LXXX. Versuch einer Verbesserung der Kraftmeßmaschine des Hrn. Prony, von Dr. Ernst Alban. Mit Abbildungen auf Tab. VII. Alban's Verbesserung an Prony's Kraftmeßmaschine. Ich bediente mich in London, um die Kraft der dort nach meinem neuen Principe von mir erbauten Dampfmaschine mit sehr hohem Druke zu messen, der von Hrn. Prony vorgeschlagenen und in den Annales de Chemie et de Physique, Febr. 1822, S. 165Polytechnisches Journal Bd. VIII. S. 431. mit einem mathematischen Beweise ihrer Richtigkeit belegten Kraftmeßmaschine, deren Princip darin besteht, daß um den Wellbaum eines sich drehenden Maschinensystems eine Art Zaum von Holz, mit Messing ausgefuͤttert, gelegt, und dieser Zaum mit einem langen mit einem Stellgewichte beschwerten Hebel versehen wird, um durch die zwischen Zaum und Welle bewirkte Friction, und die endlich dadurch bewirkte Luͤftung des Hebels mit dem Gewichte ein Maß fuͤr die Groͤße der Reibung und des zu ihrer Ueberwindung noͤthigen Kraftaufwandes von Seiten des Maschinensystems zu haben. Vermittelst einer Stellschraube kann der Zaum mehr oder weniger an die Welle angepreßt werden, je nachdem die Luͤftung des Gewichtes am Hebel mehr oder weniger Friction fordert. Das Gewicht soll waͤhrend der Anwendung der Vorrichtung stets schwebend erhalten werden. Die Leistung oͤder das Kraftmoment des Maschinensystems laͤßt sich aus der Groͤße des gehobenen Gewichtes, und aus der Anzahl der Wellbaumumgaͤnge so berechnen, daß man das Gewicht mit der Geschwindigkeit derjenigen Peripherie multiplicirt, die man durch einen Halbmesser beschreibt, welcher der Entfernung des Gewichtes vom Mittelpuncte der Welle gleich ist. So sehr richtig dieses Princip ist, und so große Bequemlichkeiten es bei seiner Anwendung, wegen Einfachheit und Kunstlosigkeit in seiner Construction verspricht, so habe ich doch durch die Erfahrung gefunden, daß eine genaue Regulirung der Friction durch die Stellschraube, wobei ein stetes Schwebenderhalten des Hebels mit seinem Gewichte bezwekt wird, mit großen Schwierigkeiten verbunden sey, indem die geringste Abweichung in der Kraft und Geschwindigkeit des sich drehenden Maschinensystems oft hoͤchst feine und bei der angestrengtesten Aufmerksamkeit des die Vorrichtung bedienenden Individuums nicht immer genau auszufuͤhrende Veraͤnderungen in dem Grade der Friction noͤthig macht. Da ich das Geschaͤft des Regulirens der Stellschraube in London gewoͤhnlich keinem anderen uͤberließ, sondern immer selbst uͤbernahm, indem ich mir, bei meinem Eifer fuͤr die Sache, auch die groͤßte Aufmerksamkeit auf ihre Handhabung zutraute, so habe ich mich von dem Gesagten vielfaͤltig selbst unterrichtet und uͤberzeugt, und der Wunsch, diese vortreffliche Vorrichtung einer solchen großen Unvollkommenheit zu entheben, entsprang aus dem eigenen lebendigen Gefuͤhle, daß eine Verbesserung auf diesem Wege wahres Beduͤrfniß sey. Spaͤter habe ich viel uͤber eine solche Verbesserung nachgedacht, und mir folgenden Plan gemacht, den ich hiemit der Pruͤfung Sachkundiger vorzulegen mir erlaube. Er geht darauf hin, mit einer genauen von der Maschine selbst zu besorgenden Regulation der Zaumreibung auch noch eine Vorrichtung zu verbinden, die zu jeder Zeit die Groͤße des Gewichtes anzuzeigen vermag, das der Hebel fuͤr den Augenblik zu luͤften strebt. Bei einer solchen Einrichtung kann jede kleine Abstufung in der Wirkung des Maschinensystems sogleich bemerkt werden. Die Groͤße des durch die Kraft des Maschinensystems geluͤfteten Gewichtes, so wie die Geschwindigkeit, womit es diesen Widerstand uͤberwaͤltigt, werden in jedem Augenblike durch Zeiger angegeben. Auf