Part 12

Die erste Dampfmaschine wurde von ^Newcomen^ und ^Cawley^ 1705 konstruiert, und fand bald Verbreitung in Bergwerken. In einem vertikal stehenden Cylinder befindet sich der luftdicht anschließende Kolben; er ist durch eine Kette an einem Hebel befestigt, dessen anderer Arm durch eine zweite Kette die Pumpenstange einer Saugpumpe trägt. Durch ein Übergewicht wird die Gesamtbelastung auf Seite der Pumpe etwas größer gemacht als auf Seite des Kolbens.

[Abbildung: Fig. 93.]

Wenn nun der Dampfkolben sich unten befindet, wird durch ein Rohr der Dampf in den Cylinder geleitet; der Dampf hat einen Druck von einer Atmosphäre, trägt also den auf dem Kolben lastenden Luftdruck, weshalb der Pumpenkolben das Übergewicht bekommt und nach abwärts geht; hiebei füllt sich der Dampfcylinder mit Dampf. Nun wird das Dampfzuleitungsrohr abgesperrt, und ein anderes Rohr geöffnet, das auch unten in den Cylinder mündet, und von einem mit kaltem Wasser gefüllten, etwas höher stehenden Reservoir herkommt. Es spritzt dann durch die mit vielen kleinen Löchern versehene Mündung dieses Rohres das Wasser fein zerteilt in den Dampf und kühlt ihn ab; dadurch kondensiert er sich und bekommt eine niedrige Spannkraft, etwa ¹/₈ Atmosphäre (51°). Auf die obere Fläche des Kolbens drückt aber die äußere Luft mit 1 Atmosphäre, also mit einem Überdruck von ⁷/₈ Atm.; #dieser Druck bewegt den Kolben nach abwärts und hebt dadurch den Kolben der Pumpe# und dadurch das Wasser. Ist der Kolben unten angelangt, so läßt man durch eine dritte kurze Röhre das im Cylinder befindliche Wasser ablaufen, und beginnt wieder von neuem, läßt also wieder Dampf einströmen u. s. w. Da bei diesen Maschinen nicht der Druck des Dampfes eigentlich die Arbeit leistet, sondern der äußere Luftdruck, so nennt man sie auch #atmosphärische Maschinen#; ^der Dampf ermöglicht, durch seine Kondensation einen luftleeren Raum, richtiger, einen Raum von geringem Drucke herzustellen^.

69. Die Watt’sche Dampfmaschine.

James Watt konstruierte unter Benützung der bei der atmosphärischen Maschine auftretenden Vorgänge eine Dampfmaschine, die er so vorzüglich einrichtete, daß sie auch jetzt noch in ihren wesentlichen Teilen beibehalten ist, und die so bedeutend von der früheren Maschine verschieden war, daß man Watt den Erfinder der Dampfmaschine nennt[4].

[4] James Watt lebte 1736-1819; die erste Dampfmaschine wurde fertig 1784.

Die wesentlichen Teile dieser Watt’schen und ebenso jeder anderen Dampfmaschine werden im folgenden beschrieben:

70. Cylinder und Steuerung.

[Abbildung: Fig. 94.]

Der #Dampfcylinder#. Er kann in jeder Lage angebracht werden; in ihm bewegt sich der luftdicht anschließende Kolben ~K~; an diesem ist die ^Kolbenstange^ ~S~ befestigt, welche die eine ^Verschlußplatte^ ~Z~ des Cylinders luftdicht durchdringt in einer Stopfbüchse ~B~. Auf dem Cylinder sitzt der ^Schieberkasten^ ~C~, in welchen der Dampf durch das ^Dampfzuleitungsrohr^ ~L~ geleitet wird; vom Schieberkasten führen zwei breite Röhren ~G~ zu den Enden des Cylinders. Damit der Dampf nicht gleichzeitig auf beiden Seiten, sondern abwechselnd erst auf der einen, dann auf der andern Seite des Cylinders einströmt, ist das ^Schieberventil^ ~V~ vorgelegt. Das ist ein kleines im Schieberkasten befindliches Kästchen, welches so steht, daß es die eine Röhre verdeckt, und dann mittels einer nach außen führenden Stange, der ^Schieberstange^ ~M~, so verschoben werden kann, daß es die andere Röhre verdeckt. #Durch die Stellung des Schieberventils kann der Dampf gesteuert, das heißt so geleitet werden, daß er bald auf die eine, bald auf die andere Seite des Kolbens drückt, und ihn so hin- und herbewegt.# Zwischen den beiden Mündungen der Dampfkanäle ~G~ befindet sich eine Öffnung ~P~, die nach aufwärts führt. Sie steht durch das Schieberventil mit der ^Abdampfseite des Cylinders^ in Verbindung, so daß der auf der Rückseite des Kolbens befindliche Dampf, der Abdampf, durch sie abströmen kann.

