II. Zur Leistungsbestimmung bei Dampfmaschinen. Nach Engineering, Juli 1869, S. 65 und 74; Engineer, Juli 1869, S. 4. Mit Abbildungen auf Tab. I. Rigg's continuirlicher Indicator und Ashton-Storey'scher Dampfkraftmesser. So lange die von einer Dampfmaschine verrichtete Arbeit ziemlich constant ist, werden die in verschiedenen Zeiträumen abgenommenen und sorgfältig berechneten Indicatordiagramme zur Leistungsbestimmung dieser Maschine mit einer für die Praxis genügenden Genauigkeit dienen können; aber mit Ausnahme von Pump- und Gebläsmaschinen ist die von Maschinen verrichtete Arbeit selten während mehr als einigen Minuten constant, so daß die gewöhnlichen Diagramme, wenn nicht gerade in rascher Aufeinanderfolge und beträchtlicher Zahl abgenommen, keineswegs jene Anhaltspunkte liefern, um die in einer gegebenen Zeit entwickelte totale Leistung zuverlässig zu erhalten. Da ferner die Berechnung einer größeren Zahl von Diagrammen eine beschwerliche Aufgabe ist, selbst bei Zuhülfenahme eines Planimeters einen großen Zeitaufwand erfordert, so wird nur selten der Versuch gemacht, die Arbeitsleistung einer ungleich belasteten Maschine mit Genauigkeit zu bestimmen. Um die Abnahme einer Anzahl aufeinanderfolgender Diagramme zu erleichtern, verwendete vor mehreren Jahren Daniel Gooch bei seinen Versuchen auf der Great Western Railway einen continuirlichen Indicator, welcher die Diagramme auf einem ununterbrochen bewegten Papierstreifen verzeichnete, eine Methode, welche einige Schwierigkeiten dieses Falles wohl beseitigt, aber die Mühe der Berechnung der theoretischen, resp. wirklichen Leistung keineswegs vermindert. Ganz kürzlich schlug Arthur Rigg in Chester die Anwendung einer Art eines continuirlichen Indicators vor, welcher wohl einige kleine Vortheile gegenüber der vorhergehenden Methode, aber dafür einige andere Mängel besitzt. Nach Rigg wird ein Indicator mit einem Dampfcylinder in kurzen Zwischenräumen, für etwa 3 von je 100 oder 1000 Umdrehungen in Verbindung gebracht, während der Schreibstift an der Indicatorkolbenstange auf einen Papierstreifen drückt, welcher auf geeignete Weise langsam bewegt wird. Während der Zeit der unterbrochenen Verbindung des Indicators mit dem Dampfcylinder, beschreibt der Stift eine atmosphärische Linie; wird dagegen die Communication hergestellt, so verzeichnet der Schreibstift auf- und abgehende verticale Linien, welche das Maximum des Dampfdruckes und des Vacuums im Cylinder anzeigen. Die Länge der Intervalle zwischen diesen einzelnen Linien ist nach den während des Stillstandes des Indicatorkolbens stattgehabten Umdrehungen verschieden. Das in Fig. 5 angegebene Diagramm rührt von einer Condensations-Balanciermaschine für eine 24stündige Arbeitszeit her. Die Einrichtung war so getroffen, daß der Indicator nach je so vielen Umdrehungen functionirte, als pro Stunde gemacht wurden; somit erscheinen auch 24 Intervalle. Die dicke verticale Linie und die horizontalen Linien zeichnete der Schreibstift, während die anderen zur leichteren Prüfung des Diagrammes gezogen wurden. Aus den aufgezeichneten Daten berechnet sich die von der Maschine entwickelte Leistung annähernd genau, wenn der Kesseldruck constant oder nahezu gleichbleibend ist und die Geschwindigkeit der Maschine nur durch die Drosselklappe geregelt wird. Bei Expansionsmaschinen wird dieses System aber ganz unbrauchbar, da von zwei Diagrammen, welche beide dasselbe Maximum des Dampfdruckes und des Vacuums anzeigen, das eine in Folge der Aenderung des Füllungsgrades einer zwei- oder dreimal so großen Leistung entspricht als das andere. Auf der letzten Ausstellung der Royal Agricultural Society in Manchester befand sich ein von Ashton und Storey construirter Dampfkraftmesser und continuirlicher Indicator, bei welchem das Resultat der Multiplication des Dampfdruckes mit der Kolbenbewegung in Fußpfunden ausgedrückt durch einen geeigneten Mechanismus auf einem Zifferblatt