XLV. Einige praktische Bemerkungen über Dampfmaschinen. Aus den Neuesten Erfindungen, 1872, Nr. 18. Praktische Bemerkungen über Dampfmaschinen. Nicht müßig erscheint es, einmal die Frage aufzuwerfen: in welcher Beziehung steht die Umdrehungs- oder Kolbengeschwindigkeit und der Dampfdruck zur ökonomischen Wirkung der Dampfmaschine? Als Watt in den achtziger Jahren des vorigen Jahrhunderts seine erste Dampfmaschine baute, brachte er einen Dampfdruck von circa 7 Pfund auf den Quadratzoll englisch zur Wirkung; dieser Dampfdruck wurde bei allen nach seinem System gebauten Maschinen auch in der Folge beibehalten, und ist als Niederdruck zu bezeichnen, so daß man bei der Bezeichnung Niederdruckmaschine an die Watt'sche Dampfmaschine zu denken hat. Dieser niedere Dampfdruck war durch die damals mangelhafte Kesselconstruction geboten und bedingte, um die nöthige Wirkung zu erlangen, die gleichzeitige Benutzung der Condensation. Ferner wurde die Kolbengeschwindigkeit von Watt zwischen den Grenzen von 34 Zoll englisch (für die kleinsten Maschinen) und 50 Zoll (für die größten Maschinen) per Secunde normirt. Diese Kolbengeschwindigkeiten wurden beibehalten, bis neuerdings zuerst in Amerika viel schneller laufende Maschinen ausgeführt wurden. Die Allen-Dampfmaschine, welche bekanntlich auf der Pariser Ausstellung vom Jahre 1867 großes Aufsehen erregte, arbeitet mit einer über doppelt so großen Geschwindigkeit, wie bisher für Maschinen gleichen Kalibers angewendet wurde, indem sie eine Kolbengeschwindigkeit von 80 Zoll per Secunde entwickelt. In England hat man die Frage, wie schnell man Dampfmaschinen mit praktischem Nutzen betreiben kann, gründlich erörtert. Schon früher hatte man, besonders bei den Maschinen der großen Schraubendampfer, die von Watt bestimmten Geschwindigkeitsgrenzen und selbst die Kolbengeschwindigkeit der Allen-Maschine bedeutend überschritten, indem man in einigen dieser Maschinen die Kolben mit 11 bis 12 Fuß engl. Geschwindigkeit per Secunde arbeiten ließ. Die zum directen Betriebe von Ventilatoren und Kreiselpumpen benutzten Maschinen, z.B. bei den Constructionen von Gwynne, ließ man mit 16 bis 18 Fuß per Secunde laufen, und bei den Locomotiven arbeiten die Kolben gleich schnell oder doch nicht viel langsamer. Abgesehen von besonderen Fällen ist aber die so hohe Kolbengeschwindigkeit bei stationären Dampfmaschinen als eine Neuerung zu betrachten, und im Allgemeinen hegt man von Seiten der Maschinenbauer Bedenken dagegen, weil man dadurch den ruhigen Gang der Maschinen zu benachtheiligen glaubt, indem man Stöße und Erschütterungen durch die schnell hin und her schwingenden schweren Massen fürchtet. Diese Befürchtungen sind aber ungerechtfertigt, sobald die Maschinen entsprechend den hohen Geschwindigkeiten construirt werden. Unzweckmäßige Construction verursacht die Stöße, nicht aber die hohe Geschwindigkeit. Was den Dampfdruck betrifft, so ist derselbe nach Einführung der Hochdruckmaschinen bei stationären Kesseln auf 3 bis 4 Atmosphären für gewöhnlich gesteigert worden, jedoch hat man es auch schon mit viel höheren Dampfspannungen versucht. So hat z.B. der österr. Ingenieur C. Kohn um's Jahr 1857 Versuche angestellt, wobei Dampf von 50 Atmosphären Spannung und darüber zum Maschinenbetriebe verwendet wurde; jedoch sind so hohe Spannungen unpraktisch und bei einem Dampfdrucke über 4 bis 5 Atmosphären stellen sich, abgesehen von der vergrößerten Gefahr der Kesselexplosion, bezüglich der Dichthaltung von Kessel und Maschine, verschiedene Uebelstände ein. Was nun die Wirkung großer Geschwindigkeit mit Bezug auf die Leistung der Dampfmaschine betrifft, so weiß man, daß eine Maschine von gewisser Cylindergröße die doppelte Leistung ergeben wird, wenn sie doppelt so schnell als eine andere Maschine von denselben Dimensionen betrieben wird. Ferner weiß man mit Bezug auf hohen Dampfdruck, daß die Spannung der Expansivkraft des Dampfes in viel stärkerem Verhältniß wächst, wie die