Titel: Kraftmaschinen mit leicht flüchtigen Arbeitsflüssigkeiten.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 308 (S. 49–53)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj308/ar308018

Kraftmaschinen.
Kraftmaschinen mit leicht flüchtigen Arbeitsflüssigkeiten.

Mit Abbildungen.

Die Verwendung leicht flüchtiger Arbeitsflüssigkeiten zum Betriebe von Dampfmaschinen ist ausserordentlich oft versucht, ohne, mit geringen Ausnahmen, zu einem befriedigenden praktischen Ergebnisse geführt zu haben. Allein die Yarrow'schen sogen. Naphtaboote zeigen, dass der so verführerische theoretische Grundgedanke der Verwendung niedriger Wärmestufen praktische Bedeutung besitzt. Auch Diesel versuchte in den letzten Jahren die Anwendung von Dämpfen, die unter normalen Betriebsverhältnissen sehr weit von ihrem Condensationspunkt entfernt sind, um ihre Empfindlichkeit gegen die Wirkung der Wände abzuschwächen. Diesel benutzte hoch erhitzte Ammoniakdämpfe, um durch Anwendung eines hohen Temperaturgefälles den theoretischen Process zu verbessern, der hier gerade in dem geringen Temperaturgefälle liegt. Die Diesel'schen Versuche scheiterten an der benutzten hohen Erhitzung der Dämpfe, welche starke Drucke von 50 und 60 at bedingten, unter welchen Verhältnissen die Schwierigkeiten der Abdichtung und des Schutzes gegen Verlust des kostbaren Stoffes zu gross wurden.

Von den zu Versuchszwecken benutzten Flüssigkeiten stehen Aether und Ammoniak in erster Linie; es werden jedoch auch Kohlensäure, schweflige Säure benutzt, ferner Spiritus, Naphta, überhaupt Kohlenwasserstoffe jeder Art.

In Revue industrielle, 1895 * S. 455, wird ein Ammoniakmotor für feststehenden Betrieb und zum Antriebe von Strassenbahnfuhrwerk nach der Construction von Mac Maliern beschrieben und durch ausführliche Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt an einer feststehenden Anlage die zur Entwässerung des Ammoniaks und zur Abscheidung der Dämpfe getroffene Einrichtung. Hiernach ist der Behälter a bis zur Höhe a2 mit Ammoniakwasser gefüllt, aus welchem die Ammoniakdämpfe mittels der Dampfheizröhren a1 ausgetrieben werden. Letztere erhalten Wasserdampf aus dem Dampfkessel e2, welcher rechts im Bilde gelagert ist. Der entwickelte Dampf steigt in dem Behälter a nach oben und tritt durch g4 in einen mechanischen Wasserabscheider, welcher über dem Entwickler a angeordnet ist und den Dampf zickzackförmige Wege führt, so dass er ziemlich wasserfrei bei g5 in den Condensator h tritt, um hier im Gegenstrome zu dem von der Pumpe h1 durch h2 zugeführten Kühlwasser verdichtet zu werden. Das so erhaltene wasserfreie Ammoniak sammelt sich im Behälter h3, von wo es durch Rohr h4, Absperrhahn h und Leitung x zu der Kraftmaschine geführt wird.

Textabbildung Bd. 308, S. 49

Das Gefäss a wird durch die Pumpe c ständig aus dem Behälter d, dem Temperaturwechselgefäss b und dem Rohr b1 gespeist, aus welchem die Ammoniaklösung über die Teller as rieselt. Die entgaste Lösung wird durch Rohr a5 entnommen und durch Behälter f und b in den Behälter e geführt in Gegenstrom zu der ammoniakreichen Flüssigkeit, welche durch b1 in den Behälter a strömt. Da der Behälter e völlig druckfrei ist, wird sich der letzte vorhandene Gasrest noch abscheiden und durch e1 in die Lösung im Behälter d übergehen. Der Behälter i6 dient dazu, den vom Motor kommenden Abdampf wieder in einer armen Flüssigkeit aufzusaugen. Das Verbindungsrohr f1 bringt dann die angereicherte Lösung auch in den Behälter f. Die Pumpe i fördert aus der Rückleitung yi3i1 in den untersten der mit Wasser gefüllten Staffelbehälter d. Die vom Motor kommende Lösung mischt sich mit dem Wasser in den Behältern d, steigt aufwärts, bis in der Colonne d3 die völlige Aufsaugung vollendet ist.

