XXVIII. Ueber Dampfmaschinen-Kolben mit Metallliederung, nebst Beschreibung eines neuen Kolben der Art von meiner Erfindung. Von Dr. Ernst Alban. Mit Abbildungen auf Tab. V. Alban, über Dampfmaschinen-Kolben mit Metallliederung. In der in Bd. XXVIII. S. 337 dieses Journ. enthaltenen Darstellung der Grundzuͤge meines neuen Dampfentwikelungs-Princips habe ich auf der 375sten Seite in einer Note meine Gruͤnde angegeben, warum ich fuͤr Dampfmaschinen von sehr hohem Druke Kolben mit Metallfuͤtterung in allen Faͤllen fuͤr voͤllig unzulaͤssig erachte, und zugleich meine Meinung unverholen daruͤber abgegeben, daß ich in der Anwendung solcher Kolben eine Hauptursache des Mißlingens der Perkins'schen Maschinen zu finden mich berechtigt glaube. Obgleich meine Gruͤnde fuͤr diese Behauptung sich auf laͤngst bekannte Erfahrungen stuͤzen und das Gewicht derselben jedem praktischen Mechaniker einleuchten duͤrfte, so habe ich doch zu meinem Erstaunen gefunden, daß auch in Deutschland noch jezt praktische Leute fuͤr eine Dampfmaschine von sehr hohem Druke einen solchen Kolben fuͤr einen besonders nothwendigen Apparat halten. Ein Mechaniker dieser Art ist der Hr. Uthe in Dresden, der in einem neuem, in diesem Journale, im XXIX. Band, S. 177 enthaltenen Aufsaze uͤber Hr. Perkins Dampfmaschine woͤrtlich behauptet: ein guter Metallkolben sey bei hohem Dampfe eine unerlaͤßliche Bedingung. Ich fuͤr mein Theil dagegen bin durch die Beobachtung so vieler Dampfmaschinen mit Metallkolben, sowohl gewoͤhnlicher niedrig druͤkender, als hoch pressender, in Deutschland und England, mehr vom Gegentheile dieser Behauptung uͤberzeugt worden, indem ich gefunden habe, daß bei allen diesen Kolben ein mehr oder minder großer Dampfverlust Statt finde; so daß ich sogar die Ursache des geringen Nuzeffectes so vieler neuern Hochdrukmaschinen in der Anwendung derselben, vorzuͤglich aber in dem Gebrauche unzwekmaͤßiger und fehlerhaft construirter suchen mochte. Fehlerhaft und unzwekmaͤßig construirt ist leider aber der groͤßte Theil der bisherigen Metallkolben, vorzuͤglich fuͤr Hochdrukmaschinen, theils schon aus demjenigen allgemeinen Gesichtspunkte betrachtet, den ich in obiger Note aufgestellt habe, theils in Betracht der Anordnung ihrer verschiedenen Theile, ihrer Ringe oder Segmente, theils endlich in Betreff der Metalle, die man zu diesen Segmenten oder Ringen gewaͤhlt hat. Wenn ich diese meine Behauptung in den folgenden Zeilen dadurch zu bewahrheiten streben werde, daß ich auf die Hauptfehler jedes der bisherigen Metallkolben speciell aufmerksam zu machen mich bemuͤhe, so sey es mir vorerst noch vergoͤnnt, einige der Hauptschwierigkeiten im Allgemeinen aufzufuͤhren, die einer zwekmaͤßigen Anwendung solcher Kolben uͤberhaupt im Wege stehen, und in denen die vorzuͤglichste Ursache ihrer Unzwekmaͤßigkeit, d.h. ihrer Undichtheit zu suchen ist. 1) Es gibt wenige Werkstaͤtten, die so vollkommene Cylinderbohrwerkzeuge vorzuͤglich fuͤr Cylinder von groͤßerm Durchmesser, besizen, daß sie diese von so erstaunlich genauer Bohrung als sie fuͤr Metallkolben unumgaͤnglich noͤthig sind, zu liefern vermoͤgen. Wer aus der Erfahrung weiß, wie schwer schon kleinere Metallflaͤchen auf einander so dampfdicht zu schleifen sind, daß sie das Durchdringen hochdruͤkender, hoͤchst duͤnner und elastischer Daͤmpfe vollkommen verhindern, und was die Hauptschwierigkeit ist, bei steter Bewegung auf und uͤber einander verhuͤten, der wird es, selbst wenn er nicht Eingeweihter ist, begreiflich finden, daß es uͤberaus schwer sey, eine so große Flaͤche, als die Waͤnde eines groͤßern Cylinders sind, mit den vielen verschiedenen Theilen eines Metallkolben bei seiner Bewegung darin in stetem genauen Contacte zu erhalten. Er wird gestehen muͤssen, daß eine außerordentliche Genauigkeit in der Bohrung noͤthig sey, um hier zu einem erfreulichen Ziele zu gelangen, und ein langes Ausschleifen und Ausschmirgeln und nachheriges Einschleifen des Kolben in den Cylinder, wobei der Kolben nicht selten durch das Eindringen des Schleifmittels in seine Gefuͤge leidet und wieder undicht gemacht wird, zu verhuͤten, vorzuͤglich wenn er nicht vergißt, daß durch ein solches Aus- und Einschleifen doch nur immer kleinere Fehler in der Bohrung verbessert werden koͤnnen, waͤhrend die groͤßern und schaͤdlichem bleiben. Wie leicht aber auch ein gut und dicht gegossener Cylinder auf einem vorzuͤglichen Bohrwerke durch das Einfressen der Bohrschneiden, durch das Wechseln der leztern, durch ihre Abnuzung, (alles oft gar nicht zu vermeidende Zufaͤlligkeiten und Unvollkommenheiten eines jeden solchen Werkzeuges,) verdorben werden koͤnnen, beweiset die Erfahrung leider taͤglich demjenigen, der Maschinenbau viel unter Haͤnden hat, und mit allen dabei vorkommenden Maͤngeln bekannt ist. Daß alle diese großen Schwierigkeiten mit dem Durchmesser der Cylinder wachsen, halte ich fast fuͤr uͤberfluͤssig zu bemerken. 