Die Beheizung des Verdampfers. Die Wärmemengen, welche das Verdampfen der vom Motor verbrauchten Petroleum mengen erfordert, sind verhältnismässig sehr gering. Das allgemeine Bestreben, die Heizlampe für den Verdampfer zu beseitigen, ist zum wenigsten in der Ersparnis des von der Heizlampe geforderten Petroleums begründet, sondern vielmehr auf die Betriebsunsicherheit, die Feuergefährlichkeit der Lampe und den schlechten Geruch der aus ihr entweichenden Gase zurückzuführen. Die Anwendung einer Heizlampe hat den grofsen Vorteil, dass der Motor während ihres Brennens stets betriebsbereit ist. Im Kleinbetriebe kommt es häufig vor, dass der Motor auf kürzere oder Fig. 6. Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure. längere Zeit während des Tages nicht benutzt wird; man setzt ihn daher aufser Betrieb, um ihn bei Bedarf in wenigen Sekunden zum Arbeiten zu bringen, und dieses Ingangsetzen von Hand ist bei gut arbeitenden Motoren bis 6 oder 7 PS ziemlich mühelos. Bei einigen Motorkonstruktionen findet man selbstthätige Anlassvorrichtungen; jedoch machen sie den Motor verwickelt und teurer und erhöhen die Möglichkeit des Eintrittes von Betriebstörungen. Jahrelang hatte ich mich mit Versuchen abgemüht, die Heizlampe zu beseitigen und einen guten Motor ohne Lampe zu schaffen. Die Aufgabe erscheint von vornherein sehr einfach und leicht, da es nur nötig ist, die Verbrennungskammer ganz oder zumteil ungekühlt zu lassen, oder eine gegen Wärmeausstrahlung geschützte kleine Kammer am gekühlten Verbrennungsraum anzubringen, oder Aehnliches mehr. Einmal angeheizt, werden diese ungekühlten Wände durch die Verbrennungen im Innern des Motors heifs erhalten. Da die Motoren im Kleinbetriebe aber zu allermeist unter sehr wechselnder Belastung und häufig vorübergehend leer laufen, so ist die Wärmezufuhr infolge der sehr verschiedenen Zahl der Verbrennungen ebenfalls sehr verschieden; dies hat Nachteile im Gefolge, die man auf den verschiedensten Wegen zu beseitigen suchte, wodurch aber immer eine verwickeltere Konstruktion gegenüber den Motoren mit Lampe herbeigeführt. wurde. Der gröfste grundsätzliche Uebelstand jener sogen. Explosionsmotoren ohne Lampe und ohne Elektrizität besteht darin, dass sie sich nach längerem Stillstand nicht ohne erneutes umständliches Anheizen in Gang setzen lassen. Ich suchte daher die Nachteile der Heizlampe zu beseitigen, deren Betriebsunsicherheit und übler Geruch vornehmlich in den Verstopfungen der sehr kleinen Ausflussöffnungen für den Petroleumdampf begründet sind, und deren Feuergefährlichkeit darin liegt, dass das Petroleum unter Druck zufliefst und in gröfseren Mengen ausströmen kann. Bei der in Fig. 3 und 4 abgebildeten Heizlampe sind feine Durchtritt öffnungen für das Petroleum vermieden und Betriebstörungen durch Verstopfungen völlig ausgeschlossen; ferner ist der Austritt einer gröfseren Menge Petroleum, als die Lampe jeweilig erfordert, unmöglich gemacht, und endlich bilden sich keinerlei Krusten in der Lampe und sie kann nicht durch die Hitze zerstört werden. Zum besseren Verständnis sei auf die schematische Darstellung in Fig. 5 hingewiesen, und man vergleiche die Buchstaben in Fig. 6, wodurch diese ebenfalls ihre Erklärung findet. Das Petroleum fliefst aus der Sturzflasche C in den Behälter B und von hier durch ein kleines Loch im Boden in den Behälter D, wo sich etwa mitgeführte gröbere Unreinigkeiten ablagern. Aus D gelangt daş Petroleum in ein langes dünnes Rohr N von 2 mm lichtem Durchmesser, das, auf einen kleinen Raum gebracht, dem elektrischen Rheostaten gleicht und als Rohrwiderstand bezeichnet werden dürfte. Durch den Reibungswiderstand des Petroleums in N wird die Fallhöhe x vernichtet und der gleiche Zweck erreicht wie durch die Verengung einer Austrittöffnung, dagegen die Gefahr einer zufälligen Verstopfung wegen des verhältnismässig grofsen Querschnittes so gut wie gänzlich ausgeschlossen. Das Petroleum fliefst durch das Rohr N tropfenweise bei g in den offenen Kanal, der unten am Verdampfer angebracht ist, verdampft dort, gelangt mit Luft gemischt in den abwärts führenden Kanal und entströmt den wagerechten, mit einer Anzahl Oeffnungen versehenen Rohren, um sich zu entzünden und zu verbrennen. 