wenn beim Kolbenwechsel sofort die Saugecanäle geöffnet würden. Dies ist jedoch bei selbstthätigen Ventilen nicht der Fall, sondern diese öffnen erst dann, wenn die Luft aus dem schädlichen Raum vollständig auf Atmosphärenspannung zurück expandirt hat. Diese Expansion erfolgt nach den gleichen Gesetzen wie die vorangegangene Compression und zwar nach der Curve ch bei adiabatischer, nach der Curve ci bei der isothermischen Expansion. Der schädliche Raum übt daher vom rein theoretischen Standpunkte keinen Einfluss auf den zur Compression verwendeten Effect aus; was beim Hingang des Kolbens mehr geleistet werden muss, wird beim Rückgang durch Expansionsarbeit wiedergewonnen. Anders verhält es sich vom praktischen Standpunkt. Zunächst ist ja jeder Vorgang in einer Maschine mit Verlusten, hier mit Reibungs- und Luftverlusten verbunden, dann aber sinkt durch diese Rückexpansion die Leistungsfähigkeit der Maschine im Verhältniss zu ihrem Cylindervolumen empfindlich herab. Ohne jeden schädlichen Raum würde in jedem Hube das ganze Cylindervolumen angesaugt, comprimirt und in das Luftreservoir geschafft, mit schädlichem Raum saugt derselbe Cylinder in jedem Hube nur das Volumen Olg bei Compression nach dem adiabatischen, und das Volumen O 14. bei Compression nach dem isothermischen Gesetz an.

Es ist ersichtlich, dass diese Leistungsfähigkeit einer Maschine mit der Grösse des schädlichen Raumes und der Höhe der Endspannung sinkt, bei Compression nach der adiabatischen Curve jedoch erheblich grösser bleibt als bei Compression mit voller Wärmeentziehung.

d. h. es ist in dem letzteren Falle die effective Leistung des Compressors = 0, das zu Beginn des Kolbenhubes im Cylinder befindliche Luftquantum (l+ml) wird auf das Volumen des schädlichen Raumes O.ml comprimirt, und da aus diesem Raume keine Luft in das Reservoir hinübergeschoben werden kann, so expandirt sie beim Kolbenrückgang vollständig wieder auf Anfangsvolumen und Anfangsspannung zurück. Selbstverständlich ist bei dieser vorläufig nur theoretischen Betrachtung von den unvermeidlichen Luftverlusten ganz abstrahirt. Fig. 2

0,0948

0,0757

to

170

273 ti

to = 00 273 (p1o,29 — 1)

p

t1

1.

17

0

2 3 4

81,6

60,8

125,8

102,4

160,5

135,1

Es tritt somit zu dem grösseren Kraftverbrauch bei Compression ohne Wärmeentziehung noch der für einen Maschinenbetrieb sehr störende Umstand hinzu, dass die reibenden Maschinentheile, wie Kolben und Stopfbuchsen einer hohen und trockenen Temperatur ausgesetzt werden.

Es ist daher nur zu natürlich, dass man für hohe Spannungen diese Art der Compression gar nicht angestrebt hat, sondern darauf ausgegangen ist, die Compression bei constanter Temperatur durchzuführen. Zu diesem Zwecke wurde die Compression durch Wassersäulen bewirkt, welche von dem Kolben auf- und abbewegt wurden und welche man durch steten Wasserwechsel kalt erhielt.

Durch sorgfältige Regulirung der Höhe dieser Wassersäulen wäre man sogar im Stande, die schädlichen Räume ganz zu beseitigen, indem das Wasser dieselben bei Hubende ganz ausfüllt. Es ist somit die volle absolute Ausnutzung des Hubvolumens ermöglicht, die reibenden Maschinentheile bleiben kühl, und die mechanische Arbeitsleistung ist, wenn die Compression bei constanter Lufttemperatur sich vollzieht, die erreichbar geringste.

Das letztere kann und wird jedoch nie eintreten, weil die zu entziehende Wärmemenge viel zu bedeutend ist, um von der geringen Kühlfläche aufgenommen werden zu können, ohne dass eine bedeutende Differenz zwischen der Wassertemperatur und der Temperatur der in Compression begriffenen Luft vorhanden wäre.