2) Die Fabrikation guter Metallkolben ist mit eben so großen Schwierigkeiten verknuͤpft, als die der dazu noͤthigen Dampfcylinder. Diese wachsen um so mehr, je complicirter der Kolben ist, und je mehr Theile daran unter einander dampfdicht und zugleich beweglich zu verbinden sind. Die Verfertigung guter Metallkolben gehoͤrt nur den vorzuͤglichsten Werkstaͤtten an, die mit allen den vielen Apparaten versehen sind, durch deren Anwendung die gehoͤrige Genauigkeit und Sicherheit bei der Construction derselben erreicht wird, ohne großen Zeit- und Kostenaufwand zu veranlassen. Ein Metallkolben darf nicht einmal mittelmaͤßig, viel weniger schlecht gearbeitet seyn, erfordert daher ganz ausgesuchte Arbeiter, und diese sind eben so selten, als alles vollkommene in der zeitlichen Welt nur in dem Felde der frommen Wuͤnsche zu finden ist. 3) Ein kalt in den Dampfcylinder eingeschliffener Metallkolben verhaͤlt sich zu diesem ganz anders in der Hize der Daͤmpfe und bei ihrem Druke, als bei dem kalten Einschleifen selbst. Die Hize dehnt beide Theile aus, und zwar in einem nicht ganz guͤnstigen Verhaͤltnisse. Der Cylinder wird in dem Grade weiter, daß die Segmente nicht ganz genau centrisch mehr mit seinen Waͤnden bleiben, auch veraͤndern die einzelnen Theile des Kolbens und sein Koͤrper ihre Verhaͤltnisse einiger Maßen zu einander. Diese Maͤngel werden um so fuͤhlbarer, je groͤßer die Hize ist, welcher die Cylinder und Kolben ausgesezt werden. Bei Hochdrukmaschinen, bei denen sonst der kleinere Durchmesser der Dampfcylinder guͤnstigere Resultate verheißt, wird die Anwendung der Metallkolben daher immer unvollkommener werden, je mehr mit der, der Dichtheit des Kolben Gefahr bringenden, groͤßern Hize das andringende Fluidum zugleich einen immer hoͤhern Druk und eine groͤßere Elasticitaͤt gewinnt. 4) Die Metallkolben schleifen sich bei der Arbeit nicht, wie man gewoͤhnlich anzunehmen pflegt, immer dichter ein, sondern verlieren haͤufig dadurch an Vollkommenheit, daß ihre an dem Cylinder reibenden Flaͤchen mehr oder weniger zerstoͤrt werden, vorzuͤglich wenn das Fett fehlt oder unzwekmaͤßige Metalle gewaͤhlt sind. Ist aber erst ein geringer Grad von Zerstoͤrung eingetreten, so ist die Zernichtung beider Theile um so schneller und unvermeidlicher. Haͤufig befoͤrdern Rost im Cylinder nach einem laͤngern Stillstande der Maschine, oder ein schlechtes Wasser, die Zerstoͤrung eines der beiden Theile, oder beider zugleich. Ich komme nun zur naͤhern Betrachtung der verschiedenen Metallkolben, die bisher vorzuͤglich in Anwendung kamen, und werde mich bemuͤhen, zu zeigen, worin die Hauptfehler in ihrer Construction liegen, und aus welchen Ursachen von allen kein langer, immer vollkommen dampfdichter Gang zu erwarten sey. Um mich dabei kuͤrzer fassen zu koͤnnen, will ich diese Hauptfehler in der Construction zuvor im Allgemeinen angeben. a) An keinem einzigen derselben ist dafuͤr gesorgt, daß bei allmaͤhligem Abschleifen der Segmente oder Ringe an den Cylinderwaͤnden, die Stellung derselben in einem solchen guͤnstigen Verhaͤltnisse zu einander bleibe, daß zu allen Zeiten, selbst bei der groͤßten Abnuzung der Segmente oder Ringe, die Dampfdichtigkeit des ganzen Kolben und seiner einzelnen Theile unter einander erhalten werde. b) Viele der Metallkolben bestehen aus zu vielen einzelnen Theilen, Segmenten oder Ringen, deren Dichtung unter einander, unbeschadet ihrer freien Beweglichkeit, mit unendlich vielen Schwierigkeiten verbunden ist, so daß sie weder anfangs bei der Verfertigung ganz vollkommen herzustellen sind, noch sich lange in einem sichern Zustande erhalten koͤnnen. c) Bei mehreren Kolben verhindert die Art der Stellung der Segmente oder Ringe die gehoͤrige Beweglichkeit derselben unter einander, so daß sie sich nicht in jedem Verhaͤltnisse gleich leicht ausdehnen und den Schluß mit den Cylinder-Waͤnden behalten koͤnnen. d) Manche veraͤndern bei Abnuzung ihrer Segmente die Lage dieser unter einander so unguͤnstig, daß die Cylinder-Waͤnde dadurch Nachtheil erfahren und stellenweise ausgeschliffen und verdorben werden. e) Bei manchen werden einzelne Theile zu stark gegen die Cylinder-Waͤnde, und zwar durch die wirkenden Daͤmpfe, angedruͤkt, so