Ueber Dreifach-Expansionsmaschinen und die in Whitworth's Laboratorium zu Manchester ausgeführten Dampfmaschinenversuche. Ueber Dreifach-Expansionsmaschinen. Es wurden, wie die Oesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1892 S. 187, nach Ingeniörs Föreningens Förhandlingar mittheilt, zu diesen Versuchen, welche von John Ramsbottom, John Robinson und Osborne Reynolds nach einer Berathung mit William Mather angestellt wurden, drei besondere zu einer Dreifach-Expansionsmaschine vereinigte Dampfmaschinen der heute als die besten anerkannten Constructionstypen benutzt, deren Hauptdimensionen aus nachstehenden Angaben ersichtlich sind: Maschine Cylinder-Durchmesser Hub Stangen-Durchmesser Nr. I (Hochdruck)Nr. II (Mitteldruck)Nr. III (Niederdruck)Luftpumpe zu Nr. IIISpeisepumpe zu Nr. III   5  8129    1½ 101015    4½2    2¾   2¾4–– Zoll engl. Bei jeder Maschine waren die Cylinderwände und beide Deckel mit besonderen Dampfmänteln versehen, die entweder einzeln für sich oder aber alle zusammen mit Dampf angefüllt werden konnten oder leer blieben. Jede Maschine war für einen Dampfdruck bis zu 200 Pfund auf 1 Quadratzoll engl. und für eine Kolbengeschwindigkeit bis zu 1000 Fuss engl. in der Minute (5,1 m in der Secunde) construirt und besass eine Expansionsvorrichtung, welche Füllungen von 0 bis 0,8 des Kolbenhubes gestattete. Eine dieser Maschinen war mit einem Aussencondensator von 160 Quadratfuss Kühlfläche versehen und die beiden anderen waren so eingerichtet, dass der Abstoss entweder direct in die Luft oder in ummantelte Zwischenbehälter erfolgte, aus denen dann die nächste Maschine ihren Dampf entnahm. Jeder Zwischenbehälter stand noch durch ein directes Rohr mit dem Kessel in Verbindung, um abwechselnd benutzt werden zu können. Der Dampfkessel besass den gewöhnlichen Locomotiventypus mit 5 Quadratfuss Rostfläche, 200 Quadratfuss Heizfläche und war für einen Dampfdruck von 200 Pfund auf den Quadratzoll berechnet; in dem Kesselhause hatte noch ein Vorwärmer von 50 Quadratfuss Erwärmungsfläche Aufstellung gefunden, in welchem sich die Heizgase in entgegengesetzter Richtung zum Wasser bewegten. Für die Luftzuführung zur Feuerung benutzte man natürlichen oder nach dem Princip des verschlossenen Aschenraumes verstärkten Zug; an Brennstoff wurden stündlich 160 Pfund verbraucht. Man suchte durch die getroffenen Vorbereitungen festzustellen, wie jeder Theil und ebenso die Arbeit eines jeden einzelnen Organes unabhängig von der Arbeit der übrigen seine Bestimmung erfüllt; zu dem Zwecke hatte man den Kessel und die drei Maschinen von einander getrennt, so dass die betreffenden Abstände 20, 7 und 12 Fuss betrugen. Den Dampf leitete man durch fünf Rohrsysteme und die Wellenleitung von den Maschinen erstreckte sich über eine Länge von 36 Fuss. Diese Maschinenausbreitung verursachte eine bedeutende Erhöhung der Wärmeausstrahlung zugleich mit vergrösserten Reibungsverlusten, welche Grössen jedoch einzeln gemessen werden konnten und deshalb das Resultat in keiner Weise beeinflussten. Die ohne besondere Anstrengungen vorgenommenen, wie eine gewöhnliche Laboratoriumsarbeit geleiteten Untersuchungen wurden mit zwei Versuchen wöchentlich einen ganzen Cursus hindurch fortgesetzt; jede Untersuchung nahm zwei, vier bis sechs Stunden in Anspruch. Nach den ersten 24 Probeversuchen stellte man eine Tabelle auf, indem man mit einer Versuchsreihe über Dreifach-Expansionsmaschinen bei einem Dampfdrucke von 200 Pfund auf den Quadratzoll engl. mit oder ohne Dampfmäntel begann. Diese 32 Versuche umfassende Reihe begann im October 1888 und endete im April 