XXI. Die Laubereau-Schwartzkopff'sche Heißluftmaschine; von Conrector G. Delabar. Mit Abbildungen auf Tab. III. Delabar, über die Heißluftmaschine von Laubereau und Schwartzkopff. In meinem Berichte „über die Dampfmaschinen und ihre Concurrenten auf der internationalen Londoner Industrie-Ausstellung im J. 1862“, welcher in den Januar- und Februarheften dieses Journals von diesem Jahr erschienen ist, habe ich bei Besprechung der calorischen Maschinen die Bemerkung gemacht, daß zwar die von Schwartzkopff in Berlin ausgestellt gewesene Heißluftmaschine, bei welcher die Luft, ohne erneuert zu werden, abwechselnd erhitzt, abgekühlt und wieder erhitzt, oder, wie man sagt, regenerirt oder überhitzt wird, unter den übrigen ausgestellten calorischen Maschinen der Ericsson'schen Construction die relativ vollkommenste Einrichtung haben mochte, daß es aber, da dieselbe wie die übrigen calorischen Maschinen der Ausstellung nicht in Thätigkeit war, nicht möglich war, weder über ihre Einrichtung, noch über ihre Leistungsfähigkeit ein sicheres Urtheil zu gewinnen. Seitdem hat nun H. Tresca, Ingenieur und Unter-Director am Conservatoire des arts et métiers in Paris, mit einer solchen Maschine sehr interessante Versuche angestellt und die Ergebnisse derselben in den Annales du Conservatoire des arts et métiers, 4e année, t. IV p. 113, veröffentlicht. Ich glaube deßhalb den Interessenten der deutschen Zunge einen Dienst zu erweisen, wenn ich sie mit diesen Versuchsresultaten wie mit der Maschine selbst hiermit näher bekannt zu machen suche. Das Princip, worauf die Wirkung dieser von Laubereau in Paris erfundenen und von Schwartzkopff in Berlin verbesserten und ausgeführten Maschine beruht, besteht, wie bereits Eingangs angegeben worden ist, darin, daß die dabei verwendete eingeschlossene atmosphärische Luft zuerst unter constantem Druck erhitzt wird, dadurch zur Expansion gelangt und nachher wieder, ebenfalls unter constantem Druck, abgekühlt und bis zum anfänglichen Dichtigkeitsgrade comprimirt wird. Dieselbe gehört also zu dem System der geschlossenen calorischen MaschinenUeber diese Art der calorischen Maschinen hat bereits Gustav Schmidt, k. k. Kunstmeister, eine „Theorie“ aufzustellen versucht, welche in diesem Journal Bd. CLX S. 401 mitgetheilt wurde und worauf hier verwiesen wird. und unterscheidet sich von der Ericsson'schen und Wilcox'schen offenen calorischen MaschineSiehe Bd. CLIX S. 82 und Bd. CLXX S. 321 dieses Journals. wesentlich dadurch, daß die Luft, welche bei beiden Maschinensystemen als Träger der in Wärme umzusetzenden mechanischen Arbeit benutzt wird, bei ihr mit jedem Kolbenspiel nicht nur erhitzt, sondern auch abgekühlt und, ohne erneuert zu werden, hierauf wieder erhitzt wird, während sie bei den zuletzt erwähnten Maschinen nur eine Erhitzung erleidet und, nachdem sie in Folge der Expansion die dadurch producirte mechanische Arbeit dem Kolben mitgetheilt hat, wieder in's Freie abgelassen wird. In Uebereinstimmung mit diesem principiellen Unterschiede zeigt natürlich auch die Construction wesentliche Aenderungen. In den beigegebenen Abbildungen Fig. 1–3 ist nun aber die ganze Einrichtung der Laubereau-Schwartzkopff'schen Maschine vollständig dargelegt und deutlich gemacht. Von diesen Figuren zeigt Fig. 1 den Grundriß, Fig. 2 den verticalen Längenschnitt nach AB durch die Achse des Vertheilungscylinders und Fig. 3 den verticalen Querschnitt nach der gebrochenen Linie CD, zum Theil durch den Arbeitscylinder und zum Theil durch den Feuerherd. Die Haupttheile der Maschine sind hiernach: Der stehende, oben offene Arbeitscylinder A mit dem Arbeitskolben a, von welchem die mechanische Arbeit der bewegenden Kraft mittelst der Kolben- und Treibstange g und der Kurbel g' auf die knieförmig gebogene Kurbelwelle G mit dem Schwungrad V übertragen wird. Sodann der liegende, zu beiden Seiten geschlossene Speise- und Vertheilungscylinder B, B', mit dem Speise- und Vertheilungskolben b, welcher mittelst der Kolbenstange h, dem Balancier h' und der Treibstange H ebenfalls von der gebogenen Kurbelachse G aus bewegt wird, den Cylinderraum in die beiden Kammern B und B' für die einerseits erhitzte und anderseits abgekühlte Luft abtheilt und mit einem zu beiden Seiten verlängerten Blechmantel versehen ist, der, je nach der Bewegung des Kolbens vor- oder rückwärts, mehr oder weniger in den zwischen der Cylinderwand und dem Feuerraum gelassenen Spielraum b' der erhitzten Luft oder in den zwischen der Cylinderwand und dem vertieften Deckel befindlichen ringförmigen Raum b'' der abgekühlten Luft eingreift. Ferner der Feuerraum mit dem Feuerherd C, den Feuer- und Zugthüren J und J', dem Feuerzug c, dem Kamin oder Abzugsrohr E mit der Regulirungsklappe e und der den ganzen Feuerungsraum umgebenden, aus schlechten Wärmeleitern bestehenden Einfassung D. Dann der vertiefte Cylinderdeckel mit der Stopfbüchse O und den ringförmigen Abkühlungsräumen L und L' für das Kühlwasser, das im kalten Zustande bei K zugelassen und bei K' im erwärmten wieder abgelassen wird, und endlich das Verbindungsohr F, welches von dem Spielraum b' aus zwischen dem Vertheilungscylinder B und dem Arbeitscylinder A eine beständige Communication unterhält. Außer diesen Haupttheilen verdienen noch folgende Punkte besonders hervorgehoben zu werden: Die Rolle r, welche mittelst Zapfen in geeigneten Lagern des sie umgebenden gußeisernen Gehäuses frei aufruht und dem Vertheilungskolben b sammt Zubehör zur Unterstützung dient. Das Pedal M mit dem sich nach außen öffnenden Ventil m, womit der Maschinenführer beim Herabdrücken desselben die Verbindung des Vertheilungscylinders mit der äußeren Luft herstellen und dadurch die Maschine nach Belieben außer Gang setzen kann; und endlich das Saugventilchen n, welches sich, wenn der innere Druck unter eine gewisse Grenze sinkt, von außen nach innen öffnet und dazu dient, die von Zeit zu Zeit entstehenden kleinen Verluste der inneren eingeschlossenen Luft sogleich wieder durch eine entsprechende Menge der äußeren atmosphärischen Luft zu ersetzen. Nach dieser kurzen Beschreibung der Maschine ist nun das Spiel derselben folgendes: Denken wir uns den Vertheilungskolben b in seiner mittleren Lage, die Luft im Vertheilungscylinder also auf beiden Seiten in den Kammern B und B' gleichmäßig vertheilt und den Arbeitskolben a entsprechend in seiner obersten Lage des Arbeitscylinders A, so wird, während jener seine auswärtsgehende Bewegung fortsetzt und dieser seine rückgängige Bewegung einwärts beginnt, die Spannung der im Vertheilungscylinder befindlichen eingeschlossenen Luft verringert. Dieses findet noch mehr statt, wenn auch der Vertheilungskolben seine äußerste Stellung erreicht hat und nun wieder