Titel: | Darstellung der Grundsäze meines neuen Dampfentwikelungsprincipes für Dämpfe von hoher Pressung und ihrer Benuzung als bewegende Kraft. Von Dr. Ernst Alban. |
Autor: | Dr. Ernst Alban [GND] |
Fundstelle: | Band 28, Jahrgang 1828, Nr. XCII., S. 337 |
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XCII.
Darstellung der Grundsaͤze meines neuen
Dampfentwikelungsprincipes fuͤr Daͤmpfe von hoher Pressung und ihrer
Benuzung als bewegende Kraft. Von Dr. Ernst Alban.
Alban's Darstellung der Grundsaͤze meines neuen
Dampfentwikelungsprincipes.
Je mehr Theorie und Erfahrung die Vortheile der Anwendung
hochdruͤkender Daͤmpfe auf Dampfmaschinen zu bestaͤtigen
scheinen,188) um so wuͤnschenswerther ist es, eine Hochdrukmaschine zu besizen,
worin nicht allein alle Vortheile bei Entwikelung und Anwendung dieser
Daͤmpfe so vollkommen als moͤglich erreicht, sondern auch
Daͤmpfe von sehr hoher Spannung und Temperatur ohne irgend eine Gefahr
erzeugt und benuzt werden koͤnnen. Und kann eine solche Maschine in ihrer
Construction einfach und dauerhaft dargestellt und zugleich ohne große
Umstaͤnde und Kosten im Gange erhalten werden, so daß sie bei ihrer Anwendung
alle Bequemlichkeiten in sich schließt, die die alten Maschinen gewaͤhren, so
ist eine große und wichtige Aufgabe geloͤset, deren Folgen fuͤr die
Zukunft vielleicht nicht zu berechnen sind.
Viele Physiker und Mechaniker haben sich dahin erklaͤrt, daß die
Ausfuͤhrung einer solchen Maschine mit unuͤbersteiglichen Hindernissen
verbunden sey, und manche zum Theile sogar eine unbezwingliche Abneigung auf das
Hochdrukmaschinenprincip geworfen.189) Es ist bisher
aber schon vieles ausgerichtet worden, und große, unuͤberwindlich scheinende
Hindernisse sind in der Welt durch Kenntnisse, Muth, Vertrauen und Standhaftigkeit
besiegt worden, deren Ueberwindung theoretisch und praktisch nicht zu berechnen war,
und deren Besieger sich zuerst nicht selten den Namen eines Projectenmachers, der
uͤber Chimaͤren bruͤtet, erwarb.190) Der Mensch, den die Vorsehung mit so unendlich vielen Gaben
ausgeruͤstet, sollte nie den Muth zu fruͤh aufgeben, da, wo es sich um
Befoͤrderung einer großen und wichtigen Angelegenheit handelt, und um so
weniger den seiner Bruͤder verdammen und anfeinden, der den Muth hat, seine
Kraͤfte daran zu versuchen.
Moͤge man mich schonend beurtheilen, wenn ich mich an ein Unternehmen wagte,
was so große Kraͤfte von Seiten desjenigen fordert, der sich daran gibt, und
mir das nicht zur uͤbermaͤßigen Ueberschaͤzung meiner
Faͤhigkeiten anrechnen, was bloß ein innerer Trieb und eine Vorliebe
fuͤr ein wichtiges Princip bei mir ist. War ich bisher, in dem Zeitraume von
3 bis 4 Jahren, auch noch nicht so gluͤklich, den besten und
kuͤrzesten Weg zum Ziele zu entdeken, so habe ich hoffentlich in diesem
Zeitraume schon manches geleistet, was die Zufriedenheit der Kenner verdienen
duͤrfte; wenigstens meine ich in der vorliegenden Darstellung meiner
Bemuͤhungen nicht unzubeachtende Beweise geliefert zu haben, daß die
Ausfuͤhrung einer Hochdrukmaschine in dem obigen Sinne nicht so sehr mehr zu
den frommen Wuͤnschen gehoͤre, als man zum Theile bisher glaubte.
Einen Theil der groͤßten Schwierigkeiten bin ich so gluͤklich gewesen,
auf eine Weise zu beseitigen, die gewiß allen Erwartungen und Forderungen
entspricht, und so ich noch ein Weilchen zu leben habe, wird mein Eifer fuͤr
die Sache gewiß noch manches Hinderniß besiegen, an dem bisher meine Kraͤfte
scheiterten. Nur an Versuchen darf es nicht fehlen, denn je mehr Versuche, desto
mehr Fortschritte. Wenn auch so mancher derselben fehlschlaͤgt, so gibt er so
nicht selten Gelegenheit zu bessern Ansichten uͤber eine Sache, und diese
fuͤhren wieder zu zwekmaͤßigern Maßregeln. Hinter dem Studiertische
kann wohl eine Erfindung gebohren, aber nicht ausgebildet werden. Die Menge der
fehlgeschlagenen Versuche ist kein Beweis fuͤr die Unmoͤglichkeit der
Ausfuͤhrbarkeit eines Unternehmens, wenn sie gleich immer die Schwierigkeit
desselben beurkundet. Man beurtheile nicht immer eine Sache nach dem
anfaͤnglichen Erfolge; denn dann wird mancher Erfinder vor der Zeit verkannt.
Dieß ist aber der gefaͤhrlichste Umstand fuͤr einen Kuͤnstler,
der in seinen Bemuͤhungen nicht allein durch Lust und Liebe geleitet wird,
sondern auch in der Anerkennung seiner Verdienste seinen groͤßten Lohn zu
finden hofft.
Die Vortheile, die ich bei meinen Verbesserungen des Hochdrukmaschinenprincipes
beabsichtigte, und deren Erreichung ich mir vorzuͤglich zur Aufgabe machte,
betrafen folgende 6 Puncte.
1) Ich wollte die Dampfmaschinen einfacher, sowohl in Hinsicht ihrer Construction als
Behandlung darstellen;.
2) Ich wollte sie auf einen kleinen Raum beschraͤnken;
3) Ihr Gewicht vermindern;
4) Ihre bisherige Kostspieligkeit in Anschaffung und Erhaltung sehr zu verringern
suchen;
5) Die bei ihrer Anwendung obwaltende Gefahr heben, und endlich
6) die zum Betriebe derselben noͤthige Feuerung bis auf ein Minimum
bringen.
Man wird nicht in Abrede stellen, daß eine treue Erfuͤllung dieser 6 Puncte
ein großes Feld von Schwierigkeiten darbiethet, und wirklich im ersten Augenblike
unmoͤglich scheinen moͤchte, wenn man einen Blik auf die bisherigen
Dampfmaschinen wirft, und erwaͤgt, wie weit alle noch von diesem Ziele
entfernt sind. Manche dieser Puncte scheinen sich auch bei ihrer Ausfuͤhrung
gerade entgegen zu stehen, so daß nicht selten die Erfuͤllung des einen die
der uͤbrigen mehr oder weniger verhindert, daher eine nicht unbedeutende
Umsicht und eine nicht ganz geringe Gewandheit bei der Verbesserung dieser
nuͤzlichen Maschinen erfordert wird, und Eifer und Ausdauer zur Erreichung
eines erfreulichen Zieles nicht fehlen duͤrfen.
Und doch ist die Erfuͤllung aller 6 Puncte stets das Ziel, was der wahre
Verbesserer im Auge behalten muß. Einseitigkeit fuͤhrt hier zu den
groͤßten Irrthuͤmern und zu den verderblichsten Mißgriffen. Die
Geschichte der Dampfmaschinen gibt hiervon die merkwuͤrdigsten Beweise.
Waͤhrend die meisten Verbesserer nur die Verminderung der Feuerung vor Augen
hatten, wurden die Dampfmaschinen zu den kuͤnstlichsten, zusammengeseztesten,
colossalsten und theuersten Maschinen unserer Zeit. Diese Leute bedachten nicht, daß
durch die Vergroͤßerung des Anlagekapitals, vorzuͤglich bei kleineren
Maschinen, oft mehr Kosten verschwendet werden, als durch eine noch einmahl so
starke Feuerung geschehen waͤre.191) Zum Theile sind aber auch durch zu hastige Verfolgung dieses Zieles neue
Beduͤrfnisse fuͤr die Maschine herbeigefuͤhrt, deren Bestreitung den Nachtheil
einer etwas groͤßern Feuerung bei weitem uͤberwiegt.192)
Daß die Hochdrukmaschinen dem erwuͤnschten Ziele am naͤchsten stehen,
ist nach meiner vorausgeschikten Beleuchtung ihrer Vortheile wohl keinem Zweifel
unterworfen; und da, wie ich dort erwiesen, diese Vortheile wachsen, in je
groͤßerer Spannung die Daͤmpfe in diesen Maschinen entwikelt und
verwandt werden, so mußte es meine erste Sorge seyn, diese Daͤmpfe sowohl mit
Bequemlichkeit, mit Ersparung an Apparaten und Raum, so wie mit Verbannung aller
moͤglichen Gefahr zu entwikeln, als auch in der Maschine in dem Grade der
Spannung wirken zu lassen, als es die erhoͤhte Temperatur sehr
hochdruͤkender Daͤmpfe nur irgend gestattet. Ich verband mit diesen
Verbesserungen eine moͤglichst ausgedehnte Anwendung des Expansionsprincips,
suchte die Dampfdichtheit sowohl der unbeweglichen als beweglichen Theile der
Maschine durch so viel moͤglich einfache, und mit wenigen Kenntnissen und
Aufmerksamkeit in Ordnung zu erhaltende Mittel vollkommen zu machen, suchte alle
bisherigen Hindernisse des Ein- und Ausstroͤmens der Daͤmpfe in
die arbeitenden Cylinder so viel moͤglich wegzuraͤumen, und die zu
diesem Zweke dienenden Steurungsapparate in eine Verfassung zu bringen, bei welcher
sie selbst in der großen Hize sehr hochdruͤkender Daͤmpfe ihren Dienst
ohne großen Kraftaufwand und dadurch entfahrende Erschuͤtterung und
Zerstoͤrung193) der Maschine sicher, genau und andauernd gut verrichten, half allem
Dampfverluste bei der Kolbenbewegung in der Steurung und in der Maschine selbst ab,
und verwarf endlich alle bisher uͤblichen und colossalen Apparate, die theils
die Masse der zu bewegenden Theile, theils die Reibung und die Erschuͤtterung
der Maschine auf eine schaͤdliche Weise vermehren.
Bei der Ausfuͤhrung einer Entwikelung und Anwendung sehr hochdruͤkender
Daͤmpfe lag aber die groͤßte Schwierigkeit in der Entfernung der
Gefahr. Diese war um so schwieriger, als ich sie durch die moͤglichste
Steigerung des Druks der Daͤmpfe auf den hoͤchsten Gipfel hob. Daher mußte ich zu
außerordentlichen und bisher noch ungewoͤhnlichen Mitteln meine Zuflucht
nehmen. Die Grundsaͤze, von welchen ich dabei ausging, waren in Kurzem
folgende:
1) Ich wollte dem eigentlichen Entwikelungsapparate einen so kleinen Umfang und eine
so geringe Ausdehnung als moͤglich geben, auch seine Form so einrichten, daß
er der Gewalt sehr hochdruͤkender Daͤmpfe auf das vollkommenste
Widerstand zu leisten im Stande sey. Bei der Roͤhrenform der
Hochdrukmaschinenkessel war nach bekannten Erfahrungen und selbst der Theorie nach
die groͤßte Sicherheit zu erwarten. Kleiner Umfang und geringe Ausdehnung des
Apparates vertrugen sich aber nicht mit der noͤthigen
Feuerberuͤhrungsflaͤche, die nach der Groͤße einer bezwekten
Dampfentwikelung immer ihre bestimmte Ausdehnung haben muß, wenn der Apparat
wirklich etwas leisten, und kein Spielwerk seyn soll.194)
Um diese noͤthige
Ausdehnung zu gewinnen, mußte ich bei Roͤhrenentwiklern eine sehr große Menge
enger Roͤhren anwenden, die ihrer Laͤnge und der vielen noͤthigen
Zusammensezungen wegen viel Raum und Kostenaufwand erforderten, aus welchen das
Wasser bald heraussprudelt195) , und die dann, wenigstens stellenweise, leicht troken kochen, und schnell
durch das Feuer zerstoͤrt werden, wenn nicht gehoͤrig Wasser
nachstroͤmt. Hr. Perkins hat dieß bei seinem zweiten Generator, der aus geschmiedet
eisernen Roͤhren construirt war, wirklich erfahren. Die einzelnen
Roͤhren der leztern Ruͤksicht halber mit großen Behaͤltern, wie
die meisten Erfinder von Roͤhrenkesseln gethan196) , in Verbindung sezen, woraus sie stets hinreichend Wasser empfangen, hieße
aber wieder den Vortheil eines geringen Durchmessers der Generatoren aufgeben, und
die Gefahr, der man durch Anordnung der engen Roͤhren aus dem Wege gehen
wollte, wieder auf die bisherige Hoͤhe heben. Und endlich, wie wollte man
eine so ausgedehnte Roͤhrenleitung von den erdigten und salzigten
Concrementen saͤubern, die jedes Wasser absezt, und welchen Zeitverlust,
welche Gefahr fuͤr die Beschaͤdigung der Roͤhren wuͤrde
die Reinigung davon nicht herbeifuͤhren. Selbst die Anwendung von
Saͤuren (siehe polyt. Journal Bd. XXII. S.
