Die Wärmekraftmaschinen der Jubiläums-Landesausstellung in Nürnberg 1906. Von Dr.-Ing. H. Meuth, Karlsruhe. (Schluss von S. 805 d. Bd.) Die Wärmekraftmaschinen der Jubiläums-Landesausstellung in Nürnberg 1906. Die Oelmaschinen. 1. Das Augsburger Werk der Vereinigten Maschinenfabrik Augsburg und der Maschinenbaugesellschaft Nürnberg hatte zwei Diesel-Verbrennungskraftmaschinen von 450 PSe und von 8 PSe ausgestellt. Die Entwicklung des Dieselmotors von der ersten Verwirklichung der theoretischen Gedanken Diesels bis zur jetzigen marktfähigen und betriebsicheren Durchbildung der zur Zeit ökonomischsten Wärmekraftmaschine bleibt ein grosses Verdienst der Maschinenfabrik Augsburg. Rein äusserlich mussten die ausgestellten Maschinen dieser Firma durch ihren schönen Aufbau, durch die zweckentsprechende Formgebung und hervorragende Ausführung ihrer Teile die Bewunderung der Ausstellungsbesucher erregen. Bei der grossen Maschine, welche eine Gleichstromdynamo bei 155 Umdrehungen i. d. Minute unmittelbar antreibt, ist die Leistung von 450 PS auf drei Einzelmaschinen gleichmässig verteilt, deren Kurbeln um 120° gegeneinander versetzt sind. Der Durchmesser jedes Zylinders beträgt 520 mm, der Hub 780 mm. Die Leistung jedes Zylinders kann von 150 PSe auf 180 PSe gesteigert werden. In den Fig. 62 und 63 ist die neueste Ausführung der Maschine in zwei Querschnitten dargestellt. Die Abbildungen beziehen sich zwar auf eine Einzylindermaschine, doch ist die Ausführung der ausgestellten grossen Maschine in allen wesentlichen Punkten dieselbe und durch Aneinanderreihen von drei einfachen Maschinen entstanden. Es genügt, auf die bemerkenswerten neueren Einrichtungen und auf die Abweichungen, welche die ausgestellte Maschine gegenüber der abgebildeten aufweist, hinzuweisen. Der lange Trunkkolben, der zugleich die Führung des oberen Schubstangenlagers zu übernehmen hat, besteht bei der ausgestellten Maschine aus zwei miteinander verschraubten Hälften, deren vordere die sechs Dichtungsringe trägt und durch einen nach dem Verbrennungsraum konkaven Boden mit konzentrischen Kühlrippen abgeschlossen ist. Von jedem Kolben aus wird durch eine Lenkstange eine kleine Oelpumpe angetrieben, welche das Schmiermaterial an verschiedenen Stellen zwischen Zylinderlauffläche und Kolben presst, sobald letzterer in seinem unteren Hubende angelangt ist. Das Lager des Kolbenbolzens wird von dem geschlossenen Kopf der Schubstange umfasst und mittels Stellschraube nachgestellt. Die Luft wird vom Kolben durch ein mit Schlitzen versehenes Rohr und durch das Einlassventil E angesaugt; die Verbrennungsprodukte treten durch ein Auslassventil A in das Abgasrohr, welches aus örtlichen Rücksichten für jeden Zylinder vor der Maschine herabgeführt werden musste; das schöne Bild der Maschine ist dadurch etwas beeinträchtigt. Die Ein- und Auslassventile sind doppelt ausgeführt; die Ventilbelastung, namentlich beim Auslassventil wird dabei geringer als bei Anwendung eines einzigen grossen Ventils; auch ist die Dichtheit nach eingetretener Wärmedehnung eine grössere. Das Brennöl und die Pressluft gelangen durch zwei schräg einmündende Röhrchen in den Raum über dem Einblaseventil B, welches in der Mitte des Zylinderkopfes liegt. Sie strömen nach Passieren des Plattenzerstäubers in den Zylinder. Die Steuerung der erwähnten Ventile und des Anlassventils V erfolgt mittelst unrunder Scheiben S von einer starken, parallel zur Kurbelwelle an sechs Stellen gelagerten Welle H, welche durch eine