Titel: | Neue Heissluftmaschinen. |
Fundstelle: | Band 272, Jahrgang 1889, S. 289 |
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Neue Heiſsluftmaschinen.
Patentklasse 46. Mit Abbildungen auf Tafel 14.
Neue Heiſsluftmaschinen.
Ueber die Feuerluftmaschine von L. Bénier in Paris (* D.
R. P. Nr. 33917 vom 29. November 1884 und Nr. 40019 vom 20. Januar 1887), welche in
D. p. J. 1888 267 * 193
ausführlich beschrieben und abgebildet worden ist, liegen nunmehr zuverlässige
Berichte über Untersuchungen vor, welche Professor Dr. Slaby in Berlin an einem vierpferdigen, von der Firma Ludwig Löwe und Comp. in Berlin gelieferten Motor
angestellt hat, vgl. Zeitschrift des Vereins deutscher
Ingenieure, 1889 S. 90. Diese
Versuche geben ein anschauliches Bild von der Bedeutung neuen Maschine und beweisen jedenfalls, daſs der
Kohlenverb derselben sehr gering ist
und nur verhältniſsmäſsig geringe Verluste
durch Wärmeausstrahlung stattfinden.
Die um 50 Minuten angeheizte Maschine
wurde von 10 Uhr 16 Minuten bis Uhr 16
Minuten mit einer Brauer'schen Bremse nach Abstellung
des Regulators gebremst. Die Beschickung des
Ofens erfolgte durch einen französischen Heizer mit abgewogenem Brennstoff.
Der Brennstoffverbrauch für das Anheizen ergab sich wie folgt:
Holzkohle
=
1k,4
Koks
=
3k,7
––––
5k,1.
Während der Bremsung ergab sich der Koks verbrauch zu 12k,9.
Bei 9 Ablesungen unter denen sich zwei Versager des Zählwerks ergaben, Würden im
Mittel 118,5 Umdrehungen gezählt. Der Bremsradhalbmesser betrugt 0m,830, die Bremsbelastung 28k,6. Hiernach beziffert sich die
Bremsleistung:
\frac{28,6\,.\,0,830\,.\,118,5}{716,2}=3,93\,.
Demgemäſs berechnet sich der Koksverbrauch für die stündliche
Bremspferdekraft zu 1k,64.
Bei einem zweiten Versuche an derselben Maschine lief diese unter 29k,6 Bremslast während einer Stunde. Hiernach wurde
um 12 Uhr der Koksbehälter der Maschine völlig entleert und mit 20k Koks neu beschickt. Um 2 Uhr 30 Minuten fiel das
letzte Koksstück in den Ofen, so daſs hiermit die Schluſs zeit für den Versuch
angegeben war. Als mittlere Geschwindigkeit Wurden am Zählwerke 117,6 Umdrehungen
gezählt, so daſs als mittlere Bremsleistung sich folgender Werth ergibt:
\frac{28,6\,.\,0,83\,.\,117,6}{716,2}=4,03\,.
Das Zählwerk verzeichnete im Ganzen 16943 Umdrehungen, so daſs sich der Koks
verbraucht, stellt auf: \frac{20}{16943}=0^k,00118 für jede
Umdrehung.
Ebenso wurden während des Versuches mehrere Hundert Diagramme vom Arbeits- und vom
Pumpencylinder genommen, welche sämmtlich eine sehr groſse Regelmäſsigkeit zeigten.
Aus allen diesen wurden zwei berichtigte mittlere Diagramme genommen, die, mit dem
Planimeter ausgemessen, ergaben:
Arbeitscylinder:
Inhalt =
10026qmm,
Mittelspannung
= 50mm,13
Länge =
200mm
„
= 1k,114 für 1qc.
Pumpencylinder:
Inhalt =
8416qmm,
Mittelspannung
= 42mm,08
Länge =
200mm
„
= 0k,935 für 1qc.
Die Abmessungen der Pumpe und des Arbeitscylinders wurden an der Maschine, wie folgt,
gefunden:
Arbeits-cylinder:Pumpen-cylinder:
DurchmesserHubDurchmesserHub
= 0m,3398= 0m,3495= 0m,2795= 0m,2255
Vol. 0cbm,031965Vol. 0cbm,013836
Verhältniſs= 2,29.
Hieraus folgt:
Indicirte Arbeit des Arbeitscylinders:
\frac{0,3398^2\,.\,\pi\,.\,0,3495\,.\,11140\,.\,117,6}{4\,.\,60\,.\,75}=9,23\,
Indicirte Arbeit der Pumpe:
\frac{0,2795^2\,.\,\pi\,.\,0,2255\,.\,9351\,.\,117,6}{4\,.\,60\,.\,75}=3,38\,
Daher ergibt sich die indicirte Gesammtleistung zu 5,85 . Ferner erhielt man
den Bremswirkungsgrad =\frac{4,03}{5,85}=0,69.
Vor Beginn des Versuches wurde eine sorgfältige Ausmessung aller todten Räume
vorgenommen, welche für die Pumpe einen todten Raum von 0l,803, d.h. 5,8 Proc. des vom Pumpenkolben
bestrichenen Volumens ergab. Der todte Raum des Arbeitscylinders zerfällt in zwei
Theile, einen stets mit ungeheizter und einen stets mit geheizter Luft gefüllten.
Der erste derselben ergab sich zu 0l,794, der
geheizte zu 16l,907, zusammen 14l,024, d.h. 44 Proc. des vom Arbeitskolben
bestrichenen Volumens. Nach der Ermittelung aller schädlichen Räume war man im
Stande, die Spannungscurven genau zu bestimmen; und zwar fand man, daſs die
Expansionscurve nahezu mit der isothermischen Linie zusammenfiel, während die
Compressionscurve auf eine vorhandene Erwärmung der Luft schlieſsen lieſs; jedoch
war dieselbe wesentlich geringer als bei adiabatischer Zustandsänderung. Wird unter
Berücksichtigung der beim Ansaugen eintretenden Erwärmung durch die Wandungen die
absolute Temperatur der Luft zu 300° angenommen, so ergibt sich als absolute
Temperatur, mit welcher die Luft in die Feuerung gepreſst wird: T2 = 333°.
Als Brennstoff verwendete man bei diesem Versuche Gieſsereikoks aus der Gewerkschaft
Massen bei Unna, welcher nach einer Analyse des Chemikers Dr. Kayser in
Dortmund 92,764 Proc. reinen Kohlenstoff und einen mittleren Aschegehalt von 4,506
Proc. hat. Die bei einem Hube zur Verbrennung gelangten 0k,00118 Kohle enthielten unter Berücksichtigung
obiger Verhältniſszahlen 0k,001095 reinen
Kohlenstoff. Das Gewicht der aus dem Arbeitscylinder entweichenden Gase wurde in
Folge dessen mit 0k,014718 = rund 14g, 7 festgestellt. Nun verlangt aber 1k Kohlenstoff 11k,59 Luft zu seiner vollständigen Verbrennung, daher stellt sich der
Luftverbrauch für den Hub zu 0,00109.11,59 = 0k,012633, d.h. bei jedem Hub ist 1g
Luftüberschuſs vorhanden, oder es werden 92,7 Proc. zur vollständigen Verbrennung
benutzt. Die Abgase wurden hiernach berechnet zu CO2
= 19,37 Proc. (in Volumenprocenten), N = 79,03 Proc. und 0 = 1,60 Proc.