[Abbildung: Fig. 95.]

Dadurch wird erreicht, daß der Kolben abwechselnd vorwärts und rückwärts bewegt wird. Eine solche Einrichtung genügt z. B. beim #Dampfhammer#. Auf einem starken Gerüste steht oben der Cylinder vertikal, die Kolbenstange geht nach abwärts und trägt den als Hammer dienenden Eisenblock, unter welchem sich der Amboß befindet. Man läßt den Dampf unter dem Kolben einströmen, so wird der Kolben und somit der Hammer gehoben; nun läßt man den im Cylinder befindlichen Dampf in die freie Luft hinausströmen, dann fällt der Hammer durch sein Gewicht herab. Bei einem Kolbendurchmesser von 40 _cm_ und einem Dampfdruck von 8 Atm. darf das Gewicht des Hammers nebst Kolbenstange und Kolben 170 Ztr. betragen. #Der schwere Hammer wird durch die Kraft des Dampfes gehoben und schwebend erhalten.# Eine ähnliche Einrichtung hat die Dampframme. Bei den meisten Dampfmaschinen wird ^die hin- und hergehende^, #oscillierende# Bewegung des Kolbens in eine #rotierende# auf folgende Weise verwandelt. Die Kolbenstange ist mit ihrem Ende beweglich mit einer ^Schub-^ oder ^Pleuelstange^ verbunden und diese greift an einer ^Kurbel^ an, welche an der ^Achse, der Hauptachse^ der Maschine, angebracht ist. Wenn der Kolben hin- und herbewegt wird, so wird die Achse umgedreht.

[Abbildung: Fig. 96.]

Auf dieser Hauptachse ist meist ein ^Schwungrad^ angebracht, ein sehr großes und schweres Rad, das den Gang der Maschine gleichmäßig macht und insbesondere über die ^toten Punkte^ hinweghilft. Wenn der Kolben am vorderen oder hinteren Ende angelangt ist, so stehen Pleuelstange und Kurbel in derselben Richtung; es kann also die Kraft des Kolbens nicht umdrehend wirken, und zudem hat der Dampf in dieser Stellung meistens keine Kraft, weil hiebei das Schieberventil eben umgestellt oder verschoben wird. ^Toter Punkt^. Das Schwungrad bewegt sich aber infolge seines Beharrungsvermögens weiter und hilft der Maschine über den toten Punkt hinweg. Zudem macht das Schwungrad den Gang der Maschine gleichmäßig. Vom Schwungrad aus wird die Bewegung durch ^Zahnräder^ oder durch die ^Treibriemen^ auf eine ^Welle^ geleitet, die ^Hauptwelle^, und von da aus zur Bewegung der verschiedenen ^Arbeitsmaschinen^ verwendet.

#Der Excenter oder die excentrische Scheibe dient zur Selbststeuerung des Dampfes.# Auf der Hauptachse ist eine Scheibe so angebracht, daß ihr Mittelpunkt etwas außerhalb des Mittelpunktes der Hauptachse liegt, also ^excentrisch^. Um die Scheibe ist ein Messingring gelegt, an welchem die Schieberstange befestigt ist; dreht sich die Hauptachse, so kommt der weiter herausragende Teil des Excenters bald nach vorn, bald nach hinten, schiebt also den Ring, und damit auch das Schieberventil vor- und rückwärts, und es ist leicht, den Excenter so anzubringen, daß das Schieberventil seine Bewegungen auch zur rechten Zeit macht.

An der Hauptachse ist noch ein Excenter oder eine kleine Kurbel angebracht, durch welche die Speisepumpe bewegt wird.

[Abbildung: Fig. 97.]

