Titel: Das Engel'sche Heiſsluftmaschinen-System.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1888, Band 268 (S. 193–196)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj268/ar268033

Das Engel'sche Heiſsluftmaschinen-System.

Patentklasse 46. Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 13.

Eine groſse Unvollkommenheit der bisher in die Praxis eingeführten Heiſsluftmaschinen lag in deren mangelhafter Geschwindigkeitsregulirung.

Die ohnehin nur für kleinen Kraftbedarf geeigneten Verdrängermaschinen bedürfen der Bremsregulirung, so daſs diese Motoren bei jeder Beanspruchung den Brennstoffverbrauch für volle Kraftleistung erfordern.

Für die Maschinen nach den Systemen von Belou, Hock, Roper u.A. hat man es mit anderen Regulirungen versucht, indes ohne Erfolg.1)

Bei dem Hock'schen Motor beeinfluſste der Regulator ein Ventil, welches comprimirte, aber noch unerhitzte Luft aus der Maschine auslieſs, sobald deren Gang sich zu sehr beschleunigte. Diese Regulirung wirkte nun zwar, abgesehen von dem aus dem Abblasen gespannter Luft entstehenden ziemlich erheblichen Arbeitsverlust, wärmesparend; aber es war doch nicht zu vermeiden, daſs der Druck der Luft bei geringer Beanspruchung der Maschine stark herabsank – bis auf 0at,1 Ueberdruck – und daſs, wenn die Maschine von geringer auf volle Beanspruchung, zu welcher 0at,5 Ueberdruck erforderlich waren, übergehen sollte, die fehlende Kraft für einige Umdrehungen dem Schwungrade entnommen werden muſste, so daſs diese Motoren bei wechselnder Beanspruchung unregelmäſsig liefen.

An die Construction von geschlossenen Hochdruckmaschinen durch Einschalten eines geschlossenen Kühlraumes zwischen den Aus- und Einlaſsventilen eines offenen Motors war unter diesen Umständen nicht zu denken; denn bei solchen Maschinen würden sich ja alle Uebelstände der offenen Motoren in erhöhtem Maſse zeigen.

Das in Deutschland durch * D.R.P. Nr. 41139 vom 26. Oktober 1886 geschützte Engel'sche System scheint das Problem einer im Verhältnisse der Kraftleistung wärmesparenden Regulirung bei regelmäſsigem Gange der Maschine auch für wechselnde Beanspruchung zu lösen.

Der Grundgedanke dieses Systemes ist der, den Druck in den offenen Maschinen sowohl als die Drucke im Heizraum und Kühlraum der geschlossenen Maschinen nach dem System Belou u.s.w. gleichbleibend zu erhalten und nun einen gleichmäſsigen Gang der Maschine dadurch zu erzeugen, daſs die Luftpumpe gleichen Hubraum wie der Treibcylinder erhält, aber je nach der Kraftleistung veränderliche Füllung, so daſs bei zu schnellem Gange der Maschine das Diagramm der Luftpumpe gleich dem Diagramm des Treibcylinders wird, also die Kraftleistung völlig aufhört, während bei langsamerem Gange noch unerhitzte und nicht gepreſste Luft in die Atmosphäre oder bei geschlossenen Maschinen in den Kühlraum wieder ausgestoſsen wird. Diese Wirkung |194| kann leicht durch eine einfache variable Steuerung des Einlaſsventiles der Luftpumpe erreicht werden, und eine solche Steuerung erfordert, weil dieses Ventil während des Einsaugens der Luft nicht belastet ist, nur sehr wenig Kraftaufwand.

Wegen der veränderlichen Füllung der Luftpumpe wird natürlich auch die Zufuhr gepreſster Luft in den Erwärmungsraum und die damit in unmittelbarem Zusammenhange stehenden Räume veränderlich sein. Soll nun, wie vorausgesetzt, der Druck in der Maschine unverändert bleiben, so muſs auch die Erwärmung dieser eingepumpten Luft eine veränderliche sein.

Wenn die Maschine volle Kraft leistet, und die Luftpumpe also sehr wenig unerhitzte Luft comprimirt, muſs die Luft gleich wie bei den bisherigen Motoren auf den höchsten zulässigen Wärmegrad erhitzt werden. Wird dagegen bei Leergang eine erheblich gröſsere Menge kalter Luft in die Maschine eingeführt, so darf dieser Luft nur sehr wenig Wärme zugeleitet werden, wenn der Druck nicht steigen soll.

Diese mehr oder weniger starke Erwärmung der Luft regelt ein unmittelbar vom Luftdruck beeinfluſster Regulator, welcher ein Register, durch welches die aus der Luftpumpe kommende Luft streichen muſs, entsprechend einstellt, so daſs die Luft bald durch den Heizraum, bald ohne Erwärmung durch einen Vorraum geleitet wird.

Es sind also zwei zusammengehörige Einrichtungen, durch welche die gewünschte Wirkung erreicht wird: die veränderliche Füllung der Luftpumpe und das vom Luftdruck beeinfluſste Register.

Die Fig. 1 bis 3 Taf. 13 zeigen einen geschlossenen Motor dieses Systemes nebst den Armaturen einer Maschine für gröſsere Kraftleistung.