31. Dezember 1898. Die mit dem Petroleumdampf die Lampenkanäle durchströmende Luft verhindert, dass sich sogen. Retortenkohle ansetzt, was bei den allgemein verwendeten Heizlampen gewöhnlich der Fall ist. Durch Höher- oder Tieferstellen der Sturzflasche kann man die Menge des zur Verbrennung gelangenden Petroleums beliebig regeln. Weil die Lampe unbedingt zuverlässig ist, lässt man sie Tag und Nacht brennen. Der Verbrauch an Petroleum während der Nacht ist so gering. dass die Kosten gegenüber dem Zeitverlust, den das Anheizen von Lampe und Verdampfer gewöhnlich erfordert, nicht ins Gewicht fallen. Der Motor ist jederzeit betriebsbereit. Die Zuführung des Petroleums. Eine der wichtigsten Bedingungen für die Sicherheit des Betriebes ist die zuverlässige, stets gleichbleibende Zufuhr des Petroleums zu dem Verdampfer. Eine Pumpe, die das Petroleum in genau abgemessenen Mengen für die einzelnen Verbrennungen zuführt, hat den Vorzug, dass die Mengen auch bei wechselnder Umlaufgeschwindigkeit des Motors gleich bleiben, was bekanntlich bei dem blofsen Zulaufen und Regeln mittels Stellschraube nicht der Fall ist. Dagegen hatten die bisherigen Pumpen den Uebelstand, dass der Pumpenkolben undicht wurde und dadurch Anlass zu Betriebstörungen gab. Die in Fig. 7 bis 9 dargestellte Petroleumpumpe ist eine Membranpumpe mit Rundschieber für die Steuerung des Ein- und Auslasses. A ist die Welle, welche gleichzeitig zur Steuerung des Auslassventiles dient; sie wird von dem auf der Kurbelwelle sitzenden Exzenter E (vergl. Fig. 1 und 2) durch Sperrklinken und Sperrräder in drehende Bewegung versetzt. Auf dem Ende dieser Welle sitzt eine Scheibe O mit zwei Stiften J fest, welche den Rundschieber R mitnehmen, sodass diesem ebenfalls eine Drehbewegung erteilt wird. Auf der Welle A sitzt ferner eine unrunde Scheibe F fest, die zur Bewegung des Hebels H und zum Zusammendrücken der Membranen M dient. Die Membranen bestehen aus 2 gewellten Blechringen, die an 2 festen Scheiben angelötet sind. Die Mengen des zu fördernden Petroleums werden durch Begrenzung des Hubes des Hebels II geregelt. Dazu sowie zur gänzlichen Abstellung der Pumpenwirkung dient der mittels des Handgriffes Z verdrehbare exzentrische Bund T, gegen den sich die nach oben gerichtete Verlängerung des Hebels legt. Die Regelung der Geschwindigkeit. Eine kleine Luftpumpe P, Fig. 10, die von dem Exzenter E bewegt wird, saugt Luft durch die Oeffnung s an, vor welcher in einem geringen Abstande eine dünne Platte beweglich angebracht ist. Diese Platte wird durch eine schwache Schraubenfeder von der Oeffnung s ab- und gegen das Ende der Stellschraube K angedrückt. Ueberschreitet der Motor eine bestimmte Umlaufgeschwindigkeit, so wird die Platte zur Zeit der gröfsten Geschwindigkeit des Luftpumpenkolbens unter Ueberwindung der entgegenwirkenden schwachen Schraubenfeder angesogen, verschliefst die Oeffnung 8, es entsteht eine Luftverdünnung in dem Luftpumpencylinder, der Leitung den damit zusammenhängenden Kanälen, und die geschlossene Membran L wird zusammengezogen. Die mit der Membran verbundenen Hebel W, W1 werden dabei so bewegt, dass Hebel W sich unter den Auslassventilhebel setzt, dessen eines und Durch Auf- und Niederschrauben der Stellschraube K kann man während des Ganges die Umlaufgeschwindigkeit des Motors beliebig erhöhen oder vermindern. Flächen gehoben, wobei der Kolben nach auswärts bewegt und durch Oeffnungen in den Schieberflächen Oel angesogen wird. Wie