XVIII. Der Ausblas-Condensator von Alexander Morton in Glasgow. Nach dem Engineer, 1869 S. 9 und 132; Engineering, 1868 S. 557; Mechanics' Magazine, 1869 S. 101; Artizan, 1869 S. 2. Mit Abbildungen auf Tab. III. Morton's Ausblas-Condensator. In der Versammlung der Scottish Institution of Engineers zu Glasgow vom 25. November v. I. berichtete Professor Macquorn Rankine über den von Alexander Morton construirten Ausblas-Condensator (ejector-condenser), sowie über die mit demselben angestellten Versuche, welche sich für die praktische Verwendung dieses Apparates so günstig erwiesen, daß derselbe eine rasche Einführung bei den Dampfmaschinen finden dürfte. Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Ausblas-Condensator besteht der Wesenheit nach aus drei concentrisch in einander geschobenen Röhren, welche mit conisch geformten Mundstücken B1,B2 und C1 versehen sind. Die äußerste Röhre D erweitert sich von dem Schlund C1, aus nach der Heißwassercisterne hin trompetenartig nach einer parabolischen Curde; sie leitet das heiße Wasser ab, welches kalt durch die Rohrleitung B in den Condensator gehoben wird. Die Rohrstutzen C, C führen den verbrauchten Dampf aus den beiden Dampfcylindern der Versuchsdampfmaschine in den Apparat in einer aus der Figur deutlich entnehmbaren Weise ab. In Folge der bei den ersten Versuchen gemachten Erfahrungen versah Morton den Condensator mit der von dem Hebel G (Fig. 2) stellbaren hohlen Regulirspindel A und einem Ventilkolben F, welcher durch eine Spiralfeder geöffnet wird, wenn das Vacuum im Cylinder abnimmt. Mittelst der Spindel A kann die Stärke des Injections-Wasserstrahles genau regulirt, selbst augenblicklich unterbrochen werden, worauf die Maschine mit Hochdruck weiter arbeitet. Wird das Vacuum im Condensator auf irgend eine Weise, z. B. durch Oeffnen eines Hahnes und hierdurch gestatteten Lufteintritt vermindert, so wird ein Dampfstrahl durch den Ventilkolben, die Röhre E und die Spindel A eingelassen und das Vacuum wieder hergestellt; beim regelmäßigen Betriebe der Maschine schließt aber F den centralen Dampfstrahl ab. Die in Fig. 3 und 4 beigefügten Indicator-Diagramme zeigen, daß sich das Vacunm ziemlich gleichmäßig erhalten hat. Uebergehend zu Rankine's Bericht über die angestellten Versuche, mögen zu deren Verständniß dessen einleitende Bemerkungen vorausgeschickt werden. Die Versuche wurden an einer Maschine von 24 indicirten Pferdekräften mit zwei Cylindern von 10¼ ZollAlle Maaße und Gewichte sind in englischen Einheiten ausgedrückt, ebenso die Temperaturgrade nach Fahrenheit angegeden. Durchmesser und 18 Zoll Kolbenhub vorgenommen. Die Umdrehungszahl betrug 73 bis 140 pro Minute und das Manometer wies 30 bis 40 Pfund Ueberdruck pro Quadratzoll nach. Ueberdieß wurde die Menge des Condensationswassers, dessen Temperaturänderung genau gemessen und dadurch das Mittel geboten den ganzen Dampfverbrauch zu berechnen und zu vergleichen mit der in nützliche Arbeit umgesetzten Dampfmenge, welche die abgenommenen Indicator-Diagramme angeben. Zur richtigen Beurtheilung der Wirksamkeit des neuen Condensators muß erwähnt werden, daß die Umstände bei der Prüfung insofern ungünstig waren, als die Kaltwasserzuleitungsröhre nicht genügend weit war, so daß die Maschine von Zeit zu Zeit abgestellt werden mußte, um die Kaltwasserleitung zu füllen. Hinsichtlich des Principes der Wirkung des Morton'schen Condensators und dessen Vergleich mit den üblichen Einspritzcondensatoren bemerkt Rankine Folgendes: Bei jedem Condensator mit Einspritzung strömt das kalte Wasser mit ungefähr 43 bis 44 Fuß Geschwindigkeit pro Secunde in das Vacuum ein; mit noch größerer Geschwindigkeit entweicht der Ausblasdampf aus den Cylindern in den Condensator. In den gewöhnlichen Condensatoren wird diese Geschwindigkeit des Wassers und des Dampfes vollkommen