Ueber Neuerungen an Wärmemotoren (Heiſsluftmaschinen mit Wassereinspritzung). Patentklasse 46. Mit Abbildungen auf Tafel 23. Ueber Neuerungen an Wärmemotoren. Die Zuführung von Wasserdampf in die Cylinder von Gas- und Luftmaschinen ist mehrfach (vgl. Simon 1879 232 * 108) vorgeschlagen, um durch die Beimengung des Wasserdampfes zur Gemischladung bezieh. zur heiſsen Luft zunächst eine Herabminderung der entstehenden Wärme zu bewirken und dann durch Ueberhitzung des Dampfes die höhere Spannung desselben als weitere Triebkraft zu benutzen. Diese Art der Verwendung von Wasserdampf ist neuerdings wieder mehr ins Auge gefaſst worden, trotzdem der erwartete Erfolg bei der Simon'schen Dampf-Gasmaschine nicht eingetreten war und hierdurch die zweckmäſsige Verwendung des Dampfes für diese Fälle überhaupt in Frage gestellt schien. In Fig. 1 bis 3 Taf. 23 ist eine Feuerluftmaschine von Hofmann und Zinkeisen in Zwickau (* D. R. P. Nr. 29887 vom 16. April 1884) dargestellt, bei welcher eine Dampfzuführung zu genanntem Zwecke stattfindet. Der Dampf wird aber nicht, wie bisher, in einem besonderen geheizten Kessel o. dgl. erzeugt, sondern unmittelbar vor seiner Vereinigung mit der heiſsen Luft bezieh, den Feuergasen durch Einspritzung von Wasser in den Mischraum gebildet. Die Verbrennungsgase ziehen deshalb von der Feuerung C in den mit einer porösen, unverbrennlichen Masse angefüllten Raum D, um sich hier mit Dampf zu schwängern und abgekühlt, aber mit gesteigerter Spannung durch das Ventil R unter den einfach wirkenden Arbeitskolben A zu gelangen. Während die Arbeitsgase den Kolben in die Höhe treiben, drückt derselbe die beim vorhergegangenen Niedergange durch das Ventil v in den Arbeitscylinder angesaugte Luft durch das Ventil v1 (Fig. 3) in den Behälter H. Da in den oberen Theil des Arbeitscylinders behufs Herabminderung der Verdichtungswärme Wasser eingespritzt wird, so gelangt auch letzteres nach H. Zwischen diesem Behälter H und dem Mischraume D besteht ein so geringer Ueberdruck, daſs beständig eine geringe Menge Wasser durch das Ueberlaufrohr u in den Mischraum gedrückt wird. Ein Schwimmer Y verhindert ein Aufwallen des Wassers, was durch die stoſsweise Luftzufuhr hervorgerufen werden würde. Die in den Behälter H gepreſste Luft gelangt durch das Rohr t unter den Rost des Feuerraumes C und theilweise durch einen in dem Rohre t angeordneten Hahn V in das Gehäuse W und aus diesem durch den Kanal f und die Oeffnung x (Fig. 1) unmittelbar in den Feuerraum C. Diese Theilung der Luftmenge ist durch Verstellung des Hahnes V zu regeln. Die durch das Gehäuse W tretende Luft hat sich in dem Kanäle f vorzuwärmen und dabei einen Theil der Wärme des Mauerwerkes aufzunehmen. Die Steuerung am Arbeitscylinder geschieht durch einen einfachen Muschelschieber S, welcher mit entsprechend groſser äuſserer Ueberlappung versehen ist und durch ein Excenter Q mit groſser Voreilung betrieben wird, so daſs die Arbeitsgase mit entsprechend starker Expansion arbeiten. Die Steuerung mittels eines einfachen Schiebers an Stelle der sonst üblichen Einlaſs- und Auslaſsventile erscheint bei diesem Motor nicht allein möglich, sondern auch zweckmäſsig, weil die niedrige Temperatur der Arbeitsgase von etwa 200 bis 250° noch ein Schmieren der Gleitflächen gestattet, andererseits die Steuerung vollkommen geräuschlos arbeitet. Das Schwungrad K ist mit Uebergewicht versehen, welches beim Aufgange des Kolbens gehoben werden muſs, beim Niedergange desselben aber förderlich wirkt. Die Regulirung des Motors erstreckt sich auf die Luftzuführung und auf die Wassereinspritzung. Der Regulator N ist in das Schwungrad K eingebaut und dreht sich also unmittelbar mit der Schwungradwelle. Durch die Centrifugalkraft des Regulators, welcher eine Spiralfeder entgegenwirkt, wird ein Doppelsitzventil o mittels eines zweiarmigen Hebels r verstellt. Dieses Ventil o beherrscht den Eintritt der Luft durch das Saugventil v in der Luftpumpe. Es kann aber auch in dem Uebertrittsrohre von der Luftpumpe zum Behälter H, also im Druckraume O angebracht sein bezieh. durch eine Drosselklappe ersetzt werden. In beiden Fällen wird, je mehr der Motor entlastet wird, je mehr er also die Neigung hat, schneller zu gehen, um so weniger Luft in