Registrirapparat zum Messen des Vacuums in der Rauchkammer der Locomotiven. Mit Abbildungen. Registrirapparat zum Messen des Vacuums in der Rauchkammer der Locomotiven. Die seiner Zeit an einer Verbund- und einer Normal-Schnellzuglocomotive der preussischen Staatsbahnen angestellten wissenschaftlichen Versuche zum Zwecke der Erlangung genauerer Unterlagen für die vermeintlichen Vorzüge der Verbundlocomotiven gegenüber den gewöhnlichen Locomotiven (vgl. 1890 277 114) zeigten namentlich auch, welche hohe Wichtigkeit die Verhältnisse des sogen. Auspuff- oder Blasrohres für die Anfachung des Feuers im Locomotivkessel haben, und waren die Veranlassung, dass viele Eisenbahn Verwaltungen den Auspuffverhältnissen ihrer Locomotiven eine erhöhtere Aufmerksamkeit zuwandten und eingehende Untersuchungen darüber anstellen liessen, welchen Einfluss dieselben auf den Brennmaterial verbrauch ausüben. Seit dem bekannten, „The battle of the Locomotives“ genannten Wettstreit auf der Ebene von Rainhill am 6. October 1829, der für Stephenson dank der Anwendung des Röhrenkessels und des Blasrohres so glänzend ausfiel, ist die Frage richtig bemessener Blasrohre für den Eisenbahnfachmann eine offene geblieben, so viele hervorragende Techniker und wissenschaftliche Autoritäten, wie Clark, Nozo und Geoffroy, Zeuner, Prüsmann, Grove u.s.w., auch ihrer sich angenommen und sie gefördert haben. In neuerer Zeit suchte Adams, Director der London- und Südwestbahn, auf empirischem Wege die Wirkung des Blasrohres durch geeignete Form und Anordnung desselben zu verbessern (Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1889 S. 1236), und die erzielten Erfolge haben zu weiteren Versuchen vielfache Anregung gegeben. Bisher fehlte es jedoch an einem geeigneten Apparate, um die vom Blasrohr unmittelbar ausgeübte Wirkung durch Messungen genau feststellen zu können; die Mittel, welche man hierzu benutzte, waren meist ungenau oder zu umständlich und zeitraubend in ihrer Handhabung. Es gestattet z.B. das bei derartigen Versuchen vielfach in Anwendung gebrachte Wassermanometer während der Locomotivfahrt kaum ein genaues Ablesen des jeweiligen Grades der Luftverdünnung in der Rauchkammer, ganz abgesehen auch davon, dass es durch die Capillarität und besonders durch die in derselben Zeiteinheit erfolgende grössere oder geringere Zahl der „Dampfschläge“ stark beeinflusst werden kann. Die letzte Pariser Weltausstellung (1889) brachte nun, wie Le génie civil, 1890 S. 423, berichtet, einen diesbezüglichen, von der Compagnie des chemins de fer de l'Est ausgestellten Apparat zur Anschauung, welcher mit der grössten Genauigkeit das fragliche Vacuum selbsthätig aufzeichnet und vollkommen geeignet erscheint, dem seither auf diesem Gebiete gefühlten Mangel gründlich abzuhelfen. Textabbildung Bd. 280, S. 230Fig. 1.Registrirapparat zum Messen des Vacuums. Dieser sinnreich angeordnete Registrirapparat besteht nach Glaser's Annalen, 1890 S. 107, im Wesentlichen aus einem Metallmanometer, dessen Druckäusserungen durch sehr empfindliche Organe auf einen Papierstreifen selbstthätig übertragen werden. Die auf letzterem durch eine Feder bewirkten Aufzeichnungen stellen, wie Fig. 1 ersichtlich, eine Reihe zusammenhängender Curven dar, deren Abscissen den Zeiten und deren Ordinaten den in der Rauchkammer erzeugten zugehörigen Luftverdünnungen entsprechen; die