daß sie und der Cylinder dadurch leiden. f) Zuweilen werden Metallkolben auch von unzwekmaͤßigen Metallen, z.B. von Stahl construirt. Diese Anordnung habe ich vorzuͤglich nachtheilig in Hochdrukmaschinen mit hoͤherm Druke gefunden. Meine Erfahrung hat mir gezeigt, daß Stahlkolben immer bald den gußeisernen Dampfcylinder zerstoͤren, indem sie ganze Stuͤke aus demselben ausschleifen und ihn schnell voller Furchen graben. Man wird diese einzelnen Unvollkommenheiten der bisherigen Metallkolben lebhafter fuͤhlen, wenn ich sie speciell an den verschiedenen Kolben selbst ruͤge. Bei einer genauern Beurtheilung derselben werde ich zugleich Gelegenheit finden, einzelne kleinere Maͤngel aufzudeken, die gerade nicht in obige 6 Hauptnummern hinein zu bringen seyn mochten. Ich beginne mit der Beurtheilung 1) Des aͤltesten und zuerst wohl von Cartwright erfundenen Metallkolben, der aus 2 Lagen Quadranten unter und hinter einander besteht, wovon die Hintere die Fugen der vordern und die untere die der obern schließt. Beschreibungen und Abbildungen davon findet man in Christ. traité de Mechan. ind., in Bernouilli's Dampfmaschinenlehre und im polytechn. Journale, Bd.i. S. 155. Dieser Kolben verfaͤllt vorzuͤglich in den unter, a, geruͤgten Fehler, auch ist er so complicirt, und besteht aus so vielen einzelnen unter einander zu dichtenden beweglichen Theilen, daß er wohl fuͤr einen der unvollkommensten Metallkolben gelten kann. Um ersteres zu beweisen, habe ich in Fig. 28 einen solchen Kolben und zwar die eine Lage seiner Quadranten nach bedeutender Abnuzung seiner aͤußern Peripherie an den Cylinder-Waͤnden vorgestellt. Man sieht hier, daß die Fugen zwischen allen verschiedenen Quadranten viel groͤßer geworden sind, und daß leztere nicht mehr genau centrisch mit den Cylinder-Waͤnden liegen, folglich ihre vortheilhafte Lage sowohl gegen die Cylinder-Waͤnde als unter einander voͤllig verloren. Eine natuͤrliche Folge hievon ist, daß die Fugen der aͤußern Quadranten durch die Hintere Lage nicht so sicher und dicht mehr geschlossen werden koͤnnen, indem die Quadranten dieser Lage unter einander zu viel Spielraum gewonnen haben, um nicht oft zu wakeln und mehr oder weniger, theilweise oder im Ganzen, aus ihrer richtigen Stellung zu kommen. Anstatt, daß die hintern Quadranten die Fugen der vordem mit Flaͤchen deken sollen, schließen sie nur allein noch an die Eken derselben scharf an, wie bei, a, b, c, und d, zu sehen ist. Welcher Nachtheil fuͤr den Gang des Kolben wird in diesem Falle daraus erwachsen, wenn Daͤmpfe durch die weit geoͤffneten und schlecht nach hinten geschlossenen Fugen hinter seine Quadranten dringen und diese nun mit großer Gewalt gegen die Cylinder-Waͤnde draͤngen, zumal wenn selbige dicht an solche anschließen sollten? 2) Aber auch den so weit und breit beruͤhmten Barton'schen KolbenBeschreibungen und Abbildungen davon siehe im polytechn. Journal, Bd. XIII. S. 317, so wie in Olivier Evans Manuel und Bernoulli's Dampfmaschinenlehre., der eigentlich die Erfindung eines Hr. Brown, eines nord-amerikanischen Advokaten seyn soll, treffen in Bezug auf Num. a, große Vorwuͤrfe, die Hr. Reed zu Petersburg mit Recht geruͤgt hat, und die durch die prahlerischen ZeugnisseMechan. Magaz. N. 256, 6. Julius, S. 390. u.s.f. der englischen Fabriken-Besizer, die ihn anwenden, aber nach laͤngern Gebrauch desselben schwerlich selbst in ihre Dampfcylinder hineingesehen haben, keinesweges entkraͤftet oder gar aufgehoben werden. Schon der kalt pruͤfende Blik jedes unbefangenen Kenners wird die Construction des Barton'schen in Fig. 29 abgebildeten, freilich sehr einfachen, Kolbens mit Recht tadeln muͤssen, wenn er die Anordnung der Keile desselben genau betrachtet. Hier wird er naͤmlich sogleich finden, daß diese Keile bei dem, waͤhrend eines laͤngern Gebrauchs, unausbleiblichen Abschleifen der Segmente und ihrem daraus folgenden Nachaußentreten, in einem weit groͤßern Verhaͤltnisse hervordringen, als diese, so daß sie die in Fig. 30 abgebildete Stellung gegen die Segmente einnehmen muͤssen. Dem wird es ferner einleuchten, daß selbige mit ihren, sich nicht in dem Verhaͤltnisse ihres Hervortretens nach Außen abschleifenden, Winkeln, a, b, c, Furchen in die Cylinder arbeiten muͤssen, ehe sie dieß aber thun, den Schluß der Segmente an die Cylinder-Waͤnde stoͤren werden, anstatt ihn zu befoͤrdern, auch den andringenden Daͤmpfen wohl Spielraum zwischen sich und den Segmenten zum durchdringen verstatten koͤnnen. Daß dem wirklich so sey, habe ich aus dem Munde vieler englischen Engineer und