Motor mit Schwefeläther. Von P. de Susini. Mit Abbildungen. Motor mit Schwefeläther. Bei den mittels directen Wasserdampfes gespeisten Motoren dürfte nach den Vervollkommnungen, welche dieselben im Laufe des letzten Jahrzehntes erfahren haben, die Aufgabe, den Brennwerth der Kohle in ein Maximum von Arbeit umzusetzen bezieh. den höchsten Nutzeffect der Motoren zu erreichen, als nahezu gelöst anzusehen sein; weniger gilt dies von den Dampfkesseln, betreffs der Ausbildung der Heizfläche und von den Feuerungsanlagen, obwohl auch hier bedeutende Fortschritte zu verzeichnen sind. Behufs noch weiterer Ausnutzung des Brennmaterials bezieh. der damit entwickelten hochgespannten Wasserdämpfe ging man dazu über, die letzteren nicht direct, sondern indirect in den Motoren zur Wirkung zu bringen, indem man sie, wie bereits früher geschehen, mit leicht verdunstbaren Flüssigkeiten in Verbindung brachte, deren Dämpfe mit erheblich höherer Spannung als diejenige des Wasserdampfes zur Speisung der Cylinder benutzt wurden. Es war der Franzose Trembley, welcher zuerst vor mehr als 40 Jahren versuchte, den Wasserdampf als Betriebsmittel von Motoren durch Schwefeläther, der bekanntlich bei sehr niedriger Temperatur (35° C.) siedet, zu ersetzen. Diese Versuche wurden vor einigen Jahren von Paul de Susini in Paris wieder aufgenommen und führten zur Construction der auch im Deutschen Reiche unter Nr. 52263 vom 17. November 1889 und Nr. 56589 vom 20. Juni 1890 patentirten Aetherdampfmaschinen (1893 287 * 217). Bei diesen Maschinen erfolgt die Verdampfung des Schwefeläthers auf indirectem Wege durch eine Feuerung, während dies bei einem neueren, ebenfalls von Susini entworfenen Motor, der nach Mittheilungen in Revue industrielle vom 11. Februar 1893 S. 53 seit Kurzem in der Fabrik von Bigeon zu Paris aufgestellt ist, wieder, wie Trembley vorgeschlagen, direct mittels Wasserdampfes geschieht. Während jedoch der Letztgenannte die seiner Zeit ein grosses Aufsehen erregende Zweicylindermaschine des Dampfbootes Du Trembley (1854 131 407 und 1854 134 161) derart construirte, dass der Abdampf des einen Cylinders den flüssigen Schwefeläther verdampfte, und dessen gespannte Dämpfe sich im zweiten Cylinder arbeitsverrichtend ausdehnen konnten, führt Susini dem Schwefeläther hochgespannten Kesseldampf zu und lässt die Aetherdämpfe nach einander in beiden Cylindern seines nach dem Verbundsystem arbeitenden Motors zur Wirkung kommen; hierbei sollen gewöhnlichen, ohne Condensation des Abdampfes arbeitenden Dampfmaschinen gegenüber Ersparnisse bis zu 65 Proc. erzielt werden. Die Schwierigkeiten, welche sich dem gefahrlosen Betreiben von Motoren mittels Schwefeläther früher entgegenstellten und besonders in Undichtigkeitsverlusten der Rohrleitungen, Cylinder deck ei, Kolben- und Schieberstangenstopfbüchsen u.s.w. bestanden, scheinen jetzt glücklich überwunden zu sein, was nicht zum wenigsten den äusserst genau arbeitenden Werkzeugmaschinen der Jetztzeit zu verdanken ist, wodurch in Verbindung mit Anordnungen, wie sie bei den mit ebenfalls sehr flüchtigen Flüssigkeiten arbeitenden Kälteerzeugungsmaschinen inzwischen geschaffen wurden, nennenswerthe Verluste an Schwefeläther vermieden werden. Die Abbildungen Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine Anlage, welcher Dampf aus einem Röhrenkessel A zugeführt wird, der in einem neben der Maschinenstube gelegenen, von dieser jedoch vollständig abgeschlossenen Raume aufgestellt ist. Die zur Vollziehung des Kreislaufes des Schwefeläthers erforderlichen Apparate sind in der Maschinenstube untergebracht und, um Platz zu sparen, was auf Schiffsfahrzeugen, sowie auch bei den meisten elektrischen Centralstationen in Städten von Wichtigkeit, über einander liegend angeordnet. Textabbildung Bd. 289, S. 104Susini's Aethermotor. Der als sogen. Hammermaschine ausgebildete Motor unterscheidet sich nur wenig von den nach diesem System erbauten Dampfmaschinen; er hat Cylinder von 229 bezieh. 