Titel: Mc Dougall und G. Schmidt, über Compoundmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1881, Band 242 (S. 73–79)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj242/ar242026

Gegen Compound-Maschinen.

Im Engineering, 1881 Bd. 32 S. 35 befindet sich ein Auszug aus dem Berichte von Niel Mc Dcugall, Oberingenieur der Dampfkessel-Versicherungs- und Dampfkraft-Gesellschaft in London, in welchem die Frage, ob Compound- oder Nicht-Compoundmaschinen ökonomischer sind, zu Gunsten der letzteren entschieden wird. – S. 39 bezeichnet Engineering Hrn. Dougall als seit langem bekannten Gegner des Compoundsystemes und widerlegt sehr richtig dessen Schluſsfolgerungen, ohne aber den sorgfältigen Untersuchungen desselben irgendwie nahe zu treten, sondern in der Erwartung, daſs dieselben fortgesetzt werden.

Ehe wir das Wesentliche dieser Polemik besprechen, wollen wir zur Klarlegung der Sache, um die es sich hier handelt, zuerst auf den Begriff der Compoundmaschine eingehen.

Wenn die Expansion des Dampfes nur allein in demjenigen Cylinder stattfindet, in welchem die Admission erfolgt, so heiſst der Engländer die Maschine „Simple expansive“, d.h. einfach Expansionsmaschine, welcher Ausdruck besser ist als unser Wort „eincylindrige Dampfmaschine“, das für eine derlei Zwillingsmaschine nicht paſst. Sobald aber der Admissionscylinder getrennt ist von demjenigen Cylinder, in welchem die Expansion vollendet wird und der Auspuff erfolgt, so ist dies bei dem Engländer schon eine Compoundmaschine, gleichgültig, ob die Kurbeln beider Cylinder unter 0 oder 180° (Woolf'schen Maschinen) oder unter 90° (eigentliche Compoundmaschinen im französischen und deutschen Sinn) stehen und ob im groſsen Cylinder volle Füllung stattfindet, oder eine frühere Absperrung bewirkt wird: Woolf'sche Maschine mit Doppelsteuerung, Receivermaschinen. Insbesondere wird in England häufig Gebrauch gemacht von jener Anordnung der zweicylindrigen (Woolf'schen) Maschine, bei welcher die beiden Cylinder in einer Linie liegen und mit einer Pleuelstange auf eine einzige Kurbel gearbeitet wird, und es wird diese Anordnung als Tandem-Maschine bezeichnet und sehr oft auch als Zwillingsmaschine, d. i. mit 4 Cylindern ausgeführt.

Eine solche Tandem-Zwillingsmaschine ohne frühere Absperrung im groſsen Cylinder ist jene Maschine B, welche in der genannten |74| Quelle als Compound bezeichnet ist. Sie hat also weder die Kurbelstellung unter 90°, noch den Receiver, welcher für frühere Absperrung im groſsen Cylinder nöthig ist, und ist überdies nur an den kleinen Cylindern, nicht an den groſsen, mit Dampfmantel versehen. In Frankreich und Deutschland würde man also diese Maschinen nicht als Compound-, sondern als Woolf'sche Maschine alter Construction erklären, deren Vorzug vor der einfachen Expansionsmaschine allerdings zweifelhaft ist, besonders wenn sie nicht zweckmäſsig dimensionirt ist, wie dies bei den von Hailauer untersuchten Maschinen (vgl. 1879 234 1 u. 81) der Fall war.

Die wahre Compoundmaschine mit Kurbeln unter 90° und Receiver ist gegenwärtig der Haupttypus der englischen Schiffsmaschinen. Doch werden auch Tandem-Zwillingsmaschinen (seltener Einspänner) und Dreicylinder-Maschinen als Schiffsmaschinen benutzt, in letzterem Falle mit einem Hochdruckcylinder, Receiver, und zwei Niederdruckcylindern, die Kurbeln unter 120°.

