XXII. Pilbrow's condensirende Cylinder-Dampfmaschine. Aus dem Mechanics' Magazine. Jun. 1841, S. 417. Mit Abbildungen auf Tab. II. Pilbrow's condensirende Cylinder-Dampfmaschine. Bei dieser Dampfmaschine ist die Luftpumpe und der Condensator durch einen Cylinder ersezt, welcher dieselbe Weite wie der Dampfcylinder besizt und mit einem soliden Kolben versehen ist. In diesem Cylinder, welcher die Wirkungen des Condensators und der Luftpumpe in sich vereinigt, wird der Dampf wie bei den gegenwärtigen Condensationsmaschinen durch Injection zu Wasser verdichtet, allein während seiner Condensation übt der noch nicht condensirte Dampf bis zu seiner gänzlichen Vernichtung auf den Condensatorkolben eine Kraft aus, welche dem Widerstande gleichkommt, den der zu condensirende Dampf dem Kolben im Dampfcylinder entgegensezt. Dieser Widerstand kann aber bei dem gegenwärtigen Dampfmaschinensystem nicht zu Gunsten desselben nuzbar gemacht werden, weil der Dampf in einem Behältniß ohne Kolben condensirt wird. Der Hauptzwek des Hrn. Pilbrow war nicht, den Dampf expandirend auf den Kolben des Condensations-Cylinders wirken zu lassen, sondern durch Condensirung des Dampfes eines jeden vorhergehenden Kolbenhubes vermittelst seines Condensatorkolbens einen beinahe vollkommen luftleeren Raum unter demselben zu erlangen, was dasselbe ist, wie wenn der Dampfkolben seinen Hub bei vollkommen luftleerem Cylinder beginnen würde. Das Vacuum, welches bei den Condensationsmaschinen gegenwärtiger Construction wirksam ist, wird nur während der Dauer des Kolbenhubes erzeugt, diese Kraft ist daher nur während der Condensation des Dampfes thätig. Bei einem Condensationscylinder mit Kolben dagegen ist das Vacuum bereits vor dem Beginn der Kolbenbewegung zu Stande gebracht. Dieser Umstand gibt dem Apparate den die Cornwallis-Maschinen mit einfachem Hube charakterisirenden Vorzug, nur in einem noch höheren Grade, indem der Condensatorkolben als eine doppeltwirkende Luftpumpe arbeitet und bei jedem Auf- und Niedergang die condensirte Flüssigkeit aus dem Cylinder hinaustreibt. Bei der jezigen Maschine dagegen gestattet die Luftpumpe, da sie einfachwirkend ist, die Anhäufung von zwei Condensirungen im Condensator, welche der Wirkung des Kolbens widerstehen. Obgleich der Condensatorkolben auf seiner anderen Seite immer die Condensirung des vorhergehenden Hubes und eine geringe aus einer Condensation entbundene Quantität Luft und Gas hat, so kann doch bei ihm nicht eine Anhäufung von Luft und Gas stattfinden, wie sie bei dem gegenwärtigen Condensator vorkommt. Der aus dieser Ursache hervorgehende Gewinn kann nach der berechneten Differenz der mittleren Schwankung im Condensator zu 1 Pfd. auf den Quadratzoll angeschlagen werden; mithin kann die Expansion des Dampfs bei den condensirenden Cylinder-Dampfmaschinen gerade an einer in solchem Verhältniß tieferen Stelle beginnen, als der lezte Widerstand geringer, wie bei den Maschinen des gegenwärtigen Systems befunden wird. Die Spannung des Wasserdampfs bei verschiedenen Temperaturen ist in den Tabellen von Watt, Dalton und anderen genau bestimmt, so daß, auf welchen Grad auch während der Condensirung des Dampfs die Reduction der Temperatur sich belaufen möge, immerhin der dazu gehörige Druk zu Gunsten der Maschine dem Condensatorkolben mitgetheilt wird, indem derselbe in das auf der anderen Seite bereits gebildete, beinahe vollkommene Vacuum einzutreten strebt. Folgendes ist die Beschreibung der Wirkung einer condensirenden, mit Woolf's und Hornblower's Maschine jedoch nicht zu verwechselnden Cylinder-Dampfmaschine. Bei dieser hat es sich der Erfahrung gemäß am besten gezeigt, die Verdichtung des Dampfs durch Injection in den Condensationscylinder nicht eher eintreten zu lassen, als bis der Kolben einen Theil seines Hubes bereits zurükgelegt hat, so daß alsdann auf der anderen Seite die ganze Dauer des Hubes über ein wirksames Vacuum gebildet wird. 1, Fig. A , ist der Dampfcylinder; 2 der Kolben und 3 die Kolbenstange; 4 ist der Weg für den abwechselnden Ein- und Austritt des Dampfs in den unteren Theil des