473.) wuͤrde hier um so mehr Hindernisse finden, je complicirter
der Apparat ist. Wie schwierig die Aufstellung eines allen Forderungen
genuͤgenden Roͤhrenkessels sey, beweist die Geschichte der
Hochdrukmaschinen-Verbesserung dadurch, daß sie noch bis hieher keinen
solchen aufzuweisen hat, obgleich hunderte ihren Erfindungsgeist und ihre Kenntnisse
daran pruͤften.197)
Nach genauer Beherzigung dieser Umstaͤnde wurde es mir klar, daß ich bei der
Wahl eines zwekmaͤßigen Roͤhrenentwiklers nur dann mit Gluͤk
verfahren wuͤrde, wenn ich ein Mittel entdekte, die Wirksamkeit seiner
verdampfenden Oberflaͤche in dem Maße zu erhoͤhen, daß sie das
5– oder 6fache als bisher, und andauernd zu leisten im Stande sey, und hier
verfiel ich auf jenes einfache Princip, welches in meinem
Dampfentwikelungs-Apparate ausgefuͤhrt erscheint. Ich verband
naͤmlich durch einen guten Waͤrmeleiter die zur Verdampfung bestimmte
Oberflaͤche meines Generators mit einer ausgedehnten, der Wirkung des Feuers
ausgesezten, die vermoͤge ihrer Ausdehnung im Stande war, das
gehoͤrige Maß von Hize aufzunehmen. Ueber die Wahl eines solchen
waͤrmeleitenden Medii war ich geraume Zeit nicht
mit mir einig. Anfangs machte ich Versuche mit Oehl, aber ohne den auffallenden
Erfolg, den mir ein noch in Rostock im Jahre 1822 angestelltes Experiment mit einer
leichtfluͤßigen Metallmischung gab. Das Oehl war ein zu schlechter
Waͤrmeleiter, und seine Anwendung schloß eine nicht unbedeutende Gefahr der
Entzuͤndung bei zu starker Erhizung in sich, wobei zugleich durch seine dabei
Statt findende Verdampfung ein oͤfterer großer Verlust desselben zu erwarten
war. Bei dem Versuche mit der leichtfluͤßigen Metallmischung erfuhr ich, daß
ich durch dieselbe bei einer Erhizung auf ohngefaͤhr 600° Fahrenh. die
Wirksamkeit eines kleinen Entwiklers in dem Maße erhoͤhen konnte, daß er mir
3 bis 4 Mahl so viel Wasser verdampfte, als wenn ich ihn der Hize einer Schmiedeesse
mit Geblaͤsefeuer aussezte. Ferner zeigten mir wiederholte Versuche, daß
diese Steigerung seiner Verdampfungsfaͤhigkeit in einem gewissen
Verhaͤltnisse stuͤnde zu der Feuerberuͤhrungsflaͤche,
wodurch die leichtfluͤßige Metallmischung in dem sie enthaltenden
Gefaͤße mit der Hize des Feuers in Contakt kam, und zwar so, daß diese
Steigerung in Hinsicht ihrer Resultate noch diejenige Wirkung uͤberstieg, die
ich erhalten haͤtte, wenn ich das im Entwikler verdampfte Wasser mit der
Feuerberuͤhrungsflaͤche selbst in der Art, wie es in
gewoͤhnlichen Kesseln geschieht, in Beruͤhrung gebracht haͤtte.
Das plus in der Verdampfung des Wassers konnte ich
keinem andern Umstande, als der vortrefflichen
Waͤrmeleitungs-Faͤhigkeit der leichtfluͤßigen
Metallmischung, welche ungefaͤhr aus 7 Theilen Blei, und einem Theile Zinn
bestand, zuschreiben. Sie verschlukte die Hize begieriger, als Wasser, welches ein
schlechter Waͤrmeleiter ist. Ich schmolz in diesem Apparate 150 Pfund von dieser
Metallmischung mit einem Pfunde schlechter Steinkohlen in Zeit von einer halben
Stunde, und die Absorbtion der Hize war so vollkommen, daß die blecherne
Roͤhre, die von dem Ofen in den Schornstein leitete, nur eine unbedeutende
Hize annahm. Ich bediente mich indessen, um dem Feuer in einem so kleinen Ofen
gehoͤrig Luft zuzufuͤhren, eines kleinen Geblaͤses. Das
Metallgefaͤß hatte ohngefaͤhr eine
Feuerberuͤhrungsflaͤche von 2 Quadratfuß Hamburger Maßes, der
eigentliche Entwikler ohngefaͤhr 70 Quadratzoll Verdampfungsflaͤche,
und war im Stande ausdauernd in jeder Minute 6–8 Kubikzoll kalten Wassers in
Dampf von 45 Atmosphaͤren Druk zu verwandeln.
Es war mir nun einleuchtend, daß ein Roͤhrenentwikler in einer solchen
Metallmischung aufgestellt, einen ganz andern Apparat abgeben wuͤrde, als im
gewoͤhnlichen Feuer; denn a) das Ueberkochen des
Wassers konnte ich dadurch bedeutend vermindern, daß ich sehr hohen Druk in
demselben anwenden durfte. Die in den Roͤhren entwikelten Dampfblasen, als
die Ursache des Uebersprudelns des Wassers hatten dann bei einem Druke von 45 bis 50
Atmosphaͤren auch nur den 45 bis 50sten Theil des Volumens derjenigen Blasen,
die Dampf von atmosphaͤrischem Druke enthalten, trieben also in den
Roͤhren keine so große Quantitaͤt von Wasser vor sich her, und zu
denselben heraus.
b) Das oͤftere in kleinen Roͤhren nicht zu
vermeidende Trokenkochen in manchen Theilen derselben brachte nun keinen Nachtheil,
da die leichtfluͤßige Metallmischung die zu starke oͤrtliche
Einwirkung des Feuers auf diese Stellen der Roͤhren so gut wie aufhob, indem
sie als guter und in einem fluͤßigen Zustande sich befindender
Waͤrmeleiter die Hize, wie ich weiter unten zeigen werde, gleichmaͤßig
in allen ihren Schichten vertheilt, wenn sie einmahl in Fluß ist, also ein
uͤber alle Theile der Roͤhren moͤglichst gleichmaͤßig
verbreitetes Bad bildet.198)
c) Es war nun die gewoͤhnliche ungleiche Wirkung
der Flamme auf ein Roͤhrensystem aufgehoben. Sowohl die obere als untere
Flaͤche der Roͤhren wurde gleichmaͤßig durch die Metallmischung
erhizt. Ich konnte also hier erwarten, daß in meinem Entwikler auch eine mehr gleiche und
kraͤftige Dampfentwikelung an dem ganzen Umfange der Roͤhren Statt
finden wuͤrde, waͤhrend die Unvollstaͤndigkeit in der
Wasserberuͤhrung derselben keine Nachtheile fuͤr ihre Struktur mit
sich brachte, sie auch nicht, wie bei gewoͤhnlichen Roͤhrenentwiklern
durch den ungleichen
Angriff der Flamme leicht gebogen, und theilweise und im Ganzen schneller
zerstoͤrt wuͤrden. Es war bei einer solchen zwekmaͤßigen und
die bisherigen Nachtheile vermeidenden Erhizung meiner Roͤhren daher
endlich
d) ohne Gefahr das vortreffliche Einsprizungsprincip,
wodurch ich die Dampfentwikelung in einem Entwikler vollkommen in meine Gewalt zu
bringen vermag, einzufuͤhren.
Da ich die Feuerberuͤhrungsflaͤche der das leichtfluͤßige Metall
haltenden Gefaͤße, die ich schlechtweg immer die Metallgefaͤße nennen
werde, durch kuͤnstliche Formen bedeutend vergroͤßern, und sehr leicht
in das Verhaͤltniß von 6 zu 1 zu der Verdampfungsflaͤche der
Roͤhren sezen kann, ohne alle die Unannehmlichkeiten fuͤrchten zu
duͤrfen, die eine kuͤnstliche Vergroͤßerung dieser
Flaͤche an den gewoͤhnlichen Kesseln bringt, und wozu ich
vorzuͤglich das Ueberwallen rechne, so war einzusehen, daß ich bei der
Annahme eines solchen Hizemittheilungsprincips große Vortheile an Einfachheit und
Raumersparung des Apparates gewinnen wuͤrde; ohne alle die Nachtheile zu
erfahren, die ein gewoͤhnlicher Roͤhrenapparat unfehlbar bringt, und
die deßhalb seine Anwendung so schwierig und in vielen Faͤllen
unmoͤglich machen.
2) So sehr viel Einfluß der geringe Umfang und eine beschraͤnkte Ausdehnung
fuͤr einen Entwikelungsapparat sehr hochdruͤkender Daͤmpfe hat,
so sehr war ich zugleich besorgt, die Entwikeluͤngsroͤhren von einem
Materiale verfertigen zu lassen, das mit gehoͤriger Festigkeit einen hohen
Grad von Zaͤhheit verbindet. Ich versuchte in dieser Hinsicht zuerst
Roͤhren von Kupfer; die Bemerkung indessen, daß das Zinn der
leichtfluͤßigen Metallmischung das Kupfer aufloͤset und
zerstoͤrt, zwang mich, zu geschmiedet eisernen meine Zuflucht zu nehmen, die
auch bisher allen Erwartungen entsprechen. Proben, die ich mit solchen
Roͤhren anstellte, uͤberzeugten mich, daß sie bei einem aͤußern
Durchmesser von 2 Zoll und 1/4 Zoll Metallstaͤrke mehr als einen Druk von 500
Atmosphaͤren aushalten koͤnnen, der den gesezlichen, in meinem
Entwikelungs-Apparate angewandten, um das Zehnfache uͤbertrifft, also
die Sicherheit bei ihrer eigentlichen Anwendung verbuͤrgt, vorzuͤglich
wenn
3) Meine Vorsicht bei der Anwendung der leichtfluͤßigen Metallmischung darauf
rechnete, daß die Struktur dieser Roͤhren durch Einwirkung der Metallmischung
in keiner Hinsicht nachtheilig veraͤndert oder zerstoͤrt wird, in dem
Falle, daß kein uͤbermaͤßiger Hizegrad im Apparate die Metallmischung
roth oder gar weißgluͤhend macht. Im. leztern Zustande geht naͤmlich
das Zinn auch mit dem Eisen eine Verbindung ein, die dieses bald zerstoͤrt.
Dieser große Hizegrad ist aber auf eine sehr sichere Weise bei Anwendung meines
Hizeregulators abzuhalten. Waͤhrend des Ganges der Maschine ist ein solcher
schon an sich nicht recht moͤglich, und waͤhrend des
temporaͤren oder laͤngern Stillstandes derselben, selbst ohne
Hizeregulator, bei einiger Aufmerksamkeit des Heizers leicht zu verhuͤten, wenn zur rechten
Zeit das Feuer gedaͤmpft wird.
Die laͤngere Erhaltung der Entwikelungsroͤhren, also desjenigen
Organes, von welchem die Gefahr moͤglicher Weist ausgehen kann, ist einer der
vorzuͤglichsten Vortheile meines Entwikelungsapparates in Ruͤksicht
seiner Gefahrlosigkeit, und dieser Vortheil um so mehr beachtenswerth, als derselbe
noch an keinem der bisherigen Dampfkessel verwirklicht erscheint. Dieserhalb kann
man auch von lezteren behaupten, daß sie nur auf eine bestimmte Zeit sicher genannt
werden koͤnnen. Bei Anwendung von Apparaten zur Entwikelung sehr
hochdruͤkender Dampfe, in welchen die Hize einen sehr hohen Grad erreicht,
wuͤrde bei der Heizung auf dem gewoͤhnlichen Wege dieser Umstand noch
mehr Gewicht dadurch gewinnen, daß die Metalle, woraus sie construirt werden
koͤnnen, durch die groͤßere Hize mehr leiden, und schneller
zerstoͤrt werden. Obgleich solche Apparate vor dem Gebrauche immer einer sehr
starken Probe ausgesezt werden, so koͤnnen sie doch bald durch die stete
unmittelbare Einwirkung des Feuers in einen Zustand versezt werden, wo ihre
Sicherheit verdaͤchtig wird, und sehr zu beklagen ist es immer gewesen, daß
dieser Zustand oft eintritt, und durch Unvorsichtigkeit und schlechte Behandlung
eher herbeigefuͤhrt werden kann, ehe man ihn vermuthet, ja daß man sogar
uͤber denselben gewoͤhnlich nicht eher Licht erhaͤlt, als bis
ein Ungluͤk dadurch geschehen ist. Die Fehler solcher Apparate liegen oft so
verstekt, und die Zeichen der Zerstoͤrung sind oft so ungewiß und
unzuverlaͤßig, daß selbst Kunstverstaͤndige bei planmaͤßig
vorgenommenen Untersuchungen daruͤber im Dunkeln bleiben koͤnnen.
Aber auch selbst dann, wenn mein Generator endlich dem Zahne der Zeit und nachtheilig
wirkender Potenzen, welchen er, bei gehoͤriger Behandlung gewiß 10 Mahl
laͤnger als gewoͤhnliche Kessel widerstehen wird, unterliegen sollte,
so ist bei seinem Bersten nicht einmahl Gefahr zu fuͤrchten, indem das
geschmiedete Eisen dem Druke der Daͤmpfe langsam nachgibt, und an einer
schwachen Stelle ohne alle Gefahr aufreißt. Der Dampf entladet sich aus einem
solchen Nisse langsam und ohne Explosion, wie ich es selbst an einem meiner
Generatoren erfuhr, an dem 2 Entwikelungsrroͤhrem aufrissen, ohne daß es
irgend Jemand an etwas anderem gemerkt haͤtte, als an der
Unmoͤglichkeit die Maschine in Gang zu sezen, und den Daͤmpfen
Spannung im Kessel zu geben. Die zur Zeit in meinem Entwikler angehaͤufte
Quantitaͤt Dampf und Wassers ist aber auch von so geringer Ausdehnung, daß
selbst bei einem moͤglichen Zerspringen der Roͤhren kaum irgend ein
Nachtheil dadurch entstehen kann. Auch wird die Dampfmasse beim Zerspringen durch
keine neue Dampfbildung aus einem großen Wasservorrathe vergroͤßert, wie dieß beim Bersten der
bisherigen Kessel, vorzuͤglich der der Hochdrukmaschinen, der Fall ist. Man
irrt naͤmlich, wenn man glaubt, daß die Zerstoͤrungen, die das
Zerspringen der gewoͤhnlichen Kessel, vorzuͤglich der
Hochdrukmaschinen hie und da angerichtet hat, allein derjenigen Dampfmasse
zuzuschreiben sey, die sich bei der Explosion gerade im Kessel angehaͤuft
befindet. Diese wuͤrde, zumahl da ein Theil derselben bei der Explosion durch
die Beruͤhrung der Luft sich augenbliklich verdichtet, in dem Maße nicht
verheerend werden koͤnnen, daß ganze Gebaͤude und Schiffe dadurch in
die Luft gesprengt werden, wenn nicht die frei werdende Dampfmasse durch eine weit
groͤßere sich augenbliklich aus einem Theile der Wassermasse des Kessels
entbindende verstaͤrkt wuͤrde. Dieser Umstand faͤllt bei meinem
Entwikler ganz weg, da sich kein namhafter Wasservorrath in demselben befindet, der
auf diese Weise und durch das Bruͤhen der umstehenden Menschen nachtheilig
werden koͤnnte.