452 mm Durchmesser für 300 mm Kolbenhub und entwickelt mit 420 k in der Stunde verdampftem Kesselwasser, welches Dampf von 8 bis 10 at Spannung liefert, eine effective Leistung von 50 ; hierbei gelangen die Aetherdämpfe mit einer Spannung von 25 at zur Maschine. Mit Hilfe eines in die vom Kessel A kommende Dampfleitung a eingeschalteten Druckminderventiles R wird der Wasserdampf auf eine der Temperatur der zu verwendenden Aetherdämpfe entsprechende Spannung gebracht und zunächst in die Mäntel der Cylinder geleitet, deren Wandungen damit eine Temperatur annehmen, welche etwas höher liegt, als diejenige der in dem Kessel C – Verdichtungskessel (condenso-générateur) genannt – erzeugten Aetherdämpfe; hierauf strömt der Wasserdampf durch das die Leitung b für die nach der Maschine strömenden Aetherdämpfe umgebende Rohr a1, von welchem noch, damit der Dampf gleichzeitig an beiden Enden des Kessels C zur Wirkung kommen kann, ein Rohr abzweigt in den letzteren, und bewirkt hier die Verdampfung des flüssigen Schwefeläthers. Der Kessel C besteht aus zwei concentrisch in einander liegenden Cylindern (Fig. 3), von denen der innere in der Mitte eine Rohrwand trägt, welche behufs Circulation des flüssigen Aethers mit zwischen den Rohren angebrachten Löchern von 8 mm Bohrung, sowie auf ihrem Umfange mit Rinnen versehen ist. Textabbildung Bd. 289, S. 105Fig. 3.Kessel für Susini's Aethermotor. Nach Bedürfniss kann dem Kessel C übrigens auch direct durch das von der Hauptleitung a abzweigende Rohr H Dampf zugeführt werden; letzterer umspült behufs Verdampfung des Aethers den mit aufgeschweissten Böden versehenen Innencylinder des Kessels C und geht durch das Rohrbündel desselben. Das sich bildende Condensationswasser fliesst in dem Rohre c nach dem Dampfkessel A zurück, um hier von Neuem verdampft zu werden, während die Aetherdämpfe nach erfolgter Expansion in den beiden Cylindern der Maschine durch das Rohr b1 in den Condensator D entweichen, der in gleicher Weise wie der Kessel C aus zwei in einander liegenden Cylindern gebildet ist. Um eine möglichst wirksame Condensation im Kessel D herbeizuführen, strömt das durch den Stutzen x (Fig. 2) desselben einströmende kalte Wasser wegen einer direct hinter dem genannten Stutzen liegenden Scheidewand erst durch das Röhrenbündel des Innencylinders und erst in seinem Rücklaufe um diesen herum nach dem Ablaufrohre y; der wieder flüssig gewordene Aether tritt dagegen durch den Stutzen d in das Saugrohr einer Pumpe E (Fig. 1 und 2), deren Druckleitung e mit dem Kessel C in Verbindung steht, so dass der Kreislauf der beiden Flüssigkeiten von Neuem erfolgen kann. Im Kessel C liegen 860 Rohre von 16 mm innerem Durchmesser und 1 mm Wandstärke, im Condensator 1264 Rohre von 11 mm innerem Durchmesser bei einer Wandstärke von 0,5 mm; beide Kessel sind mit den zum Ingangsetzen der Maschine, sowie zur Sicherheit des Betriebes nothwendigen Armaturen ausgerüstet. Zum Reinigen, wie auch zum Füllen des Kessels C dient das Rohr V (Fig. 3), während die Rohre m und n nach einem Manometer bezieh. Vacuummeter führen. Die beiden am Kessel C angeordneten Sicherheitsventile (Fig. 1) für je einen der beiden Cylinder liegen in Gehäusen, deren Aussenflanschen durch Krümmer f mit dem in die Atmosphäre ausmündenden Steigrohr f1 verbunden sind; alle Rohre, welche mit dem Innencylinder in Verbindung stehen, sind nach aussen sorgfältig durch Stopfbüchsen abgedichtet. Auch am Condensator D ist für jeden der beiden Cylinder, sei es für den Fall, dass ein Entweichen von Aether in den äusseren Cylinder oder eine zu grosse Spannung in Folge unterbrochener Condensation der Aetherdämpfe im inneren Cylinder