Ueber Neuerungen an Luft- und Gasmaschinen. (Patentklasse 46. Fortsetzung des Berichtes Bd. 236 S. 1 und 89.) Mit Abbildungen. Slaby, über Neuerungen an Luft- und Gasmaschinen. Offene Luftmaschinen (Tafel 8). Die meisten der in den Patentschriften enthaltenen Neuerungen dieser Kategorie von Luftmaschinen betreffen weniger das allgemeine Princip und die Art des Kreisprocesses, welchem die Luft unterworfen wird, als vielmehr constructive Einzelheiten des Ofens, der Pumpe und des Arbeitscylinders. Nach den vielfachen schlechten Erfahrungen, welche in den letzten Jahren mit geschlossenen Oefen (bei den sogen. Feuerluftmaschinen) gemacht worden sind, kann es nicht Wunder nehmen, daſs die Erfindung zum Theil wieder zu den offenen äuſseren Feuerungen mit Heiztöpfen oder Röhrensystemen, wie sie schon von Ericsson, Wilcox und Redtenbacher vorgeschlagen wurden, zurückkehrt. Das Hauptinteresse concentrirt sich bei diesen Neuerungen auf die Construction des Ofens und des Erhitzers. Leonh. Hopmann in Bonn (* D. R. P. Nr. 7517 vom 11. Februar 1879) verwendet als Erhitzer zwei in einander gesteckte Cylinder (Fig. 1 und 2 Taf. 8), die zwischen sich einen Hohlraum g zur Aufnahme der Arbeitsluft frei lassen. Die Luft wird zwischen diesen Cylindern sowohl – von innen, als von auſsen geheizt, indem die Heizgase vom Rost und Feuerraum h aus innerhalb der Rohre nach oben, sodann auſserhalb durch den cylindrischen Mantel i ziehen, nach unten fallen und von da seitlich zum Schornstein abgeführt werden. Zum Schütze gegen die Ausstrahlung der Wärme nach auſsen ist ein Holzmantel k angebracht. Vor dem Hohlraum g führt ein Kanal e durch den Vertheilungsschieber m zum Cylinder a; derselbe ist oben und unten geschlossen und enthält einen luftdicht schlieſsenden Kolben b mit verdickter Kolbenstange c, so daſs der von dem Kolben bestrichene Raum auf der einen Seite gröſser ist als auf der anderen; der kleinere Raum steht durch ein im Deckel angebrachtes Saugventil d, welches gleichzeitig die Stopfbüchse ersetzt, mit der äuſsern Atmosphäre, durch den Kanal o und das Druckventil f mit dem Heizraum g in Verbindung. Der Cylinder a ist doppelt ausgeführt, die Maschine also doppelt wirkend, ihre Arbeitsweise ist die folgende. Beim Hingange des Kolbens wird auf der kleineren Seite durch das Ventil d kalte Luft angesaugt, beim Hergange wird dieselbe verdichtet und in den Heizraum g gepreſst. Hier erhitzt, tritt die Luft durch den Schieber m über den Kolben b und treibt denselben abwärts. Beim Hingange öffnet der Schieber m der Luft einen Ausweg ins Freie oder in den Raum q unter dem Roste, wo sie zur Verbrennung dient. Fig. 3 bis 7 Taf. 8 stellen drei andere Formen des Erhitzers dar für offene Luftmaschinen von E. H. Nacke in Dresden (* D. R. P. Nr. 7185 vom 18. Februar 1879). In Fig. 3 ist die Heizfläche des Erhitzers vergröſsert durch in das stehende Rohr o eingegossene Querröhren e und Ausbauchungen n, die in verschiedener Weise angeordnet sein können. Fig. 4 und 5 zeigen die Wärme abgebende Fläche vergröſsert durch an a angegossene Flügel f, welche in ganz gleicher Weise wirken sollen wie derartige Angüsse an bekannten Constructionen von Dampfheizöfen (vgl. H. Fischer 1878 228 * 1). In Fig. 6 und 7 endlich sind die Röhren a und b des Erhitzers durch zwei über einander gestülpte oben geschlossene Hauben ersetzt. Die Heizgase steigen auf einer Seite der Scheidewand s in die Höhe und gehen auf der anderen Seite herab, um durch c zu entweichen. Die erhitzte Luft geht durch das Rohr t1 nach dem Arbeitscylinder, während t2 (in Fig. 6 weggelassen) die Verbindung