An einem dritten Tage analysirte man mittels Hempel'schen Büretten die Abgase und erhielt bei 5 verschiedenen Bestimmungen
folgende Ergebnisse:
Mittel aus dem2., 3. u. 4. Versuche.
Mittel aus dem3. u. 4. Versuche.
CO2
18,9
19,3
O
0,9
0,55
CO
1,0
1,05
Rest
(N)
79,2
79,1.
Das Mittel aus den letzten beiden Versuchen zeigt ein mit den Rechnungswerthen
ziemlich übereinstimmendes Ergebniſs. Indem man ferner den Heizeffect des reinen
Kohlenstoffes mit 8000 Wärmeeinheiten in Rechnung gebracht hatte, stellte man fest,
daſs bei jedem Hube 0,00109.8000 = 8,72 W.-E. frei geworden waren. Der Wärmewerth
der indicirten Arbeit wurde hierbei gefunden zu:
\frac{5,85\,.\,75\,.\,60}{117,6\,.\,424}=0,53\
\mbox{W.-E. für den Hub.}
Mithin hatte die Maschine \frac{0,53}{8,72}=6,05 Proc. der
gesammten ihr zugeführten Wärmemenge in indicirte Arbeit verwandelt. Der Rest der
Wärme muſste also theils vom Kühlwasser aufgesaugt, theils als strahlende Wärme
verloren gegangen sein. Die Temperatur des Kühlwassers betrug unmittelbar beim
Eintritt in den Mantel gemessen 8° und erhöhte sich beim Durchströmen des Mantels
auf 37 bis 39,1° bei einem Verbrauche von 843, 844 bezieh. 394l Wasser. Hieraus berechnete sich die für den Hub
durch das Kühlwasser absorbirte Wärmemenge auf:
\frac{(843+844)\,29,2+394\,.\,31,1}{16943}=3,63\
\mbox{W.-E.}
d.h. 41,5 Proc. der frei gewordenen Wärme. Die fehlenden 52,5
Proc. muſsten mithin theils durch die Abgase fortgeführt, theils durch Strahlung
verloren gegangen sein.
Zur Bestimmung dieser letzterwähnten durch Strahlung verlorenen Wärmemenge ist eine
gesonderte Berechnung ausgeführt, bei der die mittlere Temperatur im Arbeitscylinder
auf etwa 1400° C. festgestellt wurde, während man die der Abgase, mittels eines Fischer'schen Calorimeters gemessen, zwischen 685 und
706° schwankend fand. Ebenso wurden 8,72 W.-E. als durch Verbrennung frei geworden
festgestellt, d.h. es wurden nachgewiesen
als
durch
indicirte Arbeit
aufgebraucht
0,53
W.-E.
= 6,0
Proc.
„
„
Kühlwasser
„
3,63
„
= 41,5
„
„
in den Abgasen verloren gegangen
4,03
„
= 46,5
„
–––––––––––––––––––––––––
Summa
8,19
W.-E.
Der Rest von 0,53 W.-E. = 6 Proc. muſste also für Strahlung, Leitung und sonstige
Verluste in Abrechnung gebracht werden.
Der Koksverbrauch wurde für die vorstehende Untersuchung für Bremspferd und Stunde
auf
\frac{20\,.\,60}{4,03\,.\,142}=\frac{0,00118\,.\,117,6\,.\,60}{4,03}=2^k,1
gefunden. Vergleicht man mit diesem Resultate das des
voraufgegangenen Versuches, so ergibt sich ein Unterschied von 0k,46. Auch für diesen Umstand gibt Professor Dr.
Slaby in seiner Berechnung folgende Aufklärung:
Beim zweiten Versuche war die selbsthätige Speisevorrichtung von der Maschine
getrieben worden, während sie beim ersten Versuche ausgeschaltet war. Man kann die
hierfür in Ansatz zu bringende mechanische Arbeit annähernd ermitteln, wenn man den
Koksverbrauch auf die indicirte Leistung bezieht. Es ist für 1 ind. und
Stunde:
\frac{20\,.\,60}{5,85\,.\,142}=1^k,44.
Legt man diesen Werth auch für den Verbrauch am 8. December zu Grunde, so ergibt sich
der Bremswirkungsgrad unter Ausschluſs der 1 44 Speisevorrichtung:
\frac{1,44}{1,64}=0,88.
Der Arbeitsbedarf der Speisevorrichtung ist daher
= 5,85.0,88 – 4,03 = 1,12 .
Professor Dr. Slaby gibt folgende übersichtliche
Zusammenstellung der bei den erwähnten Versuchen gefundenen Werthe:
Inhalt der Pumpe
13,84l
„ des Arbeitscylinders
31,69l
Verhältniſs beider
2,29l
Gesammtdauer des Versuches
2 St.
22 Min.
Ind. Leistung des Arbeitscylinders
9,23
„ „ der Pumpe
3,38
Bremsleistung
4,03
Bremswirkungsgrad
0,69 0,88
mitohne
Speise-vorrichtung
Umdrehungszahl in der Minute
117,6
Brennstoffverbrauch:
1) zum Anheizen
1,4k
Holzkohle
3,7k
Koks
2) für 1 Bremspferd und Stunde
1,64k 2,1k
ohneKoks mit
Speise-vorichtung
3) „ 1 ind. und Stunde
1,44k
Koks
Schädliche Räume:
a) der Pumpe
0,80l
b) des Arbeitscylinders
14,021
Luftgewicht verbleibend im schädl. Räume der
Luftpumpe
2,38g
Wirkendes Luftgewicht für den Hub
13,62g
Gasgewicht verbleibend im schädl. Räume des
Arbeitscylinders
4,74g
Gewicht der im Arbeitscylinder wir- kenden
Gase
19,46g
Gewicht der für 1 Hub entweichen- den
Abgase
14,72g
Temperatur der Luft beim Eintritt in den
Ofen
60° C.
Höchste Temperatur im
Arbeits- cylinder
1400° C.
Temperatur der entweichenden Ab- gase
700° C.
Constante der im Arbeitscylinder wirkenden
Gase
27,14
Zusammensetzung der Verbrennungs- producte
in Volumenprocenten:
CO2
19,3
Proc.
O
0,55
„
CO
1,05
„
N
79,1
„
Von dem zugeführten Luftgewichte werden zur
vollständigen Verbren- nung des Kohlenstoffes benutzt.
92,7
„
Für jeden Hub frei gewordene Wärmemenge
8,72
W.-E.
In indicirte Arbeit verwandelt
6
Proc.