stattfindet, ein Sicherheitsventil vorgesehen, deren Gehäuse ebenfalls an das Steigrohr f1 anschliessen; die Grösse des Gegendruckes kann auch hier an einem Manometer oder Vacuummeter abgelesen werden. Das Dichthalten von Schieber- und Kolbenstangen-Stopfbüchsen der Maschine, was für den gefahrlosen und ökonomischen Betrieb von höchster Wichtigkeit, hat Susini durch eine Einrichtung, wie sie in ähnlicher Weise sich an den Compressoren von Kälteerzeugungsmaschinen vorfindet, zu erreichen gesucht. Textabbildung Bd. 289, S. 105Fig. 4.Stopfbüchse für Susini's Aethermotor. Jede Stopfbüchse ist nämlich von einem mit Glycerin angefüllten Mantel umgeben, der, wie in Fig. 4 ersichtlich, durch Kanäle mit den Oeffnungen eines zwischen Grundbüchse und Brille liegenden kleinen Kolbens aus Bronze in Verbindung steht; das Glycerin verhütet ein Entweichen der Aetherdämpfe und dient gleichzeitig zur Schmierung der Stangen. Wegen der geringen Dichtigkeit der Aetherdämpfe im Verhältniss zum Glycerin treten erstere bei eintretenden Undichtheiten durch das Glycerin in die Oeffnungen des kleinen Kolbens und von hier durch den mit Glycerin angefüllten Mantel in das Röhrchen eines auf der Stopfbüchse befestigten Behälters, dessen oberer Theil mit einem Manometer versehen ist; zum Erkennen des Flüssigkeitsspiegels des Glycerins im Behälter dient ein Schauglas. Behufs Circulation des Glycerins führt ein auf der Abbildung (Fig. 4) punktirt angegebenes Röhrchen vom unteren Theile des Behälters nach dem tiefsten Punkte des Stopf büchsenmantels und, um die in den Behälter aufsteigenden Aetherdämpfe wieder zu verdichten, vom oberen Theile desselben noch ein Röhrchen nach dem Condensator. Textabbildung Bd. 289, S. 105Fig. 5.Susini's Abscheider für den Aethermotor. Zur Abscheidung des von den Aetherdämpfen mitgerissenen Glycerins dient ein in dem Ausströmrohr b1 (Fig. 1 und 2) eingeschalteter Reinigungsapparat F, dessen Construction aus Fig. 5 hervorgeht. Beim Durchströmen der Aetherdämpfe durch die zwischen Ein- und Austrittsstutzen des Reinigungsapparates in den concentrisch zu einander liegenden Blechcylindern schachbrettförmig angeordneten Oeffnungen werden dieselben vom Glycerin befreit; letzteres sammelt sich am Boden des Apparates an und kann diesem beim Anhalten der Maschine entnommen werden. Die Anlage arbeitet ausschliesslich mit frischem Kesseldampf, doch würden sich Aenderungen nicht nöthig machen, sofern Abdampf zur Verwendung gelangte – höchstens dass noch selbsthätige Reinigungshähne für das Condensationswasser anzuordnen sind. Nachstehend einige Versuchsergebnisse des Motors: Admissionsdruck 25 k Druck der abziehenden Aetherdämpfe 0,5 k Expansionsgrad des kleinen Cylinders 6,423            „               „   grossen       „ 3,892 Gesammtexpansion 25 fach Effective Leistung 50 Soll eine mittels Wasserdampf gespeiste Condensationsmaschine von gleichen Abmessungen wie die vorstehend genannte Aethermaschine die Leistung von 50 effectiven mit derselben Gesammtexpansion (Eg = 0,04) und einer Admissionsspannung von 9 at (abs.) entwickeln, so müsste dieselbe nach dem Hilfsbuch für Dampfmaschinentechniker von Hrabák, 2. Aufl. 1891 S. 96, mit 2,5 m Kolbengeschwindigkeit, entsprechend 250 Umdrehungen in der Minute, laufen, während die Aethermaschine zur Hervorbringung der genannten Leistung nur eine Kolbengeschwindigkeit von 0,65 m, entsprechend 65 Umdrehungen in der Minute, braucht. (Hierbei ist ein Wirkungsgrad von 0,7 angenommen.) Ein Vorzug der Aethermaschine gegenüber der mit Wasserdampf betriebenen Maschine besteht demnach – gleiche Leistungen vorausgesetzt – schon darin, dass die Rohrleitungen, Ein- und Austrittskanäle viel kleiner werden als für den Dampf, bei dem sie wegen der bedeutend höheren Kolbengeschwindigkeit entsprechend grössere Abmessungen erhalten müssen, in