LXX. Verbesserungen an den Dampfmaschinen, worauf sich Samuel Hall, Baumwollspinner von Basford, in der Grafschaft Nottingham, am 13. Februar 1834 ein Patent ertheilen ließ. Aus dem Repertory of Patent-Inventions. Februar 1835, S. 77. Mit Abbildungen auf Tab. VII. Hall's Verbesserungen an den Dampfmaschinen. Der Zwek meiner Erfindung, welche sich auf jene Dampfmaschinen beschraͤnkt, die mittelst eines durch Verdichtung hervorgebrachten Vacuums betrieben werden, beruht darin, daß ich zum Behufe der Erzeugung eines Vacuums, welches eben so gut und vollkommen ist, als wie jenes der Einsprizmaschinen, den zum Betriebe der Maschine dienenden Dampf ohne Injectionswasser verdichte; darin, daß ich jenen Dampf, der gewoͤhnlich durch die Sicherheitsklappen entweicht, sobald der Druk in der Maschine zu hoch geworden, groͤßten Theils, wo nicht ganz, verdichte, damit das durch die Verdichtung dieses Dampfes entstehende Wasser in den Kessel zuruͤkgeleitet werden kann, und endlich darin, daß ich die Kessel der oben erwaͤhnten Art von Dampfmaschinen mit einer solchen Quantitaͤt destillirten Wassers speise, daß aller Verlust an Wasser, der allenfalls waͤhrend des Betriebes der Maschine Statt findet, dadurch ausgeglichen wird, damit es auf diese Weise nie noͤthig werde, Wasser, in welchem salzige oder irgend andere fremdartige Theile enthalten sind, in den Kessel zu bringen. Die Neuheit meiner Erfindung liegt in keinem der fuͤnf Apparate, die ich sogleich erwaͤhnen werde, sondern in der Verbindung von allen fuͤnf oder wenigstens von dreien derselben, in Verhaͤltnissen, welche ich durch die Erfahrung besonders vortheilhaft fand, und wegen deren Unkenntniß alle fruͤher in dieser Hinsicht angestellten Versuche mißlangen. Die fuͤnf erwaͤhnten Apparate bestehen: 1) in einer hinreichenden Menge metallener Oberflaͤchen in der Form von Gefaͤßen oder Roͤhren von irgend einer geeigneten Gestalt und Einrichtung, welche ganz offen sind, und durch welche der aus dem Dampfkessel der Maschine austretende Dampf geht, so daß das Wasser, welches durch dessen Verdichtung entsteht, mit den Metalloberflaͤchen in Beruͤhrung kommt, und unmittelbar entweicht, ohne in den Roͤhren aufgehalten zu werden, wie dieß bei jener meiner Erfindungen der Fall war, auf die ich am 22. Decbr. 1831 ein Patent erhielt. Die Ausdehnung dieser Metalloberflaͤchen muß eine solche seyn, daß auf die Verdichtung von je 60,000 Kubikzoll Dampf per Minute, wenn dessen Druk 4 Pfd. auf den Quadratzoll betraͤgt, eine Oberflaͤche von 2800 Quadratzollen kommt. Ich bediene mich zu diesem Behufe 50 duͤnner kupferner Roͤhren von 1/2 Zoll im Lichten und 3 Fuß Laͤnge, womit ich per Minute die oben erwaͤhnte Quantitaͤt Dampf von dem oben angegebenen Druk verdichte, welche Quantitaͤt ich zur Erzeugung einer Pferdekraft hinreichend finde. 2) In einer Pumpe oder in irgend einem anderen Apparate, mittelst welchem so viel kaltes Wasser zwischen den erwaͤhnten Roͤhren durchgetrieben wird, als nicht bloß zur Verdichtung alles Dampfes der Dampfmaschinen, sondern auch dazu erforderlich ist, das durch die Verdichtung entstandene Wasser so weit, oder selbst noch weiter als bis auf jene Temperatur, die das Gemenge des verdichteten Dampfes und des Injectionswassers an den gewoͤhnlichen Injectionsmaschinen zu haben pflegt, abzukuͤhlen. Mit Huͤlfe dieses Apparates und der Anwendung von kaltem Wasser in Verbindung mit den erwaͤhnten Metalloberflaͤchen erhalte ich ein eben so gutes oder