Die Wärmekraftmaschinen der Jubiläums-Landesausstellung in Nürnberg 1906. Von Dr.-Ing. H. Meuth, Karlsruhe. (Fortsetzung von S. 778 d. Bd.) Die Wärmekraftmaschinen der Jubiläums-Landesausstellung in Nürnberg 1906. Gas- und Oelmaschinen. 1. Die von dem Nürnberger Werk der Vereinigten Maschinenfabrik Augsburg und Maschinenbaugesellschaft Nürnberg ausgestellte Gasmaschine von 700 PSe ist die normale Ausführung von Grossgasmaschinen dieser Firma. Die Zylinder haben einen Durchmesser von 700 mm und einen Hub von 800 mm; die minutliche Umdrehungszahl beträgt 125. Als eines der ersten hat das Nürnberger Werk sich im Bau von Gasmaschinen von den überlieferten Formen und Einzelheiten der an sich vollkommenen Kleinmaschinen freigemacht und die Grossgasmaschine nach dem Vorbilde und den Erfahrungen im Grossdampfmaschinenbau ausgebildet. Die Uebertragung der hier erprobten Konstruktionselemente geht so weit, dass man bei der ersten Betrachtung der Maschine eher eine Dampfmaschine als eine Gasmaschine vor sich zu haben glaubt. Textabbildung Bd. 321, S. 785 Fig. 50. 700 PS-Gasmaschine der Maschinenbaugesellschaft Nürnberg. Die ausgestellte Maschine, weche mit einer Drehstromdynamo direkt gekuppelt ist, arbeitet in jedem Zylinder, die zur günstigsten Ausnutzung des Triebwerkes in Tandembauart angeordnet sind, im Viertakt mit Doppelwirkung, so dass auf jeden Hub immer ein Arbeitsspiel kommt wie bei einer Einzylinderdampfmaschine. Kühlmantel und Laufzylinder sind zusammengegossen und haben zwischen sich einen sehr reichlich bemessenen Hohlraum; dieser gewährt eine sichere Kühlung und eine spannungsfreie Herstellung des Gusstückes. Die gefährlichen Durchdringungsstellen von Zylinder und Ventilkasten sind durch Stehbolzen ausreichend verstärkt. Wie aus Fig. 50, welche die Maschine im Längsschnitt darstellt, hervorgeht, sind alle mit dem Fundamentrahmen zusammenhängenden Teile mit zentrischer Verbindung an den Flansch der eingleisigen Gradführung angeschlossen; das ermöglicht eine einfache und genaue Montage und eine sichere Uebertragung der Kräfte. Das Innere der Zylinder und die Ein- und Auslassventile, die wie bei Dampfmaschinen oben und unten an den Zylinderenden angeordnet sind, werden zugänglich, wenn die Deckelschrauben gelöst und die Deckel auf der Kolbenstange und die Stange selbst zurückgeschoben sind; weitere Teile brauchen dazu nicht demontiert zu werden, da an den Deckeln keinerlei Steuerungsteile angeschlossen sind. Der Ausbildung des Triebwerkes ist besondere Sorgfalt zugewendet; vor allem ist für ausreichende Kühlung der mit den heissen Gasen in Berührung kommenden Kolben und der Kolbenstange gesorgt. Das Kühlwasser strömt durch ein Gelenkrohr zum Kreuzkopf der mittleren Kolbenstangenführung, von da nach beiden Seiten durch die hohle Stange zu den Kolben und tritt am Kreuzkopf und am rückwärtigen Ende der Kolbenstange wieder aus. Die hohle Kolbenstange ist im Kreuzkopf und ausser dem in einer mittleren und hinteren Führung gestützt; die Kolben laufen somit frei schwebend im Zylinder; nur die Dichtungsringe liegen mit einer solchen Pressung an, dass eine sichere Abdichtung ohne zu grosse Reibung an der Zylinderwand vorhanden ist. Die Kolbenstange lässt sich nach Lösen der Muttern am Kreuzkopf und an der Kupplung im Zwischenstück durch den Kreuzkopfkörper (aus Nickelstahl) hindurchschieben und bei zurückgeschobenem Deckel lassen sich dann leicht Kolben und Ventile nachsehen. Die Kolbenstange wird in langen Metallstopfbüchsen abgedichtet, die aus zahlreichen selbstspannenden Ringen besteht. Der