seine rückgängige Bewegung einwärts beginnt, wodurch die Luft aus dem Raum B nach und nach ganz in den Raum B' und den ringförmigen Zwischenraum b'' getrieben und darin in Folge der Berührung mit den kalten Wänden der Wasserbehälter L und L' bedeutend abgekühlt wird. Dadurch fällt ihre Spannung beträchtlich unter den atmosphärischen Druck, und dieser übt daher einen entsprechenden Ueberdruck auf den Arbeitslosen a von oben nach unten aus, welchem eine gewisse im Verhältniß seiner Größe und seiner Geschwindigkeit stehende mechanische Arbeit entspricht. Noch bevor aber der Arbeitslosen a seine unterste und der Vertheilungskolben b in seiner Bewegung einwärts die mittlere Lage erlangt hat, fängt die Luft wieder an sich zu erhitzen, ihre Spannung nimmt wieder zu, und in dem Moment, wo ersterer den untersten und letzterer den mittleren Stand einnimmt, erlangt sie wieder einen Ueberdruck über den äußeren atmosphärischen Druck und treibt den Arbeitskolben a in die Höhe. Während dem setzt auch der Vertheilungskolben b seinen Lauf einwärts weiter fort und im Moment, in welchem er den innersten Stand einnimmt, hat die Luft ihre höchste Temperatur und ihre größte Expansionskraft und der Arbeitskolben, welcher sich nun in der Mitte seines Laufs von unten nach oben befindet, entsprechend seine größte Geschwindigkeit erlangt. Von da an nimmt der innere Druck der Luft wieder ab, der Arbeitskolben setzt seine Bewegung aufwärts weiter und der Vertheilungskolben fängt wieder seine rückgängige Bewegung auswärts an. Hat jener den obersten und dieser den mittleren Stand erreicht, so ist die Temperatur und damit auch die Spannung der inneren Luft schon wieder so weit gesunken, daß sie über die äußere atmosphärische Luft keinen Ueberdruck mehr besitzt, sondern, bei fortgesetzter Bewegung, diese im Gegentheil über jene, welche in B' und b'' wieder abgekühlt wird, einen Ueberdruck ausübt, in Folge dessen der Kolben a wieder sinkt und seinen Lauf von neuem beginnt, und dasselbe Spiel der Maschine sich von neuem wiederholt. Zur näheren Erläuterung der relativen Bewegungen beider Kolben und der Wirkungsweise der Maschine überhaupt habe ich noch insbesondere die Figuren 4–11 entworfen, worin die Pfeile die Richtung angeben, nach welcher sich die Kolben bewegen und wobei das Kreis-Diagramm über jeder Figur überdieß die entsprechende Lage der Arbeitskurbel g' angibt. In Fig. 4 hat der Arbeitskolben a, seinen Lauf aufwärts gerade vollendet und seine Bewegung und die während des Ueberdruckes der erhitzten und expandirten Luft entwickelte mechanische Arbeit durch die Stange g und Kurbel g' der Treibwelle G mitgetheilt. Der Vertheilungskolben b dagegen nimmt in seinem Lauf auswärts den mittleren Stand ein und die eingeschlossene Luft füllt beide Kammern B und B' gleichmäßig aus. Die Luft in B' und b'' fängt an sich abzukühlen, der Kolben a beginnt, wie Fig. 5 zeigt, zu sinken und der Kolben b nähert sich seinem äußeren Stande. In Fig. 6 hat dieser das äußere Ende der Kammer B' und jener den mittleren Stand erreicht, die eingeschlossene und bedeutend abgekühlte Luft hingegen ist aus der Kammer B' in jene B verdrängt (deplacirt) worden. Eine Viertelsumdrehung der Kurbel g' ist nun beendet, und mit Beginn der zweiten Viertelsumdrehung, während welcher der Arbeitskolben a seine sinkende Bewegung weiter fortsetzt, fängt der Vertheilungskolben b seine rückgängige Bewegung einwärts an und verdrängt dadurch die innere Luft wieder theilweise aus der Kammer B in jene von B' und b'', wo sie in der Umgebung der Abkühlungswände wieder abgekühlt wird. In Fig. 8 ist die zweite Viertelsumdrehung vollendet. Der Arbeitskolben a hat seine tiefste Lage erreicht und der Vertheilungskolben b nimmt seinen mittleren Stand ein, und die innere Luft hat in Folge der Erwärmung in B und b' wieder eine Spannung erlangt, welche gleich dem Druck der äußeren atmosphärischen Luft ist. In der folgenden dritten Viertelsumdrehung, siehe Fig. 9 und 10, nimmt die Erhitzung der inneren Luft und damit auch deren Expansion noch mehr zu, bis der Kolben b seinen innersten und der Kolben a seinen mittleren Stand und damit seine größte Geschwindigkeit erreicht hat. In der vierten und letzten Viertelsumdrehung, Fig. 10 und 11, in welcher der Kolben a in Folge des Ueberdrucks der erhitzten und expandirten inneren Luft über die äußere atmosphärische Luft seinen Lauf aufwärts fortsetzt und der Kolben b sich wieder rückwärts nach außen bewegt und dadurch die bereits abgekühlte Luft wieder mehr aus B' nach B verdrängt, nimmt die Spannung der eingeschlossenen Luft entsprechend wieder ab, bis sie im Moment, in welchem der Kolben a den Lauf aufwärts beendet und der Kolben b in seinem Laufe auswärts den mittleren Stand erreicht hat, wieder gleich dem Druck der äußeren Luft geworden ist. Damit ist eine Umdrehung, resp. ein Hin- und Hergang der Kolben, vollendet und die gleichen Bewegungserscheinungen und Arbeitsverrichtungen werden mit jeder folgenden Umdrehung aufs neue wiederholt. Aus diesen Betrachtungen sieht man nun ganz deutlich, daß die Wirkungsweise der Laubereau-Schwartzkopff'schen Maschine vorzugsweise auf der periodischen, sich während einer jeden Kurbelumdrehung oder eines jeden Kolbenhubes wiederholenden Temperatur- und Spannungs-Aenderung der inneren eingeschlossenen Luft beruht, und daß dieser Temperatur- und Spannungsunterschied und damit auch die Wirkung oder mechanische Arbeit der Maschine hervorgebracht wird: einerseits durch den Ueberdruck der erhitzten inneren Luft über die äußere atmosphärische Luft und andererseits durch den Ueberdruck der äußeren atmosphärischen Luft über die innere eingeschlossene Luft, je nachdem diese mehr die Räume B und b' oder jene B' und b'' des Vertheilungscylinders ausfüllt. Zur Erhitzung der Luft dient, wie schon bemerkt, der auf der einen Seite des Vertheilungscylinders angebrachte Erhitzungsapparat mit dem Feuerherd C, dem Feuercanal c und dem Abzugsrohr E; zur Abkühlung hingegen die auf der anderen Seite angebrachte Abkühlungsvorrichtung mit den Wasserbehältern L und L', welche bei K das kalte Wasser aufnehmen und bei K' das durch Abkühlung der Luft erwärmte Wasser wieder abgeben. Um den Effect der Maschine möglichst zu erhöhen, ist der Kolben b, welcher, damit die Wärme nicht so leicht aus der Kammer B in jene B' übergeführt werde, eine Füllung von schlechten Wärmeleitern enthält, zu beiden Seiten sehr zweckmäßig mit dem schon erwähnten Blechmantel verbunden, der, die Bewegung des Kolbens mitmachend, einerseits in den zwischen dem Cylinder und Feuerraum befindlichen Spielraum b' und andererseits in den zwischen dem Cylinder und den Wänden der Abkühlungsvorrichtung vorhandenen Spielraum b'' eingreift und dadurch die