Der #Centrifugalregulator# soll bewirken, daß die Maschine in ihrer Geschwindigkeit sich nur wenig ändert, wenn der Dampfdruck im Kessel sich ändert oder auch, wenn zeitweise von der Maschine mehr Arbeit gefordert wird. Von der Hauptachse aus wird durch Zahnrad oder Treibriemen eine vertikale Stange ~A~ umgedreht; an ihr sind oben zwei nach abwärts hängende Stangen beweglich eingelenkt, die an den unteren Enden zwei schwere Kugeln ~B~ tragen. Je rascher die Maschine geht, desto weiter fliegen die Kugeln durch die sogenannte ^Centrifugalkraft^ auseinander. Etwa in der Mitte der Stangen sind zwei andere Stangen beweglich eingelenkt, die mit ihren unteren Enden an einer Hülse ~H~ angreifen, welche die vertikale Stange umgibt; je rascher die Maschine geht, desto höher steigt die Hülse. Diese hat nun unten zwei hervorragende ringförmige Wülste, und zwischen diese greift das gegabelte Ende ~c~ eines Winkelhebels, so daß dies Hebelende um so höher gehoben wird, je rascher die Maschine geht. Das andere Ende ~k~ des Hebels geht dann nach einwärts und dreht dabei eine im Dampfzuleitungsrohre angebrachte Scheibe oder Klappe (die ^Drosselklappe^) so, daß sie das Dampfzuleitungsrohr mehr versperrt, so daß nicht mehr so viel Dampf zum Cylinder kommen kann. Das Umgekehrte findet statt, d. h. die Drosselklappe öffnet sich und läßt mehr Dampf in den Cylinder, wenn die Maschine zu langsam geht.

71. Der Kondensator.

[Abbildung: Fig. 98.]

Der ^Kondensator^. Auf die eine Seite des Kolbens drückt der Dampf vom Kessel her, während auf der andern Seite der Dampf mit der freien Luft in Verbindung steht, also ausströmt und nur eine Spannkraft von 1 Atm. (besser ca. 1¼ Atm. wegen der Reibung) hat. #Um den Druck des Abdampfes vermindert sich der wirksame Druck des Dampfes.# Um diesen schädlichen Druck des ^Abdampfes^ wegzuschaffen und damit den Druck des Kesseldampfes besser auszunützen, dazu dient der ^Kondensator^. Er ist ein ziemlich geräumiger Behälter ~D~ aus Kesselblech, in welchen durch eine Röhre ~A~ der Abdampf eingeleitet wird. Ferner führt in ihn eine Röhre, die von einem Behälter kalten Wassers, einem Flusse, Bache u. s. w. herkommt und mit vielen feinen Öffnungen (Brause) endigt: #durch Einspritzen von kaltem Wasser wird der im Kondensator befindliche Dampf abgekühlt und kondensiert und erhält dadurch eine niedrige Spannkraft; es strömt dann vom Abdampfraume so viel Dampf in den Kondensator, bis der Druck des Abdampfes fast gleich ist dem des Kondensators.# Das Hinunterströmen des Dampfes geschieht ^sehr rasch^, schon während der Kolben in der Nähe des toten Punktes steht und umgekehrt, so daß sogleich beim Wiederbeginne und während seiner Bewegung auf der Abdampfseite nur ein geringer Dampfdruck von ¼ bis ¹/₃ Atm. vorhanden ist.

Zur Kondensation des Dampfes bedarf es großer Mengen Wasser; diese werden, weil im Kondensator der Druck ein geringer ist, durch den äußeren Luftdruck hineingetrieben. Um die Abkühlung des Dampfes noch zu beschleunigen, steht der Kondensator in einem geräumigen Gefäß (~J~) (Cisterne), das man stets mit frischem Wasser versieht.

Um das Wasser aus dem Kondensator zu entfernen, braucht man eine ^Saugpumpe^ (~S~), die an den Kondensator angesetzt ist und auch von der Maschine selbst getrieben wird.