Sicherheit halber befindet sich davor noch eine weitere Dichtung aus abwechselnden Weissmetall- und Gusseisenringen mit kegelförmigen Flächen, durch welche eine Nachstellung der Metallpackung möglich ist. Für jede Stopfbüchse ist eine besondere Oelpumpe vorgesehen. Die gekröpfte Kurbelwelle ist in reichlich bemessenen Lagern gestützt; diese werden mit Oel unter Druck geschmiert, das einem hochgelegenen Behälter entnommen wird; eine von der Maschine angetriebene kleine Pumpe schafft das gebrauchte Oel immer wieder in den Behälter zurück. Textabbildung Bd. 321, S. 786 Fig. 51. Grundriss und Längsschnitt der 70 PS Nürnberger Gasmaschine; Seitenansicht. Zum Antrieb der zwangläufigen Einlassteuerung der beiden Zylinder dient eine durchlaufende Steuerwelle; auf dieser sitzen die Exzenter zur Bewegung der Ein- und Auslassventile und der zwischen den Einlassventilen angeordneten doppelsitzigen Gasventilen; auch der Regulator und die Schmierpumpen werden von der Steuerwelle aus angetrieben. Durch Einschaltung von Wälzhebeln in das Steuergestänge wird wie bei Dampfmaschinensteuerungen ein sanftes Anheben der Ventile erreicht Die Regulierung erfolgt durch qualitative Veränderung der Ladung; bei den ebenfalls unter Zwischenschaltung von Wälzhebeln angetriebenen freifallenden Gasventilen wird die Wälzungsbahn durch den Regulator verstellt und dadurch der Gaszufluss verändert. Die Gehäuse der Auslassventile und die Ventile selbst sind gekühlt; das Kühlwasser tritt durch ein bis zum Ventilteller reichendes Rohr, welches in der hohlen Ventilspindel steckt, in den Hohlraum des Auslassventils und strömt durch die Spindel zurück. Die Zündung erfolgt elektrisch und kann im Betriebe für alle vier Zylinderseiten gleichzeitig verstellt werden. Im Notfalle können durch Umlegen eines einzigen Hebels sämtliche Zündungen ausgeschaltet und die Maschine plötzlich still gesetzt werden. Die Maschine wird mit Druckluft angelassen, deren Zutritt durch einen Nocken auf der Steuerwelle gesteuert wird. 2. Ausser der grossen Gasmaschine hat das Werk Nürnberg noch eine einfach und im Viertakt wirkende Gasmaschine von 70 PSe ausgestellt, die eine Gleichstromdynamo mittels Riemen antreibt. Der Zylinderdurchmesser beträgt 450 mm, der Hub 580 mm, die Umdrehungszahl 180 i. d. Minute. Fig. 51 gibt eine Darstellung der Maschine im Grundriss mit Längsschnittt und von der Seite gesehen. Daraus geht hervor, dass den Kolben, der sich mit seinem Boden der gewölbten Form des Zylinderkopfes anpasst, sechs selbststpannende Ringe zu seiner Abdichtung besitzt. Der Kolben läuft in der eingesetzten Zylinderbüchse bei seiner reichlichen Tragfläche mit sehr geringem Flächendruck. Rahmen und Triebwerk zeigen die bei normalen kleinen Gasmaschinen übliche Ausbildung. Der Zylinder, das Auslassventil und das Auspuffrohr sind gekühlt. Die Auslassventilspindel bewegt sich in einer auch von aussen, gekühlten auswechselbaren. Führung, die daher auch sicher geschmiert werden kann. Alle Kühlräume sind von aussen zugänglich, um etwaige Ablagerungen von Verunreinigungen des Wassers leicht beseitigen zu können. Die Hauptlager der gekröpften Welle, sowie das Aussenlager haben Ringschmierung. Dem Kurbelzapfen wird das Oel in einem Ring mit feststehender Oelzufuhr durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zugeführt. Auf die Lauffläche des Zylinders wird das Oel durch eine von der Steuerwelle aus angetriebene Oelpumpe gepresst. Die sämtlichen Schmiervorrichtungen können im Betriebe bedient werden; es brauchen nach Angaben der Erbauerin f. d. PSe und