Folge dessen auch Schieber, Excenter u. dgl. grösser ausfallen. Wie bereits oben bemerkt, waren zur Hervorbringung der Leistung von 50 effectiven der Aetherdampfmaschine in der Stunde 420 k Wasser zu verdampfen. Beim Betreiben der Maschine mittels Wasserdampf würden nach Hrabák mit geheiztem Mantel des Hoch-, Niederdruckcylinders und Zwischenbehälters bei exacter Ausführung und Instandhaltung für 1 indicirte und Stunde 6,5 k, demnach für \frac{50}{0,7}= etwa 70 indicirte 455 k Dampf in der Stunde erforderlich sein. Rechnet man für Abkühlungsverluste in den Dampfleitungen und für aus dem Kessel etwa mitgerissenes Wasser 5 Proc. des zum Betreiben der Maschine nöthigen Dampfes, so müssen bei der mit Wasserdampf betriebenen Maschine stündlich ungefähr 480 k Wasser im Kessel verdampft werden, was zu Gunsten der Aethermaschine eine Ersparniss von 60 k Wasser in der Stunde oder von ungefähr 14,3 Proc. ergibt. In Wirklichkeit wird die Ersparniss noch bedeutender ausfallen, da der Dampfconsum einer Maschine von 50 effectiven sich wohl stets höher als 6,5 k für 1 indicirte und Stunde stellen wird. Die Cylinder der Aethermaschine besitzen Wandstärken von 25 mm, was in Anbetracht des hohen Anfangsdruckes der Aetherdämpfe, deren Temperatur diejenige der Wasserdämpfe von 9 at Spannung indess noch nicht erreicht, gerechtfertigt erscheint. Beide Cylinder arbeiten mit von Hand einstellbarer Meyer'scher Expansionssteuerung; der Regulator, System Denis, bethätigt eine in der Zuführungsleitung der Aetherdämpfe hinter einem Absperrventil liegende Drosselklappe. Behufs Ausgleichung der Gewichte der bewegten Massen sind die Kurbeln mit angeschmiedeten Gegengewichten von je 255 k versehen. Der Motor dürfte namentlich als Schiffsmaschine ganz vorzügliche Dienste leisten, da die hoch gespannten Aetherdämpfe in Verbindung mit grossen Kolbengeschwindigkeiten für eine gewisse Leistung nur geringe Constructionsabmessungen erfordern; andererseits lässt sich wegen der geringen latenten Verdampfungswärme des Aethers die zum Betriebe erforderliche Spannung desselben sehr schnell erreichen und da ferner nur eine geringe Steigerung der Spannung des Wasserdampfes nothwendig ist, um diejenige der Aetherdämpfe ganz bedeutend zu vergrössern, auch die normale Leistung des Motors in verhältnissmässig kurzer Zeit nicht unerheblich steigern. Hierzu kommt weiter, dass dasselbe Wasser stets von Neuem in den Kessel zurückgelangt, wodurch Kesselsteinbildungen vermieden, sowie wegen der gleichmässigen Temperaturen, denen die Wendungen des Kessels unterworfen, auch die Bleche weniger angestrengt werden. Um die Leistungen eines kleineren mit Schwefeläther betriebenen Motors festzustellen, wurden in den Werkstätten von Digeon an einer wagerechten Eincylindermaschine von 300 mm Cylinderdurchmesser bei 400 mm Kolbenhub bezügliche Versuche angestellt; der Kessel zur Erzeugung des zur Verdampfung des Aethers erforderlichen Wasserdampfes besass eine Heizfläche von 6 qm. Der Dampf gelangte mit einer Spannung von 2,75 k in den Verdichtungskessel mit 32 qm Verdampfungsoberfläche; die dem letzteren entströmenden Aetherdämpfe zeigten eine Spannung von 8,75 k. Es ergaben sich folgende Resultate: Minutliche Umdrehungen des Motors 60 Mittleres Gewicht am Bremszaum 136 k Eigengewicht 4,7 k Totales Gewicht 140,7 k Hebelarm 1,242 m Effective Leistung 14,632 Mittlere indicirte Leistung 19,623 Wirksame Kolbenoberfläche 0,0706 qm Brennmaterial für 1 ind. und Stunde 0,866 k Verdampftes Wasser für 1 ind. und    Stunde 5,970 k Condensationswasser für 1 ind. und    Stunde 276 l Da der Kessel eine Heizfläche von 6 qm, d.h. für 1 indicirte von nur 0,3058 qm besitzt und selbst die grössten mit natürlichem Zug arbeitenden Kessel zur Erzeugung von Betriebsdampf eine Heizfläche von mindestens 0,8 qm für 1 indicirte erfordern, ergibt