abwechselnde Erhitzung und Abkühlung der Luft wesentlich erleichtert. Der angedeuteten Circulation des Abkühlungswassers ist analog die Circulation der Zugluft durch den Feuerungsraum, welche bei der Thüre J im kalten Zustande zugeleitet, im Herd C erhitzt und hierauf, nachdem sie auf ihrem Wege durch den Canal c einen beträchtlichen Theil ihrer Wärme an die Wände des Feuerraums und dadurch zur Erhitzung der inneren in B und b' eingeschlossenen Luft abgegeben hat, im Kamin E noch mit einer nicht unbedeutenden Temperatur wieder abgeleitet wird. Durch eine geeignete Fütterung D aus schlechten Wärmeleitern, womit der Feuerraum und die Feuerzüge umgeben sind, wird die durch Verbrennung des aufgewendeten Brennmaterials erzeugte Wärme möglichst vor der schädlichen Ausstrahlung und Ableitung zu schützen und zur Erhitzung der im Raum B des Cylinders eingeschlossenen Luft nützlich zu verwenden gesucht. Ueber das Pedal M mit dem Ventil m, dem Saugventil n und der Frictionsrolle r wurde bereits oben das Nöthige bemerkt. In wie weit nun die im Vorigen betrachtete Einrichtung und Wirkungsweise der Maschine geeignet sind, die Nutzleistung derselben zu steigern, werden wir am besten aus den Eingangs erwähnten Versuchen erfahren, welche Tresca in Paris mit einer solchen von Schwartzkopff bezogenen Maschine in Gegenwart von Laubereau vorgenommen hat und die wir nun im Folgenden näher kennen lernen wollen. Bei diesen Versuchen soll dem anwesenden Hrn. Laubereau alle Freiheit gestattet worden seyn, die Maschine so zu heizen und zu leiten, wie er es nur immer für die Leistung derselben vortheilhaft und zweckmäßig fand. Im Ganzen wurden sechs Versuchsreihen gemacht und dabei einige Nebenelemente bestimmt, welche nicht nur zur genauen Berechnung des Brennmaterialverbrauches dienen, sondern auch in Bezug auf die mechanische Theorie der Wärme ein gewisses Interesse bieten. Bei jedem Versuche sind auch die verschiedenen Bestimmungen häufig wiederholt worden, damit die Resultate möglichst genau und dem mittleren regelmäßigen Gang der Maschine entsprechend erhalten wurden. I. Versuchsreihe (vom 29. September 1862). Die Heizung geschah mit Kohks; das Anzünden fand statt 10h30',D. i. um 10 Uhr 30 Minuten. und um 1 Uhr war die Maschine bereit, in Thätigkeit gesetzt zu werden. Bis zu ihrem Lauf verbrannte man 11,37 Kilogrm. Kohks. Die mechanische Arbeit oder der Effect der Maschine wurde mittelst eines Zaumes gemessen, dessen Rolle 1 Meter Durchmesser hatte und dessen Hebelarm 2 Meter maß. Die weiteren Bestimmungsstücke und Resultate dieses Versuches sind in folgender Tabelle I zusammengestellt. Tabelle I über die I. Versuchsreihe. Textabbildung Bd. 172, S. 88 Zeit der Beobachtung; Verbrauch an Kohks in Kilogr.; Anzahl der Umdrehungen im Ganzen; Anzahl der Umdrehungen im Mittel per Minute; Belastung des Bremshebels in Kilogr.; Mechanische Arbeit im Mittel in Kilogr.-Met per Secunde; Verbrauch an Wasser im Litern; Temperatur des Wassers; beim Eintritt in Cels. Graden; beim Austritt in Cels. Graden Dieser Versuch dauerte, wie man sieht, im Ganzen 5 Stunden lang, während welchen 16 Kilogrm. Kohks verbraucht worden sind bei einem mittleren Nutzeffect oder einer mittleren mechanischen Arbeit per Secunde von 59,76 Kilogramm-Metern. Auf die Pferdestärke und die Stunde bezogen, macht dieß somit einen Kohksverbrauch von: (16 . 75)/(5 . 59,76) = 4,01 Kilogr. Wenn man jedoch die beiden letzten Beobachtungen, bei welchen, wie die Tabelle zeigt, der Bremshebel nur noch 6 Kilogr. statt 7 Kilogr. zu tragen im Stande war, unterdrückt, so berechnet sich der Kohksverbrauch per Pferdestärke und Stunde zu: (16 . 75)/(4,5 . 60,84) = 4,38 Kilogr. Während dieses Versuches wurden zur Abkühlung der in der Maschine eingeschlossenen Luft im Ganzen 2700 Liter, also per Stunde 2700/5 = 540 Liter, und per Stunde und Pferdestärke = (540 . 75)/59,76 = 680 Liter Wasser verbraucht, dessen Temperatur von 18°,5 C. auf 35°,5, d. i. um 17° erhöht worden ist. Die Wärmemenge, welche von diesem Wasser aufgenommen wurde, beträgt demnach im Ganzen 2700 . 17 = 45900 Liter, und per Stunde 540 . 17 = 9180 Calorien, und per Stunde und Pferdestärke 680 . 17 = 11560 Calorien oder Wärmeeinheiten. In der Praxis wird es zwar nicht nöthig seyn, eine ebenso große Wassermenge zur Abkühlung der eingeschlossenen Luft verwenden zu müssen; indessen ist die Wärmemenge, welche auf diese Weise der Maschine entzogen wird, jedenfalls immer noch beträchtlich genug. Denn die Wärmemenge, welche in der wirklichen Praxis nöthig seyn wird, um die Maschine in guten: Gange zu erhalten, darf sicherlich nicht unter 1500 Liter während 4,5 Stunden, folglich die Wärmemenge, welche dieselbe der Maschine in derselben Zeit wegnimmt, nicht unter 1500 . 17 = 25500 Calorien, oder per Stunde nicht unter 25500/4,5 = 5666 Calorien, und per Stunde und Pferdestärke nicht unter (5666 . 75)/59,76 = 7100 Calorien angenommen werden. Auch die Temperatur des im Kamin entweichenden Rauches ist zu verschiedenen Malen beobachtet worden. Man fand sie fast beständig zu 102° C., was wohl wenig ist. Dieselbe ist aber jedenfalls geringer als jene, welche die Verbrennungsgase bei ihrem Austritte aus der Maschine wirklich besitzen und die mindestens zu 200° veranschlagt werden kann. Endlich mag noch bemerkt werden, daß die letzte Nachfeuerung um 4h30' stattfand, und daß die Maschine von dieser Zeit an noch 1h30' im Gange war, ohne daß sie mit neuen Kohks nachgeheizt oder daß sonst auf den Herd irgendwelche Sorge verwendet worden wäre. II. Versuchsreihe (vom 30. Septbr. 1862). Die Heizung geschah wieder mit Kohks. Die Anfeuerung fand statt Morgens 10h7' und um 11h17' begann die Maschine zu arbeiten. Bis zu dem Moment, in welchem sie in Gang gesetzt werden konnte, wurden 9,40 Kil. Kohks verbrannt. Die mechanische Arbeit, welche sie während des Laufs entwickelte, wurde mit demselben Zaume gemessen. Die übrigen Bestimmungsstücke und die Ergebnisse dieses Versuchs sind in folgender Tabelle II enthalten. Tabelle II über die II. Versuchsreihe. Textabbildung Bd. 172, S. 90 Zeit der Beobachtung; Verbrauch an Kohks in Kilogr.; Anzahl der Umdrehungen im Ganzen; Anzahl der Umdrehungen im Mittel per Minute; Belastung des Bremshebels in Kilogr.; Mechanische Arbeit im Mittel in Kilogr.-Met. per Secunde; Verbrauch an Wasser in Litern; Temperatur des Wassers; beim Eintritt in Cels. Graden; beim Austritt in Cels. Graden; Stillstand Die mittlere Arbeit ist hiernach 57,13 Kilogramm-Meter per Secunde, und der Verbrauch von Kohks während des Versuchs, also während der Beobachtungszeit von 6h13–11' = 6h2' = 6h,03 beträgt 18,60 Kil. oder per Stunde 18,6/6,03 = 3,08 Kil, und per Stunde und Pferdestärke: (18,60 . 75)/(6,03 . 