Stunde nur etwa zwei bis drei Gramm frisches Oel zugesetzt zu werden. Die Steuerung der Maschine ist aus der Rückansicht in Fig. 52 zu ersehen. Die Bewegung der Steuerhebel erfolgt durch unrunde Scheiben. Der Auslassventilhebel, sowie der Hebel mit der Rolle zur Bewegung der Einlassteuerstange sind auf einem gemeinsamen in den Steuerungsbock einseitig eingesetzten Zapfen gelagert, der bei seiner grossen freien Länge ungünstig beansprucht ist. In der Tat waren die Deformationen des Zapfens an seinem Ende an den kleinen Bewegungen der aufgesetzten Schmierbüchse für das Auge sehr wohl wahrnehmbar. Gas und Luft treten zuerst durch einen Schieber mit schrägen Schlitzen; durch Drehen desselben kann die Menge des zum Regulierventil gelangenden Gases und der Luft verändert und dadurch auf einfache Weise eine starke Schwankung in der Zusammensetzung des Gases sofort ausgeglichen oder von einem Gase zu einem andern übergegangen werden. Textabbildung Bd. 321, S. 787 Fig. 52. Ansicht der Steuerung der 70 PS Nürnberger Gasmaschine. Auf der Stange des Einlassventils sitzt ein Kolbenschieber als Mischorgan mit zwei steuernden Kanten für Gas und Luft, in besonderer Weise unter Beachtung der Gas- und Luftströmung so ausgebildet, dass die Verunreinigungen des Gases eine Verschmutzung der Schlitze nicht verursachen können. Der Hub des Einlassventils und des mit ihm festverbundenen Mischschiebers wird durch Veränderung des Uebersetzungsverhältnisses der zwischengeschalteten Hebel verändert. Der Regulator wirkt auf die aus der Fig. 52 ersichtliche Weise. Es wird sowohl die Gesamtmenge der eingelassenen Ladung als auch infolge der besonderen Ausbildung der Schlitze für Gas und Luft die Zusammensetzung des Gemisches verändert und zwar derart, dass die Maschine bis zum Leerlauf immer noch ein zündfähiges Gemisch erhält, das aber etwas schwächer komprimiert wird (bei Leerlauf auf etwa 5 at gegen 10–12 at bei Vollbelastung). Die Oekonomie ist zwar bei maximaler Belastung am grössten, sie nimmt aber bei dieser Gemischregelung in der Nähe der Höchstleistung nur wenig ab. Wird die Normalleistung etwa zu ¾ der Höchstleistung angenommen, so bleibt der Gasverbrauch hierbei immer noch günstig, und die Leistung der Maschine kann nun um 25 v. H. gesteigert werden. Der Zeitpunkt der elektrischen Zündung, welche nicht zentral, sondern seitlich im Verbrennungsraum erfolgt, kann während des Betriebes verstellt werden, was besonders für das Anlassen von Wichtigkeit ist. Das Anlassen erfolgt mittels Druckluft, die einem kleinen Behälter entnommen wird. Der Eintritt der Druckluft wird zwangläufig gesteuert. Textabbildung Bd. 321, S. 787 Fig. 53. Längsschnitt dos Nürnberger Braunkohlengenerators. Auf eine Zugänglichkeit aller der Abnutzung und Verunreinigung ausgesetzter Teile ist besonderer Wert gelegt. Die Ventile und der Verbrennungsraum sind nach Abnahme eines besonderen einfachen Einsatzes am Zylinderkopfende nachzusehen, ohne dass weitere Teile abgebaut zu werden brauchen. Der Auslassventilsitz liegt tiefer als die Zylinderunterkante, so dass das verbrauchte Oel und der mitgerissene Schmutz leicht durch das Ventil abfliessen können. Auch der Kolben kann durch die vorgenannten Oeffnungen, durch die man zu dem Verbrennungsraum gelangt, leicht nachgesehen und gereinigt werden, ohne dass er in allen Fällen herausgenommen zu werden braucht. Die Maschinenfabrik rechnet je nach der Grösse der Maschine, welche bis zu 320 PS in zwei Zylindern gebaut wird, bei Normalleistung mit einem Brennstoffverbrauch f. d. Nutzpferdestärke von 