Dampfcylinders; 5 ein ähnlicher für den oberen Theil des Cylinders; 6 und 7 der Weg für die abwechselnde Communication zwischen dem Dampf- und Condensationscylinder; 8 und 9 Schiebventile; 10 die Oeffnungen, durch welche der Dampf von dem Kessel nach den Ventilen gelangt; 11 die in Stopfbüchsen laufende Stange zur Bewegung der Schiebventile 8 und 9; 12 und 13 Kolben und Kolbenstange des Condensationscylinders 14, welcher mit dem Dampfcylinder gleichen Rauminhalt hat; 15 ist der Weg, durch welchen das verbrauchte Injectionswasser nebst Luft oder Gas, am Ende jedes Kolbenniederganges im Condensationscylinder, in den Warmwasserbehälter geschafft wird, um zur Speisung des Dampfkessels wieder verwendet zu werden; das Ventil 17 hindert die Rükkehr dieses Wassers nach dem Condensationscylinder. 18 ist die mit einer seiherartig durchlöcherten Mündung versehene Oeffnung, durch welche das zur Condensation des Dampfs nöthige Injectionswasser in den Raum unter dem Kolben des Condensationscylinders eingesprizt wird; das Injectionswasser nimmt seinen Weg nach dieser Oeffnung durch das zur Regulirung der Injection dienliche Ventil 19, welches durch die Stange 20 mit dem Dampfschiebventile 8 in feste Verbindung gebracht ist. 21 ist der Canal, durch welchen das consumirte Injectionswasser am Ende jedes aufwärts gehenden Kolbenhubes, wie oben, in den Warmwasserbehälter geschafft wird; der Rükweg ist diesem Wasser durch das Ventil 22 abgeschnitten. 23 ist die mit einer durchlöcherten Mündung versehene Oeffnung, durch welche das zur Condensation des Dampfs erforderliche Wasser in den Raum über den Kolben eingesprizt wird. Zu dieser Oeffnung gelangt das Wasser durch das die Injection regulirende Ventil 24, welches vermittelst der Stange 25 an das Dampf-Schiebventil 9 befestigt ist. Die Injectionsröhre leitet das Wasser auf die gewöhnliche Weise von einem äußeren Wasserbehälter her und verzweigt sich in zwei Arme 26 und 27, einen unter und den anderen über dem Condensationscylinder. Das Spiel der Maschine ist nun folgendes. Zuerst wird auf die gewöhnliche Weise die Luft ausgeblasen, darauf werden die Cylinder und Röhren mit Dampf gefüllt. Angenommen, die Kolben befinden sich in den Fig. A dargestellten Lagen, der Kolben des Dampfcylinders befinde sich nämlich in seiner tiefsten und der Kolben des Condensationscylinders in seiner höchsten Lage, die unteren Ventile 8 und 19 seyen aus freier Hand auf die linke Seite bewegt, so fließt das Injectionswasser auf die gewöhnliche Weise nach der Richtung der Pfeile in den Condensationscylinder unter den Kolben und erzeugt durch Condensirung des darin enthaltenen Dampfs ein Vacuum. Die Maschine kann nun in Gang gesezt werden. Der Kolben des Condensationscylinders befindet sich oben und hat ein Vacuum unter sich, der Kolben des Dampfcylinders hat seinen tiefsten Stand erreicht und der Raum über demselben ist mit Dampf erfüllt. Die Verbindung beider Kolbenstangen mit der Maschine ist in entgegengesezten Richtungen oder an jedem Ende des Balanciers hergestellt, wie Fig. 1 zeigt. Werden die Ventile 9 und 24, Fig. A , in der Richtung des Pfeils nach der linken Seite hin bewegt, so ist durch die Wege 5 und 7 eine Verbindung zwischen dem oberen Theile des Dampfcylinders und dem oberen Theile des Condensationscylinders hergestellt, und in Folge derselben Bewegung fließt das Injectionswasser durch die Oeffnung 23 in den oberen Theil des Condensationscylinders, um den Dampf bei seinem Eintritt aus dem Raum über dem Dampfkolben sogleich zu condensiren. Durch dieselbe Bewegung werden die Ventile 8 und 19 nach der Richtung des Pfeils rechts bewegt, so daß durch die Wege 10 und 4 die Communication zwischen dem Dampfkessel und der unteren Seite des Dampfkolbens hergestellt ist. Zugleich wird aber auch das unter dem Kolben des Condensationscylinders enthaltene Injectionswasser durch das Ventil 19 abgeschnitten. Die Maschine wird nun ihre volle Thätigkeit beginnen, indem beide Kolben in Bewegung gerathen, und zwar der Condensationskolben abwärts, der Dampfkolben aufwärts. Der untere Theil des Dampfkolbens