aufgehoben und ihre lebendige Kraft in Bewegung der in der Cisterne befindlichen Flüssigkeit und schließliche Wärmeerzeugung umgesetzt. Zur Entfernung des Wassers, der Luft und des nichtcondensirten Dampfes aus dem Condensator wird eine Luftpumpe nöthig. Die zum Betriebe einer guten Anlage derselben nöthige Kraft ist erfahrungsgemäß gleichzusetzen einem Gegendruck auf die Kolbenfläche von ½ bis ¾, im Durchschnitt von 0,6 Pfund pro Quadratzoll; dieser Kraftverlust entsteht nur durch die Vernichtung der Arbeitsmenge, welche in dem nach dem Condensator strömenden Dampf und Wasserstrahl enthalten ist. Bei dem Ausblas-Condensator erleiden diese Flüssigkeiten keine solche Störungen und ihre lebendige Kraft ist hinreichend, ohne Anwendung einer Pumpe alles Wasser, Luft und etwa nichtcondensirten Dampf aus dem Condensationsraum, — als solcher gilt der zwischen dem Mundstück B1 und dem Schlund C1 enthaltene Raum — durch das Abzugsrohr D nach der Heißwassercisterne zu befördern und hierbei die Betriebstraft einer Luftpumpe zu ersparen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Apparat stieg das Wasser aus dem Reservoir durch die Röhre B nach dem conisch zulaufenden Mundstück B1, dessen Oeffnung nahezu gleich ist jener des Einspritzrohres eines gewöhnlichen Condensators einer gleich starken Maschine, nämlich 1/250 der Kolbenfläche. Das Kaltwassermundstück umgibt ein zweites und ein drittes ähnlicher Gestalt, in welche der Retourdampf aus den Cylindern eintritt. Die Oeffnungen der Mundstücke erweitern sich gegen das Abzugsrohr D hin. Die Geschwindigkeit des Wassers hängt natürlich vom Vacuum ab; aber dem eintretenden Strahl stellt sich kein anderes Hinderniß entgegen als die Reibung an den Mundstücken; er behält hinlänglich lebendige Kraft, um sich gegen den äußeren Druck aus dem Vacuum herauszubewegen. Durch den Abblasdampf wird diese lebendige Kraft und damit das Vacuum constant erhalten, so lange die Maschinen in Bewegung sind. Wird dieselbe unterbrochen, so behauptet sich das Vacuum trotzdem eine Zeitlang, indem durch die Regulirspindel ein centraler Dampfstrahl eingeleitet werden kann, der die Reibungsverluste des Wassers an den Mundstücken überwindet. Dieser Umstand ist von Vortheil für Schiffsmaschinen während dem Manövriren im Hafen, wobei ein continuirliches Vacuum erhalten bleiben kann. Um auf die Versuch sresultate zu kommen — die Wirkung der Condensation wurde sowohl durch Vacuummesser als auch durch Indicator-Diagramme (Fig. 3 und 4) untersucht, — so waren diese im Durchschnitt folgende: Nach beiden Prüfungsarten zeigte der linksseitige Dampfcylinder, welcher in den Raum zwischen B1 und B2 ausblies, ein vollkommeneres Vacuum als der andere, mit dem äußersten Mundstück C1 communicirende Cylinder. Mittleres Vacuum in Zollen Quecksilber 24,5 Mittleres Vacuum in Pfunden pro Quadratzoll 12,0 Atmosphärischer Druck Pfunden pro Quadratzoll 14,75 Mittleres Vacuum in den Cylindern unter dem Kolben nach den Diagrammen in Pfunden pro Quadratzoll 10,70 ———— daher der mittlere Gegendruck auf die Rückseite des Kolbens Pfd. pro Quadratzoll 4,05 Dieser Gegendruck schwankte bei den verschiedenen Versuchen zwischen 3 und 4½ Pfunden pro Quadratzoll, Resultate wie sie ebenso gut bei gewöhnlichen Condensatoren erzielt werden. Daraus folgt, daß der neue Condensator den ausblasenden Dampf mindestens ebenso gut condensirt und das Ausstoßen des Condensationswassers (Luft, eventuell Dampf) ebenso genügend bewirkt, während die zum sonstigen Betriebe der Luftpumpe nöthige Kraft erspart wird. Im Obigen wurde schon ein Uebelstand bei den angestellten Versuchen hervorgehoben, nämlich die geringe Weite der Kaltwasserleitungsröhre (gewiß auch der Mangel der Regulirspindel und des Ventilkolbens, welche sich eben in Folge der Versuche für nöthig erwiesen); ein weiterer Mißstand