0,37–0,42 kg Anthrazit von 8000 W. E. 0,43–0,48 „ Gaskoks „ 7000 „ 0,60–0,70 „ Braunkohl. „ 5000 „ Textabbildung Bd. 321, S. 788 Fig. 54. Querschnitt des 150 PS-Güldnermotors. Die beiden vorstehend unter 1 und 2 besprochenen Maschinen werden von einer gemeinsamen Braunkohlen-Generatorgasanlage für 800 PS gespeist, aus der sie sich das für jedes Arbeitsspiel nötige Gas ansaugen. Die Anlage, bestehend aus Generator, Wascher und Reiniger ist doppelt angeordnet. Fig. 53 zeigt den Generator im Schnitt. Von der wirtschaftlichen Bedeutung der Braunkohlenvergasung war schon im Vorbericht die Rede. Es sei hier nur kunr ihre Einrichtung und die Wirkungsweise besprochen. Der Generator saugt bei jedem Saugehub der Gasmaschine Luft von oben nach unten und besitzt ausserdem noch eine Hilfslufteinströmung von unten. Der bei Anthrazit und Koks notwendige doppelte Verschluss zum Auffüllen fällt hier fort; der Fülltrichter bleibt zum Einsaugen von Luft überhaupt offen. Der Rost ist beweglich und kann während des Betriebes ohne Oeffnen der unteren Türen geschüttelt werden. Besonders beachtenswert und vorteilhaft erscheint die zentrale Absaugung des Gases; es wird dies erreicht durch Einbau eines dachförmigen Gusstückes, welches den Generator über dem Austrittsstutzen quer durchsetzt und mit Wasser gekühlt wird. Die Braunkohlenbriketts, gewöhnlich in Würfel von 6 cm Seite oder in Halbsteinformat (oder auch Rohkohlen in entsprechenden Stücken) wandern im Generator von oben nach unten und behalten, wenn sie richtig gepresst sind, dabei vollkommen ihre ursprüngliche Form. Im oberen Teil werden die Briketts entteert; der Teer verbrennt, so dass der Generator im unteren Teil nur noch mit Koks arbeitet. Es kommt ein vollständig teerfreies, oder doch ein sehr teerarmes Gas zur Maschine. Wegen des hohen Wassergehaltes der Braunkohlenbriketts konnte der Einbau besonderer Verdampfer unterbleiben. Der Braunkohlengenerator braucht zur Inbetriebsetzung je nach seiner Grösse ½ bis 1 Tag, bis die Glut im Generator durchwegs genügend gross ist. Er verträgt aber auch ein Abstellen von mehreren Tagen, ohne die Glut zu verlieren. Die äussere Luft wird dabei vollkommen abgesperrt, so dass der Abbrand sehr gering ist. Die Generatoranlage wird durch die auch bei den Koks- oder Anthrazitgeneratoren üblichen Einrichtungen zum Kühlen und Reinigen des Gases vervollständigt. 3. Die Güldner-Motorengesellschaft in München-Giesing hat zwei Gasmaschinen der Bauart Güldner ausgestellt, eine kleinere Maschine von 8 PSe ausser Betrieb und eine 150 PS-Zwillingsmaschine, welche in Verbindung mit einer Sauggeneratorgasanlage für Anthrazit und Koks im Betriebe vorgeführt wird. Die Maschine ist mit einer Gleichstromdynamo direkt gekuppelt und läuft mit 160 Umdrehungen i. d. Minute. Als weitere Angaben über die Maschine seien mitgeteilt: Zylinderdurchmesser 440 mm, Hub 670 mm; Hubvolumen 102 l, Kompressionsraum 16,71. Mittlere Strömungsgeschwindigkeit in den Ventilen 27 m/Sek. Die Leistung kann auf ungefähr 200 PS gesteigert werden. Das Schwungrad von 9100 kg Gewicht und 3700 mm Durchmesser verleiht der Maschine einen Ungleichförmigkeitsgrad bei Vollbelastung von 1 : 110. Der Güldnermotor unterscheidet sich in der Wirkungsweise von einer gewöhnlichen einfachwirkenden Viertaktgasmaschine nicht. Durch äusserst sorgfältige konstruktive Durchbildung namentlich der Einrichtungen zum Mischen, Entzünden und Regulieren der Ladung ist er hinsichtlich der Wärmeökonomie und Leistungsfähigkeit an die Spitze der Verbrennungsmaschinen getreten und trotz seiner erst