Die Compound-Schiffsmaschinen1) haben durchschnittlich 2m,37 Kolbengeschwindigkeit, 5k,44 für 1qc Kesselüberdruck, 0qm,3638 Heizfläche für 1e indicirt englisch, d. i. 0qm,359 für 1e = 75mk in der Secunde indicirt, benöthigen stündlich 0k,829 Kohle für 1e indicirt englisch, oder 0k,818 für 1e französisch, und für je 1qm Heizfläche werden stündlich 2k,278 Kohle verbrannt. (Die Heizfläche beträgt 0qm,439 für 1k Kohle in der Stunde.) Die Verdampfung der Kohle ist nicht angegeben, kann aber 8 fach angenommen werden, wonach der stündliche Speisewasserverbrauch dieser Compoundmaschinen durchschnittlich nur 6k,5 für 1e indicirt beträgt. Bei den Tandem-Einspänner- und Zwillingsmaschinen mit durchschnittlich 2m,22 Kolbengeschwindigkeit, 5k,31 Kesselüberdruck, 0qm,386 Heizfläche für 1e (zu 75mk) indicirt beträgt der Kohlenverbrauch 0k,906 für 1e ind. und Stunde und der stündliche Brennmaterialverbrauch für 1qm Heizfläche 2k,347 oder die Heizfläche 0qm,426 für 1k Kohle in der Stunde.

Bei einer untersuchten Dreikurbelmaschine war der Kohlenverbrauch trotz der enormen hohen Kolbengeschwindigkeit von 3m,07 und 6k,33 Kesselüberdruck wegen zu kleiner Heizfläche von nur 0qm,283 für 1e ind. doch um eine Kleinigkeit gröſser, nämlich 0k,911 für 1e (zu 75mk) ind. und Stunde, obwohl vermuthlich der Speisewasserverbrauch nicht gröſser, sondern kleiner gewesen sein dürfte.

Der geringste beobachtete Kohlenverbrauch für 1e ind. und Stunde betrug bei den Compoundmaschinen bei stariter Expansion und bester Kohle 0k,672 und bei Tandem-Maschinen 0k,792 für 1e ind. und Stunde.

Bei der in Frage stehenden, von Mc Dougall untersuchten Zwillings* Tandem-Maschine betrug jedoch der Kohlenaufwand bei 6,66 facher |75| Verdampfung der Kohle 1k,267 und die Speisewassermenge 8k,444 für 1e ind. und Stunde. Diese so genannte „Compoundmaschine“ ist also schon nach dem Dampf verbrauch sehr wesentlich schlechter als die wirklichen Compound-Receiver-Maschinen, weil sie eben keine solche, sondern eine alte Woolf'sche Maschine ist. Mc Dougall bezeichnet dieselbe mit dem Buchstaben B (A ist eine andere solche Maschine), während die mit ihr verglichene einfach expandirende einkurblige Maschine mit C bezeichnet ist. B dient seit 5 Jahren, C erst seit 2 Jahren zum Betriebe von Spinnereien. Die Hauptdimensionen sind bei:

B C
Hochdruck Niederdruck
Cylinderdurchmesser 0,508m 0,787m 0,813m
Hub 1,828 1,828 1,219
Volumenverhältniſs 1 : 2,42
Kolbenstangendurchmesser 0,095m vorn 0,114m 0,114m
Schädlicher Raum in Proc. 1,76 1,87 3,5
Durchmesser der Dampfleitung 0,140 0,191 0,203
Austrittsleitung 0,254 0,279
Luftpumpe Zwei, jede 0m,533
Durchmesser, 0,609
Hub vom Kreuzkopf
bewegt
Eine, 0m,660 Durchm.
0,609 Hub, mit Zahn-
räderantrieb, ein Spiel
auf 1,54 Umdrehgn.
Steuerung Corliſs-Dreh-
schieber
Einfache
Schieber
Corliſs-Dreh-
schieber
Dampfmantel mit ohne mit
Dauer des Versuches 5¼ Stunden 6 Stunden
Tourenzahl in der Minute 46,7 82,8
Kolbengeschwindigkeit 2m,845 3m,364
Indicirte Leistung in franz. Pferdestärken 325 + 319 = 644e 547e
Ueberdruck im Kessel 4,99 k/qc 4,92 k/qc
Anfangsüberdruck im Cylinder 4,49 4,29
Vacuummeterstand 698mm 686mm
Bei Barometerstand 752 749
Temperatur des Speisewassers 5,0° 5,5°
„ „ Injectionswassers 14,2 8,0
„ „ Ausguſswassers 33,3 33,3
Totalexpans. mit Rucks. auf schädl. Raum 6,56 4,27.