Wenn aber mein Entwikler so lange Zeit in einem erprobt sichern Zustande zu erhalten
ist, so kann man ihn sicher allen denen Apparaten an die Seite stellen, die, bei
sehr großer Staͤrke des wirksamen Druks elastischer Fluͤßigkeit darin,
weniger zerstoͤrenden Potenzen ausgesezt sind, als ein Dampfkessel, z.B. den
Feuergewehren, bei deren taͤglichen und allgemeinen Anwendung es keinem mehr
einfaͤllt, an die moͤgliche Gefahr des Zerspringens einmahl zu denken,
obgleich wie Hutter und Prechtl berechnet, das explodirende Pulver mit einem ploͤzlichen
Ducke von 2000 Atmosphaͤren auf den Gewehrlauf wirkt.199) Ein Dampfkessel wird dadurch zu einem gefaͤhrlichen Werkzeuge, daß er
stets der zerstoͤrenden Wirkung des Feuers ausgesezt ist, waͤhrend die
uͤbrigen Theile der Dampfmaschinen (und zwar der Hochdrukmaschine), bei
gleichem Druke des Dampfes darin, noch bisher keine Ursache zu irgend einem
Ungluͤk gaben, was der Zerstoͤrung derselben durch den Dampfdruk
gerechter Weise beizumessen sey.
Daß die Zerstoͤrung meiner Roͤhren von innen aus sehr schnell durch
Oxydation des Eisens vor sich gehen sollte, wie ein anonymer Beurtheiler meines
Apparates (siehe Repository of Patent-Inventions,
Febr. 1826; polytechn. Journal, Bd. XIX. S.
494.) meint, indem ein Theil des zu verdampfenden Wassers durch die Hize
zersezt wird, ist unrichtig und durch meine bisherigen Erfahrungen durchaus
widerlegt. An einem Generator, der laͤnger als ein viertel Jahr hindurch
taͤglich gebraucht ist, habe ich nicht allein keine Oxydation innerhalb der
Roͤhren bemerkt, sondern dieselben auch auf ihrer aͤußern
Oberflaͤche wie neu, und eben aus der Schmiede hervorgegangen befunden.
Uebrigens ist eine wirklich namhafte und Gefahr bringende Zersezung des Wassers in
eisernen Roͤhren auch nur erst bei Rothgluͤhhize des Eisens
(1070° Fahr.) anzunehmen, von welcher meine Roͤhren stets weit
entfernt bleiben, indem ihre Erhizung selten uͤber den Bleischmelzpunkt geht.
Ihrer zu starken Erhizung vorzubeugen, war aber auch
4) ein Hauptgegenstand meiner Bestrebungen, woher ich die Anordnung eines
Hizeregulators traf, der fuͤr die gehoͤrige und zwekmaͤßige
Versorgung der Metallmischung mit der noͤthigen Hize bestimmt ist, und jede
schaͤdliche Ueberhizung derselben durch augenblikliche Daͤmpfung des
Feuers verhuͤtet. Seine Gegenwart ist bei Einfuͤhrung des
Injektionsprincips um so wichtiger200) , als dabei die Dampfentwikelung in dem Apparate nicht immer ganz gleich ist,
und folglich die der Metallmischung durch's Feuer mitgetheilte Hize ihr
unregelmaͤßig wieder entzogen wird. Unentbehrlich ist er endlich dann, wenn
die Leistungen der Maschine unter den normalen Effect besonderer Umstaͤnde
wegen gebracht werden muͤssen, oder dieselbe gar oͤfters momentan
angehalten wird. Da im ersten Falle die Entziehung der Hize im Apparate in ein
unguͤnstiges Verhaͤltniß zum Zufluße derselben tritt, im leztern die
Verwendung derselben sogar ganz aufhoͤrt, so wuͤrde bei fortgehender
starker Feuerung die Metallmischung bald einen gefaͤhrlichen Grad der Hize
erreichen, und schnell oxydirt und sublimirt werden, waͤhrend der Entwikler
selbst eine baldige Zerstoͤrung erleidet, auch eine Zersezung der
Daͤmpfe im Generator, so wie eine nachtheilige Uebersaturation derselben mit
freier Waͤrme vor sich gehen, wenn hier nicht Huͤlfe geleistet
wuͤrde.201) Der Heizer ist nicht im Stande, alle noͤthigen Modificationen der
Hize im Apparate, selbst
bei der gespanntesten Aufmerksamkeit, zu bemerken, noch viel weniger sein Feuer
ihnen gemaͤß zu reguliren. Und wo vollends das Heizungsgeschaͤft von
rohen, ununterrichteten und nachlaͤßigen Arbeitern verrichtet wird, da
wuͤrde der Entwikelungsapparat ohne ein solches regulirendes Werkzeug bald
verloren seyn.
Eine regelmaͤßige und gleiche Erhizung der Metallmischung ist aber auch in
Hinsicht einer moͤglichst gleichmaͤßigen Dampfentwikelung im Generator
nothwendig, und leztere kann nicht leicht den zur Betriebsezung der Maschine
noͤthigen Gang behaupten, wenn die zu verdampfenden Wassermassen bald auf zu
wenig, bald auf zu stark erhizte Waͤnde des Entwiklers treffen. In beiden
Extremen ist gewoͤhnlich die Dampfentwiklung bedeutend vermindert, indem zu
kalte Waͤnde dem Wasser zu wenig Hize mittheilen, zu heiße dasselbe,
vorzuͤglich wenn sie rothgluͤhend sind, von sich zuruͤkwerfen,
ohne es in Dampf zu verwandeln.202) In diesem Falle faͤhrt das Wasser mit Gewalt aus den Roͤhren,
dringt nicht selten in die Maschine, und hebt ihren schon schwachen Gang vollends
auf. Bei einem gewoͤhnlichen Dampfkessel, der immer mit Wasser
gefuͤllt ist, und in welchem diese stete Fuͤllung die zu starke
Erhizung der vom Wasser bespuͤlten Waͤnde verhuͤtet, ist
freilich eine solche Genauigkeit in der Regulation des Feuers nicht noͤthig,
dafuͤr erwaͤchst aber auch fuͤr ihn eine groͤßere Gefahr
durch den regelmaͤßigen Fortgang seiner Dampfentwikelung bei verschiedenem
Dampfbeduͤrfnisse oder momentanen Stillstande der Maschine; die Gefahr
seiner Explosion durch zu starke Anhaͤufung von Daͤmpfen ist also dann
am groͤßten, wo sie bei meinem Apparate am geringsten ist, indem in lezterem
bei cessirender Einsprizung auch die Dampfentwikelung aufhoͤrt. Dieser große
Nachtheil gewoͤhnlicher Kessel uͤberwiegt weit den
vorerwaͤhnten Vortheil, und mein Apparat mit einem guten Hizeregulator ist
ihnen gewiß fuͤr alle Faͤlle vorzuziehen, da bei ihm nicht nur die
Gefahr seiner Ueberhizung abgewendet ist, sondern er auch in dem Augenblike, wo
erstere unnuͤz Dampf, und Hize aus dem Sicherheitsventile in die Luft senden,
diese in der Metallmischung ansammelt, und sie fuͤr den naͤchsten
Gebrauch aufspart.
Der Gefahr einer Ueberhizung der Metallmischung ist aber auch in der Hinsicht auf
alle moͤgliche Weise vorzubeugen, als bei eintretender Rothgluͤhhize
derselben, und des Generators aus den darin angehaͤuften Daͤmpfen
leicht ein explodirendes Gas entwikelt wird, dessen Entzuͤndung theils eine
Explosion hervorbringen kann, wenn es mit einem Antheile atmosphaͤrischer
Luft auf irgend eine Weise vermischt wird, dessen Entwikelung theils aber auch eine
stete Absezung von Sauerstoff an das Eisen des Generators voraussezt, wodurch die
Roͤhren von innen aus zerstoͤrt werden. Lezterer Umstand ist bei
meinem Generator, wie ich glaube, von mehr Gewicht, als der erstere, indem bei dem geringen
kubischen Inhalte des ganzen Entwiklers keine bedeutende und gefaͤhrliche
Anhaͤufung von jenem Gase streng genommen moͤglich ist.
Daß ich die Regulation meines Feuers von der Hize der Metallmischung abhaͤngig
machte, war eine natuͤrliche Folge obiger Betrachtungen. Von ihr ging in
Faͤllen der Ueberhizung des Apparates aller Nachtheil aus, von ihr mußte also
auch die Huͤlfe kommen. Eine Regulation der Feuerung durch den Gouvernor der
Maschine, oder durch die Spannung der Daͤmpfe im Generator haͤtte ganz
ihren Zwek verfehlt, indem beide beim Stillstande der Maschine und gehemmter
Einsprizung im Entwikler unwirksam werden. Durch beide Arten der Regulation
wuͤrden sogar ganz verkehrte Resultate in so ferne erreicht worden seyn, als
bei verminderter oder gehemmter Einsprizung in den Generator durch sie die
Ofenklappe mehr geoͤffnet worden waͤre, was doch unseren Forderungen
ganz zuwider ist. Ich hoffe, daß aus diesem Gesichtspuncte angesehen, jedem die
große Verschiedenheit meines Hizeregulators von den bisherigen Apparaten dieser Art,
die groͤßtentheils durch die Spannung der Daͤmpfe im Kessel in
Thaͤtigkeit gesezt werden, einleuchten wird. Diese erreichen zwar bei dem
Gebrauche gewoͤhnlicher Kessel in so ferne ihren Zwek, als bei gehemmter
Arbeit der Maschine die Dampfentwikelung im Kessel fortgeht, bei meinem Apparate
konnte ich aber durchaus keinen Nuzen daraus ziehen.
Die Wirkung meines Hizeregulators ist, d.h. wenn er die Luftklappe im Ofen zu
gehoͤriger Zeit schließt, so genuͤgend, daß selbst bei der
staͤrksten Feuerung nach dem Schlusse der Klappe jede Ueberhizung des
Metalles unmoͤglich wird. Immer habe ich bisher bemerkt, daß alsdann dem
Apparate nur so viel Waͤrmestoff mitgetheilt wird, als noͤthig ist; um
die Metallmischung eben auf dem gehoͤrigen Grade der Hize zu erhalten. Ich
habe diesen Umstand auf eine sehr vortheilhafte Art zur Ersparung von Brennmaterial
benuzt, indem ich des Abends nach vollendeter Arbeit der Maschine, den Rost noch
voll Kohlen schuͤtten, und nun die Luftklappe schließen lasse. Diese Kohlen
verbrennen alsdann so langsam und allmaͤhlig, und mit so weniger Entwikelung
von Hize, daß die Metallmischung ohne alle Ueberhizung viele Stunden lang
fluͤßig erhalten wird. Auf diese Art wird den andern Morgen beim Anheizen
aͤußerst wenig Brennmaterial und eine sehr kurze Zeit erfordert, um den
Entwikelungsapparat wieder in den gangfertigen Zustand zu versezen.
Mein Hizeregulator gibt aber auch beim Anheizen meines Entwikelungsapparates ein
sicheres Merkmahl fuͤr die gehoͤrige Erhizung der Metallmischung.
Sobald diese naͤmlich die Temperatur von 600° Fahrenh. erreicht hat, beginnt
der Hizeregulator seine Wirkung zur Schließung der Luftklappe im Ofen, und theils an
der Bewegung desselben, theils an einem unten beschriebenen Merkmahle daran kann der
Maschinenwaͤrter den richtigen Zeitpunct fuͤr das Anlassen der
Maschine bemerken.
Der ganze Apparat ist uͤbrigens so erstaunlich einfach, daß jeder gemeine
Arbeiter, ja ich moͤchte sagen, jeder Grobschmidt ihn verfertigen und in Gang
sezen kann. Er verlangt weder besondere Pflege, noch Wartung, noch Kosten, als von
Zeit zu Zeit etwas Zuschuß von Wasser, und das heißt die Erreichung eines wichtigen
Zwekes gewiß auf einem sehr einfachen Wege bewerkstelliget.
5) Wir kommen endlich noch zu einem der wichtigsten Grundsaͤze, worauf ich die
Gefahrlosigkeit meines Apparates baute, naͤmlich auf eine gehoͤrige
Leitung der Dampfentwikelung in demselben. Ich wollte diese naͤmlich ganz in
meine Gewalt bringen, sie nach dem Beduͤrfnisse der Maschine
verstaͤrken und vermindern, ja im Nothfalle und beim Stillstande denselben
ganz aufheben koͤnnen, und dadurch, daß ich sie ganz dem Beduͤrfnisse
der Maschine unterordnete, und durch diese leiten ließe, jede Ueberfuͤllung
des Apparates mit Daͤmpfen, selbst beim Mangel der Sicherheitsventile und
anderer der gewoͤhnlichen Sicherheitsmaßregeln, verhuͤten.203)
Dieser Umstand ist bei allen bisherigen Kesseln und selbst bei dem Perkins'schen Erzeuger unausgefuͤhrt geblieben,
und ist doch nicht allein eine reichliche Quelle mannigfacher Bequemlichkeiten,
sondern hat fast den wichtigsten Einfluß auf die Gefahrlosigkeit meines Apparates
und auf seine Brennstoffersparung. Man hat bisher zwar schon viele Maßregeln zur
Regulirung der Dampfentwikelung und des Feuers getroffen, alle reichten aber doch
nicht ganz hin, indem man bei den bisherigen Einrichtungen die der erstern nur
mittelbar durch die des
leztern erreichen konnte, die moͤglichen noͤthigen
Abaͤnderungen der erstem also nicht in dem Grade und mit der Schnelligkeit
auszufuͤhren vermochte, als erforderlich ist, um die Erzeugung der
Daͤmpfe dem Bedarfe der Maschine und zwar fuͤr jeden Augenblik auf das
vollkommenste anzupassen. Welche Nachtheile durch die Unvollkommenheit der
bisherigen Einrichtungen entstanden sind, leuchtet jedem Kenner und Nichtkenner ein;
denn abgesehen von der Schwierigkeit, die fuͤr den Heizer daraus
erwaͤchst, sein Feuer gehoͤrig und dem Beduͤrfnisse der
Maschine gemaͤß zu behandeln, ist darin vorzuͤglich eine Ueberladung
der Kessel und die dadurch entstehende Gefahr, so wie eine oͤftere
unnoͤthige Verschwendung an Daͤmpfen und Brennmaterial
begruͤndet. In meiner Maschine hoͤrt Entwikelung der Daͤmpfe
und gleich nachher auch die Feuerung beim Stillstande der Maschine auf, es wird also
dann in keiner Hinsicht mehr verschwendet.
So viel von den Grundsaͤzen, nach welchen ich verfuhr, um die Gefahr meines
neuen Entwikelungsapparates fuͤr sehr hochdruͤkende Daͤmpfe
moͤglichst zu vermindern, ja ganz zu entfernen. Ich wuͤnsche sehr, daß
man ihren Werth gehoͤrig pruͤfe, und schonend daruͤber richte.