In den Abgasen fortgeführt
46,5
„
Im Kühlwasser abgeführt
41,5
„
Durch Strahlung und andere Ver- luste
abgeführt
6
„
Die Feuerluftmaschine von P. J. Menningen in Hillscheid
bei Coblenz (* D. R. P. Nr. 42 309 vom 24. April 1887) ist in Fig. 1 bis 4 dargestellt als
Zwillingsmaschine mit einem zwischen beiden Cylindern liegenden geschlossenen
Feuerraume.
Die Aufgebevorrichtung besteht aus der Füllkammer v
(Fig. 3)
und dem Füllschachte w; v und w sind durch einen luftdicht schlieſsenden Deckel z von einander getrennt. Zur Ueberführung des Brennstoffes von v nach w dient die Stange
t mit daran befindlicher Schaufel. Der frische
Brennstoff wird durch den oberen Deckel d der
Füllkammer zugebracht. Nachdem d wieder luftdicht
verschlossen worden, schiebt man die Stange t nach vorn
und hiermit den Brennstoff in den Füllschacht und durch diesen auf den Rost. Um den
Deckel z öffnen zu können, muſs, da der Druck in w gröſser ist als in v,
vorher eine Druckausgleichung zwischen den beiden Räumen stattfinden. Dieser
Ausgleich wird bewirkt durch einen Kanal, der sich in dem Auge des Deckels z befindet und durch einen Bund der Stange t geschlossen wird. Beim Vorwärtsschieben der Stange
öffnet sich der Kanal und findet der Druckausgleich statt.
Die von der Schaufel etwa mitgerissenen Kohlentheilchen sammeln sich in dem
Kohlensacke x und können von dort zeitweise entfernt
werden.
Die kalte Luft, welche von dem Kolben des Arbeitscylinders in den Kanal D gedrückt wird, gelangt von hier entweder durch die
Oeffnung p über den Rost oder durch die Oeffnung o unter den Rost des Ueberhitzers. Die Weite der
Oeffnungen läſst sich durch Platten reguliren, und kann man auf diese Weise eine
gröſsere oder kleinere Luftmenge durch o oder p treten lassen, je nachdem man einen gröſseren oder
kleineren Effect erzielen will. Eine feinere Regulirung wird noch durch einen
Regulator erreicht, welcher auf einen Hahn des Luftzuführungsrohres D wirkt und mehr oder weniger Luft entweichen
läſst.
Die Thür r dient nur zum Anheizen und Reinigen des
Rostes. Während des Anheizens ist der Schieber q über
dem Füllschachte w geöffnet, und entweichen durch
diesen die Verbrennungsgase in das Rohr f. Soll die
Maschine in Betrieb gesetzt werden, so werden q und r geschlossen.
Die Thür s dient zum Entfernen der Asche, auch wird
durch Oeffnen derselben das Stillstehen der Maschine bewirkt.
Bemerkenswerth an dem Ueberhitzer sind die gebogenen Rohre E, durch welche die
Feuerluft nach dem Arbeitscylinder geführt wird. Diese Bogenrohre haben den Zweck,
zu verhüten, daſs bei langflammigem Brennstoffe die Flamme in den Arbeitscylinder
streicht und diesen übermäſsig erwärmt.
Der Arbeitscylinder B besteht aus einem weiten und einem
engeren Rohre mit entsprechenden Kolben, sogen. Differentialkolben. Durch die
Anwendung des Doppelkolbens ist man in den Stand gesetzt, bei jeder Umdrehung dem
Erhitzer eine Luftmenge zuzuführen, welche gleich ist der Differenz aus dem Inhalte
des groſsen Cylinders weniger dem Inhalte des kleinen Cylinders, wodurch zu hohe
Gegendrücke vermieden werden. Der Kolben des kleinen Cylinders dient gleichzeitig
als Geradführung für den Kreuzkopf der Flügelstange. Die Abdichtung des groſsen
Kolbens wird durch einen guſseisernen Spannring bewirkt, des. kleinen Kolbens durch
eine Ledermanschette.
Beim Vorwärtsgange des Doppelkolbens, wobei das Ventil m
geöffnet und Ventil n geschlossen ist, tritt die
Feuerluft von hoher Spannung aus dem Erhitzer A durch
E hinter den groſsen Kolben und wirkt treibend auf
denselben; gleichzeitig wird 1 Volumen kalte Luft gleich der Differenz aus dem
Inhalte des groſsen und kleinen Cylinders, welche sich zwischen den beiden Kolben
befand, durch das Ventil l nach dem Erhitzer A gedrückt.
Beim Rückwärtsgange des Doppelkolbens, wobei n geöffnet
und m geschlossen ist, entweicht die verbrauchte Luft
durch nN ins Freie; vor dem groſsen Kolben bezieh.
zwischen dem groſsen und kleinen Kolben wird durch das Ventil k frische Luft angesaugt. Dadurch, daſs die kalte Luft mit den vorher
erwärmten Cylinderwänden in Berührung kommt, werden diese wieder abgekühlt und vor
einer allzu groſsen Temperaturerhöhung bewahrt. Durch diese Einrichtung soll die
Wasserkühlung entbehrlich gemacht werden. Will man den Effect der Maschine erhöhen,
so kann man bei jeder Umdrehung mittels einer kleinen Pumpe etwas Wasser in den
Erhitzer spritzen.
Die Aschentheilchen, welche von der Arbeitsluft aus dem Erhitzer in den
Arbeitseylinder mitgerissen werden, streicht der groſse Kolben in den todten Raum am
hinteren Cylinderdeckel.
Die Ventile h und l steuern
sich von selbst, dagegen ist für die Ventile m und n ein besonderer Mechanismus erforderlich.
Der Schluſs der Ventile m und n geschieht durch Federn, das Oeffnen auf folgende Weise: Die beiden
Ventilstangen stoſsen mit ihren oberen Enden gegen je eine Platte g (Fig. 4), welche sich
scharnierartig um einen Zapfen drehen. Auf den Platten wird ein Rollenpaar b, welches nach oben durch ein Bogenstück a mit seitlichen Führungsleisten begrenzt wird, durch
ein Excenter hin und her bewegt. Bei dieser Bewegung wird abwechselnd die
Ventilstange m oder n
heruntergedrückt und das Oeffnen der Ventile bewirkt. Die Form des Bogenstückes a bedingt den Moment des Oeffnens und Schlieſsens der
Ventile. Die Steuerung ist so eingerichtet, daſs das Ventil m beim Vorwärtsgange des Kolbens geschlossen wird, wenn derselbe ¾ seines
Weges zurückgelegt hat, damit nicht die frische kalte Luft durch l und m hinter den Kolben
gedrückt wird; ebenso wird beim Rückwärtsgange des Kolbens das Austrittsventil n geschlossen, wenn derselbe ¾ seines Weges
zurückgelegt hat, damit die warme Luft, welche noch hinter dem Kolben ist, wieder
auf die Eintrittsspannung der erhitzten Luft comprimirt wird.
Bei der Feuerluftmaschine von E. Crowe in
Middlesborough, England (D. R. P. Nr. 41535 vom 27. März 1887), wird die treibende
Luft durch verbrannten Erdölstaub erhitzt, so daſs hier ein Uebergang zu der Klasse
der Erdölkraftmaschinen vorliegt.