noch vollkommeneres Vacuum, als an den gewoͤhnlichen Injectionsmaschinen erzielt wird. Zur Verdichtung von 60 Kubikzoll Dampf per Minute wende ich 10 Gallons kaltes Wasser an. 3) In der gewoͤhnlichen Luftpumpe von dem unten anzugebenden Umfange, mit deren Huͤlfe in Verbindung mit den beiden ersteren Apparaten ein hinlaͤnglich vollkommenes Vacuum erzeugt wird. Durch diese Luftpumpe wird naͤmlich nicht bloß das durch die Verdichtung des Dampfes entstehende Wasser und alle Luft, welche allenfalls bei schlechten Gefuͤgen oder auf irgend andere Weise in den Verdichter dringt, sondern auch jener Dampf entfernt, der sich aus dem durch Verdichtung des Dampfes entstandenen Wasser entwikelt, und der je nach der hoͤheren oder niedrigeren Temperatur des Wassers von groͤßerer oder geringerer Dichtheit ist, wie die Versuche und Tabellen von Dalton und anderen Gelehrten zeigen. Diese Luftpumpe muß, wenn sie einfach arbeitet, einen solchen Durchmesser haben, daß deren Flaͤchenraum nicht unter 1/8 des Flaͤchenraumes des Dampfcylinders betraͤgt; ihr Kolben muß, wie dieß an den meisten Maschinen gewoͤhnlich der Fall zu seyn pflegt, einen Hub machen, der halb so lang ist, als der Kolbenhub des Dampfcylinders, und beide Kolben muͤssen eine gleiche Anzahl von Huben per Minute machen. Der angegebene Flaͤchenraum des Cylinders der Luftpumpe ist das Minimum; wohl aber laͤßt sich derselbe mit Vortheil bedeutend vergroͤßern; ich mache denselben halb so groß als den Dampfcylinder, und man kann ihm selbst eine noch groͤßere Ausdehnung geben. 4) In einem zur Destillation von Wasser dienenden Apparate, wodurch alles Wasser, welches allenfalls beim Betriebe der Maschine verloren geht, wieder ersezt wird, damit, wie gesagt, kein mit salzigen oder anderen fremdartigen Substanzen geschwaͤngertes Wasser in den Kessel gebracht zu werden braucht. 5) In einem Apparate, den ich den Dampfersparer nenne, und durch welchen ich jenen Dampf erspare, der gewoͤhnlich aus den Sicherheitsklappen zu entweichen pflegt, wenn der Druk desselben zu groß wird. Dieser Apparat bewirkt naͤmlich, daß dieser Dampf in den Verdichter uͤbergeht, um daselbst in Wasser verdichtet zu werden und in den Kessel zuruͤkzukehren. Ich muß hier bemerken, daß die oben erwaͤhnten Verhaͤltnisse der Metalloberflaͤchen, so wie der Rauminhalt der Luftpumpe innerhalb gewisser Graͤnzen, die sich bald aus der Erfahrung ergeben werden, sich in gewisser umgekehrter Ordnung abaͤndern lassen: d.h. wenn das kalte Wasser vermindert wird, muß die Ausdehnung der Metalloberflaͤchen oder der Rauminhalt der Luftpumpe oder beide vergroͤßert werden. Wird andererseits die Ausdehnung der Metalloberflaͤchen verkleinert, so muß die Quantitaͤt des kalten Wassers oder der Rauminhalt der Luftpumpe oder beides zugleich vergroͤßert werden. Die Zeichnung, deren Beschreibung nun folgen soll, wird diese fuͤnf Apparate anschaulicher machen. 4 bezeichnet in Fig. 1 den Dampfcylinder und B in Fig. 1 und 2 die Ausfuͤhrungsroͤhre: beide Theile sind jenen an den gewoͤhnlichen Injections-Dampfmaschinen aͤhnlich. C in Fig. 1 und 2 (von denen leztere in groͤßerem Maßstabe gezeichnet ist) sind Durchschnitte des Kuͤhlgefaͤßes oder des Verdichters, den ich zuerst beschreiben will. D, D ist naͤmlich ein Behaͤlter, durch den das kalte Wasser stroͤmt, und in welchem sich die Metalloberflaͤchen in der Form von Roͤhren a, a, a, a befinden, die dem Zutritte des Dampfes, der von dem Dampfcylinder her gelangt, vollkommen