Titel: | Beschreibung eines Anzeigers oder Dynamometers für Dampfmaschinen, welcher von Hrn. Mac Naught erfunden und von Hrn. Combes verbessert wurde. |
Fundstelle: | Band 91, Jahrgang 1844, Nr. LXVI., S. 259 |
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LXVI.
Beschreibung eines Anzeigers oder Dynamometers
fuͤr Dampfmaschinen, welcher von Hrn. Mac Naught erfunden und von Hrn. Combes verbessert
wurde.
Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement, Dec. 1843,
S. 534.
Mit Abbildungen auf Tab. IV.
Mac Naught's und Combes' Anzeiger oder Dynamometers für
Dampfmaschinen.
Hr. Combes hat im Jahr 1833 von England aus einen Bericht
über den Anzeiger oder Dynamometer des Hrn. Mac Naught,
welcher, wie der Anzeiger von Watt, dazu bestimmt ist, die Spannung der Dämpfe und
den Grad des Vacuums bei jeder Stellung des Dampfmaschinenkolbens anzugeben,
erstattet.Annales des mines, 1839 t. XVI. Dieses Instrument
besteht aus einem ausgebohrten Cylinder, in welchem ein kleiner Kolben von ungefähr
einem Centimeter (4 4/10 Par. Linien) Durchmesser spielt. Wenn es auf den Dekel
eines Dampfmaschinencylinders aufgeschraubt ist und man den Communicationshahn
öffnet, so drükt der Dampf auf die untere Fläche des kleinen Kolbens, während die
obere Fläche dem Druk der Atmosphäre ausgesezt ist.
Eine Spiralfeder, welche über dem Kolben angebracht und mit ihm verbunden ist, drükt
sich zusammen oder dehnt sich aus, je nach der Differenz des Drukes, welcher auf
beide Kolbenflächen stattfindet, so daß die Stellung des kleinen Kolbens in seinem
Cylinder von diesen Differenzen abhängt. Ein Bleistift, welcher auf der Kolbenstange
des kleinen Cylinders befestigt ist und allen Bewegungen der Kolbenstange folgt,
zeichnet die Curve der verschiedenen Spannungen des Dampfes auf ein Blatt Papier,
welches um einen Cylinder gewikelt ist, der eine drehende Bewegung um seine Achse
erhält, welche mit dem
Wege, den die Kolbenstange der Dampfmaschine gemacht hat, in Beziehung steht. Bei
dem englischen Instrument wird dem Cylinder, welcher das Blatt Papier trägt, die
Bewegung durch eine Darmsaite mitgetheilt, die sich um die Basis des Cylinders
wikelt und deren anderes Ende an einem der Gelenkzapfen des Parallelogrammes
befestigt ist. Diese Anordnung hat einige Unbequemlichkeiten: so ist z. B. die
Winkelbewegung des Cylinders um seine Achse dem von einem Punkt der Kolbenstange
zurükgelegten Wege nicht genau proportional. Der Apparat kann nur an gewöhnlichen
Maschinen, die einen Balancier und ein Parallelogramm haben, angebracht werden, und
wenn man ihn bei Maschinen ohne Balancier oder mit oscillirenden Cylindern anwenden
will, so sind besondere, mehr oder weniger complicirte Vorbereitungen nöthig, um dem
Cylinder die Bewegung der Kolbenstange mitzutheilen.
Das Instrument, welches von Hrn. Martin nach der Angabe
und auf Bestellung des Hrn. Combes ausgeführt wurde, hat
die oben angeführten Unbequemlichkeiten nicht mehr und ist mit einem Mechanismus
versehen, welcher die Bewegung der Kolbenstange der Dampfmaschine unmittelbar dem
Cylinder der das Blatt Papier trägt, mittheilt, die Dampfmaschine an welcher die
Versuche anzustellen sind, mag sonst was immer für eine Construction haben.
Fig. 1 ist der
Aufriß des Instruments,
Fig. 2 sein
verticaler Durchschnitt nach der Lienie C D
Fig. 3.
Fig. 3 ist der
horizontale Durchschnitt nach der Linie A B in Fig. 1.
Fig. 4 Hülsen
von verschiedenen Durchmessern, welche auf die Achse der Treibrolle aufgestekt
werden können.
Fig. 5
verticaler Durchschnitt der Schnurlaufachse.
Fig. 6 stellt
das Instrument an seinem Plaze und zur Beobachtung bereit, in einem kleineren
Maaßstabe dar.
Die in Fig. 7
dargestellten Diagramme wurden mit diesem Anzeiger erhalten.
Dieselben Buchstaben bezeichnen dieselben Gegenstände in allen Figuren.