Die Erhitzung der Luft findet derart statt, daſs ein geringerer Theil derselben mit
gasförmigem oder in dampfförmigen Zustand versetztem flüssigen Brennstoff in einer
heiſsen Röhre vermischt und in derselben unter Druck verbrannt wird, daſs die aus
dieser Verbrennung entstehenden Producte sich mit dem übrigen gröſseren Theile der
Luft vermischen, und daſs alsdann dieses heiſse Gemisch in den Arbeitscylinder
tritt, um hier durch seine Expansion auf den Kraftkolben zu wirken. Die expandirte,
aber noch warme Betriebsluft dient dann zum Vorwärmen der Luft und des Brennstoffes,
indem man sie vor ihrem Austritte in die Atmosphäre die betreffenden
Zuleitungsröhren bestreichen und erwärmen läſst. Die Maschine ist mit einer
Regulirvorrichtung versehen, um den Zutritt der heiſsen Luft in den Arbeitscylinder
dem Krafterfordernisse
anzupassen. Die Einführung der Luft und des Gases in den Heizraum wird dem
Verbrauche der Maschine entsprechend selbsthätig regulirt durch Sammelbehälter oder
Spielraum im Cylinder vor dem Pumpenkolben, worin eine mehr oder minder groſse, in
den Pumpen befindliche Menge Luft und Brennstoff mit jedem Hube verdichtet und
zurückgehalten wird, je nach dem Verbrauche des Cylinders und im Verhältnisse zu dem
in der Heiz- oder Brennkammer herrschenden Drucke. Zum Anheizen der Maschine werden
die Luftzuleitungsröhren so lange als Bunsen-Brenner
benutzt, bis im Heizraume die zur Selbstentzündung nöthige Temperatur erreicht
ist.
Von L Genty in Paris (* D. R. P. Nr. 43649 vom 15.
Januar 1888) wird die in Fig. 5 und 6 dargestellte
Feuerluftmaschine in Vorschlag gebracht.
Die angesaugte Luft wird in einem Behälter verdichtet, der mit einer aus einem
Röhrensysteme gebildeten Ausgleichskammer in Verbindung steht; durch diese Kammer
gelangt die Luft mit einer Temperatur in den Feuertopf, deren Höhe fast dieselbe wie
diejenige der Auspuffgase ist. Die auf Kosten dieser Gase erhitzte Luft wird in
einem Feuertopfe vertheilt, aus welchem sie mit einer je nach dem Gange der Maschine
sich richtenden Temperatur austritt. Die Luft strömt hierauf in den Arbeitscylinder,
in dem sie zunächst mit constantem Drucke, dann durch Expansion arbeitet, die durch
den Ueberschuſs an Hitze erfolgt, welche der Luft im Feuertopfe zugeführt wurde. Die
Luft wird zuletzt unter gewöhnlichem Drucke in die Ausgleichskammer zurückgeführt
und entweicht endlich in die Atmosphäre.
Die Luftpumpe A (Fig. 5) erstreckt sich in
den Behälter R und ist mittels Flansches und Schrauben
an letzterem befestigt.
Die den Kolben bethätigende Stange ist durch Kugelgelenk mit dem Balancier B verbunden, damit, unbeschadet der Aufhängung des
letzteren, kein Zwängen dieser Stange eintritt. Behälter R aus Guſseisen bildet einen Theil des Maschinengestelles, an dem auf der
einen Seite die Lagerböcke für die Welle, an der anderen Seite eine breite, durch
Rippen mit dem Behälter verbundene Auflagerfläche für den Arbeitscylinder C angegossen ist. Einlaſsventil V stellt unter Vermittelung des Rohres T die
Verbindung des Behälters R mit dem Ausgleichscylinder
E her, der nach Art eines Röhrenkessels angeordnet
ist. Die in dem Cylinder E erhitzte Luft vereinigt sich
nach dem Erhitzen in einem Rohre, das den Cylinder C
mit dem Gehäuse des Eintrittsventiles B verbindet.
Zutrittsventil S ist durch eine Anzahl über einander
gelegter Scheiben aus biegsamem Asbest oder durch einen zusammengepreſsten
Kegelstumpf aus genanntem Material gebildet, der zwischen zwei Metallscheiben
eingeschlossen ist. Der Ventilsitz ist aus Metall, so daſs sich der Asbest fest
gegen den conischen Sitz anpressen und genau dessen Form annehmen kann. Ein derartig
angeordnetes Ventil sichert trotz der hohen Temperatur einen dichten Schluſs und kann durch
Auswechselung der Asbestlagen leicht ausgebessert werden.
Die verdichtete und schon erhitzte Luft gelangt in das Gehäuse des
Vertheilungssehiebers V, aus dem sie sich in Gestalt
zweier Ströme von einer der Stellung dieses Schiebers entsprechenden Stärke weiter
fortbewegt. Die durch Kanal C1 streichende Luft gelangt nach einem ringförmig an der Auſsenfläche der
am Boden des Feuertopfes liegenden Chamotteziegel angebrachten Kanal U und vertheilt sich aus diesem durch eine Anzahl
wagerechter, in den Ziegeln selbst angebrachter Kanäle in den im Feuertopfe F befindlichen Brennstoff. Dieser Koks wird in Folge
der feuerfesten und schlecht wärmeleitenden Umhüllung auf lebhafter Rothglut oder
sogar auf Weiſsglut erhalten. Zunächst bildet sich bei der Verbrennung Kohlensäure,
die sich dann theilweise zersetzt, so daſs der oberen Brennmaterialschicht eine aus
Stickstoff, Kohlensäure und Kohlenoxyd bestehende Flamme entsteigt. Letztere trifft
eine heiſse Luftschicht, die durch einen zwischen den Ziegeln der Expansionskammer
und denjenigen des Feuertopfes eingelegten ringförmigen Spalt XX zuströmt und nur aus demjenigen Theile der Luft
besteht, welche aus dem Gehäuse des Vertheilungsschiebers in den Kanal C2 übertritt. Beim
Zusammentreffen beider Gasströme erfolgt ein Aufwirbeln und verbrennt das in der
Flamme enthaltene Kohlenoxyd vollständig. Diese Verbrennung wird durch das
Vorhandensein eines kegelstumpfartigen Domes begünstigt, der als Flammofen wirkt und
die Hitze in der Gegend des Spaltes X concentrirt, wie
er gleichzeitig die Ausstrahlung des in Rothglut befindlichen Koks gegen die Wände
der Expansionskammer bewirkt. Das Gemisch bewegt sich in dem den Feuertopf F mit der Expansionskammer verbindenden cylindrischen
Kanäle weiter und kommt in diesen als eine unter Druck stehende gasförmige Masse an,
deren Temperatur je nach der Stellung des Vertheilungsschiebers V mehr oder weniger hoch ist; letzterer steht mit einem
kleinen, durch Gewicht und Feder belasteten Kolben M
und durch ein kleines Rohr mit dem Behälter R in
Verbindung. Jedem zwischen bestimmten Grenzen liegenden Druckwerthe entspricht eine
Gleichgewichtsstellung des kleinen Kolbens M. Nimmt der
Druck im Behälter ab, so sucht der Kolben M
niederzugehen und dadurch den Vertheilungsschieber zu verstellen, wodurch
andererseits die durch den Brennstoff streichende Luftmenge und dadurch die
Temperatur für den Betrieb der Maschine erhöht wird.