57,13) = 3,87 Kil. Wenn man aber auch hier den letzten Versuch, bei welchem die Maschine mit 5 Kil. schon zu stark belastet war, nicht mehr berücksichtigt, so erhält man für den Kohksverbrauch per Stunde und Pferdestärke: (18,60 . 75)/(5,90 . 57,98) = 4,07 Kil. Während dieses Versuches wurden im Ganzen 3200 Liter Wasser zur Abkühlung der Maschine verbraucht. Das macht auf die Stunde 531 Liter, oder per Stunde und Pferdestärke: (531 . 75)/57,13 = 697 oder circa 700 Liter. Was die Wärmemenge betrifft, welche der Maschine durch das Abkühlungswasser entzogen wurde, dessen Temperatur von 18°,0 auf 34°,2, also um 16°,2 erhöht worden ist, so beträgt dieselbe im Ganzen: 3200 . 16°,2 = 51840 Calorien, oder per Stunde 5180/6,03 = 8600, und per Stunde und Pferdestärke (8600 . 75)/57,13 = 11290 Calorien oder Wärmeeinheiten, also etwas weniger als beim ersten Versuche. Die letzte Nachfeuerung fand bei diesem Versuche um 4 Uhr Abends statt und die Maschine war von dieser Zeit an ebenfalls noch 1 1/2 Stunden im Gange, ohne daß das Feuer weiter nachgeschürt worden wäre. III. Versuchsreihe (vom 2. October 1862). Bei diesem Versuche ist ein Zaum von etwas kleineren Dimensionen angewendet worden. Der Bremshebel hatte nämlich nur eine Länge von 1,20 Met. Die Feuerung geschah wieder mit Kohks. Die Anfeuerung fand statt Morgens 9h13', und um 11h8' war die Maschine zu den Bremsversuchen hinreichend vorbereitet. Bis dahin wurden 10,46 Kil. Kohks darin verbrannt. Die weiteren Bestimmungsstücke und Ergebnisse sind in folgender Tabelle III zusammengestellt: Tabelle III über die III. Versuchsreihe. Textabbildung Bd. 172, S. 92 Zeit der Beobachtung; Verbrauch an Kohks in Kilogr.; Anzahl der Umdrehungen im Ganzen; Anzahl der Umdrehungen im Mittel per Minute; Belastung des Bremshebels in Kilogr.; Mechanische Arbeit im Mittel in Kilogr.-Met. per Secunde; Verbrauch an Wasser in Litern; Temperatur des Wassers; beim Eintritt in Cels. Graden; beim Austritt in Cels. Graden; Stillstand Der Bremshebel war bei diesen Versuchen, wie man sieht, durchweg mit 9 Kil. belastet. Der Kohksverbrauch läßt darum keine Unbestimmtheit zu. Denn er beträgt bei dem mittleren Effecte von 44,78 Kilogramm-Metern für die ganze Beobachtungszeit von 6h10' oder nach Abzug des Stillstandes von 54', für die wirkliche Versuchs-Dauer von 5h16' = 5h,27 im Ganzen 18,44 Kil. oder per Stunde 18,44/5,27 = 3,52 Kil., und per Stunde und Pferdestärke: (18,44 . 75)/(5,27 . 44,78) = 5,86 Kil. Während dieses Versuches wurden im Ganzen 3350 Liter oder Kilogr. Wasser zur Abkühlung der Maschine verwendet. Das macht auf die Stunde und den mittleren Effect von 44,78 Kil.-Met. eine Wassermenge von 3350/5,27 = 636 oder per Stunde und Pferdestärke (649 . 75)/44,78 = 1065 Liter oder Kilogr., also wie man sieht, beträchtlich mehr als bei den beiden ersten Versuchsreihen. Bestimmen wir auch hier die Wärmemenge, welche der Maschine von diesem Abkühlungswasser entzogen worden ist, so beträgt dieselbe, da dieses von 18° auf 34°,1, also um 16°,1 erwärmt wurde, im Ganzen 53935 Calorien, oder per Stunde 53935/5,27 = 10234, u. per Stunde und Pferdestärke (10234 . 75)/44,78 = 17140 Calorien, also ebenfalls bedeutend mehr als in den beiden ersten Versuchsreihen. IV. Versuchsreihe (vom 8. October 1862). Die mechanische Arbeit wurde hierbei mit demselben Dynamometer gemessen wie beim vorigen Versuche. Die Anfeuerung der Maschine geschah 9h30' und um 11h30' war sie bereit, in Gang gesetzt werden zu können. Bis dahin wurden 9,70 Kil. Kohks verbraucht. Die weiteren Bestimmungsstücke und Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle IV zu entnehmen. Tabelle IV über die IV. Versuchsreihe. Textabbildung Bd. 172, S. 93 Beobachtungszeit in Stunden u. Minut.; Kohksverbrauch in Kilogr.; Anzahl der Umdrehungen im Ganzen; Anzahl der Umdrehungen im Mittel per Minute; Belastung des Bremshebels in Kilogr.; Mechanische Arbeit im Mittel in Kilogr.-Met. per Secunde; Wasser-Verbrauch in Litern; Temperatur des Wassers; beim Eintritt in Cels. Graden; beim Austritt in Cels. Graden Der Versuch hatte begonnen mit einer Belastung von 7 Kil., welche bis zur letzten Beobachtung beibehalten wurde. Die ganze Beobachtungszeit betrug 6h,19' oder 6h,32 und während dem wurden, bei einem mittleren Effecte von 34,11 Kilogr.-Met. im Ganzen 18,30 Kil. Kohks verbrannt, was auf die Stunde: 18,30/6,32 = 2,90 Kil. oder per Stunde und Pferdestärke: (18,30 . 75)/(6,32 . 34,11) = 6,37 Kil. gibt. Allein, wie man aus der Tabelle ersieht, war die Maschine während der letzten Beobachtung schon so weit erkaltet, daß die Belastung auf 5 Kil. reducirt werden mußte. Sehen wir daher von dieser letzten Beobachtung ab, so berechnet sich der Kohksverbrauch per Stunde und Pferdestärke zu: (18,30 . 75)/(6,05 . 34,65) = 6,55 Kil. Man sieht, dieser Betrag ist höher als bei allen vorausgehenden Versuchen. Dasselbe gilt auch für den Verbrauch an Kühlwasser, der sich noch etwas ungünstiger als im letzten, und bedeutend höher als in den beiden ersten Versuchsreihen herausstellt. Denn derselbe beträgt per Stunde: 3200/6,32 = 506 Liter, per Stunde und Pferdestärke aber: (3200 . 75)/(6,32 . 34,11) = 1113 Liter oder Kilogr. Ebenso verhält sich's auch mit der Wärmemenge, welche der Maschine durch das Kühlwasser entzogen worden ist. Im Ganzen beträgt dieselbe nämlich während der Beobachtungszeit von 6h19' 3200 . 17,1 = 54720 Calorien, also per Stunde (3200 . 17,1)/6,32 = 8658 Calorien, und per Stunde und Pferdestärke: (3200 . 17,1 . 75)/(6,32 . 34,11) = 19037 Calorien. Während dieses Versuches wurden mit einem ausgezeichneten Druck-Indicator mehrere Arbeits-Diagramme vom Arbeitscylinder abgenommen. Eines derselben ist durch die Curve A in Fig. 12 reproducirt. Darin repräsentirt die Linie XX, die atmosphärische Linie, die Spannung der inneren Luft, im Moment wo sie gleich dem äußeren atmosphärischen Druck ist; die Curve oberhalb derselben entspricht dagegen dem veränderlichen Druck während der Periode der Erhitzung, und die Curve unterhalb jenem während der Abkühlung. Die Ordinaten der einzelnen Punkte der oberen Hälfte repräsentiren daher die Pressionen, welche die innere Luft auf den Arbeitskolben über den atmosphärischen Druck hinaus ausübt; und die Ordinaten der einzelnen Punkte der unteren Hälfte jene Pressionen, um welche der atmosphärische Druck vermindert werden muß, um die wirklichen Pressionen der inneren Luft auf den Arbeitslosen zu erhalten. Ich behalte mir vor, auf dieses Diagramm später zurückzukommen. V. Versuchsreihe (vom 11. October 1862). Bei diesen Versuchen wurde die Maschine mit Steinkohlen von Mons angeheizt und die Feuerung während des Laufes mit Steinkohlen von Charleroi unterhalten. Die Anfeuerung geschah um 9h7' und um 12h5' konnte die Maschine in Gang gesetzt werden. Während dieser Vorbereitungszeit von 2h58' wurden 17,50 Kil. Steinkohlen der erwähnten ersten Sorte verbraucht. Der Effect der Maschine wurde mit demselben Zaume wie in den zwei letzten Versuchen bestimmt. Die übrigen Bestimmungsstücke und Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle V zusammengestellt. Tabelle V über die V. Versuchsreihe. Textabbildung Bd. 172, S. 95 Beobachtungszeit in Stunden u. Minut.; Verbrauch an Steinkohl. (v. Charler.) in Kilogr.; Anzahl der Umdrehungen im Ganzen; Anzahl der Umdrehungen im Mittel per Minute; Belastung des Bremshebels in Kilogr.; Mittlere Arbeit in Kilogr.