Text-Bild-Ansicht Band 282

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Kraft auf den Kolben drückt sich demnach aus durch: Pv + Arbeit der Expansion, und wenn der Dampf trocken bleibt, durch:

unter Berücksichtigung der Condensation während der Expansion dagegen durch:

mit

Die Widerstandsarbeit beträgt P'u.

Geht der Kolben aus der Stellung A'B' in diejenige A1B1 (Fig. 7) über, so beträgt die Leistung der bewegenden Kraft Pv' und die Widerstandsarbeit P'r', wenn die Gegenpressung gleich der mittleren Spannung des Auspuffdampfes gesetzt wird. Dies lässt sich bei allen langsamer gehenden Maschinen, auch solchen mit massigen Geschwindigkeiten (unter 300 Umdrehungen in der Minute) annehmen, denn es wird bei diesen Maschinen der Cylinder, wenn er mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wird, die Spannung derselben fast augenblicklich, d.h. während einer Zeit, die einer nur unbedeutenden Ortsveränderung des Kolbens entspricht, annehmen.

Textabbildung Bd. 282, S. 157
Auf diese Voraussetzung stützen sich auch die zur Berechnung der Leistungen von gewöhnlichen Maschinen dienenden Formeln; für sehr schnell laufende Maschinen können die letzteren indess keine Verwendung finden, da hier die Geschwindigkeit des Kolbens zu bedeutend ist; bewegt sich der letztere z.B. mit 1000 Umdrehungen in der Minute, so braucht er, um aus der Stellung A'B' in diejenige A1B1 zu gelangen, nur ungefähr 1/50 Secunde. Es wirkt demnach während dieses Stellungswechsels nicht die atmosphärische Spannung P' der Bewegung des Kolbens entgegen, sondern die Spannung einer vom Anfangsdrucke P1 bis zum Enddrucke P' expandirenden Dampfmenge. Diese Expansion vollzieht sich, während der Kolben aus A1B1 in die Stellung A2B2 geht, demnach einen Winkel α beschreibt, einem Volumen v'α entsprechend, während, wenn der Kolben sich einem Volumen u' entsprechend bewegt, die Gegenpressung stets P' und die Widerstandsarbeit P'u' beträgt.

Es sei: l die Länge des Cylinders,
2a = AB die constante Länge des Kolbens,
R der Halbmesser der Welle im Inneren des Cy-
linders,
r der Halbmesser des idealen Kreises (Directrix
der Conchoide),

dann hat man:

α ist annähernd bestimmt durch

worin u'' die Anzahl der Umdrehungen in der Secunde bedeutet.

Die Widerstandsarbeit beträgt:

mit

und die theoretische Totalarbeit (indicirte Arbeit) für eine Umdrehung:

u' = v' – v'α kann positiv oder negativ sein.

Sehr sorgfältige, mittels Prony'schen Zaumes an einer Maschine von 120/120 mm angestellte Bremsversuche ergaben die nachstehend ersichtlichen Mittelwerthe; die Maschine hatte eine verhältnissmässig grosse Einströmöffnung, arbeitete demnach mit nur geringer natürlicher Expansion.

Admissionsspannung: 2,5 at 5,5 at
Anzahl der Umdrehungen in der Stunde n 50295 45072
„ „ „ „ „ Minute n' 838,25 751,20
„ „ „ „ „ Secunde n'' 13,971 12,520
Länge des Bremshebels in m 1,05 1,05
Aufgelegte Gewichte in k 2,300 3,00
Gebremste Arbeit in der Secunde Tf in mk 212 247,9
= 2,83 = 3,31
Dampfverbrauch in der Stunde in k 88 169
„ für die gebremste in k 31,100 51
Indicirte Arbeit in der Secunde Ti in mk 295,6 347,6
= 3,94 = 4,63
Dampfverbrauch für die indicirte und
Stunde in k

22,330

36,363
Wirkungsgrad

0,718

0,713

Man sieht aus dieser Tabelle, dass das Verhältniss der effectiven zur indicirten Leistung ziemlich dasselbe bleibt, der ökonomische Wirkungsgrad dagegen, d.h. das Verhältniss der entwickelten Arbeit zum Dampfverbrauche sich bei einer Steigerung der Dampfspannung nicht unwesentlich vermindert, weshalb es angezeigt erscheint, die eincylindrigen Maschinen nur mit niederen Dampfspannungen zu betreiben.

Es ist durch diese Versuche ferner festgestellt, dass die rotirenden Maschinen nach System Dou, wenn sie mit Niederdruckdampf betrieben werden, welcher entweder in geeigneten Kesseln erzeugt wird, oder aber durch Expansion des Dampfes aus Hochdruckkesseln entsteht, nicht mehr Dampf verbrauchen, als die kleinen Maschinen gewöhnlicher Construction aller Systeme.

Die natürliche Expansion kann höchstens den Betrag 16/9 erreichen; bei der oben beschriebenen Maschine beträgt sie nur 1,23, also kaum 5/4, was indess für kleine, häuslichen Zwecken dienende Maschinen vollständig genügt.

Eine längere Expansion des Dampfes lässt sich entweder mit Anwendung eines selbsthätigen Mechanismus oder durch eine stufenweise Expansion des Dampfes in mehreren Cylindern erreichen.

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Das erstere Mittel kann mit Leichtigkeit überall da in Anwendung gebracht werden, wo man das an und für sich schon geringe Gewicht der Maschine auf ein Minimum zu bringen wünscht; der diesem Zwecke dienende Expansionsapparat zeichnet sich durch eine äusserst einfache Construction aus.

Ordnet man hinter einer Maschine Dou, auf derselben Achse noch eine zweite, entsprechend grösser dimensionirte Maschine gleicher Construction an, so erhält man einen Motor (Fig. 8) mit dreifacher Expansion (Volldruck und erste Expansion im ersten Cylinder, zweite und dritte Expansion im zweiten Cylinder); die mit derartigen Maschinen angestellten Versuche haben ergeben, dass bei demselben Dampfquantum wie bei der Eincylindermaschine die entwickelte Leistung einen nahezu doppelten Werth erreicht.

Mit z.B. 2,5 at Admissionsspannung ergab sich eine effective Leistung von ungefähr 5 , entsprechend einem Dampfverbrauche von ungefähr 18 k für die effective ff. Hat man höhere Spannungen zur Verfügung, so kann man an den zweiten Cylinder noch einen dritten oder selbst einen vierten Cylinder anreihen, deren Kolben dann sämmtlich auf derselben Welle