72. Die Arten der Dampfmaschinen.

Man unterscheidet hauptsächlich drei Arten von Dampfmaschinen:

1) #Die Niederdruckmaschine.# ^Sie benützt einen Dampf von 1-3 Atmosphären und hat Kondensator^. Es ist das die eigentliche Wattsche Maschine. Da der Druck des Dampfes nur gering ist, so muß, damit große Arbeit erzielt wird, der Cylinder groß sein, und man benützt wohl auch zwei oder drei Cylinder. Man braucht deshalb viel Dampf und demnach große Kessel. Wegen des niedrigen Dampfdruckes dürfen die Kessel aus verhältnismäßig dünnem Blech bestehen; dieses leitet die Wärme gut, folglich wird das Brennmaterial gut ausgenützt. Da durch den Kondensator auch der Druck des Abdampfes weggeschafft wird, so ist ihre Wirkung eine gute. Sie werden nicht mehr gebaut.

2) Die #Mitteldruckmaschine.# ^Sie benützt einen Dampf von 3-5 Atm.; der Abdampf wird nicht kondensiert^, sondern geht in die freie Luft; sie nützt demnach den Dampf nicht gut aus. Sie werden nur als kleine Maschinen bis zu etwa 10 Pferdekräften konstruiert, zeichnen sich dann durch ihre Einfachheit und Billigkeit aus und werden benutzt bei kleineren Betrieben, sowie auch als transportable Maschinen, sogenannte ^Lokomobilen^, bei den Dampfdreschmaschinen. Letztere sind sehr einfach eingerichtet; der Siederöhrenkessel steht auf Rädern; auf ihm ist der Cylinder mit Kolben, Kolbenstange, Pleuelstange, Hauptachse, Schwungrad und den zwei Excentern angebracht. Bei solchen Maschinen ist die Feuerungsanlage auch meist recht einfach, und die Hitze des Brennmaterials wird schlecht ausgenützt.

3) #Die Hochdruckmaschinen#, solche sind alle ^Eisenbahnlokomotiven^, deren Erfinder Stephenson ist. Er erfand den transportabeln Siederöhrenkessel und brachte den Dampf auf hohen Druck. Die beiden Cylinder sind am Kessel selbst angebracht, und die Kolben- resp. Pleuelstange greift an einer mit dem Rade verbundenen Kurbel an. Die ^Hochdruckmaschine benützt Dampf von 8-10 Atm.^; deshalb darf der Cylinder klein sein; man braucht also nur wenig Dampf und also einen kleinen Kessel, der aber sehr stark sein muß. Wegen der Unmöglichkeit bei fahrenden Maschinen das zur Kondensation nötige Wasser mitzuführen, ^haben solche Maschinen keinen Kondensator^. Auch bei stehenden Maschinen wäre der Kondensator nur von geringem Nutzen; denn wenn etwa bei 9 Atmosphären Dampfdruck nur die eine Atmosphäre Abdampfdruck durch Kondensation weggeschafft werden kann, so ist der Gewinn nur gering und wird fast aufgezehrt durch den Arbeitsverlust, den die Kondensatorpumpe verursacht.

^Tabelle^ über Temperatur, Spannkraft, Dichte und Wärmegehalt des gesättigten Dampfes.