Das Umgekehrte findet statt, wenn sich der Druck seiner oberen Grenze nähert. Nach
dem Schlusse des Ventiles S nimmt das Volumen der in
der Expansionskammer und im Feuertopfe enthaltenen Luft zu, diese treibt den
Arbeitskolben vor sich her und verrichtet auf Kosten ihrer inneren Hitze und der vom
Feuertopfe gelieferten Wärme die Expansionsarbeit. Am Ende der Aufwärtsbewegung
öffnet sich das dem
Ventile S gleiche Austrittsventil S1, und die in der
Expansionskammer enthaltene Luft sinkt auf den Atmosphärendruck herab und wird
hierauf durch Niedergang des Kolbens in die Ausgleichskammer E getrieben. Aus dem Gehäuse S1 streicht die Luft durch den Krümmer T1 nach dem Raume Z, wobei die Temperatur derselben nach Maſsgabe des
Ganges der Maschine mehr oder weniger hoch ist. Am anderen Ende des
Ausgleichsapparates vereinigen sich die austretenden, ungefähr auf 210° C.
abgekühlten Gase in dem Raume Z1 wieder und treten durch Rohr W in die Atmosphäre über.
Die metallene Umkleidung des Feuertopfes kann durch Lösen der Bolzen b von der Expansionskammer getrennt werden, wobei sie
sich auf Walzen auflegt, die ein Verschieben über dem Erdboden hin ermöglichen. Am
unteren Theile der Umkleidung ist eine Thür angeordnet, welche das Reinigen des
Feuertopfes, sowie das Entzünden des Brennstoffes ermöglicht.
Auf der Innenseite der Thür ist ein Ziegel eingelegt, welcher den hohlen, in der
feuerfesten Innenbekleidung befindlichen Raum für die Thür ausfüllt. Aeuſserlich an
der Expansionskammer ist eine Füllvorrichtung angebracht, um während des Betriebes
den nöthigen Brennstoff einzuschütten. Diese Füllvorrichtung besteht aus einer
Kammer, die durch Thür p mit der Atmosphäre und durch
Thür p1 mit der
Expansionskammer verbunden ist. Thürp kann sich um Achse aa drehen und durch Bolzen e oder in anderer
Weise auf ihrem Sitze gehalten werden. Thür p1 wird durch zwei Glieder g bewegt, die mit den Hebeln l verbunden sind
und sich gegen die Seitenwände der Kammer anlegen. Die Hebel l sitzen auf einer Achse, die durch eine Asbestgarnitur hindurch nach
auſsen führt und auf welcher ein mit Gegengewicht belasteter Hebel Q sitzt; genanntes Gewicht dient dazu, die Thür stets
verschlossen zu halten.
Die Expansionskammer G ist mit ihrem oberen Theile an
dem Untertheile des Arbeitscylinders C befestigt. Diese
Kammer besteht aus einer Metallumhüllung, die mit feuerfesten Steinen ausgelegt ist.
Aeuſserlich ist der Arbeitscylinder mit Rippen besetzt, durch welche die durch das
Leitungsvermögen der Wärme aus der Expansionskammer kommende Hitze an die Atmosphäre
abgegeben wird.
Der hohle Kolben P des Arbeitscylinders ist an seinem
oberen Theile mit einer Asbest- und Reiſsbleigarnitur ausgerüstet, welche eine
sichere Dichtung mit dem ausgebohrten Theile des Cylinders bildet.
Die den Arbeitskolben mit dem Balancier verbindende Kolbenstange ist durch eine
nachgiebige Metallschiene mit dem Kolben befestigt; letztere sitzt einestheils am
unteren Ende der Kolbenstange, anderentheils an einer Traverse, die auf zwei aus der
Innenfläche des Cylinderkolbens vorstehenden Auflagern aufgeschraubt ist und durch
eine in der Kolbenstange gelassene Aussparung hindurchgeht.
Das Streben nach Vervollkommnung der Heiſsluftmaschine, insbesondere nach möglichst
weitgehender nützlicher Verwendung der Compressionswärme bei offenen, mit
gesondertem Erhitzer für die gepreiste Luft arbeitenden Heiſsluftmaschinen führte
G. Schimming in Berlin (D. R. P. Nr. 42390 vom 22.
April 1887) zur Construction einer Verbund-Heiſsluftmaschine mit Zwischenbehälter
(compound-receiver-Maschine), wie sie in Fig. 7 Darstellung
findet.
Beim ersten Hube in Richtung G öffnet das Ventil a und läſst Luft in die Verdichtungspumpe A eintreten; dieses Ventil a bleibt nach dem Hubwechsel zunächst noch etwas geöffnet (je nach dem
Arbeitsbedarfe kürzer oder länger) und schlieſst dann erst. Die Luft wird dabei im
Pumpencylinder A adiabatisch zusammengedrückt; hat sie
die Spannung der in den Rohren h des Erhitzers C enthaltenen Luft erreicht, so öffnet das Druckventil
b selbsthätig, die Luft tritt durch das Rohr i in den Zwischenbehälter B, umspült hier, einen groſsen Theil der Verdichtungswärme abgebend, die
Rohre g, strömt durch Rohr k in die Rohre h des Erhitzers C und tritt durch das Rohr l, sowie durch das beim Beginne eines jeden in der Richtung G erfolgenden Hubes geöffnete Ventil c hinter den Kolben J des
Hochdruckcylinders D, einige Zeit vor Beendigung des
Hubes in Richtung G schlieſst Ventil c, die Luft expandirt bis zum Ende des Hubes und wird
beim folgenden, in der Richtung F erfolgenden Hube
durch das sich öffnende Ventil d in die Rohre g des Zwischenbehälters B
gedrückt; nachdem sie hier durch die diese Rohre g
umspülende gepreſste Luft erhitzt worden ist, expandirt sie, arbeitverrichtend,
durch das sich bei Beginn eines jeden in der Richtung G
erfolgenden Hubes öffnende Ventil e hinter den Kolben
K des Niederdruckcylinders E. Einige Zeit vor Beendigung des Hubes schlieſst das Ventil e, die Luft expandirt bis zu Ende des Hubes und wird
durch das sich bei jedem in der Richtung F erfolgenden
Hube öffnende Ventil f z.B. als Verbrennungsluft in die
Feuerung der Maschine geschoben.
Dieselben Vorgänge, welche als auf der linken Seite der Kolben auftretend
gekennzeichnet wurden, finden auch auf deren rechten Seiten, je um ein Stadium
versetzt, statt. Die Beschaffenheit der für die Maschine verwendeten Luft ist an
eine besondere Bedingung nicht gebunden; sie kann sowohl in trockenem, als auch in
angefeuchtetem Zustande gebraucht werden. Es läſst sich als Erhitzer für die
gepreſste Luft jeder bekannte Erhitzer verwenden.