aus Fig. 13 ersichtlich, fällt der Hebel H1 mit dem Kolben aus der gehobenen Lage plötzlich herab und drückt dabei das angesogene Oel durch die neben der Ansaugeöffnung liegende Austrittöffnung mit beträchtlichem Ueberdruck (der von der Stärke der Feder abhängt) den Laufflächen zu. Die rasche Bewegung des Kolbens macht jede besondere Abdichtung überflüssig. Die Pleuelstangen. Die Lagerschalen der Stangen, welche den Kolben mit dem Doppelhebel und diesen mit der Kurbel verbinden, werden, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, mit Hülfe eines Zugbandes, eines dieses Zugband schliefsenden Querstücks und einer in dem Querstück angebrachten Schraube zusammengehalten. Die Schraube ist an der der Lagerschale zugekehrten Seite zu einer runden Scheibe ausgebildet, die an ihrem Umfange Sperrzähne hat, in welche eine Sperrklinke greift; letztere verhindert das zufällige Lösen der Schraube. Eine Feder drückt die Sperrklinke stets an das Sperrrad an, sodass die Klinke beim Herausdrehen der Schraube zurückgedrückt werden muss. Dagegen ist die Sperrung und Sicherung der Schraube stets selbstthätig vollzogen, was von gröfster Bedeutung im praktischen Betriebe ist, da die meist maschinenunkundigen Käufer oder Wärter der Motoren erfahrungsgemäfs allzu leicht vergessen, die Schrauben genügend zu sichern. Die Umlaufzahl der Motoren ist als mittelhoch zu bezeichnen; sie beträgt bei Motoren von 1 PS 300, bei 2 PS 280, bei 4 PS 260 und bei 6 PS 240 Min.-Umdr. Wie aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, deutscher Ingenieure. sind die Abmessungen der Motoren im Hinblick auf die Umlaufzahl klein; der Motor bedarf keiner besonderen Fundamente; der Kolben erhält trotz der geringen Gröfse des Motors keine nennenswerten Seitendrücke; der Motor ist mit Hülfe der Lampe, die wegen ihrer unbedingten Gefahrlosigkeit und Betriebsicherheit dauernd brennen kann, stets betriebsbereit; die Reinigung des Motorinnern ist infolge der eigenartigen Mischung des Petroleumstaubes mit der Luft fast völlig unnötig gemacht; die Störungen durch Undichtwerden der Petroleumpumpe sind beseitigt, und die Schmierung sowohl des Cylinders und Kolbens als aller übrigen Laufflächen ist ganz und gar selbstthätig gemacht, sodass es nur des Füllens eines einzigen Gefäfses mit Oel bedarf. Die Zahl der Handhabungen ist bei diesem Motor gegenüber den bestehenden vermindert. Der Motor wird durchweg mit besonderen Hülfswerkzeugen hergestellt, und für die Bearbeitung der gröfseren Körper ist das in Z. 1898 S. 1262 beschriebene neue Ver fahren in Anwendung gebracht. Die sämtlichen Flächen, Bohrungen und Löcher sind so genau bearbeitet und ausgeführt, dass die einzelnen Teile, wie Steuerung, Regulator, Petroleumpumpe, Verbrennungskammer, und an dieser wieder Ventile, Verdampfer und Lampe, Doppelhebel, ohne jede Nachhülfe ausgewechselt werden können, was bei der gewöhnlichen maschinenbaumäfsigen Herstellung gemeinhin nicht möglich ist, da kleine Ungenauigkeiten ohne jene durchgehende Anwendung von Sonderwerkzeugen stets vorkommen. Eine derartige Auswechselbarkeit ist für einen Kleinmotor von grofser Bedeutung; sie ermöglicht dem Laien den Ersatz unbrauchbar gewordener Teile ohne einen Monteur, der leider allzu oft bei kleinlichsten Vorfällen von den maschinenunkundigen Abnehmern der Motoren in Anspruch genommen wird. Der Motor wird in der Motorenfabrik Fritz Scheibler in Aachen hergestellt. Exzentrische und zentrische Knickfestigkeit, mit besonderer Berücksichtigung der für schmiedbares Eisen vorliegenden Versuchsergebnisse. Von A. Ostenfeld, Dozent an der Technischen Hochschule, Kopenhagen. nicht gröfser als zulässig ist. Es ist daher nicht ausreichend, die Abmessungen so zu bestimmen, dass σ die zulässige Beanspruchung nicht überschreitet, und in dieser Hinsicht ist es ganz gleichgültig, ob die zulässige