======+===============+==========+=======+========================== | Dampf- | |Gewicht| Wärme bei Bildung Tempe-| spannung | Volumen | von | 1 _kg_ Dampf ratur +---------------+von 1 _kg_|1 _cbm_+--------+----------+------ C° |Atmo- | Queck- | Dampf | Dampf |Freie W.|Latente W.|Gesamt |sphäre|silberh.| _cbm_ | _kg_ | Kal. | Kal. | Kal. | | _m_ | | | | | ------+------+--------+----------+-------+--------+----------+------ 0° | 0,006| 0,0046 | 205,222 | 0,0049| 0 | 606,50 | 606,5 17,86 | 0,020| 0,0152 | 66,145 | 0,0151| 17,86 | 594,04 | 611,9 33,30 | 0,050| 0,0360 | 27,852 | 0,0359| 33,30 | 583,40 | 616,7 46,25 | 0,100| 0,0760 | 14,516 | 0,0680| 46,25 | 574,35 | 620,6 53,35 | 0,143| 0,1086 | 10,392 | 0,0962| 53,35 | 569,45 | 622,8 60,40 | 0,20 | 0,1518 | 7,583 | 0,1319| 60,40 | 564,50 | 624,9 65,36 | 0,25 | 0,190 | 6,157 | 0,1624| 65,36 | 560,94 | 626,3 81,72 | 0,50 | 0,380 | 3,227 | 0,3098| 81,72 | 549,58 | 631,3 92,18 | 0,75 | 0,570 | 2,215 | 0,4514| 92,18 | 542,42 | 634,6 100 | 1 | 0,760 | 1,696 | 0,5913| 100 | 537,00 | 637,0 ------+------+--------+----------+-------+--------+----------+------ 106,33| 1,25| 0,95 | 1,380 | 0,7243| 106,33 | 532,57 | 638,9 111,83| 1,50| 1,14 | 1,167 | 0,8567| 111,83 | 528,77 | 640,6 116,50| 1,75| 1,33 | 1,013 | 0,9875| 116,50 | 525,50 | 642,0 120,64| 2 | 1,52 | 0,895 | 1,1157| 120,64 | 522,66 | 643,3 127,83| 2,50| 1,90 | 0,729 | 1,3709| 127,83 | 517,57 | 645,4 133,91| 3 | 2,28 | 0,617 | 1,6204| 133,91 | 513,19 | 647,3 139,29| 3,50| 2,66 | 0,535 | 1,8658| 139,29 | 509,61 | 648,9 144,00| 4 | 3,04 | 0,474 | 2,1083| 144 | 506,40 | 650,4 148,44| 4,50| 3,42 | 0,426 | 2,3468| 148,44 | 503,26 | 651,7 152,26| 5 | 3,80 | 0,387 | 2,5842| 152,26 | 500,64 | 652,9 ------+------+--------+----------+-------+--------+----------+------ 155,94| 5,50| 4,18 | 0,455 | 2,8122| 155,94 | 498,06 | 654,0 159,25| 6 | 4,56 | 0,328 | 3,0508| 159,25 | 495,75 | 655,0 165,40| 7 | 5,32 | 0,285 | 3,5093| 165,40 | 491,50 | 656,9 170,84| 8 | 6,08 | 0,252 | 3,9706| 170,84 | 487,66 | 658,5 175,77| 9 | 6,84 | 0,227 | 4,4077| 175,77 | 484,23 | 660,0 180,30| 10 | 7,60 | 0,206 | 4,8484| 180,30 | 481,20 | 661,5 184,60| 11 | 8,36 | 0,189 | 5,2832| 184,60 | 478,20 | 662,8 188,54| 12 | 9,12 | 0,175 | 5,7142| 188,54 | 475,46 | 664,0 200 | 15,36| 11,69 | 0,139 | 7,3172| 200 | 467,50 | 667,5 215 | 20,26| 15,80 | 0,107 | 9,3690| 215 | 457,10 | 672,1

73. Vergleich der Leistung der Dampfmaschinen.

Vergleicht man die Wirkung einer Hoch- und Niederdruckmaschine von etwa 8 und 2 Atm. und nimmt an, beide haben Kondensator, so möchte es scheinen, als ob die Hochdruckmaschine bedeutend im Vorteil wäre, weil auf den Kolben eine 4 mal größere Kraft drückt. Doch ist das nicht der Fall, wie man aus folgender Überlegung ersieht. Wir nehmen an, daß der Betrieb beider Maschinen gleich viel Geld kosten soll, so muß bei beiden gleich viel Brennmaterial verwendet werden, und es gilt da der wichtige Satz: #eine gewisse Menge Wasser verbraucht zum Verdampfen gleich viel Wärme gleichgültig ob es in Dampf von hohem oder von niedrigem Druck verwandelt wird.# (Watt.) Dieser Satz ist zwar nicht ganz genau richtig (Regnault), aber die Abweichung ist so gering, daß sie bei der folgenden Betrachtung vernachlässigt werden kann. Laut obiger Tabelle (Gesamt-Kalorien) braucht man um 1 _kg_ Wasser von 0° in Dampf zu verwandeln, 643,3 Kal. bei 2 Atm. und 658,5 Kal. bei 8 Atm.; der Unterschied beträgt noch nicht 2½%. Man kann also bei gleichem Kohlenverbrauch gleich viel Wasser in Dampf verwandeln. Da aber der Dampf seine hohe Spannkraft insbesondere daher hat, daß er dichter ist, also der Dampf von 8 Atmosphären (nahezu) 4 mal dichter ist als der von 2 Atm., so ^ist das Volumen des Dampfes von 8 Atm. nahezu^ 4 mal (3,55 mal) ^kleiner als das des Dampfes von 2 Atm^. (1 _kg_ Dampf hat bei 8 Atm. 0,252 _cbm_, bei 2 Atm. 0,895 _cbm_, ist also 3,55 mal kleiner und dichter, sollte also auch nur eine 3,55 mal größere Spannung haben; was ihm noch fehlt, ersetzt er durch die höhere Temperatur.) Soll nun bei beiden Maschinen der Cylinder gleich lang sein und in derselben Zeit gleich oft, also gleich schnell hin und hergehen, ^so muß der Querschnitt des Hochdruckcylinders^ (nahezu) ^4 mal kleiner sein als der des Niederdruckcylinders. Dann ist aber der Druck des Dampfes auf die Kolben in beiden Maschinen wieder gleich groß^, z. B. 8 · 100 = 800 _kg_ im Hochdruckcylinder, 2 · 400 = 800 _kg_ im Niederdruckcylinder; die Kraft ist somit dieselbe, und da beide Kolben auch in derselben Zeit denselben Weg machen, ^so ist auch die Arbeit dieselbe^. Beide Maschinen liefern ^für gleichen Kohlenverbrauch gleiche Arbeit^.