senkrechte Welle mittelst Schraubenräder von der Kurbelwelle aus ihren Antrieb erhält. Von der Steuerwelle aus wird auch die Brennstoffpumpe P angetrieben, welche zur Erzielung gleicher Arbeitsverteilung und eines unabhängigen Betriebes der einzelnen Zylinder für jeden derselben besonders angeordnet ist. Das Saugventil der Pumpe wird durch den Regulator noch während des Druckhubes eine kürzere oder längere Zeit offen gehalten, so dass das Oel teilweise wieder zurückfliessen kann. Bei Ueberschreitung einer gewissen hohen Tourenzahl tritt alles Oel wieder in den Saugraum zurück und die Maschine bleibt stehen. Das kann auch von Hand herbeigeführt werden. Ausserdem kann bei kleiner Belastung die Brenn st off zufuhr für jeden Zylinder durch einen kleinen Hebel unterbrochen und damit die Leistung eines oder zweier Zylinder ausgeschaltet werden. Es wird dann nur die Luft komprimiert; die dazu aufgewendete Arbeit wird zwar durch die darauffolgende Expansion der Luft fast vollständig wiedergewonnen, jedoch wird das Triebwerk auch der leerlaufenden Zylinder immer mit dem hohen Kompressionsdruck von über 30 at belastet. Textabbildung Bd. 321, S. 819 Fig. 62. Dieselmotor der Maschinenfabrik Augsburg. Die zum Einblasen des Brennstoffes erforderliche Pressluft wird von der Luftpumpe L geliefert, welche durch eine Kurbel am Wellenende mittels Lenkstange und Doppelhebel angetrieben wird, abweichend von dem Antrieb in Fig. 62. Die Luftpumpe ist als Zwillingsmaschine mit gegenläufigen Kolben stehend und einfach wirkend angeordnet und soweit unter Flur eingebaut, dass die Ventile noch von oben zugänglich bleiben. Der hohe Kompressionsdruck von etwa 60 at wird in zwei Stufen erzielt. Hoch- und Niederdruckkolben sind aus einem einzigen Trunkkolben gebildet, dessen vorderer Teil auf kleineren Durchmesser abgesetzt ist. Früher hatte man die Luft dem Kompressionsraume mit einem schon beträchtlichen Drucke entnommen; die Luftpumpe fiel in diesem Falle zwar kleiner aus; jedoch führte die Unreinheit der Zylinderluft vielfach zu Störungen des empfindlichen Einblaseventiles, da sich die Löcher des Plattenzerstäubers leicht verstopften. Jetzt führt man die Luftpumpe allgemein zweistufig aus und sie saugt aus der Atmosphäre von einer Stelle aus, wo sie möglichst rein ist. Die Saug- und Druckventile des Niederdruckzylinders der Pumpe sind unter tunlichster Einschränkung des schädlichen Raumes seitlich und gut zugänglich im Zylinderdeckel untergebracht; die vorkomprimierte Luft tritt nach Durchströmen eines Wasserabscheiders in den Hochdruckzylinder und, nachdem sie dort weiter komprimiert ist, durch das zentral im Deckel angeordnete Druckventil in eins Luftammelgefäss, um von hier aus in den Raum über dem Einblaseventil B zu gelangen. Auf eine sorgfältige Kühlung der Pumpe ist Bedacht genommen; die Regulierung der geförderten Luftmenge geschieht in einfacher Weise durch Drosselung der anzusaugenden Luft. Textabbildung Bd. 321, S. 820 Fig. 63. Dieselmotor der Maschinenfabrik Augsburg. Mit der Luft im Sammelgefäss wird auch die Maschine angelassen. Für das Anlassen trägt die Achse, um welche sich die Ventilhebel drehen, eine exzentrische Hülse; auf dieser sitzen nebeneinander die Hebel für das Anlass- und für das Einblaseventil; mit Hilfe eines Handrades und Hebels kann die Hülse verdreht werden. Ihre exzentrische Form hat zur Folge, dass nach der Drehung der Hülse die Rolle des Hebels für das Einblaseventil mit dem Nocken der unrunden Scheibe nicht mehr in Berührung