Titel: Slaby, über Neuerungen an Luft- und Gasmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1880, Band 236 (S. 1–6)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj236/ar236001

Ueber Neuerungen an Luft- und Gasmaschinen.

Mit Abbildungen im Text und auf Tafeln.

Das Bedürfniſs nach einem brauchbaren Kleinmotor, der als Ersatz für die Dampfmaschine in Haus und Werkstatt eine billige und gefahrlose Arbeitsquelle zu bieten im Stande ist, hat sich im Laufe der letzten Jahre immer dringender herausgestellt. Die bis jetzt für diese Zwecke ausgeführten Maschinen haben, obwohl vielfach noch mit Mängeln behaftet, sich dennoch schon eine ansehnliche Verbreitung verschafft und bewirkt, daſs in weiteren Kreisen der Motoren bauenden Industrie, in welcher man diese Bestrebungen früher vielfach mit Geringschätzung aufnahm, eine günstigere Strömung Platz gegriffen hat. Selbst gröſsere Etablissements mit hervorragenden geistigen und materiellen Hilfsmitteln haben sich im Laufe der letzten Jahre als Mitbewerber eingestellt. Der Erfolg kann nicht ausbleiben, und wenn der Fortschritt sich auch nur langsam vollzieht und immer noch zur Bescheidenheit mahnt, so ist er doch bereits deutlich wahrzunehmen.

Es ist von Interesse, die rege Erfinderarbeit auf diesem Gebiete, wie sie in den bis jetzt veröffentlichten Patentschriften des deutschen Reiches niedergelegt ist, zu verfolgen und die erkennbaren Fortschritte zu studiren.

Fast ausnahmslos hat man für die erwähnten Zwecke die Luft- und Gas-Maschinen ins Auge gefaſst, da bei den Wassermotoren die Unterhaltungskosten sich vorläufig immer noch zu hoch stellen. Die Klasse 46 der Patentschriften, welche im Wesentlichen die Luft- und Gasmaschinen enthält, weist bis jetzt im Ganzen 62 hierher gehörige verschiedene Patente auf. Selbstverständlich findet sich darunter viel Unbrauchbares und längst Ueberholtes; darum thut eine Sichtung des Neuen und Interessanten besonders Noth. In den nachfolgenden Artikeln soll eine solche Umschau, welche das Wissenswertheste in systematischer Uebersicht zusammenstellt, versucht werden.

Den Löwenantheil unter den veröffentlichten Patentschriften nehmen die Gasmaschinen mit 35 Nummern, wobei wir unter „Gasmaschinen“ alle mit gasförmigem oder flüssigem Brennmaterial arbeitenden Maschinen verstehen. Dann folgen die geschlossenen Luftmaschinen mit 18 Nummern, |2| die offenen Luftmaschinen mit 4 und schlieſslich die combinirten Luft-, Dampf- und Gasmaschinen mit 5 Stück.

Geschlossene Luftmaschinen (Tafel 1 und 9).

Bei diesen macht sich in erster Linie das Bestreben geltend, durch Anwendung von gepreſster Luft als Arbeitsflüssigkeit die Leistung zu vergröſsern. Es ist dieser Vorschlag bereits so oft besprochen worden und seine Berechtigung durch die Theorie so leicht nachzuweisen, daſs hier darauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht. Nur so viel mag wiederholt werden, daſs bei Anwendung von Luft, die in ihrer Minimalspannung in der Maschine mit p Atmosphären drückt, eine p mal so groſse Arbeitsleistung erzielt wird als bei Verwendung der Luft von gewöhnlicher atmosphärischer Spannung, wenn im Uebrigen die Dimensionen und Geschwindigkeiten der Maschine dieselben bleiben. Zur Ausführung dieser Anordnung ist selbstverständlich eine Luftpumpe nöthig, welche die durch Undichtigkeiten des Kolbens und anderer Fehler entweichende gepreſste Luft wieder ersetzt. Fast die sämmtlichen im deutschen Reiche patentirten geschlossenen Luftmaschinen sind mit Pumpeinrichtungen versehen behufs Erzielung gepreſster Arbeitsluft.