-Met. per Secunde; Wasserverbrauch in Litern; Temperatur des Wassers; beim Eintritt in Cels. Graden; beim Austritt in Cels. Graden Die Anfeuerung der Maschine mit Steinkohlen soll ziemlich schwierig gewesen seyn. Aber sobald als die Maschine einmal in Gang gesetzt war, soll sie dieselbe Regelmäßigkeit wie bei der Feuerung mit Kohks behauptet haben. Die Versuche wurden 5h35' oder 5h,583 lang fortgesetzt, während welcher Zeit im Ganzen 16,00 Kil. Steinkohlen der erwähnten zweiten Sorte (von Charleroi) verbraucht wurden. In der Stunde macht dieß somit: 16,00/5,583 = 2,87 Kil. oder per Stunde und Pferdestärke: (16,00 . 75)/(5,583 . 37,65) = 6,00 Kil. Wenn wir aber wieder von den beiden letzten Beobachtungen abstrahiren, bei welchen die Maschine die Belastung von 9 Kil. nicht mehr zu bewältigen vermochte und deßhalb diese nacheinander auf 7 Kil. und 5 Kil. reducirt werden mußte, so finden wir für den Verbrauch an Steinkohle per Stunde und Pferdestärke: (16,00 . 75)/(5,583 . 40,71) = 6,43 Kil. Berechnen wir auch hier den Wasserverbrauch zur Abkühlung der Maschine, so beträgt derselbe per Stunde: 2800/5,583 = 501 Liter, dagegen per Stunde und Pferdestärke: (2800 . 75)/(5,583 . 37,65) = 1000 Liter. Ebenso findet man die Wärmemenge, welche durch das Abkühlungswasser der Maschine per Stunde entzogen wird: (2800 . 17)/5,583 = 8544 Calor., oder auf die Stunde und Pferdestärke reducirt: (2800 . 17 . 75)/(5,583 . 37,65) = 16984 Calorien. Auch während dieser Versuche wurden mit demselben Indicator mehrere Arbeits-Diagramme genommen. Eines davon ist hier durch die Curve B in Fig. 12 wiedergegeben. Die nähere Betrachtung desselben wird aber ebenfalls erst weiter unten im Zusammenhang mit den übrigen Diagrammen folgen. VI. Versuchsreihe (vom 25. October 1862). Bei diesen Versuchen bediente man sich wieder zur Feuerung der Kohks und zur Messung des Nutzeffectes desselben Zaumes wie in den beiden ersten Versuchsreihen mit einem Bremshebel von 2 Met. Länge. Die Anfeuerung begann Morgens 8h40', und während der Ingangsetzung von 1b48' verbrannte man 9,86 Kil. Kohks. Die weiteren Daten und Resultate sind aus folgender Tabelle VI zu entnehmen. Tabelle VI über die VI. Versuchsreihe. Textabbildung Bd. 172, S. 97 Beobachtungszeit in Stunden u. Minut.; Kohksverbrauch in Kilogr.; Anzahl der Umdrehungen im Ganzen; Anzahl der Umdrehungen im Mittel per Minute; Belastung des Bremshebels in Kilogr.; Mittlere Arbeit in Kilogr.-Met. per Secunde; Wasserbrauch in Litern; Temperatur des Wassers; beim Eintritt in Cels. Graden; beim Austritt in Cels. Graden; Stillstand Dieser Versuch, welcher im Ganzen viel günstigere Resultate als die vorausgehenden Versuche geliefert hat, dauerte 7h1' oder, wenn man 10' Stillstand abzieht, 6h51' oder 6h,85 und der Kohksverbrauch während dieser Zeit betrug 21,54 Kil.; auf die Stunde berechnet, stellt sich der Kohksverbrauch daher auf 21,54/6,85 = 3,15 Kil., und auf die Stunde und Pferdestärke bezogen auf: (21,54 . 75)/(6,85 . 56,60) = 4,17 Kil. Nimmt man aber auf die drei letzten Versuche, bei welchen die Belastung der Maschine nacheinander auf 7, dann 6 und 5 Kil. reducirt worden ist, keine Rücksicht, so stellt sich der Kohksverbrauch per Stunde und Pferdestärke auf (21,54 . 75)/(5,87 . 59,21) = 4,65 Kil. Der Wasserverbrauch dagegen stellt sich per Stunde auf 3970/6,85 = 580 Liter, und per Stunde und Pferdestärke auf (3970 . 75)/(6,85 . 56,60) = 768 Liter. Da das Kühlwasser im Mittel von 17° auf 32°,1, also um 15°,1 erwärmt worden ist, so berechnet sich die dadurch der Maschine während der ganzen Versuchszeit von 6h,85 entzogene Wärmemenge zu: 3970 . 15,1 = 59947 Calorien, oder per Stunde (3970 . 15,1)/6,85 = 8752 Calorien, und per Stunde und Pferdestärke zu: (3970 . 15,1 . 75)/(6,85 . 56,60) = 11520 Calorien. Wie in den beiden vorigen Versuchen nahm Tresca auch bei diesem Versuche eine große Anzahl von Arbeits-Diagrammen. Unter den zwanzig auf diese Weise erhaltenen Curven finden sich in C und D, Fig. 12, zwei reproducirt. Die Discussion über dieselben wird aber ebenfalls erst weiter unten folgen. In der folgenden Tabelle VII finden sich nun sämmtliche Bestimmungszahlen und Rechnungsresultate zusammengestellt. Da die Versuche und Erfahrungen über solche Maschinen noch nicht sehr zahlreich sind, so werden dieselben ohne Zweifel mit Interesse gelesen und studirt werden. Tabelle VII über die bei den verschiedenen, mit der Laubereau-Schwartzkopff'schen Maschine angestellten Versuchen erhaltenen Ergebnisse. Textabbildung Bd. 172, S. 98 Nummer der Versuche; Mittlere Umdrehungszahl per Minute; Mittlere Arbeit per Secunde in Kilogr.-Meter; Mittlere Arbeit in Pferdestärk. à 75 Kil.-Met.; Art des Brennstoffs; Brennmaterialverbrauch zum Anfeuern der Maschine in Kilogr.; Brennmaterialverbrauch während dem Gange der Maschine im Ganzen in Kilogr.; Brennmaterialverbrauch im Mittel per Stunde in Kil.; Brennmaterialverbrauch im Mittel per Stunde und Pferdestärke in Kilogr.; Wasserverbrauch per Stunde in Litern; Wasserverbrauch per Stunde und Pferdestärke in Litern; Erhöhung der Temperat. des Kühlwassers in Cels. Graden; Der Maschine vom Kühlwasser entzogene Wärmemenge per Stunde und Pferdestärke Vergleicht man die Resultate der einzelnen Versuche untereinander, so sieht man, daß sich dieselben beim 1., 2. und 6. Versuche am günstigsten herausstellen. Auf die Stunde und Pferdestärke bezogen, beträgt bei ihnen durchschnittlich der Kohksverbrauch nur 4,28 Kil., also nur wenig mehr als 4 1/2 Kil., die Menge des Kühlwassers nur 715 Liter, also wenig mehr als 700 Liter und die Wärmemenge, welche der Maschine dadurch entzogen wird, nur 11456 Calorien, während im Mittel von allen sechs Versuchen der Kohksverbrauch 5 1/3 Kil., der Wasserverbrauch 887 Liter und der Wärmeverlust 14582 Calorien beträgt. Zugleich sieht man, daß dieß gerade diejenigen Versuche sind, in welchen der Nutzeffect oder die mechanische Arbeit der Maschine per Secunde am höchsten ausgefallen ist. In Procenten der Pferdestärke ausgedrückt, beträgt nämlich der Nutzeffect in den drei erwähnten