dreijährigen Entwicklungszeit schon in mehreren hundert Exemplaren ausgeführt. In den äusseren Formen besteht grosse Aehnlichkeit mit dem Dieselmotor nach der Ausführung der Maschinenfabrik Augsburg; auch hier finden wir das stabile A-förmige Gestell; die Zylinder sind damit zentrisch verschraubt. Jede Maschinenhälfte ruht für sich auf dem gemeinsamen Rahmen ohne weitere Verbindung der Zylinder untereinander. Fig. 54 zeigt den Querschnitt durch die eine Maschinenhälfte. Daraus ist zu ersehen, dass die eingesetzte Laufbüchse des Zylinders (aus hartem Gusseisen) durch den Deckel angepresst wird, am unteren Ende aber sich bei Erwärmung axial verschieben kann. Zylinder, Zylinderkopf, Auslasstutzen und Auslassventil sind gekühlt. Der innere Kompressionsraum ist vollkommen zylindrisch mit glatten Wandungen ohne irgend welche Kanäle oder tote Ausbuchtungen. Textabbildung Bd. 321, S. 789 Fig. 55. Querschnitt des 150 PS-Güldnermotors. Durch diese Ausbildung des Verbrennungsraumes ist es möglich, die Verbrennungsrückstände vollkommen auszustossen und das neue Arbeitsspiel mit durchaus reiner Ladung zu beginnen; die dabei erzielte Kühlung des Zylinderinnern ermöglicht ferner eine höhere Kompression ohne die Gefahr der Frühzündung. Durch eine besondere Einrichtung wird ein gründliches Ausspülen des Zylinders erreicht: Am Ende des Auspuffhubes öffnet sich schon das Einlassventil, das zunächst nur Luft eintreten lässt, welche die Verbrennungsrückstände durch das noch geöffnete Auslassventil aus dem Zylinder hinaustreibt, unterstützt durch den Unterdruck, welcher durch die Massenträgheit der ausströmenden Gassäule im Zylinder entsteht. Ein- und Auslassventil erhalten ihren Antrieb von einer tiefliegenden Steuerwelle aus, welche von der Regulatorspindel mit Hilfe von Kegelrädern ihre Drehbewegung erhält; durch unrunde Scheiben und Stahlrohrgestänge wird die Bewegung der Ventilhebel in der aus Fig. 54 und 55 ersichtlichen Weise bewirkt. Die Betriebssicherheit der Maschine wird dadurch erhöht, dass alle Einzelheiten sehr sorgfältig und zweckmässig durchgebildet sind, namentlich Angriff und Führung der Ventilspindeln. Bei dem gewählten Steuerungsantrieb sind Ventile und Zünder ohne weiteren Ausbau anderer Teile zugänglich; auch der Zylinder kann ohne Entfernung des Dekels gereinigt werden. Die magnetelektrische Zündung erfolgt durch einen eigenartigen Exzenterantrieb von der Steuerwelle aus, der es ermöglicht, den Zeitpunkt der Zündung im Betriebe zu verstellen ohne Verkleinerung der Ankerschwingung. In der zentralen Anordnung des Zündbolzens, die eine schnelle und kräftige Endzündung der Ladung gewährt, im Verein mit der glatten Begrenzung des Verbrennungsraumes ist hauptsächlich die erhöhte Oekonomie des Güldnermotors begründet. Hierzu kommt noch das vorteilhafte Regulierungsprinzip, die Leistung durch gleichzeitige Aenderung der Ladungsmenge und ihres Gasgehaltes zu verändern. Das geschieht wie bei der Nürnberger Maschine dadurch, dass das Mischventil, welches auf der Spindel des Einlassventils sitzt, zugleich mit diesem durch einen Federregulator in seinem Hub verändert wird. Die Einrichtung ist so abgepasst, dass das Gemisch bis zum Leerlauf zündfähig bleibt. Zur Schmierung des Kolbens und Kolbenbolzens wird Drucköl verwendet; zu den Kurbelzapfen der zu diesem Zwecke angebohrten Kröpfung gelangt das Oel durch seine eigene Fliehkraft. Die Kurbellager haben Ringschmierung; die übrigen bewegten Teile sind an einen Zentralschmierapparat mit getrennten Tropfschaugläsern angeschlossen. (Fortsetzung folgt.)