Otto Köhler in Aachen (* D. R. P. Nr. 1929 vom 24. Januar 1878) verwendet zu demselben Zweck einen Accumulator. Fig. 1 und 2 Taf. 1 zeigen eine Skizze der patentirten Anordnung. A ist eine guſseiserne, U-förmig gebogene Röhre, deren eines Ende W geschlossen, das andere O aber offen ist. In dem offenen Ende bewegt sich ein Plungerkolben B, der durch eine Stopfbüchse gedichtet ist. Dieser Kolben wird durch Gewichte G belastet und durch zwei Stangen s geführt. Die Röhre ist theilweise mit Wasser gefüllt, und zwar das offene Ende vollständig, das geschlossene aber je nach der Stellung des Kolbens B mehr oder weniger. Der obere Theil des geschlossenen Raumes ist mit gepreſster Luft angefüllt. An der höchsten Stelle sind zwei kleine Röhren a und b angebracht, und zwar führt a zur Luftmaschine; sie enthält das Ventil D, welches sich öffnet, sowie der Druck in der Maschine kleiner wird als im Windraum W. Das zweite Röhrchen b stellt die Verbindung mit einer kleinen Handcompressionspumpe C her; dieselbe dient dazu, die Luft in den Windkessel W zu pumpen. Die Wasserschicht ist so bemessen, daſs die oberste Begrenzungsfläche in W noch bei der höchsten Stellung des Kolbens über der Verbindungsöffnung zwischen W und O steht.

Einen Hauptunterschied der patentirten geschlossenen Luftmaschinen macht die Bewegungsart des Verdrängers aus. Es ist auffallend, daſs mit wenigen Ausnahmen das Princip befolgt ist, den Verdränger in einem vom Arbeitscylinder gesonderten, damit communicirenden Gefäſs zu bewegen. Es war dies bekanntlich die Anordnung bei den ersten |3| längst vergessenen Maschinen von Stirling und Laubereau. Einen Vorzug kann ich in der Trennung der beiden Cylinder schon deshalb nicht erblicken, weil das Verbindungsrohr bedenklich zur Vergröſserung des schädlichen Raumes beiträgt.

Neben den bekannten Bewegungsübertragungen auf den hin- und hergehenden Verdränger mittels Kurbel oder Schleife zeigen die Patentschriften zwei Vorschläge, die hin- und hergehende Bewegung des Verdrängers durch eine oscillirende oder rotirende zu ersetzen.

Die oscillirende Anordnung benutzt W. Gloy in Holzminden a. d. Weser (* D. R. P. Nr. 120 vom 10. August 1877), dessen in Fig. 3 und 4 Taf. 1 skizzirte Maschine auch noch wegen einer eigenthümlichen Kolbenconstruction interessant ist. Die Schwungradwellenkurbel K wird von dem Kolben A durch Vermittlung des Hebels B und der Stange C gedreht. Durch die Stange D wird die Kurbel E bewegt und der mit ihr fest verbundene Verdränger F gezwungen, eine schwingende Bewegung auszuführen; die linke Seite des Verdrängercylinders wird erhitzt, die rechte gekühlt. Der Sector G ist ein fest im Cylinder sitzendes Stück. Der Arbeitskolben A besteht aus einer biegsamen Platte (Leder o. dgl.), welche durch eine schlecht leitende Schicht (Asche mit dünnem unverbrennlichem Filze bedeckt) gegen die Einwirkung der Wärme geschützt wird.

Der Erfinder beobachtete an einem Modell, daſs schon bei einer Temperaturdifferenz von 20° kleine Lasten aufgezogen werden konnten.

Einen rotirenden Verdränger zeigt die Luftmaschine von Hugo Wippermann in Essen (* D. R. P. Nr. 6261 vom 18. Januar 1879). In einer geschlossenen Trommel A (Fig. 5 und 6 Taf. 1), deren obere Hälfte vom Wasser gekühlt wird, während die untere dem Feuer ausgesetzt ist, befindet sich der mit der Achse B rotirende Verdränger C. Derselbe füllt mit geringem Spiele an den Seiten und dem Umfange die Hälfte der Trommel aus. Die sich ausdehnende oder zusammenziehende Luft äuſsert durch den Kanal D ihre Wirkung auf den Kolben des Arbeitscylinders E, welcher wiederum mittels Pleuelstange und Kurbel die Achse und mit ihr den Verdränger in Bewegung setzt. Auf diese Weise erfüllt der Verdränger seinen Zweck bei stetigem Umlauf mit der Maschine und ersetzt überdies einen Theil des Schwungrades, welches entsprechend abbalancirt ist.

