Neuere Luftcompressoren. Mit Abbildungen. Neuere Luftcompressoren. Je nachdem die Wasserkühlung, welche bei allen Luftcompressoren wegen der starken Wärmeentwickelung unbedingt erforderlich, nur in äusserer Kühlung der Cylinderwände u.s.w. besteht, oder das Wasser meist unter Hochdruck während der eigentlichen Compression in das Innere des Cylinders in fein vertheiltem Zustande eingespritzt wird, oder endlich der Cylinder zum Theil mit Wasser gefüllt ist, welches abkühlend auf die Wandungen desselben und die Luft selbst wirkt, unterscheidet man trockene, halbnasse und nasse Compressoren. Allen diesen Compressoren lassen sich bei der verschiedenartigen Anwendung der comprimirten Luft gewisse Vortheile nicht absprechen. Eine grosse Verbreitung haben in neuerer Zeit die trockenen Compressoren erfahren, wie denn nachstehend auch nur über Neuerungen an diesen Compressoren berichtet werden soll. Bei den direct wirkenden Luftcompressoren mit Dampf- und Compressorkolben auf gemeinschaftlicher Stange ist der Dampfdruck bei Beginn des Kolbenhubes am grössten und nimmt während der Expansionsarbeit des Dampfes stetig ab, während die Widerstände beim Compressorkolben mit der Vorwärtsbewegung desselben wachsen, bis sie eine der festgesetzten Spannung der Druckluft entsprechende Höhe erreicht haben. Um die in Folge dessen sehr ungleichförmigen Bewegungen der Maschine herabzumindern, baut man Compressoren für bedeutendere Leistungen als Zwillingsmaschinen mit zwei um 90° gegenseitig versetzten Kurbeln, derart, dass der Ueberschuss an Arbeit im Dampfcylinder der einen Maschinenseite der anderen Seite für die Maximalleistung des Compressorkolbens zu Gute kommt. Für kleinere Compressoren empfiehlt sich das Zwillingssystem wegen seiner Kostspieligkeit und Complicirtheit nicht, und man war deshalb gezwungen, um Unregelmässigkeiten des Ganges zu vermeiden, sehr schwere Schwungräder anzuordnen, welche während der ersten Hälfte des Kolbenhubes Arbeit aufnehmen und diese während der zweiten Hälfte des Kolbenhubes wieder abgeben. Textabbildung Bd. 298, S. 79 Fig. 1.Luftcompressor der New York Air Brake Co. 1 Wasser; 2 Zum Behälter. Der in Fig. 1 ersichtliche, von der New York Air Brake Co. in den Handel gebrachte trockene Luftcompressor mit einem einzigen Dampfkolben zeigt eine Verbesserung insofern, als letzterer nicht direct, sondern durch ein System von Hebeln und Stangen mit den beiden Compressorkolben verbunden ist, wodurch schwere Schwungräder vermieden werden. Der Compressor besteht nach American Machinist vom 27. Juni bezieh. Industries and Iron vom 21. Juni 1895 aus zwei einfach wirkenden Luftcylindern, welche gleichzeitig das Fundament für den ganzen Compressor bilden und in Bezug auf Leistungsfähigkeit einem doppeltwirkenden Cylinder von gleichem Durchmesser und Kolbenhub entsprechen, insofern aber von der gewöhnlichen Bauweise derartiger Compressoren abweichen, als die Kolbenbewegungen unabhängig und stets verschieden von einander ausfallen, ausgenommen an einem Punkte nahe der Mitte jedes Hubes. Die Cylinder wie auch die Deckel sind von Kühlmänteln umgeben. Die zur Verwendung gekommenen Plungerkolben mit Saugventilen machen Stopfbüchsen unnöthig; die Druckventile liegen in den Cylinderdeckeln. Die Saugventile werden nicht durch Federn