Zum Betriebe von Strassenfuhrwerk ist diese sehr zusammengesetzte Einrichtung wesentlich vereinfacht, jedoch immer noch durch zahlreiche, schwer dicht zu haltende Verbindungen praktisch bedenklich.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Maschine von L. Wepner in Nürnberg (D. R. P. Nr. 64334) wird eine wässerige Lösung von Ammoniak zur Abgabe von Dämpfen in einem |50| Kessel erhitzt; diese Dämpfe werden, nachdem dieselben entwässert worden sind, einer beliebig construirten Dampfmaschine zugeführt, um daselbst ihre Wirkung auszuüben, worauf dann die Abdämpfe dieser Maschine durch einen Vorwärmer geleitet werden, in welchem denselben ihre Wärme entzogen und an die in den Kessel zurückzuführende Flüssigkeit abgegeben wird und diese Abdämpfe schliesslich in einen Absorptionsapparat geleitet werden, in welchem dieselben von der aus dem unteren Theile des Kessels entnommenen und vorher durch einen Vorkühler abgekühlten ammoniakarmen Flüssigkeit absorbirt werden, um die ursprüngliche wässerige Ammoniaklösung zu ergeben, welche durch den Vorwärmer wieder nach dem Kessel geführt wird.

Die Maschine enthält eine Dampfmaschine a0, einen Kessel b0, einen Absorber c0, einen Vorwärmer d0 und einen Vorkühler e0. Der Dampfkessel b0 erhält in einem Aufsatze einen Wasserabscheider 2, auch kann in die Abführungsleitung des Dampfes ein zweiter Abscheider 3 eingeschaltet werden. Der Absorber c0 kann in bekannter Weise als ein Gefäss mit innenliegenden Röhren ausgeführt werden in der Weise, dass die Kühlflüssigkeit um die Röhren spült, während das zu kühlende Gemisch von ammoniakarmer Flüssigkeit und abgekühlten Abdämpfen durch das Innere der Röhren hindurchströmt.

Textabbildung Bd. 308, S. 50

Die dem unteren Theile des Kessels b0 entnommene ammoniakarme Flüssigkeit fliesst durch das Rohr 8 zu, während die bereits abgekühlten Abdämpfe der Dampfmaschine durch das Rohr 6 dem Apparate zuströmen und, von Blechen n aufgefangen, auf in dem Apparate gelegene rotirende Trommeln rr geleitet werden, welche unterhalb der Einströmung 8 für die ammoniakarme Flüssigkeit angeordnet sind, so dass dadurch eine innige Mischung der letzteren mit den Abdämpfen der Maschine erzielt wird. Eine Rohrleitung 9 und 13 dient zur Zu- und Abführung des Kühlmediums, während ein Rührflügel m, der von aussen angetrieben wird, die Flüssigkeit in fortwährende Wallung bringen soll, um ein inniges Mengen der dem Apparate zugeführten Flüssigkeiten herbeizuführen.

Die Wirkung des Apparates ist die folgende:

Der Kessel b0 wird durch eine Speisepumpe a mit einer wässerigen Ammoniaklösung in einer Höhe bis zur Hälfte des Wasserstandsglases gefüllt. Sobald diese Lösung erwärmt wird, bilden sich Dämpfe, welche – durch die beiden Wasserabscheider 2 und 3 entwässert – durch das Rohr 4 nach der Dampfmaschine a0 gehen, dieselbe treiben und dann durch das Rohr 5 nach dem Vorwärmer d0 und von dort durch das Rohr 6 nach dem Absorber c0 gelangen, wo sie von der in denselben eingeleiteten und dem unteren Theile des Kessels entnommenen ammoniakarmen Flüssigkeit aufgesaugt werden. Der Vorwärmer d0 bewirkt hierbei, dass die Abdämpfe der Maschine a0 möglichst kalt nach dem Absorber c0 kommen, wohingegen die von dem Absorber c0 nach dem Kessel b0 gehende Flüssigkeit in diesem Vorwärmer d0 vorgewärmt wird.

Die gleichzeitig mit den Abdämpfen der Maschine a0 in den Absorber eingeführte ammoniakarme Flüssigkeit, welche dem unteren Theile des Kessels entnommen wird, strömt in Folge des Druckes im Kessel b0 durch das Rohr 7, den Vorkühler e0 und das Rohr 8 nach dem Absorber c0, wo sie sich mit den Abdämpfen der Maschine a0 unmittelbar zu der ursprünglichen Flüssigkeit, also der wässerigen Ammoniaklösung, vereinigt, wie sie in dem Kessel b0 zur Erzeugung der Dämpfe nothwendig ist. Damit nun die Abdämpfe und die ammoniakarme Flüssigkeit eine sofortige Verbindung eingehen, strömt durch das Rohr 9 des im Absorber angebrachten Schlangenrohres kaltes Wasser oder von Eismaschinen entnommene Ammoniakgase, welche in dem Schlangenrohre direct zur Verdampfung gebracht werden, oder auch gekühlte Salzlösung.