empfängt daher die volle elastische Kraft des Dampfs, während seine obere Fläche durch den in den Condensationscylinder strömenden, zu condensirenden Dampf denselben Widerstand erfährt, welcher auch bei den Condensatoren gegenwärtiger Construction stattfindet. Da aber die Communication zwischen dem oberen Theile des Dampfkolbens und dem oberen Theile des Condensatorkolbens offen ist, so wird während des Condensationsprocesses der ganze von dem nicht condensirten Dampfe herrührende Druk, welcher die Bewegung des Dampfkolbens verzögert, auf den Kolben des Condensationscylinders übergetragen; da ferner jedesmal am Ende eines Hubes auf der anderen Seite dieses Kolbens ein durchaus vollkommneres Vacuum stattfindet, als dieses in dem Condensator einer Dampfmaschine gegenwärtiger Construction zu Stande gebracht werden kann, so wird in der That derselbe effective Druk erreicht, wie wenn der Dampfkolben selbst seinen Hub mit einem vollkommenen Vacuum im Cylinder beginnen würde. Hat der Dampfkolben seine höchste und der Condensatorkolben seine tiefste Lage erreicht, so sind bereits sämmtliche Producte der ersten Injection, nämlich Condensationswasser und Luft durch den abwärts gehenden Hub des Condensatorkolbens ausgetrieben und durch den Canal 15 in den Warmwasserbehälter geschafft worden. Während der Condensatorkolben sich abwärts bewegte, trat der Dampf, wie oben bemerkt, aus dem Dampfcylinder in den oberen Theil des Condensationscylinders und wurde mittelst Injection von Wasser durch die Oeffnung 23 condensirt. Wenn nun der Condensatorkolben am Boden seines Cylinders ankommt, so wird jener Dampf vollkommen vernichtet seyn. Das Excentricum wird nun die Ventile auf die gewöhnliche Weise so verschieben, daß eine Communication zwischen dem Dampfkessel und dem oberen Theile des Dampfkolbens, so wie zwischen dem unteren Theile des lezteren und dem unteren Theile des Condensatorkolbens hergestellt wird; zugleich wird durch dieselbe Bewegung die obere Injectionsöffnung des Condensationscylinders abgesperrt und die untere geöffnet. Die obere Fläche des Dampfkolbens erfährt sofort den vollen Dampfdruk, während seine untere Fläche mit der unteren Fläche des Condensatorkolbens durch den zwischen ihnen befindlichen Dampf sich ins Gleichgewicht stellt, wie dieß vorher mit den oberen Flächen beider Kolben der Fall war; zugleich condensirt das Injectionswasser den Dampf unter dem Condensatorkolben. Sollte man es für vortheilhafter finden, wenn weniger Injectionswasser und Luft auszutreiben wäre, so kann man den Condensationscylinder in einen Wasserbehälter eintauchen, und durch eine Speisepumpe beständig kaltes Wasser um denselben circuliren lassen. Fig. B zeigt das auf diese Maschine anwendbare D Ventil und den in der Mitte der Cylinderhöhe befindlichen Dampfweg. 1 ist ein Theil des Dampfcylinders; 2 ein Theil des Dampfkolbens; 3 ein Theil des Condensatorcylinders; 4 ein Theil des Condensatorkolbens; 5 die Mündung des aus dem Dampfkessel führenden Dampfweges; 6 das Ventil, welches gewöhnlich einen Durchweg enthält, in diesem Falle aber solid seyn muß; 7 ist der Weg, durch welchen der Dampf abwechselnd in den unteren Theil des Dampfcylinders zugelassen wird und aus demselben tritt; 10 ist der Weg in den oberen Theil des Condensationscylinders. Diese durch das Excentricum in Thätigkeit gesezten Ventile werden den nöthigen Erfolg leisten; sie sind durch einen Winkelhebel mit den zur Regulirung der Injektion dienlichen Ventilen in Verbindung zu sezen. Man mag sich Pilbrow's Ventile oder der sogenannten DVentile bedienen, die Injection des Wassers erfordert für den Fall, daß die Maschine in Stillstand gesezt oder ihre Geschwindigkeit abgeändert werden soll, keine besondere Aufmerksamkeit von Seiten des Maschinisten. Er hat nur am Anfange den gewöhnlichen Hahn zu stellen, so daß die geeignete Quantität Wasser durch die Injectionsröhre nach den regulirenden Ventilen strömt, worauf der Zufluß und Ausschluß des Injectionswassers durch die Geschwindigkeit der Maschine selbst regulirt wird. Fig. C stellt eine compacte Anordnung der in Rede