Im Bedarfsfalle wird die Maschinenanordnung noch in der Weise ergänzt, daſs etwa nach
Art der „Dreifach-Expansions-Dampfmaschine“ hinter dem Niederdruckcylinder
E noch ein zweiter Zwischenbehälter (receiver) und
ein zweiter Niederdruckcylinder angefügt werden. In solchem Falle umspült dann die
aus der Druckpumpe A kommende Preſsluft erst den
Zwischenbehälter hinter dem ersten Niederdruckcylinder, dann den Zwischenbehälter hinter
dem zweiten, kühleren Niederdruckcylinder und tritt dann erst in den Erhitzer
ein.
Die Bemessung der Luftmenge, entsprechend dem Arbeitsbedarfe, kann auch so geschehen,
daſs der Luftzutritt während des ersten Hubes des Luftpumpenkolbens in der Richtung
G gedrosselt wird. Beim zweiten Hube bleibt dann
das Ventil a geschlossen. Oder es kann zur Regelung der
Luftmenge, entsprechend dem Arbeitsbedarfe, gleich während des ersten Hubes des
Luftpumpenkolbens in der Richtung G das Ventil a geschlossen werden, sobald die nöthige Luftmenge
angesogen ist; das Ventil a bleibt dann auch während
des folgenden Hubes geschlossen.
Eine zweite Maschine desselben Erfinders (* D. R. P. Nr. 42991 vom 11. August 1887)
besteht gemäſs Fig.
8 aus den beiden gleichzeitig als Verdichtungs- und Expansionscylinder
dienenden Cylindern AA1, dem Erhitzer B, dem ersten Expansionscylinder
C und den Steuerwellen E und F. Die Cylinder A arbeiten im Viertacte und ihre Functionen ergänzen sich einander; der
Cylinder C arbeitet im Zweitacte.
Die Cylinder AA1
enthalten die Kolben GG1 und besitzen die gesteuerten Luft-Ein- und -Auslaſsventile aa1
a2
a3
, die selbsthätig sich öffnenden Luftaustrittsventile
bb1
b2
b3, die gesteuerten
Lufteinlaſsventile cc1
c2
c3 und die
Regeneratoren HH1
H2
H3. Die Kolben sind
durch die Kolbenstange J mit einander verbunden. Der
Erhitzer B besteht aus einem Röhrensysteme, in dessen
Rohre sich die Luft befindet, während um dieselben der Dampf einer Flüssigkeit
circulirt. Die Erhitzung geschieht durch Condensation dieses Dampfes, die
Flüssigkeit wird wieder in den Kessel zurückgedrückt. Der Expansionscylinder C enthält die von F
gesteuerten Einlaſsventile dd1 und die Auslaſsventile ee1. Die Beikammer (receiver) D ist eine Erweiterung des Ueberführungsrohres der Luft zwischen dem
Expansionscylinder C und den Expansions- und
Compressionscylindern AA1. Die Steuerwelle E hat die halbe
Umdrehungsgeschwindigkeit, die Steuerwelle F dieselbe
Umdrehungsgeschwindigkeit wie die Schwungradwelle.
Beim ersten Hube in der Richtung M ist das Ventil a geöffnet, Luft wird angesaugt, beim folgenden zweiten
in der Richtung L erfolgenden Hube bleibt a geöffnet, bis nur noch das dem Arbeitsbedarfe der
Maschine entsprechende Luftgewicht vorhanden ist, dann schlieſst a, die Luft wird verdichtet und gibt ihre
Verdichtungswärme zum Theil an die Regeneratoren H ab.
Sobald der Druck die erforderliche Höhe erreicht hat, öffnet selbsthätig das Ventil
b, die Luft tritt durch die Rohre f in den Erhitzer B und
nach entsprechender Volumenvergröſserung beim Beginne des dritten in der Richtung
M erfolgenden Hubes durch das Rohr g und das Ventil d hinter
den Kolben N. Nachdem das ursprüngliche, durch a angesaugte Luftgewicht in den Cylinder C übergetreten ist, schlieſst d, und die Luft expandirt, sich abkühlend, bis zum Ende des dritten Hubes. Beim
vierten Hube öffnet das Ventil e und die Luft tritt
durch h in die Beikammer D. Beim fünften wieder in der Richtung M
erfolgenden Hube öffnet das Ventil c des Cylinders A und die abgekühlte Luft tritt aus der Beikammer D durch die Rohre i, durch
das Ventil c und durch die noch heiſsen Regeneratoren
H hinter den Kolben G
des Cylinders A. Die bei der Verdichtung des
eingefüllten Luftgewichtes frei gewordene Wärme ist also durch die Regeneratoren auf
die gekühlte Luft übertragen und wird der Luft wieder zugeführt. Nachdem bei dem
fünften Hube das ursprünglich angesaugte Luftgewicht wieder in A eingefüllt ist, schlieſst das Ventil c; die Luft expandirt bis zu Ende des Hubes. Beim
sechsten Hube öffnet das Ventil a und läſst die Luft
wieder austreten. Die Daumen auf der Steuer welle E
sind derartig gegen einander versetzt, daſs auf jeden Hub verdichtete Luft aus den
Rohren f in den Erhitzer B
tritt und gekühlte hochgespannte Luft aus der Beikammer D in die Cylinder A aufgenommen wird.
Um das Volumen und Gewicht der Regeneratoren nach Belieben verringern zu können, ist
auſserdem folgende Einrichtung getroffen: Um die Ausgangsrohre der Cylinder A läuft in den Kästen K
Wasser und kühlt die Luft ab, dieses Wasser wird stetig durch die Maschine nach den
Kästen O gedrückt und gibt dort die Wärme wieder an die
Luft ab, welche, aus dem Cylinder C kommend, in die
Cylinder A tritt und expandirt. Sowohl die kühlende
Oberfläche bei K, als auch die wärmeabgebende bei O kann durch bekannte Mittel nach Belieben vergröſsert
werden.
Eine geschlossene Luftmaschine von Warsow in Berlin (* D. R. P. Nr. 43671 vom 25. Oktober
1887) ist in Fig.
9 und 10 dargestellt.