die Luftpumpe gelassen. In Folge verminderter Luftzufuhr nach dem Ofen sinkt die Spannung der Verbrennungsgase, zumal der Arbeitscylinder mit fester Expansion arbeitet und die Abnahme der expandirenden Arbeitsgase groſser ist als deren Erzeugung. Durch eine Zweigverbindung beherrscht der Regulator auch ein Ventil v2 in der Zuleitung des Einspritzwassers zum Mischraume. Dadurch wird dessen Zufluſs ebenfalls verändert und im Grenzfalle ganz abgesperrt. Es ist wichtig, die Zufuhr von Luft und Einspritzwasser in ein gewisses Verhältniſs zu einander zu setzen, was durch entsprechende Verbindung der beiden Ventile mit der Regulatorhülse zu erreichen ist. Nimmt die Zuführung der zur Erhaltung der Verbrennung im Ofen nöthigen Luft mit der Zuführung von Einspritzwasser in einem bestimmten Verhältnisse ab, so ist es möglich, die Temperatur der Arbeitsgase bei allen Belastungen des Motors nahezu gleich zu erhalten. Der Ofen ist mit den nöthigen Verschlüssen zur Entfernung der Schlacken unter und über dem Roste, zur leichten Auswechselung des Rostes und zur Aussetzung des Feuerraumes mit Chamottesteinen versehen. Auch der Mischraum D enthält dem entsprechende Flanschverschraubungen. Die Beschaffung des Wassers erfolgt durch eine kleine, vom Schieberexcenter Q mittels Hebelwerk getriebene Pumpe L (Fig. 2). Diese Pumpe drückt das Wasser zunächst in die Ummantelung J des Arbeitscylinders, wobei letzterer sowie die Liderung des Arbeitskolbens kühl gehalten wird. Von hier aus führt eine Zweigleitung in die Ummantelung des Füllschachtes E, um diesen erforderlichenfalls zu kühlen. Aus der Ummantelung des Cylinders tritt das Wasser durch mehrere kleine Bohrungen in das Innere des Luftpumpencylinders. Die Füllung des Ofens mit Brennstoff' erfolgt in der bei Feuerluftmotoren üblichen Weise mittels einer vorgelegten Luftschleuse F, welche sich zwischen zwei von auſsen zu öffnenden Ventilen befindet. Die Luftschleuse F steht durch ein Druckausgleichsrohr y mit dem Füllschachte, in Verbindung. Damit das untere Ventil kühl und dicht bleibt, ist ein Verbindungsrohr G zwischen dem Lufträume im Behälter H und dem Füllschachte vorgesehen, durch das etwas Luft überströmt und welche die unter dem Ventile sich ansammelnde heiſse Luft verdrängt. Mittels des Regulirhahnes V ist man im Stande, durch Absperrung der Luft vom Ofen bei gleichzeitiger Absperrung der Einspritzwassermengen den Motor zum Stillstande zu bringen. Beim Auslaufe desselben nimmt der Druck im Behälter H noch bis zu einem gewissen Grade zu während andererseits der Druck im Ofen abnimmt. Die Zunahme des Druckes im Behälter H und die Höhe des Wasserstandes in demselben wird durch das Standrohr l und ein Sicherheitsventil beobachtet, überschreitet der Druck ein gewisses Maſs, so strömt Luft und Wasser durch das letztere frei ab. In gleicher Weise kann der Motor wieder durch Umsteuerung des Regulirhahnes V von Neuem in Gang gesetzt werden. Auch bei der Luftmaschine von Wilh. Schmidt in Braunschweig (* D. R. P. Nr. 31487 vom 10. Juni 1884) wird in ähnlicher Weise, wie eben beschrieben, die Dampfbildung durch eingespritztes Wasser bewirkt. Dieses Wasser wird zunächst in den Cylinder eingeführt, um denselben zu kühlen und zu schmieren, und zwar bei einfach wirkenden Maschinen (wie bei der Maschine von Hofmann und Zinkeisen) auf der nicht arbeitenden Kolbenseite, bei doppelt wirkenden Maschinen aber immer in den soeben als Arbeitseite benutzten Raum, also abwechselnd auf beide Kolbenseiten. Im letzteren Falle soll aber die Wassereinspritzung erst stattfinden, wenn die heiſse Luft ihre Arbeit geleistet hat. Bei der in Fig. 5 Taf. 23 dargestellten einfach wirkenden, offenen Heiſsluftdampfmaschine werden die durch das Rohr d dem Erhitzer entnommenen heiſsen Gase in die Abtheilung c des Schieberkastens geleitet und treten aus derselben durch das Ventil b auf die Arbeitseite a in den Cylinder. Beim Rückgange des Kolbens werden die gebrauchten Gase, nachdem sich das Ventil b geschlossen hat, durch den Schieber e zum Kanale f geführt und von hier weiter ins Freie geleitet. Während dieser Abführung der Gase auf der Arbeitseite werden auf der rechten Kolbenseite durch das Rohr g und eine entsprechende Aussparung im Schieber e Luft und Wasser