Zeiten werden durch ein elektrisches Secunden werk, welches mit einem Morseapparat in Verbindung steht, dessen Uhrwerk die Abwickelung des Papierstreifens regelt, ebenfalls automatisch aufgetragen. Das Manometer wird aus zwei kreisrunden Messingmembranen gebildet, welche mit ihren umgebogenen Rändern derartig zusammengelöthet sind, dass sie gewissermassen eine Art Blasebalg darstellen. Im Mittelpunkt A (Fig. 1) der einen Membrane ist ein hohles Ansatzstück B aufgelöthet, an welches sich das durch einen Dreiweghahn abgeschlossene Kupferrohr C anschliesst; letzteres steht durch einen Kautschukschlauch mit der zu untersuchenden Rauchkammer in Verbindung, so dass je nach der Stellung des Hahnes das Manometer entweder mit dem Innern der Rauchkammer oder, um dasselbe auf „Null“ zurückzubringen, mit der äusseren Atmosphäre in Verbindung gebracht werden kann. An das Ansatzstück B ist sodann ein Rahmen geschraubt, der durch einen kleinen Tragarm o. dgl. gestützt wird. Die Durchbiegungen der Membrane werden durch eine kleine Schubstange auf einen ungleicharmigen Winkelhebel übertragen und durch diesen entsprechend vergrössert mittels einer Richard-Feder auf dem Papierstreifen verzeichnet, dessen Abwickelung, wie bereits bemerkt, durch das Uhrwerk eines Morse-Apparates mit einer secundlichen Geschwindigkeit von 20–25 mm bewirkt wird; dieser Werth hat sich für die saubere und klare Aufzeichnung der den einzelnen Vacuumgraden entsprechenden Curven als völlig genügend herausgestellt. Das Papier läuft von einer Rolle D (Fig. 2) über zwei Führungsrollen E und F, sodann über eine kleine, unterhalb des Schreibstiftes angebrachte Tischplatte und schliesslich durch zwei Schleppwalzen nach dem Aufwickelcylinder; mittels eines Hebedaumens lässt sich die obere Schleppwalze der unteren nähern oder von dieser entfernen, so dass der Papierstreifen unabhängig von der Uhrbewegung angehalten oder in Bewegung gesetzt werden kann. Die Tischplatte kann durch einen Excenterhebel in ihrer Höhenlage etwas verstellt und damit der Druck des Schreibstiftes auf das Papier nach Belieben geändert werden, so dass letzterer mit dem thunlichst geringsten Reibungswiderstande zu arbeiten vermag. Textabbildung Bd. 280, S. 231Fig. 2.Registrirapparat zum Messen des Vacuums.Textabbildung Bd. 280, S. 231Fig. 3.Registrirapparat zum Messen des Vacuums. Das selbsttätige Auftragen der Zeitangaben wird durch ein Farbrädchen des Morse-Apparates vermittelt; zu dem Zwecke steht der letztere mit dem erwähnten elektrischen Secundenwerke derart in Verbindung, dass der Elektromagnet des ersteren in einen besonderen (secundären) Stromkreis eingeschaltet ist, der durch die Bewegungen des Secundenanzeigers abwechselnd geöffnet und geschlossen wird. Dieser Strom wirkt, wie Fig. 3 veranschaulicht, sowohl auf den Ankerhebel C des letzteren, wie auf denjenigen (S) des Morse-Apparates. Da C und S demnach gleichzeitige Bewegungen ausführen, drückt der Arm T in Folge dessen in regelmässigen secundlichen Intervallen den Papierstreifen Z, welcher zwischen den Rollen X und Y geführt wird, auf das Farbrädchen U. Dasselbe dreht sich unter der Einwirkung des Uhrwerks, wird durch die Speisewalze V mit Farbe versehen und druckt jede Secunde einen Strich auf dem Papierstreifen; es wird also die Zeit durch eine aus Strichen gebildete fortlaufende gerade Linie angezeigt. Die