ersichtlich gemacht wird, ein Instrument, welches in praktischer Hinsicht den zu stellenden Anforderungen vollkommen entspricht und nun näher beschrieben werden soll. Beschreibung des Dampfdynamometers von Ashton und Storey in Manchester. Dieser Apparat, dessen allgemeine Anordnung aus Fig. 6 ersichtlich ist, besteht in einem doppeltwirkenden Indicatorcylinder von 1 1/2 engl. Zoll Durchmesser, dessen oberes und unteres Ende durch die möglichst kurz zu haltenden Röhren g und g' mit den entsprechenden Enden des Maschinencylinders in Verbindung gebracht wird. Die Indicatorkolbenstange a trägt ein leichtes Rädchen b mit flachem Rande und über demselben das Getriebe c, welches mit dem Zahnrädchen d im Eingriff steht. An dem oberen (in der Zeichnung jedoch nicht zu ersehenden) Ende dieser Stange a befindet sich eine Spiralfeder, welche dem Auf- oder Niedergange des Kolbens Widerstand entgegensetzt. Das Rädchen d ist an dem unteren Ende einer Spindel befestigt, an deren oberem Ende ein Schneckengetriebe die verschiedenen Zeiger des Zifferblattes in Bewegung setzt. Der ganze Mechanismus hat ein geringes Gewicht und ist so eingerichtet, daß er mit der größten Leichtigkeit bewegt werden kann, somit die zum Betriebe erforderliche Kraft ganz unbedeutend ist. Die Zeigerbewegung erfolgt nun in nachstehender Weise: Wie aus der Abbildung zu entnehmen ist, sitzen an einer kurzen horizontalen Welle zwei Rädchen e und f. Das erstere wird durch eine Feder mit einer gewissen, aber nicht zu starken Kraft gegen das schon erwähnte Frictionsrädchen b gedrückt. Das zweite Rädchen f, welches sich mit e gleichmäßig umdreht, ist am Umfange mit einer Rinne versehen; eine darum geschlungene und mit dem Kreuzkopf oder einem anderen hin- und hergehenden Dampfmaschinentheil verbundene Schnur bewerkstelligt eine Drehung dieser Scheibe f in einem Sinne, während die entgegengesetzte von einer Feder aus erfolgt. Es haben somit beide Scheiben e und f eine in beiden Sinnen abwechselnde drehende Bewegung, welche mit dem Kolbenhub der Dampfmaschine correspondirt. So lange nun an den beiden Enden des Indicatorcylinders ein gleicher Druck herrscht, bleibt der Kolben in demselben im Gleichgewicht und es ist die Feder an dem oberen Ende der Stange a so justirt, daß das Rädchen b sich auf den Mittelpunkt der Scheibe e einstellt. In dieser Stellung wird somit keine Bewegung auf den Zeigermechanismus übertragen. Steigt oder fällt dagegen der Indicatorkolben, resp. das Rädchen b, so wird dasselbe gedreht, und zwar mit einer um so größeren Geschwindigkeit, je größer der Abstand der Berührungsstelle vom Mittelpunkt der Frictionsscheibe ist. Daraus ist zur Genüge zu erkennen, daß durch die vereinigte Bewegung des Indicatorkolbens und der Scheibe e die vom Dampfmaschinenkolben verrichtete Arbeit durch dieses Instrument angegeben werden kann. Beispielshalber sey vorausgesetzt, daß bei einer Dampfmaschine die Schnur des Rades f direct mit dem Kreuzkopf in Verbindung steht, also der Radumfang sich mit derselben Geschwindigkeit und während derselben Zeitdauer wie der Maschinenkolben bewegt. Ferner genüge ein Druck von 50 Pfund pro Quadratzoll Kolbenfläche, um das Rädchen b so hoch zu heben, daß die Berührung im Abstand des halben Radius stattfinde. Die Scheiben e und f haben, wie erwähnt, gleiche Winkelgeschwindigkeit und gleiche wirksame Durchmesser. So lange daher ein Druck von 50 Pfund pro Quadratzoll des Kolbens auf der einen Seite des Indicatorcylinders ausgeübt wird, so lange bleibt die Stellung von b unverändert und das Rädchen b wird sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit bewegen, welche gleich ist der Hälfte der Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe e oder f; d.h. für jeden vom Dampfmaschinenkolben zurückgelegten Fuß wird der Radumfang b um 6 Zoll weiterbewegt. Wenn nun das Uebersetzungsverhältniß zwischen c und d und dem weiter oben befindlichen Schneckengetriebe derart