auf ihre Sitze gebracht, sondern abwechselnd in Folge der beim Hubwechsel der Kolben auftretenden Stösse geöffnet und geschlossen. Textabbildung Bd. 298, S. 79 Fig. 2.Dampfmaschine des Compressors m Dampf; i Luft. Ueber den Luftcylindern liegt die zur Bethätigung derselben dienende, ebenfalls einen Theil des Compressors bildende Dampfmaschine, welche in ihren Einzeltheilen, sowie dem ganzen Zusammenbau nichts Bemerkenswerthes bietet. Kurze am Kreuzkopf angeschlossene Lenkstangen übertragen die Kolbenbewegung mittels Hebel A (Fig. 2) auf die Compressorkolben in der Weise, dass die vom Kreuzkopf abgeleitete gleichförmige Bewegung in eine immer mehr abnehmende Bewegung jedes Compressorkolbens bei seinem Arbeitshube umgewandelt wird. Betrachten wir die Bewegung nur eines Compressorkolbens, so ist, wie Fig. 2 ersichtlich, der Hebel A am Maschinenbett mittels zweier Festpunkte D und E, sowie der Stangen B und C derart gehalten, dass sich bei Bewegung der letzteren der wirksame Schwingungsmittelpunkt des Hebels A in Bezug auf die Augen G und H desselben stetig ändert. Bei Beginn des Kolbenhubes im Dampfcylinder liegt dieser Punkt über der Mitte des Hebels A und es wird sich der Compressorkolben schneller als der Dampfkolben bewegen; während der letztere nur ⅕ seines Hubes zurücklegt, bewegt sich der Compressorkolben auf einem Wege, entsprechend ungefähr ⅖ seines Hubes. Im letzteren Theile des Dampfkolbenhubes nähert sich dagegen der Schwingungsmittelpunkt des Hebels A dem unteren Ende desselben und es bewegt sich der Compressorkolben langsamer als der Dampfkolben. Während dieser das letzte ⅕ seines Hubes zurücklegt, führt der Compressorkolben das letzte 1/20 seines Hubes aus. Eine ähnliche Bewegung wird auch dem anderen Compressorkolben durch Hebel und Gelenke mitgetheilt. Die Kolben bewegen sich hiernach am langsamsten, wenn die Temperatur der comprimirten Luft immer mehr zunimmt; die Wirkung des Kühlwassers ist deshalb eine äusserst kräftige, was auf abgenommenen Diagrammen insofern erkennbar ist, als die Compressionslinie tiefer als bei gewöhnlichen Luftcompressoren liegt. Textabbildung Bd. 298, S. 80 Fig. 3.Diagramm des Compressionscylinders. Dies lassen zum Beispiel die an einem Compressor von 228 mm Durchmesser des Dampfcylinders und 266 mm der Compressorcylinder für 254 mm gemeinschaftlichen Kolbenhub abgenommenen Diagramme erkennen (Fig. 3). Das obere Diagramm des Dampfcylinders zeigt eine Arbeitsspannung des Dampfes von 7 at und eine Füllung von 4/10 des Kolbenhubes. Die punktirte Linie gibt die Aenderung des Dampfdruckes in Folge Wirkung des Gewichtes der hin und her gehenden Theile an. Das untere Diagramm des Luftcylinders lässt eine siebenfache Verdichtung der Luft erkennen. Die punktirten Linien dieses Diagramms zeigen die in Folge Wirkung des Compensationshebels auf den Luftkolben übertragene resultirende Kraft. Es ist einleuchtend, dass die vom Schwungrad abzugebende Arbeit in diesem Falle weit geringer zu sein braucht als bei einer stationären Maschine, während dieselbe bei einem gewöhnlichen Compressor erheblich grösser ausfallen muss als im letzteren Falle. Für die meisten praktischen Bedürfnisse genügen Compressoren mit siebenfacher Verdichtung der Luft. Einem etwaigen Bedürfniss nach bedeutend höher