Gross-Gasmaschinen [Reprint 2019 ed.] 9783486732191, 9783486732184

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GROSS-GASMASCHINEN VON

DR. A. RIEDLER KÖNIGL. GEHEIMEN R E G I E R U N G S R A T UND PROFESSOR

MIT (30 ABBILDUNGEN IM T E X T

MÜNCHEN UND BERLIN

V E R L A G V O N R. O L D E N B O U R G 1905

D r u c k v o n H . S . H e r m a n n in B e r l i n .

INHALT, Seite

Einleitung

1

I. Gasmaschinen ohne Gemenge-Verdichtung. Lenoir-Gasmaschine (Abb. 1 und 2)

6

O t t o s atmosphärische Flugkolbenmaschine (Abb. 3 und 4)

8

II. Das Viertakt-Verfahren von Otto (Abb. 5 bis 7)

11

III. Das Zweitakt-Verfahren (Abb. 8 und 9)

17

IV. Einfluß von Patenten auf den Gasmaschinenbau

25

V. Die Viertaktmaschinen. Einfachwirkende Viertaktmaschinen (Abb. 10 bis 26)

31

Wirkung der Triebkräfte bei Mehrzylindermaschinen (Abb. 27 bis 30) .

.

.

Doppeltwirkende Viertaktmaschinen (Abb. 31 bis 36)

41 48

VI. Die Zweitaktmaschinen. Bauliche Gestaltung, Ventil- und Schlitzsteuerung

53

Spül- und Ladepumpen (Abb. 37 bis 39)

56

Zweitaktmaschinen Bauart O e c h e l h a e u s e r (Abb. 40 bis 49)

61

Doppeltwirkende Zweitaktmaschinen Bauart K ö r t i n g (Abb. 50 bis 57) . . .

70

VII. Doppeltwirkende Viertakt-Gasmaschine der M.-G. Nürnberg. Konstruktionszwecke (Abb. 58 und 59) Ausbildung der

79

Zylinder, Kolben und Kolbenstangen, der Dichtung und

Kühlung, der Steuerung (Abb. 60 bis 76, 87 bis 91) Gesamtanordnung:

Tandem-

und

Zwillingsmaschinen,

(Abb. 72, 74 bis 86)

81 Gebläsemaschinen 94

Einzelheiten der Maschine (Abb. 87 bis 91)

102

Zentrischer Zusammenbau

104

VIII.

Groß-Gasmaschinen-Anlagen der M.-G. Nürnberg.

Slicc

Verwendungsfeld der Groß-Gasmaschinen

111

Gaskraftzentrale auf Grube Anna II des Eschweiler B e r g w e r k s - V e r e i n s in Alsdorf (Abb. 92 und 93)

112

Gaskraftzentrale der R o m b a c h e r H ü t t e n w e r k e in Ronibach (Abb. 94) .

IX.

.

116

Gaskraftzentrale von Scheveningen (Abb. 95 bis 98)

117

Gaskraftzentrale von Madrid (Abb. 99 bis 102)

120

Unfälle an Groß-Gasmaschinen (Abb. 103 bis 116)

123

Verbrauch und Leistung der Gasmaschinen. Vergleich der Wärmeausnutzung von Dampf- und Gasmaschinen (Abb. 117 bis 123)

138

Mechanischer Wirkungsgrad und Wärmeausnutzung von Gasmaschinen Versuche

mit

der

Hochofen - Gasmaschine

auf

„Phönix"

in

.

.

(Tafel I, Abb. 124) Versuche

mit

der Hochofen-Gasmaschine

151 der Rombacher

Hüttenwerke

(Tafel II und III, Abb. 125 bis 130)

X.

154

Betrieb von Gasmaschinen und Betriebs-Erfahrungen. Allgemeines

XI.

145

Ruhrort

162

Gasreinigung

163

Kühlung, Schmierung und Ölverbrauch

165

Instandhaltung und Zugänglichkeit

171

Inbetriebsetzung und Betriebsbereitschaft

172

Entwicklung der Gasmaschinenbetriebe

179

Die Berechnung des mechanischen Wirkungsgrades und der Leistung von Gasmaschinen

182

EINLEITUNG. au und Betrieb von Gasmaschinen*) haben gegenwärtig große Bedeutung erlangt. Nachdem die K l e i n m a s c h i n e n

in einer 2 0 jährigen Entwicklungszeit eine

bedeutende Vollkommenheit erreicht hatten, wurden s o g e n a n n t e maschinen

Groß-

gebaut, bei denen die vermeintlich „erprobten" Einzelheiten der Klein-

maschinen einfach vergrößert wurden, anscheinend oft nur mit dem Storchschnabel, und schließlich folgte der Fortschritt zu den w i r k l i c h e n G r o ß m a s c h i n e n , die gegenwärtig in völlig verschiedener Bauart ausgeführt werden. Die Ansichten über die einzelnen „Systeme" worden.

der Großmaschinen

sind sehr verschieden und fast zur Parteisache ge-

Die Meinungsäußerungen in der Literatur und in den Geschäftsanzeigen über

Groß-Gasmaschinen weichen gleichfalls sehr voneinander ab: Unhaltbare Anschauungen aus der ersten Entwicklungszeit der Kleinmaschinen

finden

sich

neben

neueren von

Theoretikern, auch von solchen, die den B a u und Betrieb der Maschinen garnicht kennen; besonders zahlreich sind die Berichte, in denen werden.

Daneben

finden

sich

dann

die Meinungen

Äußerungen

erfahrener

alles, was wie Urteil aussehen könnte, als verfrüht ablehnen.

anderer

nacherzählt

Fachleute,

die jedoch

Aber damit wird auch

der Begründung der Konstruktionen und allem Wesentlichen aus dem W e g e gegangen.

*) Es wäre zu wünschen, daß

die

Bezeichnung

Gas-Mas chine

statt

„Motor"

Verwendung fände, so wie allgemein von Dampfmaschinen, Wärmekraftmaschinen,

durchweg

Heißluftmaschinen,

Wasserkraftmaschinen usw. gesprochen wird zur Kennzeichnung der primären Kraftmaschinen, im Gegensatz zu Elektro - M o t o r e n , hydraulischen Motoren, Luftmotoren usw., die durch ein mittels Maschinen umgeformtes Kraftmittel zwischen Maschine

getrieben

werden.

In der Elektrotechnik

und Motor vollständig eingebürgert.

hat sich diese Unterscheidung

S i e wäre auch auf allen anderen G e b i e t e n not-

wendig und würde nichtssagende B e z e i c h n u n g e n wie Motor, Motorbetrieb, unzulässigen B e s c h r ä n k u n g e n auf V e r b r e n n u n g s m a s c h i n e n

Motorwagen usw. mit

beseitigen.

1

ihren

—

2

—

Unter solchen Umständen wird die Frage i m m e r d r i n g e n d e r : W o r a u f es bei

Groß-Gasmaschinen

sächlich

erreicht?

wesentlich

an,

kommt

und was ist bisher

tat-

Diese Frage ist u m s o begreiflicher, als viele A u s f ü h r u n g e n

den E r b a u e r n und noch m e h r den Bestellern s c h w e r e s Lehrgeld gekostet haben und tatsächlich

reiche

Erfahrungen gemacht w u r d e n ;

trotzdem

o d e r eben deshalb fällt im

Gasmaschinenbau die G e h e i m t u e r e i vor allem auf. Die deutend

Feststellung erschwert

maschinen. als

der

durch

maßgebenden

Erfahrungen

und

Grundlagen

die große Mannigfaltigkeit d e r bisher ausgeführten

Selbst die S u c h e nach der bisher v e r b r e i t e t s t e n

Anhaltspunkt

für

ist aber be-

deren

praktische

Bewertung

wird

Gas-

Groß-Gasmaschine

erschwert

durch

die

Tatsache, daß die X-Hütte ihre Maschinen mit o d e r ohne vorangegangenen W e t t b e w e r b doch nur bei der Y-Maschinenfabrik bestellt, nicht wegen irgendwelcher Überlegenheit, s o n d e r n weil beide von der Z-Bank abhängen. Zur

Klärung d e r Sache müssen,

dieser Maschinen und

in der

abweichend

technischen

betriebstechnischen

von d e r

Literatur, die

Forderungen

Behandlung

maschinentechnischen als Ausgangspunkt

nicht die bisher so überwiegend und oft n u r allein behandelten Fragen.

bisherigen

dienen

und

wärmetechnischen

Diese können nur in Verbindung mit den maschinentechnischen Einzelheiten

berücksichtigt w e r d e n . Solcher Vorgang ist schon deshalb d e r richtige und d e r deduktive theoretische Weg

nicht

gangbar,

verdichtung,

hohen

weil z. B. die grundlegenden Temperatur-

und

Druckgefalles

Forderungen in

hoher

unlösbarem

Gemenge-

Widerspruch

stehen mit d e r Notwendigkeit gleichzeitiger Kühlung d e r betriebsfähig zu erhaltenden Maschinenteile.

Es

gibt keine

Gestaltung, durch welche sich die theoretischen Be-

dingungen ganz verwirklichen lassen. einem Mittelwege möglich.

Auch wissenschaftliche Einsicht, die f ü r den konstruktiven

Fortschritt W e r t haben soll, kann Maschinen,

Alle A u s f ü h r u n g e n sind n u r als K o m p r o m i ß auf

nicht deduktiv, s o n d e r n n u r

unter g e n a u e r Kenntnis und Berücksichtigung

der

durch V e r s u c h e

an

Konstruktions-

und B e t r i e b s Verhältnisse gewonnen werden. Den

Fortschritt

strukteur

kann n u r

schaffen.

der wissenschaftlich d e n k e n d e

Rein wissenschaftliche Fragen zu stellen

und e r f a h r e n e hat

Kon-

erst dann Sinn,

wenn die Maschine und die ganze Maschinenart konstruktiv so weit ausgebildet ist, daß Beobachtungen

und Messungen nicht mehr Z u f a l l s e r g e b n i s s e von Z u f a l l s -

Konstruktionen sind und n i c h t v o n

unfertigen Einzelheiten

abhängen.

Darin

ist auch

die

Erklärung dafür zu

finden,

daß lange Zeit die

s c h a f t l i c h e Behandlung dieses G e b i e t e s dem K o n s t r u k t e u r k e i n e Anregungen urteilung treiben

wissen-

sachlichen

zu geben vermochte, während viele T h e o r e t i k e r e i n s e i t i g e

von

Zufallsgestaltungen

trieben

o d e r in einige Z u f a l l s - D i a g r a m m e

und

leider auch jetzt

Benoch

unmaßen viel theoretische Weisheit

hineindeuteten, ja selbst praktische Schlußfolgerungen daraus zu ziehen suchten,

ohne

dabei

von

das Wichtigste:

der

baulichen

die

völlige

Gestaltung,

Abhängigkeit

der

Wirkungen

zu würdigen o d e r auch n u r zu verstehen.

Dies sind die naheliegenden G r ü n d e , weshalb die immer w i e d e r k e h r e n d e n seitigen

wärmetheoretischen

Betrachtungen

und

die

ein-

zahlreichen

Leistungs- und V e r b r a u c h s v e r s u c h e wohl für einige Teilaufgaben von W e r t sein können, aber auf die Entwicklung der Gasmaschine keinen erheblichen Einfluß ausgeübt haben, noch

ausüben

konnten,

so

wenig wie

seinerzeit auf die

Entwicklung der Dampf-

maschine, obwohl sie in der Literatur einen übergroßen Raum einnehmen. Bei

der

Entwicklung der

Dampfmaschine, unter einfacheren

konstruktiven Verhältnissen, war es

auch

nicht anders, und

schaftliche Spekulation hat zum Fortschritt wenig beigetragen. industriell

brauchbare

licher Behandlung.

einseitige

Dann kamen die wirtschaftlichen und

durch richtige maschinentechnische

Erst w u r d e die gangbare,

mit ihnen die thermischen

Gestaltung d e r mehrstufigen

Expansionsmaschine

begründet und weiter verfolgt.

umgekehrte W e g hätte nicht zum Ziele f ü h r e n können, weil alle Wirkungen

rende

G e s t a l t u n g z u s a m m e n h ä n g e n , die nur der

und der b e t r i e b s l e i t e n d e

maschinen höherem

der

ist die Abhängigkeit Maße

entscheidend.

A u s f ü h r u n g s - und

in d e r

Arbeit umzusetzen, bei jedem das

von

thermisch

mit den

Bei den G a s -

Betriebseinzelheiten in

günstigsten

Forderungen,

Weise

Der

konstruie-

Ingenieur beurteilen können.

Die einfachsten, grundlegenden

die zugeführte W ä r m e m e n g e

auszunutzen,

wissen-

Auch diese Aufgabe w u r d e zunächst allein

Erst nachher wurde sie wissenschaftlich

Einzelheiten

und

Dampfmaschine geschaffen, fast unabhängig von wissenschaft-

F o r d e r u n g e n , die erfüllt werden mußten.

gelöst.

die

thermischen

in

noch z. B.:

mechanische

Arbeitshub ein möglichst großes Gasgewicht thermisch

Arbeitsmittel

in

der

Maschine

möglichst

weit,

aber

vorteilhaft

expandieren zu lassen, können nur im Z u s a m m e n h a n g e mit der konstruktiven Gestaltung beurteilt

werden;

außerdem

maschinentechnische,

stehen

insbesondere

neben die

jeder

thermischen

Forderung:

die

Forderung

einfachsten

Hilfsmittel zu verwenden und sie in d e r günstigsten Weise auszunutzen.

allgemein baulichen

—

4

-

Die m a s c h i n e n t e c h n i s c h e Gestaltung und die B e t r i e b s e r f a h r u n g e n stehen daher im V o r d e r g r u n d e ;

nur auf ihrer Grundlage können die Gasmaschinen

und ihre Aussichten für die Zukunft beurteilt werden.

Der richtige, d. h. nicht ein-

seitige K o n s t r u k t i o n s - und B e t r i e b s Standpunkt muß ohnedies auf alle wirtschaftlichen Fragen Bedacht nehmen und daher auch alle thermischen Forderungen, die an die Maschine gestellt werden, mitberücksichtigen. Die E n t w i c k l u n g d e r G a s m a s c h i n e wurde bisher meist nur durch die Beschreibung verschiedener Konstruktionsgedanken dargestellt.

Das Material für diese

Darstellungen bildeten überwiegend Patentschriften und die unvollständigen Veröffentlichungen von Erfindern. Die wärmetheoretische Erweiterung solches dürftigen Materials ändert nichts an der Unzulänglichkeit dieser beschreibenden Literatur.

Die beschreibende, wie auch die

kritische und theoretische Behandlung der massenhaften Neuerungen seit den 8 0 e r J a h r e n behandelt doch nur einseitige Konstruktionsgedanken, die äußerst wenig zur Kenntnis der

Gasmaschinen

Konstruktionen,

beitragen,

weil

die

Erfahrungen

mit

diesen

zahllosen

die günstigen wie die üblen, unbekannt geblieben sind.

Innerhalb

deirtscher Werkstätten ist schon seit den 7 0 er J a h r e n außerordentlich viel versucht worden.

Neues

Gab es Mißerfolg, so w u r d e geschwiegen, aber über Erfolge ebenso,

da deren Verwertung in Aussicht stand. Somit fehlt auch in den Berichten über diese Entwicklung das Wesentlichste: die gewonnenen Erfahrungen, die Grundlagen für die Beurteilung der Wirkungsweise. Für die Beurteilung von Gasmaschinen und von Maschinen überhaupt gibt nur einen richtigen, maßgebenden Standpunkt,

es

den des verständigen

Betriebs-

i n g e n i e u r s , ein Standpunkt, gleichartig dem des K o n s t r u k t e u r s ,

wenn dieser

nicht von bloßen Konstruktionsabsichten ausgeht. Maßgebend ist der Betriebszweck. Ausführungs- und Betriebsmöglichkeiten sind die Ausgangspunkte und die sicherheit und Einfachheit das nächste Ziel.

Die

Betriebs-

Die Frage der K o s t e n der Anlage und

des Betriebs schafft auch keinen grundsätzlichen Gegensatz, denn das Ziel ist stets die vollkommene und sparsam arbeitende Maschine. Gegensätze entstehen erst durch Preisstellungen, die ohne Rücksicht auf Güte und Leistung erfolgen, und durch Maschinen, die nur aus vorgefaßten Konstruktionsmeinungen, Betriebs hervorgegangen sind. Das Bild der Entwicklung

nicht aus den Forderungen

des

Beides ist aber eben nicht verständig. der Gasmaschine zeigt sich in richtigem Lichte,

wenn

in erster Linie das berücksichtigt wird, was ausgeführt und industriell erprobt wurde

und dadurch nachhaltigen Einfluß gewonnen hat, im günstigen o d e r ungünstigen Sinne. Hierbei wird die m a s c h i n e n t e c h n i s c h e

D u r c h f ü h r u n g zum

aber stets im Z u s a m m e n h a n g mit d e r erzielten W i r k u n g ,

Ausgangspunkte,

und solcher W e g führt

auch unmittelbar in das W e s e n d e r Sache und ihre Schwierigkeiten ein. Die

Entwicklung

der

Gasmaschine

zur

überwiegend in den letzten drei J a h r z e h n t e n ist das

Verdienst

wichtigsten Zügen

weniger.

Das

industriell

und zugleich

Anschauungen

ausgehend,

Maschine

und d u r c h a u s sprunghaft erfolgt.

Folgende soll diese

kennzeichnen

brauchbaren

Entwicklung

die G r u n d l a g e n

in den

ist Sie

großen,

im erwähnten

Sinne

schaffen. Von liche

solchen

der Groß-Gasmaschinen

gebenen

engen

Rahmen

darzustellen.

will Die

Gegner Gründe

Irrtümer

es

versuchen,

Aufgabe

wäre

das

selbst

verhältnismäßig leicht, wenn ich mich darauf

könnte, n u r m e i n e Anschauungen vorzubringen. schende

ich

widerlegen

und

setze

mir gar nichts glauben, s o n d e r n

voraus,

im

ge-

beschränken

Ich m u ß aber zugleich viele h e r r daß

unbefangene

Fachleute

wie

sich nur an die von mir vorzubringenden

halten w e r d e n ; diese m u ß ich d a h e r in m e h r e r e n maßgebenden

ausführlich angeben.

Wesent-

Punkten

I. Gasmaschinen ohne Gemenge-Verdichtung. ach den gekennzeichneten Gesichtspunkten bieten die zahlreichen Ideen über Gasmaschinen

bis in die 6 0 e r J a h r e gar nichts als billige

Konstruktions-

gedanken mit behaupteten Wirkungen ohne jede bekannt g e w o r d e n e Verwirklichung. Die gangbaren Verwirklichungen von G a s m a s c h i n e n entstanden erst in den 6 0 e r J a h r e n , die brauchbaren in den 7 0 e r J a h r e n ; die vollkommenen G r o ß m a s c h i n e n zählen erst von diesem J a h r h u n d e r t an. Ein

wichtiger

Vorgang

Teil

beim

der

Laden

Entwicklung des

der

Gasmaschinen

Arbeitszylinders

läßt

sich

durch

mit b r e n n b a r e m

den

Gemisch

kennzeichnen. Die

ersten

gangbaren

des G a s g e m e n g e s brennung

nach

während

Maschinen

dem

des

sind

gekennzeichnet

Hubwechsel

Hubs

ohne

und

durch

das

die Z ü n d u n g

vorhergegangene

Ansaugen

und

Ver-

Verdichtung

des G e m e n g e s . Lenoir

hat

als Vorbild

die Dampfmaschine

benutzt (Abb.

1).

Die G e m e n g e -

ansaugung erfolgte bei seiner Maschine mit Beginn des H u b s , die Z ü n d u n g am Ende der Füllung, also während des H u b e s , nach etwa '/:t bis Vj Kolbenweg, sodaß nur der geringe Rest des

Kolbenwegs

für die E x p a n s i o n

Die L e n o i r - G a s m a s c h i n e thermisch. plötzlich

mußte

zeigen und

mißlingen,

Maschinentechnisch

die großen

Druckerhöhung

nach

Wärmeverlust

Expansionsvolumen

usw.

laßschieber zerstörte,

der

daß d e r

die

'/s bis

von 5 bis 6 Atm. zur ungünstigsten

Zündung, des

rasches

Ansteigen

Arbeitshubes,

geringes

hohe A u s p u f f t e m p e r a t u r

Ölverbrauch

war usw., hatte nebensächliche Ursachen.

d e r Maschinen

die

wie

Füllung

Die Diagramme d e r Lenoir-Maschine

während

Daß

sowohl maschinentechnisch

deshalb, weil nach

auftretende V e r b r e n n u n g s d r u c k

stoßartig auf das Triebwerk wirkte.

zur V e r f ü g u n g stand (Abb. 2).

und

der Zeit

(Abb. 2) Abfallen

Füllungs-

und

ungekühlten

Aus-

ein unerträglich

hoher

—

T h e r m isch

und

Kolbengeschwindigkeit und

selbst

Arbeitsumsetzung

—

mußte die Maschine scheitern,

ohne Verdichtung

0,4 m,

7

bei

sehr

geringer

weil

Expansion

das angesaugte

Gemenge

v e r b r a n n t wurde,

weil die

mit Rücksicht auf die W ä r m e v e r l u s t e zu gering war, nur etwa

bei dieser schon

bei

geringen

Kolbengeschwindigkeit

abnehmender

die Expansion

Kolbengeschwindigkeit

erfolgte.

und Die

Folge hiervon war d e r s e h r hohe Verbrauch von 3 cbm Leuchtgas für die S t u n d e n p f e r d e kraft und d e r geringe thermische Wirkungsgrad Maschine

von etwa 4 % .

Somit konnte diese

nicht in den W e t t b e w e r b treten, selbst nicht mit der damals noch s e h r

unvollkommenen

Dampfmaschine.

Wegen des Fehlens der Gasverdichtung

sie auch n u r mit reichen G e m e n g e n

arbeiten.

konnte

Wegen des plötzlichen Druckwechsels

inmitten des H u b e s war sie ü b e r h a u p t nicht betriebsbrauchbar.

Abb. 1. A r b e i t s z y l i n d e r

und

Steuerung.

Abb. 2.

Arbeitsdiagramm.

Lenoir-Gasmaschine.

