „ „ mk 23798,7 6096,6
d) Indicirte Pferdestärke bei ⅙ Füllung e 227,43 149,02
e) Verhältniſs von b zu a Proc. 15,00 7,15
f) Vorderdampfspannung k auf 1qc 0,210 0,217.

Er sagt an jenem Orte in Bezug auf die hier mit e bezeichneten Posten: „Diese Vermehrung der Vorderdampfarbeit (travail négatif) von 7,15 auf 15 Proc. bei derselben Luftleere ist einzig und allein durch die Dimensionen des Cylinders verursacht (für die Corliſs-Maschine D = 0,510, S = 1,060, für den groſsen Cylinder der Woolf'schen Maschine D = 1,100, S = 2,100). Es ist dies ein den Woolf'schen Maschinen anhaftender Nachtheil (cause d'infériorité), dem abzuhelfen unmöglich ist.“ Trotzdem benöthigte die Woolf'sche Maschine nur |120| 8k,95, die Corliſs-Maschine aber 9k,13 Dampf für die Stunde und indicirte Pferdestärke, weil der Admissionsdampf bei jener nicht in Contact mit den durch das Auspuffen in den Condensator abgekühlten Cylinderwandungen kommt.

Referent zieht jedoch aus allen dem nur den Schluſs, daſs er sich im Recht befindet, wenn er schon seit einem Decennium mündlich und schriftlich gegen das übermäſsige Volumverhältniſs der Woolf'schen Maschine eifert, und zwar in dem Sinne, daſs man fast allgemein den groſsen Cylinder zu groſs, also die Maschine zu theuer macht, ohne dadurch irgend etwas zu gewinnen. Die übermäſsige Expansion ist in allen Fällen ökonomisch unvortheilhaft, wenn die Anlagskosten berücksichtigt werden. Ich kann also nicht zugeben, daſs die übermäſsigen Dimensionen des groſsen Cylinders ein nicht zu behebender Nachtheil seien; man gebe ihm einfach geringeren Durchmesser. So findet man häufig Corliſs-Woolf-Maschinen mit Präcisionssteuerung, welche nur 0,3 Füllung im Corliſs-Cylinder, somit bei dem Volumverhältniſs = 3 die Maximalfüllung 0,1, bezogen auf den groſsen Cylinder, zulassen. Hier reducire man die groſse Kolbenfläche im Verhältniſs 3 : 2,5 und gebe dem Corliſs-Cylinder schleichende Absperrung durch gebremste Fallgewichte, um bis 0,5 Maximalfüllung im kleinen Cylinder, somit ⅕ Maximalfüllung, bezogen auf den groſsen, zu kommen, und man wird eine billigere Maschine erhalten, in welcher beide Cylinder nahe gleiche Arbeit liefern, während früher die Arbeit im groſsen Cylinder viel kleiner als jene im kleinen Cylinder war. Bei derselben Füllung, etwa 0,25 im kleinen Cylinder, wird diese kleinere Maschine in Folge Verminderung des Spannungsverlustes beim Uebertritt und Verminderung der Vorderdampfarbeit (travail du vide) im groſsen Cylinder eine gröſsere indicirte Arbeit liefern, also ökonomischer arbeiten als die andere theurere Maschine, und es wird bei noch weiter verminderter Betriebskraft nicht der Fall eintreten, daſs der groſse Kolben gegen Ende seines Laufes vom Schwungrad gezogen werden muſs.

Bei der im vorliegenden Falle besprochenen Woolf'schen Maschine mit dem Volumverhältniſs 6,73 ist jedoch der groſse Cylinder nicht wesentlich zu groſs, weil die auf demselben bezogene Füllung doch1/7 beträgt; jedoch ist der kleine Cylinder hier zu klein, weil selbst bei 0,9 Füllung in demselben die Arbeit des kleinen Cylinders noch unter jener des groſsen bleibt. Hier hätte der Hoch druck cylinder gröſser sein sollen, um schon bei halber Füllung die gleiche Arbeit zu geben wie der Niederdruckcylinder. Die stärkere Expansion im kleinen Cylinder hätte dann einen weniger groſsen Spannungsverlust beim Uebertritt in den groſsen Cylinder zur Folge, und die absolute Arbeit würde sich günstiger stellen. Jedenfalls erachte ich das Volumverhältniſs von 6,73 als ökonomisch nachtheilig, welcher Fehler jedoch nicht dem Princip der Woolf'schen Maschine anhaftet.

|121|

Weiters macht Hallauer folgende bemerkenswerthe Vergleiche in Bezug auf Drosselung und Tourenzahl:


Maschine
Indicirte
Pferdestärke
Touren-
zahl
Dampfverbrauch
Post 15 Post 16
A 185,75 25,4 7,3841 9,7299
A 267,85 25,2 6,9452 8,7390
A 347,16 25,25 7,1121 8,6140
B 130,00 39,37 7,2903 9,1201
C 689,65 75 7,5098 8,6706.

