Titel: | Patentirter selbstthätiger Oeltropf-Apparat für Dampfschieber und Kolben; von Friedrich Schauwecker, Werkmeister der bayerischen Ostbahnen in Weiden. |
Autor: | Schauwecker , Fr. Schauwecker |
Fundstelle: | Band 189, Jahrgang 1868, Nr. V., S. 15 |
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V.
Patentirter selbstthätiger
Oeltropf-Apparat für Dampfschieber und Kolben; von Friedrich Schauwecker, Werkmeister der bayerischen
Ostbahnen in Weiden.
Mit einer Abbildung auf Tab. I.
Schauwecker's Oeltropf-Apparat für Dampfschieber und
Kolben.
Von der Thatsache ausgehend, daß jede Arbeit der Dampfmaschinen Brennmaterial
consumirt, daß demnach auch die zur Ueberwindung der Reibung nöthige Arbeit
Brennmaterial erfordert, daß ferner der bei weitem größte Reibungswiderstand bei
einer Maschine durch die Bewegung der Schieber und Kolben verursacht wird, nahm ich
Veranlassung, den im Folgendem beschriebenen Oeltropf-Apparat zum Schmieren
von Schiebern und Kolben der Dampfmaschinen und speciell der Locomotive zu
construiren.
Ich schicke hier voraus, daß wenn ich von Brennmaterial-Ersparniß bei
Anwendung des von mir erfundenen Oeltropf-Apparates spreche, dieß
selbstverständlich nur darauf bezogen werden kann, daß der Reibungswiderstand der
Maschine und in Folge dessen die zur Selbstbewegung nöthige Kraft verringert wird, und daß es
mir nie einfällt zu behaupten, es werde von dem seither für eine bestimmte nützliche
Arbeit aufgewendeten Brennmaterial etwas erspart.
Für den Ingenieur wie für den Laien liegt eine auffallende Thatsache darin, daß z. B.
zur Selbstbewegung einer Locomotive bei normaler Geschwindigkeit durchschnittlich 60
Pfd. Kohlen per Meile nöthig sind, also ungefähr 2/5 von
dem, was die Locomotive überhaupt consumirt, wenn sie auf das Maximum ihrer Leistung
in Anspruch genommen wird. Es ist dieß um so auffallender, da der Transport einer
Locomotive auf den eigenen Rädern, wenn Excenter-, Kurbel- und
Kuppelstangen abgehängt sind, höchstens 12 Pfund Kohlen bedarf, die Ueberwindung der
Widerstände des übrigen Mechanismus demnach circa 48
Pfund Kohlen per Meile in Anspruch nimmt.
Diese Widerstände haben bekanntlich zum größten Theil in der Reibung der
Dampfschieber und Kolben ihren Ursprung. Auf einem Dampfschieber der Locomotive ruht
während der Arbeit ein Druck von 120 bis 180 Centnern, und die Schieberreibung
allein verursacht, da die Ueberwindung derselben mit ziemlicher Geschwindigkeit
erfolgt, einen Effectverlust von 30 bis 35 Pferdekräften (s. Organ für die
Fortschritte des Eisenbahnwesens, Jahrgang 1867, S. 29).
Die Abnutzung ist eine ganz bedeutende, und in Folge dessen verliert sich auch sehr
bald die Absperrfähigkeit, resp. Dichtheit des Schiebers, und namhafte Dampfverluste
sind die unvermeidliche Folge.
Während der Arbeit bietet die geringe Feuchtigkeit, welche sich durch Condensation
des Dampfes an den kälteren Schieberkasten-Wänden bildet, das einzige
Schmiermittel für den Dampfschieber, und auch dieses wird bei Anwendung von hoch
gespannten oder überhitzten, d. h. trockenen und heißen Dämpfen sehr
problematisch.
Die sämmtlichen jetzt bestehenden Schmierapparate erfüllen ihren Zweck höchst
unvollständig, und selbst die in neuerer Zeit vielfach verbreiteten, zum Oelen beim
Leerlauf der Maschine eingerichteten, führen, abgesehen davon daß das Oel nicht
gehörig vertheilt wird, dem Schieber nur dann Oel zu, wenn kein Druck auf ihm
lastet, also nur dann, wenn er dessen am wenigsten bedarf. Da bis jetzt noch von
keinem Apparat ein stetiges Schmieren bei dampferfüllten Räumen besorgt wurde, so
ist die Meinung, ein solches Oelen nutze nicht viel, um so mehr eine unmotivirte,
als sie im Widerspruch mit der Theorie steht.
Vielfache Constructionen von Schmiervorrichtungen, welche auf das Bestreben basirt
sind, möglichst wenig Oel zu brauchen, müssen ganz verworfen werden, denn die
unbedeutende Oelersparniß wird, abgesehen davon daß Schieber und Kolben darben und
sich rascher abnutzen, mehr als theuer durch den gesteigerten Kohlenverbrauch
bezahlt.