D e n n o c h gebührt

der L e n o i r - M a s c h i n e das Verdienst, die Gasmaschinen be-

kannt gemacht zu haben (1860).

Sie war die erste gangbare, wenn auch noch nicht

industriell brauchbare

Sie hatte

unglaublich

große

Maschine.

geistige

die allen N e u e r u n g e n

Trägheit und die schweren

entgegenstehende

Vorurteile gegen

nungsmaschinen ü b e r h a u p t zu überwinden.

Damals, in den 6 0 e r J a h r e n ,

der

brennenden

Gedanke,

eine

„Feuermaschine" „explodiere",

Maschine

mit

einem

zu betreiben, abenteuerlich.

erschien

ganz

unglaubwürdig.

Kraftmittel,

eine

Verbrenerschien wirkliche

Daß das G e m e n g e im Arbeitszylinder Die n e u e

Maschine

trug jedoch

das

gewohnte G e w a n d d e r Dampfmaschine, das Neue d e r Sache und d e r ungewöhnliche U n t e r n e h m u n g s m u t machten großen Eindruck, und die Vorurteile w u r d e n zum erstenmal stark erschüttert.

-

8

—

Das u n g e h e u r e Aufsehen, welches diese Maschine verursachte, w u r d e noch dadurch erhöht, daß Lenoir auch ein Boot und ein Automobil mit G a s m a s c h i n e n betrieb.

Und

alles das ging in Paris vor sich, von maßloser Anpreisung begleitet. Selbst die großen Verheißungen, womit die G e b u r t dieser Maschine v e r k ü n d e t wurde, waren von N u t z e n :

sie haben die unglaublich scheinende N e u e r u n g in weiten

Kreisen bekannt gemacht.

Obwohl

die Maschine

mächtige Anregung gegeben; überall begann

fehlschlagen mußte, hat sie doch

es sich nun auf diesem Felde zu regen,

jezt erst kam es ü b e r die bloßen Ideen und Patente hinaus zu zahlreichen A u s f ü h r u n g e n und V e r s u c h e n .

Die Gasmaschine war damit aus ihrem problematischen Dasein h e r a u s -

getreten, die Frage war ausgelöst, nun begann die Entwicklung. an

die

ersten L e n o i r - G a s m a s c h i n e n k n ü p f t e n , haben m e h r e r e schädliche Rückwirkungen

zur

Die Übertreibungen

Folge gehabt.

Beim

und

Phantastereien,

Erscheinen

theoretische

dieser W u n d e r m a s c h i n e

aller Dampfmaschinen geweissagt; wurden

die

untergeordnete

Im

Arbeitszylinder

die

direkte

und

insbesondere

das baldige

d e r neuen

Gaswege, die

die elektrische Zündung,

Kraftübertragung grundsätzlich

Gasverbrauch

wurde

Einzelheiten

hochgepriesen, so die getrennten Luft- und

Propheten

getadelt wurde.

Ende

Maschine

Gemengebildung

während

anderseits

Später w u r d e

der

hohe

d e r Lenoir-Maschinen bekannt, und es entstand d e r Glaube, die

Gas-

maschine sei thermisch unvorteilhaft, die unmittelbare Kraftübertragung auf das Triebwerk sei allgemein bei „Explosionsmaschinen" unzulässig. —

Die

„atmosphärische"

Flugkolbenmaschine

von

in gleicher W e i s e mit Füllung und Z ü n d u n g nach dem H u b w e c h s e l o h n e des Gemenges.

O t t o arbeitete Verdichtung

Sie w u r d e aber zur ersten industriell brauchbaren Kleinmaschine,

weil sie maschinentechnisch

einen anderen W e g ging, der erstmalig zu einer

thermischen Ausnutzung führte und bei Kleinmaschinen Erfolg hatte.

O b Otto unter

dem Einfluß des Mißerfolges d e r Lenoir-Maschine vorgegangen ist, wird festzustellen sein.

Unzweifelhaft

hat er zunächst

Aufgabe verfolgt: eine i n d i r e k t e vom T r i e b w e r k

zu trennen.

die

guten

nicht

leicht

maschinentechnische

Arbeitswirkung zu schaffen, den

Arbeitskolben

D e r thermische Vorteil d e r weitgehenden Expansion

ergab sich dann durch den freien Kolbenflug (Abb. 3). Es w u r d e eine lösbare V e r b i n d u n g zwischen Kolbenstange und Welle hergestellt, anfänglich d u r c h Vermittlung eines T r e i b r i e m e n s mit Reibungsmitnehmer, später durch die L a n g e n sehe Reibungskupplung.

So war diese Maschine von

vornherein

an

9 eigenartige, aber unvollkommene,

auch

nicht

entwicklungsfähige

maschinentechnische

Einzelheiten gebunden. Die Langensche Schaltwerkskupplung gedankens

selbst bei

hat trotz

den Kleinmaschinen

nur

des vorzüglichen

1—2 J a h r e

Konstruktions-

ungestörte

Betriebsdauer

ergeben. Ebenso bedenklich war die notwendige Zahnradübertragung auf das Getriebe. Wegen

dieser unvermeidlichen

Maschine überhaupt

maschinentechnischen

nur bis 3 P S Leistung gebaut werden

Mängel

konnte diese

und wurde später auch

als Kleinmaschine sofort durch die Viertaktmaschine verdrängt. Durch Umsetzung

den

freien Kolbenflug

und die hohe Kolbengeschwindigkeit während der

der W ä r m e in Arbeit wurden

jedoch

günstige

thermische

Arbeits-

bedingungen geschaffen : D e r Arbeitsvorgang Triebwerk

rasche

ermöglichte

bei völliger Trennung

Arbeitsumsetzung beim Aufflug des Kolbens.

des Kolbens war wesentlich größer als bei L e n o i r ,

Abb. 3 : A t m o s p h ä r i s c h e k o 1 b e n m a s ch i n e v o n

Die

Stoßwirkung

des Arbeitskolbens

Flug Otto.

auf das Triebwerk

die Expansion

vom

Dieser Arbeitsweg eine

weitgehende.

Abb. 4 : A r b e i t s d i a g r a m m d e r F l u g k o i b e n m a s c h i n e von O t t o .

konnte

durch

freie

Massenbeschleunigung des

Flugkolbens beherrscht bezw. für das eigentliche Triebwerk der Maschine unschädlich gemacht werden. D e r Vorteil und Fortschritt lag trotz der maschinentechnischen Mängel darin, daß beim Aufflug volle Expansion

der Verbrennungsgase erreichbar war, die den Arbeits-

zylinder fast vollständig entspannt verließen, und daß das Kolbengewicht mit Geschwindigkeit

großer

(über 5 m) hochgeschleudert wurde, wie sie bisher bei keiner

Wärmekraftmaschine Anwendung gefunden hatte. Die für die thermische Ausnutzung maßgebende Flugzeit betrug nur etwa Vio der Zeit

eines Arbeitshubes.

Die Kühlung

konnte daher bei der geringen Flugzeit

nur

—

wenig

schädlichen Einfluß haben,

10

—

während

sie

thermisch nur günstig wirken konnte.

Daraus

bei

d e r viel längeren

Rücklaufzeit

ergab sich d e r g e r i n g e

Gasver-

b r a u c h , obwohl die übrigen thermischen Bedingungen, i n s b e s o n d e r e das Fehlen d e r Gemengeverdichtung, ungünstig waren. Die Bezeichnung „ a t m o s p h ä r i s c h e Maschine", die Annahme, daß beim Rücklauf d e r ä u ß e r e A t m o s p h ä r e n d r u c k Arbeit verrichtend die Welle treibe, ist unwesentlich; dieser G r u n d g e d a n k e läßt sich gar nicht vollständig verwirklichen. Die Arbeitsdiagramme solcher Maschinen zeigen, daß die beabsichtigte indirekte Leistung, die Nutzarbeit beim Niedergang des Kolbens, wesentlich durch das G e w i c h t des Kolbens und d e r Z a h n stange verrichtet wird

(Abb. 4).

Viele Einzelheiten

dieser Maschine, ihre S t e u e r u n g ohne D r e h b e w e g u n g ,

die

Aussetzregulierung mit Stillstand des Treibkolbens bei geringer Belastung, waren a u ß e r ordentlich gut durchgeführt.

Die Maschine war s e h r einfach, e r f o r d e r t e bei s t e h e n d e r

Bauart geringe Bodenfläche, keine b e s o n d e r e Fundierung,»infolge d e r hohen Flugkolbengeschwindigkeit

und

raschen Arbeitsumsetzung auch keine s e h r wirksame Kühlung.

Diese atmosphärischen

Gaskraftmaschinen

ergaben

bei

minutlich 7 0 — 8 0

Um-

d r e h u n g e n der Welle bezw. 3 5 — 4 0 Kolbenhüben den geringen G a s v e r b r a u c h von n u r etwa :Vj cbm Leuchtgas, auch bei kleinen Maschinen, wie e r gleich niedrig selbst d u r c h spätere Maschinen

nicht erreicht wurde.

Wegen i h r e r ungewöhnlichen Bauart,

ihres

Zahnstangentriebs und geräuschvollen Ganges beim Auffliegen des Treibkolbens w u r d e die Maschine

bei ihrem

ersten Auftreten auf der P a r i s e r Weltausstellung

1867

an-

fänglich ungünstig beurteilt; aber ihr h e r v o r r a g e n d e s thermisches Ergebnis hatte ihren Ruf zur Folge und hat die G a s m a s c h i n e als brauchbare Betriebsmaschine f ü r Kleinbetriebe eingeführt. Die

atmosphärische Gaskraftmaschine

von

Otto

brauchbare und wirtschaftlich arbeitende Gasmaschine. dienst O t t o s nicht hoch genug zu schätzen.

die

erste

industriell

Schon deshalb ist das V e r -

Die Maschine hat in den 7 0 e r J a h r e n als

Kleinmaschine viel V e r w e n d u n g gefunden, und gebaut worden.

war

es sind etwa 3 0 0 0 solcher Maschinen

Erst von jetzt ab zählt die praktische D u r c h f ü h r u n g d e r G a s b e t r i e b e

und ihre Entwicklung. wo D a m p f m a s c h i n e n

Die Betriebe waren beschränkt auf Kleinmaschinen in Städten, wegen

der

Dampfkessel

usw.

ausscheiden

mußten.

Wegen

ihrer maschinentechnischen Mängel konnte diese Maschine f ü r den G r o ß b e t r i e b nicht brauchbar

ausgestaltet

werden;

maschinentechnisch

sie

mußte

bald,

besseren weichen: der

selbst

als

Kleinmaschine,

Viertaktmaschine.

einer

II. Das Viertakt-Verfahren von Otto. m

f o l g e n r e i c h s t e n hat in die Entwicklung d e r G a s m a s c h i n e n das V i e r t a k t -

verfahren

eingegriffen, darin

bestehend:

im A r b e i t s z y l i n d e r w ä h r e n d e i n e s S a u g h u b e s G a s g e m e n g e es d a r a u f und

im

Kompressionshub

durch Ausdehnung

gase a u s s t r ö m e n Nach

diesem

mengeverdichtung Hubwechsel

und

mechanische

und

dieser vor

und

aller

der

Arbeit

Verfahren vor

zu leisten,

die

hat

Otto

dann im dritten H u b zu zünden

und endlich

erstmalig

dem H u b w e c h s e l , Expansion

thermische

im

vierten H u b e

Vorteile

In

ihr

Es

des

hat

Maschinen

die

Ab-

und

die

Ge-

die D r u c k s t e i g e r u n g

Hubs.

Der

ist die

ausgestaltet:

Hierin

sind

wesentliche

im

wichtige

Ausgangspunkt

Gemengeverdichtung

ist die t h e r m i s c h b e s s e r e Ausnutzung des G e m e n g e s

bedeutet

die

ganzen

begründet.

weitgehende

Das V i e r t a k t v e r f a h r e n

brauchbar

die Zündung

während

folgenden

Zündung.

Gasmaschine.

verdichten,

zu lassen, bezw. auszudrücken ( A b b . 5 und 6 ) .

b e g r ü n d e t , sie e r m ö g l i c h t

der

zu

anzusaugen,

Expansion.

den wichtigsten Markstein in d e r Entwicklung

atmosphärische Flugkolbenmaschine

sofort

verdrängt,

eine n e u e m a s c h i n e n t e c h n i s c h b e s s e r e Art von K l e i n m a s c h i n e n und die G r u n d l a g e d e r späteren Ausbildung aller G a s m a s c h i n e n Die sie

unter

Viertaktmaschine der

wurde

wenigsagenden

geschaffen.

durch die

Bezeichnung

Pariser

Ausstellung

„geräuschloser Motor"

1878

bekannt,

eingeführt

wo

wurde,

w e l c h e auf keinen i h r e r w e s e n t l i c h e n V o r z ü g e , s o n d e r n nur mittelbar auf einen n e b e n sächlichen Mangel

i h r e s V o r g ä n g e r s hindeutete.

Mißtrauen empfangen.

D i e n e u e M a s c h i n e w u r d e mit hellem

M e c h a n i s c h wurde i h r eine s c h l e c h t e Ausnutzung z u g e s c h r i e b e n .

Dazu kam ein etwas h ö h e r e r G a s v e r b r a u c h , d e r etwa 1 c b m L e u c h t g a s betrug g e g e n über

nur

anfänglich

:l

/4 cbm keine

gestaltend

der Flugkolbenmaschine. Verheißungen

auf a l l e

geknüpft;

So

haben

gerade

folgenden G a s m a s c h i n e n

sich

diese

denn an diese M a s c h i n e Maschine

eingewirkt.

aber

hat

um-

Die V i e r u e l w i r k u n g schritt bezeichnet. Verdichtungshub flächlicher

des „Viertaktes" wurde insbesondere als großer Rück-

Ein einziger Arbeitshub neben zwei fast leeren Hüben und einem mit

schwacher Belastung

des

Triebwerkes

erschien

bei

ober-

Betrachtung als ein großer Umweg, als schlechte Ausnutzung der Maschine.

Die wesentlichen Vorzüge der Maschine und ihres Arbeitsverfahrens, wie auch die thermischen Vorteile, die sie bot, wurden kaum erkannt, höchstens die Bedeutung der G a s v e r d i c h t u n g ,

nicht aber die der großen Expansion, der vollen Arbeits-

diagramme, des großen Saug- und Regulierungsvolumens während eines vollen Hubes, der Druckentwicklung in oder kurz nach dem Hubwechsel, zunächst auch nicht die Bedeutung der Gasverdichtung für arme Gemenge usw.

Verdichtung. Viertakt

Hierbei wurde Vergleich gezogen maschine

-Verfahren.

stets der ganz unzweckmäßige, einseitige und rein äußerliche mit der allgemein bekannten d o p p e l t w i r k e n d e n

mit ihren 4 arbeitspendenden

bei jedem Hub.

Dampf-

Hüben, mit ihrer Triebwerksausnutzung

Noch jetzt wirkt diese einseitige Auffassung fort.

Tatsächlich ist aber das V i e r t a k t v e r f a h r e n

und auch die Gestaltung der

Viertaktmaschine mit dem zugleich als Kompressor wirkenden Arbeitszylinder in vieler Beziehung ganz i d e a l

und thermisch wie mechanisch schwer zu übertreffen.

Wesen liegt in der G e m e n g e v e r d i c h t u n g

Das

unmittelbar vor der Zündung im

oder nahe dem Hubwechsel und in der Verdichtung des Gemenges i m

Arbeits-

zylinder. Das ist m a s c h i n e n t e c h n i s c h Kompressor handen sind.

unvergleichlich einfach, weil kein besonderer

erforderlich ist, alle Konstruktionsteile für die Verdichtung schon vorDer Arbeitszylinder als Kompressor erfordert nur das ohnedies vor-

—

13

—

handene Saugventil, aber kein D r u c k v e n t i l und keine V e r s c h i e b u n g s a r b e i t ; nach erfolgter Verdichtung gibt es keine Ventilwiderstände

und keine Ventilverluste,

denn das verdichtete Gemengevolumen wird ja im Kompressorzylinder selbst unmittelbar am Ende der Verdichtung entzündet. Mittel für das L a d e n

Es ist unmöglich, einfachere und vollkommenere

und die darauffolgende notwendige Verdichtung zu schaffen.

Zu dieser Einfachheit kommen — im Gegensatz zu den früheren Maschinen

—

die weiteren maschinentechnischen Vorteile: Vermeidung eines ungünstigen

Druck-

wechsels,

Steige-

allmählich

zunehmende Beanspruchung des Triebwerks und

r u n g der Kolbengeschwindigkeit.

Alles infolge der Einführung der Verdichtung.

Mechanisch ist die Verdichtung das Mittel, h o h e

Kolbengeschwindigkeit

und ruhigen Gang des Triebwerks wie bei Dampfmaschinen zu erzielen und den notwendigen

Druckverlauf zu sichern.

Grundlage

guter

Hohe Kolbengeschwindigkeit

thermischer

Ausnutzung,

das Mittel, die

wiederum

ist die

Wärmeverluste

zu

verringern. Thermisch

ist der Verdichtungsvorgang, abgesehen vom grundlegenden Einfluß

der hohen Spannungs- und Temperaturgefälle, deshalb ein vorzüglicher, weil die Kompressionsarbeit unmittelbar nach der Verdichtung im Arbeitszylinder wieder gewonnen wird, und weil keine Verschiebung und Fortleitung des verdichteten G e m e n g e s vor der Zündung notwendig ist. Verdichtung, Zündung und Verbrennung erfolgen hintereinander im selben Arbeitszylinder, und ihre Widerstände.

ohne dazwischenliegende Pumpen, Leitungen, Ventile usw.

Das ist eine im W e s e n der Sache begründete, für Klein- und

Großmaschinen höchst wertvolle Einfachheit. Hoher pansion

thermischer

Wirkungsgrad

der Verbrennungsgase.

erfordert

Bleibt

ausgeschlossen, das Expansionsverhältnis pressionsverhältnis der H ö h e

der

möglichst

es hierbei

aus

weitgehende

wirtschaftlichen

Ex-

Gründen

im gleichen Zylinder größer als das Kom-

zu machen, so hängt die erreichbare thermische Ausnutzung von Verdichtung

ab, welche

das G e m e n g e für bestimmte Bauart

ergibt. Es ist nur eine entsprechende Vergrößerung oder Verringerung des Verdichtungsraumes nach

und damit des E n d v o l u m e n s

Bedarf

zu

beherrschen.

maschinentechnischen

Das

der Verdichtung nötig, um alle Verhältnisse

sind

wieder

Mittel zur Erreichung

die

denkbar

höchster

einfachsten thermischer

Ausnutzung durch hohe Gemengeverdichtung. Aus der Verdichtung technische

des

G e m e n g e s ergeben sich auch wesentliche maschinen-

Vorteile, insbesondere

für G r o ß m a s c h i n e n : hoher mittlerer Arbeitsdruck,

14 e n t s p r e c h e n d g e r i n g e A b m e s s u n g e n , O b e r f l ä c h e n und V o l u m e n in d e r M a s c h i n e , k l e i n e r Wärmeverlust

durch

die W a n d u n g e n und die M a s c h i n e n t e i l e ,

Möglichkeit, a r m e G a s e

insbesondere

a b e r die

v e r w e n d e n zu können, s c h w a c h e G e m e n g e ü b e r h a u p t zünd-

fähig zu m a c h e n . A l l e r w e s e n 11 i c h e F o r t s c h r i t t auf

die

Gemengeverdichtung

zuführen.

Das Arbeitsverfahren

durch das V i e r t a k t v e r f a h r e n ist vor

der

ermöglicht

Zündung

außerdem

und

ihre

Folgen

die R e g u l i e r u n g

daher zurück-

während

des

ganzen H u b s und K ü h l u n g d e s A r b e i t s z y l i n d e r s w ä h r e n d d e s S a u g h u b s durch das angesaugte G e m e n g e , wenn auch auf K o s t e n des

Abb. 7 :

A r b e i t s d i a g r a m m e

mit

Gemischgewichtes.

z u n e h m e n d e r

Verdichtung.

Viertakt-Verfahren.

Die

Gemengeverdichtung

Kleinmaschinen

anfanglich

mit

vor

der

Forderungen

ist seit

etwa 2 Atm. V e r d i c h t u n g s d r u c k

bei V e r b r e n n u n g s s p a n n u n g e n von 8 — 1 0 Atm. schaftlichen

Zündung

( A b b . 7).

der Verdichtungsdruck

Otto

bei

durchgeführt

S p ä t e r wurde

auf 8 — 1 0 Atm.,

der

mit

den

worden, den wirt-

Verbrennungs-

d r u c k a u f 2 0 — 3 0 Atm. für a r m e G a s e gesteigert. Im Z u s a m m e n h a n g Ausführung stellt, w e l c h e Die

mit

dem

der

hohe

damit wurden an

wachsenden

Arbeitszylinder

maschinen,

a b e r vollständig

kann

nur

durch

einfach bewirkt w e r d e n ; sie ist

d e s V i e r t a k t v e r f a h r e n s und bei a l l e n

der Maschine

und

deren

B e t r i e b s d r u c k große Anforderungen

heutige M a s c h i n e n b a u

Gemengeverdichtung

die Einzelheiten

ge-

zu erfüllen in der L a g e ist. die

Verdichtung

der w e s e n t l i c h s t e

anderen M a s c h i n e n , a u c h bei den

im Teil

Zweitakt-

wiederzufinden.

D i e nachteiligen Folgen d e s V i e r t a k t v e r f a h r e n s in E i n z y l i n d e r m a s c h i n e n : s c h l e c h t e Triebwerksausnutzung

während

des

Ladens,

Verdichtens

und

Auspuffens,

großer

—

15

—

Einfluß d e r Leergangsarbeit und als Folge des V i e r t e 1 - A r b e i t s h u b s die Arbeitsverteilung,

das

Erfordernis

maschinen usw., s i n d der

Anordnung

w irkenden

von

keine

großer

Mängel

Schwungmassen

besonders

bei

Licht-

d e s V e r f a h r e n s , s o n d e r n nur Mängel

e i n zylindrigen e i n f a c h w i r k e n d e n ,

Maschinen.

ungleiche

Diese Mängel können

durch

richtiger

konstruktive

viertelMaßnahmen

v e r m i n d e r t o d e r beseitigt w e r d e n . Die e n t s p r e c h e n d e n A n o r d n u n g e n sind im Z u s a m m e n hang mit anderen Fragen zu beurteilen. Als Nachteil ergibt sich weiter die Möglichkeit von F r ü h z ü n d u n g e n * ) d e r daraus erwachsenden Störungen. vor sich geht, so kann durch N e b e n u r s a c h e n rückstände.