A Cylinder des Anzeigers. B
Kolbenstange desselben. C Stopfbüchse, durch welche
diese Kolbenstange geht. D Kolben. E Stiefel, in welchem der Kolben spielt. Er ist eben so
wie der Cylinder A auf ein Röhrenstük F aufgeschraubt, welches in den Cylinderdekel der
Dampfmaschine paßt, wie man aus Fig. 6 ersehen kann. G Spiralfeder, welche mit ihrem oberen Ende an dem Dekel
H des Cylinders A und
mit ihrem unteren Ende an dem auf die Kolbenstange geschraubten Ansaze I befestigt ist. Diese Feder wird zusammengedrükt, sobald sich die
Kolbenstange über den Nullpunkt der Scala erhebt, und aus einander gezogen, wenn
dieselbe unter den Nullpunkt sinkt. Der Nullpunkt der Scala liegt da, wo die Feder
gar keine Spannung hat.
J Hahn, welcher dazu dient, die Verbindung zwischen dem
Inneren des Dampfmaschinencylinders und der unteren Fläche des Kolbens D herzustellen oder zu unterbrechen.
K beweglicher Cylinder neben dem Cylinder A; um ihn wird das Blatt Papier gewikelt, auf welches
das Diagramm verzeichnet werden soll.
L Stüze, welche diesen Cylinder trägt; M Rand, in welchem er sich dreht; N Halsring, welcher mit der Stüze L aus einem
Stüke ist und den Cylinder A umschließt.
O Scheibe, welche eine Nuth trägt, die mehrere
schraubenförmige Umwindungen bildet, und in die sich die Saite P legt, welche die Scheibe umgibt und dann mittelst
einer Spange Q an der Kolbenstange der Dampfmaschine
befestigt ist. R Achse dieser Scheibe. S Hülsen, welche auf den runden Theil dieser Achse
passen und dazu bestimmt sind, verschiedene Geschwindigkeitsverhältnisse zwischen
der Kolbenstange der Dampfmaschine und dem Cylinder K
herzustellen. T Saite, welche an der Achse R befestigt ist, indem sie durch das Loch a der Hülse gezogen und dann um dieselbe gewikelt wird.
Diese Saite umgibt unten den Cylinder, wo für sie eine Nuth eingedreht ist, und hat
den Zwek, denselben zu drehen, wenn die Saite P
angezogen wird.
U Federhaus, welches eine spiralförmige Uhrfeder in sich
faßt, die in dem Inneren des Cylinders K mittelst einer
Hülse V befestigt ist, welche aus einem Stük mit dem
Cylinder besteht und sich auf der verticalen Achse X
dreht. Diese Feder, welche man mit Hülfe eines Schlüssels, der auf das Vierek Y der Achse gestekt wird, aufziehen kann, dient den
Cylinder rükwärts zu bewegen und die Saite P beständig
gespannt zu halten, während der Kolben der Dampfmaschine seinen Weg von oben nach
unten zurüklegt.
Z Zeichenstift, welcher die verticale Bewegung des
Kolbens D mitmacht, da er mit dem Ansaze I verbunden ist. Er zeichnet auf das Papier c, welches man um den Cylinder K wikelt, an welchem seine Ränder mittelst zweier dünnen sich federnden
Metallstreifen b, b
zurükgehalten werden.
A′ Nuth, welche parallel mit der Achse des
Cylinders A in diesem Cylinder angebracht ist. In
derselben bewegt sich der Arm B′, der den
Zeichenstift trägt, auf und ab. C′ graduirte
Scala, welche auf dem Cylinder mittelst zweier Schrauben befestigt ist, die durch
zwei Schlize in der
Scala gehen. Jeder der Theilstriche entspricht einem Druke von einem Kilogramm auf
einen Quadratcentimeter. Wenn der Hahn geschlossen ist, steht der Index auf dem
Nullpunkt der Scala; wird er aber geöffnet, so wird der Druk des Dampfs durch die
Grade, die über dem Nullpunkt stehen, angezeigt, und das Vacuum durch die Grade,
welche sich unterhalb des Nullpunktes befinden.
Gebrauch des Instrumentes. — Um den Anzeiger zu
benuzen, schraubt man ihn auf den Schmierhahn oder irgend eine andere Oeffnung des
Cylinderdekels. Ist er an seinem Plaz, so umgibt man den beweglichen Cylinder K mit einem Papierstreifen c
und befestigt dessen Enden mittelst der Metallstreifen b, b, indem man Sorge trägt, daß er glatt und wohl
gespannt sey.