verschiedenen Theile des Registrirapparates sind derart regulirt, dass, wenn das Manometer mit der äusseren Luft in Verbindung steht, die Zeitlinie vollständig mit der von der Feder verzeichneten – in diesem Falle geraden – Linie zusammenfällt. Auf diese Weise erhält man, ähnlich wie beim Indicator, die Nulllinie oder atmosphärische Linie in einfachster Weise verzeichnet. Von dieser, hier einem doppelten Zwecke dienenden Linie aus sind nun die Curvenordinaten zu messen. Um die für genaue Untersuchungen erforderlichen Merkzeichen für den Anfang und das Ende einer Beobachtung, sowie auch für beliebige wünschenswerthe Zwischenzeiten auf dem Papierstreifen anbringen zu können, ist ein beweglicher Druckstift oder Körner oberhalb der schon erwähnten Tischplatte angeordnet. Durch leichten Fingerdruck auf denselben erhält man einen Punkt auf dem Papier, der in Folge der Construction des Registrirapparates 82 mm vor dem in demselben Zeitpunkte durch die Feder gezeichneten Curvenpunkte liegt; ebenso gross ist auch der Abstand des Daumens T (Fig. 3) von der Feder. Die Werthe der Curvenordinaten müssen, um sie praktisch verwerthen zu können, auf Wassersäulenhöhe reducirt werden. Hierzu dient ein Massstab, der dadurch erhalten wird, dass man den Registrirapparat in der in Fig. 4 ersichtlichen Weise mit zwei, theilweise mit Wasser gefüllten Gefässen A und B, sowie mit einem Wassermanometer C verbindet und durch das letztere die Angaben des Apparates ausmisst. Durch Tiefer- oder Höherstellen des Gefässes A wird eine entsprechende Verdünnung oder Zusammenpressung der Luft in dem Gefässe B erzeugt und damit auch, durch Vermittelung des Hahnes D, in dem Metallmanometer A des Registrirapparates (vgl. Fig. 1). Ist das Uhrwerk desselben in Thätigkeit gesetzt, so verzeichnet die Feder eine der betreffenden Pressung entsprechende Linie. Der Abstand derselben von der Zeit- oder Nulllinie stellt die Ordinate dar, deren Werth in Centimetern Wassersäule unmittelbar an der Gradscala des Wassermanometers C abgelesen werden kann. Es genügt die Ausmessung einer einzigen Ordinate, da hierdurch der für sämmtliche in Betracht kommenden Ordinatenwerthe erforderliche Reductionsmassstab ohne weiteres bestimmt wird. Textabbildung Bd. 280, S. 231Fig. 4.Registrirapparat zum Messen des Vacuums. Für das Aufzeichnen der Curven hat man die sogen. Richard – Feder gewählt, weil dieselbe sowohl den Vortheil grosser Leichtigkeit bietet, als auch mit einem kleinen Tintenmagazin ausgestattet ist, an dessen Wandungen die Tinte haftet trotz der grossen Zahl und Stärke der Schwingungen, welche die Feder erleidet. Nichtsdestoweniger findet ein im Verhältniss zu der gezeichneten Curvenlinie starker Verbrauch an Tinte statt, der die Beigabe einer besonderen Speisevorrichtung für die Feder bedingt. Man benutzt zu dem Zwecke ein kleines, eigenthümlich geformtes Glasgefäss, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Der röhrenförmige Stiel D desselben ist zu einer haarfeinen Spitze ausgezogen, welche ungefähr 1 cm über der mittleren Federstellung angebracht ist und durch einen kleinen Tragarm gehalten wird. Durch Blasen in den am oberen Ende des Gefässes A befestigten Gummischlauch C kann der am Apparat Beschäftigte in jedem gewünschten Augenblick einen Tropfen Tinte auf die Feder fallen lassen. Sämmtliche Zubehörtheile des Registrirapparates sind in