offen sind. E, E und F sind zwei Kammern, die durch die Roͤhren a, a, a mit einander verbunden sind, indem diese Roͤhren durch die Platten b, b gehen, in welchen sie auf folgende Weise fixirt sind. a, a sind in Fig. 3 die Enden eines dieser Roͤhren, und b, b Theile der Platten, in welche Loͤcher gebohrt sind, die zur Aufnahme der Roͤhren dienen, und Kammern oder Blenden um dieselben herum bilden. Diese Kammern dienen zur Aufnahme der Liederung v, welche aus Hanf oder Baumwolle bestehen kann, und welche durch die Ringe oder Zwingen s, s, die in die Kammern geschraubt werden, in inniger Beruͤhrung mit den Roͤhren sowohl, als mit den Seiten und dem Boden der Kammern erhalten wird, so daß auf diese Weise ein dampfdichtes Gefuͤge entsteht. Die Roͤhren a, a sind zwar an dem eben beschriebenen Verdichter in senkrechter Stellung gezeigt und angebracht; allein es versteht sich von selbst, daß man ihnen eben so gut auch eine horizontale oder irgend eine andere geeignete Stellung geben kann. y ist eine in der Kammer E, E befestigte Platte, in welcher zum Behufe der gleichmaͤßigen Vertheilung des Dampfes eine große Menge von Loͤchern angebracht ist. G ist eine Roͤhre, die die Verbindung zwischen der Bodenkammer F und der Luftpumpe H, Fig. 1, vermittelt; leztere ist den Luftpumpen, deren man sich an den Injectionsmaschinen bedient, vollkommen aͤhnlich. I, I sind zwei Roͤhren, in denen das kalte Wasser in den Behaͤlter D, D geleitet wird; sie stehen zu diesem Zweke durch die Vertheilungsroͤhren c, c mit demselben in Verbindung, und der Flaͤchenraum dieser Roͤhren muß zusammengenommen jenem der Roͤhren I, I, die mittelst der Roͤhre Z mit der Kaltwasserpumpe J in Verbindung stehen, gleich seyn. K, K sind zwei Roͤhren, welche den Roͤhren I, I aͤhnlich sind, gleich diesen mit Armen d, d versehen sind, und das Wasser aus dem Behaͤlter D, D ableiten. Die Pumpe oder der sonstige Apparat, womit das kalte Wasser durch den Behaͤlter getrieben wird, kann auch mit den Roͤhren K, K in Verbindung gebracht werden, so daß sie das Wasser aus dem Behaͤlter auspumpt, anstatt daß sie es durch denselben treibt, wie dieß in der Zeichnung dargestellt ist. In diesem Falle muͤssen die Roͤhren I, I nicht mit der Pumpe, sondern mit dem Behaͤlter, in welchem sich das kalte Wasser befindet, in Verbindung gebracht werden, damit der atmosphaͤrische Druk mit Huͤlfe der Wirkung der Pumpe das kalte Wasser durch das Kuͤhlgefaͤß oder durch den Verdichter treibe. L, M, Fig. 1 und 2 sind vierekige, durch die Kammer E, E laufende Canaͤle, welche durch eine Reihe kleiner Roͤhren e, e auf dieselbe Weise mit einander in Verbindung gebracht sind, gleichwie die Kammern E, E und F durch die Roͤhren a, a mit einander communiciren. Dieser Apparat arbeitet nun auf folgende Weise: Wenn sich die Maschine in Thaͤtigkeit befindet, so wird der Dampf, nachdem er von dem Kessel aus durch den Dampfcylinder gegangen ist, durch die Ausfuͤhrungsroͤhre B in die obere Kammer E, E geleitet, und auf seinem Durchgange durch die Roͤhren a, a verdichtet. Das durch diese Verdichtung erzeugte Wasser traͤufelt an den Waͤnden dieser Roͤhren herab, und gelangt in die untere Kammer F, aus der es in die Roͤhre G gelangt, indem die Luftpumpe H sowohl in den beiden Kammern, als in den Roͤhren a, a, a einen luftleeren Raum erzeugt. Das verdichtete Wasser wird in den Canal L getrieben, und aus diesem durch die Roͤhren e, e, in denen es wieder erwaͤrmt wird, in den Canal