lag an der Versuchsmaschine, an dem Mangel aller Verpackung und Ueberhitzung, weil unter solchen Umständen ein beträchtlicher Theil des Dampfes in den Cylinder condensirte, aber beim Retourgange des Kolbens wieder in Dampf überging und dabei Wärme aus dem Dampfkessel in den Condensator ableitete, ohne Arbeit zu verrichten; dadurch wurde die Wirksamkeit des Condensators überflüssig beeinflußt. Wie auch schon angedeutet und aus der Tabelle zu entnehmen ist, hat Professor Rankine den totalen Dampfverbrauch aus der Erhöhung der Temperatur des Condensationswassers berechnet und daraus gefunden, daß derselbe 2½ mal größer war als die Dampfmenge, welche nach den Indicator-Diagrammen in den Cylindern Arbeit verrichtete. Bei Vermeidung der angegebenen Uebelstände darf zuversichtlich eine Steigerung der Wirkungsfähigkeit dieses Condensators erwartet werden. Zusammenstellung der Dimensionen der Versuchsmaschine und der Resultate der mit Morton's Ausblas-Condensator angestellten Versuche. Textabbildung Bd. 192, S. 88 Dampfkolbenquerschnitt; 80 Quadratzoll; Kolbenhub; 1,5 Fuß; Kaltwassermundstück B, Durchmesser; 0,9 Zoll; Kaltwassermundstück B Querschnitt; 0,638 Quadratzoll; 0,00443 Quadratfuß; Kaltwasserreservoir, Querschnitt 8 × 3½; 28 Quadratfuß; Kaltwasserreservoir, mittlere Saughöhe; 5,25 Fuß; Wasserabzugsröhre D, Durchmesser des Schlundes C1; 0,9375 Zoll; Wasserabzugsröhre D, Querschnitt; 0,690 Quadratzoll; 0,00479 Quadratfuß; Wasserabzugsröhre D, Durchmesser der Oeffnung; 3,0 Zoll; Wasserabzugsröhre D, Querschnitt; 7,07 Quadratzoll; 0,0491 Quadratfuß; Kaltwasserzufluß pro Minute; 11,48 Kubiksuß; 716.4 Pfund; Kaltwasserzufluß pro Secunde; 0,1913 Kubiksuß; 11,94 Pfund; Kaltwasserzufluß Geschwindigkeit im Mundstück B1 pro Secunde; 0,01913; 0,00443; 43,2 Fuß; Kaltwasserzufluß Entsprechende Geschwindigkeitshöhe resp. Druck pro Quadratzoll; 29 Fuß resp.; 12,57 Pfd.; Kaltwasserzufluß Hierzu Saughöhe; 5,25 Fuß resp; 2,275 Pfd.; Kaltwasserzufluß Daher ganze Hubhöhe; 34,25 Fuß resp.; 14,845 Pfd.; Kaltwasserzufluß Temperatur (Fahrenheit'sche Grade); 47º; Kaltwasserzufluß Mittlere Arbeit pro Minute beim Heben und Fortstoßen des Wassers (abgesehen von der Reibung) 716,4 × 34,25 = 24537 Fußpfund oder Indicator-Pferdekräfte 0,744. Mittlerer Barometerstand 30,05 Zoll Quecksilber, resp. 14,75 Pfd. pro Quadratzoll. Textabbildung Bd. 192, S. 88 Versuchsreihe.; Rechter Cylinder.; Linker Cylinder.; A; B; C; D; E; Nummer der Diagramme; Umdrehungszahl pro Minute; Dampfspannung (Ueberdruck in; Pfdn. pro Quadratzoll); Dampfspannung, absolute; Vacuum unt. Atmosphärendruck,; Pfd. pro Quadratzoll; Vacuum, absolutes; Mittlerer Gegendruck; Absoluter Druck beim Austritt; * Die erste Angabe gilt für den linken, die zweite für den rechten Cylinder. Textabbildung Bd. 192, S. 89 Versuchsreihe; Rechter Cylinder; A; B; Linker Cylinder.; C; D; E; Ursprünglicher absoluter Druck; Mittlerer effectiver Druck; Mittlerer absoluter Druck; Temperatur des abfließenden Wassers (in Graden Fahrenheit); Erhöhung der Temperatur des Wassers (ursprüngl. Von 47° F.); Wärmeverlust durch das pro Minute abfließende Wasser in Calorien; Kolbengeschwindigkeit in Fußen per Minute; Druck auf einem Kolben in Pfdn; Indicirte Arbeit eines Cylinders, Fußpfunde per Minute; Indicirte Arbeit beider Cylinder; Indicirte Arbeit beider in Pferdekräften; Indicirte Arbeit beider ausgedrückt in Calorien; Totaler Wärmeverbrauch pro Minute in Calorien; Wirkungsgrad der Maschine; Dampfverbrauch durch den Indicator angezeigt in Kubikfußen pro Minute; Volum eines Pfundes Dampf in Kubikfußen; Gem. der vorhergehenden Dampfmenge in Pfunden; Temperatur des am Ende des hubes (Gr. Fahr.); Wärme, welche in 1 Pfd. dieses Dampfes enthalten ist, von der Temperatur )47° F.) des abfließenden Wassers an gerechnet; Wärmemenge in dem condensirten, durch den