Die Figur, welche eine getreue Copie der Patentzeichnung ist, zeigt den Arbeitskolben in seiner innersten Stellung, während die eingeschlossene Luft mit dem Maximum der kühlenden Flächen in Berührung steht, d.h. die Verdrängerkurbel hat gegen die Arbeitskurbel keine Voreilung. Eine solche Anordnung ist unzulässig; die Maschine kann unter diesen Umständen überhaupt keine Nutzarbeit leisten. Die Idee, den Verdränger rotiren zu lassen, kann man mit Bezug auf die |4| erleichterte constructive Ausführung der ganzen Maschine wohl als eine glückliche bezeichnen. Weniger glücklich ist die gewählte Art der Heizung und Kühlung, bei welcher eine allzu schnelle Ausgleichung der beiderseitigen Wirkungen befürchtet werden muſs. Auch die von Gloy gewählte Heizeinrichtung ist mangelhaft; trotzdem scheint in den oscillirenden und rotirenden Verdrängerbewegungen der Keim zu einer gesunden Entwicklung zu liegen.

In Bezug auf die Verwendung geradlinig hin- und hergeführter Verdränger macht sich allgemein das Bestreben geltend, die früher übliche horizontale Anordnung durch eine verticale zu ersetzen. Der Grund hierfür liegt in dem erheblichen Arbeitsaufwand, welchen horizontal geführte Verdränger, die auf Rollen laufen, beanspruchen.

Eine solche Anordnung mit verticalem Verdränger zeigt die Luftmaschine von Leonhard Hopmann in Bonn (* D. R. P. Nr. 6781 vom 22. Februar 1879). Dieselbe ist eine Verbindung von zwei selbstständig wirkenden Einzelmaschinen von folgender Einrichtung: Ein senkrechter, unten halbkugelig, oben durch einen Deckel abgeschlossener Cylinder A (Fig. 7 Taf. 1), gebildet aus zwei Theilen, ist an der Verbindungsstelle auf einem Gestelle B befestigt; dieses ist mit Mauerwerk ausgekleidet und bildet einen Ofen mit der Feuerung C. Die Heizgase umspülen den unteren Theil des Cylinders A und werden durch die seitliche Oeffnung D in den Kamin geleitet. Oberhalb des Gestelles ist durch den Gestellboden und die Seitenwände ein Kasten E um den oberen Theil von A gebildet, worin Kühlwasser zu- und abgeleitet wird. Innerhalb des Cylinders A befindet sich der Verdränger, welcher mittels einer im Deckel durch eine Stopfbüchse abgedichteten Stange G gehoben und gesenkt werden kann. An der vorderen Wand des Kühlgefäſses ist der horizontale Arbeitscylinder H befestigt. An einer Seite verschlossen, steht derselbe mittels des Kanales i mit dem oberen Theil von A in Verbindung. Im Arbeitscylinder bewegt sich luftdicht der Kolben, welcher durch die Stange und Kurbelschleife mit einer in der Vorder- und Rückwand des Kühlgefäſses gelagerten Welle L verbunden ist. Letztere trägt ein Schwungrad und zur Kraftabgabe eine Scheibe. Auſserdem befindet sich senkrecht über der Hauptwelle, in Gestelltheilen gelagert, eine Nebenwelle M, welche durch den Hebel n und das Verbindungsstück o eine schwingende Bewegung von der hin- und hergehenden Kurbelschleife aus empfängt. Durch den Hebel p ist die Stange G des Verdrängers mit der schwingenden Welle verbunden, so daſs der Verdränger bei jedem Kolbenspiele auf und ab bewegt wird und dabei dem Kolben, ungefähr einem Winkel von 90° entsprechend, in seiner Bewegung voreilt.1)Durch die symmetrische Anordnung von |5| je zwei Cylindern um dieselbe Welle entsteht die doppelte Maschine, für welche nur eine Feuerung vorhanden ist. Die Hebel p, p vereinigen sich zu einem Balancier, so daſs sich die Gewichte der Verdränger ausgleichen.

Textabbildung Bd. 236, S. 5
Beistehend ist ein vom Erfinder mitgetheiltes Indicatordiagramm der Maschine veranschaulicht, wonach dieselbe bei einem mittleren Nutzdruck von 0,313k/qu und 90 Touren eine indicirte Leistung von 0e,84 aufweist.