1889. Man machte mehrere Versuche mit allen möglichen Kolbengeschwindigkeiten und da das Resultat bis auf 1 Proc. genau stimmte, nahm man den Mittelwerth von drei Versuchen mit und ohne Dampf in den Mänteln als Untersuchungsresultat an. Die Umstände, unter denen diese Versuchsreihen ausgeführt wurden, waren in ökonomischer Hinsicht viel günstiger, als irgend welche bisher in der Praxis vorgenommenen, und obgleich man mit diesen Probemaschinen nur beabsichtigte, die Ursachen eines schlechten Effectes zu ergründen und nicht den höchsten ökonomischen Nutzen zu erzielen, war es doch sehr wünschenswerth, dass die erlangten Resultate rücksichtlich der verhältnissmässig unbedeutenden Maschinengrösse auch aus anderen Gründen nicht weit hinter den Resultaten zurückblieben, die man in der Praxis von erstklassigen selbst bedeutend grösseren Maschinen verlangt. Der Kohlen- und Wasserverbrauch in Pfunden in der Stunde und für indicirte Pferdekraft ergab sich zu: Mit Ohne Dampfmantel Ganzer Kohlenverbrauch   1,50 –   1,33   1,81 –   1,62 Mit Abzug für Wärmestrahlung   1,30 –   1,21   1,77 –   1,54 Ganzer Wasserverbrauch 14,10 – 12,68 17,30 – 15,90 Mit Abzug für Wärmestrahlung 12,30 – 11,90 16,60 – 15,10 Obgleich diese Resultate als äusserst gut gelten können, so waren doch die Quellen und das Maass der verschiedenen Verluste deutlich erkennbar. So waren bei Anwendung von Dampfmänteln 19,4 Proc. aller Wärme, die die Maschine empfing, die Ausstrahlung unberücksichtigt, in Nutzarbeit umgesetzt worden, und ohne Mäntel 15,5 Proc. Die grösste Wärmemenge, die in Nutzarbeit umgesetzt werden konnte, insofern keine secundären Verluste vorkamen, hätte 23 Proc. betragen sollen. Mit Dampfmänteln erreichten demnach die Verluste durch obige secundäre Ursachen 17 Proc. und ohne Mäntel 34 Proc. Die Art dieser Verlustvertheilung war auch deutlich in die Augen fallend. Eine wichtige Quelle, welche mit Mänteln 5 Proc. des Gesammtverlustes erreichte, kam dabei zum erstenmal an den Tag; dieselbe bestand in der Wärmemenge, welche von der Oberfläche des Cylinders und der Kanäle fortgeleitet wurde, und zwar in Folge der Expansion, welche nach dem Dampfaustritte aus dem Cylinder eintrat. Die Wirkungen, welche die Condensation im (Minder ausübte, zeigte deutlich und klar ein gewöhnliches Diagramm, welches man während des Versuches nahm. Obgleich diese Versuche allein nicht hinreichten, um für diese Condensation ein vollständiges Gesetz aufzustellen, so zeigten sie doch in schlagender Weise, dass diese auf gewissen und bestimmten umständen beruht. Besonders ein Umstand, der früher keine sehr grosse Aufmerksamkeit auf sich gezogen hatte, erschien hierbei gerade hinsichtlich der Mantelwirkung von grösster Bedeutung. Das Diagramm zeigte nämlich, dass, wenn die Temperatur in den Mänteln der Maschine I die gleiche wie die Anfangstemperatur des Dampfes war, das Einwirkungsvermögen der Mäntel auf die Cylindercondensation höchst gering war. In der Maschine II dagegen, wo die Temperatur des Manteldampfes 80° F. höher war als die Anfangstemperatur im Cylinder, zeigte es sich, dass sich die Cylindercondensation von 30 Proc. auf 5 Proc. reducirte. In der Maschine III endlich, wo die Mantelwärme 180° F. höher als die Cylindertemperatur war, war die Condensation vollständig ausgeblieben. So ergab sich aus diesen Versuchen unter Anwendung frischen Dampfes direct aus dem Kessel in den Mänteln, dass ein Niederdruckcylinderdiagramm, wahrscheinlich auch zum erstenmal, erhalten werden konnte, in welchem die Expansionscurve vollständig mit jener für gesättigtesten Wasserdampf zusammenfiel.