Maschinenwaͤrter gehoͤrt, und diese haben mir es groͤßten Theils ohne alle Aufforderung vertraut, weßhalb ich in ihre Behauptung um so weniger Zweifel zu sezen mich berechtigt glaube. Wenn Hr. Perkins anfangs prahlte, daß derjenige Barton'sche Kolben, den er in seiner ersten Maschine anwandte, und von Stahl hatte arbeiten lassen, nach laͤngerm Gebrauche und selbst bei einem Hizegrade, der ihn blau hatte anlaufen lassen, wie polirt befunden sey,Polytechn. Journal, Bd. XII. S. 103. so haben dieser seiner oͤffentlichen Aussage die Berichte seiner Arbeiter voͤllig widersprochen, indem diese Arbeiter mir oft erzaͤhlt haben, daß alle Perkins'schen Cylinder mit Barton'schen Stahlkolben sogleich voller Furchen befunden worden seyen. 3) Denjenigen Metallkolben, den die HHrn. Taylor und Martineau in London anwenden, und der aus einem aͤußern und einem innern, an einer Seite aufgeschnittenen, elastischen Ringe besteht, wovon der innere Ring die Fuge des aͤußern dekt, trifft ohne Zweifel der Vorwurf einer zu großen Unbeweglichkeit dieser Ringe. Der Druk derselben auf einander, wobei beider Flaͤchen sich in ihrem ganzen Umfange beruͤhren, und so eine bedeutende, und in der Hize nach fuͤhlbarer werdende, Reibung verursachen, verhindert beinahe ganz die Biegsamkeit des aͤußern Ringes und sein dichtes Anschmiegen an die Cylinder-Waͤnde, daher dieser Kolben, wie die Erfahrung auch lehrt, viel Dampf unbenuzt entschluͤpfen laͤßt, und so den Effect der Maschine bedeutend vermindert. Zudem trifft diesen Metallkolben noch ein anderer Vorwurf, der naͤmlich, daß er bei einer laͤngern Arbeit auch bald allen Schluß verliert, weil die Elasticitaͤt seiner Ringe nur sehr begrenzt und also das Maximum ihrer Ausdehnung bald erreicht ist. Wenn naͤmlich dieses Maximum den Ringen durch die Groͤße des Durchmessers aufgedrungen wird, den man ihnen beim Abdrehen in der Drehbank vor dem Durchschnitte gibt, so kann dasselbe nicht weit den Durchmesser des Cylinders uͤbertreffen. Bei einem Cylinder von 6 Zoll Durchmesser wird dem aͤußern Ringe vor dem Aufscheiden kaum 1/8 Zoll zugegeben. Dieser 1/8 Zoll stellt dem Ringe bei seinem Einklemmen in den Cylinder, wobei er zusammengedraͤngt und sein Durchmesser verkleinert wird, die Grenze, bis zu welcher er wieder aufzuspringen vermag, wenn er aus dem Cylinder herausgenommen wird. Ist dieser 1/8 Zoll also bei seiner Arbeit im Cylinder abgeschliffen, so hat seine Elasticitaͤt oder vielmehr sein Druk gegen die Waͤnde des Cylinders das Ende erreicht und der Kolben ist unbrauchbar. Ein gleicher Vorwurf trifft 4) den Metallkolben des Hrn. PerkinsAbbildung und Beschreibung davon im polytechn, Journal Bd. XIII. S. 305. der seiner Struktur nach sonst ohne Widerrede der einfachste und zwekmaͤßigste unter allen Kolben dieser Art ist, indem derselbe nur aus Einem elastischen, an einem Ende aufgeschnittenen, Ringe und zwei unelastischen besteht, welche leztere einer nach oben, einer nach unten, die durch den Durchschnitt des mittlern elastischen Ringes entstehende Fuge oder Luͤke deken, indem sie uͤber und unter selbiger durch eine innere Spiralfeder gegen die Cylinder-Wand angedruͤkt werden. Der mittlere elastische Ring hat naͤmlich ebenfalls bald das Maximum seiner Ausdehnung erreicht und wird deßhalb mit der Zeit unbrauchbar. Zudem ist bei diesem Kolben noch der Druk der Daͤmpfe auf die beiden unelastischen Ringe, die, außer der Stelle, wo sie die Fuge des elastischen Ringes deken, die Cylinder-Waͤnde gar nicht beruͤhren, sehr zu beachten, vorzuͤglich bei sehr hohem Druke der Daͤmpfe. Und ob nun gleich der Grad dieses Anpressens der Ringe an die Cylinder-Waͤnde nur der Groͤße derjenigen Oberflaͤche der Ringe entspricht, die wirklich mit dem Cylinder in Contakt steht und zum Zweke der Fugenschließung nicht groß zu seyn braucht, so ist derselbe doch von großer Bedeutung, wo die Maschine mit einer Dampfkraft von mehreren hundert Pfunden auf dem Quadratzoll arbeiten soll. Ob in solchem Falle durch dieses heftige Anpressen der Ringe der Cylinder an der betheiligten Stelle nicht eher weggeschliffen und verdorben werden koͤnne als an seinem uͤbrigen Umfange, steht sehr zu bedenken. Was den Perkins'schen Kolben empfiehlt, ist seine große Einfachheit, die seinen Bau sehr erleichtert und dabei wenige Apparate und Werkzeuge noͤthig macht. Auch duͤrften Reparaturen desselben mit sehr wenigen Umstaͤnden verknuͤpft seyn. Gerne raͤume ich ein, daß mein spaͤter zu beschreibender Kolben in allen diesen Punkten dem Perkins'schen nachstehe, indessen hat man bei seinem Bau weniger Schwierigkeit zu bekaͤmpfen, als die bloße Ansicht desselben glaubend machen moͤchte, wenn man diejenige Methode bei seiner Fabrikation befolgt, die ich nachher angeben werde. 