Wenigstens hat die Erfahrung bisher ihre Richtigkeit in einem so hohen Grade
bestaͤtigt, daß die Anwendung meines Apparates mit weit weniger Gefahr
verbunden zu seyn scheint, als die der gewoͤhnlichen Maschinen mit niederm
Druke, gegen deren Gefahrlosigkeit in neuern Zeiten die Beispiele sich leider immer
mehr haͤufen. Das Erfinden ist oft nicht so schwierig, als die Aufstellung
richtiger Grundsaͤze, wovon man bei seinen Erfindungen ausgeht. Sie
charakterisirt auch eigentlich nur den wahren Kuͤnstler, und sichert ihn vor
dem Mißbrauche seiner Kraͤfte, worin sich so mancher reiche aber unrichtig
geleitete Erfindungsgeist erschoͤpft.
Nun noch, bevor ich zu der Beschreibung meines Apparates und meiner Maschine
uͤbergehe, von den Grundsaͤzen, die ich meinen Bemuͤhungen
unterlegte, um alle Vortheile bei Entwikelung hochdruͤkender Daͤmpfe
mir so viel moͤglich zu sichern; und dann zulezt etwas von denen, die ich mir
zur zwekmaͤßigen Verwendung dieser Daͤmpfe in einer Maschine vorsezte.
Was erstere betrifft, so sind sie folgende:
1) Ich wollte dem Entwikler das moͤglichste aus einer gewissen Menge
Brennmaterials zu entwikelnde Maß von Hize zufuͤhren, zugleich aber auch eine
gehoͤrig oͤkonomische Regelung der Feuerung erzielen.
Ersterer Zwek scheint mir der Theorie und den daruͤber erhaltenen Erfahrungen
nach am besten durch diejenige Form des Ofens erreicht zu werden, die Wagenmann, in den Verhandlungen des Vereins zur
Befoͤrderung des Gewerbfleißes in Preußen, Jahrg. 3, S. 100. beschrieben hat, indem
eine solche Form die beiden Hauptbedingungen zur Erfuͤllung dieses Punctes,
gehoͤrig vollkommene Verbrennung des Brennmaterials, und richtige Leitung der
Hize fuͤr meinen Apparat in sich schließt. Die Erfuͤllung der erstern
Bedingung wird dadurch vorzuͤglich bewirkt, daß die auf dem Roste aus dem
Brennmateriale entwikelte Hize uͤber demselben durch eine engere Oeffnung
geleitet wird, worin sie in dem Maße concentrirt, und mit der noch unzersezten
atmosphaͤrischen Luft in Beruͤhrung gebracht wird, daß eine
vollkommene Verbrennung des Rauchs und alles verfluͤchtigten und nicht
verbrannten Brennmaterials Statt findet. Es sind aber zu lezterm Zweke zweierlei
Umstaͤnde erforderlich, Zutritt von unzersezter atmosphaͤrischer Luft
zum Rauche, und ein gehoͤriger Hizegrad. Ohne lezteren schadet der Zutritt
vor unzersezter Luft gewiß mehr, als er nuͤzt, und eine unvorsichtige
Anwendung der sogenannten Luftleiter204) ist in diesem Falle durchaus unzwekmaͤßig.205) Ich empfehle dieselben auch nur unter den bei der Beschreibung meines Ofens
angegebenen Bedingungen. Meine Erfahrungen uͤber die Anordnung eines solchen
Feuerplazes haben die Richtigkeit und die großen Vortheile der Wagenmann'schen Grundsaͤze auf eine auffallende Weise
bestaͤtigt.206)
Eine weit schwierigere Aufgabe, als die richtige Construction des Feuerplazes ist die
gehoͤrige Leitung der Hize im eigentlichen Heizungsraum, also die Applikation
derselben auf meine Metallgefaͤße. Man wird weiter unten sehen, in welche
Schwierigkeiten mich dieser Umstand waͤhrend meines Aufenthaltes in England
verwikelt, wie sehr er das Gluͤk meines ganzen Unternehmens vereitelt, und
einen guͤnstigen Erfolg verzoͤgert hat. Ob es mir jezt gelungen ist,
den rechten Weg zu finden, muͤssen fernere Versuche entscheiden, die ich
naͤchstens anzustellen hoffe.
Die Schwierigkeit der Applikation beruht hier vorzuͤglich auf dem Umstande,
daß man bei Leitung der Hize in einem ausgedehnten Raume, und ihre Verbreitung auf
eine große Flaͤche nicht allen Puncten der leztern einen gleichen Grad
derselben mittheilen kann, indem sie auf ihrem Wege laͤngs einer
Flaͤche unterweges immer durch Abgabe von Waͤrmestoff an Intensitaͤt verliert, den
von dem Feuerplaze entfernten Gegenden des Apparates also eine geringere Temperatur
mittheilt. Bei den gewoͤhnlichen Kesseln ist diese Unvollkommenheit und
Ungleichheit in der Applikation der Hize von keinen so nachtheiligen Folgen, indem
es nicht groß darauf ankommt, ob an einer Stelle desselben mehr oder weniger Dampf
entwikelt wird, als an der andern; bei Erhizung einer leicht fluͤßigen
Metallmischung ist es aber durchaus erforderlich, daß diese beim ersten Anheizen in
allen Theilen des ganzen Apparates moͤglichst zu gleicher Zeit zu schmelzen
beginne, daß ein Theil derselben nicht einen zu hohen Hizegrad annehme, bevor der
andere in Fluß ist. Es ist freilich wahr, daß die Metallmischung wegen ihrer großen
Waͤrmeleitungsfaͤhigkeit die Hize in allen ihren Schichten, d.h., wenn
die Entfernungen derselben von einander nicht zu weit sind, und ihr Zusammenhang auf
eine genuͤgende Weise unterhalten wird, sehr gleichmaͤßig vertheilt,
indessen ist lezteres bei großen und uͤber eine ausgedehnte Flaͤche in
einer duͤnnen Lage vertheilten Massen derselben nicht immer moͤglich
zu machen; der Zusammenhang der Schichten ist auf schmale Streifen
beschraͤnkt, deren Form nicht gut zu aͤndern ist, wenn die
Metallgefaͤße von gluͤklicher und zwekmaͤßiger Construction
seyn, und allen daran zu machenden Forderungen genuͤgen sollen. Ich
uͤberlasse es Sachkundigen, die Richtigkeit der Maßregeln zu beurtheilen, die
ich in der juͤngsten Zeit zu diesem Zweke genommen habe.
Hrn. Wagenmann's Princip, die
Hize, nachdem sie im Heizungsraume ihre Wirkung geaͤußert, in absteigenden
Kanaͤlen aus dem Ofen in den Schornstein abzufuͤhren, scheint mir ein
sehr zwekmaͤßiges Huͤlfsmittel zur gleichmaͤßigen Verbreitung
derselben in dem Heizungsraume zu seyn, und ich habe es bei allen meinen Versuchen
so viel, als moͤglich in Anwendung zu bringen gesucht. Die Hize wird
naͤmlich dadurch auf eine sehr vortheilhafte Weise in dem Heizungsraume
kuͤnstlich zuruͤkgehalten, da wegen ihrer steten Tendenz aufzusteigen,
nur die kaͤltern, als die schwerern Schichten der erhizten Gase, in die
absteigenden Kanaͤle uͤbergehen. Man kann bei dieser
Zuruͤkhaltung der Hize im Heizungsraume die dadurch entstehende Ersparung an
Brennmaterial kaum berechnen.207) Zugleich ist dadurch aber auch eine gleichfoͤrmigere Mischung der
heißen Schichten im Heizungsraume moͤglich gemacht. Waͤhrend diese,
nach dem Verhaͤltnisse ihres mehrern oder mindern Gewichts, sich
naͤmlich in dem ganzen Raume zu vertheilen streben, steigen die heißesten immer
zu den Metallgefaͤßen auf, und bilden unter der ganzen Flaͤche
derselben ein moͤglichst gleichmaͤßiges, heißes Bad. Ein mehreres
hiervon weiter unten.
Da es erwiesen ist, daß zur Entwikelung hochdruͤkender Daͤmpfe ein
lebhaftes Feuer unter dem dazu dienenden Apparate bedeutende Vorzuͤge vor
einem gedaͤmpften hat, indem theils dadurch eine vollkommene Verbrennung des
Brennmaterials, theils eine schnellere Absezung der entwikelten Hize an den Apparat
bewirkt wird, so empfehle ich unter allen Umstaͤnden ein solches bei meinem
Apparate anzuwenden, und lieber die Groͤße des Feuerplazes im
gehoͤrigen Verhaͤltnisse zu verkleinern. Diese Maßregel hat zugleich
den Vortheil, daß ein oͤfteres Aufschuͤtten von Brennmaterial
noͤthig wird, als bei den gewoͤhnlichen Kesseln, was in Hinsicht eines
vollkommneren Verbrennungsprocesses fuͤr alle Faͤlle entschiedenen
Nuzen gewaͤhrt, indem das Feuer dabei mehr den regelmaͤßigen Grad
behauptet. Zwar ist hierbei fuͤr den Heizer keine groͤßere
Bequemlichkeit zu erwarten, indessen ist darauf wohl eben keine Ruͤksicht zu
nehmen, wenn andere wichtige Gruͤnde es fordern. Bei Anwendung von
Kohlenspeisern oder den sogenannten Kohlenmuͤhlen waͤre gewiß bei
meinem Apparate ein vorzuͤglicher Gewinn zu erwarten. Die Veraͤnderung
der Groͤße des Feuerplazes bei Anwendung eines lebhaftern Feuers ist bei
meinem Apparate aber noch um so empfehlungswerther, als dabei allein eine
gehoͤrige Daͤmpfung der Hize zur Verhuͤtung einer Ueberhizung
der Metallmischung moͤglich ist. Die Abnahme der vom Brennmateriale
entwikelten Hize und ihres Grades bei Abschluß des Luftzuges im Ofen wird
naͤmlich um so fuͤhlbarer, je staͤrker dieser und die dadurch
bedingte Lebhaftigkeit des Feuers vor diesem Abschlusse war, und seyn mußte, um Hize
genug fuͤr den Apparat zu liefern. Bei Anordnung eines großen Feuerplazes zur
Beabsichtigung einer langsamern Verbrennung des Brennmaterials bleibt bei
nothwendiger Unthaͤtigkeit des Apparats immer eine zu große Masse desselben
auf dem Roste, und das Ausstrahlen von Hize aus dieser Masse und ihrer großen
Oberflaͤche ist laͤngere Zeit noch immer stark genug, um eine
Ueberhizung des Apparates dennoch herbei zu fuͤhren, waͤhrend ein in
einer geringern Ausdehnung angewandtes Feuer bei aufgehobener Intensitaͤt
unschaͤdlicher wird. Die Erfahrung hat mich hieruͤber hinreichend
belehrt.
Was die Regelung der Feuerung in meinem Ofen betrifft, so geschieht sie durch eine
Luftklappe, die am Aschenheerde angebracht ist. Diese Methode der Regelung des
Luftstromes im Ofen ist der, bei den gewoͤhnlichen Dampfmaschinenoͤfen
uͤblichen, weit vorzuziehen. Die gewoͤhnlichen Register oder Schieber, die in
dem von dem Ofen in den Schornstein fuͤhrenden Abzugskanale angebracht sind,
haben den Nachtheil, daß sie nicht recht dicht schließen, und beim Schluße des
Kanals den Rauch und die heißen Gase im Ofen gewaltsam zuruͤkhalten, und so
leicht Ursache von Kohlendunst oder Rauch im Dampfmaschinenlokale werden,208) waͤhrend meine Klappe nur den Strom der Luft in's Feuer mindert, ohne
der durch dasselbe entwikelten Hize im Ofen den Abzug zu verwehren. Das Mittel zur
Verbrennung des Brennmaterials ist die Luft. Diese Verbrennung wird in dem Maße
gehemmt, als das Zustroͤmen von Luft zum Roste gemindert wird. Beide
Vorrichtungen, die gewoͤhnliche und die meinige thun dieß, aber mit dem
Unterschiede, daß die meinige, wenn ich mich bildlich ausdruͤken darf, die
Quelle selbst verstopft, waͤhrend die andere dem Wasser derselben
Daͤmme entgegen sezt. Obgleich bei meiner Vorrichtung der Abzug in den
Schornstein stets frei bleibt, so darf man bei derselben doch kein zu schnelles
Abziehen der Hize in den Schornstein, und eine Verminderung ihrer Wirkung auf den
Entwikelungsapparat fuͤrchten, da dieses schnellere oder langsamere Abziehen
ganz von der Menge der nachstroͤmenden Luft abhaͤngt, die meine
Luftklappe regulirt. Bei der absteigenden Leitung der Zuͤge im Ofen ist auch
nicht zu fuͤrchten, daß waͤhrend des genauen Schlusses der Klappe
irgend ein bedeutender Wechsel in der Lufttemperatur des Ofens eintreten
koͤnne, indem die heißen Schichten zunaͤchst dem Entwikelungsapparate
sich, troz des Durchdringens von weniger Luft, immer halten werden. Um den Verschluß
des Ofens voͤllig luftdicht machen zu koͤnnen, moͤchte es
rathsam seyn, auf dem Schornsteine eine moͤglichst luftdichte Klappe
anzubringen.209)
Außer den bisher angegebenen Vortheilen hat meine Luftklappe auch noch den einer
angenehmern und bequemern Anwendung. Ihre Funktionen liegen mehr vor Augen, und
koͤnnen besser beobachtet werden. Sie kommt nicht so leicht in Unordnung, als
die gewoͤhnlichen Register, z.B. durch Absezung von Ruß; befindet sich also
immer in einem reinlichen und gelenkigen Zustande, und wird durch keine Hize
zerstoͤrt. Dieserhalb laͤßt sie auch eine genauere Dichtung durch
Filz, Tuch, Fell oder andere dahin abzwekende Materialien zu.
Die Erfahrung hat die Zwekmaͤßigkeit der Anwendung meiner Luftklappe in einem hohen Grade
bestaͤtiget. Beim Schlusse derselben waͤhrend starken Feuerns ist die
Hize im Ofen stets so sehr gedaͤmpft worden, daß keine Ueberhizung des
Apparates zu fuͤrchten war. Es versteht sich jedoch, daß Feuerthuͤre
und Aschenheerd bei Anwendung derselben gut abgeschlossen seyn muͤssen. Die
Thuͤr des leztern sollte man daher immer mit einem schiklichen Material so
viel als moͤglich, dichten, waͤhrend die des Feuerheerdes ohne dieß
schon gut schließen muß. Ich darf auch wohl eben nicht bemerken, daß man beim
Gebrauche der Luftklappe nicht, wie gewoͤhnlich von den Heizern geschieht,
die Feuerthuͤre oͤffnen muß, wenn die Maschine angehalten, und der
Apparat in Unthaͤtigkeit versezt wird. Diese Maßregel wuͤrde hier eine
ganz verkehrte Wirkung, als die bei Anwendung der Register dann eintretende ist,
hervorbringen.