angesaugt; die vorher von den Arbeitsgasen bestrichenen Cylinderwände werden also gekühlt, indem sie gleichzeitig ihre Wärme an das eingeführte Gemenge abgeben. Geht der Kolben nun abermals Arbeit verrichtend nach rechts, so wird das auf der rechten Cylinderseite befindliche Gemenge aus Luft und Wasser unter entsprechender Verdichtung durch den kurzen Cylinderkanal und eine andere Schieberaussparung in die Abtheilung h des Schieberkastens und von hier in das Rohr i zur Heizvorrichtung gedrückt. In letzterer wird das Wasser verdampft und die Luft erhitzt; das Gemisch gelangt dann in dem Rohre d aufsteigend wieder zur Cylinderseite a. Die Erhitzung der Luft bezieh. die Verdampfung des Wassers findet in einem Schlangenrohre statt, welches aus einer Anzahl über einander angeordneter Spiralen besteht; die inneren und äuſseren Enden derselben sind aus der Ebene etwas hochgebogen, so daſs ihre Verbindung durch Muffen o. dgl. erfolgen kann. Dieses Schlangenrohr wird von den Gasen einer Feuerung umspült. Zur Regelung der Wärme der Arbeitsgase und des Wasserzuflusses werden folgende Einrichtungen verwendet: Haben die Arbeitsgase eine zu hohe Wärme, so dehnt sich die im Räume k eingeschlossene Luft aus, in Folge dessen die Klappe l im Luftzuführungsrohre für die Feuerung mittels Hebelwerk geschlossen, die Luftzufuhr herabgemindert, also das Feuer abgeschwächt wird. Die Gase in der Schieberkastenabtheilung h wirken unmittelbar durch ihren Druck auf die elastische Scheibe m und auf diese Weise mittels eines Gestänges auf einen Hahn, welcher den Wasserzufluſs mehr oder weniger öffnet. Bei übergroſser Spannung der Arbeitsgase wird also die Luftklappe l geschlossen und die Wasserzufuhr abgestellt; die Spannung wird dann in Folge geringerer Dampfbildung vermindert. Fig. 7 Taf. 23 zeigt die Führung der Gase bei einer einfach wirkenden geschlossenen Heiſsluftdampfmaschine. Die Gase gelangen von der Heizschlange durch das Ventil b auf die Arbeitseite a des Kolbens und treiben denselben nach rechts. Beim Rückgange werden die Gase durch den Kanal c, den Schieber und Kanal d auf die nicht arbeitende Cylinderseite geleitet, um hier durch Wassereinspritzung aus dem Kanäle e verdichtet zu werden. Ein erneuter Vorschub des Kolbens treibt die Gase dann zur Heizschlange. Bei der doppelt wirkenden geschlossenen Heiſsluftdampfmaschine (Fig. 6 Taf. 23) wird der Kolben durch die vom Rohre d herkommenden heiſsen Gase nach rechts vorgeschoben, während auf der rechten Seite Wassereinspritzung durch den Hahn a stattfindet, und das hier abgekühlte bezieh. verdichtete Gemisch gelangt durch den Kanal c und ein Ventil am Schieber e in den Schieberkasten, um durch das Rohr k zur Heizschlange zu flieſsen. Eine weitere Ausbildung des geschilderten Verfahrens hat J. Hargreaves in Widnes, England (* D. R. P. Nr. 31651 vom 30. September 1884) angegeben. Hier soll beim Verdichten der zum Betriebe nöthigen Luft in der Luftpumpe Wasser in Form eines Sprühregens mit der Luft angesaugt werden. Die Luft und der Wasserdunst in Verbindung mit einem etwaigen Ueberschusse an nicht verdunstetem Wasser aus dem Sprühregen werden dann durch ein Gefäſs hindurchgeführt, das etwa durch die heiſsen Auspuffgase der Maschine dergestalt erhitzt wird, daſs diese Gase in einer der Richtung der Preſsluft und des Wasserdunstes entgegengesetzten Richtung weiter zu den Arbeitscylindern geführt werden. Die Hitze der Auspuffgase bewirkt, daſs aus dem überschüssigen Wasser des Sprühregens Dampf gebildet wird, welcher sich mit der Preſsluft vermischt, trotzdem dieses Wasser unter dem normalen Siedepunkte sich befindet. Wie Fig. 4 Taf. 23 andeutet, wird das vom Zerstäuber d dicht über dem Einlaſsventile b der Pumpe a ausgespritzte Wasser mit der Luft eingesaugt und das Gemisch unter Verdichtung durch die Pumpe in den Schlangenkanal g des Erhitzers f und das Rohr l zum Arbeitscylinder geleitet. Durch das Rohr m kommen die Abgase vom Arbeitscylinder zurück, um durch den Kanal h zu streichen, ihre Hitze an die Wasserluftmischung im Kanäle g abzugeben und durch n ins Freie zu entweichen. Die Zwischenplatten des Erhitzers f in dem Kanäle g sind mit Erhöhungen k versehen, welche das Wasser bis zur völligen Verdampfung zurückhalten sollen.