einem zweitheiligen Glaskasten untergebracht, und zwar enthält die eine Kammer den eigentlichen Apparat, die andere die zum Betriebe desselben erforderlichen elektrischen Elemente. Damit ein Oeffnen des Kastens während der Fahrt unnöthig wird, sind die verschiedenen, von dem Beobachter während der Versuche zu handhabenden Theile, wie Hebel, Ein- und Ausrückvorrichtungen, Gummischlauch der Speisevorrichtung u.s.w. an der Aussenseite des Kastens angebracht bezieh. durch denselben hindurchgeführt. Auf der Decke des letzteren ist sodann noch ein Messingrohr mit vier Hähnen angeordnet, um die Möglichkeit zu haben, das Metallmanometer (Fig. 1) mit verschiedenen Stellen der Rauchkammer oder des sonstigen etwa zu untersuchenden Hohlraumes in Verbindung setzen zu können. Wird dieses Rohr mittels eines Gummischlauches mit dem oben erörterten Dreiweghahn verbunden, so kann man durch entsprechende Handhabung der Hähne Curven nacheinander verzeichnet erhalten, welche etwaige Unterschiede in der an den einzelnen Stellen der Rauchkammer herrschenden Luftverdünnung klar verdeutlichen, selbst wenn diese in äusserst geringen Zeitintervallen auftreten. Textabbildung Bd. 280, S. 232Fig. 5.Registrirapparat zum Messen des Vacuums. Der vorliegende Registrirapparat hat sich in der Praxis wiederholt bewährt und gute Resultate ergeben. Er ist seitens der französischen Ostbahn-Gesellschaft an deren verschiedenen Locomotivgattungen angebracht und erprobt worden. Stets ist das betreffende Vacuum mit der grössten Genauigkeit verzeichnet worden, selbst bei den hohen Fahrgeschwindigkeiten der Schnellzüge. Diese bemerkenswerthe und höchst werthvolle Eigenschaft gestattet nun aber auch, die Gangart der Locomotive ohne weiteres untersuchen zu können, da die Vacuumcurve gleichzeitig als Raum- oder Geschwindigkeitscurve betrachtet werden darf. Es ist zu diesem Zwecke nur erforderlich, die auf dem Papier streifen in der Secunde verzeichneten, also thatsächlich erfolgten Dampf- oder Blasrohrschläge zu zählen. Ist alsdann D der Laufkreisdurchmesser der Treibräder, v der secundlich durchlaufene Schienenweg, also die Fahrgeschwindigkeit, und N die Zahl der Dampfschläge in der Secunde, so erhält man für gewöhnliche Locomotiven: v=\frac{1}{4}\,N\,D\,\pi=0,7854\,D\,N, und für Verbund-Locomotiven: v=\frac{1}{2}\,N\,D\,\pi=1,5708\,D\,N. Bezeichnet alsdann V die stündliche Fahrgeschwindigkeit in Kilometern, so ergibt sich: V=v\,\frac{3600}{1000}=3,6\,r, also für gewöhnliche Locomotiven: V = 2,8274 DN und für Verbund-Locomotiven: V = 5,0548 DN. Unter Zuhilfenahme einer Tabelle, welche mittels dieser Gleichungen für sämmtliche vorkommenden Treibraddurchmesser und die verschiedenen, zwischen den äussersten Grenzen 0 und 25 liegenden Werthe von N aufgestellt ist, lassen sich bequem und schnell die zu jedem ermittelten Rauchkammervacuum zugehörigen Geschwindigkeitsverhältnisse (v und V) feststellen. Der Apparat kann hiernach auch beste Verwendung zum Aufzeichnen der Fahrgeschwindigkeiten finden, die er mit einer Genauigkeit angibt, wie sie kaum von einem der bisher construirten Locomotivgeschwindigkeitsmesser erreicht werden dürfte. Interessant und lehrreich ist der Aufschluss, welcher aus den an verschiedenen Locomotiven aufgenommenen Diagrammen über die Schwankungen des Vacuums in der Rauchkammer gewonnen wird. Während einer Fahrt sind diese