stehenden Maschine in Anwendung auf Dampfschiffe dar, wobei den Seitenhebeln der Vorzug gegeben ist. Für Dampfmaschinen zu Lande, so wie für Cornwallis-Maschinen empfiehlt Pilbrow den Condensationscylinder von gleicher Weite wie den Dampfcylinder zu machen und ihn unmittelbar unter dem lezteren anzubringen, wobei Luftpumpe und Condensator des gegenwärtigen Systems wegbleiben. Kolben und Kolbenstange des Condensationscylinders können auf irgend eine passende Weise mit einem an der Dampfkolbenstange befindlichen Querstük oder mit dem Ende des Balanciers in feste Verbindung gebracht werden. Der Zwek, welchen man bei Anwendung dieses Princips auf die Cornwallis-Maschine erreichen will, ist folgender: man erlangt nämlich dadurch, daß man bei jedem Hube das Condensationswasser wegschafft, ein besseres Vacuum. Obgleich bei Cornwallis-Maschinen ein Vacuum im Cylinder leichter herzustellen ist, als bei Maschinen mit rottender Bewegung, so liefern sie doch nicht vom Beginn des Kolbenhubes an einen vollkommen evacuirten Cylinder; hiefür bietet nun Pilbrow's Maschine ein Aequivalent. Kesselspeisung. – Fig. E zeigt eine sehr glüklich ausgedachte, ingeniöse Methode, die für Hoch- oder Niederdruk berechneten Kessel ohne Drukpumpe, aber auf eine ganz wirksame Weise mit Wasser zu speisen. 1 ist der Durchschnitt eines Theils von einem Dampfkessel; 2 die von der Warmwassercisterne herführende Speisungsröhre, welche mit dem Speisungsapparat nicht in einerlei Höhe zu liegen braucht, weil der Dampf im Kessel in Folge der Condensation durch das Speisungswasser selbst ein Vacuum erzeugt, in welches durch den Druk der Atmosphäre das Wasser getrieben wird, wie dieses beim Condensator der Fall ist. 3 ist ein metallener, innerhalb des Dampfkessels befestigter Träger, welcher nach der Wasserlinie adjustirt seyn muß; auf seiner glatt abgeschliffenen Oberfläche gleitet dampfdicht ein hohler Schieber 4. Bei Seedampfbooten muß dieser Träger bis in die Mitte des Kessels geführt seyn, wo das Wasser immer das gleiche Niveau behält, wie sehr es auch aus seiner Gleichgewichtslage gebracht werden mag. 5 ist eine an dem Schieber befestigte Stange, welche durch eine am Kessel angebrachte Stopfbüchse 6 gleitet; diese Stange ist mit irgend einem passenden Maschinentheile vor- und rükwärts verschiebbar in Verbindung gebracht. Folgendes ist das Spiel des Speisungsapparates. Wenn der Schieber in der Fig. E sichtbaren Lage sich befindet, so ist der hohle Raum 7 von der Warmwassercisterne aus durch die Röhre 2 mit Wasser gefüllt; wird aber der Schieber durch das Spiel der Maschine in die durch punktirte Linien angedeutete Lage geschoben, so fließt das Wasser aus dem hohlen Raume 7 in den Kessel. Hat sich die Wasserlinie 9 bis zum Niveau des Trägers erhoben, so wird das Wasser nicht mehr aus der Höhlung 7 herausfließen, sondern wieder zurüktreten, bis das Wasser wieder im Geringsten unter das normale Niveau gesunken ist. So kann denn das Wasser, während die Maschine in Thätigkeit ist, nie über die ihm angewiesene Höhe im Dampfkessel steigen, noch unter dieselbe herabsinken. Nachdem der hohle Schieber seines Wassers sich entledigt hat, bewegt er sich mit Dampf gefüllt in seine vorige Lage zurük. Mit dem Wasser in Berührung kommend wird nun dieses Dampfquantum condensirt, worauf sich die Höhlung 7 wieder mit Wasser füllt, um damit den Dampfkessel zu speisen. Während das Wasser in den Kessel sich ergießt, bedekt der Fuß 10 des Schiebers die Mündung der Speisungsröhre und verhütet dadurch das Ausströmen des Dampfs durch die leztere. Bei seinem Bestreben zu entweichen, drükt der Dampf den Fuß des Schiebers nieder und verhütet dadurch das Ueberschlagen des Schiebers, wenn dieser so weit über den Träger hinaus sich verschiebt. Der Rauminhalt der Schieberhöhlung ist so eingerichtet, daß er mehr Wasser faßt, als bei jedem Kolbenhube verdampft. Dieser Ueberschuß dient zur Ergänzung des etwa in Folge des Dampfausströmens oder Entweichens durch das Sicherheitsventil entstehenden Mangels. Ueberfüllt kann indessen, wie oben bereits bemerkt wurde, der Kessel nie werden.