M, aus welchem es in den Roͤhren N und O in den Kessel geleitet wird. Nachdem ich hiemit die drei ersten Apparate beschrieben, gehe ich nun zur Beschreibung der beiden anderen Vorrichtungen uͤber, von denen die eine zur Destillation jenes Wassers bestimmt ist, wodurch alles jenes Wasser, welches allenfalls waͤhrend der Thaͤtigkeit der Maschine verloren geht, ersezt wird, waͤhrend durch den anderen jener Dampf gewonnen werden soll, der an den gewoͤhnlichen Dampfmaschinen durch die Sicherheitsklappen zu entweichen pflegt. P in Fig. 1 ist ein zur Destillation dienendes Gefaͤß, welches zum Theil in den Kessel untertaucht, und durch die Speisungsroͤhre Q mit dem Kaltwasserbehaͤlter in Verbindung steht. An der oberen Muͤndung dieser Roͤhre ist eine Klappe k angebracht, und diese steht durch einen Stiel mit dem einen Ende des Hebels l in Verbindung, waͤhrend an dem anderen Ende dieses Hebels mittelst eines Drahtes der Schwimmer m aufgehaͤngt ist, durch welchen der Einfluß des Wassers so regulirt wird, daß dasselbe in dem Destillirkolben P immer auf gehoͤriger Hoͤhe bleibt. R, R ist eine Roͤhre, die den aus dem Destillirkolben entwikelten Dampf in die obere Kammer des Verdichters leitet; und dadurch entsteht in dem Destillirkolben ein um so vollkommeneres Vacuum, je vollkommener das Vacuum in der Kammer ist. Die Folge hievon ist, daß das Wasser bei einer niedrigeren Temperatur als bei 212° F. zum Sieden kommt, und daß es daher schneller verdampft, als es verdampfen wuͤrde, wenn es dem atmosphaͤrischen Druke ausgesezt waͤre. Um die Abgabe von destillirtem Wasser so zu reguliren, daß das Wasser in dem Kessel immer auf gehoͤriger Hoͤhe bleibt, ist innerhalb dem Kessel an einem starken Drahte, der durch eine Stopfbuͤchse geht, und welcher von dem Hebel o, o herabhaͤngt, ein Schwimmer n angebracht. Dieser Hebel o, o ist an dem aͤußeren Ende der Achse des Armes p befestigt, und dieser Arm bewegt sich innerhalb des Destillirkolbens; an ihm ist eine Klappe q angebracht, welche der Muͤndung der Roͤhre R, R angepaßt ist. So wie daher der Wasserstand in dem Kessel zu niedrig wird, so sinkt der Schwimmer n herab, und oͤffnet dadurch die Klappe q, so daß die Destillation in dem Kolben nun so lange von Statten gehen kann, bis wieder so viel Wasser in den Kessel gelangt ist, daß der Schwimmer auf seine fruͤhere Stellung kommt, wo dann die Klappe geschlossen und die Destillation wieder unterbrochen wird. Es erhellt naͤmlich von selbst, daß der aus dem Destillirkolben emporsteigende Dampf auf seinem Durchgange durch den Verdichter verdichtet wird, und daß das hiedurch erzeugte destillirte Wasser zugleich mit jenem destillirten Wasser, welches durch die Verdichtung des zum Betriebe der Maschine verbrauchten Dampfes entsteht, in den Kessel gelangt. Es versteht sich von selbst, daß sich dieses selbstthaͤtige Regulationssystem des Eintrittes des Wassers in den Destillirkolben und des Austrittes des Dampfes aus demselben auch durch Haͤhne oder Klappen, welche mit der Hand gehandhabt werden, ersezen laͤßt. Der zur Ersparung des Dampfes dienende Apparat wird aus folgender Beschreibung der Abbildung deutlich werden. a, a, Fig. 4, ist ein Cylinder, welcher concentrisch in einem anderen Cylinder b, b angebracht ist; beide Cylinder sind am Grunde so zusammengefuͤgt, daß zwischen beiden ein ringfoͤrmiger Raum bleibt, der zur Aufnahme von etwas Queksilber bestimmt ist. In dieses Queksilber wird der umgestuͤrzte Cylinder