kommt, das Ventil also geschlossen bleibt; hingegen kommt der Hebel des Anlassventils jetzt mit seiner Nockenscheibe in Berührung, öffnet das Anlassventil und lässt die Druckluft im geeigneten Moment in den Zylinder treten. Nachdem die Maschine die für die Zündung nötige Geschwindigkeit erlangt hat, werden die Steuerhebel wieder in Betriebsstellung gebracht. Die Schmierung der Maschine ist sehr sorgfältig durchgeführt, die sämtlichen, reichlich bemessenen Lager haben Ringschmierung; das Oel wird gesammelt und vor der Wiederverwendung durch Filter gereinigt. Von der Bühne aus, welche um die ganze Maschine herumführt, sind alle höher liegenden Teile zugänglich. Der kleine Dieselmotor, welchen die Maschinenfabrik Augsburg ausserdem ausgestellt hat, unterscheidet sich in seinen Einzelheiten bis auf die Anordnung der Luftpumpe von der grossen Maschine nicht. Die Luftpumpe ist hier einstufig und wird von einem Kurbelzapfen am Wellenende aus angetrieben. Die Maschine leistet normal 8 PSe und trieb mittels Riemen ein Pumpwerk. 2. Die Maschinenfabrik von L. A. Riedingerin Augsburg hatte einen Zwillings-Diesel-Motor für eine normale Dauerleistung von 100 PSe ausgestellt, der mit einer Gleichstromdynamo direkt gekuppelt war. Der erzeugte Strom diente zur Beleuchtung der Fontäne und zu motorischen Zwecken. Jeder Zylinder hat einen Durchmesser von 350 mm und einen Hub von 530 mm. Die Kurbeln sind gegeneinander nicht versetzt. Diese Maschine weist verschiedene Besonderheiten in ihrer Konstruktion und Einrichtung auf. Die Fabrik führt mit Rücksicht auf eine grössere Haltbarkeit des Zylinders und eine grössere Zugänglichkeit des Kreuzkopfzapfens in der Regel wie auch hier eine besondere Kreuzkopfführung mit Wasserkühlung aus; die Gleitschuhe bestehen mit dem Kreuzkopfkörper (aus Stahlguss) aus einem Stück und sind mit Weissmetall ausgegossen. Das Gestell samt Gradführung und der Zylindermantel sind aus einem Stück gegossen; die beiden Einzelmaschinen sind wie bei der unter 1 beschriebenen Maschine nur durch die Verschraubung auf dem gemeinsamen Gestell miteinander verbunden und können so den Wärmedehnungen nachgeben. Die Laufbüchse des Zylinders hat einen besonderen, starken Flansch, auf den sich erst der Flansch des Zylinderkopfes setzt. Der gekühlte Zylinderkopf ist zur Vermeidung von Gusspannungen oben offen ausgeführt und mit einer Platte abgedeckt. Die Steuerung der Maschine unterscheidet sich im einzelnen nicht vor derjenigen der vorher beschriebenen Maschine. Nur der Mechanismus für die Regulierung ist in etwas anderer Weise eingerichtet. Fig. 64 zeigt die Regulierung in besonderer Darstellung. Der von der Steuerwelle aus angetriebene Pumpenkolben trägt, in einem Zapfen Z1 drehbar aufgehängt, einen Winkelhebel, dessen einer Schenkel M als Klinke ausgebildet ist und beim Auftreffen auf die Schneide eines andern, um Z2 drehbaren Hebels das Ventil J öffnet, welches durch eine Feder auf seinem Sitz gehalten wird. Durch dieses gelangt ein Teil des Oeles, welches durch den Plunger P in die Druckleitung gepresst wird, durch den Kanal K wieder in den Saugraum der Oelpumpe und zwar in um so grösserer Menge, je früher die Klinke M auf die Schneide des in Z2 gelagerten Hebels trifft. Um die Achse R ist nun eine schneckenförmig ausgebildete Scheibe drehbar angeordnet, welche durch den Regulator verstellt wird, und je nach ihrer Stellung kommt die Klinke M früher oder später zur Auslösung, worauf das Ventil unter der Wirkung der Feder sich wieder