Dadurch nun, daß der auf neuen Principien beruhende Oeltropf-Apparat die
Eigenschaft besitzt selbftthätig zu seyn und jederzeit ein dem jedesmaligen
Bedürfniß entsprechendes Oelquantum dem Schieber zuzuführen, beim Stillstand der
Maschine das Oel verlustlos aufzubewahren und bei der Bewegung proportional mit der
Reibungsgröße zu wirken, wird der durch die Bewegung der Schieber und Kolben
verursachte Reibungswiderstand mit dem geringsten Aufwand von Oel zum großen Theil
beseitigt, und den Flächen eine auf anderem Wege nicht zu gewinnende Dichtheit
ertheilt.
Diese Verminderung des Reibungswiderstandes hat zur Folge, daß eine entsprechende
Brennmaterial- und Reparaturkosten-Ersparniß erzielt wird, was sich
während einer fünfmonatlichen Verwendung derartiger Apparate bei Locomotiven der
bayerischen Ostbahnen in auffallender Weise bestätigt hat. Der früher zur
Selbstbewegung der Locomotive nöthige Aufwand an Kohlen hat sich von 60 Pfund auf 30
Pfund verringert und in gleichem Maaße ist demnach der Effectverlust auf die Hälfte
reducirt, bezw. der Nutzeffect der Maschine wesentlich gesteigert.
Die Construction des Apparates ist aus Fig. 6 zu ersehen.
Durch Drehung der Schraube J wird das, das eigentliche
Oelgefäß abschließende Ventil V geöffnet. Die
Füllöffnung S kann durch Drehen der Scheibe D zugänglich gemacht oder abgeschlossen werden. Die
Füllung selbst geschieht bei dieser Construction, die speciell für Locomotiven
eingerichtet, nur wenn die Maschine in Ruhe ist.
Ist der Apparat mit Oel. gefüllt, so hat das letztere das Bestreben, vermöge seines
Eigengewichtes durch das Capillarröhrchen R′
auszufließen, und dieß würde unfehlbar erfolgen, wenn nicht die Wirkung der Schwere
des Oeles durch die Capillar-Attraction der feinen Röhre aufgehoben
würde.
Dasselbe Verhältniß wie unter der Atmosphäre findet aber auch statt, wenn der Apparat
auf dem Schieberkasten einer Maschine aufgeschraubt wird und an die Stelle der Luft
der gespannte Dampf tritt. Ist demnach der Schieberkasten mit Dampf gefüllt, so wird
kein Oelabfluß stattfinden, und nur die arbeitende, resp. in Bewegung befindliche
Maschine wird den, einen Abfluß bewirkenden Moment hervorrufen.
Während der Arbeit wird nämlich der durch die Canäle in den Cylinder einströmende,
also in Bewegung befindliche Dampf beim Absperren des Einströmungscanals plötzlich
zur Ruhe gebracht. Dabei übt er auf den Schieber und die Wände der Dampfkammer, also
auch auf die Oelfläche des Schmiergefäßes, und zwar einen Moment später als auf die
Ausflußöffnung des Capillarröhrchens, einen Stoß aus, der hinreicht, eine kleine
Quantität Oel aus dem Capillarröhrchen heraustreten zu lassen, die sodann zum
Schmieren des Schiebers Verwendung findet. Dieser Moment wird bei jedem Kolbenhub
eintreten und ölt demnach der Apparat proportional mit der Kolbengeschwindigkeit. Da
aber der erwähnte Stoß um so stärker ausfallen wird, je stärker die Dampfspannung
ist, so fällt beim stärkeren Druck des Schiebers auf seine Unterlage die Oelung
verhältnißmäßig reichlicher aus — proportional mit dem Druck.
Beim Leerlauf der Maschine wird der Oelabfluß in ähnlicher Weise durch die im
Schieberkasten beim Spiel des Kolbens erfolgende abwechselnde Verdünnung und
Comprimirung der Luft erzielt, und dasselbe Verhältniß findet statt, wenn der
Apparat auf dem Cylinder zum Schmieren des Kolbens angebracht ist, in Folge des
Spannungswechsels in demselben.
Das wenige — durch die erste Berührung von Dampf und Oel anfänglich gebildete
— Condensationswasser verschwindet seiner Schwere und Dünnflüssigkeit wegen
durch das Capillarröhrchen nach den ersten Kolbenzügen Eine weitere Bildung von
Condensationswasser ist durch die luftdicht abschließende Umhüllung U, U d. i. durch Anwendung ein gesperrter Luft als schlechter
Wärmeleiter unterdrückt und gerade durch diesen Schutz gegen Abkühlung wird im
Apparat die gleiche Atmosphäre hergestellt wie im Schieberkasten, wodurch der
Oeltropf-Apparat allein befähigt ist bei dampferfüllten Räumen Oel in den
Schieberkasten eintropfen zu lassen.
Sehr zu empfehlen dürfte es seyn, das aus dem Apparat abfließende Schmiermaterial
durch eine Leitung den Reibungsflächen direct zuzuführen, da namentlich bei
leerlaufender Maschine das Oel nicht leicht an seinen Bestimmungsort gelangen
kann.
Bei der Wahl der Capillarröhrchen muß die Druckhöhe in Betracht gezogen werden.
Dieselben werden für Locomotiven so construirt, daß sie per Apparat und per Meile circa 1½ Loth Oel verbrauchen. Der Apparat wird
auf dem Schieberkasten aufgeschraubt.
