Notizen von der Weltausstellung in Philadelphia 1876; von Ingenieur Müller-Melchiors. Mit Abbildungen auf Tafel I. (Fortsetzung von S. 567 des vorhergehenden Bandes.) Müller-Melchiors, Notizen von der Weltausstellung in Philadelphia 1876. 72. Cosinus-Regulator von Gebrüder Buß. (Fig. 1 bis 6 [d/4].) Schon bei Besprechung der interessanten Regulirungsvorrichtung von J. G. Bodemer (*1876 222 505) 592) hatten wir auf ein zweites deutsches Ausstellungsobject aus der Klasse der Regulatoren hingewiesen; es ist dies der Cosinus-Regulator von Gebrüder Buß, Erfinder des bekannten Buß'schen Regulators (*1871 202 481) *1875 216 195). Beide Constructionen, jede in ihrer Art vortrefflich, sind völlig verschieden und gradezu entgegengesetzt in ihrer principiellen Begründung, sowie in den damit angestrebten Zielen. Während es Bodemer gelungen ist, durch geistreiche Anordnung des Stellzeuges und Anbringung seiner Correcturvorrichtung einen Regulator zu schaffen, welcher zum ersten Male in der Technik eine vollkommene Regulirung erreicht, in Folge dieses Vorzuges und seiner indirecten Wirkungsweise zur Expansionsregulirung der größten Dampfmaschinen geeignet und dabei fast unabhängig von der Construction des Geschwindigkeitsmessers ist, besteht der Cosinus-Regulator grade in einer Verbesserung dieses letztern. Das Resultat dieser Verbesserungen ist zunächst die Erzielung einer vollständig gleichen Empfindlichkeit und nahezu constanten Energie des Regulators in allen Kugelstellungen, ferner aber die Möglichkeit, mittels einer einfachen Vorrichtung den Regulator aus einem vollständig astatischen in einen mehr oder weniger statischen umzuändern. Wie wesentlich aber grade dieser Umstand in Betracht kommt, sobald der Regulator direct und ohne Stellzeug zur Maschinenregulirung benutzt werden soll, ist in der einleitenden Uebersicht zu Bodemer's Regulator erörtert worden (Bd. 222 S. 507 und 512). Der Cosinus-Regulator hat somit bei der ungeheuren Mehrzahl unserer einfachern Dampfmaschinen ein weites Feld seiner Anwendung, so daß ein näheres Eingehen auf die Begründung seiner Wirkungsweise wohl am Platze ist. Die Skizze Figur 1 stellt den Cosinus-Regulator in principiellen Linien dar. Y ist die continuirlich rotirende Regulatorspindel, K ein darauf befestigter Arm, B eine gleichfalls mit Y rotirende, aber auf- und abwärts verschiebbare Hülse. In C enthält B die Drehungsachse eines Systemes dreier fest verbundenen Hebel a, b, c, von denen die beiden erstem je ein Gewicht A und A1 tragen, der dritte einen Gleitbacken p, welcher in der Schleifbahn des Armes K geradegeführt ist. Bei der Rechtsdrehung des Hebelsystemes a, b, c im Sinne des Pfeiles der Figur 1 wird der Gleitbacken durch seine feste Bahn an der Abwärtsbewegung gehindert und statt dessen die Drehungsachse C sammt der Hülse B nach aufwärts gehoben; das umgekehrte findet bei Linksdrehung des Hebelsystemes statt, und die hieraus erfolgende Hülsenverschiebung wird zur Bewegung des Regulatorstellzeuges verwendet. In Folge des hier stattfindenden Zusammenhanges der einzelnen Theile tritt folgende Gleichgewichtsbedingung für die bewegliche Hülse ein, sobald die Achse Y mit der Winkelgeschwindigkeit ω (g = Acceleration) zu rotiren beginnt: Textabbildung Bd. 224, S. 20 In dieser Gleichung bedeutet das erste Glied das linkssinnige Drehmoment (nach dem Pfeile der Figur 1) der Schwungkugeln A und A1, das zweite und dritte Glied