Beide Maschinen arbeiteten also unter nahe gleichen Temperaturgrenzen. Beide hatten Lancashire-Kessel von 2m,134 Durchmesser und 9m,144 Länge; Durchmesser der Röhren 0m,838 bei B mit, bei C ohne Wasserröhren. Die Green'schen Economiser hatten bei Maschine B 120, bei C 144 Röhren.

Bei B Bei C
Anzahl der arbeitenden Kessel 3 2
Rostfläche betrug R = 7,55qm 5,95qm
Heizfläche der Kessel 236,9 148,6
„ des Economiser 118,0 141,8
–––––––––––––––––––––––––––––––
Gesammte Heizfläche F = 354,9qm 290,4qm
Verhältniſs F : R= 47 48,8
Dampfraum 22,88cbm 15,29cbm
„ für 1e ind. 0,0355 0,0280
Heizfläche für 1e ind. 0,551qm 0,531qm
Stündlicher Kohlenverbrauch B = 824,6k 575,6k
Auf 1qm Rostfläche stündlich verbrannte Brenn-
stoffmenge

B : R =

109,2

96,7
Für je 1qm Heizfläche stündlich verbrannte Brenn-
stoffmenge

B : F =

2,323

1,982
|76|
Bei B Bei C
Aschengehalt der Kohle 11 Proc. 8,2 Proc.
In den Kessel gepumpte Wasserm. in der Stunde M = 5492k 5074k
Ab auf die Speisepumpe geschätzt 54 45
–––––––––––––––––––––––––––––––
Bleibt für die Maschine 5438k 5029k
Für 1e indicirt und Stunde 8,444k 9,194k
Verdampfungsverhältniſs M : B = 6,66 8,81
Verdampfungsverhältniſs für Speisewasser von 38°,
verdampft bei 100° Temperatur

7,22

9,53
Kohlenmenge für 1e indicirt und Stunde 1,267 1,044
Desgleichen sammt Speisepumpe 1,281 1,052.

Die Maschine B hatte wesentlich gröſseren Dampfraum für 1e, also muthmaſslich trockeneren Dampf als C; auch war die Heizfläche für 1e ind. etwas gröſser, 0,551 gegen 0qm,531. Uebereinstimmend hiermit ist auch der Speise Wasserverbrauch für 1e ind. nur 8k,444 bei B gegen 9k,194 bei C. Da aber C mit besserer Kohle arbeitet als B, so stellt sich der Kohlen verbrauch für 1e bei B gröſser heraus als bei C. Letztere Maschine arbeitete trotz geringem Expansionsgrad recht günstig, was der hohen Kolbengeschwindigkeit und dem Dampfmantel zu verdanken ist.

Bei Berechnung der Kosten legt Mc Dougall den beobachteten Verbrauch an Kohle für 1e zu Grunde, obwohl im Durchschnitt der Monate Juli bis December der Verbrauch bei B um 12,6 Proc., bei G um 14 Proc. gröſser ist.

Hiernach ist der Kohlen verbrauch bei:

B C
In 50 Wochen zu 56 Stunden 2556t 1809t
Der (sehr niedrige) Preis der Kohle für 1 Tonne 5,75 M. 6,75 M.
Jahreskosten der Kohle 14697 12211
Jahreskosten der Kohle für 100e 2282 2232
Desgleichen, wenn die Maschine B mit der-
selben Kohle wie C bedient würde

2050

2232
Die Anlagskosten reducirt auf das gleiche
J. 1878 stellen sich auf

72000

50000
Die Fundirung 26420 5000
––––––––––––––––––––––
Zusammen 98420 M. 55000 M.
––––––––––––––––––––––
Hiervon an Interessen 4 Proc. 3937 M. 2200 M.
7 Proc. Amortisirung der Maschine 5040 3500
Kohle für 1 Jahr 14697 12211
Schmiermittel 771k Talg
680k Oel
560

500
––––––––––––––––––––––
Zusammen Jahreskosten 24234 M. 18411 M.
Für 100e indicirt 3763 3366

Wenn die Maschine B mit derselben Kohle bedient würde wie C, so wären:

Die Jahreskosten an Kohle für 100e indicirt 2050 M. 2232 M.
Hierzu an Interessen, Amortisation und
Schmiere für 100e
1481 1134
––––––––––––––––––
Jahreskosten für 100e 3531 M. 3366 M.