Einzig dem Capillarröhrchen verdankt der Apparat die werthvolle Eigenschaft, bloß bei
bewegter Maschine, bei dampferfülltem wie bei dampfleerem Raume proportional mit
Kolbengeschwindigkeit und Dampfdruck zu ölen. Durch geeignete Wahl der Lichtweiten
der Röhren R und R′,
sowie durch Anwendung mehrerer Ausflußröhrchen, läßt sich die Quantität der Oelung
nach Belieben bestimmen.
Die sonstige Einrichtung des Apparates ist namentlich durch die Vermeidung von
Hahnen, welche nie auf die Dauer dicht schließen und ständigen Oelverlust zur Folge
haben, gewiß empfehlenswerth und leistet auch in ästhetischer Beziehung allen
Anforderungen Genüge.
Der vorstehend beschriebene Apparat bietet uns also das Mittel, die Schieberflächen,
sowie auch, da durch den Dampf immer Oel in den Cylinder mitgerissen wird, den
letzteren rationell zu ölen, und kann angenommen werden, daß die Schieber-
und Kolbenreibung hierdurch mindestens auf die Hälfte reducirt wird.
Berücksichtigt man ferner, daß durch eine rationelle Oelung die Dichtheit des
Schiebers vermehrt wird, so lassen sich leicht die (amtlich constatirten) Resultate
erklären, welche, wie oben erwähnt, bei den Maschinen der bayerischen Ostbahnen
erzielt wurden.
Von den 48 Pfund Kohlen, welche zur Ueberwindung der Reibungswiderstände des
Mechanismus dienen, können mindestens 25 Pfd. erspart werden, und ergibt dieß, wenn
angenommen wird daß eine Maschine 5000 Meilen zurücklegt und der Preis der Kohle 24
kr. per Centner beträgt, die beträchtliche Ersparniß von
500 fl.
Rechnet man hierzu noch einen Minder-Aufwand an Reparaturkosten von gering
gegriffen 10 Proc., so ergibt sich bei einer Maschine eine
Gesammt-Ersparniß per Jahr von mindestens 600
fl., was gewiß beachtenswerth seyn dürfte.
Für Schiffsmaschinen wird der Apparat von erhöhter Bedeutung seyn weil einerseits
wegen Minderverbrauch von Kohlen mehr Fracht ausgenommen werden — oder
andererseits eine präcisere Dienstleistung ausgeübt werden kann.
Ich erlaube mir hier nochmals zu wiederholen, daß die bei den Maschinen der
bayerischen Ostbahnen erzielten Resultate die obige Rechnung weit hinter sich
lassen, indem bei denselben eine Kohlenersparniß von über 30 Pfund per Meile erzielt wurde. Es mag dieß wohl seinen Grund
darin haben, daß durch die zwischen die Schieberflächen gebrachte Oelschichte eine
größere Entlastung des Schiebers erzielt wird, als wenn nur die von condensirtem
Dampf herrührende geringe Feuchtigkeitsschichte, die zudem bei hochgespannten,
demnach sehr heißen Dämpfen gänzlich fehlen dürfte vorhanden ist. Ich verweise in
dieser Beziehung auf die im Organ für die Fortschritte des Eisenbahnwesens Jahrgang
1867 S. 215 und im polytechn. Journal Bd. CLXXXIV S. 385 veröffentlichten Versuche von
Adams über Schieberreibung.
Bei dem neuen Apparat beanspruche ich als Eigenthum die Anwendung der Umhüllung U, U sowie die Anwendung der Capillarröhren und der
Oelleitung.
Der Oeltropf-Apparat bietet also den Vortheil, bei gleicher Leistung der
Maschine Kohlenersparniß, und bei gleichem Kohlenverbrauch Erhöhung des Nutzeffectes
der Locomotive oder Dampfmaschine zu erzielen.
Außerdem entsteht im ersten Fall, d. h. bei verminderter Feuerung, eine namhafte
Reparaturkosten-Ersparniß des Dampf-Erzeugungsapparates.
Ich lade die geehrten Eisenbahn-Verwaltungen und Dampfmaschinenbesitzer ein,
mit meinem Apparat Versuche anzustellen, und sich wegen Bezug desselben direct an
mich zu wenden. Das Stück kostet für Deutschland incl. Fracht und Verpackung 15
Thaler.
Zeugnisse.
Mit den Schauwecker'schen Oeltropf-Apparaten zum
Schmieren der Schieber und Kolben der Locomotiven und Dampfmaschinen wurden auf den
pfälzischen Eisenbahnen Versuche angestellt, die
folgende Resultate ergaben :
Zwei auf einer Eilzugmaschine, System Crampton, verwendete
Apparate bewirkten durch ihr stetiges Schmieren, daß die
Schieberflächen sich stets glatt und dicht hielten, daß ein Nachspannen der
Kolbenringe weniger nöthig war und daß sich beim Oeffnen der Schieberkästen und
Cylinder die Flächen immer etwas fett zeigten, was bei den gewöhnlichen Schmierhahnen, die gleich nach
dem Füllen das Oel vollständig abgeben und nur periodisch schmieren, vermißt
wurde.