Da die Verdichtung i m

die Z ü n d u n g

erfolgen, durch

Diesen Nachteil haben

Arbeitszylinder Mehrere

lange

vor

heiße Teile

aber a l l e

Arbeitszylinder

dem

gewollten

im Z y l i n d e r

Gasmaschinen,

Augenblick

oder Verbrennungswelche G e m e n g e

im

verknüpft, mit

der

verdichten, auch alle Zweitaktmaschinen.

Nachteile sind

hohen Arbeitstemperatur,

mit

dem

d e r hohen

Kühlung, d e r Notwendigkeit wegen d e r

schon

und

bester

Wesen

des

Fortschritts

Spannung, d e r Notwendigkeit einer A u s f ü h r u n g und b e s o n d e r e r

wirksamen

Anlaßvorrichtungen

G e m e n g e v e r d i c h t u n g usw., Nachteile, die gleichfalls a l l e n

hochwertigen

V e r b r e n n u n g s m a s c h i n e n eigen sind. Einfluß hat hingegen dessen

Größe

vor

Beginn

dem

Zylinder

am

die H ö h e d e r Verdichtungsspannung des

Ansaugens

mit

zu lagern sind,

Mischungen

sodaß

an die Zündstelle

Ende

des

bestimmt.

verbrannten

herauszutreiben o d e r w ä h r e n d

zylinders unschädlich reicheren

d e r Verdichtungsraum

Gasen

Verdichtungshubs, Dieser Raum wird

gefüllt sein,

des

Ladens (Ansaugens)

bei

ungleicher

gelangen.

aus

des Arbeits-

Schichtung

Hierüber

die

die

gas-

sind Einzelheiten

bei

späteren Erörterungen am Platze. Viele d e r erwähnten werden

noch

verkannt

unbedingt

Besseres

wie

gänzliche

ohne

wesentlichen

oder

oder

Vorteile d e s Viertaktverfahrens w u r d e n

unterschätzt.

Einfacheres

Umgestaltung

Nirgends

geschaffen.

des

*) D i e ü b l i c h e B e z e i c h n u n g „ V o r z ü n d u n g "

zündung"

und b e a b s i c h t i g t e n

jedoch

Auch

ist

Verbrennungs-

und

bisher

nicht

etwas

abzusehen,

Energieumsetzungs-

ist nicht g e n ü g e n d k e n n z e i c h n e n d , s e i t d e m für arme

G a s e u s w . Z ü n d u n g v o r dem H u b w e c h s e l d u r c h g e f ü h r t wird. Voreil ung

wurde

und

Der Begriff „ V o r z ü n d u n g " im S i n n e e i n e r

Vorzündung sollte getrennt werden von dem Begriffe

„Früh-

als nicht g e w o l l t e r vorzeitiger Z ü n d u n g mit s c h ä d l i c h e n F o l g e n und d e m Begriffe „ F e h l -

z ü n d u n g " im S i n n e e i n e r — u n a b h ä n g i g

vom

Zeitpunkt—

mangelhaft

erfolgten Zündung.

-

Verfahrens könnte.

maschinentechnisch

Sinngemäß

bürgerten

Wort

ist jedoch

„Viertakt"

wie

16

-

thermisch

unter

dem

wesentlich

unglücklichen,

— richtiger

Überlegenes leider

„Vierteltakt"

entstehen

allgemein

einge-

— das m a ß g e b e n d e

A r b e i t s v e r f a h r e n , nicht etwa seine einfachste und unvollkommenste maschinentechnische Ausgestaltung: die e i n f a c h wirkende E i n z y l i n d e r gasmaschine, zu v e r stehen. Der

„V i e r t e 11 a k t"

Halbtakt

dem

entspricht

doppeltwirkenden

dem

einfachwirkenden

Zylinder,

die E i n t a k t Wirkung

Zylinder,

der

zwei doppelt-

wirkenden Zylindern hintereinander, vergleichbar den doppeltwirkenden D a m p f m a s c h i n e n . Solche Begriffe beziehen sich jedoch nur auf die b a u l i c h e

A n o r d n u n g und

nichts mit dem Viertakt- o d e r Z w e i t a k t - V e r f a h r e n zu tun, s o n d e r n Einzelheiten d e r Kolben- und Maschinen-Anordnung. Wirkungsgrades Gleiche durch

als

hat

doppeltwirkende

durch

die

Zylinder

Viertaktmaschinen

An seine S c h ö p f u n g hat sich die

V e r b e s s e r u n g des mechanischen

auch

nach dem Viertaktverfahren

industriell wurde

weitere

brauchbare durch

große

ihn

Gasmaschinen zum

Entwicklung

erstenmal der

maschinen bis in u n s e r e Zeit unmittelbar angeschlossen. V o r h e r gab es a u ß e r kleinen atmosphärischen

Gasseinen

Gaskraftmaschinen ü b e r h a u p t nichts B r a u c h b a r e s . Die Aus-

bildung bis zur G r o ß - G a s m a s c h i n e ist unverändert auf den w e s e n t l i c h e n lagen des Viertaktverfahrens v o r sich gegangen.

Grund-

Das Zweitaktverfahren Ist n u r eine

konstruktive A b ä n d e r u n g einzelner Teile des Viertaktverfahrens, nämlich d e r Vorrichtungen,

den

-

geschaffen, und das Bedürfnis nach G a s m a s c h i n e n befriedigt.

n u r mit

alleiniger Zweck a n d e r e r Verfahren ist wenig wertvoll, da das

in einfachster Weise erreicht wird. Otto

haben

also d e r Vorbereitung des Arbeitsvorganges.

Lade-

D a s Wesentliche,

die G e m e n g e v e r d i c h t u n g und die V e r b r e n n u n g selbst, bleiben dabei u n v e r ä n d e r t , weil die G e m e n g e v e r d i c h t u n g im Arbeitszylinder beibehalten wird.

III. Das Zweitakt-Verfahren. ie sachliche einem

Grundlage

aller Zweitaktbestrebungen

ist: eine Maschine

mit

arbeitgebenden H u b für jede K u r b e l d r e h u n g zu schaffen, eine h a l b -

w i r k e n d e Maschine statt einer v i e r t e l wirkenden zu bauen, in der Absicht, das Triebwerk besser auszunutzen und bei gleichen Zylinderabmessungen tunlichst das D o p p e l t e d e s V i e r t e l t a k t e s zu leisten o d e r e n t s p r e c h e n d geringere Maschinenabmessungen zu erhalten. Das Viertaktverfahren w u r d e , wie e r w ä h n t , irrtümlich

als Rückschritt aufgefaßt,

als ein weitläufiges Arbeitsverfahren, welches schlecht ausgenutztes Triebwerk mit sich bringt.

Ein g r o ß e r F o r t s c h r i t t : die E r s p a r u n g v o n 2 H ü b e n , erschien m ü h e l o s

erreichbar, wenn die L a d u n g des Arbeitszylinders durch

besondere

Hierzukam, Fabrik war.

Ladepumpen

nicht d u r c h

ihn

selbst,

sondern

einer

einzigen

besorgt wird.

daß das V i e r t a k t v e r f a h r e n das

Monopol

Wohl deshalb w u r d e auch das neue „ S y s t e m " d e r v e r s c h i e d e n e n Zwei-

taktmaschinen stets b e s o n d e r s

hervorgehoben.

Als bloße Weiterbildung d e s Viertakt-

v e r f a h r e n s w u r d e n diese B e s t r e b u n g e n nicht aufgefaßt. Ausgangspunkt ist beim Zweitakt: die schlecht ausgenutzten Auspuff- und Saughübe des Viertaktverfahrens zu beseitigen und d e r e n Wirkung durch b e s o n d e r e und L a d e v o r r i c h t u n g e n

zu ersetzen,

also

zunächst

Spül-

rein

konstruktive

zuerst

die

Absichten. Der

notwendige

Vorgang beim Zweitaktverfahren

ist:

Auspuff-

spannung selbsttätig möglichst zu v e r m i n d e r n , d a n n , noch v o r dem Hubwechsel, s p ü l e n , durch den Spülstrom die A b g a s e aus dem Z y l i n d e r zu die G e m e n g e l a d u n g

in

den Arbeitszylinder zu d r ü c k e n ,

alles das in der Nähe des

Hubwechsels

also

zu

verdrängen, zu

laden,

und

zu vollziehen, sodaß kurz nach dem H u b 2

Wechsel der Zylinder mit Gemenge gefüllt, zur e i g e n t l i c h e n und darauf folgenden Zündung bereit ist

(Abb. 8 u. 9).

Z u r Verwirklichung dieser Vorgänge

sind daher b e s o n d e r e

forderlich, die dieses S p ü l e n und L a d e n Wesentlich

ist hierbei,

Kompression

Pumpen

besorgen.

daß nach erfolgtem

Laden

die

Verdichtung,

Zündung und Verbrennung wie beim Viertakt im A r b e i t s z y l i n d e r Gemenge wird

beim

Viertakt

angesaugt,

eigentliche Verdichtung als Vorbereitung

Abb. 8.

beim

erfolgt.

Das

Zweitakt z u g e p u m p t .

für die Verbrennung bleibt jedoch

Abb. 9.

Arbeitsdiagramm.

er-

Die unver-

Schematische Darstellung Schichtung.

der

Zweltakt-Verfahren.

ändert, deshalb ist auch thermisch gegenüber dem Viertakt schied

vorhanden.

Auch

die

Gelegenheit

zu

kein wesentlicher

Frühzündungen

ist

Unterwegen

der Verdichtung im Arbeitszylinder beim Zweitakt wie beim Viertakt gegeben. Das Spülen

beim

Zweitaktverfahren

als K ü h l e n

des Arbeitszylinders

aufzu-

fassen und deshalb geringere Gelegenheit zu Frühzündungen anzunehmen, ist unzulässig, denn die Spülzeit ist beim Zweitaktverfahren Wärme

der Luft, als daß eine wirksame

viel zu gering,

Kühlung

durch

ebenso die spezifische

den

Spülstrom

eintreten

könnte. Diese Kühlung wird beim Zweitaktverfahren immer eine geringere sein müssen als selbst beim Viertaktverfahren, bei dem der ganze Saughub als Kühlhub wirkt.

—

19

—

Die Schwierigkeiten des Spülens und Ladens beim Zweitakt liegen: 1. in Ladung.

der

geringen

verfügbaren

Zeit

für

Auspuff, Spülung

und

Schon das Arbeitsdiagramm (Abb. 9) zeigt, daß d e r Vorgang in dem geringen

Zeitabschnitt

von

d e r Voreilung

f ü r die Ausströmung

bis zum

Beginn

gemengeverdichtung, also unmittelbar v o r und nach dem H u b w e c h s e l , sein muß.

der

Gas-

durchgeführt

Dasselbe zeigt das Zeitdiagramm, wenn als Abszissen die Zeiten, als O r d i -

naten die Wege dargestellt w e r d e n . Abb. 41 gibt Zeiten u n d W e g e f ü r eine Zweitaktmaschine

mit S t e u e r u n g d u r c h Schlitze, Abb. 52 für eine Maschine mit

Einlaßventilsteuerung.

Beide Diagramme

besonderer

veranschaulichen die kleine v e r f ü g b a r e Zeit.

In f r ü h e r e r Zeit w u r d e das Zweitaktverfahren

oft so dargestellt, als ob am Ende

des Explosionshubs d e r Arbeitszylinder durch einen kräftigen Luftstrom n u r gründlich „auszufegen" und dann zu laden sei.

Für das „Fegen" stehen a b e r n u r geringe B r u c h -

teile von Sekunden zur Verfügung. Diese geringen Zeiten e r f o r d e r n große Geschwindigkeiten der Spül- und s e h r schwierig.

Ladeströmung,

2—400 m sekundlich, und die Aufgabe wird

Unkenntnis d e r außerordentlichen Schwierigkeiten in der B e h e r r s c h u n g

d e r dynamischen Vorgänge

beim Ausspülen

und Laden waren eine wesentliche Ur-

sache von manchen Mißerfolgen mit Zweitaktmaschinen. 2. in der E r h a l t u n g Gemenge. kommenen

Wenn

das

der

„Ausfegen"

Kleinmaschinen

so

Folgen.

Selbst

nach

dem

barbarisch

d u r c h e i n a n d e r g e w o r f e n wird, dann notwendige

Schichtung

bei

Vorbild

Spülluft

älteren

wird,

daß

und

die

und

unvoll-

Schichtung

sind u. a. u n z u r e i c h e n d e Füllung und G a s v e r l u s t e richtiger

bietet die S t e u e r u n g des Spülens und

Vorteile, w ä h r e n d

der

vorgenommen

Durchbildung

empfindlich und kann d u r c h viele N e b e n u m s t ä n d e

die Strömung symmetrisch

zwischen Abgasen,

Ladens

ist

der

Vorgang

gestört w e r d e n .

sehr

Unzweifelhaft

durch konzentrische Kanalkränze,

die

am Umfange des Z y l i n d e r s einleiten, in dieser Hinsicht

es bei der S t e u e r u n g d u r c h Ventile g r ö ß e r e Schwierigkeiten

be-

reitet, die Schichtung zu erhalten, richtig zu spülen und zu laden. 3. in tätigen

der

Spül-

Auspuff

spannung kann

richtiges

und am

Ladespannung.

Ende

der

Expansion

Spülen nicht gelingen.

Ohne zur

vorherigen

Verminderung

Vorbedingung

ist d a h e r

selbstder

Abgas-

genügende

Voreilung des selbsttätigen Auspuffs, um den Arbeitsenddruck von 2—3 Atm. rasch auf ein tunlichst geringes Maß herabzubringen. rung fehlt wieder die Zeit.

Für weitgehende selbsttätige D r u c k v e r m i n d e -

N a c h dieser Druckentlastung auf etwa V-j Atm. kann erst 2*

-

gespült

werden.

20

Die B e m e s s u n g

-

d e r Spülspannung

f ü h r t aber s t e t s a u f

einen

inneren W i d e r s p r u c h , d e r n u r ein K o m p r o m i ß offen läßt: Weil die Spül- u n d Lade z e i t laden

werden

muß,

müßte

in

den Spül-

hohe P r e s s u n g

s e h r klein ist und

die Spülund

keiten stehen aber ebensowohl

und L a d e s p a n n u n g

Ladepumpen

in W i d e r s p r u c h

und

desto

größer

werden

verdrängt

hoch

große

und

gewählt

werden;

Schichtung

J e h ö h e r die Spül- und

die V e r l u s t e

in

ge-

Strömungsgeschwindig-

mit d e r Erhaltung der

wie mit d e m geringen K r a f t v e r b r a u c h der P u m p e n . spannung,

rasch

den

Pumpen

Lade-

und

desto

schwieriger wird die richtige bauliche D u r c h f ü h r u n g . J e h ö h e r die Spannung, desto größer sind W ä r m e - und Strömungsverluste dem

W e g e von

den

Einlaßsteuerung, Luft takt

nach

desto

ihrer

gegenüber

Pumpen

bis in die Arbeitszylinder und d e r Verlust d u r c h die

größer

die

Verdichtung;

dem

Viertakt.

erreichbaren n i e d r i g s t e n

auf

unnütze

in Alle

Verschiebungsarbeit

desto

größeren

diese

Nachteil

Gründe

von

Gas

gerät

sprechen

der

dafür,

Spül- und Ladespannung zu arbeiten,

mit

und Zwei-

mit

der

welcher

der

m a s c h i n e n t e c h n i s c h e Zweck des Spülens und Ladens, d i e s e - V o r b e r e i t u n g zur weiteren

Gemengeverdichtung,

Verteilungsorgane,

erreicht werden

Steuerungen,

richtungen sein, niemals aber K o m p r e s s o r e n . d e r Gasmaschine

g r o ß e Verdichtungsarbeit

kann.

und

Die P u m p e n

sollen

sind stets

nur

hierbei auch Z u m e ß - V o r -

J e d e s B e s t r e b e n , durch die L a d e p u m p e n vor d e r

Zündung

abzunehmen,

durch

die P u m p e n hoch verdichten zu wollen, wäre völlig zwecklos. Geringe

Ladespannung

scheitert aber an den erforderlichen großen

Leitungs- und S t e u e r u n g s q u e r s c h n i t t e n ;

eine Ladespannung von

d a h e r als notwendiges Übel in den Kauf genommen w e r d e n ;

Vs

-

Pumpen-,

Va Atm.

muß

die Nachteile sind stets

große P u m p e n w i d e r s t ä n d e zugunsten mäßiger Q u e r s c h n i t t e . Die w e s e n t l i c h s t e n

Schwierigkeiten

ergeben sich bei den Zweitakt-

maschinen somit a u s d e n H i l f s p u m p e n , diesen vermeintlichen

Nebenteilen.

Das Laden wird vielfach, aber durchaus irrtümlich, mit dem einfachen Füllungsvorgang bei D a m p f m a s c h i n e n verglichen.

Bei Dampfmaschinen handelt es sich um ein

f ü r jede Hubstellung d e s Kolbens bestimmt gegebenes beim

Zweitakt

strömendes

hingegen

um

ein

Verdrängungsvolumen,

Ladens o d e r doch w ä h r e n d

und geschlossenes V o l u m e n ;

durch

den

Arbeitszylinder

wobei

der A u s p u f f

frei

während

hindurchdes

ganzen

eines großen Teiles o f f e n steht, damit die v e r b r a n n t e n

G a s e und die Spülluft von dem G e m e n g e verdrängt w e r d e n können.

-

4. in d e r richtigen R e g e l u n g

2 1

—

der M i s c h u n g

und

Ladung.

Die Aufgabe ist nicht bloß: Ladung in den Zylinder zu pumpen, s o n d e r n das Gemenge

f ü r jeden einzelnen

zuzumessen.

H u b in richtiger Menge,

Mischung und

Schichtung

Die B e h e r r s c h u n g d e r Maschine wird unmöglich, wenn die Z u m e s s u n g

von Luft, die richtig spülen soll, und von G a s , das rechtzeitig einströmen und sich mischen soll, nicht selbsttätig bestimmt und geregelt wird. Die Aufgabe d e r L a d e p u m p e n

ist, wie erwähnt, nicht die Verdichtung d e r

Ladung, diese besorgt d e r Arbeitszylinder beim Zweitakt genau so wie beim Viertakt, s o n d e r n nur die r e c h t z e i t i g e Auch

bestimmten

Gemengevolumens.

dieser Teil d e r Aufgabe ist schwierig, da die Ladevorrichtung als Z u m e ß -

vorrichtung

ein

zuzumessende zeitig r e g e l n Die

Ladungeines

richtiges

Volumen

Gemenge

für

die

betreffende G a s a r t

herstellen,

das

den veränderlichen Betriebsverhältnissen entsprechend recht-

und dabei unabhängig von N e b e n u m s t ä n d e n bleiben muß.

Grundlagen

f ü r die

Beurteilung

des

Zweitaktverfahrens

gegenüber

dem

Viertakt sind d a h e r : Auspuff- und Saughub des Viertaktes fallen weg und w e r d e n durch die Leistung der S p ü l - u n d L a d e p u m p e n Triebwerk

und Schwungrad

wirkenden Viertaktmaschine jeder Umdrehung durch

Kosten

tungen

Betrieb

und sind n u r

d e r Maschine w e r d e n im Vergleich zur

einfach-

besser ausgenutzt; es ist e i n kraftbringender H u b

im H a l b t a k t

und

ersetzt.

der

vorhanden.

Diese Vorteile sind jedoch

besonderen

Spül-

und

bei

erkauft

Ladevorrich-

gegenüber der e i n f a c h wirkenden einzylindrigen Viertakt-

maschine v o r h a n d e n . Diese Frage w u r d e f r ü h e r oft stillschweigend übergangen und als selbstverständlich hingestellt: '/•> sei g 1 e i c h 2 >-: '/.,, also bei gleichem Zylindervolumen entsprächen einem H u b e des H a l b taktes ( Z w e i taktes) 2 H ü b e d e s V i e r t e l taktes ( V i e r taktes). Solche arithmetische B e w e r t u n g liche zylinder

Leistung.

Die Voraussetzung

nimmt aber keine Rücksicht auf die wäre n u r

dann

erfüllt, wenn

tatsäch-

der

Zweitakt-

und d e r Viertaktzylinder unter Berücksichtigung des P r e s s u n g s u n t e r s c h i e d e s

mit G e m e n g e g l e i c h v o l l gefüllt wären. Z u r Zeit losen F o r m e n

des

Viertakt-Monopols

üppig aufgeschossen, nach

sind

die Zweitaktmaschinen

dem F r e i w e r d e n

in

zahl-

des Viertaktes aber meist

sofort v e r s c h w u n d e n . V o r allem deshalb, weil sie oft n i c h t e i n m a l d i e leistung von einfachwirkenden Viertaktzylindern

Arbeits-

ergaben, während

sie d o p p e 11 so viel hätten leisten sollen.

So schlecht war die Wirkung d e r Spülung

und Ladung, so gering die w i r k s a m e Zylinderfüllung. A u ß e r d e m waren sie wegen d e r besonderen Ladevorrichtungen t e u r e r steuerungen.

als diese und benutzten u n b r a u c h b a r e Ventil-

Das Spülen und Laden war höchst mangelhaft, weil sie diesen Vorgang

mit Ventilsteuerungen anstrebten usw.

Solche Konstruktionen

mußten

bald

wieder

verschwinden. Bei unzureichender Zylinderfüllung ist der Zweitakt offenbar ein technischer

Umweg,

d e r nichts bringt als Mehrkosten

Zweitakt-Großmaschinen haben anfänglich mit

nur

60%

um die schichtenweise Verdrängung ohne Gasverluste

maschinen-

und Verluste.