In dem Cylinder A bewegt sich ein Kolben B, welcher luftdicht gegen den Führungsmantel
abgeschlossen ist; an dem Boden von B ist die mit der
Triebwelle verbundene Treibstange scharnierartig befestigt. Unter dem Kolben B befindet sich eine Kühlschlange, welche zwischen zwei
Metallplatten, deren untere undurchbrochen ist, durch Schraubenbolzen
zusammengehalten wird und mit dem Boden des Kolbens fest verbunden ist. Die
Kühlschlange beginnt bei c links und endet bei c rechts, woselbst Gummischläuche angeschlossen sind,
welche das Kühlwasser zu- und ableiten. An die untere Scheibe ist eine an den
Metallcylinder anlehnende Ledermanschette bei E (in der
Figur nicht gezeichnet) angeschraubt. Die Kühlschlange C und Manschette E machen demnach die Auf-
und Niederbewegung des Treibkolbens B mit. In den
Cylinder A mündet ein Verbindungsrohr F, welches von dem Heizkörper g aufsteigt und etwa in seiner Mitte von einem luftdichten Schieberkasten
unterbrochen wird. Das Schieberventil ist in gröſserem Maſsstabe besonders
dargestellt worden. Die Deckplatte des Schieberkastens hat zwei Schlitzöffnungen nn, welche durch die im Kasten befindliche entsprechend
durchbrochene Schieberplatte bei ihrem Hin- und Hergange geöffnet und geschlossen werden, so daſs die
Verbindung zwischen g und A abwechselnd hergestellt und unterbrochen wird. Das Oeffnen wird durch
die Zugstange g, welche über die mit einem Daumen im
Gleitrahmen versehene Treibachse gleitet, mittels des Winkelhebels efc bewirkt, während ein plötzliches Schlieſsen der
Oeffnungen durch die Druckfedern hh1 erfolgt. Ein gleicher Ventilkasten ruht wagerecht
auf dem oberen Deckel des Cylinders A, rechtwinkelig
zur Längsachse des Kolbens B und vermittelt das Ventil
die Verbindung des inneren Cylinderraumes mit der äuſseren Luft. Das Oeffnen und
Schlieſsen des Schieberventiles H1 erfolgt gleichzeitig mit H durch die Zugstange g. An dem
Führungsmantel des Kolbens B ist seitlich eine Platte
befestigt, auf deren geradem Rücken eine Hülse frei beweglich aufgeschoben ist; am
äuſsersten Ende dieser Hülse ist ein Hebel wagerecht befestigt, welcher sich
gabelförmig gegen die Zugstange anlegt und dort zwischen zwei Scheiben am Vorrücken
gehindert wird. Unter 90° senkrecht zu diesem Hebel ist auf dieser Hülse links ein
zweiter befestigt, welcher an die Schieberstange dieses Ventiles angreift und so
gleichzeitig mit dem erstbeschriebenen Schieber die Oeffnungen freimacht; die beiden
Federn schlieſsen dieselben beim Touren Wechsel wieder selbsthätig.
Der Heizcylinder G ist mit Drahtgewebe dicht ausgepackt.
Auf demselben ist ein Pyrometer angebracht. G ist mit
einem Eisenblechcylinder umgeben, in dessen unterem erweiterten Raume der Heizraum
sich befindet; der Abzug der Feuergase findet in der Pfeilrichtung statt. Der
Heizkörper und der obere Raum des Cylinders A sind
durch offene Röhren k1
und k mit dem seitlich angebrachten, mit Drahtgewebe
vollgepackten Regenerator J verbunden; die obere Hälfte
des letzteren ist mit einer baumwollenen Ummantelung M
versehen, welche behufs Kühlhaltens mit Wasser feucht gehalten wird. L oben auf J ist ein Hahn
zum Ablassen der gespannten Luft in der Maschine während des Anheizens und wird bei
Inbetriebsetzung der Maschine geschlossen; nach Stillsetzen derselben wird jener
wieder geöffnet, um den Atmosphärendruck auf die Maschinentheile zu verhindern.
Der Regenerator J ist insofern von Bedeutung, als
derselbe in seiner oberen Hälfte die Luft abkühlt und in seiner unteren Hälfte
dieselbe wieder vorwärmt und G zuführt.
Denkt man sich den Treibkolben in seiner tiefsten Lage auf dem Boden des Cylinders
A und läſst ihn die Bewegung nach aufwärts
beginnen, so werden sich mittels der an der Betriebswelle hängenden Zugstange g und der Hebelverbindung die beiden gleichconstruirten
Schieberventile gleichzeitig öffnen. Die erhitzte Luft folgt dem aufsteigenden
Kolben durch Aufsaugen aus G nach A und wird ersetzt in G
durch die über der Manschette E in AkJ und k1 befindliche, in den Kreislauf versetzte Luft. Das
obere, während dieser Bewegung offene Schieberventil hat nur den Zweck, die
Verschiedenheit der Luftspannungen in der Maschine und der atmosphärischen Luft
auszugleichen. Erfolgt nunmehr die Umkehr des Kolbens zum Niedergange, so schlieſsen
die Druckfedern h und h1 beide Schieberventile gleichzeitig und plötzlich,
da der Daumen auf der Treibwelle an seinem höchsten Punkte die Zugstange
überschritten und sich hinabgesenkt hat. Die Manschette E preſst sich während des Kolbenniederganges zusammen und gestattet der
erhitzten Luft, neben sich in den oberen Cylinderraum zur Abkühlung zu treten. Die
Kühlschlange C und die wasserfeuchte, kühle Ummantelung
M des Regenerators kühlen die Luft in der Maschine
ab, so daſs nunmehr die äuſsere atmosphärische Luft den Arbeitskolben bis zum Boden
von A niederdrückt.
Eine Anzahl Neuerungen an geschlossenen Heiſsluftmaschinen sind an Gebrüder Eimecke in Braunschweig patentirt (* D. R. P.
Nr. 38536 vom 12. August 1886, Nr. 39084 vom 12. August 1886, Nr. 41228 vom 16. März
1887).
Um Heiſsluftmaschinen für gröſsere Leistungen mit gutem Nutzeffecte ausführen zu
können, soll an Stelle eines einzigen Erhitzungs- und Kühlungscylinders mit darin
befindlichem Verdränger eine ganze Reihe derartiger Cylinder benutzt werden, so daſs
das zur Wirkung kommende Luftvolumen in mehreren Cylindern getrennt der Einwirkung
der Hitze und des Kühlwassers ausgesetzt werden kann. Bei der Kraftwirkung vereinigt
sich dieses getrennt gewesene Luftvolumen im Arbeitscylinder und kehrt beim
Rückgange des Arbeitskolbens in die einzelnen Kühl- und Erhitzungscylinder zurück,
um durch wiederholte getrennte Erhitzung und Abkühlung einen erneuten Impuls für die
Kraftäuſserung im Arbeitscylinder zu erhalten. Durch diese Trennung des
geschlossenen Luftvolumens während der Erhitzungs- und Abkühlungsdauer soll erreicht
sein, daſs dasselbe in kleinen Mengen der Erhitzung und der Abkühlung ausgesetzt
wird, daſs diese Einwirkung der Hitze und Kälte auf das geschlossene Luftvolumen
eine wesentlich kräftigere sein muſs, als wenn dasselbe Luftvolumen sich in einem
einzigen Erhitzungs- und Kühlungscylinder, wie dies bisher benutzt wurde,
befindet.
Neben einer günstigeren Verdrängerbewegung durch Eschiebung einer geeigneten Hebelübersetzung ist zu erwähnen,
daſs am Verdränger auch ein Körper angeordnet werden kann, welcher nach dem
Feuertopfboden zu mit Kanälen durchsetzt ist, durch welche die Arbeitsluft gedrückt
wird, um sich schneller zu erwärmen.
B. F. McKinley in Covington, V. St. A. (* D. R. P. Nr.
41142 vom 18. Januar 1887) richtet die Erhitzungskammer für möglichst schnellen
Wechsel der Temperatur ein.