Ein wesentlicher Minderverbrauch an Brennmaterial während der Monate December 1867
und Januar 1868, in denen die Versuche angestellt wurden, war nicht zu
bemerken.Der volle Betrag der Kohlenersparniß kann nur bei genau gleicher früherer
Leistung ersichtlich werden. Im Einfahren von Verspätungen oder in der
Einhaltung der Fahrzeit trotz ungünstiger Witterung liegt Mehrleistung. Mit
dem früher vermißten stets fetten Zustand der Flächen ist entweder
Mehrleistung oder Kohlenersparniß als nothwendige Folge constatirt.
Uebrigens ließ man hier den Apparat bloß seine halbe Wirkung
äußern
Der besseren Oelung entsprechend ist auch der Steuerhebel, selbst bei vollem auf dem
Schieber ruhenden Dampfdruck, etwas leichter zu bewegen.
Mit einem weiteren derartigen Schmierapparat wurden unter Abwiegen des Brennmaterials Versuche bei einer stehenden Dampfmaschine mit
kreisförmigem Vertheilungs- und Expansionsschieber angestellt, und konnte man
sich dabei nicht nur von der stetig stattfindenden Oelung überzeugen, sondern
erzielte auch, gegenüber dem früheren Verbrauche, eine
Kohlenersparniß von 15 Procent. Dabei ist zu bemerken, daß den Schiebern früher auf die gewöhnliche
Weise mittelst Schmierhahn Oel, resp. Talg zugeführt wurde.
Der Verbrauch der Schauwecker'schen Apparate betrug bei
der Locomotive per Apparat und per Meile circa 1,3 Loth Oel und bei der
stehenden Dampfmaschine per Tag 0,75 Pfund.
Ludwigshafen, den 28. Februar 1868.
Der
Ober-Maschinenmeister.(gez.) E. Mündler.
Von Hrn. Werkmeister Schauwecker hier kauften wir vor
einiger Zeit einen seiner patentirten Schmierapparate, welchen wir seither an
unserer Maschine benutzten.
Die damit erzielten Resultate haben die Vortrefflichkeit
desselben in so bedeutender Weise an den Tag gelegt, daß wir uns nur höchst
anerkennend darüber äußern können.
Wir bedienten uns seither eines gewöhnlichen Schmierhahnens, durch welchen viel Oel
verschwendet und überdieß der Kolben nicht richtig geschmiert wurde. Ganz diesem
entgegen finden wir nun den Schmierapparat des Hrn. Schauwecker, welcher ganz regelmäßig schmiert und wodurch gegen alles
Erwarten noch eine
Oelersparniß erzielt wird.
Ebenso leistet unsere Maschine bei Ersparniß eines bedeutenden
Theiles Brennmaterial das Gleiche wie früher, oder arbeitet bei Verwendung
des früheren Quantums Material mit 30 Procent Effect
mehr. Das fortwährende Brummen, und durch unregelmäßiges Schmieren des Kolbens
mittelst unseres früheren Schmierhahnens hervorgerufene Knurren und Bremsen des
Kolbens hat ganz aufgehört, so daß nur durch kräftiges Anhalten des Schwungrades die
Maschine zum schnelleren Stehen gebracht werden kann, ein deutlicher Beweis der
steten Befeuchtung des Kolbens und eine beachtenswerthe Bestätigung, wie sehr es
Noth thut, an Maschinen Apparate zu haben, die das Schmieren von Schiebern und Kolben bei
erwähnten Ersparnissen so vortrefflich befördern wie der Apparat des Hrn. Schauwecker.
Weiden, den 1. Februar 1868.
perKatz und Klumpp.(gez.) Hutten.
Wir bezogen vor einiger Zeit von Herrn Werkmeister Schauwecker einen seiner patentiren Oeltropf-Apparate, den wir auf
dem Schieberkasten unserer 45 pferdigen Dampfmaschine anbrachten, und bezeugen
hiermit die
ausgezeichnete Wirkung
seines
Apparates.
Der Verbrauch an Schmiermaterial für Schieber und Kolben ergibt gegen das früher
hierfür aufgewendete eine Ersparniß von 6 Loth
per 12 Arbeitsstunden. Außerdem laufen die Excenter der
beiden Schieber seitdem kühler, und bedürfen jetzt 4 Loth
Oel
per
Tag
weniger als früher.
Das Ueberraschendste ist uns jedoch die erzielte bedeutende
Ersparniß an Brennmaterial. Wir feuern ausschließlich Sägespäne und kleine
Holzabfälle, und haben früher bei Schneefall und Regenwetter, wenn dieses Material
stark durch näßt war, nie Dampf genug erzielt, während wir jetzt Dampf vollauf
haben.
Friedrichssäge bei Eslarn, den 20. März 1868.
(gez.) Gebr.. Kröber.
Nähere Erklärungen bezüglich der Resultate
und der Eigenschaften des Schauwecker'schen Oeltropf-Apparates.
Aus der (vorstehenden) Beschreibung meines Oeltropf-Apparates geht hervor, daß
dem Wesen desselben drei Hauptgedanken zu Grunde liegen:
1) Eine bedeutende Verringerung der Reibung d. i. der Arbeit der Dampfmaschine muß
nothwendigerweise eine entsprechende Erhöhung des Nutzeffectes oder — wenn
von dieser Mehrleistungsfähigkeit kein Gebrauch gemacht wird —
Kohlenersparniß zur Folge haben.