das Drehmoment ihres Eigengewichtes und des Hülsengewichtes, alles bezogen auf die Drehungsachse C. Die beiden letztern Ausdrücke sind im Hinblick auf Figur 1 leicht verständlich. Der Schwerpunkt der Kugeln A. und A1 ist in S, ihr Gesammtgewicht Q, die Verbindungslinie von S nach C hat die Länge s und den Winkel ψ mit der Verticalen; somit besteht ein rechtssinniges Drehmoment um die Achse C von der Größe Qs sin ψ. Das Gesammtgewicht G + Q von Hülse und Kugeln findet ferner seinen einzigen Stützpunkt durch den Hebel c und Gleiklotz p in dem Arme K; daher äußert sich der hier auftretende Widerstand, die Achse C als fest gedacht, im gleichfalls rechtssinnigen Momente (G + Q) c sin (β - ψ) worin c die Länge des Hebelarmes von C nach p und β den constanten Neigungswinkel desselben zur Schwerpunktslinie s bezeichnet. Der Ausdruck ω2/g Q r s cos ψ endlich, welcher das linkssinnige Drehmoment der Fliehkraft beider Schwungkugeln ausdrückt, constituirt das eigentliche Charakteristikon des Cosinus-Regulators, mag jedoch erst weiter unten erörtert und vorläufig als richtig angenommen werden. Zunächst werde die aufgestellte Gleichgewichtsbedingung aufgelöst in Textabbildung Bd. 224, S. 20 Wird hier nun β so gewählt, daß Textabbildung Bd. 224, S. 21 so vereinfacht sich die Gleichgewichtsbedingung zu Textabbildung Bd. 224, S. 21 woraus sich der variable Neigungswinkel ψ eliminirt und damit die Winkelgeschwindigkeit ω gänzlich unabhängig von der Stellung der Schwungkugeln darstellt. Dieselbe ist vielmehr für gegebene Construction eine Constante, ausgedrückt durch die Gleichung Textabbildung Bd. 224, S. 21 derart, daß der Regulator in jeder Stellung, aber bei nur einer Geschwindigkeit im Gleichgewicht, somit völlig astatisch ist. Wird dagegen der Winkel β verändert, so verliert auch der Regulator die vollkommene Astasie, wie sich aus Auflösung unserer ursprünglichen Gleichgewichtsgleichung nach ω ergibt. Hiernach ist nämlich allgemein Textabbildung Bd. 224, S. 21 In der praktischen Ausführung, wo die Constanten feste Werthe annehmen und G = 3 Q und c = 1,5s wird, vereinfacht sich dieser Ausdruck zu Textabbildung Bd. 224, S. 21 und wird dann nach der oben aufgestellten Bedingung Textabbildung Bd. 224, S. 21 gesetzt, so wird ω = 40,8 Textabbildung Bd. 224, S. 21, und der Regulator ist astatisch. Der betreffende Winkel arc cos β = 1/6 ist 80° 24′ 21″; sobald derselbe nur um weniges verändert wird, geht der Regulator der Astasie verlustig. So wird für β = 90° ω = 40,8 Textabbildung Bd. 224, S. 21 und daher die Winkelgeschwindigkeit abhängig vom Ausschlagwinkel ψ. Innerhalb der praktischen Grenzen desselben von -30° zu +30° wächst ω von 95 auf 104: für ψ = 0 wird ω = 100 für ψ = -arc tg 6 = -80° 32′ wird ω = 0 für ψ = +90° wird ω = ∞. Hiernach ist es einleuchtend, wie durch Veränderung des Winkels β der Cosinus-Regulator aus einem völlig astatischen zu einem beliebig statischen umgewandelt werden kann, und es erübrigt nunmehr, vor Beschreibung der praktisch durchgeführten Construction, noch die Entwicklung des in unserer Gleichgewichtsgleichung für Figur 1 aufgestellten ersten Factors für das Moment der Fliehkraft: Textabbildung Bd. 224, S. 22 Betrachten wir zunächst das Gewicht A am ersten Arme des dreiarmigen Hebels der Figur 1. Wenn mit a dessen Hebellänge vom Punkte C, mit φ der Ausschlagwinkel aus der Verticalen und mit r der feste Abstand der Drehachse C von der mit ω