gespannter Luft lässt sich durch stufenweise Compression der Luft in mehreren Cylindern abhelfen. Einen derartigen Compressor von Elwell Fils in Paris veranschaulichen die The Engineer vom 16. März 1894 S. 228 entnommenen Abbildungen (Fig. 4 bis 6); derselbe dient dazu, Luft auf einen Druck von über 100 at zu comprimiren. Die Maschine besteht, wie auch Revue industrielle vom 7. April 1894 berichtet, aus zwei mit ihrem Mantel in einem Stück gegossenen doppelt wirkenden Compressorcylindern, in denen die Luft nach und nach in vier Phasen auf eine Spannung von 100 at comprimirt wird. Die Grössenverhältnisse der Cylinder sind so gewählt, dass sich die Drücke auf beiden Seiten jedes Kolbens nahezu ausgleichen und das in Folge dessen leicht gehaltene Schwungrad sich vollkommen ungezwungen bewegen kann. Der grosse Cylinder liefert Luft von 3,968 und 10 at, der kleine Cylinder solche von 31,7 und 100 at Spannung. In dem die Cylinder umgebenden Kühlmantel liegen zwei Schlangen, von denen die hinter dem grossen Cylinder liegende als Zwischenbehälter für den kleinen Cylinder dient; die andere hinter dem letzteren geschaltete Schlange hat den Zweck, die Abkühlung derjenigen Luftmenge zu vollenden, welche den kleinen Compressorcylinder verlässt, um nachdem in einen Reinigungsapparat oder einen anderen Behälter zu treten. Die Luft gelangt durch acht federbelastete Saugventile E (Fig. 5) in den grossen Cylinder A. Die Ventile liegen kreisförmig im Deckel des Cylinders; letzterer bildet einen Behälter, in welchen eine gewisse Menge Wasser durch ein im unteren Theil durchlochtes ringförmiges Rohr fliesst, um beim Ansaugen mit Luft gemischt in den Cylinder zu treten. Gleichzeitig wird auch eine kleine Menge Oel aus einem auf dem Deckel befestigten Oelreservoir angesaugt. Um zu verhindern, dass die angesaugte Luft Staub oder andere Theile mit sich führt, ist auf die acht Führungslappen für die Spindeln der Saugventile ein Sieb gelegt, durch welches auch das Wasser auf die Ventile vertheilt wird. Textabbildung Bd. 298, S. 80 Fig. 4.Compressor von Elwell Fils. Beim Aufwärtshube comprimirt der grosse Kolben die vordem in die Kammer A gesaugte Luft und drückt sie, wie auch das Wasser durch die Ventile F in die ringförmige Kammer B. Beim zweiten Abwärtshube gelangt die Druckluft, nach selbsthätigem Schliessen der Ventile F durch die in der Kammer B eingeschlossene Luft, durch das Ventil G in die Schlange H des Zwischenbehälters. Die letzte Spirale der Schlange ist durch ein Rohr U mit dem im Deckel des kleinen Cylinders liegenden Ventil verbunden, so dass die Druckluft beim ersten Niedergange des Kolbens in diesen gesaugt wird, um beim Aufgange des Kolbens auf 31,7 at Spannung comprimirt zu werden. Ist dieser Druck erreicht, so öffnet sich das im Kolben befindliche Ventil und die Druckluft tritt in den durch Cylinder und trunkartigen Kolbenansatz gebildeten ringförmigen Raum, um beim zweiten Niedergange des Kolbens auf 100 at comprimirt zu werden. Sobald dieser Druck erreicht ist, entweicht die Luft durch das Ventil V und die den kleinen Cylinder umgebende Kühlschlange in die Druckleitung. Das während der ersten Phase mit der Luft angesaugte Wasser circulirt mit der ersteren in sämmtlichen Druckräumen, da es stets über den betreffenden Druckventilen