Titel: Betrachtungen über die Gas- und Erdölmotoren der Weltausstellung Paris.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 165–171)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316035

Betrachtungen über die Gas- und Erdölmotoren der Weltausstellung Paris.

An der Ausstellung von Gas- und Erdölmotoren in Paris haben sich 38 französische, 12 englische, 6 belgische, 5 deutsche, 2 russische, 1 nordamerikanische, 1 schwedische, 1 schweizerische und 1 ungarische Firma beteiligt. Obwohl die Beteiligung des Auslandes eine verhältnismässig schwache war und keineswegs immer der Entwickelung und Leistungsfähigkeit der Motorenindustrie entsprach, was besonders auch von Deutschland gilt, so nahmen doch die Gas- und Erdölmotoren einen breiten Raum auf der Ausstellung ein. Dass auf dem Gebiet der Motoren in den verflossenen 10 Jahren seit der letzten Pariser Weltausstellung gewaltige Fortschritte gemacht worden sind, und dass die Gas- und Erdölmotoren ein immer grösseres Anwendungsgebiet erobern, kam auf der Ausstellung zum deutlichen – wenn auch naturgemäss beschränkten – Ausdruck1). Ursprünglich ein Motor für das Kleingewerbe, meist auf Grossen unter 12 PS beschränkt, mit teuerem Leuchtgas arbeitend, wird der Gasmotor heute zum Grossgasmotor ausgebaut, mit billigen Gasen, wie Kraftgas, Koksofengas, Hochofengas, gespeist und mit vorzüglicher Wärmeausnutzung betrieben. Während er als ortsfester Motor an vielen Orten dem Elektromotor weichen muss, hat er sich als Lokomobil- und Automobilmotor, mit flüssigen Brennstoffen betrieben, einer steigenden Verbreitung zu erfreuen, wofür das Verdienst in erster Linie unserem vor kurzem verstorbenen Landsmann Daimler gebührt.

Wie auf der letzten Ausstellung, so dominiert auch diesmal der Otto'sche Viertakt unter den ausgestellten Gas- und Erdölmotoren. Dies ist kein Zufall und verdient hervorgehoben zu werden als ein Zeichen, wie vorzüglich sich Otto's Viertakt für den Gasbetrieb eignet. Was den Betrieb mit flüssigen Brennstoffen betrifft, so ist dem Otto-schen der Diesel'sche Viertakt zur Seite getreten.

Ein grosser Fortschritt ist hinsichtlich der Stärke der Motoren zu verzeichnen. Während auf der Ausstellung im Jahr 1889 eine 100- bis 120pferdige Maschine die grösste Leistung entwickelte, waren in diesem Jahr ein 500pferdiger Zwillingsmotor und eine 700pferdige Eincylindermaschine zu sehen, beide für Gichtgas betrieb eingerichtet. Seinen Ausbau für grosse Kraftleistungen verdankt ja der Gasmotor der Verwendbarkeit der billigen heizwertarmen Gase, des Kraftgases und insbesondere des Gichtgases. Eine entscheidende Wendung trat ein mit der Einführung des Gasmotors in den Hüttenbetrieb. Der grosse Kraftbedarf der Hütten und der billige, im Ueberfluss vorhandene Kraftvorrat, das Hochofengas, waren es in erster Linie, welche zum Bau des Grossgasmotors den kräftigsten Ansporn gaben. Die Gasmotorenfabriken nahmen die neue, ihnen gestellte Aufgabe- auf zwei verschiedene Arten in Angriff. Auf der einen Seite hielt man an dem bewährten Otto'schen Viertakt fest,vergrösserte die Cylinder und schuf, indem man zwei bis vier Viertaktmotoren zusammen auf eine Kurbelwelle arbeiten liess, Mehrcylinderviertaktmotoren für grosse Leistungen. So führte die Gasmotorenfabrik Deutz z.B. einen viercylindrigen Motor von 1000 PS aus, dessen Cylinder je eine Leistung von 250 PS entwickeln. Diese Maschinengattung war auf der Ausstellung durch einen 500pferdigen Zwillingsmotor der Compagnie française des moteurs à gaz et des constructions mécaniques vertreten. Was die Grosse der Cylinder betrifft, so hat die Société Cockerill in Seraing mit ihrem 700pferdigen Eincylindermotor den Nachweis geführt, dass ein Viertaktcylinder von 1300 mm Bohrung trotz der hohen Temperaturunterschiede in demselben und den damit verbundenen Temperaturspannungen in Betrieb gehalten werden kann – nebenbei ein Beweis für die geschickte Verteilung der Gussmassen seitens des Konstrukteurs. Der Cockerill'sche Motor ist der erste und zur Zeit einzige Eincylinderviertaktmotor dieser Grosse. Auf der anderen Seite hat man den Viertakt verlassen und ist zum Zweitakt übergegangen, dadurch dass man den Kolben nicht nur alle vier, sondern alle zwei Takte Arbeit verrichten lässt, und zwar auf einer und derselben Kolbenseite. Dieses System ist für grosse Kraftleistungen von Oechelhäuser und Junkers in eigenartiger Weise durchgebildet worden, unter Beibehaltung des einfachwirkenden Kolbens, wie er vom Viertaktmotor her bekannt ist. Gehrüder Körting sind noch einen Schritt weiter gegangen; sie haben den Zweitaktkolben doppeltwirkend gemacht und einen Gasmotor geschaffen, der genau wie eine Dampfmaschine im Eintakt arbeitet, also bei jeder halben Umdrehung Arbeit leistet, einmal auf der einen, dann auf der anderen Seite des Kolbens. Der Doppelzweitaktmotor von Körting ist in dem Werk dieser Firma seit längerer Zeit im Probebetrieb und hat bei einer Untersuchung, welche Prof. E. Meyer in der Mitte vorigen Jahres vorgenommen hat, sehr schöne Ergebnisse geliefert. Ein zweicylindriger Doppelzweitaktmotor von 1000 PS für die Donnersmarckhütte in O.-Schlesien befindet sich im Bau. Diese bemerkenswerten Zwei- und Eintaktmotoren sind auf deutschem Boden entsprossen. Sie waren in Paris nicht ausgestellt, wo nur vereinzelte kleine Ausführungen von Zweitaktmotoren vorhanden waren, denen eine weitergehende Bedeutung nicht zukommt.