2) Mein zweiter Grundsaz zur bessern Gewinnung aller bei der Entwikelung
hochdruͤkender Daͤmpfe obwaltenden Vortheile ist in den Maßregeln
ausgesprochen, wornach ich den Metallgefaͤßen die moͤglichst
groͤßte Feuerberuͤhrungsflaͤche, unbeschadet des Raums, gab, um
denselben das gehoͤrige Maß der im Ofen entwikelten Hize zufuͤhren zu
koͤnnen. Dieser Grundsaz ist, wie ich schon oben gezeigt, von
außerordentlicher Wichtigkeit, da die Groͤße der Dampfentwikelung in einem
Apparate hauptsaͤchlich von dem Maße der von demselben aufzunehmenden Hize
abhaͤngt, und dieses wieder durch die Menge und Ausdehnung der
Beruͤhrungspuncte bedingt wird, wodurch die Mittheilung geschieht.
Vielfaͤltige Versuche haben diese Wahrheit bestaͤtigt, jedoch kommen
hierbei folgende Umstaͤnde in Betracht, deren ich erwaͤhnen will.
Die Erfahrung hat uns belehrt, daß 20 Quadratfuß Oberflaͤche an einem
gewoͤhnlichen Kessel, d.h. derjenigen Oberflaͤche, durch welche die
Hize mit dem Wasser des Kessels mittelbar, durch die Waͤnde desselben, in
Beruͤhrung gebracht wird, bei regelmaͤßiger mittlerer Feurung
ohngefaͤhr 1 Kubikfuß Dampf von atmosphaͤrischer Pressung in der
Sekunde liefern. Dieser Effekt kann aber durch groͤßere Intensitaͤt
des Feuers bedeutend vermehrt werden, so daß, wie Hr. Prechtl fand, sogar die naͤmliche Wirkung
durch 5 Quadratfuß hervorgebracht wurde, wenn, was nothwendig scheint, die
Waͤnde des Kessels von moͤglichst geringer Dike sind.210)
Außer diesem Mittel ist aber auch ein anderer Weg gedenkbar, die Wirkung einer
geheizten Oberflaͤche auch ohne verhaͤltnißmaͤßige
Verstaͤrkung des Feuers fuͤr die Aufnahme der Hize
empfaͤnglicher zu machen, naͤmlich durch Steigerung ihrer
Empfaͤnglichkeit fuͤr diese Aufnahme des Waͤrmestoffs: und
dieses neue Princip erscheint.
3) bei dem Gebrauche eines leichtfluͤßigen metallischen Mediums
aufgefuͤhrt. Jedes Metall ist naͤmlich ein guter Waͤrmeleiter,
leichtfluͤßige Metallmischungen sind im fluͤßigen Zustande aber die
besten Waͤrmeleiter in der Natur, und in dieser Hinsicht mit den festen
Metallen gar nicht zu vergleichen. Ihre große Waͤrmeleitungsfaͤhigkeit
gewinnen sie durch die leichte Verschiebbarkeit ihrer Theile gegen einander, wodurch
bei Einwirkung der Hize auf dieselben eine stete Bewegung unter ihren Schichten
erhalten wird, die die Mittheilung und gleichmaͤßige Vertheilung der Hize in
ihnen in einem hohen Grade beguͤnstigt. Denn da in denselben wie im erhizten
Wasser,211) die heißen Schichten stets aufwaͤrts steigen, waͤhrend die
kaͤltern herabsinken, findet eine innigere Mischung zwischen ihnen Statt, und
leztere werden der Wirkung des Feuers am Boden der Gefaͤße immer von neuem
wieder ausgesezt, und sind nun wieder um so begieriger in Verschlukung des
Waͤrmestoffes.212)
Folgende Erfahrungen haben mich in der Ueberzeugung von der außerordentlichen Waͤrmeleitungsfaͤhigkeit einer leichtfluͤßigen Metallmischung
sehr bestaͤrkt.
a) Ein Stuͤk eines leichtfluͤßigen
Metalles, z.B. des Zinnes schmilzt viel schneller in derselben, als in dem
staͤrksten Geblaͤsefeuer.
b) Eine Quantitaͤt Wasser wird viel schneller
dadurch bis auf den Siedepunct erhoben, als in jenem.
c) Ich bin bei den Versuchen mit meinen Apparaten
vermoͤgend gewesen, die Metallmischung von dem Augenblike ihrer Schmelzung
an, in dem vierten, ja fuͤnften Theile der Zeit, auf die doppelte Temperatur
des Schmelzpunctes zu bringen, als noͤthig war, sie bis auf diesen zu
erheben.213)
Anmerkung. Es ist mir immer eine auffallende Erscheinung
gewesen, daß mein Generator um so weniger fuͤr die Dauer zu
erschoͤpfen ist, je mehr ich die Metallmischung von der ersten Einsprizung in
denselben erhize, hingegen nie zu Athem kommt, wenn seine Temperatur von der
Einsprizung zu gering ist. Es scheint diese Erfahrung der bisher angenommenen
Meinung, daß ein stark erhizter Koͤrper um so weniger Faͤhigkeit
aͤußere, noch Waͤrme aufzunehmen, je mehr er erhizt ist, einigermassen
zu widersprechen. Sollte sie vielleicht zu dem Schluße berechtigen, daß eine
leichtfluͤßige Metallmischung eine groͤßere Leitungsfaͤhigkeit,
d.h. eine groͤßere Faͤhigkeit, Hize aufzunehmen und wieder abzugeben,
bei hoͤheren als niederen Hizegraden gewinne? –
d) Die Metallmischung erstarrte bei meinen Versuchen,
wenn ich zu feuern aufhoͤrte, aber mit der Einsprizung von Wasser in den
Generator fortfuhr, nie am Generator, wo doch die meiste Entziehung von Hize Statt
fand, zuerst, sondern (d.h. in einem Gefaͤße, wo die Masse desselben weniger
vertheilt und vereinzelt war) gleichmaͤßig in allen ihren Schichten; die
Waͤrmevertheilung war also, obgleich Aufnahme und Wiederabgabe von
Waͤrmestoff in zwei verschiedenen Puncten Statt fanden, doch stets in allen
Schichten gleich vertheilt. So ist es nicht bei festen Metallen.214) In diesen kann die Vertheilung der Hize aͤußerst ungleich seyn, so daß man eine
starke Eisenstange oft einen Fuß von ihrer gluͤhenden Stelle entfernt ohne
Schaden mit der Hand beruͤhren kann. Aus diesem Grunde entwikeln auch zu
stark von Metall gearbeitete Siedegefaͤße weniger Daͤmpfe als
duͤnne.215)
e) Wenn ich die Metallmischung erstarren ließ, so war die
Dampfentwiklung bis auf den vierten, ja fuͤnften Theil reducirt, und blieb es
bei dem fuͤrchterlichsten Feuer. Die Metallmischung wirkte dann, wie jedes
feste Metall.216)
Aus diesen Ursachen kann kein Koͤrper die Hize des Feuers schneller aufnehmen
und wieder von sich geben, als leichtfluͤßige Metalle oder Metallmischungen.
In gehoͤriger Menge angehaͤuft bilden sie ein Medium zwischen dem
Feuer und dem eigentlichen Entwikler, das den aufgenommenen Waͤrmestoff in
sich anzuhaͤufen, und, wenn ich mich des Ausdrucks bedienen darf, zu
koncentriren vermag, so daß es denselben in verdichteter Gestalt an den Entwikler
wieder abgibt, woher es kommt, daß das in denselben gebrachte Wasser auf kleineren Flaͤchen und in
engeren Raͤumen eben so schnell verdampft, als in den groͤßten
Kesseln. Die Verdampfungsfaͤhigkeit meiner Entwikler wird durch die
Einwirkung des fluͤßigen Metalles so erhoͤht, daß ein Quadratfuß
seiner Verdampfungsflaͤche eben so viel Wasser verdampft, als 6 bis 8 solcher
Quadratfuß an einem gewoͤhnlichen Kessel.
Die fluͤßige Metallmischung, die den eigentlichen Entwikler gleich einem
wahren mit Waͤrmestoff gefuͤllten Magazine umgibt, das wegen der
groͤßeren Ausdehnung der Metallgefaͤße und der daraus hervorgehenden
groͤßeren Feuerberuͤhrungsflaͤche sich stets eines reichlichen
Zuwachses von Waͤrmestoff zu erfreuen hat, versorgt wegen ihrer großen
Leitungsfaͤhigkeit mit ihrem Vorrathe von Hize den eigentlichen Entwikler
weit reichlicher, als die unmittelbare Einwirkung des Feuers auf seine wenig
ausgedehnten Waͤnde es vermag, indem sie gleichsam den von der
Feuerberuͤhrungsflaͤche der Metallgefaͤße erhaltenen
Waͤrmestoff, wenn ich so sagen darf, in convergirenden Strahlen an den
Entwikler wieder absezt, so also jene Feuerberuͤhrungsflaͤche der
Metallgefaͤße mit der Verdampfungsflaͤche des Entwiklers in solche
genaue Verbindung sezt, daß beide in Hinsicht ihrer Wirkung, d.h. in
Ruͤksicht ihrer Empfaͤnglichkeit fuͤr die Waͤrme und
Mittheilung derselben gleichsam zusammenfallen.217) Ueberdem kann aber auch die Metallmischung als Magazin des
Waͤrmestoffs den Aufwand fuͤr eine augenbliklich gesteigerte
Anstrengung in Faͤllen der Noth hergeben, und so momentan die Wirkung der
Maschine um ein Bedeutendes erhoͤhen.
Aber eben wegen dieser großen Empfaͤnglichkeit der Metallmischung fuͤr
die Waͤrme bedarf es bei meinem Entwiklungsapparate nicht der großen vom
Feuer beruͤhrten Oberflaͤche, um ein bestimmtes Maß von Hize aufzunehmen, und es
an den Generator zur Dampferzeugung abzugeben, als bei den gewoͤhnlichen
Kesseln. Bei lezteren wirken die im Ofen erhizten Gase, als schlechte
Waͤrmeleiter, zu langsam auf das Wasser ein, und es bedarf einer
ausgedehnten, von denselben beruͤhrten, Oberflaͤche am Kessel, um eine
kraͤftige Wirkung hervorzubringen. Die Wirkung wird hier noch dadurch
vermindert, daß das Wasser, welches, gleichfalls ein schlechter Waͤrmeleiter,
die Hize langsam in sich aufnimmt, in so großen Massen mit den erhizten Gasen in
Beruͤhrung (d.h. mittelbare, durch das Metall des Kessels) tritt. Schlechte
Waͤrmeleiter theilen auf diese Weise anderen schlechten Waͤrmeleitern,
und lezteren noch dazu in uͤberwiegender verhaͤltnißmaͤßig
großer Masse angehaͤuft, ihre Hize mit, die Wirkung muß daher hoͤchst
unvollkommen und langsam seyn, um einen großen Effekt hervorzubringen,
muͤssen sehr große Apparate angewandt werden.
Bei der Anwendung der Metallmischung verhaͤlt sich die Sache aber ganz anders.
Die erhizten Gase theilen derselben sehr schnell ihren Waͤrmestoff mit, indem
sie hoͤchst begierig in Aufnahme desselben ist, es sind daher weniger
Beruͤhrungspuncte zwischen Metallmischung und den erhizten Gasen, als
zwischen diesen und dem Wasser noͤthig, um einen gleichen Effekt
hervorzubringen, indem die groͤßere Empfaͤnglichkeit der
Metallmischung fuͤr die Aufnahme der Hize eine ausgedehntere Wirkung des
Feuers darauf ersezt. Ich gebrauche nach meinen bisherigen Erfahrungen
ungefaͤhr 6 Quadratfuß Feuerberuͤhrungsflaͤche der
Metallgefaͤße fuͤr eine Pferdekraft, da die gewoͤhnlichen
Kessel fuͤr diese Leistung oft mit 12 bis 14 nicht ausreichen.
4) Da die kraͤftige Wirkung der Metallmischung in Ruͤksicht auf ihre
große Waͤrmeleitungsfaͤhigkeit vorzuͤglich aber dem
fluͤßigen Zustande derselben beigemessen werden kann, so war es sehr
noͤthig, sie stets in diesem Zustande zu erhalten. Diese Aufgabe habe ich
vollkommen dadurch geloͤset, daß ich eine Mischung waͤhlte, die unter
der Temperatur schmilzt, worunter meine Daͤmpfe im Apparate entwikelt werden.
Die Verdampfung des Wassers kann bei dieser Anordnung im Apparate nicht eher vor
sich gehen, als bis die Metallmischung den Schmelzpunct uͤberschritten hat.
Waͤhrend der Wirkung des Apparats wird aber nie ein solches
Mißverhaͤltniß zwischen Feuerung und Einsprizung von Wasser in denselben,
also zwischen Versorgung mit Waͤrme und Wiederentziehung derselben Statt
finden koͤnnen, daß derselbe unter die Temperatur des Schmelzpunctes der
Metallmischung fallen sollte. Ich muß mich, zur besseren Verstaͤndigung,
hieruͤber umstaͤndlicher erklaͤren.
Da naͤmlich der Grad der Wirkung in meiner Maschine von dem Grade der Versorgung des
Generators mit Einsprizungswasser abhaͤngt, so wird bei einem niederen Grade
der Temperatur im Apparate die Dampfentwiklung sich vermindern, die Maschine, die
nur bei einem bestimmten Druke der Daͤmpfe die Normalleistung thut, also
nicht Daͤmpfe genug haben und einen langsameren Gang annehmen, wodurch
zugleich die Menge des durch die Drukpumpe in den Generator zu foͤrdernden
Einsprizungswassers vermindert wird. Auf diese Weise bleibt die Einsprizung zur
Temperatur des Apparates immer in einem bestimmten, guͤnstigen
Verhaͤltnisse, und leztere kann sich wieder erholen, wenn nun das Feuer
wieder verstaͤrkt wird. Ein gaͤnzliches Erstarren der Metallmischung
durch zu starke Einsprizung ist aber schon aus dem Grunde nicht moͤglich, als
die Temperatur im Apparate selbst bei einem großen Mißverhaͤltnisse zwischen
Feuerung und Einsprizung nie so weit sinken kann, daß nicht wenigstens das
eingesprizte Speisewasser auf die gesezliche Temperatur im Apparate gehoben werden
sollte. Da naͤmlich ungefaͤhr 4 bis 5mal so viel Hize noͤthig
ist, um das in meinen Entwikler gesprizte Wasser in Daͤmpfe von 40 bis 50
Atmosphaͤren Druk zu verwandeln, als erfordert wird, um es auf den Siedpunct
zu heben, so ist nicht anzunehmen, daß bei einer Maschine, wo die
Einfoͤrderung des Wassers in den Generator immer in einem bestimmten
Verhaͤltnisse zu ihrer Kraft und Geschwindigkeit bleibt, diese
Einfoͤrderung uͤber das vier- oder fuͤnffache und bis
zur voͤlligen Erschoͤpfung alles vorraͤthigen
Waͤrmestoffs im Apparate verstaͤrkt werden sollte.