sich zu Gunsten der mit Aether betriebenen Anlage eine Ersparniss an Heizfläche von 0,4942 qm für jede indicirte oder von 61,77 Proc. Ein zweiter Versuch wurde an demselben Motor mit Wasserdampf von 7,4 k Spannung angestellt; höhere Spannungen liessen sich wegen der unzureichenden Speisung des Kessels, der eine verhältnissmässig grosse Menge Dampf liefern musste, nicht erreichen. Bei diesen Versuchen wurden nachstehende Resultate erzielt: Effective Leistung 7,64 Brennmaterial für 1 ind. und Stunde 2,771 k Verdampftes Wasser für 1 ind. und    Stunde 20 l Condensationswasser für 1 ind. und    Stunde 488 l Schliesslich wurde noch ein dritter Versuch mit dem Abdampfe, welcher einem kleinen am Kessel montirten Motor von Olry und Granddemange entströmte, vorgenommen; der mittels des Abdampfes in dem Verdichtungskessel verdampfte Aether diente wie vordem zum Betreiben der wagerechten Eincylindermaschine. Hierbei wurden folgende Zahlen festgestellt: Leistung des kleinen Dampfmotors   4,97 Anfängliche Spannung der Aetherdämpfe   5,4 k Leistung der wagerechten Maschine mit    Aether   7,32 Totale entwickelte Leistung 12,29 Der bei sämmtlichen Versuchen festgestellte äusserst ökonomische Betrieb der mit Schwefeläher betriebenen Motoren rührt im Wesentlichen daher, dass sich, gleiche Temperaturen im Condensator vorausgesetzt, die Expansion der hochgespannten Aetherdämpfe, welche im Uebrigen nach den abgenommenen Indicatordiagrammen ziemlich genau der adiabatischen Curve entsprechend ausfällt, weiter treiben lässt, als diejenige der Wasserdämpfe mit geringeren Anfangsspannungen und ferner bei Einströmung und Expansion der Aetherdämpfe in Folge Berührung derselben mit den metallischen Cylinderwandungen keine Condensationsverluste, wie dies bei den Wasserdämpfen der Fall ist, entstehen; erstere werden vielmehr, da im gesättigten Zustande durch die angewärmten Cylinderwandungen, welche, wie bereits erwähnt, eine höhere Temperatur als die Aetherdämpfe selbst besitzen, überhitzt, und verlassen die Maschine mit einer Temperatur, welche merklich höher liegt, als diejenige, welche ihrer absoluten Endspannung entspricht. Was noch die mit Anwendung des Schwefeläthers verbundenen Gefahren anbelangt, so ist anzuführen, dass derselbe mit der atmosphärischen Luft ein explosives Gemenge bildet, und deshalb zwischen Kessel- und Maschinenraum keine directe Verbindung bestehen darf; ferner ist wegen der leichten Entzündung des Schwefeläthers jeder Feuerfunke, z.B. aus Tabakspfeifen, Cigarren u. dgl. von dem Maschinenraum fern zu halten, wie auch dessen Beleuchtung nur mittels elektrischer Glühlampen, anderenfalls von aussen geschehen darf. Das gegenüber der atmosphärischen Luft bedeutende specifische Gewicht des Schwefeläthers (1 : 2,586) verhütet im Uebrigen ein schnelles Vermengen desselben mit der ersteren und da der Schwefeläther ausserdem einen äusserst scharfen, durchdringenden Geruch besitzt, werden etwaige Undichtheiten dem Maschinenpersonal bald bemerkbar, so dass frühzeitig genug Vorkehrungen zur Verhütung jeglicher Gefahr getroffen werden können. Uebrigens hat ein weit entzündlicherer Stoff als Schwefeläther – der Schwefelkohlenstoff – in der Industrie zum Extrahiren von Oel aus Samen aller Art eine ausgedehnte Verwendung gefunden, ohne durch seine Gefährlichkeit bisher Anlass zur Nichtweiterbenutzung gegeben zu haben. Die Entzündungstemperatur des Schwefelkohlenstoffes beträgt nach Frankland 149° C, während festgestellt wurde, dass sich Schwefeläther bei dieser Temperatur noch nicht entzündete. Die Schwierigkeiten in der Benutzung des Schwefeläthers erscheinen demnach nicht so gross, um dessen Einführung zu dem besprochenen Zwecke zu verhindern, um so weniger, als damit nach obigen Versuchen die Ersparniss an Betriebskosten eine ganz erhebliche wird. Freytag.