5) Hrn. Jessops MetallkolbenBeschreibung und Abbildung davon im polytechn. Journ. Bd. XII. S. 56, so wie in Bernouilli's Dampfmaschinenlehre., der aus einem spiralfoͤrmig gewundenen und auf einem Polster von Werg oder Hanf ruhenden Ringe besteht, scheint mir ein sehr unvollkommener Kolben zu seyn, indem daran theils das Durchdringen der Daͤmpfe zwischen den Windungen des Ringes, die nicht gut auf einander geschliffen werden koͤnnen, sehr beguͤnstigt wird, theils aber auch die Spirale bei ihrer Ausdehnung, wobei ihre beiden Enden sich zuruͤkziehen, zwischen den Dekplatten des Kolbenkoͤrpers loker werden muß, theils endlich, weil wegen der Anwendung des Hanfpolsters der Kolben eben so bald vergaͤnglich als ein gewoͤhnlicher Hanfkolben wird, dieß Hanfpolster aber auch, wenn es dicht an die Spirale anschließen soll, zu stark gegen selbige druͤken und diese gegen die Cylinder-Waͤnde pressen muß. Findet Hrn. Jessops Kolben wirklich Anwendung, so moͤchte sich diese wohl nur auf Maschinen mit niederm Druke beschraͤnken, da er fuͤr Hochdrukmaschinen in jedem Falle zu undicht, unsicher und vergaͤnglich seyn wuͤrde. Nachdem ich nun auf die Maͤngel der bisherigen Kolben mit Metallfuͤtterung aufmerksam gemacht habe, gehe ich zur Beschreibung meines neuen Metallkolben uͤber. Seine Vortheile werden durch das Voraufgeschikte erst recht in die Augen springen, und sein Werth dadurch bestimmt und gewuͤrdigt, zugleich aber auch die Stunden, die ich seiner Erfindung widmete, als nuͤzlich gerechtfertigt werden. Ich erfand denselben waͤhrend meines Aufenthaltes in England, und wandte ihn in einer Hochdrukmaschine an, die mit 200 Pfund Dampfdruk auf den Quadratzoll in Thaͤtigkeit gesezt wurde. Der Kolben bestand eine Probe mit 300 Pfund Dampfdruk fuͤr den Quadratzoll und zeigte sich dabei voͤllig dicht. Er arbeitete in einem gußeisernen Dampfcylinder von 6 Zoll Durchmesser, der mit einem halbrunden, schon fruͤher von mir in diesem Journale beschriebenen, Bohrer gebohrt war. Der Koͤrper des Kolben sowohl, als seine Segmente bestanden aus einer Composition von 7 Theilen Kupfer und 1 Theil Zinn, welches Metall in großer Hize am besten auf Gußeisen arbeitet. Wenn ich diesen Kolben als einen vorzuͤglichen Metallkolben empfehle, so gilt diese Empfehlung nur fuͤr seine Anwendung auf Maschinen mit niederm Druke und gewoͤhnliche Hochdrukmaschinen von 3 bis zu 10 Atmosphaͤren Druk. Warum ich fuͤr hoͤhern Druk den Gebrauch der Metallkolben fuͤr unzulaͤnglich und schaͤdlich erachte, habe ich fruͤher schon gruͤndlich aus einander gesezt. Man sieht den Kolben in Fig. 31 und 32 von außen, in Fig. 33 im senkrechten Durchschnitte, in Fig. 7 in einem horizontalen Querdurchschnitte durch die obere Lage der Segmente, und in Fig. 8 in einem gleichen Durchschnitte durch die untere Lage derselben abgebildet. Ich habe denselben fuͤr einen Cylinder von 0 Zoll Durchmesser gezeichnet, und den Maßstab dabei gesezt, um die Groͤßen-Verhaͤltnisse seiner einzelnen Theile genauer beurtheilen zu koͤnnen. Sein Koͤrper ist cylindrisch und besteht aus zwei gleichen Haͤlften, die durch mehrere Schraubenbolzen zusammengezogen werden. Jede Haͤlfte hat eine Dekplatte fuͤr die Segmente. Diese Dekplatten und der Koͤrper schließen den Raum ein, welchen die Segmente mit ihren Federn einnehmen. In Fig. 4 und 5 bezeichnen, a, und b, die beiden Dekplatten, in Fig. 6 sieht man den ganzen Koͤrper im perpendikulaͤren Durchschnitte, a, a, ist der Koͤrper und zwar die obere Halste mit seiner Dekplatte, b, b, c, c, ist die untere Haͤlfte mit ihrer Dekplatte, d, d, e, e, sind 2 der, zur Vereinigung beider bestimmten, Schraubenbolzen. Die Kolbenstange, f, ist immer nur an der einen, der obern oder untern, Haͤlfte befestigt. Sie durchdringt naͤmlich die Achse derselben mit ihrem Ende. Dieses Ende ist so weit, als es im Kolbenkoͤrper stekt, etwas schwaͤcher gearbeitet, (d.h. um 1/4 oder 1/3) als die uͤbrige Stange. Da wo der schwaͤchere Theil angeht, laͤuft der staͤrkere Theil kegelfoͤrmig ab und ist mit dem so entstehenden, einem Kegelventile gleich sehenden, Ablaufe in eine correspondirende Vertiefung des Kolbenkoͤrpers dampfdicht eingeschliffen. Durch diese Anordnung wird das Eindringen der Daͤmpfe in den Kolbenkoͤrper verhuͤtet. Das aͤußerste Ende der Kolbenstange tritt auf der entgegengesezten Seite der Kolbenkoͤrperhaͤlfte hervor und enthaͤlt hier ein Gewinde, auf welches