Winkelgeschwindigkeit rotirenden Regulatorspindel Y bezeichnet wird, so ist die Fliehkraft der Kugel A gleich Textabbildung Bd. 224, S. 22 Hieraus ergibt sich ein linkssinnig wirkendes Drehmoment um die Achse C gleich Textabbildung Bd. 224, S. 22 und in gleicher Weise von der Kugel A1 ein im selben Sinne wirkendes Drehmoment Textabbildung Bd. 224, S. 22 somit das combinirte Drehmoment beider Kugeln Textabbildung Bd. 224, S. 22 Um nun ein Cosinuspendel zu bilden, d. h. eine solche Combination von rotirenden Gewichten, bei welcher für constante Winkelgeschwindigkeit das Moment der Centrifugalkraft nur dem Cosinus des Ausschlagwinkels proportional ist, muß die zweite Hälfte des vorliegenden Ausdruckes gleich Null gesetzt werden: A a2sin φ cos φ = A1 b2 sin φ1 cos φ1 Dafür ergeben sich sofort die Bedingungen φ + φ1 = 90°, Aa2 = A1b2 als entscheidende Merkmale des Cosinuspendels, und das Moment der Centrifugalkraft wird Textabbildung Bd. 224, S. 22 Mit diesem Werthe waren wir oben in die Gleichgewichtsgleichung eingegangen und haben daraus die charakteristischen Eigenschaften des Cosinus-Regulators entwickelt. Auf die constructive Durchführung dieses Principes übergehend, genügen wenige Worte zur Beschreibung.Fig. 2 und 3 zeigt im Verticalschnitt und Grundriß die Regulatorspindel Y Y, welche am obern Theile in ein flaches Stück ausgeschmiedet ist, das die Stelle des Armes K der Figur 1 vertritt und mit dem gleichen Buchstaben bezeichnet ist. Ueber Y verschiebt sich die aus zwei halbkugelförmigen Hälften zusammengeschraubte Hülse B und wird von einem in K eingenieteten Stift (linke Seite der Figuren 2 und 3) mitgenommen. Die untere Hälfte von B trägt beiderseits zwei Lager, durch welche die Wellen C gesteckt sind, welche je einen dreiarmigen Hebel tragen. Derselbe muß sich hier dem beschränkten Raume der Hülse B einfügen und ist daher der Deutlichkeit halber in Figur 4 bis 6 (etwas verkleinert) in seinen drei Ansichten herausgezeichnet. Die Anordnung der Gewichte A und A1 an den Hebelarmen a und b entspricht vollkommen der principiellen Darstellung; dagegen ist statt des Gleitbackens p eine Rolle eingeführt, die in einer Fortsetzung des Gewichtes A1 gelagert ist und auf dem Ansatze K der Regulatorspindel aufläuft. Der principielle Zusammenhang des Hebelsystems bleibt dadurch selbstverständlich ungestört; indem aber hier der Laufzapfen der Rolle p in einer excentrischen Bohrung verdreht werden kann, ist dadurch die Möglichkeit gegeben, den Winkel β zu verändern. Die Hülse B findet ihren obern Anschlag in dem Ansatze der Regulatorspindel, und die untere Begrenzung in einem Bundringe auf derselben; hier ist auch der Hals in B eingedreht, von welchem die Stellzeugverbindung zur Drosselklappe oder Expansionsstellung abgeleitet wird. Die Vorzüge, welche den Cosinus-Regulator in Folge seiner principiellen Grundlage auszeichnen, sind schon oben hervorgehoben worden; dazu kommt noch der hier verwendbare große Ausschlagwinkel der Kugeln und entsprechende Muffenhub, endlich vom constructiven Standpunkt aus die große Einfachheit, welche er selbst vor dem Watt'schen Pendelregulator voraus hat. Durch die hohle kugelförmige Hülse, welche den ganzen Mechanismus einschließt, erhält der Cosinus-Regulator ein sehr gefälliges Aussehen, das ihn besonders vortheilhaft von der unästhetischen Erscheinung des ältern Buß'schen Regulators unterscheidet; letzterer ist außerdem bei gleicher Leistungsfähigkeit wesentlich schwerer, hat geringern Muffenhub und nicht jene constante Energie und gleichmäßige Empfindlichkeit, welche den Cosinus-Regulator auszeichnet. Die Fabrikation des Buß'schen Cosinus-Regulators wurde von der Eisengießerei und Maschinenfabrik H. Gruson in Buckau bei Magdeburg übernommen. 