2) Es ist bekannt, daß das stete Schmieren mit Oel den Reibungswiderstand viel
bedeutender verringert, als das stete Schmieren mit Dampf — daß der
Reibungscoefficient für Oelung 0,07 und der für Dampfschmiere 0,3 beträgt. —
Da die Schieberreibung der Locomotive 30 bis 35 Pferdekräfte, die Kolbenreibung
dagegen nur circa 3 Pferdekräfte Effectverlust
veranlaßt, so muß es um so mehr Hauptaufgabe seyn, beständig den bewegten Schieber
zu ölen, als dadurch der bewegte Kolben alsdann ebenfalls beständig mit Fett
eingerieben wird.
3) Die Oelung eines bewegten sich reibenden Maschinentheiles soll stetig und
proportional mit der Größe der Reibung stattfinden und jene Oelung ist die
rationellste, bei welcher jeder Oeltropfen die größten Vor theile bringt. Schieber
und Kolben müßen deßhalb auch bei dampferfüllten Räumen geölt werden und zwar
muß die Wirkung eines Apparates von der Anzahl und Intensivität der Spannungswechsel
abhängen. Damit aber überhaupt Oeltropfen in den Dampfraum einfallen können, muß vor
Allem im Apparat derselbe Druck hergestellt werden, wie im Schieberkastenraum, daher
das Gegentheil eines Condensationsapparates geschaffen werden. Endlich sollen die in
den Dampfraum einfallenden können, muß vor allem im Apparat derselbe Druck
hergestellt werden, wie im Schieberkastenraum, daher das Gegentheil eines
Condensationsapparates geschaffen werden. Endlich sollen die in den Dampfraum
einfallenden Oeltropfen möglichst vor der Dampfströmung geschützt und an ihren
Bestimmungsort geleitet werden.
Da die höchst vortheilhaften Resultate, welche den Beweis der richtigen Lösung
vorbenannter Aufgabe bilden, als unantastbare Thatsachen dastehen, von deren
Richtigkeit sich Jedermann überzeugen kann, so können Einwände in diesem Punkt nicht
wohl gemacht werden.
Die mit dem Oeltropf-Apparat ausgerüstete Maschine kann aber nicht 15 Proc.
mehr leisten und zugleich 15 Proc. Kohlen ersparen. Bei Maschinen, welche stets oder
oft mit der größten Anstrengung zu arbeiten haben und in der Leistung immer etwas
zurückbleiben, zeigt sich die Wirkung des Oeltropf-Apparates mehr darin, daß
die Maschine die zugemutheten Leistungen leichter und präciser vollzieht, als in
einer erzielten Kohlenersparniß. Hieraus erklärt es sich, daß eine mit Verspätungen
kämpfende Eilzug-Maschine eine Kohlenersparniß nicht wird erzielen können,
weil in diesem: Falle die Wirkung des Apparates durch Mehrleistung der Maschine d.
h. durch Einfahren von Verspätungen oder Einhaltung der Fahrzeit trotz ungünstiger
Witterung aufgezehrt wird.
Ueberall da, wo die mit dem Oeltropf-Apparat ausgerüstete Locomotive oder
Dampfmaschine genau das Gleiche zu leisten hat wie früher und wo die frühere
Leistung anstandslos bewältigt wurde, wird eine genaue Prüfung eine — wenn
auch bei jeder Maschine verschiedene — aber stets beträchtliche
Kohlenersparniß constatiren. Zum Behuf einer genauen Prüfung bei der Locomotive ist
es aber nothwendig daß nicht allein die Belastung, sondern auch alle anderen den
Effect beeinflussenden Umstände in Berechnung gezogen werden. Um zum größten Theil
den Einfluß des Wetters auszugleichen, müssen die Durchschnittszahlen des
Kohlenverbrauches auf die Leistungen mehrerer Monate basirt und möglichst Monate
derselben Jahreszeit verglichen werden. Unter Berücksichtigung aller dieser Factoren
geschahen die Versuche auf der bayerischen Ostbahn; die Jahreszeit, die Belastung,
die Bahnstrecke, der Zustand der in den Vergleich gezogenen Maschinen waren fast
dieselben.
Wenn aber auch das Bestreben des Führers möglichst Kohlen zu sparen, das gleiche ist
wie früher, so ist er doch nicht im Stande, plötzlich aus dem viel leichteren Gang
der Maschine den vollen Betrag der Kohlenersparniß herauszuschlagen. Nicht selten wird auch
dem Apparat aus übelangebrachter Sparsamkeit das nöthige Oel versagt, weil Schieber
und Kolben ja doch niemals knurren, wenn auch viel weniger Oel angewendet wird.
Es ist daher leicht erklärlich, daß es bei der Locomotive sehr schwer fällt, genau
die Wirkung des Apparates kennen zu lernen. Bei einer stehenden Dampfmaschine
jedoch, welche die stets gleiche Arbeit ohne Anstand geleistet hat und von welcher
der bisherige Kohlenverbrauch genau bekannt ist, läßt sich die Wirkung des
Oeltropf-Apparates schnell und richtig erkennen. Da es aber einerlei ist, ob
die Dampfmaschine am Boden eines Zimmers oder am Rahmen der Locomotive befestigt
ist, so gelten die bei stehenden Dampfmaschinen gefundenen Resultate offenbar auch
für die Locomotive.