eine Mutter, g, geschraubt wird, um beide Theile mit einander zu verbinden. Die andere Haͤlfte des Kolbenkoͤrpers hat fuͤr das Ende der Kolbenstange und seine Mutter einen Ausschnitt. In diesem liegen beide Theile frei, ohne das genaue durch die Schraubenbolzen, c, c, zu bewirkende Anziehen der einen Kolbenhaͤlfte au die andere zu hindern. Anmerkung. Es moͤchte manchem Mechaniker unzwekmaͤßig duͤnken, daß ich das Kolbenstangenende nicht zugleich durch die zweite Kolbenkoͤrperhaͤlfte habe treten lassen. Durch das Vorschrauben der Mutter wuͤrde ich dann, mit der Befestigung der Kolbenstange am Kolbenkoͤrper, zugleich das Anziehen beider Kolbenkoͤrperhaͤlften verbunden, und dadurch dem Kolben mehr Einfachheit gegeben haben. Mein Zwek bei der angegebenen Einrichtung entschuldigt aber unstreitig diese kleine Umstaͤndlichkeit. Ich wollte naͤmlich das Andruͤken der Dekplatten an die Segmente voͤllig unabhaͤngig machen von der Befestigung der Kolbenstange am Kolben, um zu jeder Zeit nach Willkuͤhr oder Beduͤrfniß den Druk auf die Segmente reguliren zu koͤnnen, was in dem Falle, wo der Kolben in verschiedenen Temperaturen arbeiten soll, mit großen Vortheilen verbunden ist, auch bei einer Reparatur seine Auseinandernahme und Wiederzusammensezung sehr erleichtert. Die Anordnung der Segmente meines Kolben und ihrer Stellung neben und uͤber einander ersieht man am deutlichsten aus Fig. 34 und 35. Ich habe beide Lagen derselben, sowohl die obere als untere, abgebildet, um einen recht deutlichen Begriff zu geben von dem Verhaͤltnisse beider Lagen zu einander, und dem dadurch bewirkten vollkommenen Schlusse des Kolben. Beide Lagen bestehen aus 2 unbeweglichen Kreisabschnitten, a und b, die in ihrer Mitte am Kolbenkoͤrper befestigt (festgeschraubt) sind, und zu Fuͤhrern der beiden beweglichen Segmente, c, und d, dienen, welche zwischen ihnen nach Außen gegen die Cylinder-Waͤnde und wieder zuruͤk, nach dem Kolbenkoͤrper hin geschoben werden koͤnnen. Theilt man die aͤußere Peripherie der ganzen Lage in 4 gleiche Theile, so muß der Bogen, den a und b beschreiben, kleiner als der vierte Theil des Kreises seyn. Den Grund hievon weiter unten. Die Verbindung zwischen a und c, und d und b, und c und d, wird dampfdicht gemacht, so daß waͤhrend der Bewegung zwischen beiden Theilen keine Daͤmpfe in die Fugen dringen koͤnnen. Wie dieß leicht zu bewerkstelligen sey, werde ich spaͤter angeben. Die Befestigung von a und b, an dem Kolbenkoͤrper e, geschieht durch Schrauben. Damit die Daͤmpfe beide Theile nicht nach dem Kolbenkoͤrper hin zusammen druͤken, und so die Beweglichkeit der dazwischen geleitenden beweglichen Segmente, c, und d, aufheben koͤnnen, sind zwischen ihnen und dem Kolbenkoͤrper kleine Stuͤzen, f, angebracht, die zugleich durch jene Schrauben mit angezogen und befestigt werden, indem selbige sie durchbohren. Die Schraubenkoͤpfe liegen in, a und b, konisch versenkt, und sind in der Versenkung dampfdicht eingeschliffen, damit kein Dampf bei den Schrauben ins Innere des Kolben dringen koͤnne. Die Kreisabschnitte a und b, brauchen den Dampfcylinder nicht dampfdicht zu beruͤhren, wohl aber muͤssen die beweglichen Segmente, c und d, genau an selbigen anschließen. Sie werden durch die einfachen Federn, g und h, an die Cylinder-Waͤnde angedruͤkt erhalten. Selbige Federn liegen in dem Zwischenraume zwischen Segmenten und Kolbenkoͤrper, und sind an leztere angeschraubt. Die Form der Federn ist aus der Zeichnung deutlich. Durch jedes der beiden beweglichen Segmente wird mehr als der zweite Theil der Peripherie des Kolben gedichtet, waͤhrend a und b ihm die Fuͤhrung im Cylinder nach zwei entgegengesezten Seiten sichern. Zur Schließung der uͤbrigen 2/4 der Kolbenperipherie dient die zweite Lage, die daher auch quer unter der obern liegt, so daß ihre beweglichen Segmente unter, a und b, der obern zu stehen kommen. Ihre Einrichtung ist uͤbrigens ganz die der obern. Da jedes bewegliche Segment mit seiner Peripherie etwas mehr als den vierten Theil der Kolbenperipherie dichtet, so wird begreiflich, daß da, wo die beweglichen Segmente der obern und untern Lage zusammenstoßen, auf eine kleine Streke der Schluß von beiden zugleich besorgt wird, folglich keine Daͤmpfe von der obern nach der untern Lage und umgekehrt durchdringen koͤnnen. Bei Betrachtung von Fig. 31 und 32 wird dieß anschaulicher werden. c ist eins der beweglichen Segmente der obern Lage, d eines der untern Lage, a und b sind die unbeweglichen Segmente beider Lagen der Seite, a dichtet hier den Gang des Kolben bis zu der Fuge g, d denselben bis zur Fuge h, die Kolbenperipherie ist also auf die Breite von g bis h durch beide Lagen gedichtet, folglich kann kein Dampf von c nach d, und umgekehrt von d nach c. i und k, sind in Fig. 5, diejenigen Schrauben, wodurch die unbeweglichen Segmente an dem Kolbenkoͤrper befestigt sind. Die Wirkung dieses Kolbens und die Art seines Schlusses hoffe ich hiemit verstaͤndlich angegeben zu haben es sey mir nun noch erlaubt, seine Vortheile vor den bisher bekannt gewordenen Metallkolben naͤher zu betrachten, und hiebei zugleich uͤber die zwekmaͤßigste Art feiner Verfertigung etwas zu sagen. 