Tab. VII. habe ich meine Verbesserung vorgestellt und zwar Fig. 13 im Aufrisse, Fig. 14 von oben (ohne Gouverneur). In beiden Figuren bezeichnen gleiche Buchstaben und Zahlen gleiche Gegenstaͤnde. Man sieht hier bei, a, die Welle des Maschinensystems. Auf dieselbe ist ein Frictionsrad, b, geschoben und durch einen oder mehrere Keile befestigt. Hr. Prony will den Zaum an die Welle selbst angebracht wissen; die Anwendung eines besonderen Frictionsrades halte ich aber aus folgenden Gruͤnden fuͤr zwekmaͤßiger: 1) Eine Welle erhaͤlt nicht immer die genaue Zurichtung, um an den Zaum genau anzuschließen, was doch zur Hervorbringung eines gehoͤrigen und gleichmaͤßigen Grades von Friction unumgaͤnglich nothwendig ist. Oft sind die Wellen sogar ekig, oder wenn sie rund sind, wenigstens nicht abgedreht. Ein Frictionsrad mit einer gehoͤrig großen Oeffnung kann wo moͤglich an jede Welle angesezt werden, dehnt also die Anwendbarkeit einer und derselben Vorrichtung auf mehrere Maschinensysteme aus, was entschiedenen Vortheil gewaͤhrt. Das Frictionsrad kann genau abgedreht und in den Zaum eingepaßt, vielleicht zulezt gar eingeschliffen werden. 2) Ein besonderes Frictionsrad bietet mit seiner groͤßeren Peripherie eine ausgedehntere Flaͤche zur Reibung dar. Es ist dieserhalb nicht noͤthig, den Zaum so stark anzuziehen, daß eine bedeutende und schaͤdliche Erhizung zwischen den reibenden Flaͤchen entsteht. Das Frictionsrad wird von dem Zaume umfaßt. Dieser besteht aus zwei hoͤlzernen starken Baken, die die Form eines gewoͤhnlichen Zapfenlagers haben. Die obere Bake, c, verlaͤngert sich in den Gewichtshebel, d, und wird an die untere, e, durch die beiden Schraubenbolzen, f, und, g, angezogen. Der Schraubenbolzen, g, bildet zugleich die Stellschraube, wodurch die Baken mehr einander genaͤhert, oder von einander entfernt werden koͤnnen, je nachdem die Friction auf dem Frictionsrade verstaͤrkt oder vermindert werden soll. Er ist unten mit einem langen vierekigen Zapfen, h, versehen, uͤber welchen die Huͤlse, i, des Betriebrades, k, greift, um ihn zu drehen. Er hat unten in der Huͤlse etwas Spielraum, damit er bei der geringen Auf- und Niederbewegung der Baken waͤhrend des Steigens und Sinkens des Gewichtshebels in derselben frei sich bewegen koͤnne. In die obere Bake ist eine starke Mutter, l, fuͤr den Bolzen eingelassen. Das Gewinde des Bolzen muß feine Gaͤnge haben, und moͤglichst frei in der Mutter spielen. Da wo die beiden Baken, c, und, e, das Frictionsrad beruͤhren, koͤnnen sie mit Messing gefuͤttert werden. Die Schmiere bringt man durch den bei, m, punctirt angegebenen Canal an das Frictionsrad. Damit die Baken waͤhrend der Arbeit nicht von dem Frictionsrade abgleiten, ist selbiges zu beiden Seiten mit erhabenen Raͤndern (Fig. 14, n, und, o) versehen. Statt eines Stellgewichts ist der Hebel, d, an seinem Ende mit einem Haken, p, versehen. Dieser wirkt auf eine Federwage, q, die zu jeder Zeit durch ihren Zeiger das jedesmalige Gewicht anzeigt, was das Hebelende zu luͤften strebt. Der Fuͤhrer, r, dient zur Leitung des Hebels. Er ist zu diesem Ende mit einem Schlize versehen, durch welchen der Hebel geht, und dessen oberer in der Zeichnung punctirt angegebener Rand, s, das Maximum in der Luͤftung des Hebels begrenzt, damit die Federwage durch zu starken Zug desselben nicht beschaͤdigt werde. Zur Regelung der Friction habe ich einen gewoͤhnlichen Moderator mit Schwungkugeln angebracht, der durch eine Schnur von der Welle aus betrieben wird. Seine Wirkung ist gewiß richtig berechnet, denn sobald die Vorrichtung zu wenig Friction hat, wird das Maschinensystem schneller