5) Um die Absezung des Waͤrmestoffs an das Wasser zum Zweke der Verdampfung
des lezteren zu beschleunigen, und beider Verbindung zu befoͤrdern, bin ich
von dem Grundsaze ausgegangen, die durch Einwirkung der Metallmischung auf den
Generator gesteigerte Hize seiner Waͤnde mit kleinen Portionen Wassers in
eine recht ausgedehnte und vollkommene Beruͤhrung zu bringen. Es scheint mir
naͤmlich die bei Anwendung des Einsprizungsprincips Statt findende Art der
Applikation des Wassers weit besser zu genuͤgen, als die Anhaͤufung
desselben zu großen Massen in den gewoͤhnlichen Kesseln, abgesehen von den
vielen anderen Bequemlichkeiten, die dieses Princip mit sich fuͤhrt. In den
gewoͤhnlichen Kesseln naͤmlich ist die Mittheilung der Hize des Ofens
an die gerade verdampfende Portion des Wassers nicht so vollkommen, indem sie durch
manche Umstaͤnde beschraͤnkt wird, die man zum Theil noch nicht genug
gewuͤrdigt hat. Das die verdampfende Portion umgebende und in großen Massen
und in einer bedeutenden Hoͤhe angehaͤufte Wasser, das so manche
Temperaturveraͤnderung von außen erfaͤhrt, und durch welches die
aufsteigenden Dampfblasen sich durcharbeiten muͤssen, schwaͤcht theils
die Temperatur der
gebildeten Daͤmpfe, theils hindert es die Bildung derselben durch seinen
Druk. Dieser Druk fordert, daß sich auf dem Boden des Kessels Dampf von
hoͤherer Spannung entwikeln muß, als der Dampfraum des Kessels
enthaͤlt, die Entwiklung eines solchen Dampfes wird aber durch die geringere
Temperatur des Wassers am Boden des Kessels wieder behindert. In diesem Umstande
liegt wohl der Grund, warum eine kuͤnstliche Bewegung des Wassers
gewoͤhnlicher Kessel waͤhrend des Kochens die Dampfentwiklung so sehr
befoͤrdert. Indem naͤmlich eine vollkommnere Mischung der heißeren und
kaͤlteren Schichten des Wassers dadurch bewirkt wird, koͤnnen die
Dampfblasen sich auch schneller formiren und leichter aufsteigen. Vielleicht, daß
der Vortheil einer Applikation von Drathbuͤndeln auf dem Boden der Kessel,
die Hr. Professor Oerstedt zur
Erhoͤhung der Dampfentwiklung so sehr empfiehlt, auch auf eine mechanische
Weise erklaͤrt werden kann, in so ferne, als die Mischung der Daͤmpfe
mit dem Wasser in den kleinen Zwischenraͤumen zwischen den Draͤthen
vollkommener und dadurch die Temperatur im Wasser des Kessels gleichmaͤßiger
wird, da der Drath zugleich als kraͤftiger Waͤrmeleiter die
Fortpflanzung des Waͤrmestoffs von den Kesselwaͤnden zu dem Wasser in
dem Maße befoͤrdert, als er beide in mehrere Beruͤhrungspuncte mit
einander bringt.
6) Um die in meinem Entwiklungsapparate angehaͤufte Hize moͤglichst nur
zur Verdampfung des Wassers zu benuzen, habe ich dahin Sorge getragen,
a) daß diejenige Oberflaͤche desselben, die dem
Feuer nicht dargeboten wird, auf welcher also ein Ausstrahlen der aufgenommenen Hize
Statt findet, so viel als moͤglich vermindert werde. Diese Vorsicht ist bei
meinem Apparate um so noͤthiger, je hoͤher seine Temperatur ist, und
je schneller die Metallmischung als guter Waͤrmeleiter die in sich
angehaͤufte Hize wieder anderen sie umgebenden auf einer niederern Temperatur
stehenden Koͤrpern mitzutheilen strebt. Zu diesem Zweke habe ich die nicht
vom Feuer beruͤhrte Flaͤche meiner Metallgefaͤße so vermindert,
daß sie ungefaͤhr nur den vierten Theil jener der Hize des Ofens dargebotenen
ausmacht, und sie noch vor der Wirkung der Atmosphaͤre so viel als
moͤglich durch schlechte Waͤrmeleiter zu schuͤzen versucht. Bei
den gewoͤhnlichen Hochdrukmaschinenkesseln sind beide Flaͤchen
entweder gleich groß, oder erstere ist, wie bei den Dampfwagen, doppelt so groß, als
die Feuerberuͤhrungsflaͤche. Dabei findet man sie selten mit
schlechten Waͤrmeleitern bedekt, oft sogar jedem Wetter und der Einwirkung
des Regens und des kalten Luftzuges oder Windes ausgesezt. Auch die Kessel Watt-scher Maschinen verdienen gewoͤhnlich
den naͤmlichen Vorwurf, z.B. verhaͤlt sich die
Feuerberuͤhrungsflaͤche bei den Kesseln der Dampfschiffe zu der
aͤußern, der Luft dargebotenen Oberflaͤche, wie 1 zu 2. Es ist nicht
zu laͤugnen, daß in dieser Hinsicht alle Kessel mit inwendiger Feuerung denen
nachstehen, die in einen Ofen eingemauert sind. Ich verweise hier auf das in meiner
fruͤheren Abhandlung uͤber die Hochdrukmaschinen uͤber diesen
Gegenstand Gesagte.
b) Aber auch jede uͤberfluͤßige
Entwikelung von Daͤmpfen wollte ich verhuͤten, und dieß geschieht
durch die Methode der Einsprizung am zwekmaͤßigsten. Bei derselben habe ich
die Dampfentwikelung ganz in meiner Gewalt, kann sie nach jedem Beduͤrfnisse
der Maschine reguliren und durch dieselbe selbst modificiren lassen. Dieserhalb kann
nicht leicht eine Ueberladung des Erzeugers mit Dampf und ein Verlust beim
Sicherheitsventile Statt finden.
c) Die beim Stillstande der Maschine sich in der
Metallmischung anhaͤufende Hize wird fuͤr den Nuzen der Maschine
aufbewahrt, waͤhrend bei den gewoͤhnlichen Maschinen jeder aus dem
Sicherheitsventil entweichende Dampf als reiner Verlust an Waͤrmestoff zu
betrachten ist, der aus der Sphaͤre der Maschine tritt.
d) Einer unnoͤthigen zu großen Erzeugung von Hize
im Ofen und dadurch bewirkten Ueberhizung der Metallmischung ist aber durch die
Anwendung des Waͤrmeregulators vorgebeugt, und
e) ein schaͤdliches Entwischen der Daͤmpfe
aus dem Apparate wird durch eine neue und einfache Art, die einzelnen Theile
desselben mit einander dampfdicht zu verbinden und zu verschließen,
verhuͤtet.
Durch eine moͤglichst gleichmaͤßige Hize im Apparate wird aber auch die
Dampfentwikelung auf einen Standpunct gebracht, wo die Temperatur und die davon zum
Theil mit abhaͤngende Spannung der Daͤmpfe immer auf einem
regelmaͤßigen Fuß erhalten und eine schaͤdliche Uebersaͤttigung
derselben mit freiem Waͤrmestoff vermieden werden kann.
Anmerkung. Es ist nicht zu laͤugnen, daß bei der
steten Beruͤhrung, worin die in meinem Generator entwikelten Daͤmpfe
waͤhrend ihres Durchganges durch seine Roͤhren mit den von der
Metallmischung erhizten Waͤnden derselben, deren Temperatur weit uͤber
die der entwikelten Daͤmpfe geht, bleiben, gewoͤhnlich eine geringe
Uebersaͤttigung dieser Daͤmpfe mit freier Waͤrme Statt findet,
indessen duͤrften sie von dieser uͤberfluͤßigen freien
Waͤrme, wieder dadurch befreit werden, daß sie im Recipienten immer mit dem
einsprizenden Wasser in Beruͤhrung kommen, wobei ihr
uͤberfluͤßiger Waͤrmestoff sich wieder mit diesem zu saturirtem
Dampfe verbindet. Sollten aber dennoch Daͤmpfe uͤbersaturirt werden,
so ist dieß gerade kein Uebelstand zu nennen, indem durch ihren groͤßeren
Antheil freier Waͤrme ihr mechanischer Effekt auf eine wohl eben nicht
Waͤrmestoff verschwendende Art erhoͤht wird. Auch ist bei einer
geringen Uebersaͤttigung der Daͤmpfe, bei der Anwendung des
Expansionsprincips, weniger Verlust an den in dem Dampfcylinder sich ausdehnenden
Daͤmpfen zu erwarten, indem der uͤberschuͤßige
Waͤrmestoff die bei jeder Expansion der Daͤmpfe eintretende
Verdichtung eines Theils derselben verhuͤtet. Die bei der Expansion
entstehende Condensation wird naͤmlich durch den groͤßeren Antheil
latenter Waͤrme hervorgebracht, den ein sich ausdehnender und zu einer
niederen Spannung herabsinkender Dampf fordert, um sich ganz in Dampfform zu
erhalten. Bei etwas mit freier Waͤrme uͤbersaͤttigten
Daͤmpfen kann der groͤßere Bedarf an latenter Waͤrme aber aus
dem Uebermaaße der freien einigermassen bestritten werden. Was also auf einer Seite
als Verlust erscheint, kommt auf der anderen dem mechanischen Effekte der
Daͤmpfe wieder auf eine sehr vortheilhafte Weise zu Nuzen.
Bei den gewoͤhnlichen Kesseln verlieren die Daͤmpfe im Dampfraume
derselben meistens nicht unbedeutend an Temperatur. Die Waͤnde dieses Raumes
sind nicht allein dem Einflusse des Feuers ganz entzogen, sondern bieten im
Gegentheile noch der atmosphaͤrischen Luft eine bedeutende Oberflaͤche
dar, die durch diese eine stete Entziehung von Waͤrmestoff erfaͤhrt,
indem die Luft, die immer mehr oder weniger in Bewegung ist, dem Kessel immer
kaͤltere Schichten wieder zuwendet, und ihm hauptsaͤchlich dann
nachtheilig wird, wenn sie sehr kalt, wie im Winter, oder sehr feucht ist. Dieß ist
in meinem Entwiklungsapparate nicht so der Fall, weil die entwikelten Daͤmpfe
groͤßtentheils unter dem Einflusse der heißen Metallmischung bleiben, und
diejenigen Theile des Apparates, die den Dampf mit der Luft in mittelbare
Beruͤhrung sezen, im Verhaͤltnisse sehr unbedeutend an
Oberflaͤche sind, auch mit schlechten Waͤrmeleitern bekleidet
werden.
––––––––
Nun endlich noch einige Worte uͤber die Grundsaͤze, von welchen ich bei
der Verwendung sehr hochdruͤkender Daͤmpfe in meiner Maschine ausging.
Ich kann hier um so kuͤrzer seyn, da ich in meiner vorausgegangenen
Abhandlung uͤber Hochdrukdampfmaschinen alle die Umstaͤnde ziemlich
ausfuͤhrlich angegeben habe, worauf die sich bei Anwendung derselben
darbietenden Vortheile beruhen, auch habe ich schon im Anfange dieser Zeilen die
Hauptzuͤge meiner Verbesserungen in der eigentlichen Maschine und namentlich
zur Realisirung einer wirklich moͤglichen Anwendung sehr
hochdruͤkender Daͤmpfe angedeutet. Der erste Grundzug dieser
Verbesserungen ist:
1) Die absolute Kraft der Daͤmpfe findet weniger Abzug durch Friktion und andere
Hindernißlast in der Maschine. Daß dieser Abzug in den Watt'schen Maschinen so groß ist, liegt theils an der Ausdehnung der
Maschine und ihrer reibenden Theile, theils an einigen Nebenhindernissen, die bei
derselben die nothwendige Condensation der Daͤmpfe herbeifuͤhren, wozu
ich vorzuͤglich die Bewegung der Luft- und kalten Wasserpumpe rechne.
Wenn man die Groͤße der Dampfcylinder Watt'scher
Maschinen, die der Pumpen und die große Reibung der Kolben und Kolbenstangen in
diesen Organen und in ihren Stopfungsbuͤchsen, die nach frischer Liederung
nicht selten uͤber die Haͤlfte der Kraft der Maschine aufzehrt,
erwaͤgt, so scheint die Sache keinesweges uͤbertrieben. Wie groß die
Friktion, die Schwerbehuͤlflichkeit der Watt'schen
Maschinen uͤberhaupt, wie bedeutend ihre ganze Hindernißlast sey, geht
genuͤgend aus dem Umstande hervor, daß von den 16 bis 17 Pfunden, welches
Gewicht den absoluten Druk der Daͤmpfe auf den Quadratzoll in diesen
Maschinen bezeichnet, kaum 7 Pfund als wirklicher Nuzeffekt bleiben, da doch die
hochpressenden Maschinen z.B. die Oliver Evans'schen kaum
1/3 und die meinige kaum 1/4 von ihrer absoluten Kraftleistung einbuͤßen.
Die Hauptfriktion meiner Maschine beschraͤnkt sich auf die der Kolben in den
Cylindern, die aber, da meine Kolben nur den 6ten Theil des Durchmessers einer Watt'schen Maschine haben, nur einen sehr unbedeutenden
Theil der darauf wirkenden Dampfkraft aufzehren kann. Luft- und kalte
Wasserpumpe fehlen meiner Maschine ganz. Die Drukpumpe derselben braucht kaum den
40sten Theil ihrer Kraft, waͤhrend der Betrieb der vielen Pumpen Watt'scher Maschine beinahe ihren Effekt um 1/3
schwaͤcht.