c, c, eingesezt, der durch den belasteten Hebel d herabgedruͤkt wird, indem dieser Hebel an Stangen aufgehaͤngt ist, von denen man eine durch punktirte Linien e angedeutet sieht. Die Cylinder a, a und b, b sind auf einen kurzen, am Grunde geschlossenen Cylinder f gebolzt, der durch den Hals g mit einer an dem Kessel befindlichen Dampfroͤhre communicirt. h, i ist eine an beiden Enden offene, an den Cylinder f, f gebolzte Roͤhre, deren Ende i sich eine bestimmte Streke weit in den Cylinder f, f hinein erstrekt. l, l ist eine flache Klappe oder ein Ventil, welches sich in einem an i befestigten Schieber m uͤber das Ende i hinschiebt. n ist eine kleine, in dem Mittelpunkte der Klappe oder des Ventiles l, l angebrachte Oeffnung; leztere wird durch eine andere Klappe o, die sich in dem am Ruͤken der Klappe l, l befestigten Rahmen z, z bewegt, verschlossen, p ist eine an der Klappe o, und q eine an der Klappe l, l angebrachte Stange; sie gehen beide durch Loͤcher, welche in der an dem umgekehrten Cylinder c, c befestigten Leitungsstange r, r angebracht sind, und an deren Enden sind uͤber der Leitungsstange r, r kleine Schraubenmuttern angeschraubt. Das Ende h der Roͤhre h, i ist mit einer Roͤhre verbunden, die, wie in Fig. 1 bei S ersichtlich ist, mit der oberen Kammer des Verdichters in Verbindung steht. Wenn der Druk des Dampfes nicht groͤßer ist, als bei der regelmaͤßigen Thaͤtigkeit der Maschine, so bleiben die Klappen in der aus Fig. 1 und 4 ersichtlichen Stellung, in der der umgestuͤrzte Cylinder durch den belasteten Hebel d, d herabgedruͤkt wird; wenn die Gewalt des Dampfes hingegen so groß ist, daß sie den Widerstand des belasteten Hebels zu uͤberwinden vermag, so wird der umgestuͤrzte Cylinder durch den Druk des Dampfes emporgehoben. Dadurch wird zuerst die kleine Klappe o so emporgezogen, daß die Oeffnung n sich oͤffnet und ein Theil Dampf in den Verdichter entweichen kann; sobald aber die an der Stange q befindliche Schraubenmutter auf die Stange r, r aufzuliegen kommt, werden durch das fortwaͤhrende Emporsteigen des Cylinders c, c beide Klappen zugleich emporgehoben und die Oeffnung i der Roͤhre h, i so weit geoͤffnet, daß der Dampf in groͤßerer Menge aus derselben ausstroͤmen kann. Sobald aber der Dampf durch dieses Entweichen eines Theiles in den Dampfersparer wieder auf den gewoͤhnlichen Druk zuruͤkgebracht worden ist, so bewegen sich die Klappen l, l und o laͤngs des umgestuͤrzten Cylinders c, c herab, um die Oeffnungen i und n wieder zu verschließen. Der durch die Roͤhre h entweichende Dampf gelangt in den Verdichter, wird daselbst verdichtet, und fließt dann in Folge der Thaͤtigkeit der Luftpumpe auf dieselbe Weise wieder in den Kessel zuruͤk, auf welche dieß mit jenem Dampfe der Fall ist, der aus dem arbeitenden Cylinder der Maschine austritt; es wird daher auch dieser Theil des Dampfes erspart und als Wasser in den Kessel zuruͤkgefuͤhrt, waͤhrend er bisher unbenuzt in die Luft entweichen mußte. Ich gruͤnde meine Patentanspruͤche auf keinen der 5 hier beschriebenen Apparate einzeln fuͤr sich, indem mehrere derselben, wenn auch nicht alle, bereits schon fruͤher angewendet wurden; wohl aber gruͤnde ich dieselben auf die Verbindung der drei ersten Apparate, sie moͤgen mit oder ohne die beiden lezteren angewendet werden; und auf die Verbindung des Destillationsapparates und des Dampfersparers, einzeln oder gemeinschaftlich mit den drei ersteren Apparaten oder auch nur mit den beiden ersteren.