Die Maschine C läuft mit 3facher Tourenzahl wie A, die Kolbengeschwindigkeit beträgt bei C 2m,25, bei A nur 1m,68; dennoch ist der Dampfverbrauch für die absolute Pferdestärke (Post 15) nahe derselbe, ja bei der schnell gehenden Maschine sogar noch etwas gröſser als bei der langsam gehenden, in Widerspruch mit der herrschenden Ansicht. Desgleichen ergibt sich, daſs bei der Maschine A durch Drosselung des Dampfes die Stärke von 347 auf 185 herabgedrückt werden kann, ohne daſs der Verbrauch für die absolute Pferdestärke sich charakteristisch ändern würde. Nur kommt die Arbeit des wirkenden Hinterdampfes gegen jene des auspuffenden Vorderdampfes in ein desto ungünstigeres Verhältniſs, je stärker gedrosselt ist, daher Post 16 bei starker Drosselung gröſser ist.

Auf dieser Grundlage skizzirt Hallauer nun das Programm einer möglichst einfachen Dampfmaschine von gröſser Dauerhaftigkeit und geringem Dampfverbrauch. Die erste Bedingung ist ein verticaler Cylinder mit Dampfmantel, welcher direct vom Kessel gespeist wird. Die beiden Einlaſsschieber können durch Daumen oder Excenter bethätigt werden, die Regulirung der Füllung auf ¼, ⅙, ⅛ erfolgt durch den Maschinenwärter, die kleinen Differenzen der Betriebskraft regulirt der Centrifugalregulator, auf eine Drosselklappe wirkend. Die Auslaſsschieber werden durch ein Excenter mit starkem Voreilen bethätigt, damit die Entleerung des Cylinders rasch erfolgt und damit durch frühzeitigen Abschluſs des Auspuffdampfes eine genügend starke Compression erzielt wird, um den Einfluſs des schädlichen Raumes auf den Dampfverbrauch thunlichst zu verkleinern. Auch müssen die Dampfwege für den Auspuff sehr reichlich bemessen sein. Alle diese Organe müssen einfach und solid construirt werden. Die neuen complicirten und heiklen Dispositionen zur Erreichung der selbstthätig variablen Expansion sind verwerflich (Bulletin, S. 312). Natürlich arbeitet die Maschine mit Condensation und verwendet Dampf von 4 bis 6at. Sie erhält horizontalen Balancier mit Watt'schem Parallelogramm und verticale Kurbelstange und macht 25 bis 30 Touren in der Minute. Schiffsmaschinen ohne Balancier mit rückkehrender Kurbelstange machen 75 bis 100 Touren.

Bei der stationären Balanciermaschine wird der stündliche Dampfverbrauch bezieh. für die absolute, indicirte und effective Pferdestärke |122| 7,1, 7,85 und 9k betragen. Die Arbeit des Vorderdampfes (travail du vide) wird höchstens 10 Proc. der absoluten Arbeit betragen, und die Reibungen werden 13 Proc. der indicirten Arbeit absorbiren.

Eine Woolf'sche Balanciermaschine hätte denselben stündlichen Dampfverbrauch von 7k,1 für die absolute Pferdestärke und würde gleichwertig sein, wenn ihr groſser Cylinder mit zwei Auslaſsschiebern von derartigen Dimensionen versehen wäre, daſs die Arbeit des Vorderdampfes nur 8 bis 9, statt 17 bis 20 Proc. betrüge; aber dies würde die ohnehin schon weniger einfache Cylinderconstruction noch mehr compliciren.

Würden wir endlich die eincylindrige Maschine mit 4 Schiebern mit überhitztem Dampf von 210 bis 220° bedienen, so würden noch 10 bis 11 Proc. Dampf erspart, und es würde dieselbe nicht mehr als 8k Dampf für die effective Pferdekraft und Stunde benöthigen.

Horizontale Maschinen nutzen sich viel schneller ab als Balanciermaschinen und benöthigen dann einen gröſseren Dampfverbrauch.

In der sehr anerkennenden Einbegleitung der Hallauer'schen Abhandlung bemerkt Theod. Schlumberger (Bulletin, S. 314) sehr richtig, daſs die Schluſsfolgerungen Hallauer' s doch zu sehr übereilt und zu sehr verallgemeint sind; man müſste diese Folgerungen durch eine gröſsere Zahl von Einzelfällen und insbesondere durch Experimente in weiter ausgedehnten Grenzen bestätigen. Wird, fragt Schlumberger, der von Hallauer beschriebene Dampfmaschinentypus am Ende mehrerer Dienstjahre noch immer mit den günstigen ökonomischen Resultaten arbeiten wie die Woolf'schen Balanciermaschinen, welche in unserer Gegend so zahlreich vertreten sind? Diese Frage zu lösen, muſs der Zeit und ferneren Versuchen unter den verschiedensten Verhältnissen überlassen werden.

Schlieſslich berichtigt Hallauer, daſs nicht Völckers 1863, sondern G. A. Hirn 1855 die Entdeckung des Einflusses der Cylinderwandungen auf den im Cylinder befindlichen Dampf machte und denselben in einer am 25. April 1855 der Société industrielle de Mulhouse vorgelegten Abhandlung besprach, in welcher er sagt: „Der Dampf besitzt nicht jenes Volum, welches sein Gewicht und seine Pressung erfordern würde, weil er theilweise zu Wasser condensirt wird, und der die Wände erwärmende Dampfmantel vermindert diese theilweise Condensation.“

(Fortsetzung folgt.)

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