Beanspruchung von der Bruchgrenze, der Fliefsgrenze oder sonst in irgend welcher Weise abgeleitet wird. Auch der bekannte Vorschlag Tetmajers, einen geeigneten Wert von B von der zulässigen Spannung für zentrisch belastete Säulen abzuleiten, hat nicht zum Ziele geführt; um die in dieser Weise aufgestellte Formel mit den Versuchen in Uebereinstimmung zu bringen, musste man nämlich einen Erfahrungskoëffizienten einführen, der sich zudem mit dem Verhältnis sehr stark ändert. Durch i i die Aenderung von (für schmiedbares Eisen1) ist z. B für = 70 § =1,0, für — — 200 §=0,16) wird aber angedeutet, dass die Formel selbst und also auch die Voraussetzung, von der bei ihrer Aufstellung ausgegangen ist, kaum zutreffend sein kann. Wir werden hier eine andere Formel entwickeln, die eine ebenso nahe Verwandtschaft mit der zentrischen Knick festigkeit zeigt wie die Tetmajersche, und die ohne irgend welche veränderliche Koëffizienten mit den Versuchsergebnissen in Uebereinstimmung gebracht werden kann. Der Ausgangspunkt hierfür soll der bei der Aufstellung von Formeln für zentrische Knick festigkeit allgemein übliche sein; hier wird von einem Zusammenhang zwischen der Gesamtspannung 6, (von Druck + Biegung herrührend) und der Belastung P abgesehen, vielP mehr die Druckspannung σ = die den Bruch herbeiführt, erF mittelt, und dann werden die Abmessungen dadurch bestimmt, B 1) L. Tetmajer: Die Baumechanik, Zürich 1889, S. 173. 31. Dezember 1898. TOEOB 2 (4). Diese Gleichung ist natürlich unter der Voraussetzung abgeleitet, dass die Gesamtspannung 6 die Proportionalitätsgrenze nicht überschreitet; es wird aber unten gezeigt werden, dass den Unveränderlichen 1⁄2 und r auch sehr gut solche Werte beigelegt werden können, dass dadurch die Bruchspannung gegeben wird. Gl. (4) ist für den praktischen Gebrauch zu verwickelt. Man überzeugt sich nun leicht davon, dass der Bruch unter dem Wurzelzeichen immer <1 ist, selbst im ungünstigsten Falle, wenn f= 0. Daher wird man jedenfalls eine Annäherung erhalten, wenn man nach der Binomialformel entwickelt; werden höhere Potenzen als 2 vernachlässigt, so ergiebt sich: σ = 1/2 OB + roE 1/2 [00 +rog (1+ σ 2 TOEOB k Bei Benutzung der Gl. (5) zur Bestimmung der Abmessungen, wobei also die Grösse nur des durch (5) gegebenen Wertes von o erreichen darf, zeigt sich der Unterschied zwischen dem hier eingeschlagenen und dem gewöhnP 1 lichen Wege sehr deutlich: hier wird sowohl < Oв als F n P 1 roɛ; wenn man dagegen einen zulässigen Wert F n der Gesamtspannung vorschreibt, muss er in Gl. (5) überall auch Hieraus geht hervor, dass für gröfsere Exzentrizitäten f k Gl. (5) genau genug ist; selbst für 1 ist der Fehler nicht gröfser, als dass man wahrscheinlich durch eine etwas verschiedene Wahl der Werte von OB und in den beiden Gl. (4) und (5) eine ausreichende Uebereinstimmung herbeiführen könnte. Anders verhält sich die Sache für ganz kleine Exzentrizitäten; für solche ist Gl. (5) entschieden zu ungenau. Wenn man daher den Nachweis bringen will, dass die für exzentrische Beanspruchung aufgestellte Formel eine solche für zentrische Knickfestigkeit als Sonderfall in sich einschliefst , und dieser Nachweis ist unumgänglich notwendig, wenn man die Richtigkeit einer neuen Formel für exzentrisch beanspruchte Säulen anerkennen soll dann muss auf. Gl. (4) zurückgegriffen werden. Das kann auch auf anderem Wege abgeleitet werden. Gl. (5) kann folgendermassen umgeformt werden: Wenn man diese Formel für zentrische f Knickfestigkeit anwenden will und daher für en weder k Null oder vielleicht, um die Abweichungen von der Homogenität und der Geradlinigkeit usw. zu berücksichtigen - die natürlich von weit gröfserem Einfluss sind, wenn die messbare Exzentrizität Null wird einen kleinen unveränderlichen Wert einführt, so entsteht die Rankine-Gleichung, welche bekanntlich für