deutscher Ingenieure. 1) Ein Modell dieser Fangvorrichtung ist in Berlin bei Gelegenheit der Ausstellung zur Unfallverhütung durch Hrn. Fried. Krupp in Essen bei der Rheinisch-Westfälischen Hüttenund Walzwerksberufsgenossenschaft zur Ausstellung gelangt. Mafsstab 1:15. 580 Ueber den schädlichen Raum bei Luft-Verdichtungs- und -Verdünnungsmaschinen. Von H. A. Hülsenberg, Ingenieur in Freiberg in Sachsen. Die ersten Luftverdichtungs- und Verdünnungsmaschinen gehören unserer ältesten Kulturzeit an; sie dienten meist nur zu Gebläsezwecken, zum Niederschmelzen von Metallen, und waren der ganzen Entwicklung der damaligen Technik entsprechend nur einfachster Natur. Wenn auch Papin schon im Jahre 1685 wie Rühlmann in seiner trefflichen allgemeinen Maschinenlehre angiebt den Gedanken ausgesprochen hat, mittels atmosphärischer Luft Arbeitskräfte auf weite Entfernungen unter Zuhilfenahme von Röhren fortzuleiten, so handelte es sich hier einerseits nur um ein Arbeiten mit saugender Luft, andererseits ist auch nicht ersichtlich, dass diese Art der Fortpflanzung von Arbeitskräften zu allgemeiner Anwendung gelangte. Die Luftverdünnungsmaschine, Luftpumpe genannt, die Otto v. Guericke im Jahre 1654 erfand, stiftete im allgemeinen wohl reichsten Nutzen für die Naturwissenschaften, und obschon durch die Umkehr des Vorganges in der Luftpumpe sich sofort eine Maschine zur starken Verdichtung herstellen liefs, ist doch ihre Anwendung immer nur sehr gering geblieben. Erst die Industrie unseres Jahrhunderts hat für die vielfachsten Zwecke sich der stärker zusammengepressten Luft bedient, und auch dieser Gattung von Maschinen neue Entwicklung gebracht. So lange es Luftverdichtungs- und Verdünnungsmaschinen giebt, hat man dem sogenannten schädlichen Raum eine besondere Beachtung geschenkt, und zwar war man bis in die neuere Zeit, ehe man Diagramme zu beachten und zu beurteilen gelernt hatte, geneigt, diesen schädlichen Raum, wie auch schon sein Name andeutet, als besonders hinderlich für die gute Leistung anzusehen; man war bis dahin bestrebt, ihn mit allen Mitteln auf ein geringstes Mass herabzudrücken. Viel Erfindersinn ist in dieser Richtung ungenützt verschwendet worden. Der sogenannte schädliche Raum bei Luftverdichtungs- wie auch bei Verdünnungsmaschinen ist nicht allein nicht schädlich, sondern von ganz bedeutsamer Wichtigkeit. Die für die Herstellung des Druckes im schädlichen Raum erzeugte Arbeit wird beim Rückgange wieder ge Ein sprechendes Beispiel des gesagten ist eine Konstruktion, dahin zielend, den schädlichen Raum in den beginnenden Druckraum überzuführen. Gerade die neuere Zeit hat eine ganze Anzahl solcher Konstruktionen eincylindriger Ueberströmmaschinen gezeitigt. Kaum, dass man sah, dass der erste Konstrukteur dieser Maschinengattung sich zahlender Erfolge mit seinen Maschinen rühmen durfte, folgte ihm mit mehr oder minder grofsen oder kleinen Abwechslungen eine Reihe anderer. besser Das Verlangen nach höchster Luftlieferung ist ein unberechtigtes, wenn es nicht begleitet ist von dem gleichzeitigen Verlangen geringsten Arbeitsaufwandes. Es ist bei der Entscheidung über Kompressoren (und Luftpumpen) nicht allein die Frage (wie wichtig sie auch sonst ist): wie viel Luft erzeuge ich mit jedem Hub? sondern vielmehr auch gleichzeitig die Frage nach dem Kostenpunkt: wie viel Luft wird durch eine bestimmte Arbeitsleistung erzielt? Die Beantwortung dieser Frage weist auf den Verbrauch an Kohle, auf die möglichste