1) Wenn mein Kolben auch nicht so einfach und kunstlos in seinem Baue, als der Barton'sche und Perkins'sche erscheint, so ist er doch unstreitig nicht so kuͤnstlich als der Cartwright'sche zu nennen; denn in der That ist seine Verfertigung mit weit weniger Schwierigkeiten verbunden, als man bei seinem ersten Anblike glauben sollte, wenigstens steht er in dieser Einfachheit bei der Fabrikation dem Barton'schen nichts nach. 2) Dafuͤr uͤbertrifft er aber alle bisherigen Metallkolben in Hinsicht seiner laͤngern Brauchbarkeit und Sicherheit bei der Anwendung, so daß aͤußerst selten Reparaturen bei demselben vorkommen und er mit der Laͤnge der Zeit, wegen der zwekmaͤßigen Anordnung seiner einzelnen Theile, nichts an seiner fruͤhern Dichtheit verliert, sondern eher gewinnt, indem bei wirklich erfolgender Abnuzung seiner beweglichen, und seinen Gang dichtenden Segmente, diese nie in eine unguͤnstige Stellung unter einander oder zu den uͤbrigen Theilen desselben treten koͤnnen, wodurch nachtheilige Luͤken entstaͤnden. Wenn man naͤmlich die siebente und achte Figur naͤher betrachtet, und hier die Art und Weise genau erwaͤgt, wie die beweglichen Segmente zwischen den unbeweglichen gleiten, so wird jedem klar werden, daß bei einem mehrern oder mindern Heraustreten der erstem ihre, an den unbeweglichen gleitenden Flaͤchen stets genau in Verbindung mit jenen bleiben, folglich durchaus keine Luͤken entstehen werden, selbst wenn die Abnuzung der aͤußern Peripherie der beweglichen Segmente am Cylinder in dem Grade zugenommen haͤtte, daß diese Segmente um einen halben Zoll sich weiter vom Centrum des Kolben haͤtten entfernen muͤssen, als sie anfangs bei der ersten Ingangsezung des Kolben standen. Um die Unschaͤdlichkeit eines solchen Heraustritts der beweglichen Segmente recht vor Augen zu stellen habe ich in Fig. 9 eine Lage derselben vorgestellt, die bedeutend uͤber den regelmaͤßigen Stand im Cylinder hinausgewichen ist, wie es gewoͤhnlich geschieht, wenn der Kolben aus dem Cylinder genommen wird. Man sieht hier die Fugen, a, b, c, und d, vollkommen geschlossen und in Ordnung, so daß selbst ein noch weiteres Heraustreten der Segmente ohne Nachtheil fuͤr den genauen Schluß des Kolben gedacht werden kann. Ich glaube nicht, daß irgend jemand diesen außerordentlichen Vortheil meines Kolben vor den bisherigen Metallkolben verkennen und nach Beherzigung des oben Gesagten das Lob, was ich demselben beilege, grundlos finden wird. 3) Wegen der vollkommenen Beruͤhrung der Cylinder-Waͤnde durch meinen Kolben und seine Segmente, wobei, selbst nach einer groͤßern Abnuzung, kein Theil desselben widergesezlich hervortritt und gegen die Cylinder-Waͤnde draͤngt, wird der Cylinder beim Gebrauche meines Kolben stets in einem sehr vollkommenen Zustande erhalten werden, und so auch von dieser Seite nie eine Ursache zu einer spaͤtern Undichtheit des Kolbenganges oder zur noͤthigen Umtauschung des Cylinders mit einem neuen, bei Anschaffung eines andern Kolbens, gegeben werden. Der neue Kolben wird vielmehr nach einem kurzen Einschmirgeln sogleich in den Cylinder wieder passen und lange gangfertig und dicht bleiben. Mein Kolben hat außer den 4 beweglichen Segmenten keine Theile, die gegen die Cylinder-Waͤnde draͤngen, und an denselben arbeiten; die Peripherie selbiger hat aber genau die Form der Cylinder-Waͤnde, beide Theile koͤnnen durch Verschiedenheit der Form also nicht schaͤdlich auf einander einwirken. Das naͤmliche gilt von der Form der unbeweglichen Segmente. Hier sind keine scharfen Winkel, wie an den Barton'schen Keilen; keine Ringe, die nur stellenweise und noch dazu mit der ganzen Kraft eines sehr hochdruͤkenden Dampfes gegen ihn draͤngen und reiben. 