steht und von einem Druckraum nach dem anderen gelangt. Hierdurch werden namentlich bei schnell laufenden Compressoren Wasserschläge vermieden, selbst dann, wenn ein Uebermaass von Wasser in den Compressor eingeführt ist. Behufs Controle der Arbeitsvorgänge im Innern des Compressors sind zwei je mit einer Schlange in Verbindung stehende Manometer mit Absperrventilen angebracht. Die mit trunkartigen Verlängerungen versehenen Compressorkolben werden von Stangen betrieben, welche durch Traversen mit den Kolbenstangen einer Zwillingsmaschine mit zwei gegenseitig um 90° versetzten Kurbeln direct verbunden sind. Textabbildung Bd. 298, S. 81 Fig. 5.Compressor von Elwell Fils. Textabbildung Bd. 298, S. 81 Fig. 6.Compressor von Elwell Fils. An den oberen Traversen greifen die beiden Pleuelstangen an, welche die zwischen Compressor- und Dampfcylinder angeordnete Schwungradwelle bethätigen; auf der letzteren sitzen Excenter zur Bewegung zweier entlasteter Steuerschieber. Das zur Kühlung der Compressorcylinder erforderliche Wasser wird mittels einer Pumpe gefördert, deren Plunger durch eine Stange bethätigt wird, die am vorderen Arm eines Doppelhebels angeschlossen ist; am anderen Arme dieses letzteren greift die nach einem Excenter der Schwungradwelle führende Stange an. Die Hauptabmessungen einer derartigen Maschine, welche stündlich 500 1 Druckluft von 100 at Spannung liefert, sind folgende: Durchmesser des grossen Compressorkolbens 185 mm „   „   zugehörigen Trunkkolbens 160 mm „   „   kleinen Compressorkolbens 58,5 mm „   „   zugehörigen Trunkkolbens 48,4 mm „ der  Dampfkolben 165 mm Gemeinschaftlicher Kolbenhub 120 mm Anzahl der minutlichen Umdrehungen 300 bis 350 Dampfspannung 3 bis 5 at Durchmesser des Plungers der Pumpe für Kühl-    wasser 40 mm Hub des Plungers der Pumpe für Kühlwasser 70 mm Durchmesser des Dampfeinströmrohres 50 mm „   „   Dampfausströmrohres 60 mm In der französischen Marine werden die Compressoren vielfach zum Laden von Torpedos verwendet. Die Hauptvortheile des Systems, nochmals kurz zusammengefasst, sind folgende: 1) Durch die anfängliche Erzeugung von Druckluft mit niederer Spannung werden Verluste in Folge der schädlichen Räume äusserst gering ausfallen. 2) Die in vier Phasen erfolgende Compression der Luft gestattet dieser, sich zwischen den beiden Cylindern gehörig abzukühlen. 3) Die beiden letzten Phasen der Compression gehen in einem verhältnissmässig kleinen Cylinder vor sich, dessen Kolben leicht dicht zu halten ist. 4) Die ganze Maschine kann leicht aus einander genommen und in sehr kurzer Zeit wieder zusammengesetzt werden. 5) Die Arbeitsleistung der Maschine ist von dem Drucke im Accumulator unabhängig. Textabbildung Bd. 298, S. 81 Crichton's Luftcompressor. W. B. Crichton in Bradford, Yorks., wurde nach Engineering, 1895, in England der Fig. 7 und 8 ersichtliche Luftcompressor unter Nr. 18112 vom 24. September 1894 patentirt. Der Kolben B des Luftcylinders A sitzt mit demjenigen des Dampfcylinders D auf gemeinschaftlicher Stange C. An jedem Ende des Luftcylinders befindet sich ein Hilfscylinder EE1 mit je einem Kolben F, deren Stangen G durch Querstücke H mit den Spindeln I der Ein- bezieh. Auslassventile K1K an den Enden des Luftcylinders A verbunden sind. Letzterer trägt einen gewöhnlichen