Endlich raubt aber die nothwendige Bewegung der großen Massen einer Watt'schen Maschine, z.B. des schweren Balanciers und
großen und gewichtigen Schwungrades, so wie die Traͤgheit der
Wassersaͤulen in den Pumpen ihnen eine nicht unbedeutende Kraft. Der
Balancier wird noch durch seinen Schwung nachtheilig und erschuͤttert dadurch
die Gebaͤude, daß sein Aufhaͤngepunct, vorzuͤglich bei großen
Maschinen, immer sehr hoch liegt. Auch verursacht sein Parallelogramm218) eine große Friktion und eine unnuͤze Zerlegung der Kolbenwirkung.
Die Bewegung meiner Kolben wird auf eine sehr einfache, dauerhafte und viel Raum
ersparende Art auf die Kurbel uͤbertragen. An dem dazu dienenden Apparate
finden sich nur 4 Scharniere, statt daß an einer Watt'schen Dampfmaschine deren gewoͤhnlich uͤber 20 sind. Dabei
findet diese Bewegung nahe am Fundamente der Maschine Statt, sie verursacht also
keine Erschuͤtterung im Gebaͤude. Meine Neuerung leistet den Wirkungen
der Maschine wenig Widerstand, da sie bei Hebung der Ventile keinen großen Druk der
Daͤmpfe darauf zu uͤberwinden hat, dieser Druk aber durch die
Laͤnge der Ventilhebel noch so sehr vermindert wird, daß er gar nicht einmahl
in Rechnung gebracht zu werden verdient. Die Schwungraͤder meiner Maschine
haben kaum den 5ten Theil des Gewichtes derer der Watt'schen, ihre Bewegung geschieht daher leichter und mit weniger
Erschuͤtterung.
2) Ein zweiter Grundsaz meiner Verbesserungen ist, daß ich die große Hize sehr
hochdruͤkender Daͤmpfe fuͤr die Maschine unschaͤdlich zu
machen suchte.
Dieß ist ein Punct, den die meisten Dampfmaschinenkundigen sich so leicht denken, so
daß mir in dieser Ruͤksicht in England gewoͤhnlich gegen meine
Dampfmaschine eingewandt wurde: warum ich dieselbe nicht wie andere
Hochdrukmaschinen gebaut haͤtte. Mein Generator und die gefahrlose und
oͤkonomische Entwiklung sehr hochpressender Daͤmpfe sey ja doch
eigentlich die Hauptsache, und jede Maschine wuͤrde fuͤr denselben
passen; mit dem Baue der Hochdrukmaschinen sey man aber in England schon vertraut
genug (!!!) u.s.w. Es ist wirklich unerklaͤrlich, ein solches Raisonnement in
einem Lande zu hoͤren, wo Dampfmaschinenbau an der Tagesordnung ist, und wo
man doch mit dem ganzen Felde der Moͤglichkeiten und Unmoͤglichkeiten
bei der Ausfuͤhrung derselben vertraut seyn sollte. Ich muß dagegen gestehen,
daß die Erfindung einer zwekmaͤßigen Maschine fuͤr meinen Generator
und fuͤr die in ihm entwikelten sehr hochdruͤkenden und uͤber
500° Fahr. haltenden Daͤmpfe mir schon, vor irgend einem
daruͤber angestellten Versuche, von selbst eine sehr schwere Aufgabe schien,
und daß mir die wirkliche Ausfuͤhrung derselben mehr Schwierigkeiten gemacht
und mehr Anstrengung von Seiten meines Erfindungsgeistes gekostet hat, als der
Generator selbst.219) Die nothwendige Vermeidung aller Friktion zwischen Metallflaͤchen an Theilen, die in großer
Hize arbeiten, und die Schwierigkeit, das Fett an diejenigen Stellen gehoͤrig
zu bringen, wo es noͤthig ist, ohne daß es sich sehr zersezt, und daß eine
uͤbermaͤßige Quantitaͤt desselben verbraucht werde; eine
gehoͤrige Dampfdichtheit in den arbeitenden und stets in Bewegung sich
befindenden Apparaten, um jeden Verlust an Daͤmpfen, der bei dem hohen Druke
und der durchdringenden Eigenschaft sehr expandirter Daͤmpfe aus den
kleinsten undichten Stellen um so groͤßer wird, je hoͤher ihre
Spannung und Temperatur ist; alles dieses sind Umstaͤnde von der
hoͤchsten Wichtigkeit, und ihre Veruͤksichtigung eben so
noͤthig, als die Aufgabe, die sie dem Erfindungsgeiste des Erfinders machen,
in manchen Puncten fast unaufloͤslich scheint.
Was die Friktion zwischen Metallflaͤchen in großer Hize betrifft, so hat mich
die Erfahrung vielfaͤltig belehrt, daß kein Fett anhaltend sich zwischen
ihnen haͤlt, und daß bei der geringsten Trokenheit ihrer Oberflaͤchen
sie mit einander kohaͤriren und sich gegenseitig dadurch schnell
zerstoͤren, wenigstens fuͤr ihren Zwek in der Maschine unbrauchbar
werden.220)
Da eine solche schaͤdliche Reibung fast in allen den Steurungen der
gewoͤhnlichen Maschinen Statt findet, und gerade fuͤr diesen Apparat
ein stets sehr genauer und dampfdichter Gang noͤthig ist,221) so mußte ich darauf denken, ihn in einer Art auszufuͤhren, daß jene
Schwierigkeiten vollkommen gehoben wuͤrden. Die Erfahrung hat mich belehrt,
daß ich dabei von ganz richtigen Principien ausgegangen sey; denn meine Steurung
laͤßt in der That nichts zu wuͤnschen uͤbrig. Sie arbeitet mit
einer Praͤcision, einer Dampfdichtheit, und ist so vollkommen vor aller
Zerstoͤrung gesichert, daß man bei Anwendung derselben auf eine sehr lange
Dauer in moͤglichster Vollkommenheit rechnen kann. Staͤhlerne Kegel
naͤmlich, (oder konische Ventile) die ohne Reibung die Dampfkanaͤle
oͤffnen und schließen, sind unverwuͤstbar und arbeiten sich immer
dichter in leztere ein. Das Schließen der Oeffnungen durch sie geschieht auf eine
Art, daß die auf einander passenden Flaͤchen sich ohne Reibung
beruͤhren. Die Haͤrte dieser Flaͤchen verbuͤrgt die
geringe Abnuzung derselben durch die Beruͤhrung, zumahl da das Einfallen der
Ventile sanft und ohne uͤbermaͤßigen Druk geschieht. Um den Druk der
Daͤmpfe auf dieselben zu maͤßigen, habe ich die Einrichtung getroffen,
daß ein aͤußerer mechanischer Gegendruk diesen beinahe aufhebt, so daß die
Maschine bei Luͤftung der Ventile nur die Differenz zwischen Druk und
Gegendruk zu heben hat. Durch diese Einrichtung werden meine Ventile zugleich
Sicherheitsventile, indem den Daͤmpfen bei zu starker Spannung, wobei sie den
Gegendruk auf die Ventile uͤberwaͤltigen, ein freier Durchgang durch
die Maschine eroͤffnet ist. Die Ventilstiele arbeiten in ihren
Stopfbuͤchsen in einer maͤßigen Waͤrme, und die Oeffnung und
Schließung der Ventile selbst geschieht auf eine hoͤchst einfache und sichere
Weise.
Bei dem Gange der Kolben in den Dampfcylindern habe ich dafuͤr gesorgt, daß
dabei keine Reibung zwischen Metallflaͤchen Statt findet. Ich habe sogenannte
solide Staͤmpel (plunger) den
gewoͤhnlichen Kolben (pistons) vorgezogen, weil
die Liederung ihrer Stopfbuͤchsen theils leichter und ohne Abnahme der
Cylinderdekel bewerkstelligt werden kann, theils weil sie leicht und mit weniger
Maschinerie zu verfertigen sind, theils endlich, weil ihre Stopfbuͤchsen
besser eine durch die Hize muͤrbe gemachte Hanf- oder Flachsliederung
halten, und ohne alle Kuͤnsteleien immer mit der gehoͤrigen
Quantitaͤt Fett versorgt werden koͤnnen, ohne dieß
uͤbermaͤßig zu verschmieren und zu zersezen, und zulezt noch, weil
jede kuͤnstliche Vorrichtung zur Erhaltung der Dampfdichtheit einer Liederung
besser da anzubringen ist, wo diese feststeht, als da, wo sie sich, wie an den
gewoͤhnlichen Kolben, in steter Bewegung befindet. In der Folge wird dieß
jedem deutlicher werden. Meine Vorrichtung zur Dampfdichthaltung der Liederung ist
so einfach und ungekuͤnstelt, daß nicht allein der gemeinste Arbeiter ihren
Zwek und die Art ihrer Wirkung verstehen kann, sondern sie auch ohne alle weitere
Muͤhe und Arbeit richtig anzuwenden und in Ordnung zu erhalten lernen wird,
indem sie nur aus einem einfachen Ringe besteht, welcher in der Mitte der Liederung
jedes Staͤmpels liegt, und einen Wasserstriemen, der stets unter dem Druk der
Daͤmpfe des Kessels steht, um den Staͤmpel (plunger) erhaͤlt. Durch diesen wird dem im Cylinder arbeitenden
Dampfe ein mechanischer Druk entgegen gesezt, der sein Entweichen durchaus
verhuͤtet. Das Fett wird von Außen an die Staͤmpel gebracht, und sein
Zufluß kann, nach Beduͤrfniß, auf das Genaueste regulirt werden, ohne eines
kuͤnstlichen Apparates dabei zu beduͤrfen.
Obgleich ich bei Anwendung der Staͤmpel 2 Cylinder gebrauchen muß, um eine
Doppelwirkung der Maschine hervorzubringen, so hat dieß doch seinen Nuzen und seine
großen Bequemlichkeiten. Bei dem geringen Durchmesser der Cylinder ist naͤmlich die
mechanische Wirkung der Daͤmpfe auf beide Staͤmpel wegen gleicher
Oberflaͤche an beiden die naͤmliche, waͤhrend in einem doppelt
wirkenden Cylinder auf der einen Seite des Kolbens, an welcher die Kolbenstange die
Groͤße der wirksamen Oberflaͤche vermindert, der Effekt geringer
erscheint. Dieß kommt aber vorzuͤglich in Betracht in sehr kleinen Cylindern
mit großer Kraftaͤußerung, wo die Kolbenstange wegen der noͤthigen
Staͤrke einen betraͤchtlichen Durchmesser haben muß. Die Anwendung der
Staͤmpel (plunger) gibt der Maschine aber auch
eine sehr große Festigkeit, vorzuͤglich wenn man die Cylinder einander
gegenuͤber legt, wie ich gewoͤhnlich thue. Ihr Gang findet dann
zugleich ohne kuͤnstliche Huͤlfsmittel von selbst in einer geraden
Linie Statt, wobei die Stopfbuͤchsen derselben die besten Fuͤhrer
abgeben. Uebrigens ist die Liederung der Staͤmpel auch aͤußerst
bequem, und ihr Gang immer vor jedermanns Augen, ob er dampfdicht ist, oder nicht,
ob er Schmiere bedarf, oder gehoͤrig damit versorgt ist etc.
Die Dampfdichtheit der uͤbrigen Theile der Maschine wird von mir auf eine so
vollkommene Weise bewirkt, die dazu dienenden Apparate sind so leicht
ausgefuͤhrt, und die Zusammensezung der verschiedenen Maschinentheile durch
dieselben so erleichtert, daß man wirklich an einer Maschine mit niederem Druke
diese Forderung nicht vollkommener und bequemer fuͤr die Praxis
ausgefuͤhrt finden kann. Man wird in der Folge sehen, daß ich in diesem
Puncte wirklich nicht zu viel sage.
3) Ein dritter Grundzug meiner Verbesserungen besteht darin, daß ich meine Maschine,
troz ihres geringen Umfanges und der Unbedeutenheit aller ihrer arbeitenden Theile,
so fest und dauerhaft als moͤglich konstruire. Der Hauptgrundsaz, von welchem
ich dabei ausgehe, besteht darin, daß ich die ganze Maschine und vorzuͤglich
die mit Kraft arbeitenden Organe derselben alle dem Fußboden des
Maschinengebaͤudes so nahe als moͤglich bringe, und alle weiteren
Verbindungen derselben mit dem Gebaͤude selbst ganz vermeide. Dadurch wird
jede Erschuͤtterung desselben moͤglichst vermieden, und die einzelnen
Maschinentheile, vorzuͤglich die arbeitenden, bleiben immer in einer zu ihrem
exakten Gange noͤthigen richtigen Stellung gegen einander, was theils die
erste Aufrichtung der Maschine sehr erleichtert, theils haͤufige Reparaturen
und die bei Watt'schen Maschinen so oft noͤthige
Berichtigung der Maschine und der Lage ihrer einzelnen Theile verhuͤtet.
Jeder Maschinenbauer naͤmlich weiß, wie viele Aufmerksamkeit und Genauigkeit
die Aufhaͤngung des Balanciers großer Maschinen erfordert, und wie nothwendig
die gehoͤrige Staͤrke, Sicherheit und Unerschuͤtterlichkeit
eines Gebaͤudes an einem Puncte ist, woran Kraft und Last zu gleicher Zeit
wirken. Die geringste Veraͤnderung in der Lage des Balanciers
veraͤndert alle Verhaͤltnisse in der Stellung desselben zur Maschine,
zum Parallelogramm und der Kurbel, weßhalb man die Enden desselben
gewoͤhnlich drehbar macht, um eine gewisse Nachgiebigkeit derselben bei
diesen Unannehmlichkeiten zu bewirken. Wie leicht sinkt aber nicht das Fundament des
Dampfcylinders um eine Kleinigkeit, oder troknet ein; wie bald gibt nicht ein Balken
im Gebaͤude nach, oder wirft sich, der als Ruhepunct fuͤr die Lager
des Balanciers dient; wie schnell weichen nicht oft die Lager der Welle, diese
verliert ihre voͤllig horizontale Lage, und in der Bewegung der Kurbel durch
die Blaͤuelstange entsteht eine Unrichtigkeit, es tritt ein Draͤngen
und Zwaͤngen dabei ein, was außer der Erschuͤtterung, die es
hervorbringt, einen großen Theil der Kraft der Maschine zerstoͤrt. Alles
dieses ist bei meiner Maschine durchaus nicht der Fall. Mit einer großen
Staͤrke ihrer arbeitenden Theile und ihres Gestelles verbindet sie zugleich
eine seltene Nachgiebigkeit, so daß durch kleine Unrichtigkeiten in der Lage
derselben gegen einander kein Nachtheil erwaͤchst. Diese Unrichtigkeiten sind
aber bei der Art ihrer Zusammenstellung schon unmoͤglich, indem das ganze
Maschinengestell fast Einen soliden Koͤrper bildet, der nur seine Lage im
Ganzen veraͤndern kann, waͤhrend seine einzelnen Theile alle in
gehoͤriger Stellung bei einander und im Verhaͤltnisse zum Ganzen
bleiben. Die Bewegung der Staͤmpel ist so dauerhaft, und ihre Verbindung mit
der Kurbel wird auf eine so einfache und zugleich so gelenkige Weise bewirkt, daß
kleine Abweichungen dabei gar nicht in Betracht kommen. Die Staͤmpel haben
schon an sich ihren ihnen angewiesenen Gang in der Axe der arbeitenden Cylinder,
derselbe wird von den Cylindern aber mit gesichert, und diese bilden wieder mit dem
Gestelle ein fast unzertrennliches Ganze. Doch genug hievon. Eine Ansicht meiner
Maschine wird die Vorzuͤge rechtfertigen, welche ich derselben beizulegen
gewagt habe.