gewöhnliche Säulen nicht sehr zutreffend ist. Namentlich durch die Versuche Tetmajers ist die Unzulänglichkeit der Rankine-Gleichung nachgewiesen; indessen ist die Tetmajersche Beweisführung 1) nicht sehr überzeugend, und es soll unten gezeigt werden, dass die Rankine-Formel zwar nicht so genau wie verschiedene andere, aber doch nicht ganz unbrauchbar ist. Diese nicht sehr weitgehende, aber doch in den meisten Fällen der Praxis ausreichende Genauigkeit wird indessen nur durch Einführung ganz anderer Werte der Unveränderlichen, insbesondere von α, als der für exzentrische Be 1) Mitteilungen der Materialprüfungsanstalt in Zürich, VIII. Heft, Zürich 1896. Nachdem gezeigt worden ist, dass die gerade Linie und die Euler-Kurve zusammen einen befriedigenden Ausdruck der Knickfestigkeit liefern, bestimmt Tetmajer mit einem festen Werte von σ denjenigen Wert von a in der Rankine-Gleichung, der dasselbe wie die genannten Formeln liefert. Es ist selbstverständlich, dass sich auf diese Weise eine sehr starke Veränderlichkeit von a ergeben muss. Der einzige Weg, um die Brauchbarkeit mehrerer Formeln zu vergleichen, ist meiner Meinung nach der unten eingeschlagene: Bestimmung der Konstanten in den verschiedenen Formeln mittels der Methode der kleinsten Quadrate und Berechnung des >>mittleren Fehlers«, welcher dann als Mafs der Genauigkeit der betreffenden Formel dient. Da dieses Verfahren natürlich sehr zeitraubend ist, hat man es fast immer durch graphisches Aufzeichnen ersetzt. Auf diese Weise wird aber die Entscheidung, welche der Formeln die beste ist, eine blofse Geschmacksache. 22208 000 kg/qcm 2) erhält man die folgende Zusammenstellung der beobachteten und berechneten Spannungen : In der Form (6) ist die Gleichung für exzentrisch belastete Säulen übrigens früher von v. Emperger) angegeben, ohne dass indes ihr Zusammenhang mit den Gl. (1) und (2) aufgeklärt ist. Daher wird Gl. (5) auch nicht als eine Annäherung aufgefasst, die für sehr kleine Exzentrizitäten unbrauchbar wird, und die l'ebereinstimmung der Berechnungsweisen für zentrisch und exzentrisch beanspruchte Säulen wird nur aufgrund der gewöhnlichen Rankine-Formel, die doch entschieden weniger genau ist, nachgewiesen; soviel ich verstehe, achtet Emperger nicht darauf, dass man in Gl. (6) ganz verschiedene Werte von « für zentrische und exzentrische Belastung einführen muss. Wir gehen nun zur Betrachtung der vorliegenden Versuchsergebnisse über. Soviel mir bekannt, sind Bruchversuche mit exzentrisch belasteten schmiedeisernen Säulen nur von Tetmajer ausgeführt; seine Ergebnisse finden sich im IV. Heft seiner »Mitteilungen«. Es ist dort über 9 Versuche mit flusseisernen, 31 mit schweifseisernen Säulen berichtet, wenn wir vorläufig von den 3 Fällen mit Flächenlagerung absehen. 1. Flusseisen. Bestimmt man nach der Methode der kleinsten Quadrate die Konstanten σ und r in Gl. (5), sọ ergiebt sich: бв σ = 3363 kg/qcm, r = 0,847 (und hieraus «<= 0,00018). Hiermit und mit 72 E deutscher Ingenieure. t Die Uebereinstimmung ist ausreichend; es sind jedoch weit mehr Versuche nötig, um ein sicheres Urteil über die einzuführende freie Länge zu fällen. Die Gl. (5) und (6) sind nur bequem, wenn es sich um die Berechnung der Tragkraft einer Säule mit gegebenen Abmessungen handelt. Sollen die letzteren bestimmt werden, so muss man den Weg des Probirens einschlagen. Einige Erleichterung kann durch ein Verfahren erzielt werden, das auch für zentrisch belastete Säulen verwendbar ist und daher später besprochen werden soll. II. Zentrisch beanspruchte Säulen. Wir wollen hier untersuchen, welche von den aufgestellten Formeln den Vorzug verdient. Es soll betrachtet werden: 1) Eine Gerade für die kleineren Werte von die Euler-Kurve für die gröfseren, für ≈ also i π°E (7). x2 Die hiernach berechneten Werte von werden durch o σ (»Gerade«) bezeichnet. |