Gemengefüllung

Selbst

gearbeitet,

zu sichern; erst später w u r d e

durch Verbesserung der Spülung und Ladung auf h ö h e r e Füllung ( 7 0 % , O e c h e l h a e u s e r ) und Leistung gebracht. Die

geringe Vorkompression

reichende Füllung keineswegs Arbeitszylinder wesentlich

mit

seinen

verschiedene

des G e m e n g e s

in den L a d e p u m p e n

unzu-

ausgleichen, da am Ende des Spülens und Ladens im

offenen Auslaßkanälen

Spannung v o r h a n d e n

u n d L a d e s p a n n u n g ist doch ein notwendiges Übel; sie

kann

oder

keine

von

der

zu erhalten

stets verloren, ist n u r M i t t e l

m u ß stets n i e d r i g

bleiben

atmosphärischen ist.

Die

Spül-

zum Z w e c k

und

und kann keine G e m e n g e -

verdichtung v o r w e g n e h m e n . D e r Zweitakt e r f o r d e r t eine gewisse Sicherheitsschicht von Spülluft zwischen d e r Ausströmung und dem G e m e n g e noch im Augenblick des Abschlusses d e r Ladung; sonst w ü r d e G e m e n g e entweichen.

Eine scharf getrennte Hintereinanderlagerung von Spül-

luft und G e m e n g e ist jedoch u n e r r e i c h b a r ; es ist beim Spülen und Laden eine gewisse Vermischung an den G r e n z q u e r s c h n i t t e n unvermeidlich; deshalb

m u ß auch die

Ge-

mengefüllung des Zylinders beschränkt bleiben. In

der

maschinentechnischen

Ladevorrichtungen Arbeitszylinder

und

der damit

Ausgestaltung

der

eng z u s a m m e n h ä n g e n d e n

liegt d a h e r das Wesentliche.

SpülSteuerung

und der

W e n n es nicht gelingt, den Zweitakt-

zylinder als V e r d o p p l u n g d e r Viertaktwirkung tunlichst auszunutzen und die bewußte Gleichung V-> = 2 . 1 / 4 in d e r tatsächlichen Leistung wenigstens einigermaßen

zu

ver-

wirklichen, dann leistet der Z w e i t a k t nicht was sein N a m e verspricht. Diese konstruktive Aufgabe ist nur lösbar, wenn die S p ü l richtung

und

Ladevor-

mit geringen Kosten hergestellt und mit g e r i n g s t e n V e r l u s t e n

trieben w e r d e n

be-

kann. A n d e r e w e s e n t l i c h e Vorteile als die erwähnten maschinen-

— technischen

23

—

kann der Zweitakt nicht bieten, da das W e s e n t l i c h e : die Verdichtung im

Arbeitszylinder, V e r b r e n n u n g und Expansion unverändert bleiben wie beim

Viertakt.

Die oft gehörte B e h a u p t u n g , d e r Zweitakt sei wesentlich n u r f ü r G r o ß m a s c h i n e n geeignet, Kleinmaschinen nach dem Zweitaktverfahren w ü r d e n zu kostspielig, ist

nicht

richtig. Im Gegenteil, f ü r G r o ß m a s c h i n e n ist es äußerst schwierig, o h n e Mehrkosten und Arbeitsverluste dem Viertaktverfahren gleichwertige oder gar überlegene Maschinen h e r zustellen.

Für K l e i n m a s c h i n e n

hingegen läßt sich das Zweitaktverfahren s e h r v o r -

teilhaft ausnutzen, aber n u r f ü r b e s o n d e r e Zwecke, bei denen

häufig die Einfachheit

allein entscheidend ist; dann können Zweitaktmaschinen, wenn das Spülen und Laden mit

einfachsten

Mitteln,

aber

mit

genügender

Pressung

durchgeführt

wird,

kleinen Viertaktmaschinen mit ungekühlten Maschinenteilen überlegen w e r d e n .

den

Hierbei

kommen aber die Fragen des G r o ß b e t r i e b e s nicht in Betracht. — Das

Vorstehende

Zweitaktverfahrens.

gibt die Übersicht ü b e r die wesentlichen Schwierigkeiten des

D a ß diese Schwierigkeiten keine geringen sind, ist ohne weiteres

verständlich, während sich die Vorteile nur d u r c h b e s o n d e r e bauliche Gestaltung v e r wirklichen lassen. Thermisch

kann das Zweitakt v e r f a h r e n wesentlich nichts a n d e r e s bieten

als das Viertaktverfahren, von dem es sich nur durch den L a d e v o r g a n g , nicht aber durch

die

eigentliche G e m e n g e v e r d i c h t u n g

unterscheidet. staltung

und

die

darauf

folgende

Verbrennung

Inwiefern die Zweitakt m a s c h i n e durch eine günstige b a u l i c h e G e -

d e s V e r b r e n n u n g s r a u m e s thermische Vorteile bietet, m u ß im Z u s a m m e n -

hang mit den Einzelheiten beurteilt werden.

Solche Vorteile sind keineswegs

Zweitaktverfahren

nur

allgemein

eigen,

sondern

bestimmter

baulicher

dem

Ausbildung

desselben. Vielfach wird grundsätzlich hervorgehoben, das Zweitaktverfahren sei dem Viertakt thermisch dadurch überlegen, daß beim Zweitakt alle v e r b r a n n t e n

G a s e durch

den

Spül- und Ladevorgang ausgetrieben werden, während sie beim Viertakt nach Ausmaß des Verdichtungsraumes im Arbeitszylinder

zurückbleiben, und daß dieser Rest

v e r b r a n n t e n G a s e n unmittelbar Gelegenheit zu F r ü h z ü n d u n g e n Auch Verfahrens

dieser

Zusammenhang

angesehen

Gestaltung d e r

werden;

Maschine

beim Zweitakt ebensowohl

kann er ist

von

gebe.

nicht allgemein als t h e r m i s c h e r Vorteil

des

wieder

der

völlig von den Einzelheiten

abhängig, und die Gelegenheiten

zu

in

F r ü h z ü n d u n g e n sind

wie beim Viertakt v o r h a n d e n d u r c h glühende Rückstände

— und schlecht gekühlte Maschinenteile, zündbaren

Gemenges.

derselben

Weise.

24

insbesondere

Diese Verdichtung

Die sonstigen

während

der

Verdichtung

erfolgt nach beiden V e r f a h r e n in

möglichen

Ursachen

des genau

von Frühzündungen und die

Mittel zu i h r e r Beseitigung, die kühlende Wirkung d e s Saughubs beim Viertakt, d e r einfachere

Verbrennungsraum

bei

einzelnen

Zweitaktmaschinen,

die

höhere

mittlere

T e m p e r a t u r im Verdichtungsraum bei Zweitaktmaschinen usw. ergeben keine w e s e n t lichen

Unterschiede.

Die Annahme

schließlich, daß durch das Ausspülen d e r verbrannten G a s e aus

dem Arbeitszylinder die Gelegenheit zu F r ü h z ü n d u n g e n beseitigt und d a d u r c h ein V o r teil gegenüber zutreffend.

dem

Viertaktverfahren

Dieser Gegensatz

würde

erzielt

werde,

ist

gleichfalls

nicht

allgemein

nur gelten, wenn in d e r Viertaktmaschine eine

schleichende, d a h e r mangelhafte V e r b r e n n u n g vorausgesetzt

wird, welche zur Folge

hat, daß sich am Ende d e s Expansionshubs im Arbeitszylinder noch b r e n n e n d e s G a s befindet, an dem sich beim könnte.

folgenden H u b das neu eintretende G e m i s c h entzünden

Das wäre ein leicht zu v e r m e i d e n d e r

schlechter

Arbeitsvorgang, d e r

bei

Vergleichung d e r Arbeitsverfahren nicht zugrunde gelegt w e r d e n darf. Es ergeben

sich d a h e r von vornherein w e d e r wesentliche

noch thermische Vorteile zugunsten des Zweitaktverfahrens.

maschinentechnische

Das Wenige, was ange-

strebt und erreicht w e r d e n kann, ist b e h e r r s c h t und abhängig von

konstruktiven

Gestaltungen, insbesondere d e r Ladepumpen, die ja auch den Ausgangspunkt d e s Zweitaktverfahrens bilden.

IV. Einfluss von Patenten auf den Gasmaschinenbau. ie Entwicklung d e r Gasmaschinen

ist in d e r Literatur keineswegs so einfach

dargestellt, wie sie sich nach den vorhin aufgestellten Gesichtspunkten ergibt. Die weitläufige Darstellung kommt davon her, daß ein B e r g von Nebendingen zusammen getragen wird, unter dem das Wesentliche verschwindet. Unwesentlich sind alle durch die ältere Literatur und durch Patente w o r d e n e n Konstruktionsgedanken mit bloß behaupteten Wirkungen.

bekannt

ge-

Unwesentlich sind

die zahllosen nie erprobten Konstruktionsmeinungen, die in d e r beschreibenden Literatur massenhaft weitergeschleppt w e r d e n . Patentrechtliche

Verhältnisse

haben

jedoch

einen

sehr

großen,

freilich wenig wertvollen Einfluß g e n o m m e n ; sie waren unmittelbare Veranlassung bloßen wurden

Umgehungsbestrebungen unvermeidlich

den Kampf dienlich klärten.

Der

in

der

Anschauungen

Zeit

des

Viertaktmonopols,

in den V o r d e r g r u n d

sein konnten, aber den grundlegenden

große Patentstreit

um das Viertaktverfahren

und

gebracht,

hat

hierdurch

die wohl

Sachverhalt

zu

für

keineswegs

insbesondere

viele

unhaltbare Anschauungen verbreitet. Es lohnt sich n i c h t , auf alle einzugehen,

ist auch auf

Kennzeichnung

kurzem

diese Verhältnisse Wege

nicht

möglich.

nur

in

Wohl

großen aber

ist

Zügen eine

des Einflusses auf die Entwicklung d e r G a s m a s c h i n e erforderlich, d e r

von patentrechtlichen Verhältnissen ausgegangen gewirkt hat.

auch

ist und längere Zeit mächtig

nach-

H i e r d u r c h wird das f r ü h e r entworfene Bild vervollständigt.

Die meisten

älteren Konstruktions-Ideen dürften nicht bis an den V e r s u c h einer

Verwirklichung gelangt sein.

Zahlreiche

a n d e r e sind wahrscheinlich nach den ersten

Versuchen, die bei maschinentechnischer Unvollkommenheit mißlingen mußten, wieder aufgegeben worden.

So bleibt aus diesem ganzen massenhaften Material nichts übrig

-

26

-

als eine große Sammlung von unreifen Konstruktionsgedanken, die sich wohl o r d n e n und kritisch beleuchten lassen, aber f ü r die Beurteilung d e r b r a u c h b a r e n ,

betriebs-

fähigen Ausgestaltung der Gasmaschine fast wertlos sind und n u r schätzbares Material f ü r das Patentamt bieten, um das „Vorbekanntsein" späterer planmäßiger

Fortschritte

nachzuweisen, Material f ü r deutsche Sammler, die mit Vorliebe „Prioritäten" nachweisen, soweit sie sich durch D r u c k e r s c h w ä r z e

belegen lassen, wobei amtliche wie

Privat-

gelehrte der deutschen Untugend huldigen, alte Druckschriften mit den Augen d e r Gegenwart

zu lesen

und mit der E r f a h r u n g der G e g e n w a r t hineinzudeuten, was ur-

sprünglich gar nicht gedacht war. Selbst v o r

Otto

ist gar vieles als „vorbekannt"

sphärische Flugkolbenmaschine, maschinen Flamm-,

mit

besonderen

Glührohr-

dung v o r dem

und

zu finden, u. a.: die atmo-

die Viertakt-, Zweitakt-

Gas-

und

Luftpumpen,

elektrischer Zündung,

Totpunkte, auch

Gasturbinen

und Füll-

Eintaktmaschine, und

Spülpumpen,

mit G e m e n g e v e r d i c h t u n g , usw.

mit

Gasmit Zün-

Manches hiervon ist erst d u r c h

die Deutzer Patentprozesse ausgegraben worden, sonst wäre es als einflußlos v e r g e s s e n geblieben, wie so vieles auf anderen Gebieten

d e r Vergessenheit anheimgefallen ist,

weil Ausgrabungen mangels Streitigkeiten großer Interessenten nicht veranstaltet w u r d e n . Kennzeichnend 30er dung

ist

auch

die

die schichtenweise

Jahren

im Totpunkte,

bekannte Tatsache, daß Barnett

Lagerung,

besondere

schon

die G e m e n g e v e r d i c h t u n g

Ladepumpen

und

andere

in

vor der

wichtige

den Zün-

Neuerungen

gekannt, aber so schlecht in i h r e r B e d e u t u n g erkannt hat, daß e r hierauf in seinen Patenten

nicht

einmal einen

Anspruch

stellte.

Die G r u n d l a g e n

und d e r

gangbare

W e g zur industriell b r a u c h b a r e n Maschine waren eben v o r O t t o unklar; die zahlreichen „Ideen" haben auf die Entwicklung keinen Einfluß geübt, obschon die G a s m a s c h i n e sich

fast

gleichzeitig

städtische

Gasanstalten

besondere

in der

unvollkommen bestand.

mit

der

Dampfmaschine

zur Gasverteilung

seit

hätte

langem

entwickeln

vorhanden

können,

waren

und

da ins-

ersten Entwicklungszeit d e r Dampfmaschine, als die Dampfkessel

u n d gefährlich waren, auch ein g r o ß e s B e d ü r f n i s nach G a s m a s c h i n e n

Die Gasmaschine hätte entschieden m e h r Daseinsberechtigung gehabt als die

damals oft v e r s u c h t e „kalorische" Luftmaschine. Die Otto-Patente

schufen ein M o n o p o 1, weil das Viertaktverfahren

war und in gewissem Sinne auch

jede „schichtenweise

„verlangsamte V e r b r e n n u n g " , d e r Schußkanal wesentlich

sind, jedoch

Einrichtungen

Lagerung"

geschützt

der Gase,

usw., Einzelheiten, die d u r c h a u s bedingen,

ohne

welche

die un-

Gasmaschinen

27 schwer zu verwirklichen waren. Zylinder

durchbrechen,

Denn irgendwo mußte der Konstrukteur z. B . seinen

um zünden

zu können, das gab unfehlbar den patentierten

Schußkanal; irgendwie mußten die Abgase im Zylinder zurückbleiben, und Schichtung und Verlangsamung

der Verbrennung konnten

schließlich

in jeder

Maschine

nach-

gewiesen werden. Die Monopol - P a t e n t e , erteilt, waren

Muster von

zu

Beginn

der

umfassenden

Wirksamkeit

Ansprüchen,

des

die auch

Reichspatentgesetzes unwesentliche,

aber

unvermeidliche Nebenwirkungen, die Gasschichtung, das Nachbrennen usw., schützten. Solche weitgehende Ansprüche sind bei der gegenwärtigen Praxis des Patentamts unmöglich; sie können jetzt nur durch Zufall durchlaufen, wenn sie aus Versehen in eine harmlose Klasse geraten, deren Vorprüfer weniger Vorbekanntschaften gesammelt hat, oder wenn keine Tragweite vermutet wird. Das Amt verlangt meist Auflösung in einzelne Patente. Dank der Mitwirkung von Fachleuten

wird in vorangegangene Veröffentlichungen

neueste

hineingedeutet,

und weitestgehende

„vorbekannt".

Einsicht

und alles

Wesentliche

die

gilt als

Die Regel ist, daß nur auf unbedeutende Einzelheiten ohne Schwierigkeit

Patente zu erlangen sind, etwa auf neue Schmiervorrichtungen, Schraubensicherungen, Hosenträger, Kork- und Stiefelzieher usw. umfassenden

Neuerungen

Der erfahrene Konstrukteur ist daher bei

stets gezwungen, unbekümmert um Patenterwägungen vor-

zugehen, um erst während der Durcharbeitung vielleicht zu entdecken, daß dieses oder jenes gegenüber der patentamtlichen Praxis patentierbar sein könnte. In den 8 0 e r J a h r e n hat der Erfolg J a g d nach

Neuerungen, vielfach

taktmonopols, hervorgerufen.

Die

erst wurde das Monopol fühlbar.

der Viertaktmaschinen

nur zur Umgehung

von Otto

eine

wahre

oder Durchbrechung des V i e r -

meisten dieser Bestrebungen versagten, und dann Es mußte notwendig die Wirkung der Gegenkräfte

hervorrufen, und bei der Bedeutung

der gegenüberstehenden Interessen,

wurde der

Kampf mit außerordentlichem Eifer geführt. Die Patentstreitigkeiten und die vielen Gutachten, zu denen sie Veranlassung geben, haben aber die wissenschaftliche Einsicht wenig gefördert und konnten es auch weil sich

die fachlichen Äußerungen

und Untersuchungen

in dem

B e r e i c h der richterlichen Fragen zu bewegen hatten und überhaupt

eng umgrenzten nicht die Haupt-

sache betrafen, nicht die wesentlichen Wirkungen bei der motorischen sondern die zahlreichen Nebenwirkungen, So

haben

denn

daß die schichtenweise

die gegnerischen

von

nicht,

Verbrennung,

denen die Patentansprüche handelten.

Sachverständigen

einwandsfrei

nachgewiesen,

Lagerung für die Wirkung garnicht erforderlich oder garnicht

—

vorhanden ihre

sei, ebensowenig

Versuche

beides

als

juristische

-

die Verlangsamung

entsprechend

vorhanden

2 8

angestellt,

und wesentlich

der Verbrennung.

während

zeigen

die

konnten.

Alles

kam

eben

ebenso daher

leicht

auf

die

Hierbei wurde der Münchener Uhrmacher Reithmann entdeckt, der eine V i e r -

taktmaschine vor Otto gebaut und betrieben hatte, ohne kennen.

Als Nachweis ausreichend.

den W e r t

der Sache zu er-

der offenkundigen Vorbenutzung war diese Entdeckung allein

Noch

entscheidender

graphierten Schrift von B e a u de Rochas,

war

die

zufällige Entdeckung

die nur in wenigen

und niemals derart zur öffentlichen Kenntnis gekommen Einfluß auf die Entwicklung Schrift

Monopolisten

haben

Deutung von Nebenwirkungen an, die das Wesen der Gasmaschinen nicht

betrafen.

schon

Sie

Abdrücken

auto-

vorhanden

ist, daß sie irgend welchen

der Gasmaschine hätte nehmen können.

ist das Viertaktverfahren

der

kurz und richtig angegeben.

Aber in dieser

Das

Viertaktmonopol

mußte fallen, der Viertakt wurde frei und damit die Bahn für weiteren ungehinderten Fortschritt. Von beiden, Reithmann und B e a u keine

Ahnung

und

kann auch

verständlich, weshalb gerade Zyklus

des Beau

de Rochas, hatte die technische Welt

nachträglich nichts von ihnen

deutsche Fachleute

lernen.

Es ist schwer

nunmehr anfangen, vom

de R o c h a s " zu sprechen und seine Verdienste

vorher

„Viertakt-

auf Kosten

Ottos

zu erheben, während es sich offenbar nur um die Priorität der ersten Idee handelt, nicht aber um die viel größeren

Verdienste

der Ausgestaltung.

Hätte man noch weitere

Nachforschungen angestellt, so hätte man vielleicht noch weitere Vorgänger gefunden. Wenn solche Anschauungen es garnicht

der Ausgrabungen

auf andere Gebiete übertragen werden, dann bedarf

von

Interessenten,

und es müssen Watt,

Stephenson

abdanken, denn die Dampfmaschine, die Lokomotive, sind lange vor ihnen dagewesen, und nicht nur in der Idee, sondern

in der Wirklichkeit.

vor

früher

Watt

durch

Dampfturbine rechnung so

Papin

durch

Heron

„erfunden"

wäre vielleicht

oder

von

worden.

auch

die

noch

von

Alexandrien

Hätte Idee der

es

in

Die Dampfmaschine

Leonardo

schon

vor

Alexandrien

Dampfmaschine

da

Vinci

Beginn ein

aus

unserer

Patentamt

einem

und

alten

ist die

Zeit-

gegeben, Papyrus

als „vorbekannt" nachgewiesen worden. Aber

mit Recht werden

nicht diese Vorgänger, sondern

die

erfolgreichen

A u s g e s t a 11 e r als die Pioniere gepriesen.

Die bloßen Konstruktionsgedanken und

Meinungen

ihre brauchbare

sind oft billig

wie B r o m b e e r e n ,

eine mühevolle Lebensarbeit.

Die Verdienste

Verwirklichung

meist

der Vertiefung und erfolgreichen Aus-

-

29

—

gestaltung auch bekannter G e d a n k e n sind die m a ß g e b e n d e n ; sie w e r d e n aber nur selten ihrer B e d e u t u n g e n t s p r e c h e n d gewürdigt. D e r Ausgang des großen keiner Weise geschmälert. der

Nebenwirkungen

Viertakt-Patentstreites

Die Patentansprüche

viel

Verwirrung

hat die Verdienste

Ottos

in

hingegen haben d u r c h die B e t o n u n g

hervorgerufen;

und

auch die

wissenschaft-

lichen Betrachtungen

e r f u h r e n d a d u r c h von Anfang an vielfach eine Ablenkung

Nebensachen, welche

nur von baulichen Einzelheiten abhängen.

auf

Mit deren konstruk-

tiver V e r b e s s e r u n g w u r d e n viele wissenschaftlichen Schlußfolgerungen oft ganz gegenstandslos. Die patentrechtlichen Verhältnisse haben auch auf die Entwicklung d e r

Zwei-

t a k t m a s c h i n e Einfluß g e n o m m e n . Z w a r bietet d e r Zweitakt als V e r f a h r e n nichts grundlegend N e u e s und Patentfähiges, wohl aber durch seine ausgesprochen konstruktiven Absichten, durch eigenartige b a u l i c h e Gestaltung, auf welche e r f a h r u n g s g e m ä ß leichter umfassende

Patente

zu erlangen

Patente, im wesentlichen Gegensatz zum

sind

als auf neue

bauliche Anordnungen

bekannten

Viertakt

Ideen und V e r f a h r e n .

betreffend, w e r d e n

nachdrücklich

hervorgehoben

Solche

dann, wenn ein werden

soll,

als

G r u n d l a g e eines neuen Maschinen-„S y s t e m s " bezeichnet. Die bloße Weiterbildung

des

Viertaktes

hingegen

läßt

weder

für

das

Ver-

fahren

noch f ü r die bauliche Gestaltung u m f a s s e n d e Patente zu, und N e u e r u n g e n ,

welche

schwere Mängel der älteren Maschine beseitigen

A n w e n d u n g — welche das Patentgesetz B e d e u t u n g sein können, w e r d e n

vom

und

in

der

gewerblichen

ganz b e s o n d e r s verlangt — von der größten Patentamt i m m e r als „naheliegende

bauliche

M a ß n a h m e n " o d e r als „selbstverständlich" angesehen. Das Patentamt kennt den Begriff N e u e r u n g , V e r b e s s e r u n g o d e r Erfindung nur im einseitigsten theoretischen Z u s a m m e n hang zwischen Mittel und W i r k u n g und niemals im praktisch entscheidenden Sinne als Fortschritt in w i r t s c h a f t l i c h e r und b e t r i e b s t e c h n i s c h e r Beziehung, worin aber gerade das Wesen und die Schwierigkeiten u n s e r e s Schaffens liegen. Patentbeschreibungen w e r d e n in d e r Regel dazu benutzt, um die „Geschichte" d e r Entwicklung darzustellen, wobei ein falsches Bild entsteht und d e r wirkliche, tief

ein-

s c h n e i d e n d e Fortschritt nicht i m m e r zum Ausdruck kommt. In solchem Z u s a m m e n h a n g e ist es angebracht, i n s b e s o n d e r e h e r v o r z u h e b e n ,

daß die P i o n i e r e

nach O t t o auf

solcher patentrechtlichen G r u n d l a g e nicht vollständig o d e r garnicht zur Geltung kommen. So k o m m e n

nicht genügend

zur G e l t u n g

K a m p f e gegen das Viertaktmonopol,

die Verdienste

Ernst

Körtings

im

ebensowenig die entscheidende Entwicklung auf

— dem

Boden

hoher

Maschinenbau

30

Gemengeverdichtung;

— die

war

ja

„vorbekannt".

konnte sich aber an die damit z u s a m m e n h ä n g e n d e n

nungsspannungen

und

thermisch

hochwertigen

Maschinen

Der

ältere

höheren Verbren-

nicht heranwagen.