Mehrfaches Interesse bietet die geschlossene Luftmaschine von G. August Buschbaum in Darmstadt (* D. R. P. Nr. 6773 vom 11. Februar 1879), welche zum ersten Mal den Versuch einer rationellen Regulirung zeigt. Bekanntlich ist die Regulirung der geschlossenen Luftmaschinen bisher ein wunder Punkt gewesen. Die frühere Methode mittels eines vom Regulator beeinfluſsten Luftventil es, durch welches bei zu schnellem Laufe ein Theil der gespannten Luft aus der Maschine entweichen konnte, hat man sehr bald verlassen müssen, weil dieses Ventil zu einer ewigen Undichtigkeitsquelle wurde. Man wählte statt dessen die ökonomisch denkbar ungünstigste Methode, den Gang der Maschine durch eine Bremse zu reguliren, die vom Regulator unter starker Hebelübersetzung angezogen wurde.

Es ist bereits (1878 230 381) darauf aufmerksam gemacht worden, daſs die Regulirung der geschlossenen Luftmaschinen am zweckmäſsigsten durch Beeinfluſsung des Verdrängerhubes vorzunehmen sei. Die Buschbaum'sche Maschine zeigt eine Ausführung dieses Vorschlages; sie ist so eingerichtet, daſs der Regulator den Hub des Verdrängers verstellt, so daſs sich bei zu groſser Geschwindigkeit der Hub verkleinert und damit das arbeitende Luftgewicht (d.h. dasjenige, welches an der Wärme-Aufnahme und Abgabe wirklich Theil nimmt) verringert, dem Feuertopf also weniger Wärme entzogen wird, während bei zu langsamem Gang das Umgekehrte stattfindet. Fig. 8 bis 11 Taf. 1 zeigen diese Maschine, und zwar ist Fig. 8 der Grundriſs, Fig. 9 der Querschnitt, Fig. 10 die Einrichtung der Regulirvorrichtung und Fig. 11 die Luftpumpe, letztere beiden in vergröſsertem Maſsstabe der Fig. 8 und 9.

A ist der Feuerraum, B der Feuertopf, C der Verdränger, welcher die im Cylinder U eingeschlossene Luft abwechselnd nach dem Feuertopf B und nach dem im Wasser gekühlten Theil D schafft. Die Arbeit der Luft wird mittels des im Arbeitscylinder F gehenden Kolbens, des Balancier G und der Pleuelstange H auf die Welle J übertragen. Der Schwungkugelregulator K wirkt auf den Schieber l (Fig. 10). Bei mittlerer Geschwindigkeit ist der Schieber auſser Thätigkeit; sobald |6| jedoch die Schwungkugeln und damit der Schieber l bei zu groſser oder zu kleiner Geschwindigkeit steigen oder sinken, kommt der am Schieber l angebrachte Anschlag m in Wirksamkeit, indem er dann das Röllchen o oder n berührt. Hierdurch dreht sich die zugehörige Schraube p bei jedem Umgang der Welle J und verkleinert oder vergröſsert dadurch den Hub des Krummzapfens q und damit auch den Hub des Verdrängers C.

Die Maschine ist auſserdem für den Betrieb mit verdichteter Luft eingerichtet. Die Luftpumpe r (Fig. 11) ist an demselben Balancier wie der Verdränger aufgehängt und es nimmt in Folge dessen der Kolben s derselben ebenfalls an der Hubveränderung Theil. Auſserdem wirkt die Pumpe bei der Regulirung des Ganges in der Weise mit, daſs sie nur bei zu geringer Geschwindigkeit die Luft verdichtet, daſs also die Maschine nur bei Inanspruchnahme ihrer vollen Kraft mit Ueberdruck arbeitet. Sobald nämlich der Hub eine gewisse Gröſse erreicht, kommt der Kolben nicht mehr bis zu den Säugöffnungen t (Fig. 11) und die Pumpe wirkt nicht mehr, wie auch die Spannung der Luft in der Maschine sei. Der schädliche Raum in der Pumpe ist so gewählt, daſs sie die Luft nur bis zu dem gewünschten Grade verdichten kann.

(Schluſs folgt.)

|4|

Die mitgetheilte Zeichnung, eine Copie der Patentzeichnung, zeigt diese Voreilung des Verdrängens nicht, bedarf also der Correctur.

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