Versuchen durchschnittlich fast 80 Procent oder 4/5 einer Pferdestärke, während er im Mittel von allen sechs Versuchen nur 65 Procent oder beinahe 2/3 einer Pferdestärke ausmacht. Die Anzahl der Umdrehungen per Minute zeigt sich in diesen drei Versuchen dagegen nicht wesentlich verschieden von jener der drei anderen; denn sie stellt sich bei ihnen im Mittel auf 38 1/4 und bei den anderen auf 38 1/2, und bei allen sechs Versuchen überhaupt auf 38 3/8 Umdrehungen per Minute. Die Dimensionen des Arbeitscylinders sind 0,50 Meter im Durchmesser und 0,40 Meter im Kolbenlauf. Wie bei allen calorischen Maschinen sind demnach auch bei der in Rede stehenden Maschine die Dimensionen im Verhältniß zum entwickelten Effect wohl groß. Die Maschine ist zwar als eine zweipferdige declarirt worden; allein in Wirklichkeit hat sie, wie wir gesehen, im Mittel nicht mehr als 65 Procent, oder, wenn wir uns an den Versuch Nr. 6 als den am längsten fortgesetzten und vollständigsten halten, kaum 80 Proc. einer Pferdestärke geliefert. Das Abkühlungswasser, welches bei jedem Kolbenhube die erwärmte innere eingeschlossene Luft auf eine entsprechende Temperatur zu erniedrigen bestimmt ist, hat bei allen Versuchen den Betrag von 500 Litern per Stunde überschritten, und per Stunde und Pferdestärke in: Mittel sich sogar nahezu auf 900 Liter herausgestellt. Dieser enorme Wasserverbrauch wird ohne Zweifel, wie schon früher bemerkt worden ist, in der Praxis um ein Namhaftes vermindert werden können. Allein dieß wird kaum anders als auf Kosten des Nutzeffectes möglich seyn, eben weil dieser eine Function ist von der Differenz des Druckes der inneren eingeschlossenen warmen und kalten Luft. Wenn es aber nicht gelingen sollte, den Wasserverbrauch in einem beträchtlichen Verhältnisse zu verringern, ohne den Nutzeffect dadurch noch mehr zu beeinträchtigen, so dürfte es, unserer Ansicht nach, sehr zweifelhaft seyn, ob dann noch die calorischen Maschinen nach der im Vorigen betrachteten Laubereau-Schwartzkopff'schen Einrichtung gegen die offenen calorischen Maschinen nach der einfacheren Ericsson'schen und Wilcox'schen Construction von ökonomischem Vortheil sind. Darüber wird die Zukunft entscheiden. Nun ist es an der Zeit, daß wir uns mit dem Detail der Arbeits-Diagramme A – D der Fig. 12 näher vertraut machen. Wir werden dadurch noch mehr die Gründe kennen lernen, warum der thermische Nutzeffect der vorstehenden Maschine nicht besonders günstig ausfällt, und namentlich auch über den Punkt aufgeklärt werden, warum die calorischen Maschinen auch dieser Art verhältnißmäßig große Dimensionen erhalten müssen. Um indessen die Bedeutung dieser Diagramme vollständig würdigen zu können, ist es vor Allem nöthig, die Hauptelemente derselben zu berechnen. Der bei diesen Versuchen angewendete Indicator war ein sehr delicates, nach Tresca's Angabe von Clair in Paris construirtes Instrument.Wer sich über den Indicator näher belehren will, den verweisen wir auf Prechtl's Encyklopädie, Supplementband II, S. 438; auf Rühlmann's allgemeine Maschinenlehre Bd. I S. 175; auf Welkner, „die Locomotive,“ S. 38, und ganz besonders auf Völker's ausgezeichnete Schrift: „der Indicator.“ Der Kolben und die Kolbenstange desselben sind von Aluminium, und so dünn und leicht als möglich gemacht. Tresca schreibt es vorzüglich diesem Umstande zu, daß der fragliche Indicator mit so großer Regelmäßigkeit und Zuverlässigkeit arbeitet. Die vom Zeichnungsstift des Instrumentes beschriebenen Original-Zeichnungen seyen ebenso nett und fein als die reproducirten. Der Querschnitt des Indicator-Kolbens war gerade 0,0001 Quadratmeter (= 1/10000) Quadratmeter) oder ein Quadratcentimeter, und die mit der Kolbenstange befestigte elastische Feder machte bei einer Last von 0,0333 Kil. einen Hub von 1 Millimeter. Es folgt hieraus, daß der Hub der Feder, welcher dem Druck einer Atmosphäre entspricht, gleich ist: 1 Millim. × 1,0335/0,0333 = 31,03 Millim. Nach diesem Maaßstab hat nun Tresca die verschiedenen Pressionen, welche die eingeschlossene Luft auf den Arbeitskolben ausübte, berechnet. Bei der Curve A ist der größte Druck über der atmosphärischen Linie XX repräsentirt durch eine Ordinate von 14,5 Millm. und der kleinste Druck unter der atmosphärischen Linie XX durch eine Ordinate von 4,75 Millm. Die erstere entspricht daher einem Druck von: 1 Atmsph. × 14,5/31,03 = 0,47 Atmosphären, und die andere von: 1 Atmsph. × 4,75/31,03 = 0,15 Atmosphären. Bezeichnen wir daher den Maximaldruck selbst mit P und den Minimaldruck mit p, so ist für das Diagramm A:     P = 1 + 0,47 = 1,47 Atmosphären und     p = 1 – 0,15 = 0,85 Atmosphären. Auf die gleiche Weise wurden die Pressionen für die übrigen Diagramme berechnet und gefunden: für das Diagramm B:     P = 1 + 0,46 = 1,46 Atmosphären und     p = 1 – 0,15 = 0,85 Atmosphären; für das Diagramm C:     P = 1 + 0,45 = 1,45 Atmosphären und     p = 1 – 0,14 = 0,86 Atmosphären, und für das Diagramm D:     P = 1 + 0,46 = 1,46 Atmosphären und     p = 1 – 0,16 = 0,84 Atmosphären. Um nun ferner die durch die Diagramme ausgedrückte mechanische Arbeit zu berechnen, müssen wir weiter die auf den Querschnitt des Arbeitskolbens wirklich ausgeübten totalen Pressionen bestimmen. Nun ist der Durchmesser des Arbeitskolbens bei der in Rede stehenden Maschine d = 0,50 Met. und folglich dessen Querschnitt π(d/2)² = 3,14 . 0,25² = 0,196359 Quadratmeter = 1963,59 Quadratcentimeter. Der auf den Arbeitskolben ausgeübte Druck ist daher, da sich die drückenden Kräfte wie die gedrückten Flächen verhalten, 1963,59 mal größer als die auf den Indicatorkolben ausgeübte Pression. Da nun der Druck auf den letzteren bei 1 Millm. Hub 0,0333 Kil. beträgt, so entspricht jedem Millimeter der Diagramm-Ordinate ein Druck auf den Arbeitskolben von 1963,5 . 0,0333 = 65,45 Kil. Indem man daher diesen Coefficienten mit der mittleren Ordinate des Diagramms, in Millimetern ausgedrückt, multiplicirt, so erhält man den mittleren Gesammtdruck der inneren Luft auf den Arbeitskolben; und multiplicirt man diesen nun noch mit dem Kolbenhub von 0,40 Met., so ergibt sich die totale oder absolute Wirkung oder mechanische Arbeit, welche durch den Arbeitskolben während eines Hubes oder einer Umdrehung entwickelt wird. Die mittlere Ordinate der vier Diagramme A – D, Fig. 12, berechnet sich der Ordnung nach zu: 5,74 Millmet., 6,50 Millmet., 8,70 Millmet. und 8,38 Millmet. Den mittleren totalen Druck auf den ArbeitskolbenEs ist indessen zu bemerken, daß, da der Boden des Arbeitscylinders nicht zugänglich ist, der Indicator auf dem Leitcanal F angebracht werden mußte, und daß folglich der auf die angegebene Weise berechnete Druck von dem auf den Arbeitskolben selbst ausgeübten in dem einen oder anderen Sinne wesentlich differiren konnte. findet man daher entsprechend zu: 375,683 Kil.; 425,425 Kil.; 569,415 Kil. und 524,471 Kil., oder, wenn man diese Pressionen, welche sich auf den Kolbenquerschnitt von 0,19635 Quadratmeter beziehen, auf den Quadratmeter reducirt, so erhält man beziehungsweise: 1900 Kil.; 2162 Kil.; 2900 Kil. und 2671 Kil., oder in Atmosphären ausgedrückt: 0,18 Atm.; 0,21 Atm.; 0,28 Atm. und 0,26 Atm. Und der totale oder absolute Effect der Maschine per Umdrehung bestimmt sich hiernach respective zu: 150,273 Kil.