Bei einer Dampfmaschine mit einem täglichen Kohlenverbrauch von nur 14 Centner macht
sich der Apparat allein schon durch die im ersten Monat erzielte Kohlenersparniß
bezahlt, wie aus den Zeugnissen hervorgeht. Aber auch die Theorie garantirt die
Richtigkeit der in den Zeugnissen erwähnten Resultate. Bedenkt man, daß der Weg des
Dampfes aus dem Kessel in die Luft nur über die Schieber- und Cylinderflächen
führt, so wird man es leicht erklärlich finden, daß ein bei jedem Kolbenhub
eingeführter Oeltropfen — wie dieß mit dem Oeltropf-Apparat geschieht
— hauptsächlich zum Einfetten der Reibungsflächen verwendet wird und nur sehr
wenig oder gar nichts von ihm übrig bleiben kann, um in die Luft gerissen werden zu
können. Durch den Keßler'schen Apparat wird bekanntlich
bloß der Kolben und dieser bloß beim Leerlauf mit Fett eingerieben; mittelst des
Oeltropf-Apparates geschieht diese Einreibung nicht bloß beim Kolben sondern
auch beim Schieber, und nicht bloß beim Leerlauf, sondern auch während der Arbeit
— also bei jeder Radumdrehung.
Dieß vorausgeschickt, wollen wir die durch den Oeltropf-Apparat erzielte
Verminderung der Reibung durch Zahlengrößen veranschaulichen.
Der Coefficient der Schieberreibung wird bekanntlich durch den
Reibungs-Coefficienten für Wasserschmiere, d. i. durch 0,3 ausgedrückt. Der
Reibungs-Coefficient bei guter Oelung beträgt 0,07. Obwohl es möglich seyn
wird, mittelst genügender Oelzufuhr, sowie mittelst einer Oelleitung, welche das Oel
nicht allein näher an seinen Bestimmungsort bringt sondern auch gegen die
Dampfströmung ziemlich schützt, den Reibungs-Coefficienten auf 0,10
herabzubringen, so wollen wir hier doch bloß einen um die Hälfte verminderten
Reibungs-Coefficienten — also 0,15 annehmen.
Der Reibungs-Coefficient 0,30 bedingt bei der Schieberreibung der Locomotive,
wie wir aus den Citaten der Beschreibung ersehen, einen Effectverlust von 30 bis 35
Pferdekräften, daher mit Hinzunahme der Kolbenreibung einen Kohlenbedarf von 40 bis
48 Pfd. per Meile. Ist also der Coefficient 0,30 bloß
auf die Hälfte herabgebracht, so entsteht schon eine Kohlenersparniß von 20 bis 24
Pfd. per Meile oder bei gleichem Kohlenaufwand eine
Erhöhung des Nutzeffectes von 16 bis 18 Pferdekräften. Wir dürfen dieser
Kohlenersparniß von 20 bis 24 Pfd. per Meile um so mehr
sicher seyn, als die stete Oelfeuchtigkeit zwischen den Reibungsflächen in
Verbindung mit der Dampffeuchtigkeit den Schieber doch besser entlastet, als die
Dampffeuchtigkeit allein, von welcher ohnehin bei einem Druck von 6 bis 8
Atmosphären nicht viel die Rede seyn kann.
Unter dem Einfluß der beständigen Oelung erlangen die Schieber- und
Kolbenflächen die beste Dichtheit und wer aus der Praxis die Wirkung des sehr
dichten Zustandes dieser Flächen kennt, wird eine Ersparniß von durchschnittlich 5
Pfund Kohlen per Meile bei jedem Kolben und Schieber
gern zugeben. Wir erhalten daher, gering angeschlagen, eine Ersparniß von 30 bis 34
Pfd. Kohlen per Meile und darf ich mir sohin wohl
erlauben, den Oeltropf-Apparat als ein Mittel zu empfehlen um per Locomotivmeile 25 bis 30 Pfd. Kohlen sicherlich zu
ersparen, oder jene 16 bis 18 Pferdekräfte zu gewinnen, welche früher aufgewendet
wurden um Schieber und Kolben recht bald abzunutzen.
Hiermit sind die wichtigen an verschiedenen Orten erhaltenen Resultate bezüglich
Kohlenersparniß oder Mehrleistung zur Genüge erklärt. Wer diese einfachen
Erklärungen nicht annehmen will, setzt sich nicht allein in Widerspruch mit den
Thatsachen, sondern behauptet auch, daß es einerlei ist, ob man mit Dampf oder Oel
schmiert.
Die besprochenen Resultate stützen sich also auf die Wirkung des Apparates, bei jedem
Kolbenwechsel einen Tropfen Oel in den Schieberkastenraum gelangen zu lassen und es
erscheint daher angezeigt, diese Wirkungsweise durch Beweisführung der Eigenschaften
des Apparates näher zu erklären.