Hiernach ist die einfache Expansionsmaschine bei dem wirklichen Bestand um 397 M. und bei gleicher Kohle immer noch um 165 M. |77| jährlich für 100e indicirt, also bei 547e um 2171 bezieh. 902 M. im Vortheil gegen die Maschine B, obwohl diese mit 6,6 facher statt 4,3 facher Expansion arbeitete. Mc Dougall sagt, es sei unmöglich, ohne wirkliche Versuche anzugeben, welcher Unterschied in dem Dampfverbrauch stattgefunden hatte, wenn beide Maschinen bei ihrem günstigsten Füllungsgrad versucht worden wären; aber eine annähernd genaue Schätzung könne aus den sehr bekannten Resultaten der Versuche gezogen werden, welche von den Schiffsingenieuren der Vereinigten Staaten mit den Maschinen Bache, Rush und Gallatin ausgeführt wurden. Bache hatte denselben Typus wie die Maschine B; jedoch war hier der Niederdruckcylinder mit Dampfmantel versehen. Der stündliche Dampfverbrauch bei Bache betrug für 1e ind. (zu 75mk in der Secunde) 9k,84 bei 5,71 facher Expansion; Rush mit Dampfhemd an beiden gut mit Filz umhüllten Cylindern hatte das beste ökonomische Resultat von 8k,23 bei 6,21 facher Expansion, woraus zu schlieſsen ist, daſs auch unsere Maschine B mit 6,56 facher Expansion am günstigsten arbeitete. Dagegen hatte die einfache Expansionsmaschine Gallatin bei 4,18 facher Expansion den Verbrauch = 9k,62 und bei 7,3 facher Expansion den Verbrauch 9k,18 Speisewasser für 1e ind. und Stunde, woraus zu schlieſsen ist, daſs Maschine C bei stärkerer Expansion noch besseres Resultat ergeben hatte, im Verhältniſs 1 : 0,954 wie bei Gallatin. Dann wäre C auf 3263 M. Jahreskosten für 100e herabgekommen und obige Zahlen 2171 und 902 M. für 547° hätten sich auf 2735 und 1465 M. zu Gunsten der einfach expandirenden Maschine erhöht. Wenn die Kosten für das viel gröſsere Maschinenhaus der „Compoundmaschine“ mit in Betracht gezogen werden, wird der Vergleich noch günstiger für die eincylindrige Maschine. Noch ein beachtenswerther Punkt ist die viel gröſsere Unsicherheit gegen Bruch der Compoundmaschine mit Räderantrieb gegenüber der eincylindrigen mit Seiltrieb. Allerdings sind im Lancashire-District, wo es sehr viele horizontale Tandem-Zwillingsmaschinen mit Rädertrieb wie B gibt, auch schon einkurblige horizontale Tandem-Maschinen mit Seiltrieb angewendet worden, und da die Anlagskosten einer Maschine dieser Art beträchtlich geringer sind als bei Zwillingsmaschinen von gleicher Stärke, so werden die Kosten für die entwickelte Arbeit ungefähr dieselben sein wie für eine einfach expandirende Maschine.

Eine Form von Compoundmaschinen, in welcher die anfänglichen Auslagen viel mehr reducirt würden auf jene der eincylindrigen Maschine, ist jene von Alf. Holt mit einer Kurbel, indem über dem Cylinder der bisherigen eincylindrigen Maschine noch ein Hochdruckcylinder angebracht wird. Diese Form ist bisher noch nicht für stationäre Betriebsmaschinen angenommen worden, obwohl ausgedehnte Erfahrungen mit derselben sie als eine vorzüglich arbeitende Schiffsmaschine erwiesen haben, sowohl mit einer Kurbel (Einspänner), wie auch als Zwillingsmaschine. |78| Da aber in vorliegendem Falle (Maschine B) die Kesselspannung nur 5k Ueberdruck beträgt, so würde die mäſsige Kohlenersparung selbst diesen Umbau nicht lohnen. Für höhere Pressung ist aber das System zu empfehlen.