Wird der Absorber c0 in gleicher Weise wie der Vorwärmer d0 und der Vorkühler e0 construirt, so strömt dieses Kühlmittel am besten um die Röhren, deren Inneren dann die Abdämpfe der Maschine und die ammoniakarme Flüssigkeit aus dem unteren Theile des Kessels zugeführt werden. Durch die in dem Absorber herbeigeführte Abkühlung wird eine schnelle Absorption bewirkt und ein möglichst |51| niedriger Druck im Absorber erhalten. Die Speisepumpe a saugt dann die gesättigte Flüssigkeit durch das Rohr 10 aus dem Absorber an und drückt sie durch das Rohr 11 in den Vorwärmer d0, in welchem sie vorgewärmt wird, durch das Rohr 12 wieder nach dem Kessel b0.

Textabbildung Bd. 308, S. 51

In dem Vorkühler e0 wird die heisse, vom Kessel b0 kommende ammoniakarme Flüssigkeit durch das vom Absorber c0 durch das Rohr 13 abfliessende Wasser vorgekühlt, damit dieselbe nicht zu warm nach dem Absorber kommt. Das Kühlwasser tritt dabei bei dem Stutzen 14 in den Vorkühler ein und verlässt denselben bei dem Stutzen 15. Sind Kältemaschinen vorhanden, so geht diese Flüssigkeit nach dem Verdampfer bezieh. dieselbe wird vom Compressor abgesaugt, um von Neuem gekühlt zu werden.

Bei der zur Anwendung gelangenden Dampfmaschine werden, einerlei ob dies eine Schieber- oder Ventilmaschine irgend eines Systems oder eine gewöhnliche Locomobile ist, sämmtliche Hohlräume der vorhandenen Stopfbüchsen durch eine Rohrleitung 16 mit dem Absorber c0 verbunden. Da nun in dem letzteren Gefässe nur ein Druck von ¼, höchstens aber von 1 at vorhanden ist, so werden sämmtliche Undichtigkeiten absorbirt und ein Verlust an Ammoniak findet nicht statt. Man kann aber auch eine besondere kleine Pumpe oder ein Strahlgebläse anordnen, welche aus dem Hohlräume aller an der Maschine befindlichen Stopfbüchsen die Undichtigkeiten absaugt.

Zwischen dem Vorkühler e0 und dem Absorber c0 ist ein Regulirhahn b eingeschaltet, welcher so gestellt sein muss, dass dem Absorber bloss so viel ammoniakarme Flüssigkeit zuströmt, als nothwendig ist, um die Abdämpfe der Maschine zu absorbiren.

Die beiden Condensationshähne cc am Dampfcylinder der Maschine werden durch eine Leitung 17 mit dem Absorber verbunden, um jeden Ammoniakverlust zu vermeiden und die den Condensationshähnen entströmende Flüssigkeit ebenfalls im Absorber mit zur Bildung der ursprünglichen wässerigen Ammoniaklösung verwenden zu können.

Der mit der Ausbildung der Ammoniakmaschine vielfach beschäftigte Dr. P. de Susini in Paris (D. R. P. Nr. 67263) hat einen Verbundmotor erfunden, der mit Bezug auf Fig. 3 und 4 beschrieben sei.

Ein Wasserdampferzeuger v beliebigen Systemes, welcher durch die heissen, nach dem Schornsteine einer gewöhnlichen Wasserdampfmaschine abziehenden Brenngase geheizt wird, leitet seinen Dampf in das Hemd a0 des kleinen Cylinders b0 der Aetherdampfmaschine. Hat der Wasserdampf den kleinen Cylinder b0 umspült, so entweicht er durch die Leitung d, welche concentrisch die Aetherdampfzuleitung e des kleineren Cylinders b0 umgibt, und ergiesst sich in die obere Kammer des Aetherdampfgenerators g, durchströmt dessen Röhren, um in die untere Kammer zu gelangen, von wo er schliesslich wieder durch das den Aetherdampfgenerator g umgebende Hemd wieder nach aufwärts steigt. Der zwischen den Kammern vorhandene und von dem Hemde umgebene Hohlraum ist mit dem zu verdampfenden Aether gefüllt, welcher von den durch Wasserdampf durchströmten Röhren durchsetzt ist; der Wasserdampf condensirt bei dieser Anordnung bei der Berührung mit diesen durch flüssigen Aether gekühlten Röhren, verdampft dabei den letzteren und gleicht seine Wärme mit diesem aus. Der so gebildete Aetherdampf entweicht durch die Leitung e nach dem Vertheilungsschieber b des kleineren Cylinders b0 und geht von diesem, nachdem er daselbst mit erster Expansion Arbeit geleistet hat, nach dem Schieberkasten k, woselbst er sich mit dem Aetherdampfe mischt, welcher in dem Generator u durch den Abdampf der Wasserdampfmaschine erzeugt wird.