4) Ein vierter Grundzug meiner Verbesserungen besteht in der moͤglichsten
Vermeidung alles noͤthigen Verlustes an Daͤmpfen und
Waͤrmestoff in der Maschine, indem ich naͤmlich.
a) die Verdichtung der Daͤmpfe waͤhrend
ihrer Wirkung verhuͤte. In dieser Hinsicht ist der geringe Umfang der
arbeitenden Theile meiner Maschine von außerordentlichem Nuzen, indem wenig
Oberflaͤche an derselben vorhanden ist, die viel Waͤrmestoff
ausstrahlen koͤnnte. Laͤßt man diese Oberflaͤche obenein noch
poliren, wie z.B. die Cylinder und die Dampfroͤhre, so ist dieses
Ausstrahlen, das mit der Rauhheit der erhizten Flaͤchen zunimmt, gewiß
hoͤchst unbedeutend. In den Cylindern und Roͤhren der Watt'schen Maschinen findet ein sehr großer Waͤrmeverlust
Statt, und dieser wird, wie ich oben in meiner Abhandlung uͤber
Hochdrukmaschinen gezeigt, durch die Dampfkapseln der Cylinder eher vermehrt als
vermindert. Ich suche aber auch
b) allen Verlust an Daͤmpfen bei der Bewegung des
Kolbens, in der Steuerung und bei den Zusammensezungen der einzelnen Theile der
Maschine ganz zu vermeiden. Ueber diesen Punkt habe ich oben schon genuͤgend
gesprochen, daher ich ihn hier nur anfuͤhren will. Wie groß der Dampfverlust
in den Watt'schen Maschinen, z.B. beim Kolben sey,
leuchtet ein, wenn viele englische Mechaniker diesen auf den vierten Theil beinahe
aller im Kessel erzeugten Daͤmpfe angeben. Es ist aber auch allerdings sehr
schwer, einen so großen Umfang, als die Kolben maͤchtiger Maschinen haben, so
gut und immer so gleich zu paken, daß er stets genau an die Cylinderwaͤnde
anschließe, vollends wenn man bedenkt, wie schwer die Cylinder in der Art
herzustellen sind, daß nicht kleine Unrichtigkeiten bei der Bohrung vorfallen
sollten. Hieher rechne ich vorzuͤglich das haͤufige Einfressen der
Bohrschneiden, wenn die Arbeit dann und wann unterbrochen wird.
5) Noch eine Verbesserung, die vorzuͤglich Beachtung verdient, und worauf ich
ein sehr großes Gewicht lege, ist die Vollkommenheit des Ein- und
Ausstroͤmens der Daͤmpfe in den arbeitenden Cylindern. Diese
Vollkommenheit habe ich auf eine doppelte Weise zu erreichen gesucht, theils
naͤmlich durch gehoͤrige Groͤße der Dampfoͤffnungen,
theils durch moͤglichste Geschwindigkeit in Luͤftung der Ventile.
Vorzuͤglich aber an den Abflußoͤffnungen fuͤr die
Daͤmpfe sind beide leztere Puncte realisirt worden, denn ich baue diese nicht
allein bedeutend groͤßer als die Dampfoͤffnungen (beinahe 3mahl so
groß dem Flaͤcheninhalte nach), sondern lasse auch die Luͤftung ihrer
Ventile schon etwas vor dem jedesmahligen Uebergange der Kurbel uͤber den
todten Punct beginnen, um beim Anfange der Bewegung der Kolben oder Staͤmpel
allen Gegendruk der Daͤmpfe vollkommen beseitigt zu haben. Watt gibt seinen Dampfoͤffnungen im Cylinder, d.h.
wenn er Ventile anwendet, den fuͤnften Theil des Cylinderdurchmessers, ich
nehme den dritten. Dieserhalb ist das Ausfahren der Daͤmpfe aus meiner
Maschine nur ein Augenblik im strengsten Sinne des Worts. Der hohe Druk der
Daͤmpfe gibt diesen eine solche Geschwindigkeit, daß das Geraͤusch des
Ausfahrens dem vollkommen gleicht, was eine Windbuͤchse macht, wenn man ohne
Ladung damit schießt, und den Lauf schraͤg gegen den Fußboden richtet.222)
Damit die Daͤmpfe beim Ausfahren aber sogleich Raum genug zur Ausdehnung
gewinnen, gebe ich dem Exhaustationsrohr einen moͤglichst großen Durchmesser
(d.h. den der Staͤmpel) und vermeide soviel moͤglich alle scharfen
Winkel an demselben, worin der Dampfstrom eine starke Brechung und einen Aufenthalt
erfahren koͤnnte. Auch bringe ich, wenn ich es aufsteigen lassen muß, stets
eine Erweiterung an dem
niedrigsten Theile desselben an, worin sich das aus den sich verdichtenden
Daͤmpfen darin bildende Wasser sammeln kann. Dieses fuͤhre ich aber
durch ein absteigendes Rohr ab, das unten eine heberfoͤrmige Kruͤmmung
hat, um das Herausdringen der Daͤmpfe aus demselben durch die in den beiden
Schenkeln sich haltende Wassersaͤule zu verhuͤten. Was den Nuzen aller
dieser Vorkehrungen betrifft, so berufe ich mich in dieser Hinsicht auf meine
Abhandlung uͤber Hochdrukmaschinen, wo ich mich daruͤber
genuͤgend ausgesprochen habe.
6) Beruhen Hrn. Christians's
Versuche in Paris,223) die er uͤber die Verhaͤltnisse des dynamischen Druks der
Daͤmpfe, d.h. uͤber ihren Druk als lebendige Kraft gegen den
Staͤmpel oder Kolben, in so ferne sich dieser wirklich und mit einer gewissen
Geschwindigkeit bewegt, angestellt hat, nicht auf einem Irrthume, und geht daraus
wirklich ein so großer Vortheil bei Maschinen mit hoͤherem Druke hervor, als
Hr. Professor Bernoulli in
Basel berechnet,224) so darf ich, schon aus diesem Gesichtspunkte betrachtet, die Anwendung eines
sehr hohen Druks in meiner Maschine fuͤr eine Verbesserung halten, deren
Folgen gar nicht zu berechnen sind. Ich muß jedoch aufrichtig bekennen, daß ich bei
meinen bisherigen Versuchen noch nicht im Stande gewesen bin, die dabei
wahrgenommenen Vortheile der Anwendung eines hohen Druks gehoͤrig genau zu
analysiren und jeden einzelnen hinreichend zu untersuchen und zu pruͤfen, Ein
solches analytisches Verfahren hat an einer sich im Gange befindenden Maschine aber
auch sehr große Schwierigkeiten, vorzuͤglich, wenn man nicht Ruhe und Zeit
hat, seine Untersuchungen auf einem gehoͤrig wissenschaftlichen Wege
vorzunehmen. Bis jezt habe ich nur Maschinen bauen koͤnnen und Vortheile
fuͤr die Praxis erstreben duͤrfen, vielleicht aber, daß die Zukunft
mich in den Stand sezt, auch etwas fuͤr die Wissenschaft zu thun.
7) Der lezte und Hauptgrundzug meiner Verbesserungen in der Anwendung sehr
hochdruͤkender Daͤmpfe auf Maschinen besteht in einer
zwekmaͤßigen Benuzung des schon von Watt
empfohlenen, vorzuͤglich aber von Oliver Evans bei
Hochdrukmaschinen angewandten Expansionsprincips. Sowohl Theorie als Praxis, und
zwar auch meine bisherige Erfahrung haben mich von den außerordentlichen
Vorzuͤgen dieses Princips uͤberzeugt; die Vortheile desselben sind
aber auch schon so vielfaͤltig abgehandelt, erklaͤrt und bewiesen, daß
es hoͤchst uͤberfluͤßig seyn wuͤrde, hier
daruͤber zu sprechen. Eine sehr faßliche Darstellung des Princips findet
man in Bernoulli's Dampfmaschinenlehre,225) worauf ich diejenigen vorzuͤglich verweise, die mit der
hoͤheren Mathematik nicht ganz vertraut sind.
Ich fuͤlle meine Dampfcylinder nur um 1/3 mit Dampf und bin uͤberzeugt,
daß ich schon allein durch diese Anordnung uͤber 1/3, wo nicht gar die
Haͤlfte des bisherigen Brennmaterials erspare. Eine ausgedehntere Anwendung
des Princips scheint mir unzwekmaͤßig, in so ferne die Ungleichheit der
Dampfwirkung auf die Kolben dadurch in einem so hohen Grade gesteigert wird, daß die
dadurch fuͤr den Gang der Maschine entspringenden Nachtheile einen großen
Theil der Vortheile des Princips wieder aufheben moͤchten. Auch ist die
Verdichtung eines Theils der in den Cylindern sich ausdehnenden Daͤmpfe um so
groͤßer, je hoͤher man diese Ausdehnung treibt. Oliver Evans kann hier wohl als unser Lehrmeister gelten, indem
er gewiß die meisten Erfahrungen in der Ausuͤbung dieses Princips gemacht
hat; er hat aber selten weniger Fuͤllung als die eines Drittels seiner
Cylinder angeordnet.
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Ich schließe hiemit die vorlaͤufige Darstellung der Grundsaͤze, von
denen ich bei meinen Verbesserungen des Hochdrukmaschinenprincipes ausging, und
hoffe bald die specielle Beschreibung meiner Maschine nachliefern zu
koͤnnen.
Mein neues Dampfentwiklungsprincip ist so vielfaͤltig zur Sprache gekommen,
und ich habe daruͤber zum Theil so ungleiche, zum Theil aber auch so viele
schiefe und unrichtige Urtheile hoͤren muͤssen, daß ich es fuͤr
meine Pflicht gehalten habe, die Grundsaͤze desselben zur Berichtigung der
Ansichten derer, die uͤber diese nicht im Reinen seyn moͤchten,
oͤffentlich bekannt zu machen. Ein Erfinder und seine Erfindung sowohl als
die Bemuͤhungen und Anstrengungen, die er derselben widmete, werden nicht
selten uͤberschaͤzt in dem ersten Aufruhre, den jede wichtige
Verbesserung erregt, nicht weniger aber auch oft verkannt von denen, die in die
Ideen und Plaͤne des Erfinders nicht gehoͤrig eindringen konnten oder
eindringen wollten. Dieses Eindringen ist aber auch oft mit sehr großen
Schwierigkeiten verknuͤpft, und diese sind immer um so groͤßer, je
mehr der Weg, den er einschlaͤgt, von dem gewoͤhnlichen abweicht. Es
gehoͤrt ein großes Maaß gediegener Kenntnisse und eine sehr gesunde und
wissenschaftlich gelaͤuterte Urtheilskraft dazu, die Faͤden der
Entwiklung einer neuen Erfindung zu entfalten, und ein scharfer, durchdringender
Blik, das Gewebe derselben zu durchschauen. So viel es in meinen Kraͤften
steht, habe ich den Kennern diese Arbeit in den vorliegenden Zeilen zu erleichtern gesucht, und zwar
aus einer doppelten Absicht; erstlich naͤmlich, um den Beweis zu geben, daß
meine Erfindung weder das Werk des Zufalls, noch eines blinden Treffers, sondern die
Frucht eines langen Nachdenkens und eines fleißigen Studiums aller mich dabei
unterstuͤzenden Huͤlfsquellen war; zweitens aber auch, um die Kenner
und alle die, die sich irgend fuͤr dasjenige, was ich leistete,
interessirten, zu meiner Rechtfertigung zu uͤberzeugen, daß ich uͤber
keine bloßen Hirngespinnste bruͤtete, und keine schwierige Bahn planlos
betrat und darauf fortschritt. Diese Rechtfertigung bin ich mir um so mehr schuldig,
als meine Versuche in England mich und meine Erfindung vielleicht in den
unverdienten Verdacht bringen koͤnnten, daß ich bloßen Chimaͤren
nachhing, und Summen einem Plane opfern ließ, der weder auf wissenschaftliche
Kenntnisse sich gruͤndete, noch Fuͤrsprache in irgend einer
Wahrscheinlichkeit und Moͤglichkeit seines Gelingens fand. Ob derselbe es
verdiene, daß man ihn wegen einiger Schwierigkeiten, die jede neue Erfindung bei der
ersten Ausfuͤhrung findet, nicht weiter durchfuͤhren wollte, das
uͤberlasse ich denen zu beurtheilen, die das Interesse der Wissenschaft
leitet, und die bei einem schwierigen Unternehmen nicht nach dem ersten Erfolge
allein richten. Wichtige Erfindungen, die fuͤr das Wohl unserer
Mitbuͤrger und ihrer Nachkommen berechnet sind, legen gewoͤhnlich dem
Erfindungsgeiste und dem Muthe und Eifer des Erfinders um so mehr Proben auf, je
mehr sie fuͤr dieses Wohl von Einfluß sind; und ein Erfinder verdient daher
um so mehr Schonung, je mehr er solcher Proben zu bestehen hat. Noch ist mein Muth
ungebeugt. Das Bewußtseyn einer guten Sache meine Kraͤfte geweiht zu haben,
macht mich begierig, fernere Kaͤmpfe dafuͤr zu bestehen. Eine
schonende Beurtheilung meiner Leistungen von Seiten meines geliebten Vaterlandes
wird mich hoch erheben uͤber die schweren Pruͤfungen, die das Ausland
mir und meiner Erfindung auferlegte. Sie wird mein Trost und mein Lohn seyn.