74. Expansionsmaschine.

[Abbildung: Fig. 99.]

Die Hochdruckmaschinen haben noch eine wesentliche Verbesserung erfahren durch #Anwendung der Expansion, d. h. durch Verwendung der bedeutenden Expansivkraft der hoch gespannten Dämpfe: Expansionsmaschinen#. Durch eine besondere Art von Steuerung läßt man nicht den ganzen Cylinder voll Dampf anströmen, sondern #sperrt den Dampfzustoß schon ab, wenn ein Teil des Cylinders z. B. ein Viertel voll# ist. Dieser Dampf von etwa 8 Atmosphären #schiebt den Kolben vermöge seiner Ausdehnungs- oder Expansionskraft bis ans Ende#. Dabei verliert er naturgemäß an Spannkraft; denn wenn der Kolben in der Mitte ist, ist die Spannkraft schon auf 4 Atm., und wenn er am Ende ist, bis auf 2 Atm. gesunken. In Fig. 99 bedeutet ~a-f~ die Länge des Cylinders, die vertikalen Linien bedeuten die Dampfspannung; von ~a~ bis ~b~ strömt der Dampf voll ein, hat also die ganze Spannung; von ~b~ bis ~c~ sinkt er auf die Hälfte, bis ~d~ auf ¹/₃, bis ~e~ auf ¼, bis ~f~ auf ¹/₅ seiner ersten Spannung. Indem man also den stark gespannten Dampf veranlaßt, durch seine Expansivkraft noch Arbeit zu leisten, erzielt man einen beträchtlichen Gewinn, wie aus folgendem Vergleiche ersichtlich ist.

Eine Hochdruckmaschine und eine Expansionsmaschine sollen gleich viel Dampf von je 8 Atmosphären erhalten; die Cylinder sollen gleich lang sein und die Kolben sich gleich schnell bewegen. Wird in der Expansionsmaschine der Dampf schon beim ersten Viertel abgesperrt, so darf der Cylinder einen 4 mal größeren Querschnitt haben, um dieselbe Dampfmenge zu verbrauchen; folglich drückt auf seinen Kolben eine 4 mal größere Kraft, #er leistet also im ersten Viertel seines Weges schon dieselbe Arbeit wie der Hochdruckkolben auf seinem ganzen Wege#. Es sei nämlich dieser Weg = 60 _cm_, die Hochdruckkolbenfläche = 300 _qcm_, so ist die Arbeit im Hochdruckcylinder = 8 · 300 · 0,6 = 1440 _kgm_; die Arbeit im ersten Viertel der Expansionsmaschine =