Es besteht kein Zweifel darüber, dass der Gasmotor seine heutige Stellung der Einführung des Viertakts durch Otto verdankt. Die Wahl des Viertakts war ein genialer Griff Otto's. Ein einziger Cylinder genügt zur Durchführung des Arbeitsvorgangs, zur Herbeischaffung des frischen Explosionsgemisches, zum Ausstossen der Verbrennungsprodukte und zur eigentlichen Arbeitsleistung. In dieser Einfachheit liegt ein hochanzuschlagender Vorzug des Viertaktmotors; er baut sich billig, ist übersichtlich und einfach zu bedienen, die Eigenwiderstände der Maschine sind klein, weshalb derselben ein hoher mechanischer Wirkungsgrad eigen ist. In einfachster Weise ist ferner der Eigentümlichkeit des Gasbetriebs, den hohen Temperaturen, Rechnung getragen. Sie würden dem Kolben gefährlich, wenn dieser nicht ausreichend gekühlt und sicher geschmiert würde. Der einfach wirkende Viertaktkolben |166| erfährt eine doppelte Kühlung, indem er mit der einen Seite stets mit der frischen Luft in Berührung steht, und indem* er ferner bei jeder Umdrehung einmal in die gekühlte Zone des Cylinders gelangt. In der zuletzt bezeichneten Stellung erfolgt auch die Schmierung in sicherster Weise von einer Stelle der Cylinderwand aus, die vor dem Hinzutritt heisser Verbrennungsgase geschützt ist. In dieser Stellung hat der Kolben Gelegenheit, sich gleichsam zu erholen und für seine neue heisse Arbeit vorzubereiten. In der einfachen Art, in welcher die Kühlung und Schmierung trotz den hohen Temperaturen bewerkstelligt wird, in der hierin begründeten Betriebssicherheit, in der Einfachheit der ganzen Maschine, in ihrer Billigkeit und einfachen Wartung liegen die Vorzüge des Viertaktmotors, welche es begreiflich erscheinen lassen, dass zunächst kein anderes System von Gasmotoren mit ihm wetteifern konnte. Hieraus erklärt es sich, dass die zum Teil sehr beachtenswerten Anstrengungen, den Gasmotor als Zweitaktmaschine zu bauen, keinen Erfolg gehabt haben, so lange es sich nur um kleinere Kräfte gehandelt hat.