mit dem Pumpcylinder vermittelt. Die gewählten Formen bieten den Vortheil, daſs die wenigen vorhandenen Dichtungen der stärksten Hitze entzogen sind; allen Theilen ist ferner eine freie Ausdehnung gestattet, zu welchem Zwecke bei d (Fig. 3 und 4) die Verbindung der beiden Theile a und b durch elastische Platten hergestellt ist. Die bisher ausgeführten offenen Luftmaschinen waren einfach wirkend; wollte man doppelte Wirkung erhalten, so muſste der Arbeitscylinder zweimal ausgeführt werden. Einen Versuch, die Doppelwirkung mit nur einem Arbeitscylinder zu erzielen, zeigt die Luftmaschine von Martin Hanner in Grabow bei Stettin (* D. R. P. Nr. 4400 vom 8. Mai 1878). Durch die Luftpumpe a (Fig. 8 und 9 Taf. 8) wird die Luft in den Heiztopf b gedrückt und dort erhitzt. Von hier tritt die gespannte heiſse Luft durch das Ventil e und den Kanal h in den Raum c über dem Arbeitskolben und drückt diesen nach unten. Wenn der Kolben seine tiefste Stellung erreicht hat, wird das Ventil e geschlossen und das Ventil f geöffnet. Die im Raum c des Arbeitscylinders befindliche expandirte Luft, deren Spannung jedoch noch gröſser sein muſs als die atmosphärische, tritt nun durch das Ventil f in den Kanal i und in den Raum d unter dem Arbeitskolben und drückt hier, da die Kolbenfläche dieses Raumes gröſser ist als die des Raumes c, den Kolben durch weitere Expansion nach oben. Hat der Kolben seine höchste Stellung erreicht, so tritt die Luft aus d durch das Ventil g ins Freie oder unter den Rost des Heiztopfes. Die Differenz der Kolbenflächen in c und d läſst sich so bemessen, daſs beim Aufgang des Kolbens fast dieselbe Arbeit entwickelt wird wie beim Niedergang. Die auf- und niedergehende Bewegung wird durch die Hebel k und k1 auf die Kurbel übertragen. Die Steuerung der Ventile e, f und g geschieht durch die auf der Kurbelwelle befindlichen Daumen l und Hebel m. Der Kolben der Luftpumpe a ist ähnlich wie bei dem Hock'schen Motor direct mit dem Arbeitskolben verbunden. Von offenen Luftmaschinen mit geschlossener Feuerung (Feuerluftmaschinen 1879 232 * 200) finden sich in den veröffentlichten Patentschriften mehrere Constructionen. Zunächst die bereits besprochenen Maschinen von Felix Brown (1879 231 * 486. * D. R. P. Nr. 3928 vom 1. Mai 1878) und Julius Hock (1877 225 * 227. 1878 227 104. * D. R. P. Nr. 2047 vom 4. December 1877). Von diesen hat sich die erstere in England und Deutschland in wenig Jahren einen ansehnlichen Wirkungskreis erobert. Hr. Civilingenieur Veitmeyer verwendet die Brown'sche Maschine mit besonders gutem Erfolge beim Betriebe der Nebelhörner und Sirenen auf den Küstenstationen. An folgenden Orten haben dieselben bis jetzt Aufstellung gefunden: Rixhoeft, Arcona, Marienleuchte (Fehmarn), Eider-Feuerschiff, Wangeroog, Borkumer Riff. Die Feuerluftmaschinen verdichten hierbei Luft und blasen sie durch Sirenen. Sie geben das hohe h und zwar in Pausen von 1 Minute Töne von 5 Secunden Dauer. Früher wurden die Sirenen allgemein mit Dampf betrieben (in Bülk noch heut); doch hat die Erfahrung jetzt zu Gunsten der Feuerluftmaschinen entschieden. Der Hauptvortheil, den sie dem Dampfbetriebe gegenüber bieten, beruht auf der Schnelligkeit des Anheizens; in 20 Minuten sind die Maschinen zum Betriebe fertig, während das Anheizen der Dampfkessel ¾ Stunden und darüber verlangte. Dazu kommt, daſs die Stationen nur selten von sachkundigen Ingenieuren besichtigt werden und die Bedienungsmannschaften der Feuerschiffe alles andere eher als gute Kesselwärter sind. Die Dimensionen der aufgestellten Brown'schen Maschinen sind die folgenden. Arbeitscylinder: Durchmesser = 812mm, Hub = 508mm. Pumpcylinder: Durchmesser = 267mm, Hub = 609mm. Die Maschinen machen durchschnittlich 60 Umdrehungen in der Minute und verdichten die Blaseluft auf 2,6 bis 3k,0 Ueberdruck. Jul. Hock in Wien hat seine Luftmaschine mit einigen Verbesserungen versehen (* D. R. P. Nr. 8365 vom 29. Mai 1879), welche sich auf die Regulirung und auf die Construction der Ventile beziehen. Fig. 11 bis 13 Taf. 8 veranschaulichen die von ihm angewendete Art der Regulirung. Das Wesen derselben besteht darin, daſs ein Schwungkugelregulator benutzt wird zur Theilung der von der Pumpe kommenden verdichteten Luft in zwei verschiedene Ströme derart, daſs je nach dem augenblicklichen Kraftbedarf sämmtliche verdichtete Luft, nur ein Theil derselben oder gar keine nach dem Feuerraume gelangt und hier erhitzt wird, während der übrige Theil in kaltem Zustande nach dem Arbeitscylinder geführt wird. Ein gewöhnlicher Schwungkugelregulator, durch die beiden Kegelräder k und l von der Schwungradwelle m angetrieben, wirkt mittels einer Hebel Verbindung b auf zwei Drosselklappen T und U, deren Verbindung mit einander und deren Stellung gegen einander in Fig. 11 und 12 in vergröſsertem Maſsstab dargestellt ist. Beide Klappen sind theils von einander abhängig, theils unabhängig. In der in Fig. 11 und 12 gezeichneten Stellung ist die Drosselklappe U ganz geschlossen, die Drosselklappe T dagegen steht ganz offen. Senkt sich nun die durch den Regulator regierte Stange b, so bleibt U geschlossen, während T allmählich ebenfalls abschliefst (höchster Stand des Regulators). Hebt sich dagegen die Stange b aus der gezeichneten Lage, so wird die Drosselklappe U durch die andere Drosselklappe T allmählich geöffnet und ist ganz offen, wenn die den Durchgang mehr und mehr verengende Drosselklappe T diesen ganz abschliefst (niedrigster Stand des Regulators). Bei der geringsten Umdrehungszahl ist T ganz geschlossen, U ganz geöffnet. In Folge dessen wird die gesammte von der Luftpumpe N gelieferte Luftmenge, welche vom Druckventil der Pumpe in das Windrohr R strömt, ihren Weg durch die Drosselklappe U und durch den in der Chamottemauerung ausgesparten Kanal U1 nach dem Vorwärmer H nehmen. Aus diesem gelangt die Luft auf bekannte Weise bei der Feuerthür in den Ofen und von diesem durch den Ventilkasten Z in den Arbeitscylinder. Arbeitet die Maschine schneller und beginnt der Regulator zu steigen, so wird nach Maſsgabe des Steigens der Regulatorhülse die Drosselklappe T direct mehr und mehr geöffnet, die Drosselklappe U aber durch ihr Gewicht i entsprechend geschlossen. Es gelangt also nun nicht mehr sämmtliche Luft, sondern nur ein Theil derselben, durch die Drosselklappe U nach dem Ofen, während der übrige Theil durch das Zweigrohr S und die Drosselklappe T mit Umgehung des Ofens nach den Ventilkasten Z und aus diesem durch das Einlaſsventil nach dem Arbeitscylinder gelangt Dieser direct abgeführte kalte Luftstrom erfüllt gleichzeitig den Zweck, das in der Verbindung zwischen Ofen und Arbeitscylinder befindliche Zulaſsventil, sowie alle mit demselben in Berührung kommenden Theile des Ventilkastens zu kühlen. Bei plötzlicher Entlastung der stark geheizten und bis zur Grenze ihrer Leistungsfähigkeit angestrengten Maschine erweist sich die oben beschriebene Regulirungsmethode, welche nur für die gewöhnlichen Gangverhältnisse dienen soll, noch nicht energisch genug. Nachdem der sich immer mehr hebende Regulator die Drosselklappe T ganz geöffnet, die Drosselklappe U ganz geschlossen hat (Stellung in Fig. 11), demnach gar keine Luft mehr nach