umlaufen, und der Gouverneur kann dann vermittelst eines zwekdienlichen Mechanismus waͤhrend des Abspringens seiner Kugeln diese Friction so lange vermehren, bis die Maschine den regelmaͤßigen Grad von Geschwindigkeit wieder angenommen hat. Im entgegengesezten Falle wird derselbe aber durch zu starkes Sinken der Kugeln das Gegentheil thun. Seine Anwendung hat zugleich den Vortheil, daß er die Geschwindigkeit der Maschine immer auf einen regelmaͤßigen Grad erhaͤlt. Durch Veraͤnderung des Durchmessers der ihn betreibenden Schnurscheibe kann man seine Wirkung der jedesmaligen regelmaͤßigen Geschwindigkeit des zu pruͤfenden Maschinensystems anpassen, und diese Scheiben zu dem Zweke mit mehreren Ruthen von verschiedenen Durchmessern versehen. Die Kugeln des Gouverneurs duͤrfen durch keine gewoͤhnlich uͤblichen, an seine aufrechtstehende Welle befestigten Stuͤzen an dem voͤlligen Sinken nach dieser Welle hin verhindert werden. Den Grund dieser Einrichtung weiter unten. Die Art und Weise, wie der Gouverneur oder Moderator auf die Stellmutter der Baken wirkt, ist folgende: Derselbe bewegt sich in einem gußeisernen Gestelle, t, welches neben der Kraftmeßvorrichtung auf den Fußboden so angeschroben wird, daß die Welle gerade in der Mitte desselben zu liegen kommt. Der Gouverneur dreht sich bei, u, in einem messingenen Lager und bei, v, in einer Pfanne, welche sich beide am Gestelle befinden. Ueber dem Lager, u, ist an seiner Welle eine Schnurscheibe, w, angebracht, unter demselben aber das kleine eiserne Getriebe, x, daran befestigt, das in ein eisernes oder messingenes Stirnrad, y, von vierfachem Durchmesser des Getriebes eingreift, und durch dieses die aufrechtstehende Welle, z, umtreibt. Diese Welle sezt aber durch das Getriebe, 1, das Betriebrad, k, der Stellschraube in Bewegung, an dessen Welle 2 sich oben genannte Huͤlse, i, befindet, die als Schluͤssel fuͤr die Stellschraube zu betrachten ist. Der Durchmesser des Getriebes, z, verhaͤlt sich zu dem des Betriebrades wiederum wie 1 : 4. Um der Welle, z, eine verschiedene (d.h. ruͤk- und vorgaͤngige) Bewegung geben zu koͤnnen, dient eine Vorrichtung, die in England allenthalben zu diesem Zweke angewandt wird. Sie besteht aus dem konischen Getriebe 3, welches in ein gleiches 4 von dem naͤmlichen Durchmesser greift; dieses arbeitet gegen selbiges in einen rechten Winkel, und dreht sich auf einem Zapfen 5, der an's Gestelle angeschroben ist. Das Getriebe 4 greift wieder in ein drittes 6 an der Welle, y, befestigtes. Lezteres ist wirklich fixirt an dieser, waͤhrend ersteres 3 mit dem Rade, y, sich auf der Welle ungehindert zu drehen vermag, ohne daß diese an seiner Bewegung Theil nimmt. In der Mitte zwischen den Getrieben 3 und 6 schiebt sich auf der Welle eine Huͤlse (7) auf und nieder, die durch eine erhabene an der Welle angebrachte Leiste, welche sich in einer ihrer Form correspondirenden Vertiefung des Canals der Huͤlse auf und ab bewegt, vor dem Drehen auf derselben gesichert ist. Sie ist mit erhabenen Raͤndern versehen, zwischen welchen eine Gabel 8 spielt. Diese ist den Gabeln ganz gleich, die man an allen Gouverneuren sieht. Durch selbige kann die Huͤlse waͤhrend ihres Umtriebes mit der Welle, z, ungehindert auf und nieder bewegt werden. Die Raͤnder der Huͤlse sind aber nach oben und unten mit Ansaͤzen 9 und 10 versehen, die hinter Erhoͤhungen oder in Vertiefungen der konischen Getriebe 3 und 6 greifen, wenn sie gegen eins oder das andere angeruͤkt werden. Beim Anruͤken dieser Ansaͤze an die Getriebe wird durch selbige der Huͤlse und mit ihr der Welle, z, eine verschiedene Umdrehung gegeben. Beide