Die Sachlage verändert sich aber etwas mehr zu Gunsten des Zweitakts, wenn grosse Motoren in Frage stehen. Fürs erste macht sich angesichts der grossen Viertaktcylinder und des schweren Gestänges das Bedürfnis nach besserer Ausnutzung der Cylinderräume und des Gestänges viel dringender geltend, als es bei kleinen Motoren der Fall ist. Fürs zweite büsst der Viertaktmotor von einer gewissen Grosse ab etwas von seiner ursprünglichen Einfachheit ein; man hat es bei dem 700pferdigen Eincylinderviertaktmotor zur Sicherung gegen Betriebsstörungen, die hier naturgemäss viel schwerere Folgen mit sich bringen können, als bei kleinen Motoren, für angezeigt erachtet, den Kolben und das Auspuffventil zu kühlen. Während bei kleinen Motoren die Einfachheit und billige Herstellbarkeit des Viertaktmotors zu dessen Gunsten den Ausschlag geben, und da weniger gute Ausnutzung des Cylinderraumes und Gestänges hiergegen nicht in die Wagschale kommt, muss beim grossen Viertaktmotor etwas von der Einfachheit desselben preisgegeben werden, und Cylinder und Gestänge fallen ungemein gross und schwer aus; damit kommt der an sich weniger einfache Zweitaktmotor dem Viertaktmotor näher. Von welcher Grosse der Zweitakt neben den Viertakt hin oder mit ihm in Wettbewerb treten kann, ist allein durch die Erfahrung zu entscheiden. Die Frage des Viertakts und Zweitakts hängt davon ab, von welcher Grosse an sich der Zweitakt ebenso billig oder billiger baut als der Viertakt, und ferner, wie er sich im Dauerbetrieb bewährt. Was die gesamte Wärmeausnutzung betrifft, so hat der Versuch von Prof. E. Meyer an dem Körting'schen Doppelzweitaktmotor gezeigt, dass sie bei Kraftgasbetrieb etwa 24% beträgt, also sehr günstig ist. Was auf dem einen Weg, durch den Ausbau des Viertakts erreicht worden ist, zeigt der Cockerill'sche Eincylindermotor von 700 PS und der 500pferdige Zwillingsmotor auf der Ausstellung, ausserdem der 1000pferdige Viercylindermotor von Deutz, der nicht ausgestellt war. Was auf der anderen Seite, durch Einführung des Zwei- und Eintakts, erreicht ist, davon legen Zeugnis ab der 600pferdige Zweitaktmotor von Oechelhäuser-Junkers in Hörde, von dem zwei Nachbestellungen, die eine im letzten Halbjahr, in Horde zur Aufstellung gelangt sind, und der Doppelzweitaktmotor von Körting. Auf beiden Seiten wird weiter gearbeitet; es sind zur Zeit noch grössere Viertaktmotoren im Bau, als der in Paris ausgestellte, und auch vom Oechelhäuser-Motor ist eine Ausführung von 1000 PS geplant. Für die nächste Zeit steht zu erwarten, dass je nach der Eigenart beider Systeme und den gerade vorliegenden Verhältnissen bald das eine, bald das andere zur Verwendung gelangt.

Sehr deutlich kamen auf der Ausstellung die Bestrebungen zum Ausdruck, welche in den letzten 10 Jahren auf die Erhöhung der Wärmeausnutzung in den Motoren gerichtet worden sind. Erhöhung der Kompression und Vervollkommnung der Mischung haben dazu geführt, dass der Verbrauch an Leuchtgas auf 450 l von 5000 Kal./cbm und weniger ermässigt wurde. Die Verbesserung der Wärmeausnutzung ist allgemein, so dass ohne weiteres von den Fabriken eine Umsetzung von 20 bis 30% der im Gas enthaltenen Wärme in Nutzarbeit gewährleistet wird. Imeinzelnen ist unter den ausgestellten Motoren ein für uns Deutsche weniger bekanntes System zu erwähnen, in welchem eine höhere Wärmeausnutzung durch Verlängerung der Expansion über das Anfangsvolumen der Verdichtung hinaus erstrebt wird. Es sind dies der Charon-, Letombe-, Champion- und Duplex-Motor, die später ausführlicher besprochen werden.

Endlich ragen unter den Erdölmotoren der Diesel-Motor und der Banki-Motor hervor, ersterer durch seine vorzügliche Verarbeitung fast sämtlicher flüssiger Brennstoffe, vom leichtflüchtigen Benzin bis zum dickflüssigen Masut, letzterer, ein Benzinmotor Otto'schen Systems, durch seinen geringen Benzinverbrauch. Während in den Erdölmotoren Otto'scher Bauart, in denen Erdöl und Luft gleichzeitig angesogen und verdichtet werden, wegen der Gefahr der Vorzündungen nur niedere Verdichtungsspannungen zulässig sind, hat Banki diese Gefahr dadurch beseitigt, dass mit Luft und Benzin zugleich feinzerstäubtes Wasser angesogen wird, das während der Verdichtung von der Verdichtungswärme verdampft wird und so, indem es dem Gemisch die zur Verdampfung des Wassers nötige Wärme entzieht, die Temperatur des Gemisches unter der Selbstentzündungstemperatur hält. Durch Anwendung der inneren Gemischkühlung konnte Banki die Verdichtung in seinem Benzinmotor auf 16 at erhöhen. Auf ganz andere Weise hat Diesel die Selbstzündungen während der Verdichtung vermieden und hohe Verdichtungsspannungen ermöglicht, indem er nämlich Luft und flüssigen Brennstoff getrennt verdichtet, Luft im Arbeitscylinder und Brennstoff in einer besonderen Brennstoffpumpe, und erst nach Erreichung der höchsten etwa 35 at betragenden Verdichtung den flüssigen Brennstoff mit Pressluft allmählich in die hocherhitzte Verbrennungsluft einführt, wo er sich selbst entzündet und allmählich verbrennt. Der Diesel-Motor ist der einzige Motor mit allmählicher Verbrennung, der auf der Ausstellung zu sehen war. Die Vorläufer dieses Systems, die Brayton-, Gardie- u.s.f. Motoren sind von der Bildfläche verschwunden, da sie wegen der niederen in ihnen angewandten Verdichtungsspannungen höheren Brennstoffverbrauch aufwiesen als die Otto'schen Viertaktmotoren. Durch die Anwendung der hohen Kompression hat Diesel dem Motor mit allmählicher Verbrennung seine heutige Stellung verliehen.