Der factische Beweis, daß das Capillarröhrchen R1 wirklich die Eigenschaft der Capillarität
besitzt, wird dadurch erlangt, daß man ein dem Apparat entnommenes Röhrchen mit dem
einen Ende in Oel taucht; es wird sich sogleich füllen und seinen Inhalt selbst dann
bei sich behalten, wenn man es von der Oelfläche wegzieht und in jeder möglichen
Lage bewegt.
Der factische Beweis, daß dieses Capillarröhrchen in Verbindung mit dem Rohr R wirklich fähig ist die Wirkung des Eigengewichtes des
Oeles aufzuheben, wird dadurch erlangt, daß man meinen Apparat mit Wasser füllt und
durch Schließen des Ventiles in denjenigen Zustand versetzt, in welchem er sich
während seiner Thätigkeit befindet. Es fließt alsdann kein Tropfen Wasser aus,
obwohl die Luft zur Röhre R einziehen kann. Wenn also
beim Stillstand nicht einmal Wasser abfließt, so wird das dickflüssigere Oel desto
weniger tropfen können, denn das Oel wird im Apparat nicht allein erwärmt, sondern
auch durch den Dampfdruck comprimirt und verdickt. Bei bewegter Maschine wird das
Wasser 50 bis 150mal schneller befördert als das Oel, wie man sich durch Proben
überzeugen kann.
Der factische Beweis, daß der Apparat stets rein bleibt und niemals die befürchtete
Verstopfung der Röhrchen eintritt, wird dadurch erlangt, daß man den Apparat während
längerer Zeit beobachtet und schließlich öffnet und untersucht. Das im Inneren
befindliche Sieb läßt keine Körper durchdringen welche größer als die Oeffnung des
Röhrchens sind. Sollte es wirklich denkbar seyn, daß einmal alle Maschen des großen
Siebes verlegt sind, so ist einleuchtend, daß eine Füllung mit Wasser oder
Terpenthinöl und ein kräftiges Dampfausgeben beim geöffneten Ventil alle
Unreinigkeiten hinausreißen wird.
Der factische Beweis der mit der Reibungsgröße proportionalen Oelung wird, wie folgt,
geführt:
Füllt man den Apparat mit Oel und läßt die Maschine unbewegt, so läßt sich —
man mag Dampf aufgeben oder nicht — eine Abnahme des Oeles nicht ermitteln,
wie oben ausführlich erklärt ist. Man setze nun die Maschine in Bewegung und ersehe
aus der Nachfüllung in längeren oder kürzeren Pausen den größeren oder geringeren
Oelverbrauch. Hat man sich auf diesem Wege thatsächlich überzeugt, daß bloß bei
bewegter Maschine Oelabfluß stattfindet, so hat man sich auch davon überzeugt, daß
bloß der Kolbenwechsel — die Differenz der Spannungen während eines
Kolbenhubes — die Anregung des Oelabflusses bildet. — Auf welche Weise
der Kolbenwechsel den Oelabfluß hervorruft, ist leicht zu erklären. Wer ohnehin
nicht davon überzeugt ist, daß sowohl im Kessel wie im Schieberkasten bei jedem
Kolbenhub ein Wechsel der Dampfspannung eintritt, der bedenke, daß im
Beharrungszustand — so oft der Schieber alle beide Dampfcanäle deckt —
die Dampfspannung wachsen und so oft er einen der Canäle öffnet, die Dampfspannung
fallen muß. — Am Zeiger eines empfindlichen Manometers ist dieser Wechsel
ersichtlich. Während der Periode der Dampfentweichung ist also der Druck im Oelgefäß
selbst stärker als in der Röhre R und dieses ist der
Moment des Oelabflusses
bei jedem Kolbenhub. Wenn aber klar ist, daß bloß die Differenz der Spannungen den
Oelabfluß hervorruft, so ist auch bewiesen, daß beim stärkeren Druck auf den
Schieber diese Differenz größer seyn muß, die Oelung demnach bei gleicher Druckhöhe
im Apparat proportional mit Kolbengeschwindigkeit und Druck — also
proportional mit der Reibungsgröße — stattfinden muß.
Ein weiterer factischer Beweis, daß nicht der Dampf als solcher, sondern bloß die
Bewegung der Maschine — die Differenz der Spannungen — den Oelabfluß
hervorruft, besteht darin, daß beim Luftsaugen d. i. bei der Bewegung in dampfleeren
Räumen die gleiche Oelung stattfindet.
Die erkannte Unfähigkeit der Condensationsapparate bei dampferfüllten Räumen zu ölen,
nöthigte mich die Condensation zu unterdrücken und in der erfolgreichen
Unterdrückung der Condensation ist der Hauptwerth des Oeltropf-Apparates
begründet. Wären aber die Condensationsapparate wirklich wirkungsfähig, so bliebe es
immerhin mißlich, daß die Quantität der Oelung von der Menge des gebildeten
Condensationswassers und nicht von den Kolbenschlägen abhängig ist. Bei stehenden
Dampfmaschinen wird nämlich zu wenig, bei Locomotiven zu viel Condensationswasser
gebildet.