Raͤder muͤssen naͤmlich wegen des Zwischengetriebes eine entgegengesezte Bewegung um ihre Achse annehmen, wird nun die Welle, z, mit einem oder dem anderen in Verbindung gesezt, so wird ihr die Bewegung desjenigen mitgetheilt, an welches sie gekuppelt ist. Die die Huͤlse bewegende Gabel bildet das Ende eines Hebels, der sich bei 11 auf einer Stuͤze dreht. Diese Stuͤze ist an das Gestelle angeschroben. Der Hebel wird durch sein der Gabel entgegengeseztes Ende vermittelst der Stange 12, und diese durch den bei 13 gestuͤzten Hebel 14 von dem Gouverneur aus bearbeitet, so daß, wenn die Kugeln des lezteren steigen oder sinken, durch das Hebelsystem die Bewegung seiner Huͤlse 13 der auf die Welle, z, sich auf und nieder bewegenden Huͤlse 7 mitgetheilt wird. Der Gouverneur muß so umlaufen, daß durch die Raͤderverbindung desselben mit der Triebwelle fuͤr die Stellschraube diese zuruͤk gedreht und die Baken geloͤset werden, sobald die Kugeln des Gouverneurs zu sehr zu sinken beginnen und umgekehrt. Beim mittleren Stande der Kugeln, als demjenigen, dem bei dieser Vorrichtung die gesezliche Geschwindigkeit des Maschinensystems entspricht, ist die Huͤlse 7 der Welle, z, an keinem der Raͤder 3 und 6 gekuppelt, die Stellschraube bleibt also in Ruhe. Es wird mm jedem einleuchten, warum ich keine Stuͤzen am Gouverneur anbringe, um die Kugeln beim regelmaͤßigen Gange des Maschinensystems in ihrer dabei vorhandenen Stellung aufzunehmen, und ihr weiteres Sinken zu verhuͤten. Die Stange 12 ist hinter dem Zifferblatte 15, und zwar in der Gegend der Achse seines Zeigers 16 gezahnt, und greift in ein kleines Getriebe dieser Achse, um den Zeiger zu bewegen. Auf dem Zifferblatte wird beim Stande des Zeigers waͤhrend der regelmaͤßigen Geschwindigkeit des Maschinensystems ein Zeichen gemacht, und unter und uͤber demselben die Anzahl der Umlaͤuft des Gouverneurs in der Minute nach der jedesmaligen Stellung des Zeigers dabei bemerkt. Auf diese Weise gibt dieser Zeiger nachher durch den Stand des Gouverneurs immer dessen Geschwindigkeit an, aus welcher dann die des Wellbaums vom Maschinensysteme leicht calculirt werden kann, da das Verhaͤltniß der Schnurscheiben jenes Wellbaums und des Gouverneurs zu einander immer vor Augen liegt. Durch diese Vorrichtungen glaube ich die schwierige Aufgabe einer sich vollkommen selbst regulirenden Kraftmeßmaschine, die zu jeder Zeit das Kraftmoment eines sich drehenden Maschinensystems anzuzeigen vermag, genuͤgend geloͤset zu haben. Und sollte hie und da vielleicht an der Ausfuͤhrung noch etwas unvollkommen geblieben seyn, so hoffe ich doch den Weg und die Mittel gezeigt zu haben, durch welche jener heilsame Zwek erreicht werden kann. Moͤge Hr. Prony mit Schonung auf meine Bemuͤhungen, sein vortreffliches Princip zu vervollkommnen, und fuͤr die Anwendung bequemer und geschikter zu machen, herabsehen, und das, was guter Wille und Eifer fuͤr eine gute und nuͤzliche Sache bei mir ist, nicht fuͤr Anmaßung halten. In magnis voluisse sat est! – ––––––––– Ich kann nicht umhin, am Schlusse dieser Zeilen noch den Effect mitzutheilen, den meine Anwendung des Prony'schen Kraftmaßprincips in London auf die dortigen wissenschaftlichen Leute (scientific men), wie sie sich nannten, und auf die Classe der Maschinenbauer groͤßerer, niederer und ganz gemeiner hervorbrachte. Erstaunen mußte ich naͤmlich, daß auch nicht ein Einziger der lezteren das Princip richtig auffaßte und verstand, obgleich ich eine wissenschaftliche Erlaͤuterung desselben in englischer Sprache zu Jedermanns Unterricht gab, daß aber alle wissenschaftlichen Leute es theils wegen seines