Ist das Papier in Ordnung, so stekt man einen gespizten Bleistift in die Hülse d, und entfernt dessen Spize von dem Papier, indem man
den Bleistiftträger um sein Gelenke nach auswärts dreht. Nachdem dieß geschehen ist,
stellt man die kleine Feder e, welche den Bleistift
andrükt, so, daß die Spize des Bleistiftes nur einen sehr schwachen Druk auf das
Papier ausübt, dessen Fläche sie berührt. Man befestigt nun die Saite P an die Kolbenstange der Dampfmaschine, oder an irgend
einen Körper, welcher fest mit ihr verbunden ist. Hierauf bringt man die Spize des
Bleistifts auf das Papier und läßt die Maschine einige Kolbenspiele machen, ohne den
Hahn des Anzeigers zu öffnen, damit der Bleistift eine Linie verzeichne, welche dem
Nullpunkt der Scala entspricht. Man entfernt nun den Bleistift und öffnet den Hahn.
Der kleine Kolben folgt jezt der Spannung des Dampfes.
Nach einiger Zeit, innerhalb welcher man nichts an dem Anzeiger verändert hat, bringt
man den Bleistift in Berührung mit dem Blatt Papier und er zeichnet nun eine Figur
auf dasselbe, welche genau die Spannung des Dampfes und den Grad des Vacuums für
jede Stellung des Kolbens angibt.
Ist das Diagramm verzeichnet, so nimmt man das Blatt Papier ab und zieht mit einer
sehr feinen Feder die Spur aus, welche der Bleistift hinterlassen hat. Man theilt
hierauf die Figur durch gleich weit von einander entfernte Linien, welche auf der
atmosphärischen oder dem Nullpunkte der Scala entsprechenden Linie senkrecht stehen.
Dann mißt man die Längen der mittleren Ordinaten eines jeden Theiles an der Scala
des Instrumentes ab, addirt sie, dividirt hierauf durch die Anzahl der Theile, in
welche man die Figur getheilt hat, und erhält so als Quotient den mittleren
Druk.
Um die Pferdekräfte der Dampfmaschine zu erfahren, berechnet man die Fläche des Kolbens in
Quadratcentimetern, multiplicirt diese Fläche mit dem mittleren bewegenden Druk,
welcher durch das Experiment gefunden wurde und in Kilogrammen auf 1
Quadratcentimeter ausgedrükt ist (jeder Theilstrich des Instrumentes bezeichnet 1
Kilogramm), und mit der Anzahl von Metern, die der Kolben in einer Minute durchlief.
Man theilt hierauf das erhaltene Product mit 4500; der Quotient ergibt dann die
Kraft der Maschine in Dampfpferben (zu 75 Kilog. 1 Meter in der Secunde oder 4500
Kilog. 1 Meter in der Minute gehoben) an. Läßt man nun das Instrument an seinem
Pkaz, während die Maschine leer lauft, d. h. läßt man die Maschine allein gehen,
ohne daß sie etwas zu treiben hat, und schließt das Drosselventil so weit, daß der
Kolben die nämliche Geschwindigkeit erhält, die er bei belasteter Maschine hat, so
erhält man die Kraft, welche durch die Reibung der verschiedenen Maschinentheile und
der allenfalls noch mit bewegten Transmissionen absorbirt wird. Ebenso kann man die
Kraft messen, welche durch den einen oder den anderen Theil des getriebenen
Mechanismus absorbirt wird.
Man kann an dem Instrumente auch sehen, ob das Vacuum in der Maschine gut hergestellt
wird, ob das Spiel der Klappen oder des Schiebventils gut regulirt ist, ob die
Zu- und Ableitungsröhren groß genug sind etc.
Die drei Diagramme, welche in Fig. 7 dargestellt sind,
wurden von Hrn. Combes an einer Expansions- und
Condensationsdampfmaschine abgenommen, mittelst deren das Seinewasser in das
Reservoir der Stadt Saint-Germain gehoben wird. Diese Diagramme zeigen,
welche Stellung der Kolben in dem Augenblik hat, wo nach abgesperrtem Dampfzufluß
aus dem Kessel die Expansion anfängt. Man ersieht daraus, daß das Vacuum in dem
Cylinder sich sehr langsam herstellt, obgleich es in dem Condensator sehr schnell
hervorgebracht wird, woraus hervorzugehen scheint, daß die Zutrittsöffnungen, durch
welche der Cylinder mit dem Condensator communicirt, an dieser Maschine weiter seyn
sollten.
Das Instrument, welches sehr sorgfältig von Hrn. Martin in
Paris (rue Saint-Denis No. 300) ausgeführt wurde,
kommt auf 130 Fr. zu stehen.