Um dies klar zu machen, muss die Quantität der Diese ist abzuführenden Wärme angegeben werden.

nach der mechanischen Wärmetheorie gleich der auf die Compression verwandten Arbeit in Meterkilogramm, also

Denkt man sich den Compressor von einer Dampfmaschine getrieben, so müsste von der kleinen Kühlfläche dieselbe Wärmemenge abgeführt werden, welche von der grossen Kesselheizfläche nach Berücksichtigung der Effect- und Wärmeverluste aufgenommen wird. Nimmt man an, dass 1/20 der am Rost entwickelten Wärme in der Dampfmaschine als mechanische Kraft realisirbar ist, nimmt ferner an, dass hiervon nochmals die Hälfte auf Reibung verloren geht, so müsste bei gleichen Temperaturdifferenzen und gleichen Wärmeübergangscoefficienten die Oberfläche der Kühlfläche

1/40 der Heizfläche sein. Da jedoch die Temperaturdifferenz zwischen Luft und Wasser während der Compression nur ganz gering sein darf, um das gewünschte Resultat zu ergeben, die mittlere Temperaturdifferenz zwischen Kesselwasser und Verbrennungsproducten jedoch nach Hunderten von Graden zählt, so ist es klar, dass trotz der directen Beziehung zwischen Wasser und Luft im Compressor, und wenn man auch den ganzen Umfang des Hubvolumens als Kühlfläche gelten lässt, die isothermische Linie auch nicht annähernd erreicht werden kann, wenn man nicht zu ganz geringen Kolbengeschwindigkeiten greifen will, welche aber wieder riesige Maschinen bedingen würden.

Es ist übrigens auch leicht rechnungsmässig nachzuweisen, dass mit Wassersäulen - Compressoren nie die isothermische Linie zu erhalten ist, und wenn trotzdem die Luft bedeutend abgekühlt in das Reservoir tritt, so ist dies zum grössten Theil der Volldruckperiode zuzuschreiben.

wenn überhaupt n eine Constante ist.

Für variables n gilt diese Relation selbstverständlich nur für die Flächendifferentiale.

Für die isothermische Compression müsste sich n = 1 ergeben, was jedoch niemals der Fall ist.

Es kann daher füglich behauptet werden, dass in der Praxis jede Compression nach der adiabatischen Curve erfolgt, höchstens kann dieselbe am Ende der Compression (bei B) eine geringfügige Ablenkung erfahren, und es verbleibt den Wassersäulen-Compressoren der Vortheil der kalten Maschinentheile und vielleicht Reduction der schädlichen Räume.

Diesen ganz unleugbaren Vortheilen stehen jedoch auch ganz bedeutende Nachtheile entgegen, und diese wurzeln in der zu geringen Geschwindigkeit dieser Maschinen, einerseits bedingt durch die Anwendung der Wassersäule überhaupt, andererseits durch die selbstthätigen Ventile. Die Wassersäule verbietet durch ihr auf und ab zu bewegendes grosses Gewicht raschen Gang, und es darf die Wassermenge ja auch nicht hin und her geschleudert werden; selbstthätige Ventile versagen jedoch den Dienst und werden äusserst kraftraubend, sobald die Anzahl der Spiele eine gewisse Grenze überschreitet. Mit dem durch die ganze Anordnung bedingten schleichenden Gange der Maschine wachsen aber selbstverständlich ihre Dimensionen, ihr Gewicht und Anschaffungspreis werden gross und die Montirung schwierig.

Dazu gesellen sich beim Dampfbetrieb entweder grosse Räderübersetzungen oder bei directwirkenden Maschinen wiederum unnöthig grosse Dimensionen des Dampfcylinders. (Schluss folgt.)

I.

Bei der Verbreitung, welche hydraulische Hebevorrichtungen in den letzten Jahren gefunden haben, erscheint es auffallend, dass die Theorie derselben bisher so wenig Beachtung gefunden hat. Wohl findet man hin und wieder in technischen Zeitschriften neben der Beschreibung ausgeführter Anlagen einen kurzen

Abriss der denselben zu Grunde gelegten Berechnungen. Allein diese Berechnungen beschränken sich fast ohne Ausnahme auf die Aufstellung statischer Beziehungen, während dynamische ausser Acht bleiben.

Die ausführenden Constructeure sind sich selbstredend darüber klar gewesen, dass eine hydraulische Hebevorrichtung nur dann Lasten in Bewegung zu

setzen vermag, wenn die äusseren Kräfte, welche an das durch die Hebevorrichtung verkörperte, materielle System angreifen, eine Resultante haben, oder, um von der allgemeinen Ausdrucksform auf den speciellen Fall überzugehen, wenn die Betriebsreservoir-Druckhöhe die Lastgewicht - Druckhöhe um eine positive Grösse überwiegt. Wie gross aber diese zu bemessen, damit die Last einen vorgeschriebenen Weg in einer gegebenen Zeit zurücklege, diese Cardinalfrage für die Praxis ist bislang, soweit dem Verfasser bekannt, nicht rechnungsmässig erörtert worden. Derselbe glaubt daher annehmen zu dürfen, dass die nachstehenden Bemerkungen, welche eine Beleuchtung der aufgeworfenen Frage erstreben, den Fachkreisen Interesse abgewinnen werden.