schliesst und ein weiteres Zurückströmen des Brennstoffes aufhört. Der Regulator erleidet dabei keinerlei Rückwirkung und hat einen ausserordentlich kleinen Verstellungswiderstand. Nach Versuchen betrug die Geschwindigkeitsschwankung bei einer plötzlichen Belastungsänderung von 100 v. H. nur etwa 4 v. H. und nach etwa 3–4 Sekunden trat bereits wieder der Beharrungszustand ein. Textabbildung Bd. 321, S. 821 Fig. 64. Regulierung des Dieselmotors von L. A. Riedinger. Die Luftpumpe ist zweistufig und einfach wirkend, von ähnlicher Anordnung wie diejenige der Maschinenfabrik Augsburg. Sie wird von einer Kurbel am Wellenende angetrieben. Die Regulierung der Luftmenge erfolgt wie dort durch einen Drosselschieber in der Saugleitung. Solange das Sammelgefäss für die Pressluft gefüllt wird, bleibt der Drosselschieber offen; ist dieses aber mit Luft von dem gewünschten Druck gefüllt, ist also weiterhin nur noch Luft nötig zum Einblasen des Brennstoffes, so wird der Drosselschieber so weit geschlossen, bis der Druck im Sammelgefäss konstant bleibt. Die Maschinenfabrik Riedinger hebt als ein besonderes Zeichen der Betriebssicherheit ihrer Maschinen den Umstand hervor, dass sie dieselben, nicht wie es bei Verbrennungsmotoren üblich ist, auf dem Versuchsstand der Fabrik einlaufen lässt. Auch die Ausstellungsmaschine war unmittelbar nach Beendigung der Montage in der Fabrik in der Ausstellung aufgestellt und sofort in Betrieb genommen worden. Als Brennstoffe kommen für den Dieselmotor in Deutschland in erster Linie die aus der sächsisch-thüringischen Braunkohle durch Destillation gewonnenen Oele in Betracht, namentlich das Gasöl, ein dunkles Parafinöl mit 0,88 bis 0,9 spez. Gewicht, dessen Entflammungspunkt über 100° C liegt, und das einen Heizwert von 9800 W. E. für 1 kg besitzt. Der Preis dieses Oeles beträgt 7,15 für 100 kg ausschliesslich Fracht von der Grube. Die Verfrachtung erfolgt nach dem gleichen Tarif wie bei Förderkohle. Infolge der seit 1. März dieses Jahres eingetretenen Zollermässigung für Gasöl mit spez. Gewicht von 0,85 bis 0,88 auf 3,60 M. für 100 kg beginnen auch die russischen, rumänischen und österreich-ungarischen Oele mit den deutschen in Wettbewerb zu treten und erweitern den Verwendungsbereich des Dieselmotors. Nach neueren Versuchen an einer 200 PSe-Zwillingsmaschine betrug der Wärmeverbrauch bei normaler Belastung 1850 W. E. f. d. PSe/Std. entsprechend einem wirtschaftlichen Wirkungsgrad von nahezu 34 v. H., während im Zylinder 45 v. H. der Brennstoffwärme in Arbeit umgesetzt wurden. Die Kosten für Paraffinöl bei einem Preis von 9,40 M an der Betriebsstätte betrugen f. d. effektive PSe und Stunde 1,77 Pfennige; mit Abnahme der Leitung auf ¼ erhöhten sich die Brennstoffkosten auf 2,61 Pfennige. 3. Die Lokomotivfabrik von J. A. Maffei in München hat eine neuere Art von Oelmaschinen nach dem System Haselwander als Lizenznehmerin der Motorenfabrik Rastatt ausgeführt und in drei Exemplaren zur Ausstellung gebracht. Bei dieser neuen Maschine (Fig. 65–67) wird das Prinzip des Dieselmotors, den Brennstoff durch hochkomprimierte Luft zur Verbrennung zu bringen, durch ein einfaches konstruktives Mittel ohne Zuhilfenahme besonderer Luftpumpen zur Ausführung gebracht. Die Arbeitsweise der einseitig und im Viertakt wirkenden Maschine ist kurz folgende: Bei der ersten Auswärtsbewegung des Kolbens erfolgt Ansaugen frischer Luft durch Ventil m in Fig. 66. Am Ende des Ansaugehubes öffnet sich das Oelventil b in Fig. 65 und lässt Oel