Besonders mag hier noch erwähnt werden ein Verbundmotor von Boser-Mazurier mit zwei im Viertakt arbeitenden Hochdruckcylindern und einem im Zweitakt arbeitenden Niederdruckcylinder, und als weitere Merkwürdigkeit ein umsteuerbarer Diesel-Motor.

Die Gleichförmigkeit des Ganges der Gasmotoren, wie er für den Antrieb elektrischer Generatoren verlangt wird, ist gegen früher erhöht worden nicht allein durch den Bau von Mehrcylindermotoren mit versetzten Kurbeln, durch Einführung des doppeltwirkenden Kolbens und des Zweitakts, sondern insbesondere auch durch Vervollkommnung der Regulierung, welche in ähnlicher Weise wie bei der Dampfmaschine vollzogen wird. Die Aussetzerregelung wird meist verlassen, wenn es auf grosse Gleichförmigkeit des Ganges ankommt, und durch Einführung stetiger Regelung ersetzt. Der Gasmotor kann zur Erzeugung ruhigen elektrischen Lichts und zur Parallelschaltung von Drehstromgeneratoren verwendet werden, falls man das Schwungrad für einen Ungleichförmigkeitsgrad von 1/70 im ersteren und von höchstens 1/150 im letzteren Fall konstruiert. Vor der mehreylindrigen Dampfmaschine hat der Mehrcylindergasmotor den Vorzug, dass er bei einer Belastungsschwankung dem Regulator rascher folgt, da jeder Cylinder mit einem Regulator ausgerüstet ist, während bei einer Dampfmaschine nur die Füllung im Hochdruckcylinder vom Regulator beeinflusst wird.

Als Primärmaschine zur Erzeugung elektrischer Energie nimmt der Gasmotor schon heute eine bedeutungsvolle Stelle ein; der Wert des Gasmotors in dieser Hinsicht springt besonders deutlich ins Auge, wenn man an die neu erschlossene Kraftquelle, die Hochöfen denkt. In den Gichtgasen besitzt ein Hüttenwerk einen Kraftvorrat, dessen wirtschaftliche Bedeutung nach der Einführung des Gasmotors mit der einer Wasserkraft vergleichbar ist.

Dass auch an der Vervollkommnung der Kraftgasgeneratoren, |167| an der Erzeugung eines billigen Gases weiter gearbeitet wird, zeigen sieben solche Apparate, welche ausgestellt waren: die Generatoren von Taylor, Letombe, Pierson, Riché, Guénot, Gardie und Lencauchez, von denen der letztere unter den französischen Erbauern von Generatoren einen hervorragenden Namen besitzt.

In konstruktiver Beziehung ist zu bemerken, dass der Cylinder meist als Einsatzcylinder ausgebildet ist, damit er leicht ausgewechselt werden und der Wärmeausdehnung frei folgen kann. Der Wassermantel wird mit dem Rahmen zusammen aus einem Stück gegossen, wodurch eine sehr solide Verbindung zwischen Cylinder und Rahmen entsteht. Die Steuerung erfolgt durch Ventile; das Auspuffventil wird bei grossen Motoren gekühlt. Beachtenswert ist die eigenartige Steuerung des Oechelhäuser'schen Zweitaktmotors, welche ohne Zuhilfenahme von Ventilen lediglich durch Schlitze erfolgt, die kranzförmig in der Cylinderwand angebracht sind und vom Kolben freigelegt und geschlossen werden. Die Hauptlager bestehen meist aus Weissmetall und haben Ringschmierung. Der Kolben des 700pferdigen Motors und des Körting-schen Doppelzweitaktmotors ist gekühlt; die Lösung der Aufgabe ist besonders bei dem ersteren Motor mit grossem Geschick durchgeführt. Auch die Stopfbüchse, welche gegen hochgespannte und hocherhitzte Gase abzudichten hat, ist ein betriebsfähiges Maschinenelement des Gasmotors geworden. Der Kolben wird entweder durch Tropföler oder durch Presspumpen, was jedenfalls bei grösseren Motoren angezeigt ist, geschmiert. Cylindermantel und Cylinderkopf werden häufig getrennt gekühlt, da der Cylinderkopf, in welchem die Ventile sitzen, sich sonst leicht verzieht oder wegen seiner zusammengesetzten Form infolge von Guss- und Temperaturspannungen Risse bekommt. Die Schwungräder werden, abgesehen von kleinen Ausführungen, nicht mehr fliegend angeordnet, sondern zwischen zwei Lager gesetzt.

Wir gehen nunmehr zur Beschreibung der einzelnen Motoren über.

A. Gasmotoren.

I. Viertaktmotor.

500 PS-Zwillingsmotor der Compagnie française des moteurs à gas et des constructiones mécaniques für Hochofengasbetrieb.Dieser Motor ist neben fünf kleineren 1 bis 40 PS-Motoren derselben Firma ausgestellt, die hier nicht beschrieben werden.