Ausnutzung einer Wasserkraft, also unmittelbar auf den Geldpunkt hin. Wenn ich jetzt zu den allgemeinen Entwicklungen der theoretischen Grundlage der Kompressoren und diese will ich, wie gesagt, zuerst behandeln übergehe, so will ich zunächst die einfachste Art betrachten. Wir haben es mit einem gewöhnlichen Kompressor zu thun, und setzen die Lufteinlass- und Auslassorgane als dichtschliessend und sicher arbeitend Voraus. Es muss die verrichtete Arbeit XXXIII. No. Juni 1889 gleich sein der Fläche AFBJ des Diagrammes. Die Fläche AFBJ setzt sich zusammen aus: ABCD + AFDG FJKG - BJCK. k ΣΕ La LB k Pol+8 8 1 = oder k 1 k = Es ist also der Wert k unmittelbar dem Diagramme zu entnehmen. Dieser Wert k wird stets nur ein Mittelwert zwischen dem Werte k = = 1 nach isothermischem und k nach adiabatischem Gesetze sein. Gekühlt soll werden, aber 1,41 dies kann immer nur teilweise geschehen. Selbst wenn der Kolben ganz im Wasser sich bewegt, wird bei der grofsen Wärmemenge, die zu vernichten ist und die proportional der auf die Verdichtung verwandten Arbeit ist, die Kühlung nur eine teilweise sein können. Ich habe seiner Zeit bei Versuchen in meiner Fabrik k = 1,2 bis 1,3 gefunden und will in Zukunft das Mittel davon, nämlich k = 1,25, festhalten. Wenn k = 1,25, dann ist 0,2 und Ich wende mich zu einem anderen Kompressor, dem Sturgeon-Kompressor, der hier die Klasse der mit gesteuerten Ventilen arbeitenden Maschinen vertreten mag. Hier wird das Saugventil bei beginnendem Hube durch Reibung der Kolbenstange gezwungen, sich zu öffnen. Freilich kann die Erhebung des Ventiles auch hier nicht augenblicklich eintreten, sondern erst nach Mafsgabe der Kolbenbewegung. So muss z. B. bei einem Kolbenhube von 400 mm und 10 mm zulässiger Ventilerhebung die Kurbel sich um 18° gedreht haben, ehe das Ventil ganz geöffnet ist. Sturgeon macht im übrigen den schädlichen Raum sehr grofs, gröfser als es sonst bei trocknen Luftverdichtungsmaschinen im Gebrauch ist, um die Erhebung des Saugventiles möglichst hinauszuschieben, möglichst so lange, bis das entsprechende Druckventil geschlossen ist. In diesem Punkt ist zunächst jedenfalls der Kompressor von Sturgeon, welche Vorteile er sonst auch haben mag, sehr unvollkommen. Würde das Saugventil Fig. 2. nach einigen Umwandlungen: Wir kommen jetzt zu einer dritten Art von Kompressoren, solchen, bei denen der Druck des schädlichen Raumes bei Anfang des Hubes übergeführt wird in den beginnenden Druckraum. Zu dieser Klasse gehört z. B. der BurckhardtWeifs'sche eincylindrige Ueberström - Kompressor1). - Wir nehmen an was allerdings keinesfalls genau der Wirklichkeit entspricht, wie später erörtert werden soll, dass die Ueberströmung vom schädlichen Raum s in den beginnenden Druckraum 1 + s augenblicklich geschehe. Nach der üblichen Bezeichnungsweise ist die Arbeit Ly - Sei p der Druck nach der Ueberströmung, so muss sein sp2 + (l + s) po k (l +28) pr* und daraus k 1 = 1 k LB k Po k Po Po - 1 k1 − 1] k 0,974 und L 3,478 kgm/qcm. 0,974 muss ich jedoch bemerken, dass diese Höhe, da die Ueberströmung unter Vermittlung des unter bestimmtem Nacheilungswinkel sich bewegenden Schiebers statt hat, niemals erreicht werden kann; in der That wird v höchstens etwa 0,92 werden können. Bei einem Schieberhub von 100 mm und bei 10 mm Weite der Ueberströmkanäle würden nach dem Druckausgleich zu Anfang des Kolbenhubes die beiden Räume s und 7 + 8 noch weitere 0,05 des Hubes in Verbindung bleiben müssen, ehe ein