franzoͤsischen Ursprungs unbeachtet ließen,Die meisten derselben kannten Hr. Prony nicht dem Namen nach, und bewiesen durch mitleidiges Achselzuken den Grad der Verachtung, womit sie alles Franzoͤsische und uͤberhaupt alles Auslaͤndische, und sey es noch so vortrefflich und zwekmaͤßig, herabwuͤrdigen. Der englische Nationalstolz dringt selbst in die Wissenschaften. Das hatte ich nicht erwartet. Ich wollte durch Prony's in Deutschland allgemein geachteten und gefeierten Namen dem Kraftmaße meiner Dampfmaschine Auctoritaͤt verschaffen, wie sehr hatte ich mich aber geirrt. Diesem Irrthume habe ich nachher den groͤßten Theil meiner Calamitaͤten in England zu verdanken gehabt. Wie oft ist spaͤter mein fruͤheres zu großes Vertrauen zu der Freisinnigkeit einer Nation von mir bereut worden, deren Politik schon beweiset, daß fuͤr die ihr immer beigelegte Großmuth und Liberalitaͤt im Allgemeinen ganz fremd sind. theils dasselbe wirklich anfeindeten, und gehaͤssige Anmerkungen daruͤber machten, weil ich ihren Vorschlag durch ein Pumpenwerk, also auf dem Wege des Wasserhebens die Kraft meiner Dampfmaschine zu beweisen, aus dem Grunde nicht beruͤksichtigen konnte und wollte, weil sie mit einem Pumpenwerke dasjenige Gewicht von Wasser zu heben verlangten, was ohne alle Beruͤksichtigung der großen in den Pumpen und bei ihrer Bearbeitung durch eine Maschine sich findenden Nebenhindernissen der Theorie nach geliefert werden soll. Auf welcher Stufe der wissenschaftlichen Bildung die englischen Engineer stehen, moͤge die Auffuͤhrung folgender Einwuͤrfe gegen jene in London von mir erbaute Kraftmeßmaschine und eine zugleich zu beruͤhrende Aeußerung des Hrn. Fields, Compagnon von Hrn. Mandsley, in London und eines der ersten Engineers Englands beurkunden. Lezterer antwortete naͤmlich einmal einem nahen Anverwandten eines meiner Interessenten, der ihn nach seinem Urtheile uͤber meine Maschine befragte, sie habe keine Kraft, denn er koͤnne sie zum Stillstande bringen, wenn, er sich auf den Hebel der Kraftmeßmaschine niederseze. Ich muß hier bemerken, daß 64 Pfund am Ende des Hebels, das eigene Gewicht des Hebels selbst mit eingeschlossen, schon die durch meine Maschine darzulegende Kraft angaben, und daß der untersaͤzige Hr. Fields gewiß seine 150 Pfund wog. Als Einwuͤrfe der Engineers will, ich unter den vielen abgeschmakten nur die beiden abgeschmaktesten auffuͤhren. So sagte z.B. einer, und zwar ein sehr angesehener Engineer und Millwright (Muͤhlenbauer): die Friction, die die Kraft der Maschine angeben solle, wuͤrde durch das Schmieren der Vorrichtung sehr vermindert, gaͤbe daher zu geringe Resultate. Meine Bemerkung, daß die Maschine ja doch das Gewicht troz des Schmierens schwebend erhalte, und dieser Umstand stets einen gleichen Grad der Friction und zwar den durch das Gewicht bezeichneten angeben muͤsse, leuchtete ihm keineswegs ein, und war ihm durchaus nicht begreiflich zu machen. Ein anderer sagte, die Kraftmeßvorrichtung koͤnne aus dem Grunde kein gleiches Resultat geben, weil die Laͤnge des hoͤlzernen Hebels durch Veraͤnderungen in der Lufttemperatur modificirt wuͤrde. – Der Unterschied in der Laͤnge kann freilich sehr groß werden!!! Und diese Leute waren mit Hrn. Perkins Kraftmeßmaschine und deren Calculation voͤllig im Klaren, lieferten sogar die Calculationen dazu. Sollte Hrn. Perkins Kraftmeßmaschine eine Nachahmung der Prony'schen seyn, so war sie gewiß eine sehr ungluͤkliche zu nennen. Es scheint, als wenn auslaͤndische Waare in England nur verfaͤlscht, d.h. englisirt etwas gilt. Es muß doch ein Englaͤnder daran gepfuscht haben, um sie national zu machen.