Textabbildung Bd. 308, S. 51

Dieser Abdampf wird durch eine Leitung zugeführt, durchfliesst das Hemd v1 des grossen Cylinders c und |52| strömt durch eine Leitung x0, welche die Zuführungsleitung x des Aetherdampfes concentrisch umgibt, nach der oberen Kammer eines Aetherdampfgenerators.

Der hier entwickelte Aetherdampf geht durch die Leitung x zu dem Vertheilungsschieber c des grossen Cylinders c und mischt sich mit dem Aetherdampfe des kleinen Cylinders b0. Das Gemisch dieser beiden Aetherdampfe leistet bei seiner Expansion in dem grossen Cylinder Arbeit und entweicht schliesslich durch die Leitung l zu einem Oberflächencondensator m, welcher durch Wasser oder feuchte Luft gekühlt wird.

Der flüssige, von dem Condensator kommende Aether wird durch eine Speisepumpe n angesaugt und in den Generator zur neuen Verdampfung zurückgepumpt, um den beschriebenen Kreisprocess zu vollenden.

Behälter o0p0q0r0 welche mit Glycerin oder anderem Schmiermittel gefüllt sind, welche sich nicht mit dem Aether verbinden, umschliessen die Stopfbüchsen opqr der Kolben und Schieberstangen und schmieren einerseits selbsthätig diese gleitenden Theile, andererseits aber fangen sie die Aetherdampfe auf, welche durch zufällige Undichtigkeit entweichen sollten.

Die Behälter o0p0q0r0 sind durch Leitungen stuv mit Hähnen slt1u1v1 mit einem Behälter s0 verbunden, der zum Speisen der Oelbehälter dient und ausserdem die etwa entwichenen Aetherdampfe wieder zu sammeln gestattet und gleichzeitig mit Hilfe eines Manometers t, welcher unter Vermittelung der Hähne s1t1u1v1 mit jedem beliebigen Behälter o0p0q0r0 in Verbindung gesetzt werden kann, dem Wärter erkennen lässt, aus welcher Stopfbüchse die Aetherdampfe ausströmen.

Für diese Maschine hat Susini (D. R. P. Nr. 70566) eine Schmier Vorrichtung vorgeschlagen. Dieselbe besteht in der Anordnung eines Sammelbehälters, welcher mit jedem einzelnen der verschiedenen Stopfbüchsenräume in Verbindung gesetzt werden kann, um denselben eventuell mit Oel nachzufüllen, und ausserdem dazu dient, die entweichenden Aetherdampfe aufzufangen und anzugeben, wo dieselben entweichen.

Eine weitere Neuerung ist die Anordnung von sogen. Belleville'schen Ringen zwischen den beiden Theilen der zur Verwendung kommenden Doppelstopfbüchsen. Diese Ringe gestatten dem Oele überall freien Zutritt zu den Kolben und Schieberstangen und ermöglichen eine Regulirung der inneren Stopfbüchse durch Verstellung der äusseren.

Die allgemeine Durchbildung dieser Schmiervorrichtung ist aus den Zeichnungen ersichtlich.

Fig. 5 erläutert eine zum Betriebe mit Aether bestimmte Maschine von O. S. Rhodes in East Stroudsberg, Nordamerika (D. R. P. Nr. 88412).

Das beim Betriebe der Maschine benutzte Verfahren besteht in der Erhitzung einer in einem Kessel enthaltenen Flüssigkeit, um ein Mittel zur Uebertragung von Wärme auf eine in einem besonderen Behälter enthaltene Flüssigkeit zu bilden, so dass die letztere verdampft und das Kraftmittel zum Treiben einer Maschine bildet. Die Vorrichtung besteht aus einem geschlossenen, die zu verdampfende Flüssigkeit enthaltenden Behälter und einem den letzteren umgebenden, das Mittel zum Erhitzen der ersteren enthaltenden Kessel.