Bei den Condensationsapparaten auf der Locomotive besteht eine innere Unmöglichkeit
bei dampferfüllten Räumen zu wirken. Das über der Rohröffnung befindliche Oel fällt
— wenn es nicht zu den undichten Hahnen ausgetrieben wurde — erst dann
in den Schieberkastenraum, wenn der Regulator abgestellt ist. Wo nämlich
Condensation stattfindet, fällt die Dampfspannung und wo beständig Dampf condensirt
wird, herrscht demnach auch beständig ein geringerer Druck. Es ist deßhalb im
Schieberkasten stets ein stärkerer Druck vorhanden als im Condensationsapparat und
die Tropfen können aus diesem Grunde unmöglich herabfließen. Damit die
Oel-Tropfen herabfließen können, muß im Schmierapparat die gleiche Atmosphäre
(der gleiche Druck) wie im Schieberkasten hergestellt werden; dieß wird durch die
Umhüllung vollkommen erreicht. Von dieser Umhüllung wird man nicht sagen können, daß
sie jemals bei einem Schmierapparat für Kolben und Schieber zur Anwendung gelangt
ist. Ich beanspruche sie deßhalb ausdrücklich als mein Eigenthum (ebenso wie das
Capillarröhrchen und die Oelleitung), denn einzig durch Unterdrückung der
Cöndensation ist das Herabfließen jener Oeltropfen ermöglicht, welche als Folge des
Spannungswechsels aus dem Capillarröhrchen hervortreten.
Daß die Condensation wirklich mit Erfolg unterdrückt ist, läßt sich leicht
beweisen:
Bedenken wir zuvörderst, daß das durch die erste Berührung von Dampf und Oel sich
bildende Wasser durchaus keine Rolle spielen kann. Das Gesetz der Schwere gilt auch
in dieser Atmosphäre; durch sein spec. Mehrgewicht wird das Wasser an den Boden des
Gefäßes geführt und muß da es zu feinen Röhren 50 bis 150mal schneller austropft als
das Oel, nach einigen Kolbenhüben verschwunden seyn. Sobald der Apparat nur
100° C. erlangt (und das geschieht schnell), muß die Bildung von
Condensationswasser um so mehr aufhören, als bei jedem Kolbenhub frischer Dampf
ankommt und fortgeht.
Zum factischen Beweis, daß sich wirklich kein Condensationswasser bildet und eine
Wirkungsweise nach Art der Condensationsapparate unmöglich ist, öffne man den
Apparat von Zeit zu Zeit oder fülle ihn in längeren oder kürzeren Zeiträumen auf,
und man wird im strengsten Winter sogar bei der Locomotive, wo das
Condensationswasser am reichlichsten gebildet wird zur Ueberzeugung gelangen, daß
der Oelspiegel immer tiefer sinkt, also sich immer weiter von der oberen Rohröffnung
entfernt, demnach auch nicht das Oel, wie bei der Condensationsbüchse, durch diese
Oeffnung abfließen kann. Während bei der Condensationsbüchse erst das Wasser
abgezapft werden muß, um eine neue Füllung zu ermöglichen, ist mein Apparat gar
nicht zum Wasserabzapfen eingerichtet, weil er sich nach und nach bis zum letzten
Tropfen entleert.
Die irrige Meinung, daß es bloß mit Hülfe der Condensation möglich ist, Oel in
dampferfüllte Räume einfließen zu lassen, ist sehr verbreitet. Man wird aus meiner
Darlegung die Ueberzeugung schöpfen, daß mein Apparat gerade das entgegengesetzte
Princip vertritt, er unterdrückt die Condensation. Die mit demselben erhaltenen
erfreulichen Resultate liefern den besten Beweis für die Richtigkeit meiner
Darstellungen.
Nachdem ich im Vorstehenden den Oeltropf-Apparat erschöpfend besprochen zu
haben glaube, erkläre ich mich mit Vergnügen zu weiteren etwa gewünschten
Aufschlüssen bereit.
Das immer mehr sich verbreitende klare Verständniß der physikalischen Grundsätze,
sowie das in neuester Zeit immer mehr zu Tag tretende Bestreben mittelst praktischer
Einrichtungen Vortheile zu erzielen, bieten mir außer den bis jetzt erzielten
Erfolgen die beste Garantie, daß meine Erfindung eine zeitgemäße ist und sich durch
den großen Nutzen, welchen sie dem Dampfmaschinenbetriebe verschafft, zur
allgemeinen Anwendung empfiehlt.
Seit der kurzen Veröffentlichung meiner Erfindung ist die Zahl der bestellten
Apparate auf 107 gestiegen. Bei 7 Bahn- und 1
Dampsschifffahrts-Verwaltung befinden sich Probeapparate in Thätigkeit. Von
Verwaltungen sowohl wie von Privaten sind Nachbestellungen, günstige Zeugnisse und
anerkennende Zuschriften eingelaufen, an Private sogar in einem halben Jahre mehr
Oeltropf-Apparate abgesetzt worden als Keßler'sche
in Zeit von zwei Jahren. Man wird sich daher nicht wohl der Ansicht verschließen
können, daß entscheidende günstige Erfahrungen über meinen Apparat vorliegen.
Weiden, im Juni 1868.
Fr.
Schauwecker.