Textabbildung Bd. 316, S. 167

Von dem 500 PS-Motor sind Aufriss, Grundriss und Seitenschnitt durch Cylinder und Lager aus Fig. 1 bis 4 ersichtlich. Fig. 5 gibt das Schaubild eines grösseren Zwillingsmotors. Der Kühlwassermantel besteht mit dem Maschinenrahmen aus einem Stück. Der Arbeitscylinder ist von der Seite des Cylinderkopfs her eingesetzt und kann sich gegen die Kurbelseite hin, wo er durch eine Stopfbüchse abgedichtet ist, frei ausdehnen.

Im Cylinderkopf sitzen die Einström- und Auspuffventile, je ein Paar, eine Anordnung, die getroffen ist, damit die Kraft zum Anheben der Ventile kleiner wird, und damit dieselben länger dicht halten als ein grosses |168| Ventil, das sich leichter verzieht. Die beiden Auspuffventile sind gekühlt (Zeichnung gekühlter Auspuffventile vgl. später unter Crossley-Motor). Das eine Auspuffventil wird etwas früher angehoben, als das andere, um die Kraft zum Anhub des zweiten zu vermindern. Die Ventile sind nach oben ausziehbar und leicht zugänglich. Die Kolben sind zur Verminderung der Reibung des Kolbenkörpers mit Weissmetall umkleidet, welches in schwalbenschwanzförmige Ringnuten eingegossen ist (vgl. später unter Crossley-Motor). Die Kolbenschmierung erfolgt durch regelbare Schmierpumpen; die Hauptlager besitzen Ringschmierung; die Kurbelzapfen werden von aussen geschmiert, indem amKurbelarm ein mit diesem rotierender Schmierring angebracht ist, in den das Oel hineintropft und durch die Zentrifugalkraft in das Kurbellager gefördert wird.

Textabbildung Bd. 316, S. 168

Das Anlassen des Motors geschieht mit Druckluft von 6 bis 8 at, die von einem durch einen kleinen Grasmotor angetriebenen Kompressor erzeugt wird. Die Maschinenkurbel wird beim Anlassen etwas über die Totlage hinausgestellt, in der sonst die Zündung erfolgt. Das Anlassventil, welches gesteuert ist, ist in dieser Lage angehoben. Jetzt lässt man die Pressluft durch Oeffnen eines Absperrhahns hinter den Kolben treten. Während eines Teils des Anlasshubes hält der Nocken des Anlassventils das letztere offen; auf dem Rest des Hubs arbeitet die Druckluft durch Expansion. Auspuff und Ansaugen finden wie gewöhnlich beim Viertaktspiel statt. Die Verdichtung ist reduziert, was in bekannter Weise dadurch erreicht wird, dass während des Anlassens das Auspuffventil von einem Hilfsnocken angetrieben und auf einem Teil des Verdichtungshubes offen gehalten wird. Während des Anlassens läuft somit der Motor wie eine im Viertakt arbeitende Druckluftmaschine. Nach einigen Umdrehungen öffnet man den Gashahn. Ist die erste Zündung erfolgt, so wird die Druckluft abgesperrt, die Anlasssteuerung und der Hilfsnocken zur Kompressionsverminderung ausgerückt, worauf sich die normale Kompression und überhaupt der normale Gang des Motors einstellt.

Reguliert wird der Motor durch Aenderung des Mischungsverhältnisses, indem der Grosse der Belastung entsprechend die Gasfüllung vergrössert oder verkleinert wird. Der Regulator verschiebt auf der Steuerwelle eine Hülse, auf welcher ein schräger Nocken sitzt. Von diesem schrägen Nocken aus empfängt das Gasventil seine Bewegung und wird je nach der Stellung des Nockens mehr oder weniger lang und hoch angehoben. Die zutretende Luft steht nicht unter dem Einfluss des Regulators. Bei Vollbelastung wird somit ein kräftiges gasreiches Gemisch angesogen, mit Abnahme der Belastung wird das Gemisch immer dünner, die Wirkung dieser Regulierungsart geht aus der folgenden Versuchsreihe hervor, welche von Prof. K. Meyer an einem 50 PS-Leuchtgasmotor dieses Systems, gebaut von der Gasmotorenfabrik Deutz, ausgeführt wurde (Cylinderdurchmesser 381,2 mm, Hub 0,581 m).

Textabbildung Bd. 316, S. 168
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Der untere Heizwert betrug rund 5000 Kal/cbm bei 0° und 760 mm.

Textabbildung Bd. 316, S. 169

Welche Folgen die in Frage stehende Regulierung für den Gasverbrauch hat, geht aus derjenigen Spalte der Tabelle hervor, welche den Grasverbrauch für die positive indizierte Pferdekraft enthält. Der Gasverbrauch steigt, wenn das Gemisch gasärmer wird. Die Zunahme des Gasverbrauchs ist, so lange ein gewisser Gasgehalt des Gemisches nicht unterschritten wird, verhältnismässig langsam, wie die Zahlen zwischen Vollbelastung 78,2 PSi und 57,4 PSi zeigen. Bei stärkerer Verdünnung des Gemisches wird dann der Gasverbrauch in viel rascherem Mass schlechter als vorher. Diese Verhältnisse überblickt man mit einemmal in der Fig. 6, in welcher der mittlere indizierte Druck pi+ als wagerechte Abscissen, der Gasverbrauch für eine positive indizierte Pferdekraft und Stunde als senkrechte Ordinaten abgetragen sind. Die Ergebnisse, welche mit der Regulierung durch Aenderung des Mischungsverhältnisses erhalten werden, sind unter anderem auch deshalb von Interesse, weil man neuerdings dieser Regulierungsart bei Hochofengasmotoren wieder Aufmerksamkeit zuwendet.