-M.; 170,170 Kil.-M.; 227,766 Kil.-M. u. 219,388 Kil.-M. Um hieraus endlich den Wirkungsgrad oder das Güteverhältniß der Maschine abzuleiten, vergleichen wir die letzten Zahlen des absoluten Effectes mit den entsprechenden Zahlen des Nutzeffectes, welchen die Maschine bei den Bremsversuchen ergeben hat. Nach den früheren Angaben waren in den vier zugehörigen Fällen der Curven A – D beziehungsweise die Belastungen G des Bremshebels: 7 Kil.; 9 Kil.; 8 Kil. und 8 Kil.; die Länge l des Hebelarmes: 1,20 Met.; 1,20 Met.; 2,0 Met. und 2,0 Met.; die Umdrehungszahl n per Minute: 39,4; 36,0; 35,5 und 35,5. Nach der bekannten Formel: A = 2πln/60 . G = π/30 . lnG erhält man folglich den Nutzeffect oder die nützliche Arbeit per Secunde in den vier bezüglichen Fällen: 34,65 Kil.-Met.; 40,71 Kil.-M.; 59,21 Kil.-M. und 59,21 Kil.-M. Reduciren wir die letzteren Zahlen auf eine Umdrehung so erhalten wir nacheinander: 1) 34,65 Kil.-Met. × 60/39,4 = 52,78 Kil.-Met.; 2) 40,71 Kil.-Met. × 60/36,0 = 67,86 Kil.-Met.; 3) 59,21 Kil.-Met. × 60/35,5 = 100,48 Kil.-Met.; und 4) 59,21 Kil.-Met. × 60/35,5 = 100,48 Kil.-Met. Das Verhältniß des Nutzeffectes zum Totaleffect oder der Wirkungsgrad der Nutzleistung der Maschine in den vier auf die Diagramme A – D bezüglichen Fällen stellt sich daher folgendermaßen heraus: 1)   52,78/150,273 = 0,35 oder zu 35 Procent; 2)   67,86/170,170 = 0,40 oder zu 40 Procent; 3) 100,48/227,766 = 0,44 oder zu 44 Procent, und 4) 100,48/219,388 = 0,46 oder zu 46 Procent. Man sieht hieraus, daß das Güteverhältniß oder der Wirkungsgrad des Nutzeffectes ziemlich klein ausfällt und in den günstigsten Fällen nur 0,46 beträgt, also nicht einmal ganz den Werth 0,50 erreicht, d.h. daß der Nutzeffect nicht einmal ganz 50 Procent des absoluten Effectes ausmacht, indem mehr als die Hälfte des letzteren durch die verschiedenen Reibungswiderstände verloren geht. Unter diesen sind natürlich die Reibungswiderstände an den Kolbenführungen die bedeutendsten. Deßhalb müssen diese möglichst verringert werden, wenn der Nutzeffect möglichst groß werden soll. Die beweglichen Theile sollten daher geschmiert werden können. Da dieß jedoch mit Oel oder einem anderen Fett – der abwechselnd hohen Temperatur wegen – nicht geschehen kann, so dürfte der Zweck des Schmierens doch zum Theil erreicht werden durch Anwendung von fein gepulvertem Reißblei (Graphit), wie dieß bei calorischen Maschinen überhaupt zu empfehlen ist. Die Kleinheit des Wirkungsgrades der Nutzleistung weist aber jedenfalls auch darauf hin, daß die in beiderlei Richtung bei der Beobachtung auf die entgegengesetzte Seite des Vertheilungskolbens stattfindenden Widerstände nicht unbedeutend sind. In der folgenden Tabelle VIII sind nun sämmtliche auf die vier Diagramme bezüglichen Daten und Resultate zusammengestellt. Tabelle VIII über die verschiedenen, auf die Diagramme bezüglichen Bestimmungsdaten und Rechnungsresultate. Textabbildung Bd. 172, S. 104 Benennung der Curve; Datum der Beobachtung. (1862 October.); Beobachtungsstunde; Maximaldruck in Atmos.; Minimaldruck in Atmos.; Mittlere Ordinate in Millim.; Mittlerer Druck in Kil.; Mittlerer Druck in Atmos.; Totaleffect per Umdrehung in Kil.-Met.; Belastung des Bremshebels in Kil.; Länge des Hebelarmes in Met.; Umdrehungszahl per 1 Min.; Nutzeffect per Umdrehung in Kil.-Met.; Wirkungsgrad der Nutzleistung Aus den Zahlenwerthen der 8. Colonne ergibt sich, daß der mittlere totale Druck der inneren Luft auf den Arbeitskolben selten über 1/4 Atmosphäre sich erhebt, obwohl die Differenzen desselben während jedes Kolbenhubes sehr beträchtlich sind. Ferner ist, wie man aus der 4. u. 5. Colonne findet, das Mittel aus den Maximalpressungen 1,46 und das Mittel aus den Minimalpressungen 0,85 Atmosphären, folglich das Verhältniß beider Mittel 1,46 : 0,85 = 1,72. Dieses Verhältniß hängt nun aber ab von der Differenz zwischen den mittleren Temperaturen einer und derselben Luftmenge am Anfange und am Ende des Kolbenlaufes zur Zeit der größten Erhitzung, resp. der stärksten Abkühlung. Indem wir daher diese mit t und jene mit T, und den Ausdehnungscoefficienten der Luft mit a bezeichnen, so hat man die Bedingungsgleichung: (1 + aT) = 1,72 (1 + at) woraus: T – 1,72 t = 0,72/a, oder, wenn man nach Regnault a = 0,00367 setzt, T – 1,72 t = 0,72/0,00367 = 196° (circa 200°). Da nun t, die Temperatur der inneren eingeschlossenen Luft zur Zeit der stärksten Abkühlung, noch immer größer ist als die Temperatur des zur Abkühlung verwendeten Wassers, also nach Früherem größer als 35°, so erhält man 2°, die TemperaturTemperatar der inneren eingeschlossenen Luft zur Zeit der größten Erhitzung, im Minimum: T = 196 + 1,72 . 35 = 196 + 60 = 256° (circa 260°), d.h. die innere eingeschlossene Luft muß bei jeder Umdrehung von der bei der Abkühlung angenommenen niedrigen Temperatur von etwa 40° mindestens auf die Temperatur von 256°, also jedenfalls um mehr als 200° erhöht werden, um nachher sogleich wieder dieselbe Abkühlung und Erhitzung zu erfahren. In diesem Umstande liegt nun aber ein mißlicher Uebelstand der calorischen Maschinen dieser Art. Denn die jener großen Temperatur-Differenz entsprechende Wärme wird keineswegs ganz in mechanische Arbeit umgesetzt, sondern, wie wir schon früher hervorgehoben, großentheils vom Kühlwasser und anderen Ableitungs-Ursachen aufgenommen. Es entspricht dieser Wärmeverlust bei den übrigen calorischen Maschinen jenem, welcher bei jedem Kolbenhube durch das Ablassen der verbrauchten warmen Luft in die Atmosphäre entsteht, oder bei Dampfmaschinen jenem, welcher bei der Kondensation oder der Ausströmung des Dampfes in die freie Luft eintritt. Dieser Wärmeverlust erklärt nun aber am besten, warum die geschlossenen calorischen Maschinen mit überhitzter und abgekühlter Luft nicht viel ökonomischer ausfallen können als die einfachen offenen calorischen Maschinen, bei denen die erhitzte Luft mit jedem Kolbenhub wieder in's Freie abgelassen wird. Fassen wir die bei der Laubereau-Schwartzkopff'schen Maschine producirten und consumirten Wärmemengen noch etwas näher in's Auge, so werden wir die vorige Behauptung auch mit noch etwas mehr Bestimmtheit aussprechen können. Nach Früherem können wir den Kohksverbrauch per Stunde und Pferdekraft zu circa 5 Kil. annehmen. Nehmen wir daher weiter die specifische Wärme der Kohks zu 7500 Calorien an, so stellt sich die bei der Laubereau-Schwartzkopff'schen Maschine per Stunde und Pferdestärke producirte Wärmemenge zu: 5 . 