Die

Leistung, die in dieser Entwicklung liegt, in welcher wieder Ernst Körting ein B a h n b r e c h e r war, dem zahlreiche Ingenieure nachfolgten, drückt sich keineswegs durch die Patente in

richtiger

Verminderung

Weise aus.

Das wirtschaftliche Ergebnis d e s Fortschrittes ist die

des W ä r m e v e r b r a u c h s von etwa

4 0 0 0 W E f. d. P S

auf die Hälfte.

Auch die mustergültige Entwicklung, die die Maschinenbau-Gesellschaft N ü r n b e r g in neuester Zeit den G a s m a s c h i n e n

gegeben hat, erfährt in solchem Bilde

auf

patent-

amtlichem Hintergrunde nicht die Würdigung, die eine so große Leistung verdient. Die Wirkung dieser patentrechtlichen Verhältnisse bezw. d e r patentamtlichen Praxis ist aber, daß außerordentlich viel Geistestätigkeit in Bahnen gelenkt wird, die zu

wichtigen

Neuerungen

führen,

Sinne des Patentamtes gefördert wird.

und

daß

das

„Erfinden

um

jeden

nicht

Preis"

im

Die viel bedeutungsvollere planmäßige W e i t e r -

bildung mit bekannten Mitteln, die entscheidende betriebstechnische und w i r t s c h a f t l i c h e Entwicklung kommen dabei zu kurz.

Patentgesetz und Patentamt sollten

aber

gerade der w i r t s c h a f t l i c h e n Entwicklung dienen — der g e w e r b l i c h e n ,

wie

man sich f r ü h e r im engeren Gesichtskreise ausdrückte —, und mit diesem wichtigsten Zwecke steht die gekennzeichnete Handhabung d e s Patentgesetzes im W i d e r s p r u c h .

V.

Die Viertaktmaschinen.

n d e r E n t w i c k l u n g s z e i t d e r G r o ß - G a s m a s c h i n e , a l s die mannigfaltigsten Maschinensysteme an die Abnehmer heranstürmten, war es unzweifelhaft schwierig, die verschiedenen Bauarten und ihren Betriebswert richtig zu beurteilen. Zahlreiche Gutachten von berufener und unberufener Seite wurden zu gunsten einzelner Maschinensysteme abgegeben;

meist höchst zurückhaltend, weil die Erfahrungen und die grund-

legenden Ansichten nicht geklärt waren. Noch jetzt dauert dieser Zustand. Es ist deshalb

notwendig, einmal vor der fachwissenschaftlichen Öffentlichkeit die

konstruktiven

und die B e t r i e b s-Grundlagen eingehend zu besprechen, das Wesentliche vom Unwesentlichen zu scheiden

und eine

Beurteilung

reichender Begründung vorzunehmen.

der

bisherigen

Nur dadurch

Konstruktionen

können

eine Reihe

unter von

aus-

Fragen

beantwortet oder, wo dies nicht möglich ist, in Fluß gebracht werden. Selbstverständlich wird derjenige, der sich dieser Aufgabe erstmalig unterzieht, nicht auf die Anerkennung

—

32

—

aller Interessenten zu rechnen haben, sondern sich vielen Angriffen aussetzen, bis dann einige J a h r e später die Betriebserfahrungen und Anlage- und Betriebsrechnungen

ihr

maßgebendes Urteil gesprochen haben werden. Es müssen daher zunächst die bisher eingebürgerten Viertakt- und Zweitaktmaschinen in ihrer b a u l i c h e n Die

G e s t a l t u n g geprüft werden.

industrielle Ausbildung der Viertaktmaschine ist in den 8 0 e r J a h r e n für die

damaligen Bedürfnisse der K l e i n b e t r i e b e erfolgt.

Die K l e i n m a s c h i n e

möglich

auszuführen.

Deshalb

durch die D e u t z e r Gasmotorenfabrik

war selbstverständlich so e i n f a c h wurde

und b i l l i g

das Viertaktverfahren nur in e i n e m

Zylinder

Anordnung gewählt:

offene Kolben, deren Tragfläche zugleich Kreuzkopfführung ist,

besonderen

im

Kreuzkopfes

und Baukosten gespart.

Innern

und

für

das

Triebwerk

des Kolbens (Abb. 10).

samt Geradführung

die

ein-

fachwirkenden

mit dem Kreuzkopfzapfen

durchgeführt

als

billigste

Durch Wegfall eines

wurde am ausgiebigsten

an

Baulänge

D e r Zusammenbau des Maschinenbettes mit dem Kurbellager

und dem Zylindermantel zu einem Gußstück (Abb. 11 und 12)

ergab

die

einfachste

Bauart, die für den Zweck der Kleinmaschine allen Anforderungen entsprach und

die

einfachste Bearbeitung der Teile bei geringsten Werkstattkosten ermöglichte. Nachteilig blieb nur die Notwendigkeit, bei solcher Anordnung der Zylinder die Steuerungsventile in den Deckeln, den sogenannten Z y l i n d e r k ö p f e n , zu vereinigen, wodurch unbequeme Gußstücke notwendig wurden (Abb. 12 und 13); aber diese Unbequemlichkeiten

waren

gegenüber den

sonstigen

Vorzügen

der

Bauart

bei

Klein-

maschinen nicht erheblich. Die

„bewährten" Einzelheiten waren jedoch nur hinsichtlich des Kostenpunktes von

K l e i n -Gasmaschinen

wohl überlegt

und

zutreffend

und

dem

selbstverständlichen

— Bestreben

33

—

entsprungen, für die F a b r i k a t i o n die einfachste und billigste Maschine

zu schaffen. Für G r o ß m a s c h i n e n hingegen wurden solche Anordnungen, sowie die meisten maschinentechnischen Einzelheiten der Kleinmaschinen unbrauchbar.

Gleichwohl wur-

den sie unter Hinweis auf die „guten Erfolge" der Kleinmaschinen auch auf größere Ausführungen sind

übertragen.

vermeintliche

Durch

diese Vorbilder

„Erfahrungen"

und

aus

Grundsätze

der ersten

entstanden,

Entwicklungszeit

die

viele

verfehlte

Großmaschinen und manchen Rückschlag in der

Entwicklung

von

den Kleinmaschinen

schauungen

verschuldet

und

einseitige,

für

für

Die

herrührenden

Erfahrungen

nur

geltende;

haben.

die

waren

Aneben

Kleinmaschinen

Großmaschinen

waren

sie

falsch. So

waren

maschinen

nicht

ungekühlten Anordnung der

für

angebracht:

Kolben,

gleitflächen

die

die

anspruchten

und

Großmaschinen

im

der

den

Kreuzkopfzapfen,

Innern

Zylinder-

Führungsdruck. einen

hoch

empfindlichen

unzugänglich

Kolben hineinzulegen,

offenen

unzugängliche

Belastung

durch

Groß-

die

der Kreuzkopfzapfen

Kolben,

Den

insbesondere

Teil,

bebei

in den heißen

ist betriebsgefährlich,

ebenso die Belastung von Zylindergleitflächen, welche

für 2 0

Atm.

Druck

und

Kraftmittel dicht sein müssen. sind

weiter

freihängende

unzureichende

Ventilsteuerung.

Unbrauchbar

Arbeitszylinder,

Triebwerksteile

hältnismäßig hoher

unreine

mit

V i e r t a k t m a s o h l n e .

ver-

Materialbeanspruchung und großen Formveränderungen,

geringen

Reibungs- und Abnutzungsflächen usw. Aus einseitigen Erfahrungen des Kleinmaschinenbaus

heraus

Arbeitszylinder

ergab

sich

auch

auf höchstens

die 250

Auffassung, PS

die

Höchstleistung

zu beschränken;

größere

sei

in

einem

Leistungen

suchte

man durch Herstellung von Zwillingen und Doppelzwillingen zu erzielen. 3

Insbesondere wurde

ein

wurde

auch

bedenklicher Teil,

an ein

den

Zylinderköpfen

schwieriges,

festgehalten.

unzuverlässiges,

sehr

So

ungleichen

Temperaturen ausgesetztes Gußstück in den beginnenden Großmaschinenbau herübergenommen. Bei großen Leistungen, die hintereinander liegende Zylinder erforderten, mußten schon wegen der Stopfbüchsen für die durchlaufenden Kolbenstangen

die

Ventile

in den Zylinderköpfen geteilt werden, oder diese Teilung wurde wegen der Ventilgröße vorgenommen (Abb. 14).

In solchem

Falle mußten dann der Zylinderkopf und die Ventilkasten, Kanäle und Kühlräume ganz besonders verwickelt ausfallen. Während aus der Kleinmaschinenzeit gewisse Konstruktionsgrundsätze als vermeintliche galten,

wichtige

„Erfahrungen"

wurden oft naheliegende

schritte,

wie

z.

Kolben,

Stopfbüchsen,

führbar

gehalten,

Ausführungen Kolben, mit

B.

doppeltwirkende für

weil

mit

Fort-

undurch-

gelegentliche

doppeltwirkenden

innerer Kühlung,

Stopf-

büchsen usw. verunglückten und auch Abb. 14. mit

Zylinderkopf

doppeltem

zu kostspielig waren.

Ventilkasten.

Tatsächlich ver-

unglückten sie aber wegen besonderer

VlertaktmaBohine.

Mängel, die mit dem Wesen der Sache nichts zu tun hatten, sondern von den bisherigen Kleinmaschinen herrührten. So ist es gekommen, daß in der währten"

Einzelheiten

der

Entwicklung der Großmaschinen d i e K 1 einmas ch inen

für

„be-

maßgebend

g e h a l t e n u n d n a c h g e a h m t w u r d e n , dagegen die naturgemäße Weiterbildung der Großmaschinen nach den Erfahrungen des inzwischen hochentwickelten maschinenbaues

für

zwecklos

wurden von „ M o t o r - S p e z i a l i s t e n "

oder

für

unmöglich

ganz unzweckmäßige

den Elementen ihrer K l e i n m a s c h i n e n

gehalten

Dampf-

wurde.

Es

Großmaschinen

aus

zusammengestoppelt,

und

der

Bau von „ M o t o r e n " ist bis in die neueste Zeit, ungeachtet der reichen Erfahrungen des Maschinenbaues, in der Empirie oder in einseitigem Spezialistenwesen stecken

— 35 geblieben.

Das war

—

nicht planmäßige Entwicklung, sondern Aneinanderreihung und

Verallgemeinerung von Zufalls-Erfahrungen. Solange erzielbar

mäßige

waren,

brauchbare

Maschinenleistungen

ergaben

sich

auch

Maschinenanordnungen;

Arbeitsmaschine

zwischen

beiden

mit

so

mit den

gewöhnlicher Einzelheiten

der

die Zwillingsmaschinen

Maschinenkurbeln,

oder

Abb. 15. V i e r t a k t - Z w i 11 i n g s m a s c h i n e — M.-G.

Zwillingsanordnung

die

Kleinmaschinen

(Abb. 15) mit

der

Zwillingsanordnung

Nürnberg.

mit nebeneinanderliegenden Zylindern (Abb. 16), bei welcher aber Welle und Wellenlagerung umständlicher werden. Um

das Triebwerk

zu

vereinfachen,

wurden

einfache Arbeitszylinder

hintereinander gekuppelt (Abb. 17), jeder mit offenem Kolben versehen.

auch

In solcher

Bauart wurden große Maschinen, bis 1000 Pferdekräfte, hergestellt, die aber in bezug auf Baukosten, Zugänglichkeit und Einfachheit viel zu wünschen übrig ließen. Bei einzelnen Größere

den

meisten

Mehrzylinderanordnungen

Arbeitszylinders Leistungen

hat

— man

bis in

höchstens die

wurde 250

an

kleinen Leistungen

Pferdekräfte

e i n f a c h wirkenden

—

des

festgehalten.

Zylinder

nicht 3*

zu

— 36 — legen gewagt, weil man für die Haltbarkeit der umständlichen Zylinderköpfe fürchten mußte und diese schon bei kleineren Leistungen große Mängel zeigten. zeit wurde viel Lehrgeld bezahlt.

Abb. 16.

In dieser Entwicklungs-

Als die B r ü c h e mit dem wachsenden G r o ß b e t r i e b e

Zwillingsmaschine

— M.-G.

Nürnberg:.

epidemisch wurden, hat man die Zylinderköpfe aus Stahlguß hergestellt, der bei doppelt so großem Ausdehnungskoeffizienten wie Gußeisen sich noch schlimmer verhielt.

Die

D e u t z e r Fabrik hat, um 1 0 0 0 pferdige Maschinen

4 Arbeitszylinder zu einem D o p p e l - Z w i l l i n g wirkenden

einander

arbeiten (Abb. 18).

zu

können,

zusammengesetzt, wobei die einfach-

paarweise gegenüberliegenden

doppeltgekröpfte Welle

herstellen

Zylinder

auf

eine

gemeinsame

Eine unzweckmäßige Anordnung, die die

Großmaschine aus Elementen der Kleinmaschinen

zusammensetzt

und zur Folge hat,

daß der Nachteil des einfachwirkenden Viertaktzylinders, die schlechte Triebwerksausnutzung, viermal auftritt, daß Zylinder und Triebwerk viermal ausgeführt werden müssen und schlecht zugänglich sind, daß die Welle und ihre Lagerung sehr umständlich werden, insbesondere, maschine fordert.

wenn

zu

hinzukommt,

solchen

die noch

Doppelzwillingen

der

eine Wellenkröpfung

Antrieb

mit

einer

doppelter

Gebläse-

Lagerung

er-

Die Zugänglichkeit der offenen Kolben, die sich bei Kleinmaschinen zwanglos

von der Triebwerksseite h e r ergibt, wird hier bei der Großmaschine eine ganz unzureichende. gebener

Die Gegenüberstellung

Drehungsrichtung

Kolbengewichte

entgegen

der

der Zylinder hat außerdem zur Folge, daß bei ge-

Führungsdruck

aufwärts

wirkt,

auf

sodaß

der

einen

durch

Maschinenseite

den

Druckwechsel

dem

Stöße

eintreten usw. Auf solchem Kombinationswege konnte eine richtige Großmaschine nicht entstehen. Derartige ersten

Maschinen,

Ausführungen

insbesondere

Doppelzwillinge,

wurden

denn auch

nach

den

als Mißgriff erkannt und werden eine Wiederholung wohl nicht

erfahren. Allerdings

wurden

von

einigen

Fabriken

auch

in

der

Kleinmaschinenzeit

Maschinen mit abweichenden Einzelheiten gebaut, insbesondere mit gekühlten mit doppeltwirkenden

Kolben,

mit Stopfbüchsen usw., aber diese Einzelheiten

nicht durchgedrungen und wurden von betrachtet.

Für Kleinmaschinen

Kolben,

vielen

„Spezialisten"

sind sie auch tatsächlich

sogar als

sind

unzuverlässig

unbequemer und wesentlich

— kostspieliger.

Dies zeigt der Vergleich

Kleinmaschinen

(Abb. 19)

mit

38

--•

der offenen Kolben

einfachwirkenden

offnen,

der üblichen Bauart für aber

gekühlten

Kolben

und der Kreuzkopfführung außerhalb des Arbeitszylinders mit normaler Geradführung

(Abb. 2 0 , aber

M.-G. N ü r n b e r g ,

für kleine

Maschinen

und Abb. 2 1 , S o e s t & C o . ) .

umständliche Einzelheiten

bildung d o p p e l t w i r k e n d e r

B e i den Großmaschinen,

drängen

unmittelbar

zur Aus-

Viertaktmaschinen.

die aus der Nachahmung

der Einzelheiten der Klein-

maschinen entstanden, waren in der Regel die a l l g e m e i n e n schen

Solche an sich gute,

Anordnungen besonders mangelhaft;

maschinentechni-

auch Einzelheiten,

die mit dem Wesen

—

39

-

der Gasmaschine nichts zu tun hatten, wiesen Mängel in der konstruktiven Ausbildung auf, die

auch

Insbesondere

bei

jeder Dampfmaschine grundsätzlich

wurde gegen

gänglichkeit

die wichtigen Rücksichten

verstoßen.

vermieden

werden

der Zuverlässigkeit

Was, streng genommen, schon

müßten. und

Zu-

bei der Kleinmaschine

ein Mangel war, wurde dann bei der Großmaschine zum schwerwiegenden Fehler. Die folgenden Abbildungen

lassen

an einigen aus den Ausführungen dieser Ent-

wicklungszeit herausgegriffenen lehrreichen Beispielen erkennen, wie gegen naheliegende rein maschinentechnische und betriebstechnische Forderungen verstoßen wurde. Abb. 2 3 kopf

ist der Querschnitt

einer

7 0 0 pferdigen

maschine.

Der

durch

den Kreuz-

zweizylindrigen

Kreuzkopf

ist

durch

Groß-

das

hohe

Maschinenbett von beiden Seiten eingeschlossen; Kreuzkopfzapfen sowohl wie Führungen sind vollständig unzugänglich. fordert

J e d e s Nachsehen

ein

schweren

vollständiges

Triebwerksteile.

der Maschinenteile Auseinanderbauen

Seibist wenn

erder

nur an

der

eigentümlich angebrachten Kreuzkopfschmierung etwas versagt,

müssen

schwere Maschinenteile

genommen und tagelange Stillstände

auseinander-

in den Kauf ge-

nommen werden. Abb. 2 2

zeigt den Zylinderkopf

und

das

Aus-

puffrohr einer Gasmaschine, wobei die Steuerungsteile für das Auslaßventil sind, in dessen schwert ist. Krümmer

am

Nähe

heißen Auspuffrohr gelagert

jede

Instandhaltungsarbeit

Zudem ist das Auspuffrohr im

Fundament

kommenden Reparaturen

gelagert,

das R o h r

am

sodaß

er-

unteren bei

nicht nach

vorunten

Abb.

22.

Zylinderkopf Auspuffrohr.

und

entfernt werden kann, sondern die schweren Zylinder und Zylinderköpfe

gehoben

werden müssen,

um z. B . nur das Auspuffventilgehäuse

entfernen zu können. Abb. 2 4 : Zylindern.

Steuerung eines Zylinderkopfes zwischen zwei hintereinander liegenden

Die Steuerung erfolgt in der üblichen W e i s e durch unrunde Scheiben, die

von einzelnen Fabriken Gußeisen

selbst

in der

neuesten Zeit

noch

als vorläufige Stücke

aus

geliefert, vom Monteur erst an O r t und Stelle ausprobiert und dann durch

— gehärtete ersetzt werden.

40

—

Die nebeneinander auf der Welle aufgeschobenen, zwischen

zwei Lagern liegenden Steuerungsdaumen sind aber nur bei vollständiger Demontierung aller Steuerungsteile

und

vollständigem Herausheben der Welle

zugänglich, und die

Auswechselung erfordert tagelange Stillstände. Kennzeichnend ist auch die Art der Lagerung der Welle auf einzelnen ganz unabhängigen Einzellagern, deren wird.

jedes

durch

den Monteur auf dem Fundament befestigt

D e r Monteur hat erst an O r t und Stelle die Hauptarbeit, das richtige Zusammen-

Abb. 23.

Querschnitt

Maschinenrahmen

durch

und

den

Kreuzkopf.

7 0 0 pferdige einfachwirkende T a n d e m Gasmaschine. Abb. 24.

Zylinderkopf

und

Steuerung.

7 0 0 pferdige T a n d e m m a s c h i n e .

passen, zu besorgen.

Außerdem

änderungen unmittelbar abhängig. und die

Arbeiten

sind alle Teile vom

Fundament

und seinen

Ver-

Die Zugänglichkeit ist allerorts höchst unzureichend

und Stillstände im Falle der Notwendigkeit, die Zylinderköpfe aus-

zubauen, s e h r lästig. Abb. 2 5 zeigt die übliche Antriebsvorrichtung maschine.

Meterlange

mächtige

Gußstahlhebel

für die Auslaßventile einer G a s -

wurden

ausgeführt, dennoch

kamen

B r ü c h e vor, und stets arbeitete die Steuerung mit großem Geräusch.

Es wurden

die Großmaschine Steuerungseinzelheiten

Kleinmaschinen

nichts weniger als brachten,

für

allgemeinerte

übertragen, die schon

für

auf

mustergültig waren, aber doch keine schweren Nachteile mit sich

Großmaschinen

aber

ganz

Klage, daß die Auslaßventile

unzulässig

sind.