Fig. 1 veranschaulicht das System einer hydraulischen Hebevorrichtung in einfacher Form. Ein hochgelegenes mit Wasser gefülltes Reservoir A communicirt durch eine Rohrverbindung mit einem Cylinder B, in welchem sich ein abgedichteter Kolben bewegt, dessen Kopf behufs Aufnahme einer Last plateauartig ausgebreitet ist. Eine zweite Rohrverbindung ' verbindet den Cylinder B unmittelbar mit der äusseren Atmosphäre. Beide Rohrleitungen sind durch Schieber b und c abschliessbar gemacht. Das Spiel der Hebevorrichtung ist bekanntlich folgendes.

Befindet sich der Kolben in seiner tiefsten Stellung, und öffnet man den Schieber b, während der Schieber c geschlossen bleibt, so wird der Kolben - vorausgesetzt, dass der auf seine untere Fläche wirkende hydraulische Druck den Gegendruck, welchen Eigengewicht und Belastung ausüben, genügend überwiegt sich nach oben bewegen. Hat der Kolben seinen höchsten Stand erreicht, so wird derselbe, wenn man jetzt den Schieber b schliesst und den Schieber c öffnet, herabsinken, wobei das vorhin in den Cylinder eingetretene Wasser durch die Leitung ' zum Ausfluss kommt.

Denkt man sich nun, um dem gebräuchlichen Gange der Rechnung zu folgen, in der bekannten einfachen Weise nachgewiesen, dass bei den angenommenen Ver

hältnissen die vorhandene Druckhöhe ausreicht, um den mit der Maximallast belasteten Kolben noch in seiner höchsten Stellung zu tragen, so wird die weitere Frage, welche die Praxis an den Apparat zu stellen hat, lauten: genügen die Verhältnisse des Apparates auch der Bedingung, dass die Zeitdauer für eine Auffahrt bezw. eine Niederfahrt der Last der von derselben geforderten Leistungsfähigkeit entspricht?

Die Beantwortung dieser Frage bedingt die Aufstellung einer Beziehung zwischen der nicht statisch aufgehobenen Druckhöhe, der „treibenden Druckhöhe“, und der Beschleunigung, welche dieselbe den sämmtlichen beweglichen Systemgliedern ertheilt, wobei die Aenderungen, welche im Laufe der Bewegung sowol die treibende Druckhöhe wie die in den Behältern enthaltenen Wassermassen erleiden, zu berücksichtigen sind. Eine genaue Herleitung dieser Beziehungen scheitert indess an analytischen Schwierigkeiten, indem sie zu Differentialgleichungen führt, deren Integration mit Hilfe der gebräuchlichen Functionen nicht durchführbar ist. Wenn man sich aber bei der Erörterung dieser Beziehungen mit demjenigen Grade der Genauigkeit begnügt, welcher für praktische Fälle als ausreichend erachtet werden kann, so lässt sich dieselbe genügend vereinfachen, um zu brauchbaren Resultaten zu führen. Dieses darzulegen soll der Zweck der nachfolgenden Zeilen sein.

II.

Die mechanische Arbeit, welche bei einem in Gange befindlichen hydraulischen Aufzuge von dem treibenden Drucke geleistet wird, kann man sich, wenn man zunächst von Reibungswiderständen absieht, in zwei Theile zerlegt denken, von denen der eine dazu verwandt wird, um den constanten Massen des Systems Kolben, Belastung, Gegengewicht sowie dem Wasserquantum, welches die Rohrleitung ausfüllt - Energie (lebendige Kraft) zu ertheilen, und die andere dazu dient, um die in den Behältern befindlichen Wassermassen gegen einander abzuändern d. h. die Ausflussgeschwindigkeit des Wassers zu erzeugen. Es ist leicht ersichtlich, dass das Verhältniss, in welchem diese beiden Verwendungen der mechanischen Arbeit zu einander stehen, abhängig sein muss 1) von dem Verhältniss der Summe der constanten Massen zu der Summe der veränderlichen Massen des Systems und 2) von der Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser aus dem einen Behälter in den anderen überfliesst, und dass die erstgenannte Verwendung der mechanischen Arbeit der treibenden Druckhöhe einen um so grösseren Theil der ganzen mechanischen Arbeit beanspruchen muss je grösser das unter 1) aufgeführte Verhältniss und je kleiner die unter 2) aufgeführte Geschwindigkeit ist. Wenn man nun in Betracht zieht, wie gross die Summe der constanten Massen und wie gering die Geschwindigkeit des Wassers bei vielen hydraulischen Hebevorrichtungen zu sein pflegen, so wird die Voraussetzung begründet erscheinen, dass man in extremen Fällen einen für die Praxis verschwindenden Fehler begeht,