73. Der Eclipse-Injector. (Fig. 7 bis 9 [c/3].) Entsprechend der geringen Anwendung der Injectoren in der amerikanischen Praxis waren auch nur wenig Ausstellungsobjecte dieser Klasse erschienen. Der interessanteste ist der so genannte „Eclipse“-Injector — ein beliebtes Beiwort für „Alles übertreffende“ amerikanische Erfindungen — welcher in Figur 7 bis 9 dargestellt ist. Beim ersten Anblick unterscheidet sich derselbe in nichts von einem gewöhnlichen Giffard-Injector; — die Nadel ist jedoch nicht verstellbar, sondern nur um ihre Längsachse drehbar und zieht, anstatt in die Düse einzudringen, dieselbe mehr oder weniger nahe zu sich heran. Zu diesem Zwecke ist die Austrittdüse mit der Fangdüse zu einem gemeinschaftlichen Gußstücke vereinigt (Fig. 9), welches in dem Injectorgehäuse eingeschliffen ist und längs der Spindel dadurch verschoben werden kann, daß eine rückwärtige Verlängerung eine Mutter trägt, welche das Gewinde der Spindel umfaßt. Die Mutter und mit ihr der Düsenkörper ist durch zwei vorspringende Rippen an der Drehung gehindert (Fig. 8) und muß sich daher beim Drehen der Spindel vor- und zurückschieben. Hierdurch ist die Stopfbüchsendichtung der Giffard'schen Nadel glücklich vermieden und außerdem ermöglicht, nach Lösen einer Ueberwurfmutter den Injector zu zerlegen, ohne die Rohrverbindungen zu stören. 74. Hardick's Niagara-Pumpe. Figur 10 [b/3]. Besonders bemerkenswerth an dieser direct wirkenden Dampfpumpe ist die einfache Construction der Saug- und Druckventile; dieselben sind in einem gemeinsamen Ventilgehäuse zwischen Pumpenkörper und Windkessel angeordnet (Fig. 10) und bestehen aus hohlen Metallwürfeln, welche in Querwänden des Ventilgehäuses geführt und durch Anschläge im Hube arretirt werden. Zu unterst sitzen die Saugventile; sie sind durch eine verticale Zwischenwand von einander getrennt und communiciren einerseits mit dem Pumpencylinder, anderseits mit den Eintrittöffnungen e, welche rechts und links am Cylinder angebracht sind. Ueber den Saugventilen, auf einer horizontalen Zwischenwand, sind die Drukventile angeordnet und vermitteln den Uebergang des Druckwassers vom Pumpencylinder in die Austrittöffnungen a des Windkessels. Durch Lösen eines einzigen, central angebrachten Schraubenbolzens wird der Deckel des Ventilgehäuses entfernt und der Zugang zu den vier Ventilen hergestellt. Sobald sich eine Seite der Ventile ausgeschlagen hat, werden sie auf eine andere umgedreht; sind sie endlich ganz zerstört, so lassen sich neue leicht nachschaffen und in der Zwischenzeit durch rechteckig behobelte Holzklötze ersetzen. Der Pumpencylinder ist mit einer Metalllegirung ausgebüchst, der Kolben mit Compositionsringen gedichtet. Die Steuerung des Dampfcylinders endlich hat eine gewisse Verwandtschaft mit der Blake'schen Anordnung (*1875 218 14). Das Schiebergesicht trägt einen E-Schieber und neben diesem einen kleinen, auf der Zeichnung nicht ersichtlichen Hilfsschieber. Im Rücken des E-Schiebers ist ein Hilfscylinder angebracht, in welchem ein Kolben spielt, jedoch derart, daß der Kolben durch seine Stange beiderseits im