Die Mischung von Gas und Luft erfolgt im Gehäuse des Einströmventils. Das Gemisch wird durch einen elektrischen Funken gezündet.

Eine Vorrichtung am Regulator sorgt dafür, dass das Gasventil beim Stillstand der Maschine sicher geschlossen wird. ein Ausströmen des Gases in die Saugleitung und den Maschinenraum also unmöglich ist.

600 PS-Eincylinderviertaktmotor, System Delamare-Deboutteville und Cockerill, für Hochofengas, zum unmittelbaren Antrieb eines Gebläses.

Abmessungen und Gewichte: Motor: Cylinderdurchmesser 1300 mm, Hub 1,4 m, Durchmesser der Kolbenstange 244 mm, Durchmesser der Treibstange 300 mm. Durchmesser der Kurbelwelle 460 mm, Gewicht derselben 20 t, Schwungraddurchmesser 5 m, gewicht 33 t, Gesamtgewicht des Motors 127 t.

Gebläse: Cylinderdurchmesser 1,7 m, Hub 1,4 m, Durchmesser der Kolbenstange 244 mm. Ventile: Lang-Hörbiger auf der einen, Corliss auf der anderen Seite des Gebläsecylinders.

Dieser Motor bildete zweifellos die grösste Merkwürdigkeit der Gasmotorenausstellung sowohl wegen seiner Grosse, als wegen der eigenartigen Konstruktion. Er ist der erste Viertaktmotor mit einem Cylinder von 1300 mm Durchmesser, und der erste Gasmotor für den unmittelbaren Antrieb eines Gebläses, das in Tandemstellung hinter dem Motorcylinder liegt, wie dies Fig. 7 zeigt.

Textabbildung Bd. 316, S. 169
Textabbildung Bd. 316, S. 169

Das Aeussere des Motors macht einen sehr ruhigen Eindruck. Beim ersten Anblick fällt sofort die aussergewöhnliche Verbindung von Cylinder und Hauptlager auf. Beides sind getrennte Gussstücke, die durch vier mächtige Schraubenspindeln zusammengehalten werden. Diese Trennung erfordert sorgfältige Montage und solide Fundamente; sie vereinfacht die Giessereiarbeit und den Transport erheblich. Eine weitere Eigentümlichkeit bildet die Kolbenkühlung, die konstruktiv in sehr schöner Weise gelöst ist. Das Kühlwasser wird unten am Kolben zu- und abgeführt. Von der festen Wasserleitung wird dasselbe durch zwei gelenkig verbundene Rohrstücke |170| zu dem hin und her gehenden Kolben geleitet. Die Gelenke werden durch Drehstopfbüchsen gebildet. Eine kleine Pumpe drückt das Kühlwasser durch den Kolben. Zur Vermeidung von Wasserstössen sind in die feste Zu- und Ableitung kleine Windkessel eingebaut. Die Kolbenschmierung wird durch Presspumpen besorgt. Der Kolben ist daher, wie aus dem eben Gesagten hervorgeht, vom Konstrukteur mit aller Sorgfalt behandelt, um Betriebsstörungen von demselben nach Möglichkeit fernzuhalten.

Der Cylinderkopf, dessen Form auf dem Bild des Motors deutlich zu sehen ist, ist ein sehr einfacher Körper, was dadurch erreicht ist, dass die Ventile nach unten verlegt sind, wo sie das Auge weniger bemerkt. Diese Bauart hat den Vorteil, dass das Gussstück einfach ausfällt, und dass Temperatur- und Gussspannungen leichter ertragen werden, andererseits den Nachteil, dass die Ventile schwer zugänglich sind. Die deutschen Konstrukteure legen auf leichte Zugänglichkeit der Ventile ein besonderes Gewicht, was an den Motoren von Deutz (vgl. auch den zuletzt beschriebenen Motor, der nach Deutzer Bauart konstruiert ist), Körting u.a. deutlich erkennbar ist. Das Auspuffventil ist durch einen Wasserstrom gekühlt.

Für den Eintritt des Gemenges sind drei Ventile vorhanden; vor dem eigentlichen, im Verdichtungsraum liegenden Einströmventil befinden sich ein Gas- und ein Luftventil, die beide von ein und demselben Nocken aus gesteuert werden. Die Einströmquerschnitte für Luft und Gas stehen infolgedessen stets im gleichen Verhältnis zu einander, die Zusammensetzung des frisch eintretenden Gemisches bleibt während der ganzen Dauer der Einströmung nahezu unverändert. Gas- und Luftventil werden durch das davor gelagerte Einströmventil geschützt und bleiben länger betriebsfähig.