Die Luft wird aus dem Kühlraum K durch das veränderlich gesteuerte Ventil c eingesaugt in die von Kühlwasser umgebene Luftpumpe (auch der Kolben ist gekühlt), welche hier passend mit dem Treibcylinder zu einem einzigen Cylinder C vereinigt ist. Die Luft gelangt durch die Klappe d in einen Vorraum M und von hier je nach der Stellung des Registers f entweder durch r1, den Heizraum H und r2 oder direkt und unerhitzt zum Einlaſsventil a des Cylinders, um von dort nach geschehener Expansion nach dem Kühlraum K zurückzukehren-

Die Einstellung des Registers f besorgt der Regulator E, in welchem der Luftdruck des Heizraumes einerseits und der Luftdruck des Kühlraumes andererseits auf einen nach dem Verhältniſs der gewünschten Drucke getheilten Hebel einwirken, welcher sich bei unrichtigem Verhältniſs dieser Drucke entweder nach der einen oder der anderen Seite überlegt und dadurch bei Ueberwiegen des Druckes in H die Erhitzung der eingepumpten Luft verhindert und das Umgekehrte bei Ueberwiegen des Druckes in K veranlaſst. Das Gewicht am längeren Hebelarme gleicht die Differenz des auf den Kolbenflächen lastenden atmosphärischen Luftdruckes aus.

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Weil bei Druckschwankungen Luft aus H nach M übertritt, so wird die Verbindung zwischen dem unteren Theile von M und dem Register f durch ein von Wärmeschutzmasse umgebenes Rohr W vermittelt, während die etwa aus r1 zurücktretende, bereits erhitzte Luft im oberen Theile von M verbleibt.

Für die Ventile gibt Fig. 2 (Auslaſsventil b Fig. 1) eine Construction mit Wasserkühlung, welche höchste Betriebsdauer sichert und Luftverluste verhindert.

Letztere könnten nur an der Stopfbüchse der Kolbenstange vorkommen, und um hier die Reibung nicht unnöthig zu vermehren, ist oberhalb der Stopfbüchse ein Flüssigkeitsbehälter eingeschaltet, welcher aus dem seitlich angebrachten, unter dem Ueberdruck aus M stehenden Behälter O leicht gefüllt werden kann.

Als Heizraum kann jede Vorrichtung zum Dampfüberhitzen dienen. Die in Fig. 1 gegebene Anordnung sucht eine zu starke Erhitzung bezieh. ein Erglühen der Wandungen des Heizraumes durch Zumischen kalter Luft zu den Feuergasen zu verhindern.

Fig. 3 gibt eine Ansicht der Steuerung, welche wohl etwas umständlich erscheint. Es ist nämlich noch eine Vorrichtung zum Stillsetzen der Maschine beigefügt, welche durch dauerndes Offenhalten der Ventile b und c und dauernden Schluſs des Ventiles a erreicht wird, so daſs die Drucke in H und K unverändert bleiben und der Motor ohne Weiteres wieder in Gang gesetzt werden kann.

Einfacher wäre letzteres durch ein in das von f nach a führende Rohr einzuschaltendes Absperrventil zu erreichen. Würde man letzteres langsam schlieſsen, so würde der Widerstand der Luft die Maschine alsbald bei gleichfalls unveränderten Drucken in H und K zum Stillstand bringen. Auch würde dann bei Anwendung von zwei Cylindern ein Anlassen aus dem Stande möglich sein.

Bei diesen Maschinen ist der Umsatz von Wärme in Arbeit bei jeder Beanspruchung ein gleich günstiger wegen der unveränderten Höhe der Compression und Expansion nach der adiabatischen Curve der permanenten Gase. Die Maschine verbraucht also Wärme nur der Kraftleistung entsprechend.

Was die Maximalleistung dieser Motoren anbelangt, so ist dieselbe für offene Maschinen natürlich gleich derjenigen der bisherigen offenen Motoren bei gleichen Druck- und Wärmeverhältnissen. Erhöht man aber den Druck und erniedrigt die Wärme, was bei den Motoren des neuen Systemes thunlich ist, so nimmt die Kraft der Maschine durchaus nicht ab. So z.B. leistet eine offene Maschine bei 0at,5 Ueberdruck und 530° noch eben so viel Arbeit, als eine Maschine von gleicher Dimension des Treibcylinders bei 2¼at Ueberdruck und 300°.

Geschlossene Maschinen leisten bei 6at,5 absolutem höchsten Druck, 200° im Heizraum und 30° im Kühlraum das gröſste Maſs von Arbeit, |196| wenn sich die Drucke im Heizraum und Kühlraum verhalten wie 1,77 : 1, was durch dementsprechende Eintheilung des Hebels am Regulator E (Fig. 1) leicht zu erreichen ist. Die geleistete Arbeit beträgt dann nominell bei einem Hubvolumen von 1cbm etwa 5750mk.

Rechnet man hiervon nur die Hälfte als effective Leistung, so bleiben effectiv etwa 2850mk, also etwa 38 bei 60 Umdrehungen in der Minute.

Textfig. 1 und 2 zeigen die Diagramme für volle Kraft und Leergang; defg ist das Diagramm des Treibcylinders und abcd bezieh. gbcd dasjenige der Luftpumpe. Die bei den geschlossenen Maschinen vorkommenden Luftverluste werden durch eine in der Zeichnung nicht angeführte Luftersatzpumpe ausgeglichen, welche in Thätigkeit tritt, sobald der Druck im Kühlraum unter das festgesetzte Maſs sinkt.

Fig. 1., Bd. 268, S. 196
Fig. 2., Bd. 268, S. 196
|193|

Vgl. Hock 1880 237 * 94.

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