in den Raum c vor die Düse d treten. Beim Rückgang des Kolbens wird die eingesaugte Luft komprimiert und kurz vor dem Hubende der vor der Düse liegende Brennstoff eingespritzt. Dies geschieht auf folgende Weise: Am Boden des Kolbens befindet sigh ein zylindrischer Ansatz e, welcher in eine gleiche Bohrung des Zylinderkopfes passt. Ist nun der Kolben in die Lage von Fig. 67 gelangt, so wird beim weiteren Fortschreiten des Kolbens bis zum Hubende die im Raum g eingeschlossene Luft auf eine höhere Spannung komprimiert als die Luft im Verbrennungsraum k. Die höher komprimierte Luft tritt nun durch Kanal h in Fig. 65 in den Raum c und reisst den dort lagernden Brennstoff – denselben zerstäubend – durch Kanal i (Fig. 66) der Düse nach dem Verbrennungsraum k. Das auf diese Weise gebildete Gemisch von Brennstoff und komprimierter Luft entzündet sich dann durch die Kompressionswärme. Die Expansion und das Ausstossen der Verbrennungsprodukte gehen darauf genau so vor sich wie bei anderen Viertaktmaschinen. Die Ingangsetzung der Maschine erfolgt mit Hilfe eines elektrischen Zünders unter Verwendung von Benzin statt Petroleum; wenige Sekunden nach Inbetriebsetzung wird der Zünder ausgeschaltet und die Umschaltung von Benzin auf Petroleum vorgenommen, worauf die Maschine mit Selbstzündung weiter arbeitet. Die Regulierung erfolgt wie beim Diesel-Motor durch Veränderung des Oelzuflusses. Das Prinzip dieser Maschine, die Erzeugung von Pressluft nicht durch besondere Pumpen, sondern durch den Kolben selbst auf so einfache Weise besorgen zu lassen, ist ein ausserordentlich gesundes. Denn es beschränkt die Anzahl der notwendigen Ventile auf drei und erhöht die Betriebssicherheit dadurch ganz ausserordentlich. Die konstruktive Durchbildung ist sicherlich noch verbesserungsfähig. Das Hineinpressen und Zerstäuben des Oeles geht doch nicht so ganz glatt; es sollen öfters Vorzündungen eintreten, deren Ursache möglicherweise in der starken Drosselung und hohen Erhitzung liegt, welche die Luft bei der scharfen Richtungsänderung in den engen Kanälen erleidet; auch mag eine zentrale Brennstoff Zuführung besser sein. Die Haselwander-Motoren stehen hinsichtlich der Wärmeausnutzung hinter den Diesel-Motoren nicht viel zurück und haben wie diese den Vorzug, dass nicht nur Lampenpetroleum, sondern mit gleicher Oekonomie und Betriebssicherheit auch billige, schwerentzündliche Mineralöle, wie Rohöle, Braunkohlendestillate usw. verwendet werden können. Eine 10 PS-Maschine brauchte laut eines Versuchsberichtes 220 gr Petroleum f. d. PSe und Std. von einem Heizwert von 10250 WE, sicherlich ein vorzügliches Ergebnis, das auf eine sehr gute Verbrennung im Zylinder schliessen lässt. Die Maschinenfabrik J. A. Maffei hatte von den Maschinen dieser Art zwei liegende Motoren von 10 bezw. 15 PS und einen grösseren stehenden Motor von 35 PS ausgestellt. Die Ausführungen zeigten eine kräftige und einfache Bauart. Die Zylinder sind mit dem Rahmen zusammengeschraubt; Einlass- und Auslassventil werden durch unrunde Scheiben gesteuert. Die früher bei Besprechung der Gasmaschinen schon genannten Firmen brachten auch eine Reihe kleinerer Oelmaschinen zur Ausstellung, über deren Bauart nichts Bemerkenswertes zu berichten ist. Zum Schlusse danke ich auch an dieser Stelle denjenigen Firmen, welche mich in entgegenkomme- oder Weise durch Ueberlassung von Material für die Berichterstattung unterstützt haben. Textabbildung Bd. 321, S. 822 Haselwandermotor der Maschinenfabrik J. A. Maffei.