Der Motor wird durch Aussetzer geregelt, indem die Gaszufuhr bei zu raschem Gang unterbleibt und bloss Luft angesogen wird. Der Regulator kann von Hand verstellt und damit die Geschwindigkeit geändert werden.

Bei der Konstruktion der elektrischen Zündvorrichtung, welche von der üblichen Anordnung abweicht, war man auf möglichst sichere Wirkung bedacht. Die Funkenstrecke liegt in einer Höhlung des Verdichtungsraumes, die von einem Schieber nach Bedarf geöffnet und geschlossen wird. Die Funken springen fortwährend über und bewirken, wenn der Schieber die Verbindung mit dem Verdichtungsraum frei gibt, die Zündung. Die Bewegung des Schiebers, und damit der Zündungsbeginn, wird während des Betriebs verstellt.

Zum Zwecke des Anlassens wird das innen verzahnte Schwungrad mit dem Trieb einer Anlasswinde in Eingriff gebracht und von Hand gedreht. Während des Ansaugehubs wird Benzindampf angesogen und durch weiteres Drehen des Schwungrades verdichtet. Vor Beendigung des Verdichtungshubes rückt man die Anlasswinde aus und setzt die Zündung in Thätigkeit. Einmalige Explosion des Benzingemisches genügt zum Anlaufen.

Der Motor wurde von der Société Cockerill in bereitwilligster Weise zur Vornahme von Versuchen zur Verfügung gestellt. Dieselben wurden von Prof. Hubert aus Lüttich in Gegenwart einer grösseren Anzahl von Ingenieuren und Gelehrten im Cockerill'schen Werk in Seraing ausgeführt. Die Ergebnisse eines Bremsversuchs mit abgekuppeltem Gebläse sind nachstehend angeführt:

Umdrehung
in der
Minute
Zahl der
Gasansaug.
in der
Minute


p i


N i


N e


η m
Gasverbrauch
für 1 PS u. Std.
Heizwert
von 1 cbm
Hochofen-
gas
indiz. effekt.
kg/qcm PS PS % cbm cbm
94,37 41,90 4,710 786,16 575,00 73,14 2,556 3,495 950
93,20 46,22 4,485 825,81 670,02 81,12 2,560 3,156 950

Von der Gaswärme wurden daher beim ersten Versuch 26,1% in indizierte Arbeit, 19% in Bremsarbeit verwandelt; beim zweiten Versuch 26% bezw. 21%.

Die Ergebnisse eines Versuchs mit dem Gebläse sind:

kg/qcm PS PS % cbm cbm
83,92 36,306 5,163 746,21 562,65 75,41 2,337 3,115 965
93,02 46,51 4,785 886,48 725,19 81,81 2,334 2,854 965

Unter Ne ist im letzteren Fall die indizierte Gebläsearbeit verstanden. Die Verdichtung im Motorcylinder betrug 10,4 at abs.

Die Ergebnisse sind sowohl was die Leistung der Maschine (mittlerer effektiver Druck auf 1 qcm Kolbenfläche p = 3,9 kg/qcm), als den Gasverbrauch (2,85 cbm Hochofengas für 1 Wind-PS), als den mechanischen Wirkungsgrad betrifft (81,8% bei Vollbelastung), als sehr günstige zu bezeichnen.

Eine interessante Beobachtung wurde hinsichtlich der Regulierung gemacht. Wie die obenstehenden Versuchsergebnisse zeigen, wurde bei dem Vollbelastungsversuch mit der Gebläsemaschine eine höhere indizierte Arbeit erzielt, als bei dem Bremsversuch, und zwar dadurch, dass der Gashahn weiter geöffnet, also ein gasreicheres Gemenge in den Cylinder gesogen wurde. Tourenzahl und mechanischer Wirkungsgrad waren in beiden Fällen nahezu gleich. Die indizierte Leistung stieg von 825,81 auf 886,48 PS, der Gasverbrauch für die indizierte Pferdekraft ermässigte sich von 2,56 auf 2,334 cbm. Beim ersten Versuch mit der Gebläsemaschine stand der Gashahn noch weiter offen, die Leistung hierbei war kleiner, der Gasverbrauch wenig geändert. Aus alledem folgt, dass man die Leistung des Hochofengasmotors durch Aenderung des Mischungsverhältnisses innerhalb gewisser Grenzen ändern kann, ohne dadurch den Gasverbrauch für die indizierte Pferdekraft wesentlich zu beeinflussen (vgl. hiermit das auf S. 169 r. Sp. über den Leuchtgasmotor in dieser Hinsicht Gesagte).