dem Ofen gelangt, beginnt bei noch weiterer Hebung des Regulators die Drosselklappe T wieder mehr und mehr sich zu schlieſsen, um beim höchsten Ausschlage des Regulators den Durchgang ganz abzusperren. Die Maschine bremst sich daher durch geringere oder gröſsere Anstauung der Luft in dem Windrohr R von selbst, wobei jedoch der in der verdichteten Luft aufgespeicherte Arbeitsüberschuſs in rationeller Weise bei der darauf folgenden Mehrbelastung der Maschine wieder verwendet wird. Fig. 13 zeigt die Construction des Einlaſsventiles für die erhitzte Luft, welches behufs leichterer Beweglichkeit entlastet ist. A ist das Ventil, welches zwischen dem Ofen und dem Arbeitscylinder in dem Ventilkasten Z eingeschaltet ist; die Ventilstange B verbindet dasselbe fest mit einem im Cylinder D luftdicht eingeschlossenen Kolben C. Eine unter dem Kolben C befindliche, gegen den Cylinderdeckel sich stützende Schraubenfeder drückt den Kolben stets nach oben. Bei f1 verbindet ein Rohrstutzen den Ventilkasten Z mit dem Arbeitscylinder; ein anderer unter dem Einlaſsventil mündender Rohrstutzen f2 verbindet den Ventilkasten mit dem Ofen, g ist ein dünnes Rohr, welches den unteren Theil des Cylinders D mit dem Stutzen f1, und e ist ein anderes gleiches Rohr, das den oberen Theil des Cylinders D mit dem Windrohr R verbindet. Ist das Einlaſsventil A geschlossen, so wird dasselbe mit der im Ofen herrschenden Luftspannung auf seinen Sitz gedrückt. Diesem Druck nach aufwärts wirkt der Druck auf den Kolben C entgegen, welcher über demselben in dem Cylinder D herrscht. Da aber dieser Kolben einen gleichen oder etwas kleineren Querschnitt als das Einlaſsventil besitzt und da über dem Kolben C, in Folge des Verbindungsrohres e, dieselbe Spannung wie in dem Windrohre E, also auch wie in dem Ofen herrscht, so entlastet der Kolben C das Einlaſsventil A fast vollständig. H. F. Wallmann in Hannover (* D. R. P. Nr. 9336 vom 30. August 1879) hat sich eine offene LuftmaschineWallmann nennt seine Luftmaschine, entgegen dem allgemeinen Sprachgebrauch, eine „geschlossene“; der letztere Ausdruck bezieht sich nur auf die Feuerung, da die Maschine selbst eine offene ist. Um ähnliche Verwechselungen zu vermeiden, habe ich schon früher für die vorliegende Maschinengattung den Namen „Feuerluftmaschine“ vorgeschlagen. mit einer eigentümlich construirten geschlossenen Feuerung patentiren lassen. In einem Füllofen wird hierbei das Brennmaterial zunächst vergast, um dann in einem zweiten Behälter unter Luftzuführung verbrannt zu werden. Fig. 14 Taf. 8 stellt den Gaserzeuger dar, dessen innerer Raum A mit Brennstoff angefüllt ist; letzterer ruht auf dem Roste a, die Asche fällt in den Raum B. Durch die mit einer Drosselklappe versehene Röhre b wird die nöthige Luft zugeführt. Der Brennstoff ist rings gegen Abkühlung möglichst geschützt, indem der Raum zwischen dem aus feuerfestem Thon hergestellten Mantel h und dem äuſseren eisernen Mantel k mit schlechten Wärmeleitern angefüllt ist. Die entwickelten Gase gelangen durch kleine Oeffnungen c in den ringförmigen Raum f und werden von hier durch das Rohr d abgeführt. Der Gaserzeuger kann oben behufs Einführung von Brennstoffen und zur Reinigung geöffnet werden. Zu diesem Zweck ist die kreisrunde Oeffnung C mit einem cylindrischen Ansatz versehen, in welchen ein oben offener, unten geschlossener Cylinder D genau paſst. Dieser Cylinder D wird durch einen Bügel in seiner Lage festgehalten und durch eine gewöhnliche Stopfbüchse abgedichtet. Damit die heiſsen Gase das Dichtungsmittel nicht angreifen, werden der Cylinder D von innen und