4) Die beweglichen Segmente meines Kolbens behalten ferner unter allen Umstaͤnden gehoͤrige Beweglichkeit, indem die unbeweglichen Segmente gegen den Kolbenkoͤrper gestuͤzt sind, folglich durch den Druk der Daͤmpfe nicht gegen die beweglichen gedruͤkt werden koͤnnen. 5) Der Kolben behaͤlt, wenn er aus dem Cylinder genommen wird, seinen Zusammenhang, ohne daß es noͤthig waͤre, einen Ring um denselben zu legen. Die Federn wirken naͤmlich nicht so stark gegen die beweglichen Segmente, daß diese ganz hervortreten. Beim Einsezen des Kolben in den Cylinder braucht man nur die Segmente nach und nach einzudruͤken und er wird ungehindert in denselben gleiten. 6) Der Kolben hat außerordentlich wenig Friktion. Diese betrug bei einem sechszoͤlligen Kolben keine 6 Pfund, d.h. kalt gemessen. Der Druk der beweglichen Segmente gegen die Cylinder-Waͤnde ist naͤmlich sehr sanft und gleichmaͤßig. 7) Mein Kolben, wenn er von der oben angegebenen Metallmischung gebauet und genau genug gearbeitet wird, schließt selbst bei hoͤherm Dampfdruke vollkommen dicht, und leidet durch die dabei Statt findende große Hize nicht, so daß weder er, noch die Cylinder-Waͤnde schaͤdlich angegriffen werden. Dieß hat die Erfahrung bestaͤtigt. An demjenigen Kolben, den ich zulezt in London bauete, war auch der Koͤrper desselben von oben angegebener Metallcomposition. Auf diese Weise war die Ausdehnung aller seiner Theile durch die Hize gleich stark. Die Dekplatten waren so groß, daß sie genau in den Cylinder paßten. Diese Maßregel ist bei hohem Dampfdruke durchaus anzurathen, um den schaͤdlichen Druk der Daͤmpfe auf denjenigen Vorsprung, den die Segmente gewoͤhnlicher Metallkolben vor den Dekplatten machen, zu verhuͤten. Was die zwekmaͤßigste Methode zur Verfertigung meines Kolben betrifft, so spricht sie sich in der Reihefolge folgender Arbeiten aus: a) Zuerst wird der Kolbenkoͤrper genau auf der Drehbank zugerichtet, und zwar werden beide Haͤlften gut auf einander gepaßt und ihre gegenseitigen Beruͤhrungsflaͤchen auf einander geschliffen. b) Dann werden 3 Ringe abgedreht, 2 von der Breite der beweglichen, und einer von der Breite der unbeweglichen Segmente. Aus lezterm werden diese Segmente herausgeschnitten, von ersteren zwei wird aber auf 2 Seiten so viel abgefeilt, daß die unbeweglichen Segmente angepaßt werden koͤnnen. In Fig. 37 sieht man den schmaͤlern Ring. Die Form der 4 daraus zu schneidenden unbeweglichen Segmente ist durch Punkte angegeben. Fig. 38 zeigt einen der breiten Ringe. Bei, a und b, sind Kreisabschnitte von demselben abgefeilt, um die dunkler bezeichneten unbeweglichen Segmente, c, und d, aufzunehmen. c) Leztere werden nun auf die Abschnittsflaͤche dicht aufgeschliffen und dann mit Zinn darauf geloͤthet, so daß sie die, von dem breitern Ringe abgeschnittenen, Kreisabschnitte ersezen, und diese Ringe wieder voll erscheinen. d) Beide breitern Ringe werden nun mit den daran geloͤtheten unbeweglichen Segmenten von neuem in die Drehbank gebracht, und zusammen, auf allen ihren Flaͤchen, genau abgedreht und in den Cylinder eingepaßt. e) Dann auf einander, und gegen die Dekplatte des Kolbenkoͤrpers dicht geschliffen. f) Darauf die Zinnloͤthung zwischen dem Ringe und den unbeweglichen Segmenten aufgehoben, beide Theile von neuem auf einander geschliffen und zulezt beide Ringe durchschnitten und jeder in seine 2 Segmente getheilt. g) Endlich die Stuͤzen fuͤr die unbeweglichen Segmente gemacht, und leztere an den Koͤrper des Kolben befestigt, und h) zu allerlezt die Federn fuͤr die beweglichen Segmente vollendet und auf ihren Plaz festgeschraubt. Man kann meine neue Metallliederung auch auf Stopfbuͤchsen anwenden, um den Gang von Staͤmpeln oder Kolbenstangen zu dichten. Die Stellung der Segmente ist dann dieselbe. Man sieht in Fig. 39 die eine Lage derselben abgebildet. Die beweglichen, a und b, werden hier durch den Federn, c und d, von Außen nach Innen gegen die Kolbenstange oder den Staͤmpel, e, gedruͤkt, dichten also seinen Gang mit ihrem innern Rande. Die unbeweglichen Segmente, f und g, sind aber vermittelst Schrauben an die innern Waͤnde der Stopfbuͤchse geschraubt. Zwischen denselben und diesen Waͤnden sind die Stuͤzen, h und i, angebracht, um das Abdraͤngen dieser Segmente von den beweglichen (durch die Daͤmpfe) zu verhuͤten. Daß auch hier beide Lagen quer uͤber einander gelegt werden muͤssen, ist wohl uͤberfluͤssig zu bemerken. Ich habe diese Metallliederung fuͤr Staͤmpel und Kolbenstangen bloß der Vollstaͤndigkeit wegen hier angefuͤhrt. Ein Versuch, den ich damit in England machte, fiel nicht so befriedigend aus, daß ich sie besonders empfehlen koͤnnte. Es war bisher aber noch immer das Resultat aller Metallliederungen ungenuͤgend, sobald man sie auf Kolbenstangen anzuwenden versucht hat. Stubbendorf im Monate November 1828.