Das Verhalten des Gebläsemotors, wenn der normale Winddruck überschritten wird, ist für den Hochofenbetrieb von grosser Wichtigkeit, da mit einer solchen Möglichkeit gerechnet werden muss, falls sich z.B. die Windformen am Hochofen teilweise verstopfen. Man steigerte deshalb bei den Versuchen die normale Windpressung absichtlich von 450 mm auf 600 mm Quecksilbersäule. Obwohl dabei der Motor keine Aussetzer mehr machte, blieb er doch nicht stehen, sondern lief nur langsamer, indem die Umdrehungszahl in der Minute von 94 auf 62 fiel, während andererseits der mittlere indizierte Druck von 4,79 auf 5,67 kg/qcm stieg. Auch die Verdichtung wuchs von 10,4 auf 12,5 at abs. Als wichtige Eigenschaft dieses Motors wurde somit festgestellt, dass derselbe bei Ueberlastung nicht stehen bleibt, sondern nur langsamer läuft, und dass das Drehmoment an der Kurbel grösser wird.

Textabbildung Bd. 316, S. 170

Durch das kühne Vorgehen der belgischen Konstrukteure ist in erster Linie der Nachweis erbracht worden, dass Viertaktcylinder von 1300 mm Bohrung dauernd betriebsfähig sind. Durch Hintereinanderlegen zweier solcher Cylinder entsteht ein 1200pferdiger Tandemmotor, der vor dem Eincylindermotor grössere Gleichförmigkeit des Ganges voraus hat, da auf jede Umdrehung der Welle ein Arbeitsantrieb erfolgt. Drei Motoren dieser Bauart für direkten Antrieb eines Gebläses Fig. 8. sollen in den Röchlingschen Eisen- und Stahlwerken bei Diedenhofen aufgestellt werden. Indem zwei 1200pferdige Tandemmotoren mit um 180° versetzten Kurbeln auf eine Welle zusammenarbeiten, entsteht ein 2400pferdiger Zwillingstandemmotor, dessen Welle bei jeder halben Umdrehung einen Arbeitsantrieb erhält. Diese Bauart ermöglicht ohne Anwendung allzu grosser Schwungmassen eine Gleichförmigkeit des Ganges, welche eine unmittelbare Kuppelung der Motorwelle mit einer Dynamomaschine gestattet. Eine derartige Anordnung, bei der die Dynamomaschine zwischen den beiden Maschinenseiten liegt und als Schwungrad wirkt, ist von der Firma Cockerill geplant. Eine Skizze gibt Fig. 8.

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Für einen Betrieb, der hohe Anforderungen an die Gleichförmigkeit des Ganges stellt, dürfte sich der grosse Eincylindermotor nicht eignen, da die Schwungmassen für einen Ungleichförmigkeitsgrad von 1/60 bis 1/70, wie er zur Erzeugung eines ruhigen elektrischen Lichts erforderlich ist, zu schwer ausfallen. Wiegt doch das Schwungrad des Gebläsemotors schon 33 t und bewirkt trotz dieses ungewöhnlichen Gewichts nur eine mässige Gleichförmigkeit. Wenn nun für hohe Gleichförmigkeit des Ganges ein Mehrcylinderviertaktmotor oder ein Zweitaktmotor einem grossen Eincylindermotor vorzuziehen ist, wie dies Direktor Münzel von der Gasmotorenfabrik Deutz auf der Hauptversammlung des Vereins deutscher Eisenhüttenleute im Jahre 1899 (vgl. Stahl und Eisen) zahlenmässig nachgewiesen hat, so besitzt doch der grosse Eincylindermotor als Tandemgebläsemaschine unbestreitbare Vorzüge. Durch die Tandemanordnung wird die Maschine einfach und billig. Diesem Umstand ist es ohne Zweifel zu verdanken, dass sechsEincylindermotoren der genannten Bauart von der Société anonyme de Hauts-Fourneaux, Forges et Carbonnages in Differdingen (Luxemburg) bei Cockerill bestellt worden sind. Zwar ist es nicht zu leugnen, dass eine Betriebsstörung an dem einen grossen Cylinder den Ausfall von vollen 600 PS bedeutet, und dass zur Aufrechterhaltung des Hochofenbetriebs ein Ersatzmotor von 600 PS bereit stehen muss, was nicht der Fall ist, wenn die Gebläsearbeit auf mehrere kleine Maschineneinheiten verteilt wird. Wie sich der Motor in dieser Hinsicht bewährt, kann nur längere Betriebserfahrung lehren. Dass die belgischen Konstrukteure auf Betriebssicherheit ihrer Konstruktion mit grosser Sorgfalt bedacht gewesen sind, dürfte aus der oben gegebenen Beschreibung, besonders des Kolbens und der Zündvorrichtung, deutlich hervorgehen. Das Urteil der Fachleute, welche den Motor bei den Versuchen gesehen haben, ist ein sehr günstiges.

(Fortsetzung folgt.)

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In diesem Bericht soll zunächst ein Ueberblick über die in Paris ausgestellten Gas- und Erdölmotoren gegeben werden (Quelle: La mécanique à l'Exposition de 1900: Les moteurs à goz, à petrole et à air comprimé par M. Jules Deschamps, Paris). Da sich hierbei von selbst die Frage erhebt, inwiefern die Ausstellung ein Gesamtbild der augenblicklichen Bestrebungen des Gasrnotoren-baues darbietet, so soll im folgenden versucht werden, den vorliegenden Bericht, soweit hier möglich, zu einem Gesamtbild zu ergänzen.

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