Schieberkasten gehalten ist, und sich daher der E-Schieber verschieben muß, sobald am einen oder andern Ende des Hilfscylinders Einströmung, resp. Ausströmung stattfindet. Dies wird bedingt durch die Stellung des Hilfsschiebers, welcher, als gewöhnlicher D-Schieber construirt, auf der Seitenfläche des E-Schiebers sein Schiebergesicht hat und durch Hebelübersetzung von einem Kreuzkopfe K der Kolbenstange aus hin und her bewegt wird. In Folge dessen erhält die Pumpe eine größere Länge, gleichzeitig damit aber auch eine positive Bewegung des Hilfsschiebers, so daß sie von jeder Stellung aus angelassen werden kann. 75. Van Hagen's Handbohrmaschine. (Fig. 11 bis 13 [b. c/4].) Das in den Figuren 11 bis 13 durch drei Schnitte dargestellte Werkzeug, patentirt von demselben Erfinder, dessen interessante Constructionen wir schon mehrfach (* 1876 222 108. 402) zu beschreiben Gelegenheit hatten, vereinigt die Vorzüge bequemer Handhabung und schöner Arbeit in sich, welche bekanntlich der gebräuchlichen Bohrratsche beide völlig abgehen. Die Hagen'sche Maschine wird in gewöhnlicher Weise über dem Arbeitsstücke eingespannt, indem der Obertheil entweder gegen einen Bohrwinkel sich anstemmt, oder in einer Zwinge eingeschraubt wird. Dem entsprechend wird der aus Fig. 11 und 12 ersichtliche Schlüssel auf die eine oder andere Weise in die aus dem Gehäuse hervorragende Hülse eingesteckt und der in derselben gelagerte Kern so lange gedreht, bis die Bohrerspitze in das Arbeitsstück einzudringen beginnt. Dann ergreift der Arbeiter die in Figur 12 angedeutete Kurbel und stellt durch continuirliche Drehung derselben das Bohrloch her, ohne sich weiter mit der Vorrückung des Bohrers befassen zu müssen, da diese von der Maschine automatisch besorgt wird. Zu diesem Zwecke hat die in einem langen Halse gelagerte Spindel der Handkurbel (Fig. 12) außer dem am Ende befindlichen Kegelrade noch ein Stirnrad aufgesetzt, welches in ein zweites, seitlich im Gehäuse gelagertes Stirnrad eingreift (Fig. 11) Die Spindel des letztern trägt weiters eine Schnecke und diese endlich greift in ein Schneckenrad (Fig. 13 und 12), welches in der Verticalachse des Gehäuses über dem Bohrkopfe gelagert ist und den Vorschub besorgt. Indem nämlich das Schneckenrad nach unten ein festes Widerlager findet, nach oben dagegen mit einer Schraubenspindel verbunden ist, welche in das Muttergewinde einer im Gehäuse geradegeführten Hülse eingreift, so ist klar, daß letztere bei Rechtsdrehung der Handkurbel nach aufwärts sich aus dem Gehäuse herauszuschieben strebt und, hieran durch den Bohrwinkel verhindert, den Bohrer in das Bohrloch hineinpreßt. Das in die geradegeführte Hülse eingesetzte Mutterstück muß dabei gleichfalls an der Drehung verhindert werden, was dadurch geschieht, daß der Schlüssel, welcher zu dessen Einstellung dient, an einem Anschlage arretirt wird. Ist dagegen die Bohrung vollendet, so wird durch Rückdrehung des Schlüssels die geradegeführte Hülse wieder in das Gehäuse hineingeschoben, bis die Handbohrmaschine frei unter dem Bohrwinkel herausgenommen werden kann. Dieses nette Werkzeug, welches außer der Kurbel, der Bohr- und der Geradführungshülse alle Bewegungstheile vollkommen geschützt und verborgen hält, ist selbstverständlich in seinem Grundgedanken nicht neu; aber es zeigt durch die vollendete Verkörperung dieses Gedankens unläugbar die Hand eines Meisters in mechanischen Dingen. (Schluß folgt.)