Temperatur. Diese beiden Thatsachen beweisen, daß die Anlage- und Betriebskosten für eine Dampfmaschine durch große Kolbengeschwindigkeit und starken Dampfdruck bedeutend vermindert werden können; aber es sind auch noch andere Vortheile mit großer Kolbengeschwindigkeit und hohem Dampfdrucke verbunden. Alle arbeitenden Theile können in Größe und Gewicht bedeutend vermindert werden; die Uebertragung der Maschinenkraft läßt sich leichter bewerkstelligen, indem man in sehr vielen Fällen Riemen anstatt der Zahnräder verwenden kann, oder, wenn man letztere verwendet, die Uebersetzung aus dem Schnellen in's Langsame anzuordnen hat, wodurch man den Rückstoß und seine übeln Folgen (wenn das schneller getriebene Rad voreilt) vermindert. Hoher Druck macht es möglich, die Expansivkraft des Dampfes in viel höherem Grade auszunutzen, indem man den Zufluß nach dem Cylinder früher absperrt (geringere Füllung gibt), als man dieß mit niedrig gespanntem Dampfe thun kann, wobei man gleichzeitig geringeren Rückdruck erlangt. Eine Vergleichung der verschiedenen Systeme von Dampfmaschinen-Constructionen früherer und gegenwärtiger Zeit mit Bezug auf Kolbengeschwindigkeit, Dampfdruck, Füllungsgrad und regelmäßigen oder sanften Gang zeigt, daß die Kolbengeschwindigkeit und der Dampfdruck allmählich gesteigert, der Füllungsgrad vermindert, oder, was dasselbe besagt, der Expansionsgrad vermehrt worden ist, und zwar Beides mit Rücksicht auf Herstellungs- und Unterhaltungskosten. Man erhält durch eine solche Vergleichung etwa die folgende Classification: 1) Niederdruckmaschinen, welche mit niedriger oder mäßig hoher Dampfspannung (35 bis 40 Pfund per Quadratzoll) und geringer Kolbengeschwindigkeit, sowie ohne oder fast ohne Expansion arbeiten; bei denselben ist der Gang sanft, die Herstellungs- oder Unterhaltungskosten sind aber hoch. Dieses System wird durch die alten Watt'schen Balanciermaschinen repräsentirt. 2) Maschinen, welche mit mäßiger Geschwindigkeit, doch etwas schneller laufen, während der Dampfdruck und Füllungsgrad wie vorher. Gang unregelmäßig; Herstellungskosten verhältnißmäßig gering, Unterhaltungskosten aber hoch. Es ist dieß der Typus der sogenannten billigen Maschinen. 3) Maschinen mit mäßig hoher Kolbengeschwindigkeit und ebenfalls mäßigem Dampfdruck, sowie einem Füllungsgrade von 3/4 bis 1/2 des Kolbenschubes; dieselben arbeiten ziemlich sanft und die Anlage- sowie Unterhaltungskosten sind verhältnißmäßig niedrig. Sie sind mit horizontalem Cylinder construirt und jetzt sehr gebräuchlich. 4) Maschinen, welche mit mäßiger Geschwindigkeit und mäßigem Dampfdrucke arbeiten, wie vorher, bei denen aber der Füllungsgrad geringer oder die Expansion höher ist, so daß man die Expansion häufig in einem besonderen Cylinder stattfinden läßt; die Wirkung ist unregelmäßig. Die Anlagekosten sind hoch, ebenso sind die Betriebskosten hoch im Vergleich mit den unter 3 bezeichneten Maschinen. Diese Construction wird durch das Woolf'sche System mit neben einander liegenden horizontalen (nicht in einer Ebene liegenden) Cylindern repräsentirt. Die oben erwähnten Thatsachen und Maschinensysteme sind alle durch eine längere Praxis geprüft und bestätigt worden. Schließlich fügen wir noch hinzu: 5) Maschinen, welche mit hoher Kolbengeschwindigkeit, hohem Dampfdrucke und geringem Füllungsgrade arbeiten. Dieselben haben einen sanften Gang und die Anschaffungs- wie Unterhaltungskosten stellen sich verhältnißmäßig niedrig. Diese Erfahrungen hat man jedoch nur erst an wenigen, von den renommirtesten Fabrikanten ausgeführten Maschinen gemacht, aber es soll in einem späteren Artikel nachgewiesen werden, daß dieses Maschinensystem vor allen den Vorzug verdient, gerade wie die schneller arbeitenden, jetzt modernen horizontalen Maschinen an die Stelle der früheren schwerfälligen und langsam arbeitenden Balanciermaschinen getreten sind, weil sie sich in ihren Anschaffungs- und Unterhaltungs- oder Betriebskosten billiger stellten.