Kolben und Verdränger sind so zusammengekuppelt, daſs sich beide in gleicher Richtung
bewegen, und zwar der Kolben nach dem Verdränger. Die erhitzte Luft am Boden der
Erhitzungskammer wird durch ein Drahtgazenetz gepreſst, wobei ihre Hitze aufgenommen
wird und ein theilweises
Vacuum entsteht, welches das Zurückziehen des Kolbens verursacht. Diese Bewegung des
Kolbens veranlaſst die Verschiebung des Verdrängers in der entgegengesetzten
Richtung und dadurch ein Rückpressen der verhältniſsmäſsig abgekühlten Luft durch
das Drahtnetz, welches, indem es Hitze an die Luft abgibt, deren Expansion
hervorruft und die Aufwärtsbewegurg des Kolbens herbeiführt. Der Kolben ist in der
Weise angeordnet, daſs er in die Erhitzungskammer weit genug eindringt, um ein
bedeutendes Luftvolumen zu verdrängen und dadurch das Quantum von zu erhitzender und
abzukühlender Luft zu verringern. Die Anbringung von Isolirmaterial am Kolben
verhindert dessen übermäſsige Erhitzung.
Die Verdrängerluftmaschine von Gebrüder Eimecke in
Braunschweig (* D. R. P. Nr. 45088 vom 23. März 1888) arbeitet mit Auspuff. Die
Maschine stellt sich also zwischen die offenen und geschlossenen Heiſsluftmaschinen,
indem sie nach jedem Arbeitshube einen Theil der sonst vom Verdränger zum Heiztopfe
beförderten Luft ausstöſst.
In dem Heizofen A (Fig. 11) ist der
Feuertopf B der Heiſsluftmaschine eingehängt und mit
einem Regenerativcylinder C versehen, der oben im
Feuertopfe mittels Flansches a abschlieſst. Der
Regenerativcylinder C besitzt an seinem äuſseren
Umfange achsial eingearbeitete oder eingegossene Nuthen n (Fig.
12), durch welche eine Anzahl Kanäle gebildet werden, in welchen die
Arbeitsluft entlang streicht und erhitzt wird. Anstatt daſs der Regenerator am
äuſseren Umfange mit Nuthen versehen ist, kann auch der Feuertopf an seiner inneren
Wandung genuthet sein; es wird dann in diesem Falle ein auf beiden Seiten glatter,
dünner Cylinder im Feuertopfe angeordnet, worin der Verdränger möglichst dicht
läuft.
Dicht unter dem Flansch a des Regenerativcylinders C ist ein ringförmiger Raum b, gebildet, der in den Kanal c des
Steuerraumes S mündet. In diesem Raume befindet sich
das Steuerorgan, welches in Gestalt eines Ventiles v,
oder eines Schiebers, oder eines Hahnes in Anwendung gebracht werden kann. Von
diesem Steuerraume S führt ein zweiter Kanal c1 nach dem
eigentlichen Arbeitsraume zwischen Verdränger V und
Arbeitskolben K; derselbe wird durch das Schieberorgan
vs oder h von der
Maschine beeinfluſst.
Der Arbeitskolben K wirkt mit den oscillirenden Hebeln
m und m1 auf die Arbeitswelle w der Maschine. Der Verdränger V wird von der
Arbeitswelle w durch Kurbel o und Hebel p und Hebel p1 mit Zugstangen
bewegt.
In Fig. 11 ist
die Anordnung der Einlaſsventile u und u1
, die sich selbsthätig nach innen öffnen und den Zweck
haben, frische Arbeitsluft in den Arbeitscylinder treten zu lassen, dargestellt.
Diese Anordnung hat ihre Uebelstände, indem die Ventile u und u1 den
Staub des Arbeitsraumes, in welchem die betreffende Maschine sich befindet, in die
Maschine treten
lassen. Aus diesem Grunde und auch um die Federn der selbsthätigen Ventile und das
Schlagen der letzteren zu vermeiden, kann die Anordnung des Lufteintrittes dahin
getroffen werden, daſs der über dem Wassermantel frei vorstehende Cylindermantel im
Kreise mehrfach durchbohrt ist. Diese Durchbohrungen sind durch einen ringförmigen
Mantel mit Rohrstutzen zu verdecken, und es wird durch letzteren die frische
atmosphärische Luft aus einem staubfreien Raume oder unmittelbar aus dem Freien
durch besondere Rohrleitung zugeführt.
Bei Benutzung des Ventiles v erfolgt die
Bewegungsübertragung durch eine Nuthencurvenscheibe t
und einen Hebel r.
An dem Arbeitscylinder ist ein vom Regulator beeinfluſstes Regulirventil y oder Hahn angebracht, welches durch Stange und Hebel
mit der Regulirhülse in Verbindung steht. Geht die Maschine zu schnell, so heben
sich die Regulatorkugeln und das Regulirventil y wird
nach auſsen geöffnet. Hierbei entweicht ein Theil der Arbeitsluft und die Energie
der Maschine wird vermindert.
Ist der Verdränger V nahezu in seiner tiefsten Stellung
angekommen und hat er nur noch einen kleinen Theil nach abwärts zu laufen, so wird
der Steuermechanismus vs oder h durch die Maschine derartig eingestellt, daſs der Auspuffkanal
geschlossen und die Verbindung zwischen Feuertopf und dem Raume zwischen
Arbeitskolben K und Verdränger V hergestellt ist. Während der Verdränger V
nun seinen Lauf nach unten vollendet und dabei den Theil der erhitzten Luft zur
Abkühlung nach oben in den kalten Arbeitsraum treibt, comprimirt der Arbeitskolben
K das unter ihm befindliche Luftvolumen, bis er in
seiner tiefsten Stellung angelangt ist. Jetzt beginnt der Verdränger seinen Hub und
verdrängt das im Arbeitsraume zwischen Verdränger V und
Arbeitskolben K befindliche kalte Luftvolumen nach
unten durch den Regenerator des Feuertopfes. Die kalte Luft ist nun gezwungen, in
den vielen Nuthen n des Regenerativcylinders entlang zu
streichen und sich an den Wänden derselben stark zu erhitzen. Die erhitzte Luft
vereinigt sich nun in dem Raume unterhalb des Verdrängers V im Feuertopfe B und wirkt expandirend
indirekt durch die kalte Luft im Arbeitsraume auf den Arbeitskolben K, bis derselbe nahezu in seiner höchsten Stellung
angelangt ist. In dieser Stellung wird das Steuerorgan vs oder h durch die Maschine in die zweite
Stellung gebracht, gegen den obersten Sitz gedrückt und dadurch die vorige
Verbindung der Kanäle c und c1 aufgehoben und der Auspuffkanal
geöffnet. Hierbei wird erreicht, daſs der nun schon nach abwärts gehende Verdränger
im kalten Arbeitsraume eine geringe Luft Verdünnung herstellt und sich daher der
kalte Arbeitsraum durch einige am Cylinder ringsum gebohrte kleine Löcher bezieh.
die Ventile u und u1 mit frischer Luft füllt.