Daher

auch

von größeren Gasmaschinen

die

ver-

kaum

aus-

führbare starke Federn für den Kraftschluß erfordern; allerdings, wenn sie nicht nur die schweren

Auslaßventile

und ihre Spindeln, sondern auch

Masse der riesigen Steuerungshebel unzureichend,

Federn

die ganze

schwere

beschleunigen müssen, werden auch die stärksten

und bei verspäteter

den Antriebscheiben.

noch

Beschleunigung

Diese mangelhafte Konstruktion

hämmern

die Rollen auf

ist häufig ausgeführt worden,

und dann ist vielfach nicht etwa dieses Steuerungsdetail verworfen, sondern gegen die Viertaktmaschine

allgemein

geltend gemacht

worden:

Auslaßventile

seien

unzweck-

mäßig bezw. unmöglich, weil sie für den Schluß viel zu starke Federn erforderten.

Abb. 25. Auslaß-Steuerung (mit

Nocken

und

Kennzeichnend (Abb.

26)

Lagerung

mit

Antriebshebel).

für den

damaligen „Motorenbau" ist auch der Steuerungsantrieb

Hebelübertragung

der Wälzhebel

auf Trägern

von

der Steuerungswelle • auf die Ventile,

im Fundamente, alles erst

durch den Monteur

zusammenzubauen und richtigzustellen, und alles vom Fundamente abhängig. Verstöße

gegen

die

einfachsten

Regeln

des Maschinenbaus,

mit

Verstöße,

Das sind

die an

den

eigentlichen Kleinmaschinen auch nicht vorkommen, sondern erst durch die Vergrößerung der Kleinmaschinen entstanden sind. Insbesondere war bei dieser planlosen Nachahmung von

Kleinmaschinen die Aus-

bildung der Maschinen - T r i e b w e r k e verfehlt. Das Triebwerk muß für die wirklichen Betriebskräfte entsprechend

den völlig unzweifelhaften Rechnungsgrundlagen

und den

— 42

—

Erfahrungen des Dampfmaschinenbaus durchgeführt werden. Bei den Gasmaschinen sind nach den Vorbildern der Kleinmaschinen zu hohe Triebwerksbeanspruchungen gelassen worden, z. B. für die Wellenzapfen: Flächendruck,

für

Kurbelzapfen:

120 kg

zu-

12—1500 kg Biegungsfestigkeit, 50 kg Auflagedruck, 1500 kg

Biegungsbean-

spruchung, Materialbeanspruchungen, die jeder Dampfmaschinenkonstrukteur als unzulässig, als gefährlich und betriebsunsicher bezeichnen würde. Die „Spezialisten" behaupteten meist, die Dampfmaschinenerfahrungen seien für „Motoren" nicht maßgebend, denn es träten „ganz andere", ungünstige Beanspruchungen durch die „Explosionswirkung" auf usw.

Damit stehen aber gerade die Praxis des „Mo-

torenbaus" und die daraus hervorgegangenen „Großmotoren" in argem Widerspruch. Bei

Nachrechnung

daß nicht den

der

tatsächlichen

älteren

Motoren

drängt

sich

die Vermutung

Kraft- und dynamischen Wirkungen

entsprechend

auf, ge-

rechnet und insbesondere in der Übergangszeit die hohe Verdichtung und Arbeitsspannung

nicht

messungen

älterer

messer

richtig

berücksichtigt

wurde.

Es

ist

auffällig,

wie

die

Ab-

Maschinen

mit Faustregeln:

Wellenzapfen — V2 Zylinderdurch-

usw. übereinstimmen.

Vielleicht wurde

gelegentlich

Storchschnabel vergrößert.

auch

nur

mit

dem

So sind oft ganz unbegreiflich unzulängliche Abmessungen

entstanden. Z. B. eine einfachwirkende Maschine von 700 PS, Mitte der 90 er J a h r e gebaut, hat ein Wellenlager mit 40 kg (wesentlich durch das 50 t schwere

Schwungrad

bedingt), einen Kreuzkopfzapfen mit 160 kg Flächendruckbelastung! Gegenüber den vorsichtigen Dampfmaschinenkonstrukteuren erklärten jedoch die damaligen Spezialisten in der Regel, „so schwer wie Dampfmaschinen könne man Motoren nicht bauen"! Die Wirkung der Triebwerkskräfte von Dampf- und Gasmaschinen ist jedoch nur wenig verschieden und die geringe Verschiedenheit zugunsten der Gasmaschinen.

Das Trieb-

werk muß daher in gleicher Weise wie bei raschlaufenden Groß-Dampfmaschinen berechnet und ausgeführt werden.

Maßgebend sind die w i r k l i c h e n Kolbenkräfte

(Diagramme Abb. 27—29), die auf das Gestänge und die Kurbelzapfen, und die Tangentialdrücke, die auf die Welle übertragen werden. Diagramm Abb. 27 zeigt unter Annahme gleicher Höchstkolbendrücke die wirksamen Anfangsdrücke für eine Gasmaschine und eine Verbunddampfmaschine mit hintereinanderliegenden Zylindern; diese sind bei der Dampfmaschine wegen der Massenbeschleunigung und der Gegendrücke etwas größer als bei der gleichwertigen Gasmaschine. Diagramm Abb. 28 zeigt den Vergleich der Tangentialkräfte für beide Maschinen.

Die Arbeit des Tangentialdruckes für die Dampfmaschine ist

etwas größer, wesentlich wegen des Einflusses der größeren Füllungsdauer. Die Druck-

—

43

—

Steigerung unmittelbar nach dem Hubwechsel ist wesentlich gramm Abb. 29).

übereinstimmend

(Dia-

Die Druckverteilung bei modernen Gasmaschinen mit hoher Kom-

i.Xub rtn/iujfn

.1 Ii IKu» *Xul» 9Xak rl>ri-nii/uff VirJirhfrB Aueeiijg..

Abb. 103.

Rohrleitungen

zur

Gasmaschine

in

A l s d o r f .

Im

Anschluß

Maschinen

an die

Beispiele

und Maschinenanlagen

die

genannte

Vorkommnisse

Fabrik

der

—

von

der

sind.

diese Unfälle

Nürnberg

ausgeführten

die Unfälle angegeben, die

Es ist besonders

dankbar

anzuerkennen,

rückhaltslos mitgeteilt hat, während

solche

sonst in der Regel leider mit großer Geheimtuerei behandelt werden

und gerade infolgedessen

zu unrichtigen Gerüchten

Konkurrenz Anlaß geben.

Die

liegenden

M.-G.

sind im Nachfolgenden

an diesen Maschinen vorgekommen daß

123

und zur Ausbeutung durch die

offene Darlegung des Sachverhalts läßt in den

Fällen jeden Sachverständigen

erkennen, daß keiner der Unfälle mit

vorder

Bauart dieser Maschinen oder mit dem W e s e n des Gasmaschinenbetriebs zusammenhängt; sie hat auch den außerordentlich großen Wert, daß jeder sachverständige strukteur

und Betriebsleiter aus diesen

Unfällen sofort ersehen kann, wie

Kon-

ähnliche

Unfälle sicher zu vermeiden sind. Über

die

Wichtigkeit

gerade

solcher

Mitteilung

von

Vorkommnissen,

welche

außerhalb d e s normalen Betriebs liegen, sind die Äußerungen beachtenswert, welche der Vorsitzende

des Berliner Bezirksvereins

deutscher Ingenieure, Prof.

zum Schlüsse meines Vortrages über diese Unfälle gemacht hat.

Kammerer

Sie lauteten:

„Leider ist im Maschinenbau sehr selten Gelegenheit, öffentlich von einem Maschinenbruch etwas zu hören. In weitaus den meisten Fällen wird ein Maschinenbruch als Geheimnis gehütet, soweit man es nur irgend kann. Ob dieser Standpunkt, der bei oberflächlicher Betrachtung ja begreiflich ist, in Wirklichkeit der richtige ist, scheint mir zweifelhaft. Denn besprochen wird ein Zusammenbruch schließlich doch und, wenn er hintenherum bekannt wird, alsdann meist durch ein Vergrößerungsglas betrachtet. Man kann auch sehr leicht beobachten, daß, wenn irgendwo ein Maschinenbruch erfolgt, alles, was an der Maschine einigermaßen zu tadeln ist, sofort aufs heftigste angegriffen wird, auch solche Einzelheiten, die mit dem Bruch garnichts zu tun haben . . . Wenn es gelingen würde, derartige Brüche öfter zur allgemeinen Kenntnis zu bringen, dann würde erstens eine schiefe Beurteilung vermieden werden, und außerdem lernt man natürlich aus solchen Fällen mehr als aus der vollkommensten Maschine. Schon von diesem Standpunkt aus wäre es durchaus richtig, wenn man solche Brüche zur Kenntnis bringen würde. Man würde damit der Technik im ganzen einen außerordentlichen Dienst leisten, und ich glaube nicht, daß es immer zum Schaden desjenigen Werkes wäre, das zufälligerweise das ausführende war; denn es würde sich dann bei gerechter Beurteilung, die in der Öffentlichkeit immer mehr eintritt als in der Heimlichkeit, herausstellen, was schließlich schuld war, und es können ganz geringfügige Umstände die Ursache von umfangreichen Zusammenbrüchen sein. Von diesem Gesichtspunkt aus betrachtet, dürfen wir sehr dankbar sein, daß uns diese beiden Brüche zur Kenntnis gebracht wurden."

Ein eigenartiger Unfall ereignete sich an einer der 1 0 0 0 pferdigen Gasmaschinen auf „ P h ö n i x "

in R u h r o r t

(Abb. 104).

— Die Auspuffröhren

gehen

124

—

in der üblichen Weise

durch

einen Auspuffkessel im

Fundament (Abb. 1 0 3 ) , der bei der Aufstellung irrtümlich mit einem 3 0 mm- statt 8 0 mmEntwässerungsrohr

versehen

wurde.

Durch

Verunreinigungen

wurde t die enge Ent-

wässerung verstopft. V o r dem Anlassen der Maschine, nach einem 2 4 stündigen Stillstande, hat der Maschinist

die Entwässerung geöffnet und, da kein W a s s e r ausfloß,

angenommen, es sei alles in Ordnung. Die Wasserleitung für die Einspritzung in den Auspuff war durch einen S c h i e b e r an die Wasserleitung der Hütte angeschlossen.

Abb. 104.

lOOOpferd.

Gasmaschinen M.-G.

Dieser Schieber war undicht und zu-

auf

P h ö n i x

in

Ruhrort.

Nürnberg'.

fällig die Wassereinspritzung in den Auspuff unmittelbar an der Maschine

nicht

ab-

gesperrt; somit konnte sich wegen der Undichtheit während des Stillstandes durch die Einspritzung und das Auspuffrohr hindurch der ganze Auspuffkessel mit W a s s e r füllen. Die Maschine wurde mit dem Schaltwerke gedreht; hierbei hat sich nichts gezeigt und konnte sich auch nichts zeigen, weil das W a s s e r sich wohl im Auspuffkessel, nicht aber in den Zylindern befand. Dann erfolgte das Anlassen der Maschine in der üblichen Weise mit Druckluft von 2 0 Atm. Pressung, die an den Innenseiten der Zylinder zugeführt seite

wird.

Druckluft

Zuerst

hat

erhalten;

der der

vordere Kolben

Kolben wurde

auf

der

rückwärtigen

vorgeschoben,

und

beim

ZylinderRücklauf

hätte die Druckluft des vorderen Zylinders durch den Auspuffkessel hindurch ins Freie auspuffen sollen.

Da der Kessel aber mit W a s s e r gefüllt] war, mußte die auspuffende

— Druckluft das W a s s e r verdrängen,

125

-

und zwar hoch hinauf ins senkrechte Auspuffrohr,

gleichzeitig aber auch d u r c h die A u s p u f f r o h r e n und die Steuerungsventile, die von außen durch den W a s s e r d r u c k angehoben w e r d e n können, in den Arbeitszylinder.

So

gelangte W a s s e r in die v o r d e r s t e Zylinderseite und in die hintere Zylinderseite

des

Außenzylinders.

die

Nun war die Gelegenheit

zu B r ü c h e n

gegeben, selbst wenn

P r e s s u n g d e r Druckluft in den Arbeitszylindern sofort aufgehört hätte, da die leer angelassene Maschine durch

die beiden ersten H ü b e schon große Geschwindigkeit

an-

g e n o m m e n hatte und n u n m e h r die Wirkung d e r Schwungmassen auftreten mußte. Zunächst mußte

der

kam

der

schwächste

dem H u b e n d e

durch

vordere Teil

Kolben gegen

nachgeben.

Der

das W a s s e r aufgehalten;

die v o r d e r e Kolben

Wasserfüllung,

wurde

der Zylinder

etwa

30

mm

nun vor

hat dem D r u c k wider-

standen, die Kurbel hat sich aber trotzdem d u r c h den toten Punkt gedreht, weil die Schwungmassen dehnen.

imstande waren, die Schrauben an beiden Schubstangenköpfen auszu-

Diese haben

3 0 mm

ausgedehnt.

auf die

Schrauben

als

schwächster Teil

Davon am

entfielen 10 mm

Kurbelkopf.

nachgegeben

und

sich insgesamt

auf die Kreuzkopfbolzen und

Diese D e h n u n g e n

sind infolge

um

20 mm

Überschreitung

der Elastizitätsgrenze d a u e r n d geblieben und konnten gemessen w e r d e n . In solcher Weise w u r d e der Hubwechsel unter F o r m v e r ä n d e r u n g d e r Schrauben, aber ohne B r u c h durchlaufen.

Der Kolben m u ß t e dann auf dem Rücklauf, durch die

Schwungmasse getrieben, die W a s s e r m a s s e in d e r hintersten Zylinderseite treffen.

Im

gedrückten Gestänge gab es keine so schwachen Teile wie die S c h r a u b e n ; es w u r d e d a h e r d e r Zylinder zersprengt. Im

vorderen

Hubwechsel

die Elastizitätsgrenze der

Zylinder, ohne

trat

eine

b e a n s p r u c h t e ; ihr zersprengt

zu

Kraft auf,

entsprechend

werden,

welche

die S c h r a u b e n

beträgt die Pressung,

mindestens

ausgehalten

über

welche

hat,

etwa

1 2 8 A t m . Es ist auf G r u n d a n d e r e r Umstände a n z u n e h m e n , daß die P r e s s u n g im rückwärtigen Zylinder, welche den Bruch bewirkte, etwa 180 Atm. betragen hat. Der vordere Betrieb.

Arbeitszylinder war vollkommen

Es wurde die Entwässerung

richtiggestellt

unbeschädigt und

der

und ist wieder in

rückwärtige

Zylinder

d u r c h einen neuen ersetzt. Um dies rasch zu bewirken, w u r d e der Arbeitszylinder der benachbarten, noch in Montierung begriffenen Maschine g e n o m m e n und i n d r e i

Ar-

b e i t s t a g e n b e t r i e b s f e r t i g a u f g e s t e l l t , die Steuerung angebracht, die Rohrleitungen angeschlossen und a m v i e r t e n T a g e d e r

regelmäßigeBetrieb

mit

—

voller

126

—

B e l a s t u n g wieder a u f g e n o m m e n ; eine h e r v o r r a g e n d e Leistung, die aber

nur möglich ist bei genauester Werkstättenarbeit und bei der vorliegenden Bauart der Maschine. Das Verhalten d e r Zylinder ist ein glänzender Beweis f ü r die Richtigkeit d e r Nürnberger

Zylinderkonstruktion.

Diese Bauart w u r d e von

Gasmotorenbauern

anfänglich viel kritisiert. Getadelt w u r d e insbesondere die Herstellung des Zylinders mit den Ventilkasten und dem ä u ß e r e n Mantel in einem G u ß s t ü c k und die Anbringung d e r

breiten Stirnwände. Aber gerade darin liegt d e r Wert d e r Konstruktion. N u r durch diese A n o r d n u n g wird spannungsfreier G u ß erzielt, und sie gestattet, die Kräfte auf Zylinder, Mantel und Stirnwand gleichmäßig zu ü b e r t r a g e n , sodaß alle Teile mittragen. Abb. 105 zeigt die Bruchstelle d e s Zylinders.

D e r Riß erfolgte in d e r Längsachse;

es sind jedoch mit dem Innenzylinder die Stirnwand u n d die A u ß e n w ä n d e mitgerissen, weil diese Teile gleichmäßig mitbeansprucht worden sind und mitgetragen haben.

127

—

Die B e a n s p r u c h u n g , welche d e r v o r d e r e , nicht gerissene Zylinder ausgehalten hat, ist übrigens eine so h o h e (mindestens 128 Atm.), d a ß ihr keine a n d e r e Konstruktion von G a s m a s c h i n e n z y l i n d e r n o d e r Zylinderköpfen hätte widerstehen können.

Auch bei den

schlimmsten F r ü h z ü n d u n g e n und daraus folgenden Überlastungen können gleich große B e a n s p r u c h u n g e n wie bei diesem Unfall nie v o r k o m m e n . — Bei einer der 1200 pferdigen Maschinen in

R o m b a c h (Abb. 94) ereignete

inmitten des besten Betriebszustandes bei minutlich 106 U m d r e h u n g e n , Maschine

seit dem

Anlassen

Abb. 106.

im

ganzen

Triebwerk

etwa

und

24 Stunden

unter

folgenschwerer K o l b e n s t a n g e n b r u c h .

bemerkte

in G e g e n w a r t

zufällig

nachdem die

voller

Belastung

Maschinenrahmen.

gearbeitet hatte, nachts ein plötzlich,

sich

des Betriebsingenieurs

mitten aus der Kolbenstange W a s s e r ausspritzte.

D e r Maschinist der

Hütte,

Er rückte sofort die Z ü n d u n g

daß aus

und war eben im Begriff, das Gasventil zu schließen, als h i n t e r e i n a n d e r v e r h e e r e n d e Z e r t r ü m m e r u n g e n der Maschinenteile erfolgten.

Nach Angabe d e r Anwesenden machte

die Maschine bis zum völligen Stillstand etwa 5 U m d r e h u n g e n ,

wobei

Widerstand

selbsttätig ausschaltete.

sich erst mit der a b n e h m e n d e n Geschwindigkeit

der elektrische

Das Schwungmoment im Augenblicke d e s B r u c h s , das d u r c h die B r ü c h e w ä h r e n d der 5 U m d r e h u n g e n vernichtet wurde, betrug etwa G v - = 10 8 0 0 000.

—

128

-

Die U n t e r s u c h u n g e r g a b : B r u c h d e r Kolbenstange, Abscherung d e r ganzen Trag- und Lauffläche des K r e u z kopfes, vollständige Z e r t r ü m m e r u n g

des v o r d e r s t e n Zylinderdeckels

und der Stopf-

büchseneinsätze, Verbiegung der Schubstange (Abb. 106), Bruch d e r K r o n e in d e r Laterne beim Anschluß des v o r d e r e n Zylinders an die G e r a d f ü h r u n g . Das Bruchstück w u r d e nach oben h e r a u s g e b r o c h e n

und zwischen

die D y n a m o m a s c h i n e

also über den Regulator hinweg geschleudert (Abb. 107).

und die Absperrventile, Sonstige Beschädigungen

waren dort nicht zu erkennen, nur die zweite Exzenterstange war verbogen.

Außerdem

waren beide rückwärtigen Zylinderdeckel angerissen (Abb. 108), Flanschen und Schrauben waren a b e r größtenteils unbeschädigt.

Abb. 107.

Krone

Beide Z y l i n d e r blieben vollständig unbeschädigt,

des

Maschinenrahmens

auch die Laufflächen und die Kolbenringe; n u r einige Stiftschrauben d e r Deckelverschraubungen waren abgerissen.

Risse zeigten sich noch in d e r Ecke eines Lagerdeckels

und in d e r K r o n e d e r G e r a d f ü h r u n g unterhalb d e r Zugstange und in den Keilnuten des Dynamoankers.

Die W e l l e n k r ö p f u n g war etwas verbogen.

Unbeschädigt

somit n u r die Zylinder, die S t e u e r u n g e n , die Lager und die Nebenteile Die nächste Veranlassung d i e s e r umfangreichen Zerstörungen der kopf

Bruch

der

erfolgte.

Kolbenstange, Diese

Bruchstelle

der liegt

in

d e r Mitte zwischen nur

im Zylinder (Abb. 112), sonst ganz außerhalb

beim

innern

der Maschine.

w a r unzweifelhaft

Kolben und

Hubwechsel

des Zylinders;

blieben

Kreuz-

35 mm tief

der mit dem

Kreuz-

—

129

-

köpf v e r b u n d e n e Stummel der Kolbenstange mußte d a h e r nach dem Bruch seine Führung in d e r Stopfbüchse verlieren.

Der erfolgte Q u e r r i ß d e r Kolbenstange war der Ausgangs-

punkt von Zerstörungen, die wahrscheinlich in folgender Reihenfolge v o r sich gingen: Die beiden Arbeitskolben wurden durch diesen Kolbenstangenriß während d e s Rückganges vom T r i e b w e r k e frei. Die Kolben setzten unter dem bereits begonnenen Arbeitshube ihre Bewegung fort; sie mußten an die beiden rückwärtigen Zylinderdeckel anschlagen und haben diese zersprengt (Abb. 108).

Die Z ü n d u n g w u r d e zwar sofort ab-

gestellt, aber wahrscheinlich sind die Kolben nochmals vorgeworfen worden, doch haben

sie

die v o r d e r e n

Zylinderdeckel

anscheinend

in d e r Hubmitte zur R u h e ; jedoch w u r d e

nicht m e h r

erreicht,

sondern

kamen

beim Vorfliegen der Bruchquerschnitt der

Stange beschädigt, indem die beiden Stangenenden aufeinander stießen.

Dieser Vor-

gang läßt sich nachträglich nicht m e h r vollständig verfolgen, weil nach

dem Riß die

beiden Stangen zwei getrennten Triebwerkteilen angehörten, m e h r völlig unabhängigen Kräften folgten ( G a s d r u c k auf d e r

Kurbelwelle).

die verschiedenen,

im Zylinder und Schwungmasse

Jedenfalls müssen die beiden B r u c h q u e r s c h n i t t e

Stoß aufeinander geschlagen

haben.

Die weiteren

nun-

Zerstörungen

mit

großem

können dann

nur

noch d u r c h das Kurbeltriebwerk erfolgt sein. D e r abgerissene Stangenstummel mit dem Kreuzkopf hat, von d e r Kurbel getrieben, seinen W e g fortgesetzt.