Absperren der beiden Räume gegen einander eintritt. Erst nach dieser Zeit, in der der Druck im schädlichen Raum dem im beginnenden Druckraum gleich sein würde, kann der Druck des schädlichen Raumes von p auf den der 22. Juni 1869. pressoren, deren höchster Druck der der Atmosphäre ist, während die untere Grenze durch einen Bruchteil von Po ersetzt ist. Ich komme jetzt zu einer vierten Art von Kompressoren, dem aus zwei Cylindern, einem Saug- oder Vordruckcylinder und einem Druck cylinder bestehenden Verbundkompressor. Der Gedanke, in zwei und mehreren getrennten Abschnitten die Zusammendrückung bezw. Ausdehnung der Luft vorzunehmen, ist nicht neu; denn in der Zeitschrift Engineer vom Jahre 1876 erwähnt Ingenieur Steel, dass schon seit den dreifsiger Jahren dieses Verfahren der Verdichtung bekannt sei. In neuerer Zeit haben Windhausen und Scott vielfache Anwendung davon gemacht. Windhausen verwendet es für doppeltwirkende Pumpen seiner Kaltluftmaschinen, während Scott es in anderer Form mit einseitig wirkenden Hohlplungern anwendet. Auch ich habe eine, wie sich in der Praxis gezeigt hat, recht brauchbare Maschine geschaffen, indem ich die Kolbenstangen der beiden Cylinder A und B vermittels Pleuelstangen an eine Welle mit um 180° versetzten Kurbeln angreifen lasse. Es nähern sich die betreffenden ga Fig. 5. tion. Kolben den Cylindermitten, bezw. entfernen sich davon, je nachdem die Saugkurbel S sich der Stellung 90° nähert oder entfernt. Die Vorteile der einzelnen, diesen Grundgedanken umfassenden Konstruktionen liegen zumeist in den Einzelheiten der Lufteinsaugung L und der anderen VentilkonstrukIch benutze einen Saugeschieber L mit verstellbarer, der Rückexpansion im schädlichen Raum entsprechender Kurbelstellung. Da der Saugeschieber nur zum Luftzulass dient, so können die Kanäle sehr kurz gehalten werden, und in folge dessen ist auch der schädliche Raum ein geringer, Für Kompressoren hat der sorgfältig geführte, durch Federn ffi an seinen Sitz gedrückte Schieber L keinen einschliefsenden Schieberkasten. Für Verdünnungsmaschinen ist ein solcher vorhanden. Das Exzenter oder die Kurbelscheibe t kann leicht so eingerichtet werden, dass der Schieber L erst öffnet, wenn das expandirende, im schädlichen Raume befindliche Luftgemenge auf den Druck der Atmosphäre gesunken ist. Zunächst will ich einiges aus der allgemeinen Theorie eines solchen Verbundkompressors hier anführen und zu diesem Ende den Vorgang in den beiden Cylindern A und B kurz schildern. Während die linke Seite des Cylinders A, wenn der Kolben sich in gezeichneter Pfeilrichtung bewegt, durch Ansaugen mit atm. Luft sich füllt, wird auf der rechten Seite des Kolbens die dort befindliche Luft zusammengedrückt, zunächst so lange, bis ihr Druck gerade so grofs ist wie der im schädlichen Raume der rechten Kolbenseite des Kolbens B durch Expansion des Enddruckes p stetig abnehmende Druck. Nachdem so ein Gleichwerden des Druckes in den beiden Räumen rechte Kolbenseiten Weitergang der Kolben nur gedrückte Luft vom Saugcylinder A eingetreten, tritt bei nach dem Druckcylinder B über. Sind beide Cylinder gleich grofs, so findet weiter keine Druckerhöhung statt; ist jedoch der Kolben B kleiner als der von A, so tritt Druckerhöhung ein. Nennen wir p, den Anfangsüberströmdruck, pz den Endüberströmdruck; ist p der End- oder Behälterdruck und ferner BμA, oder, wenn A=1 angenommen wird, B = u; so ist zunächst der Anfangsüberdruck p. durch die Beziehung gegeben: |