Schieberkasten L, in welchem ein auf der Spindel M befestigter Flachschieber gleitet, der ausserdem durch eine Zwischenstange M2 mit dem zum Dampfcylinder D gehörigen Flachschieber verkuppelt ist. Der Schieberkasten L steht durch ein Rohr O mit der Hauptdampfleitung in Verbindung. Die Ventilspindeln I sind auf ihren äusseren Enden mit Schlitzen I1 versehen, in denen sich Zapfen I2 der Querstücke H ungezwungen hin und her bewegen. In der Fig. 8 ersichtlichen Abbildung beginnt der Kolben B des Luftcylinders A mitsammt dem Kolben des Dampfcylinders D seinen Rückwärtshub. Das im Schieberkasten L untergebrachte Steuerorgan gestattet den Eintritt von Dampf in die Rohre PP1, welche nach dem hinteren Ende des Hilfscylinders E bezieh. dem vorderen Ende des Hilfscylinders E1 führen, so dass die Kolben F sich in Richtung der Fig. 8 ersichtlichen Pfeile bewegen. Die Querstücke H schliessen dann das Einlassventil K1 am vorderen und das Auslassventil K am hinteren Ende des Cylinders A. Auslassventil K am vorderen und Einlassventil K1 am hinteren Ende des Cylinders A werden durch den Druck der comprimirten Luft im Cylinder bezieh. durch den Druck der äusseren Atmosphäre geöffnet. Textabbildung Bd. 298, S. 82 Fig. 9.Luftcompressor der Norwalk Iron Works Company. Sobald frischer Dampf unmittelbar vor Beendigung des Rückwärtshubes der Kolben in den Cylinder D gelangt, strömt solcher auch in die Rohre RR1, welche nach den gegen vordem entgegengesetzten Enden der Hilfscylinder EE1 führen. Da die Kolben F sich nun entgegengesetzt den Fig. 8 ersichtlichen Pfeilen bewegen, werden auch die Ventile entsprechend bethätigt, d.h. Auslassventil K am vorderen, sowie Einlassventil K1 am hinteren Ende des Cylinders A geschlossen, während sich Einlassventil K1 und Auslassventil K selbsthätig öffnen. Um Unregelmässigkeiten des Ganges bei Luftcompressoren auszugleichen, construirte die Norwalk Iron Works Company in South Norwalk, Conn., den Fig. 9 ersichtlichen Zwillingsverbundluftcompressor. Der grosse Compressorcylinder d dient dazu, den anfänglichen Luftdruck herzustellen, während der kleine Cylinder c die stärkere Endcompression hervorbringen soll. Zu dem Zwecke wird die Luft aus dem grossen in den kleinen Cylinder gedrückt und dadurch ein grosser Theil des Widerstandes vom Ende des Hubes auf den Anfang verlegt, so dass der Widerstand während des ganzen Hubes nahezu gleichmässig bleibt. Besitzt zum Beispiel der grosse Cylinder d einen Querschnitt von 600, der kleine Cylinder c einen solchen von 200 qc, so würde der Kolben des letzteren bei siebenfacher Verdichtung der Luft einen Widerstand von 200. 7 = 1400 k zu überwinden haben. Aus dem grossen Cylinder strömt die Luft mit 2 k Spannung. Da dieser Cylinder aber im Rücken des kleinen Kolbens wirkt, in Folge dessen die Maschine noch unterstützt, wird der zur Ueberführung der Luft vom grossen in den kleinen Cylinder noch zu überwindende Widerstand gleich (600 – 200) . 