der cylindrische Ansatz C von auſsen durch Wasser gekühlt. Die Oeffnung C ist so groſs, daſs der Rost a durch dieselbe herausgenommen und die Asche aus dem Räume B entfernt werden kann. Figur 15 stellt die Vorrichtung dar, in welcher das entwickelte Gas verbrannt wird und die Verbrennungsgase mit atmosphärischer Luft vermischt werden. Das Gas wird in den Raum H geführt, welcher oben durch eine Eisenplatte und eine auf letzterer ruhende Thonplatte geschlossen ist. Beide Platten sind mit länglichen schlitzartigen Löchern m versehen, durch welche das Gas aus dem Räume H in den Raum E gelangt; hier soll das Gas verbrennen, und die dazu nöthige Luft wird durch die Röhre o in den Raum J und von da durch ähnliche schlitzartige Oeffnungen n durch die Thonplatte nach E geführt. Der Raum E ist durch einen aus feuerfestem Thon hergestellten Kegelmantel vom Räume F und dieser durch einen ebensolchen concentrischen, aber oben geschlossenen Kegelmantel vom Räume G getrennt, der zweite Kegelmantel aber ist in seinem unteren Theile so durchlöchert, daſs die aus E kommenden und durch F ziehenden Verbrennungsgase nach G gelangen können. In dem Räume G wird durch schlitzartige Oeffnungen p von unten kalte Luft zugeführt und mit den Verbrennungsgasen gemischt. Von hier aus werden die Gase einer aus Arbeitscylinder und Luftpumpe bestehenden offenen Luftmaschine zugeführt. Die Luftmaschine (Fig. 16 Taf. 10) zeigt eine eigentümliche Anordnung der Pumpe. Der Pumpenkolben P, mit Saugventil e und Druckventil a versehen, ist fest am Gestell der Maschine; der Pumpen cylinder Q dagegen bildet ein zusammenhängendes Stück mit dem Arbeitskolben, der sich in dem Arbeitscylinder L bewegt und bei q an der Pleuelstange hängt. Durch das Doppelsitzventil M wird die erhitzte Luft in den Arbeitscylinder geführt, durch N die verbrauchte Luft ausgestoſsen. Zwischen dem Arbeitscylinder und dem Arbeitskolben befindet sich ein Zwischenraum, welcher zwar so klein als möglich, aber doch so groſs sein soll, daſs eine Reibung an ungeschmierten Stellen vermieden wird. Damit die heiſse Luft aus dem Cylinder L nicht entweichen kann, ist im oberen Theile desselben eine Stopfbüchsendichtung vorgesehen, deren Dichtungsmaterial auf besondere Art gegen die Einwirkung der heiſsen Gase geschützt ist. Einen Augenblick vor der Oeffnung des Ventiles M wird ein Ventil O geöffnet, durch welches kalte Luft, die sich unter demselben Druck wie die heiſsen Gase befindet, in den Raum zwischen Kolben und Cylinder strömt. Ist dieser Zwischenraum mit kalter Luft gefüllt, so wird das Ventil O wieder geschlossen, in der Regel viel früher als M. Um zu verhüten, daſs sich diese kalte Luft mit der heiſsen mischt und letztere die erstere aus dem Zwischenraum verdrängt, ist der Arbeitskolben unterhalb seiner niedrigsten Stelle, die noch in die Stopfbüchse beim höchsten Hube eintritt, mit einer Labyrinthdichtung versehen. Der obere Theil des Cylinders und des Kolbens wird durch Wasser gekühlt. Ueber die Anordnung der Pumpe ist wenig hinzuzufügen. Durch e strömt Luft in den Pumpencylinder, wenn letzterer sich nach unten bewegt, während durch das zweite Ventil a beim Aufgang des Pumpencylinders die verdichtete Luft in eine (in der Zeichnung fortgelassene) Röhre gepreſst wird, welche zum Ofen führt. Die Stopfbüchsen der Ventilstangen bei M und N sind dadurch vor Hitze geschützt, daſs zwischen Ventilkasten und Stopfbüchse eine an die Ventilstange eng anschlieſsende Röhre eingeschaltet ist, wodurch man im Stande ist, die sich im Zwischenraum befindenden heiſsen Gase durch Wasser genügend abzukühlen. A. S.