Er mußte beim Rücklauf den v o r d e r e n Zylinderdeckel treffen,

hatte seine Führung in der S t o p f b ü c h s e verloren, konnte die StopfbüchsenöfFnung nicht 9

130 mehr zentrisch treffen und hat den Deckel in der Mitte beschädigt und die Stopfbüchseneinsätze und Dichtungsringe zerstört (Abb. 109). stummel wahrscheinlich

Durch diesen Stoß ist der Stangen-

noch mehr aus seiner Mittellage herausgeraten;

der nächste

Stoß beim nächsten Hub traf daher den Deckel nicht mehr in der Mitte, sondern oberhalb der Mitte bei g und hat hierdurch eine umfangreichere Zerstörung des Deckels bewirkt.

Dieser Stoß hat große Stücke herausgesprengt.

Innenseite dieses Deckels zeigt Abb. 110. gestoßenen

Abb. 110.

Bruchstücke

haben

Die Absprengung an der

Die nach innen in den Zylinder

keinen weiteren

Schaden

hinein-

angerichtet, weil die

ab-

Innenseite des vordersten Zylinderdeckels.

gerissenen Kolben sich nicht mehr bewegen konnten.

Eines der nach außen heraus-

gefallenen Stücke ist jedoch zwischen Zylinderdeckel und Geradführung gefallen, und nun wurde beim abgeschert.

Infolgedessen

Stangenstummel beim

nächsten

nächsten

auf Hub

Rücklauf vor dem mußten

der

Hubende der ganze Kreuzkopfschuh

Kreuzkopfzapfen,

die Schubstange

die

Geradführung

herunterfallen,

und

das

dritte,

gelegene

h

tiefer

Loch

der in

den

und

der

Stummel

konnte

Deckel

stoßen.

Nach diesem Stoß hat sich wahrscheinlich der Stummel beim nächsten Rücklauf gegen Teile der Geradführung gestemmt und dadurch den Kreuzkopf und die Schubstange aufwärts gehoben (Abb. 111).

Erst hierdurch konnte aus der Laterne des Maschinen-

-

131

—

rahmens die obere Krone herausgebrochen und nach oben gedrückt werden. die elastischen

Kräfte

in

dem

über den Regulator geworfen.

deformierten

Triebwerke

Maschine

zur Ruhe

das

Bruchstück

Die Flanschen der Krone wurden abgerissen, die Ver-

schraubungen sind auf dem Zylinder verblieben (Abb. 106). die

wurde

Durch

gekommen.

Der

Riß

im

Nach diesem Bruche ist

unteren Teile der Krone ist

wahrscheinlich zu gleicher Zeit mit dem Bruch der Krone erfolgt. Für diesen Verlauf sprechen die vorgefundenen Bruchstellen ebensowohl wie die Form Veränderungen,

die dabei notwendigerweise insbesondere

in

der

Gerad-

führung und zwischen Kolbenstange und Schubstange bemerkbar blieben. Die Zerstörungen der Zylinderdeckel und im Triebwerk wären trotz ihres Umfangs nicht von großer Bedeutung gewesen; da die Zylinder unbeschädigt blieben, so wäre Ersatz in kurzer Zeit und mit verhältnismäßig wenig Kosten möglich gewesen. letztgenannte Bruch der Krone war jedoch folgenschwer.

Das Maschinenbett

Lager zu ersetzen, erforderte längeren Stillstand und große Kosten. war durch die Stöße stark, die Kurbelwelle nur

Der samt

Die Schubstange

1—2 mm verbogen.

Sie

konnte

nachgerichtet und abgedreht und wieder verwendet werden. Die Arbeitszylinder und Kolben haben keine Beschädigung erfahren.

Nur einige

Stiftschrauben sind abgerissen, als die Deckel durchgeschlagen wurden. Die Zylinder sind wieder unverändert in Betrieb genommen worden. Die Wiederherstellung der Maschine war umständlich, weil das Maschinenbett mit der Wellenlagerung erneuert werden

mußte.

Wäre die

Kolben gerissen, wo alle Nebenbeanspruchungen

Kolbenstange

nahe

beim

wesentlich größer sind, dann wären

die Folgen verhältnismäßig gering gewesen; die Kolbenstange hätte ihre Führung nicht verloren,

es wären

nur

die Deckel

folgenschwere Unheil hat der

von

innen durchgeschlagen

nicht geführte Kolbenstangenstummel

wärts gerichtete Bruch im Maschinenbett angerichtet.

worden. und

Das

der auf-

Die Maschine mußte vollständig

abgetragen und unter Benutzung der alten Zylinder neu aufgebaut werden.

Trotzdem

ist es gelungen, den Umbau verhältnismäßig rasch zu vollenden und den Dauerbetrieb wieder aufzunehmen, und seitdem ist keine Störung vorgekommen. — Welches war nun die Ursache des verhängnisvollen Kolbenstangenbruches?

Als

Ursachen kommen in Betracht: das Material, die normalen Kräfte und Formveränderungen, außerdem die Wirkungen von Nebenkräften. Das Material war Tiegelgußstahl Dehnung.

Die

Stange

war

unter

von

6200 kg/qcm

Gewährleistung

Bruchfestigkeit und geringerer

Festigkeit 9*

22 % und

— Dehnung geliefert.

132

—

Daß nach chemischer Zusammensetzung, Festigkeit und Dehnung

unzulässiges Material die Ursache des Bruches gewesen wäre, war von vornherein unwahrscheinlich. Analyse und Festigkeitsproben haben dies bestätigt. Daß die Beanspruchung der hohlen Stange durch die normale Triebwerkskraft Ursache des Bruchs gewesen wäre, ist gleichfalls ausgeschlossen.

Zug- und Druck-

kräfte ergeben eine Höchstbeanspruchung von 350 kg/qcm, selbst wenn die Massenwirkung nicht in Abzug gebracht wird, die diese Beanspruchung an der im Triebwerk weit vorn liegenden Bruchstelle noch erheblich vermindert. durch Kolben- und Stangengewichte,

Die höchste Biegungsbeanspruchung

für freies Auflager zwischen Kreuzkopf

Kupplung berechnet, ist an der Bruchstelle nur 130 kg/qcm.

und

Die Knickfestigkeit der

Stange, gleichfalls nur der Kreuzkopfzapfen und die Kupplung zwischen den beiden Zylindern als tragend angenommen, ergibt 11 fache Sicherheit. Die Formveränderungen durch Biegungs- und Knickungsfestigkeit sind daher gering und auch durch

den geringen

Kolbenspielraum

begrenzt.

Alle

sonstigen

Form-

veränderungen, auf die Bruchstelle bezogen, sind äußerst gering. Der Übergang vom hohlen zum vollen Stangen-Querschnitt liegt 80 mm von der Bruchstelle entfernt.

Der Wechsel der Beanspruchungen

und Formveränderungen an

dieser Übergangsstelle ist gleichfalls unwesentlich. Wie von vornherein

anzunehmen, konnte daher der Bruch

nicht durch die

Hauptkräfte und die hierdurch bewirkten Formveränderungen erfolgt sein. Es kommen daher die N e b e n k r ä f t e

und ihre Z u s a t z b e a n s p r u c h u n g e n

in Betracht,

insbesondere die Wärmeänderungen der Stange. Die Stange wird von innen durch Kühlwasser gekühlt, das nur diesem Zwecke dient, sodaß im Betriebe der Abfluß des Kühlwassers so eingestellt werden kann, daß die Ablauftemperatur 43—45° beträgt.

Hierbei stellt sich die Außentemperatur der

Kolbenstange an der Bruchstelle auf ungefähr 50°. Die Messung dieser Temperatur ist an der Kolbenstange der Maschine während des Ganges unmittelbar nicht möglich; sie wurde annähernd dadurch vorgenommen, daß

mit der

Hand die

Stange befühlt und

dann als

Gegenstand ein Teil der Kurbelwelle ermittelt wurde. hierbei

genügend

empfindlich.

Drei Beobachter

dieselbe Ermittlung übereinstimmend vor.

anscheinend

gleichwarmer

Die Fingerspitzen erwiesen sich

nahmen

unabhängig

voneinander

An der Lagerstelle wurde die gleichhohe

Temperatur des Schmieröls zu 48° C gemessen.

—

133

—

Es kann somit aus der Erwärmung der Stange durch die G a s e im Betrieb keine Ursache für den stattgehabten Bruch gefunden werden.

B e i so geringen Temperaturen

und Temperaturunterschieden kann die Stange an der Bruchstelle nicht durch Nebenspannungen erheblich beeinflußt worden sein. B e i der geringen Zeit der Wärmezuführung kann auch eine ungleiche Wärmeverteilung keine wesentlichen

Veränderungen

in den Beanspruchungen

des B r u c h q u e r -

schnittes hervorrufen, und die Stange hat im tatsächlichen B r u c h querschnitt nennenswerte Zusatzspannungen nicht erfahren können. Die Erwärmung ist näher beim Kolben eine viel erheblichere, weil dort der Stangenquerschnitt überhaupt nicht aus dem Verbrennungsraume herauskommt, während der Bruchquerschnitt nur kurze Zeit, während

des Hubwechsels,

am Ende des

Arbeitshubes

."".77."

^

Abb. 113. Druckund Temperatui

V "

KOLBCN

Abb. 112.

f.-.-, BAiji» yrr-LE.

\V

nur

et-ZOfrC» Mrf CO «.uWSCLWtC

r

f

und

Temperatur-

und

Diagramm.

U

Zeit-Diagramm,

bezogen

auf

eine

Kurbeldrehung.

3 5 mm in den Zylinder hineinragt, also während des ganzen Hubs auch auf der Außenseite

unter dem

Einfluß der

samste, die innere Kühlung Temperaturerhöhung

Deckelkühlung

und der äußeren Luft steht; die wirk-

ist dabei ganz außer acht gelassen.

Selbst

vorhanden wäre, z. B . 1 0 0 ° Unterschied zwischen

wenn

eine

Außen-

und

Innentemperatur des Bruchquerschnittes, so entspräche dem eine Zusatzbeanspruchung, die noch keinen Bruch veranlassen könnte. Im die

Zeit

Diagramm als

Abb. 112

Abszisse

ohne

ist die

Temperatur

Berücksichtigung

im

Zylinderinnern

der

inneren

als

Ordinate,

Kühlung,

auf-

getragen. O b e n links ist die Lage der Bruchstelle zwischen Kolben Totpunkte) angegeben.

Das

und Deckel (im linken

Druck- und das ihm entsprechende Temperaturdiagramm

— zeigt Abb. 113.

134

—

Im Zeit- und Temperaturdiagramm ist ermittelt, welche

auf die Bruchstelle einwirken kann. während welcher

die

Gaswärme

Temperatur

Die schraffierten Stellen entsprechen

auf

die

Stange

übertragen

wird.

der Zeit,

Die

mittlere

Temperatur der Stange an dieser Stelle ergibt sich daraus o h n e Berücksichtigung der i n n e r e n K ü h l u n g zu nur 6 6 ° . Alle Vermutungen über einseitige Wärmewirkung an der Stange als Ursache von Zusatzspannungen werden durch diese Tatsachen hinfällig; auch allgemein sind

diese

Vermutungen nicht haltbar, weil zunehmende Wärme im Außenquerschnitt das Material auszudehnen sucht, somit das widerstehende Material in den Außenteilen eine Druckbeanspruchung erfahren muß, die den stattgefundenen Bruch nicht veranlassen könnte. Auch ist die Stange vor dem Bruche aus zufälligen Ursachen nicht warm gelaufen; beide Zeugen des Unfalls haben dies bestätigt. Wenn

aber

gelaufen, nachher

die Stange abgekühlt

lange

Zeit

vorher

vorübergehend

wäre, hierbei Schaden

unbemerkt

warm

gelitten hätte und nun erst zu

Bruch gekommen wäre, so würde ein solches Warmlaufen im Aussehen der Stange und ihrer

Nachbarteile

nachträglich

Anlauffarben zeigen müssen, Stopfbüchse hätten ihre

sie war

bemerkbar aber ganz

graue Farbe verlieren

davon war nichts zu entdecken.

geblieben

sein:

die Stange

hätte

normal; die Weißmetallringe

und bläuliche Farbe

Die gußeisernen

Ringe

der

zeigen müssen,

der Stopfbüchsen

hätten

gelblichen Ton zeigen müssen, weil bei der Erwärmung das Öl anbrennt, wie dies schon bei 8 0 0

C bei allen Hochdruck-Dampfkolbenstangen zu sehen ist.

Einwand, daß solche Färbungen

Auch

der

durch einige H ü b e nach dem Erkalten wieder weg-

gerieben werden können, stimmt nicht, da auch zwischen den Ringen, wo die Reibung die Färbung keinesfalls entfernen konnte, keinerlei Zeichen von Erwärmung gefunden wurde. Zusatzspannungen infolge einseitiger Erwärmung müßten außerdem vor allem ein K r u m m w e r d e n der Stange verursachen, dem dann ein Bruch nachfolgen kann.

Die

Bruchstücke der Kolbenstange waren aber nach dem Bruch vollkommen geradachsig, und zwar beide Stücke der Stange, auch der Stummel, der wegen seiner Kürze anscheinend auch beim wiederholten Durchstoßen des Zylinderdeckels nicht verbogen wurde. allen

Ursachen, Kraft- und Wärmewirkungen, welche den Kolbenstangen

werden können, ist die nächste unvermeidliche Wirkung stets das

Bei

gefährlich

Krummwerden.

Im vorliegenden Falle konnte nicht die geringste Formveränderung in dieser Hinsicht nachgewiesen werden.

—

135

—

Weiter wäre noch zu erwägen, ob nicht durch Versagen der Kühlung überhaupt oder örtlich eine einseitige Erwärmung und Zusatzspannung aufgetreten sein

könnte.

Allgemeines Versagen der Kühlung ist ausgeschlossen, denn die Stange war nach dem Bruch nicht warm und die Kühlung unmittelbar vor dem Bruch in normalem Zustande. Das Kühlwasser fließt durch die Höhlung der Stange mit Es müßte nun,

um hieraus die Ursache

des Bruches

m Geschwindigkeit.

abzuleiten,

die

Annahme

gemacht werden, daß das Kühlwasser in einem Teile des Querschnitts überhaupt nicht und im übrigen Teile mit der vielfachen Geschwindigkeit geflossen sei. Solches ist bei der einfachen Form des Leitungsquerschnittes und dem einfachen Wasserwege unmög-

lich.

Es sind keine Widerstände vorhanden, die das Wasser mit erheblich größerer

Geschwindigkeit auf einen Teil des Querschnittes ablenken könnten (Abb. 114). Bei

solchem

Vorgange,

seine Möglichkeit vorausgesetzt,

würde

auch

eine

beträchtliche Überhitzung der nicht gekühlten Stelle der Stange dem Bruche vorausgehen

müssen.

Versagens

der

Dem

widersprechen

Kühlung

hierbei krumm werden

die

Tatsachen.

wäre

auch

bemerkt

müssen

und

nach dem

worden;

Ein die

Warmwerden Stange

Bruche krumm

wegen

hätte

auch

bleiben

müssen.

Außerdem hätten beim Auftreten einer großen einseitigen Erwärmung der

Kolben-

stange Frühzündungen eintreten müssen, was gleichfalls nicht der Fall war.

Wenn die

Kühlung nicht richtig wirkt, ist dies auch sofort am unruhigen Gange der Maschine bemerkbar, weil die Stange Neigung hat, krumm zu werden."

Die Annahme eines

teilweisen Versagens der Kühlung widerspricht nicht nur der Tatsache, daß keine teil-

—

136

—

weise Erhitzung, keine Formveränderung der betreffenden Teile festzustellen war, sondern auch

der

Tatsache,

daß

Kolbenstange vollständig

nach

dem

Bruche

die

Kühlwasserleitung im

in Ordnung war und selbst durch

Zertrümmerung nicht Schaden

gelitten hat.

die Stöße

Innern

der

während

der

Ein toter Wassersack konnte sich in der

gesamten Erstreckung der inneren Kühlung nicht bilden, ebensowenig Luftabscheidung, insbesondere nicht

an der Bruchstelle;

eine tote Wasserecke

konnte sich

höchstens

am äußersten Ende der Bohrung bilden, 8 0 mm von der Bruchstelle entfernt, also an einer Stelle,

die überhaupt

kommt, sondern

nicht mehr

mit dem Verbrennungsraum

in

Berührung

nur mit der äußeren Luft und mit dem gekühlten Deckel (Abb. 112).

Abb. 115.

Abb. 116. Bruchflächen

der

Kolbenstange.

Selbst wenn in dieser Ecke gar keine Wasserbewegung angenommen wird, ist es doch unmöglich,

daß sich

davon entfernt

eine höhere Temperatur

das Kühlwasser

mit

bilden

kann, wenn

etwa 3 0 ° Temperatur

D e r Wärmeaustausch müßte sich auch durch das W a s s e r tote Wassersäule ist zu kurz,

wenige Zentimeter

beständig

vorbei

strömt.

hindurch vollziehen.

Diese

um sich der Strömung und Wärmeleitung entziehen zu

können und eine wesentliche örtliche Überhitzung zu veranlassen. Allen Vermutungen über die Wirkung von Zusatzspannungen die Tatsache, daß Kolbenstangen gleicher Bauart

unter gleichen

widerspricht

auch

Betriebsverhältnissen,

aber wesentlich höheren Beanspruchungen nunmehr bei mehr als 2 0 Nürnberger G a s maschinen

anstandslos, einige davon schon über 4 J a h r e

Störung vorgekommen wäre.

laufen, ohne

daß

je

eine

-

137

—

Die Bruchflächen der Kolbenstange zeigen die Abb. 115 und 116. beide Bruchflächen d u r c h

die Stoßwirkung w ä h r e n d

der

letzten

Leider w u r d e n

Umdrehungen

der

Maschine zerdrückt, sodaß die ursprünglichen Bruchflächen nicht m e h r genau zu erkennen sind.

Es läßt sich n u r vermuten, daß der B r u c h an d e r Außenseite feinkörnig,

innen

gröber

aber

ist,

daß

die

Bruchflächen

außen

vor

dem

vollständigen

Riß wahrscheinlich schon geöffnet waren und aufeinander gearbeitet haben.

Es wären

mancherlei Schlußfolgerungen aus dem Aussehen dieser Bruchfläche möglich, sie entbehren aber j e d e r sicheren sachlichen Unterlage. Es bleiben d a h e r bei solcher Sachlage hinsichtlich d e r B r u c h u r s a c h e nur negative Folgerungen: daß der B r u c h w e d e r wegen d e s Materials als solchen erfolgt sein kann, soweit Zugfestigkeit

und

Dehnung

Kräfte und F o r m v e r ä n d e r u n g e n , von E r w ä r m u n g

und

in Frage kommen,

durch

die

normalen

noch durch die möglichen Zusatzspannungen infolge

Formveränderung.

an d e r Bruchstelle u n b e m e r k t

noch

Die V e r m u t u n g , ein Materialfehler

geblieben

sein,

wäre

gegenüber

bei Herstellung und Ü b e r n a h m e solcher Maschinenteile

der

könnte

Sorgfalt,

die

aufgewendet wird, gleichfalls

vollständig willkürlich. Unabhängig

von

dem

vorliegenden

Falle

mag

noch

bemerkt

werden,

daß

häufig im Falle von Maschinenbrüchen, f ü r welche eine stichhaltige Ursache im Material und im Betrieb nicht g e f u n d e n w e r d e n kann, die Anschauung ausgesprochen wird, daß auch bei tadellosem Material und reichlicher Festigkeit und D e h n u n g gegenüber normalen Kräften

und

Formveränderungen

ein B r u c h

erfolgen

könnte, w e n n

und Stoßwirkungen o d e r unwesentliche Nebenkräfte aufträten.

Wechselkräfte

Solche Auffassung ist,

in dieser Form a u s g e s p r o c h e n , unbedingt abzulehnen, da wir die Kraftwirkungen auch für die ungünstigsten dynamischen

Verhältnisse wissenschaftlich

beurteilen können, um zuverlässige G r e n z w e r t e f ü r die

zulässigen

hinreichend

sicher

Beanspruchungen

festlegen zu können. Wohl

aber

m u ß g e g e n ü b e r manchen

Schwierigkeiten,

welche

der

moderne

Maschinenbau hinsichtlich d e s Konstruktionsmaterials gebracht hat, die Frage aufgeworfen werden, ob

denn

die D e h n u n g s Ziffer ü b e r h a u p t

ausreichend

kennzeichne.

Die

immer

weiter

die Eigenschaften des Materials

getriebene

Erhöhung

der

Dehnung

beruht doch n u r auf d e r Annahme, daß w e i c h e r e s Material d e m h ä r t e r e n bei ungünstigen dynamischen diesen

Beanspruchungen

ungünstigen

vorzuziehen

Kraftwirkungen nicht auf die

viel entscheidender auf die Z ä h i g k e i t .

sei.

Es kommt aber offenbar bei

Dehnung

allein an,

sondern

Weichheit und Zähigkeit sind aber d u r c h a u s

—

138

—

nicht identische Begriffe, was sie nach jener Annahme doch sein sollten. „Dehnung"

noch

das sogenannte „Arbeitsvermögen"

für die Zähigkeit des Materials angesehen werden.

Weder

kann als zuverlässiger Maßstab

Die Wertzahlen für Festigkeit und

Dehnung zusammen mit der Materialanalyse geben daher noch keine G e w ä h r hinsichtlich Z ä h i g k e i t

die

hochwertiges Material, werden

für

ein

aber gegenwärtig allein zur

Kennzeichnung der Materialien verwendet. Die Erfahrungen des modernen Maschinenbaues für die Auffassung, daß die auf Bestimmung gerichtete Materialprüfung prüfung:

nicht

für a l l e

bieten

zahlreiche Anhaltspunkte

der reinen Zugfestigkeit und Dehnung

Fälle ausreicht.

Die wirksamste Material-

die Belastung in der Maschine selbst und unter den tatsächlich

Kräften ist ein zu kostspieliger,

nicht gangbarer Weg.

auftretenden

Somit ist die Forderung wohl

berechtigt: es müssen Prüfungsmethoden gefunden werden, um auch für die Zähigkeit des Materials zuverlässige W e r t e zu erhalten.