Indicator angezeigten Dampfquantum (über 47° F. gerechnet); Wärmeverlustdurch das abfließende Wasser (wie oben); Wirklicher Dampfverbrauch in Pfunden pro Minute, aus der Wärme des abfließenden Wassers berechnet; Verhältniß zwischen dem wirklich condensirten und dem indicirten Dampfverbrauch; Ersparniß an Arbeit in Fußpfunden pro minute durch Wegfall der Luftpumpe, wenn dafür 0,6 Pfd. Belastung pro Quadratzoll Kolbenfläche (160 Quadratzoll) gerechnet wird; Deßgleichen in Indicator-Pferdekräften Hieraus ergeben sich folgende Durchschnittsresultate: Mittlere Ersparniß an Arbeit durch Wegfall der Luftpumpe in Indicator-Pferdekräften 1,0 Mittlere Leistungsfähigkett der Maschine in Indicator-Pferdekräften 24,0 Mittlerer Gegendruck in den Cylindern in Pfunden pro Quadratzoll 4,05 Mittleres Vacuum in den Cylindern pro Quadratzoll 10,6 Mittleres Vacuum nach dem Condensorbarometer in Pfunden pro Mittleres Vacuum Quadratzoll 12,0 Mittleres Vacuum in Zollen Quecksilbersäule 24,5 Von der indicirten Leistung kommen ungefähr 2/3 auf das Vacuum in den Cylindern Temperatur des kalten Wassers in Fahrh. Graden 47 Mittlere Temperatur des abfließenden Wassers 86,5 Mittlere Zunahme der Temperatur 39,5 Soweit gehen die bis jetzt bekannt gewordenen Versuchsresultate; weitere Versuche unter Berücksichtigung der gewonnenen Erfahrungen werden folgen. Diese sollen dann feststellen, ob die Anwendung des neuen Condensators auch bei großen Maschinen, etwa mit Kolbendurchmesser von 80 Zoll, sich praktisch bewähren wird, woran Rankine nicht zweifelt. Da der Apparat nur vom Retourdampf betrieben wird, so stellen sich die Kosten desselben erheblich niedriger als die der gewöhnlichen Condensatoren; Morton gab etwa ¼derselben für seinen Apparat an und bemerkte dabei, daß das Vacuum unter günstigeren Verhältnissen auf 27 und 28 Zoll gestiegen, ja noch höher zu erwarten sey, wenn trockener Dampf verwendet würde. Auch den Wasserverbrauch hält Morton nicht für größer als sonst, was aber Rankine und Howden aus dem Grunde nicht Zugeben, weil das abfließende Wasser bei Morton's Condensator nur 86 ½ ° F. hatte, während für ein gleiches Vacuum bei Einspritz-Condensatoren die Temperatur des Condensationswassers circa 120° F. betrage, was nur durch die geringere Menge des Einspritzwassers, welches also höher erwärmt werde, zu erklären sey. Richtige Vergleiche werden sich nun nach Anbringung der Regulirspindel, durch welche die Stärke des Injectorwasserstrahles genau regulirt werden kann, nach weiteren Versuchen anstellen lassen. Kirk hält den neuen Condensator durch die mit demselben erzielbare Gewichtsverminderung der Condensatoren für sehr vortheilhaft für Schiffsmaschinen; bei dieser Anwendung ist auch der Umstand von großem Vortheil, daß Morton's Condensator nicht nothwendigerweise im tiefsten Punkte liegen muß. Auf den günstigen Umstand der Erhaltung eines continuirlichen Vacuums beim Manövriren der Schiffsmaschinen im Hafen wurde schon oben hingewiesen. In der Erklärung, daß Morton's Condensator als eine neue und wichtige Verbesserung der Dampfmaschinen zu betrachten sey, stimmten Prof. Rankine, Prof. Thomson und viele Fachleute überein. In wie weit aber die in Fig. 5 skizzirte Modification und Anordnung des Morton'schen Condensators an Locomotiven praktisch ist, muß die Erfahrung lehren. G und H bezeichnen die Ausblasrohre, welche in die Mundstücke I und J auslaufen; letzteres umhüllt ersteres. Der Ausblasdampf des einen Cylinders erzeugt ein theilweises Vacuum in dem Ausblasraum des anderen, und dann umgekehrt beim Hubwechsel. In der Versammlung des Eingangs erwähnten Vereines nahm der Ingenieur Barclay aus Kilmarnock die Priorität der Erfindung des Ausblas-Condensators für sich in Anspruch. Aus die hierbei vorgeführten interessanten Entwickelungsstadien des Condensators kommen wir zurück. J. Z.