2 = 800 k sein. Insgesammt stellt sich demnach der zu überwindende Druck auf 1400 + 800 = 2200 k, und zwar zur Zeit der grössten Anspannung, also kurz vor Beendigung des Kolbenhubes. Durch Versuche an einer sonst gleichen, aber einfach wirkenden Maschine wurde festgestellt, dass der zu überwindende Widerstand sich am Ende des Kolbenhubes auf 4300 k belief, demnach bezüglich der Verbundmaschine der Widerstand sich um nahezu 50 Proc. verringerte. Dadurch, dass die am Ende des Hubes auszuübende Arbeit verringert wird, kann aber auch bei Beginn des Hubes wieder mehr Arbeit geleistet werden, so dass auf diese Weise während des ganzen Kolbenweges der zu überwindende Widerstand fast gleich gross ist. Um auch die Dampf kraft während des ganzen Hubes gleichmässig wirken zu lassen, sind die Dampf- und Luftcylinderkolben, sowie der Kreuzkopf auf einer gemeinschaftlichen Stange befestigt. Diese hin und her gehenden Massen besitzen aber ein bedeutendes Gewicht, so dass bei Beginn des Hubes ein grosser Theil der Dampfkraft zu ihrer Beschleunigung verwendet werden muss. Am Ende des Hubes, wo die Dampfspannung zufolge der Expansion nur noch schwach ist, geben dann diese Massen die aufgespeicherte Energie als wirksame Kraft zur Verdichtung der vor den Compressorkolben befindlichen Luft ab. Die Gleichmässigkeit in der Vertheilung des Widerstandes und der Kraft erzeugt einen regelmässigen Gang der Maschine und überlässt dem Schwungrade nur noch geringe Arbeit. Zur Abkühlung der Compressorcylinder dient ein dieselben verbindender Oberflächenkühler e, der durch Stutzen mit den Kühlmänteln der genannten Cylinder in Verbindung steht. Grund- bezieh. Expansionsschieber des Nieder- und Hochdruckcylinders a und b sind mit a1, b1 bezieh. b2 bezeichnet. Einen Compressor von G. E. Belliss und A. Morcom in Birmingham, in welchem die Verdichtung der Luft in zwei auf einander folgenden Phasen erfolgt, beschreiben die Industries vom 6. Januar 1893. Derselbe besteht, wie die Abbildungen (Fig. 10 und 11) erkennen lassen, aus einem grossen, oben offenen Cylinder A, dessen Wandungen und unteres Ende von einem Kühlmantel umgeben sind. Auf diesen Cylinder stützt sich ein kleiner, an beiden Enden geschlossener Cylinder G, Die Kolben B und H beider Cylinder sind auf einer gemeinschaftlichen Stange I befestigt, welche in gewöhnlicher Weise von einer Dampf- oder anderen Maschine bethätigt wird. Textabbildung Bd. 298, S. 83 Compressor von Belliss und Morcom. Die Arbeitsweise des Compressors entspricht derjenigen des oben beschriebenen Compressors von Elwell Fils in Paris. Beim Aufwärtshube des Kolbens B tritt die Luft aus dem oberen Theile des Cylinders A durch das Kolbenventil C in den Raum zwischen Kolben und unterem Cylinderende, um beim Abwärtshube des Kolbens B comprimirt zu werden, danach durch das Ventil L und Rohr K in die obere Spirale der im Behälter D untergebrachten Kühlschlange E. Nach dem Durchstreichen der Kühlschlange E strömt die comprimirte Luft durch die Rohre M und N in den oberen Theil des kleinen Cylinders G, so dass, wenn der Kolben H sich aufwärts bewegt, eine weitere Verdichtung derselben stattfindet. Bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens H wird die comprimirte Luft durch das Ventil Q und das Rohr R in die obere Spirale einer zweiten im Behälter D untergebrachten Kühlschlange F gedrückt und gelangt schliesslich nach dem Durchstreichen derselben in das Druckrohr T. Das zum Kühlen erforderliche Wasser wird in Folge Arbeit des Kolbens H im unteren Ende des Cylinders G in Richtung der Fig. 11 ersichtlichen Pfeile in den Behälter D gepumpt. (Schluss folgt.)