Schwankungen naturgemäss sehr erheblich, dagegen erzeugt der natürliche Schornsteinzug beim Stillstand der Locomotive nur eine Verdünnung von höchstens 5 mm Wassersäule. Während der ersten Augenblicke des Anfahrens erfolgt der Dampfaustritt sehr langsam in Folge der bei starker Cylinderfüllung vor sich gehenden äusserst geringen Umdrehungsgeschwindigkeit der Treibräder – die Vacuumcurve erscheint während dieser allerdings nur kurzen Periode als Gerade. In dem Masse jedoch, als die Fahrgeschwindigkeit wächst, nimmt auch die Zahl der Dampfschläge in der Zeiteinheit zu; die Luftverdünnung wird stärker, verliert dafür aber an Dauer – die Gerade geht in scharf von einander getrennte, steile Curven über. Es werden nun die Cylinderfüllungen allmählich immer mehr verringert, indem der Steuerungshebel oder die Steuerungsmutter aus ihrer äussersten Auslage langsam zurückgelegt wird; das Vacuum nimmt, hiermit gleichen Schritt haltend, ab – die Curvenspitzen nähern sich mehr und mehr. Die Diagramme lassen ferner bei allen Versuchen erkennen, dass die Luftverdünnung sehr schnell in der Rauchkammer erzeugt wird, um hierauf ebenso schnell wieder abzunehmen. Bei geringen Fahrgeschwindigkeiten gehen die Curvenordinaten nach jedem Dampfstosse auf Null zurück. Die Anfachung des Feuers ist daher eine höchst ungleichmässige, was die Leistungsfähigkeit des Kessels ungünstig beeinflussen muss. Soll eine möglichst gleichmässige Zuführung der äusseren Luft in den Verbrennungsraum stattfinden, d.h. soll ein ständiges einigermassenwirksames Vacuum zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Dampfschlägen erzeugt werden, so muss die Umdrehungsgeschwindigkeit der Treibräder, wie die Diagramme bestätigen, eine verhältnissmässig sehr hohe sein. Jede Füllungsänderung der Dampfcylinder ist in den letzteren deutlich sichtbar durch die entsprechende Verminderung oder Verstärkung des Vacuums bezw. der Curvenordinaten; selbst die verschieden grossen Eröffnungen des Regulators sind klar in ihnen ausgeprägt. Namentlich macht sich auch das Oeffnen der Feuerthür bemerkbar und wird sein Einfluss auf die Luftverdünnung in der Rauchkammer durch die graphischen Aufzeichnungen besonders kräftig veranschaulicht. Letzterer ist mitunter derart, dass nicht nur kein Vacuum in derselben entsteht, sondern vielmehr Pressungen während des Intervalls zweier auf einander folgenden Exhaustorschläge hervorgerufen werden. Undichtigkeiten der Thür der Rauchkammer oder sonstiger Theile derselben lassen sich gleichfalls aus dem verzeichneten Curvenbilde nachweisen. Es darf somit auf Grund der aus den Diagrammen gewonnenen Erfahrungen behauptet werden, dass der vorstehend besprochene Registrirapparat ein ausgezeichnetes Mittel bietet, auf einfache Weise diejenigen Verhältnisse klar zu legen, welche Gangart und Leistung der Locomotiven wesentlich beeinflussen. Seine Anwendung gestattet nicht nur jederzeit in bequemer Weise einen sicheren Vergleich der mit verschiedenen Blasrohranordnungen im Betriebe erzielten Resultate, sondern lässt auch klar Wirkung und Einfluss erkennen, welche etwaige Aenderungen des Exhaustors im Gefolge haben. Zweifellos wird die zu hoffende allgemeine Einführung dieser Vorrichtung bei sachgemässer Verwerthung derselben auch dazu beitragen, die Locomotiven in ihrer allgemeinen Leistung zu vervollkommnen und sie darin zu erhalten. Fr.