8 · 1200 · 0,6 -------------- = 1440 _kgm_. 4

#Die ganze Arbeit, die im Expansionscylinder in den folgenden ¾ seiner Länge geleistet wird, ist reiner Gewinn#, und dieser ist so groß, daß die Leistung der Expansionsmaschine bei demselben Dampf- (Geld-)verbrauch 2-, sogar 3 mal so groß ist wie der der einfachen Hochdruckmaschine. Es werden demnach die meisten, insbesondere die größeren Maschinen als Expansionsmaschinen konstruiert. Mit Vorteil läßt man den Dampf seine Expansionsarbeit nicht auf einmal, sondern in zwei Cylindern verrichten, welche er nacheinander durchströmt. #Compoundmaschinen# (Verbundmaschinen). Sie haben 2 Cylinder: der erste, kleinere, wirkt als Expansionsmaschine, der Abdampf dieses Cylinders, der nur mehr eine geringe Spannkraft hat (3-4 Atm.), wird, indem er durch einen größeren Behälter (^Reciver^, daher ^Recivermaschine^) geht, in den größeren Niederdruckcylinder geleitet, wo er nochmals expandiert, und dann als Abdampf kondensiert wird. Solche Maschinen verbinden die Vorteile des hohen Druckes, der Expansion und der Kondensation und sind deshalb die besten. Statt zweier Cylinder verwendet man auch 3, sogar 4, welche der Dampf der Reihe nach durchströmt, und in deren jedem er einen Teil seiner Spannkraft durch Expansion abgibt. Diese Maschinen mit mehrfacher (geteilter) Expansion sind jetzt die besten.

Aufgaben:

#86.# Ein Dampfkesselventil von 10 _cm_ Durchmesser soll sich bei einem Dampfdruck von 6 Atm. öffnen. Wie stark ist es zu belasten? Mit welchem Gewicht ist der lange Hebelarm zu belasten, wenn der kurze 9 mal kürzer ist?

#87.# Mit welchem Druck wird bei der Dampfmaschine Fig. 93 der Kolben niedergedrückt, wenn sein Durchmesser 86 _cm_ und der innere Druck durch Abkühlen auf ¹/₃ Atm. gebracht wird?

#88.# Bei einem Dampfhammer ist der Kolbendurchmesser 36 _cm_, der Durchmesser der Kolbenstange (Hammerstiel) ist 16 _cm_, die Dampfspannung ist 8 Atm. Wie schwer darf der Hammer sein?

#89.# Wenn eine Dampframme 40 Ztr. wiegt, wie groß muß der Durchmesser des Kolbens bei 5 Atm. Dampfspannung sein, und welcher Nutzeffekt wird erzielt, wenn die Ramme in der Minute 52 Hübe ~à~ 24 _cm_ macht?

#90.# Wie viele Pferdekräfte leistet eine Dampfmaschine, welche bei 32 _cm_ Kolbendurchmesser und 35 _cm_ Hubhöhe in jeder Minute 64 Doppelhübe bei 6 Atm. Dampfspannung macht, wenn 10% für innere Arbeit abzurechnen sind?

#91.# Eine Zwillingsmaschine hat Kolben von 40 _cm_ Durchmesser und 46 _cm_ Hubhöhe und macht bei 2,4 Atm. Kesseldampfdruck und einer Kondensatorspannung von 12 _cm_ Quecksilberhöhe in jedem Cylinder 54 Doppelhübe pro Minute. Welchen Nutzeffekt kann man von ihr erwarten, wenn 15% ihrer Leistung für innere Arbeit verbraucht werden?

#92.# Eine Lokomotive macht bei 28 _cm_ Kolbendurchmesser und 32 _cm_ Hubhöhe in jeder Minute 64 Turen. Welchen Effekt hat sie bei 8½ Atm. Dampfspannung, wenn für innere Arbeit 8% abzuziehen sind?

#93.# Eine Dampfdreschmaschine arbeitet bei 5½ Atm. Dampfdruck; von den zwei Cylindern hat jeder 11 _cm_ Durchmesser und 14 _cm_ Hubhöhe. Welchen Effekt hat sie bei 84 Turen pro Minute, wenn 10% für innere Arbeit abgerechnet werden? Wie viel Dampf verbraucht sie in der Stunde und wie groß ist dessen Wärmeinhalt? (Siehe Tabelle Seite 121.)

#94.# Eine Wasserhaltungsmaschine arbeitet mit 7½ Atm. Druck bei 40 _cm_ Kolbendurchmesser und 45 _cm_ Hubhöhe. Wie groß ist bei 52 Turen in der Minute die sekundliche Leistung der Maschine, und wie groß ist die Nutzleistung, wenn 8% für innere Arbeit abgerechnet werden müssen? Wie viel Wasser kann in der Stunde auf die Höhe von 24 _m_ gehoben werden, wenn bei der Pumpe 12% der Arbeit verloren gehen?