Der geschlossene Behälter a ist zur Aufnahme der zu verdampfenden Flüssigkeit, z.B. Aether, bestimmt und in dem Kessel b eingeschlossen. Der untere Theil des letzteren besteht aus den senkrechten Röhren v, welche durch eine Anzahl wagerechter Stutzen mit einander verbunden sind; in diese Stutzen und in die Röhren sind kurze Siederöhren b0 eingeschraubt, welche an ihren äusseren Enden geschlossen sind.

Der unterste Stutzen ruht auf Lagerböcken, welche auf dem Deckel des Ofens befestigt sind; der letztere enthält die Feuerbüchse e und ist auf der Grundplatte f befestigt. Ein Mantel g, welcher gleichfalls auf dem Ofen sitzt, umgibt den Kessel b; durch diesen Mantel streichen die bei der Verbrennung des Brennmaterials in der Feuerbüchse entstehenden Heiz- und Rauchgase, um so die in dem Kessel b und in den Röhren b0 desselben enthaltene Flüssigkeit zu erhitzen, bevor sie in den Schornstein g1 gelangen, welcher oben an den Mantel g angeschlossen ist.

Textabbildung Bd. 308, S. 52

Die Flüssigkeit wird mittels einer Pumpe oder einer anderen geeigneten Vorrichtung durch das Rohr h in die centrale Kammer i1 der Büchse i befördert, welche in dem unteren Ende der mittleren Röhren angeordnet ist. Von dem oberen Theile dieser Kammer i1 führt ein Rohr j durch die Röhre v hindurch senkrecht aufwärts in den Behälter a, so dass die Flüssigkeit aus der Pumpe durch das Rohr h in die Kammer i1 und von da durch das Rohr j nach dem Behälter a gelangt, in welchem es durch die erhitzte, den Behälter a und das Rohr j, sowie die Büchse i umspülende Flüssigkeit verdampft wird.

In den Behälter a, und zwar beinahe bis zum Deckel a1 desselben, erstrecken sich die senkrechten Austrittsröhren j1 und j2, welche durch den Boden des Behälters a und die Röhre v hindurchgehen und an ihren unteren Enden in die Kammern i2 und is münden, welche an den einander gegenüber liegenden Seiten der Kammer i1 in der Büchse i angeordnet sind. Diese seitlichen Kammern i2 und i3 sind durch die Röhren k und k1 mit den Schieberkästen der Maschinen l bezieh. l1 verbunden, welch letztere an einander gegenüber liegenden Seitenwänden des Ofens befestigt sind. Vermöge dieser Einrichtung können die in dem Behälter a erzeugten Dämpfe durch die Röhren k und k1 Kammern i2 und i3 und Röhren k und k1 nach den Maschinen l und l1 gelangen, um dieselben in der gebräuchlichen Weise zu treiben. Die Röhren k und k1 sind mit den erforderlichen Ventilen k2 bezieh. k3 ausgerüstet, um den Durchgang des Dampfes aus dem Behälter a nach den Cylindern zu regeln.

Die Cylinder sind mit Mänteln ausgestattet; indem |53| die Seiten des Ofens mit Kammern d1 und d2 ausgestattet sind, welche mit den Cylindermänteln und mit den unteren Siederöhren des Kessels verbunden sind, kann die Heizflüssigkeit durch die Cylindermäntel kreisen, so dass, während die Dämpfe als Treibmittel in den Cylindern der Maschinen l und l1 ausgenutzt werden, Wärmeverlust möglichst vermieden wird. Die Auspuffdämpfe der Maschinen gelangen durch Röhren n nach einem Condensator geeigneter Construction, um hier condensirt, durch die Pumpe in das Rohr h zurückgedrückt und darauf wieder in dem Behälter a in der oben beschriebenen Weise verdampft zu werden.

Kessel und Maschine bilden ein einziges Ganzes und nutzen beide ein und dieselbe Flüssigkeit aus. Die Construction ist derart, dass das Feuer des Ofens sich direct unter dem Kessel befindet und so mit dem unteren Kesseltheil in Berührung steht, und dass die Hitze auf ihrem Wege nach dem Schornsteine nothwendiger Weise über eine grosse Fläche des Kessels streichen muss, so dass die in demselben enthaltene Flüssigkeit zu einer hohen Temperatur gebracht und auf derselben mit weniger Brennmaterial verbrauch als bei den bis jetzt gebräuchlichen Kesseln erhalten wird.

Als Heizflüssigkeit wird vortheilhafter Weise ein fettes Oel mit hohem Siedepunkte angewendet, so dass die Flüssigkeit eine grosse Hitze ohne hohen Druck abgibt und demgemäss die Explosionsgefahr vermindert wird.

(Schluss folgt.)

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