gewählt ist, daß sich die Zeigerspitze am großen Zifferblatt 1/24 des Weges eines Punktes am Radumfang b verschiebt, so beträgt für den oben angenommenen Fall die Zeigerverrückung 1/4 Zoll. Diese entspricht somit einer Maschinenleistung von 50 Fußpfund pro Quadratzoll des Dampfcylinderkolbens. Steigt der wirksame Druck auf 75 Pfund pro Quadratzoll, so wird sich das Rädchen b, zufolge der Wirkung der Spiralfeder, in einem Abstand vom Mittelpunkte e = 3/4 des Radius einstellen, somit die Zeigerspitze für jeden vom Maschinenkolben zurückgelegten Fuß um 3/8 Zoll weiterrücken, also 75 Fußpfund Arbeitsleistung pro Quadratzoll des Dampfkolbens anzeigen. Oben wurde bemerkt, daß die Scheibe f resp. e mit Hülfe einer Schnur und einer Feder eine abwechselnd drehende Bewegung erhält; es ist nun zu erklären, wie die Arbeit der einzelnen Kolbenschübe addirt wird. Es entspreche das Aufsteigen des Indicatorkolbens über die Mittelstellung dem Dampfkolbenaufgang und umgekehrt, so steht das Rädchen b beim Dampfkolbenaufgang über und beim Niedergang unter dem Mittelpunkt der Scheibe e. Da aber die Drehung der letzteren beim Auf- und Niedergang des Dampfkolbens nach umgekehrten Richtungen stattfindet, so wird das Frictionsrädchen b stets im gleichen Sinne gedreht, das Zeigerwerk also die Summe der einzelnen Leistungen angeben. Die von Ashton und Storey angenommene Maaßeinheit ist 1000 Fußpfund pro Quadratzoll Dampfkolbenfläche. Zur Berechnung der theoretischen Leistung (in dieser Maaßeinheit) einer Dampfmaschine für eine gegebene Zeit ist somit nur die Zahl der während dieses Zeitraumes am Zifferblatte angegebenen Einheiten (1000 Fußpfund) mit der Zahl der Quadratzolle der Dampfkolbenfläche zu multipliciren. Zur Bequemlichkeit ist noch ein kleines Zifferblatt mit einem Zeiger vorhanden, durch dessen Beobachtung die von der Maschine in einer Minute verrichtete Arbeit in Fußpfunden abgelesen werden kann unter der Voraussetzung, daß die Uebersetzungszahl des bezüglichen Triebwerkes in einem bestimmten Verhältniß zu den Dimensionen der Maschine steht, für welche der Apparat zur Verwendung gelangt. Die Angaben des großen Zeigers sind für alle Maschinen richtig, so lange das Rad f die correcte Bewegung erhält und das Rad b die richtige Stellung einnimmt. Ashton und Storey's sinnreicher Apparat wurde bis jetzt als solcher besprochen, um mit demselben die totale Leistung einer Dampfmaschine zu bestimmen; aber er kann auch verwendet werden, um die relativen Leistungsbeträge während zwei Kolbenschüben zu bestimmen oder auch um anderen Zwecken zu entsprechen. Wenn z.B. gewünscht würde, die während einer gewissen Zeit nur durch den Aufgang des Dampfkolbens verrichtete Arbeit kennen zu lernen, so schließt man für diesen Fall den Hahn an der Röhre g, um die Verbindung zwischen dem Indicator und dem oberen Cylindertheile aufzuheben und öffnet den Hahn h, um der atmosphärischen Luft freien Zutritt zum Indicatorraum oberhalb dem Kolben zu gestatten. Dadurch wird der Indicator einfachwirkend und die Arbeitsleistung für den Kolbenaufgang registrirt. Kommt der Apparat unter diesen Umständen bei einer Maschine ohne Condensation zur Anwendung, so wird das Frictionsrad b nie über den Mittelpunkt der Scheibe e steigen, sondern auch während dem ganzen Niedergange des Dampfkolbens in einer geringen Entfernung darunter bleiben. Dann aber wird während dieser Periode der Zeiger entsprechend dem Kraftverlust durch den Gegendruck des ausblasenden Dampfes zurückgedreht werden. Hiermit wäre das (trotz der etwas länger ausgefallenen Beschreibung) sehr einfache InstrumentDieser Dampfkraftmesser (Steam power meter) kann von Isaac Storey and Sons, Knott Mill, Brass Works in Manchester bezogen werden. genügend erklärt und es bliebe nur noch zu bemerken, daß dasselbe auch mit einer Vorrichtung zur Abnahme gewöhnlicher Indicatordiagramme versehen werden kann, was unter Umständen wünschenswerth erscheinen wird. J. Z.