7500 = 37500 Calorien oder per Stunde und 0,8 Pferdestärke (d. i. der Leistungsfähigkeit der untersuchten Maschine) zu 30000 Calorien heraus. Die Verbrennung der Kohks geschieht langsam, und man kann zur guten Verbrennung von 1 Kil. Kohks wenigstens 25 Kil. atmosphärische Luft rechnen. Für 5 Kil. Kohks, welche die Maschine per Stunde consumirt, sind demnach per Stunde wenigstens 5 . 25 = 125 Kil. atmosphärischer Luft nöthig. Diese Luft entweicht aber, nachdem sie die Verbrennung der Kohks unterhalten und sich in der Hitze derselben selbst bedeutend erhitzt hat, mit einer Temperatur von wenigstens 200°. Dieser aus den Bedingungen der Verbrennung selbst hervorgehende Wärmeverlust ist daher, den Coefficienten der spec. Wärme der atmosphärischen Luft nach Regnault zu 0,2377 angenommen, ungefähr: 125 . 0,2377 . 200 = 5942,5 oder circa 6000 Calorien. Die verwendete Luft im Vertheilungscylinder wird nach dem Obigen bei jedem Kolbenhube von etwa 35°–40° auf 256°, also jedenfalls wenigstens um 200° erhöht. Das Volumen des Arbeitscylinders beträgt nach Früherem: 0,19635 . 0,4 = 0,7854 Kubikmeter oder circa 80 Liter. Allein dieses Volumen repräsentirt nur ungefähr die Hälfte des Volumens der in der Maschine eingeschlossenen Luft. Wir können daher letzteres setzen: 2 . 80 = 160 Liter = 0,16 Kubikmeter. Und da nach Regnault das Gewicht eines Kubikmeters der atmosphärischen Luft 1,2932 Kil. beträgt, so ist das Gewicht dieser Luftmenge: 0,16 . 1,2932 = 0,206912 oder circa 0,2 Kil. Um daher den aus der erwähnten Temperatur-Differenz (von 200°) entstehenden Wärmeverlust zu finden, muß man weiter erwägen, daß das berechnete Gewicht der Luft von einem Kolbenhub in der Minute etwa 40malDie mittlere Umdrehungszahl per Minute in den sechs verschiedenen Versuchsreihen ist 38,4. G. Schmidt hat sie in seiner „Theorie“ zu 100 angegeben. und in der Stunde also 40 . 60mal erneuert werden muß. Dieser Wärmeverlust ist daher: 200 . 0,2377 . 0,2 . 40 . 60 = 22819,2 oder circa 22000 Calorien. Diesen Verlust kann man näherungsweise auch durch das Kühlwasser finden und haben wir ihn früher (siehe Tabelle VII), auf die Stunde und Pferdestärke bezogen, bereits zu 11000–19000 oder im Mittel zu 15000 Calorien bestimmt. Rechnen wir dazu die Verluste, welche sonst durch Ausstrahlung und Ableitung eintreten und die wir etwa zur Hälfte, also zu 7000 Calorien, anschlagen können, so erhalten wir wieder obige 22000 Calorien. Die obigen 6000 Calorien, welche mit der Verbrennungsluft im Kamin abgehen, dazu gezählt, stellt sich der Gesammtverlust der Maschine an Wärme per Stunde auf: 6000 + 22000 = 28000 Calorien, und als nutzbare Wärme zur Uebertragung in mechanische Arbeit verbleiben daher bloß: 30000 – 28000 = 2000 Calorien. Wenn wir bedenken, daß wir bei den vorigen Ueberschlagsrechnungen die Wärmeverluste eher zu nieder als zu hoch veranschlagt haben, und daß wir verschiedene kleinere Verluste an Wärme, wie z.B. jene, welche zur Erwärmung der von Zeit zu Zeit durch das Saugventil n eintretenden kalten Luft verwendet werden muß, noch gar nicht in Anschlag gebracht haben, so dürfen wir wohl behaupten, daß auch in den geschlossenen calorischen Maschinen mit abwechselnd erhitzter, abgekühlter und wieder erhitzter Luft, wie in allen anderen calorischen Maschinen und überhaupt in allen Maschinen, in welchen die Betriebskraft von der bei der Verbrennung erzeugten Wärme abgeleitet wird, die wirklich nützliche, d.h. in mechanische Arbeit umgesetzte Wärme nur einen kleinen Bruchtheil der im Herd durch Verbrennung einer gewissen Menge von Brennstoff producirten Wärme repräsentirt. Wenn unsere obigen Berechnungen und Schätzungen genau wären, würde die wirklich zur Ausnutzung und Verwendung kommende Wärme nur 2000/30000 = 1/15 der totalen, durch Verbrennung entwickelten Wärme betragen. Und da der Verbrauch an Brennstoff per Stunde und Pferdestärke im Vergleich mit den Dampfmaschinen verhältnißmäßig ohnedieß sehr groß ist, so scheint es, daß die Wärmeverluste bei der Laubereau-Schwartzkopff'schen Maschine mindestens ebenso groß sind, als bei den ungünstigsten, d.h. bei den kleineren Dampfmaschinen, bei welchen bekanntlich die Wärmeverluste viel größer als bei den größeren Dampfmaschinen ausfallen. – Fassen wir nun schließlich die Hauptresultate, welche sich aus den mit der Laubereau-Schwartzkopff'schen calorischen Maschine von Tresca angestellten Versuchen und den von uns daraus gezogenen Schlußfolgerungen ergeben haben, zusammen, so sind es folgende: 1) Daß diese Maschine auf eine sehr regelmäßige und befriedigende Weise mit einer Geschwindigkeit von 35–40 Umdrehungen per Minute arbeitet; 2) daß sie in der Größe, wie sie den Versuchen zu Grunde gelegen (bei einem Durchmesser des Arbeitskolbens von 0,5 Met. und einem Kolbenlauf von 0,4 Met.), ungefähr 0,8 Pferdestärke zu liefern im Stande ist; 3) daß der absolute Druck der eingeschlossenen Luft auf den Arbeitskolben im Mittel nicht über 0,25 oder 1/4 Atmosphäre beträgt; 4) daß die (angegebenen) Dimensionen der Maschine im Verhältniß ihrer Nutzleistung sehr groß sind; 5) daß der Verbrauch an Brennmaterial per Stunde und Pferdestärke 4,5–5 Kil. Kohks beträgt und daher ebenfalls sehr beträchtlich ist; 6) daß die Abkühlung der eingeschlossenen erwärmten Luft per Stunde und Pferdestärke die bedeutende Wassermenge von 700–900 Litern erfordert; 7) daß übrigens das Kühlwasser nur bei verhältnißmäßig sehr niedriger Temperatur von kaum über 40° C. angewendet wird, daher in dieser Beziehung bei dieser Maschine keine Explosionen zu befürchten sind; 8) daß durch das Kühlwasser, wie durch die übrigen ausstrahlenden und abkühlenden Wände und die im Kamin abziehende und Wärme absorbirendeabsorbircnde Verbrennungsluft, eine bedeutende Wärmemenge nutzlos verloren geht, und daß eben deßhalb die nützlich verwendete, d.h. in mechanische Arbeit umgewandelte Wärme nur etwa 1/15 der bei der Verbrennung producirten totalen Wärme ausmacht; 9) daß dagegen die Unterhaltung des Feuers, da die Nachschürung in langen Intervallen geschehen kann, keine besondere Aufmerksamkeit verlangt und daher außer dem gewöhnlichen Maschinenwärter kaum noch einen besonderen Heizer nöthig macht; und endlich 10) daß der einzige Theil der Maschine, bei welchem eine Verschlimmerung zu befürchten, der der directen Wirkung des Feuers ausgesetzte glockenförmige Feuertopf ist, welcher indessen im Nothfall leicht durch einen neuen ersetzt werden könnte.