Ueber diese Auseinandersetzungen Mc Dougall's bemerkt der Berichterstatter des Engineering, daſs schon vor mehreren Jahren die Versuche der Firma B. Donkin und Comp. erwiesen hätten, daſs es für eine Compoundmaschine sehr wesentlich sei, den Niederdruckcylinder mit einem vollständigen Dampfmantel zu versehen, um die besten Resultate zu erzielen, und daſs unter gewöhnlichen Umständen die Ersparung durch den Dampfmantel nur am Niederdruckcylinder viermal so groſs ist als jene, welche durch den Dampfmantel nur am Hochdruckcylinder erreicht werden kann. Bei der Maschine B fehlte aber gerade der Dampfmantel des Niederdruckcylinders. Auch das Volumenverhältniſs 2,42 : 1 sei nicht das beste und 3,25 : 1 vortheilhafter (?). Die eincylindrige Maschine hatte ferner den Vortheil der höheren Kolbengeschwindigkeit, sowie der vollkommenen Entwässerung bei jedem Hub, was bei dem einfachen Schieber des Niederdruckcylinders der Compoundmaschine B zweifelhaft sei. Trotzdem benöthigte die Compoundmaschine um reichlich 8 Proc. weniger Speisewasser als die Nichtcompound. Ferner sei jene eine Zwillingsmaschine, diese eine einkurblige und es ist wohlbekannt, daſs für alle mäſsigen Gröſsen die Kosten einer Zwillingsmaschine gröſser sind als jene einer einfachen von gleicher Stärke. Wenn beide Maschinen mit gleicher Kolbengeschwindigkeit und gleicher Gesammtexpansion gearbeitet hätten, würden die Kosten der Compoundmaschine für 1e ind. wesentlich geringer gewesen sein als jene der Nichtcompound; doch wäre dann die Pferdestärke sehr verschieden gewesen und wir könnten auch einen solchen Vergleich nicht als richtig erachten. Der Vergleich müſste zwischen zwei Maschinen von demselben allgemeinen Typus, gleicher Stärke mit gleicher Kolbengeschwindigkeit, gleicher Dampfspannung und gleicher Totalexpansion gemacht werden. Dann würden die Anlagskosten bei 500 bis 600e wenig oder gar nicht verschieden sein. Die groſse Differenz der Fundirungskosten der Compound- und Nichtcompoundmaschine liegt blos in dem verschiedenen Typus der verglichenen Maschinen, wie ja auch Mc Dougall zugibt, daſs die eincylindrige Maschine in eine Compound umgewandelt werden kann ohne Veränderung des Fundamentes. Endlich seien die Pressungen und Abnutzungen einer Compoundmaschine sicherlich geringer als jene einer Nichtcompound und sei es eine zweifellose Thatsache, daſs die ökonomischen Verluste in Folge der Abnutzung der Ventile und des Kolbens bei ersteren Maschinen geringer seien als bei letzteren. Alle, welche Erfahrungen mit den zwei Klassen von Maschinen gemacht haben, werden zustimmen, daſs bei Entwicklung gegebener Stärke die Interessen des Anlagskapitals |79| und die Zuschläge für Abnutzung sicher nicht gröſser und in vielen Fällen kleiner sind bei Compoundmaschinen als bei Nichtcompoundmaschinen und daſs die Kohlenersparniſs bei den ersteren, besonders nach mehrjährigem Dienst, einen hübschen Gewinn ergibt und nicht durch andere Kosten erschöpft wird, wie die Tabelle von Dougall glauben machen könnte.

Referent der vorstehenden Polemik macht nochmals aufmerksam, daſs durch das Vorliegende der Streit über Compound- oder Nichtcompound im deutschen Sinne gar nicht einmal berührt wird, weil die Maschine B eine unvollkommene Woolf'sche, nicht aber eine Receivermaschine ist.

Gustav Schmidt.

|74|

Vgl. Iron, 1881 Bd. 18 S. 126.

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