Die in der Praxis schon vielfach aus-

geführten Schlag-Biege-Proben, insbesondere an eingekerbten Stäben, sind ein brauchbarer Anfang hierzu. liefern, das auch

Die Hüttentechnik

die Forderungen,

ständig zu erfüllen vermag.

ist durchaus

die hinsichtlich

in der Lage, ein Material zu

Zähigkeit gestellt werden,

voll-

IX. Verbrauch und Leistung der Gasmaschinen. ine v e r g l e i c h e n d e B e u r t e i l u n g

der

thermischen

und w i r t -

s c h a f t l i c h e n Leistung von Dampf- und Gasmaschinenbetrieben ist selbstverständlich a l l g e m e i n nicht möglich.

Die maßgebenden Verhältnisse: An-

lage- und Betriebskosten unter richtiger Bewertung der Abschreibungen usw. lassen sich stets nur für den g e g e b e n e n F a l l einwandsfrei feststellen. Durch einseitige Vergleichung auf Grund der W i r k u n g s g r a d e und des W ä r m e v e r b r a u c h s können nur einige

Abb. 117.

Wärmebilanz

einer

Dampfmaschine.

Grenzen festgelegt werden. Die folgenden Diagramme geben Zahlenwerte für die allgemeine W ä r m e b i l a n z von D a m p f - und

G a s -Maschinen

von Mittelwerten praktischer Betriebe, wobei als Grundlage der

unter Zugrundelegung Gesamtwirkungs-

g r a d der Anlage gewählt und darunter der Wirkungsgrad verstanden ist, mit dem die B r e n n s t o f f w ä r m e durch die Anlage in N u t z a r b e i t

umgesetzt wird.

-

140

—

Abb. 117 gibt das Schema d e r W ä r m e b i l a n z

f ü r die

Dampfmaschine,

gekennzeichnet insbesondere d u r c h den erheblichen Verlust in d e r K e s s e l f e u e r u n g (24%)» die geringe Umsetzung in Nutzarbeit ( 6 , 0 % bei Auspuffbetrieb, 1 2 , 7 % mit

Konden-

sation) und den s e h r großen W ä r m e v e r l u s t durch den Kondensator, wovon

bei guter

Luftleere nur ein geringer Teil durch Abwärmemaschinen w i e d e r g e w o n n e n w e r d e n kann. Die A u s n u t z u n g

der

Wärme,

auf

die

Nutzleistung

bezogen,

ergibt sich somit, je nachdem sie auf die D a m p f m a s c h i n e a l l e i n o d e r auf die ganze Dampfmaschinen- und Kessel-A n I a g e gerechnet wird, wie folgt: Wärmeausnutzung in %, bezogen auf Maschinenart

Kondensations-Verbund-Dampfmaschine . .

Betrieb

die Maschine allein

auf die ganze Anlage

mit gesättigtem

17,7

12,7

Dampf Auspuffmaschine

8,5

mit gesättigtem

-

Dampf Kondensations-Verbund-Dampfmaschine . .

mit überhitztem

18,8

14,2

Dampf Abwärmemaschine

6,75

zusätzlich

Verlustlose Dampfmaschine

—

26,6

mit gesättigtem

-

Dampf

Die W ä r m e b i l a n z

f ü r die G a s m a s c h i n e

zeigt das Diagramm Abb. 118, ge-

kennzeichnet durch den geringeren Verlust in der G a s e r z e u g u n g :

( 1 6 , 5 % gegen 2 4 %

.

Ruillütlilxi^ dir 11'»rmr o»PS.f

Squipj asonhyr Bu.^l.UhüdfrWir«, ji-c P5 i - I r j y c ' j i r ftul.jr: 53,1 'j

beim Dampfkessel), die verhältnismäßig viel größere

Umsetzung in Nutzarbeit

(19%

gegen 1 2 , 7 % bei d e r Dampfmaschine), die geringeren Verluste d u r c h die W ä r m e in den Abgasen ( 2 0 , 5 % ) durch

den

und im K ü h l w a s s e r ( 2 1 , 5 % ) , zusammen 4 2 % , gegen 5 8 % Verlust

Kondensator.

Die W ä r m e a u s n u t z u n g

durch

die

Nutzleistung

—

141

—

beträgt: bei der Druckgasanlage 2 7 , 8 % , auf die Maschine allein, 19%, auf die ganze Anlage bezogen; bei der Sauggasanlage: 2 2 , 3 % , auf die ganze Anlage bezogen; bei der v e r l u s t l o s e n Gasmaschine: 60%. Die B r e n n s t o f f a u s n u t z u n g ergibt sich bei: Kondensations-Dampfmaschinenanlagen mit überhitztem Dampf zu .

. .

Sauggas-Anlagen zu rund

14%, 22%.

Diese t h e r m i s c h e Ü b e r l e g e n h e i t d e r G a s m a s c h i n e gegenüber der Dampfmaschine ist noch klarer ersichtlich aus den nachfolgenden graphischen Dar-

Abb. 119. W ä r m e v e r b r a u c h

und W i r k u n g s g r a d M. - G. N ü r n b e r g ; .

von

Gasmaschinen

—

Stellungen des Wirkungsgrades und des Wärmeverbrauchs für veränderliche Leistung, wobei die Kurvenwerte d e n

durchschnittlichen

ausgeführter Maschinen entnommen sind.

Betriebsergebnissen

Die Abszissen geben die Belastung,

die

Ordinaten den Verbrauch an Wärmeeinheiten für die Stunden-Pferdekraft und den mechanischen Wirkungsgrad. Aus Diagramm Abb. 119 Wärmeverbrauchs

von

3

ergibt sich ein Vergleich des Wirkungsgrades

Verbrennungsmaschinen,

und

zwar:

einer

Viertakt-Hochofen-Gasmaschine von 750 PS, einer doppeltwirkenden

und

EinzylinderZweizylinder-

Hochofen-Gasmaschine von 750 PS und einer Einzylinder-Viertakt-Dieselmaschine von 8 0 PS.

—

142

—

Diagramm Abb. 120 gibt die Durchschnitts-Betriebsergebnisse nach Versuchen mit neuen

N ü r n b e r g e r Gasmaschinen.

Die

ältere

Einzylindermaschine

und die

Dieselmaschine sind jedoch für den Vergleich beibehalten, und für diese sind auch die Zahlenwerte für die veränderlichen Maschinenbelastungen vollständiger angegeben als im Diagramm Abb. 119. Die Darstellung läßt erkennen, daß die doppeltwirkende Tandem-Viertaktmaschine die Wärmeausnutzung der thermisch besten Wärmekraftmaschine, der Dieselmaschine, bei voller Belastung fast erreicht (weniger als 2000 Wärmeeinheiten Verbrauch für die Stunden-Nutzpferdekraft); ihr mechanischer Wirkungsgrad ist hingegen dem der Dieselmaschine überlegen.

10000 9000

0

\ EINCYL G A S M A S C H I N E N 7000 Q. £ MOO DOPPL tTWR IK 5 SOOO TANDEM-GASMASCHINE 1 1000 z £

WIRKUNGSGRADE

\

aooo

EINCrL. DIESELMOTOR

WARMEVERBRAUCH

SSM..

Abb. 120.

J26S ü

Wärmeverbrauch

und

Wirkungsgrade

neuer

Gasmaschinen

—

M.-G. N ü r n b e r g : .

Diagramm Abb. 121 gibt die mechanischen Wirkungsgrade

und den Wärmever-

brauch für verschiedene Gasmaschinen bei halber bis voller Belastung, und zwar für die zwei vorerwähnten Hochofengasmaschinen, eine Dieselmaschine, außerdem eine kleine Wassergas-, eine Leuchtgas- und eine Kraftgasmaschine.

Der Wärmeverbrauch

für

die Nutzleistung der verlustlosen Dampfmaschine und Hochofengasmaschine ist als Grenzwert eingetragen. Der tatsächlich im Betriebe gemessene W ä r m e v e r b r a u c h s e l b s t d e r ä l t e r e n G a s m a s c h i n e n für die Nutzleistung ist daher, mit nahme der einzylindrigen Maschinen, schon g e r i n g e r ,

als der

brauch

sein würde.

einer

verlustlosen

Dampfmaschine

Aus-

Wärmever-

-

143

—

Ähnliches zeigt die Abb. 122. In diesem Diagramm ist der W ä r m e v e r b r a u c h von Gas- und Dampfmaschinen untereinander verglichen, und zwar bezeichnet: Kurve „

I:

750 pferdige Einzylinder-(Hochofen-) Gasmaschine,

II: 3000pferdige liegende Dreifach-Expansionsmaschine (13 Atm., 3 1 6 ° ) ,

„

III: 1000 KW-Parsons-Dampfturbine (10 Atm., 230 °),

„

IV:

„

V:

„

VI:

100 pferdige Einzylinder-Kondensationsmaschine (9 Atm., 179°), 80 pferdige Viertakt-Einzylinder-Dieselmaschine, 750 pferdige doppeltwirkende Zweizylinder - Gasmaschine.

1.730 RSif). lidiniaifItflUiiiridi ^|A(i.°1lürnti(rj:Xxha{fr*fc»>>

„indizierte"

Leistungen

ist schon

daraus sofort er-

zur Verfügung stehen:

die indizierte

wobei die Pumpenwiderstände mit gerechnet werden, und eine

andere, Ni, wobei sie abgezogen werden.

Das ist an sich unhaltbar und wird höchst bedenk-

lich dadurch, daß H e r r M e y e r selbst b e i d e G r ö ß e n zu Zahlenrechnungen, zur Bestimmung von Wertzahlen benutzt: die g e r i n g e r e

indizierte Leistung, unter Abzug der

—

149

P u m p e n a r b e i t , um den W i r k u n g s g r a d

—

zu b e r e c h n e n , d e r sich dabei natürlich s e h r

hoch stellt, bis auf 8 4 % ; die g r ö ß e r e indizierte Leistung, um den G a s v e r b r a u c h f ü r die indizierte P f e r d e s t ä r k e auszurechnen, d e r sich dann niedrig ergibt. D e r günstige Wirkungsgrad notwendig,

die

von 84 % reduziert sich aber auf 7 6 °/ 0 , wenn, wie

P u m p e n a r b e i t als W i d e r s t a n d mitgezählt wird.

grad von 7 6 % ist

nicht

Viertaktmaschinen,

der

wesentlich

h ö h e r als d e r Wirkungsgrad d e r

einfachwirkenden

Einzylindermaschinen.

I r r t ü m e r klar erkenntlich, welche die Rechnung des unzulässigen,

Dieser

bisher nicht gangbaren

Herrn

Wirkungs-

ungünstigsten

Daraus

Meyer

sind

und seine

und allgemein nicht anerkannten

die nach

Annahmen

berechneten Wertzahlen veranlassen. Die Zweitaktmaschinen,

die vom Publikum

auf -Grund d e r bisherigen Betriebs-

e r f a h r u n g e n bisher mit Recht als mit h ö h e r e m G a s v e r b r a u c h und wegen der P u m p e n mit geringerem mechanischen Wirkungsgrade arbeitend angesehen wurden, können auf Grund

solcher A n n a h m e n

mit Wertzahlen

ausgestattet w e r d e n , die einen V o r s p r u n g

gegenüber anderen Maschinen zeigen, d e r aber nur auf d e r Nichtberücksichtigung eines tatsächlichen W i d e r s t a n d e s dieser Maschinengattung beruht. Deutsche T h e o r e t i k e r Entwicklungszeit

der

und leider auch viele Maschineningenieure

Dampfmaschinen und d e r v e r s c h i e d e n e n

Energieübertragungen

nur zu s e h r an d e r einseitigen Deutung von hohen Wertzahlen f ü r grade"

festgehalten.

„Wirkungs-

Die Folge war, daß die Maschinenkonstruktionen

triebsverfahren einseitig

nur

nachlässigung d e r sonstigen Eine Folge waren

haben in d e r

auch

nach dem Maßstabe d e r Wirkungsgrade, wirtschaftlichen

die zahlreichen

Bedingungen,

und

unter

beurteilt

einseitigen V e r b r a u c h s v e r s u c h e

BeVer-

wurden. und

ihre

theoretische Deutung, einseitige P a r a d e v e r s u c h e zur G e w i n n u n g von Wertzahlen, f ü r den

praktischen Betrieb wenig W e r t

besaßen, aber gleichwohl vielen Erträgnis-

b e r e c h n u n g e n und Vergleichen von Maschinensystemen z u g r u n d e gelegt w u r d e n . bei G a s m a s c h i n e n

beginnt

zwecklose

nach

ohne

jeden

Jagd

i m m e r m e h r diese einseitige Richtung Wertzahlen

wissenschaftlichen

ohne

Wert.

den Wirkungsgrad, wie dies durch

die

entscheidenden

Wenn

Herrn

nun

vollends

M e y e r geschehen

zu

herrschen,

wirtschaftlichen die ist,

Wertzahlen durch

eine

Auch die und für will-

kürliche A n n a h m e , d u r c h den Abzug eines tatsächlichen und wesentlichen Widerstandes eine D e u t u n g erhalten, die offenbar mit solcher Wertzahlen dann kann

d e r w i r t s c h a f 11 i c h e n

Bedeutung

und mit dem Arbeitsverfahren selbst in W i d e r s p r u c h steht,

dies n u r dazu f ü h r e n , daß das Ansehen

der

theoretischen

Deutungen,

— wie in d e r ersten Entwicklungszeit und daß sich wieder

eine

150

—

des m o d e r n e n

Kluft zwischen

Maschinenbaus, Schaden

Theorie und

erleidet,

Praxis auftut, die in

der

wissenschaftlichen Behandlung u n s e r e r Aufgaben in keiner Weise begründet ist. Gegen

die veröffentlichten M e y e r ' s c h e n V e r s u c h e ist noch insbesondere

einzu-

wenden die Art der Gasmessung, die einen G a s v e r b r a u c h von 1600 W E , auf die indizierte Leistung bezogen, ergeben hat. Das d u r c h g e f ü h r t e Verfahren ist aber nicht einwandsfrei.

D e r G a s v e r b r a u c h w u r d e mit einer G a s u h r gemessen, und diese

mit Hilfe eines Behälters von 10 cbm Inhalt, der einer Betriebszeit d e r Maschine von 2 M i n u t e n

entspricht, „geeicht".

wurde

untersuchten

Diese Zeit ist viel zu gering, um die

Eichung auch nur a n n ä h e r n d zuverlässig zu machen. Die Eichung einer solchen G a s u h r bei s t i l l s t e h e n d e r bleibendem

Gasdruck

ist

stets

unzuverlässig,

weil

Maschine und gleich-

während

der

Eichung

jeder

Einfluß der wechselnden Drücke fehlt, die das W e s e n t l i c h e der G a s - S t r ö m u n g im Betriebe bilden. N u r

ein empfindlicher D r u c k r e g l e r zwischen Maschine und G a s u h r

w ü r d e erhebliche Fehler verhüten können.

Daß ein solcher während d e r Messungen

v o r h a n d e n gewesen wäre, ist im Bericht nicht gesagt. G a s u h r e n sind bekanntlich grundsätzlich ungeeignet f ü r die Messung von unregelmäßig s t r ö m e n d e m Gas, sie messen nicht den stark schwankenden D r u c k ; s e h r große Schwankungen sind aber im Z u s a m m e n h a n g e mit den Kolbenspielen der G a s m a s c h i n e während d e r G a s m e s s u n g unvermeidlich.

G a s u h r e n zeigen in solchen Fällen stets viel

zu kleine W e r t e an. Beim Betriebe der untersuchten Maschine war ein G a s o m e t e r von Inhalt eingeschaltet, der selbstverständlich konnte. nach

nur

10 cbm

keine wirksame Druckausgleichung ergeben

W i e unwirksam dieser G a s o m e t e r gewesen ist, geht aus d e m Berichte h e r v o r ,

welchem

sich

gleiche

Resultate

ergaben,

gleichgültig, ob

dieser

Gasometer

zwischen Maschine und G a s u h r o d e r hinter dieser eingebaut war. Im Nachfolgenden sind die Ergebnisse von Versuchen an n e u e n Maschinen

mitgeteilt, welche dem unvorbereiteten

Nürnberger

Durchschnitts-Betriebe

entsprechen und durch einwandsfreie Messungen gewonnen w u r d e n .

—

151

—

Versuche mit der Hochofen-Gasmaschine auf „ P h ö n i x " gebaut von der M.-G.

in Ruhrort,

Nürnberg.

Die Versuche wurden bald nach der Inbetriebsetzung vorgenommen: zum Zwecke der Parallelschaltung der Maschinen, zur Ermittlung des G a s Verbrauchs bei verschiedenen Belastungen und des m e c h a n i s c h e n

Wirkungsgrades.

Der Heizwert des verbrauchten Gases wurde fortlaufend durch Kalorimetrierung und durch Analyse festgestellt. Zur Ermittlung der verbrauchten Gasmenge diente ein großer G a s o m e t e r von 1000 cbm; während der volumetrischen Ablesungen am Gasometer wurden alle 4 Zylinderseiten der Maschine indiziert und die elektrische Leistung bestimmt. Die verbrauchte Gasmenge wurde nur bei niedergehendem Gasometer gemessen; um die Genauigkeit zu sichern, wurden die Ventilatoren, die das Gas durch Gasreiniger drücken, d a u e r n d

in Betrieb gehalten.

die

Wenn der Gasometer aufge-

pumpt war und zur Messung niedergehen sollte, wurde ein Schieber zwischen Gasometer und Reiniger geschlossen, das Gas jedoch in die Luft abgelassen.

War dann

der Gasometer entsprechend tief gesunken, so wurde der Schieber wieder geöffnet, die Klappen geschlossen und der Gasometer wieder aufgepumpt. Durch diese Einrichtung wurde das Gas aus den Ofen in b e s t ä n d i g e r

S t r ö m u n g erhalten und Störungen

in der Gaserzeugung und -Fortleitung und Ungenauigkeiten geschlossen.

der Beobachtung aus-

Die Stellung des Gasometers wurde gleichzeitig an 3 Stellen abgelesen.

Da bei 1000 PS Belastung stündlich etwa 2500 cbm Gas verbraucht i

betrug die Dauer der ungestörten Ablesungen etwa / 2 Stunde.

wurden,

so

Alle Versuchs- und

Ablesestellen waren untereinander durch Signale in Verbindung, sodaß jede Verständigung rasch erfolgen konnte. Die untersuchte Gasmaschine, unmittelbar mit der Drehstrom-Maschine gekuppelt, arbeitete

während

des Versuchs auf W a s s e r w i d e r s t a n d .

Die

elektrischen

Messungen wurden wegen der nicht besonders geeichten Meßinstrumente als nicht zuverlässig erachtet, infolgedessen wurden noch Auslaufversuche zur Feststellung der Wirkungsgrade angestellt;

genaue Messungen

zur Bestimmung des Wirkungsgrads

wurden später gemacht. Leider zeigten sich Mängel in der Gasleitung, da trotz ihres großen Durchmessers in der Maschine zu großer Unterdruck beim Ansaugen vorhanden war, somit eine

152 Verengung oder Verstopfung während

des

Versuchs

-

der Leitung vorliegen

nicht beseitigt werden.

mußte.

Der

Übelstand

konnte

Es konnte daher auch die Höchst-

leistung der Maschine wegen ungenügender Gasfüllung nicht erreicht werden.

Die V e r -

suchsergebnisse sind somit ungünstiger, als sie bei höherer Belastung sich ergeben würden. Auf die Zuverlässigkeit der V e r s u c h e selbst hat dieser Umstand jedoch keinen störenden Einfluß.

Die

Indikatoren

wurden

berücksichtigt, alle Werte

nach

sorgfältig geeicht, der Fehler

den geeichten Federmaßstäben richtiggestellt und die

Versuche mit der größten Sorgfalt vorgenommen. reihen

nur

im Indikatorantrieb

Zunächst

als Vorbereitungsversuche durchgeführt.

wurden

zwei

Versuchs-

Die Ergebnisse von der dritten

Versuchsreihe an können als einwandsfrei gelten. Versuch III mit 1 0 2 0 PSi Belastung ergab einen stündlichen Wärmeverbrauch von 213

cbm

bei einem

mittleren

Heizwert

von

934

WE

für das cbm,

entsprechend

1 9 5 0 W E für die Stunden-PS,. Versuch IV

mit

1 0 9 0 PSi Belastung ergab einen stündlichen Gasverbrauch von

2 0 0 0 W E für die Stunden-PSi.

B e i diesem Versuch war die Streuung im Diagramm

erheblich größer als beim Versuch III und betrug der Unterdruck in der Saugleitung 10 cm. Die Ergebnisse sind durch die nachfolgenden Diagramme (Abb. 1 2 4 ) und die Zahlentafel I vervollständigt.

D e r Gasverbrauch der Maschine lag bei ausreichender Belastung

(über 0 , 6 ) zwischen 1 9 6 0 u n d 2 0 9 0 W E und betrug im Mittel rund 2 0 0 0 W E für die Stunden-PS,. D e r mechanische Wirkungsgrad ergab sich brauch

für

die Stunden - N u t z pferdekraft zu

i m M i 11 e 1 zu 8 4 % , 2 3 8 0 WE,

wobei,

der

Gasver-

wie erwähnt,

die

Höchstleistung der Maschine, wegen des Unterdrucks in der Gasleitung, nicht erzielt wurde. Die Versuche bei k l e i n e r e r

Belastung

ergaben:

B e i 8 3 0 — 7 8 0 indizierten Pferdekräften, verteilt auf alle 4 Zylinderseiten, betrug der Gasverbrauch

2 0 7 0 W E

für

die

Stunden - PSi.

Das

ist

annähernd

derselbe

Verbrauch wie bei 1 0 0 0 — 1 1 0 0 PSi Belastung. Durch

weitere

Versuche

sollte

festgestellt werden,

ob es zweckmäßiger

sei,

die halbe oder noch geringere Belastung gleichmäßig auf alle 4 Zylinderseiten zu v e r teilen oder Füllung und Zündung eines Zylinders ganz auszuschalten, nur mit Zylinder

zu arbeiten

und den zweiten

beim Betriebe mit n u r

einem

leer mitlaufen

zu lassen.

einem

Versuch X ergab

Z y l i n d e r und nur 5 6 8 PSi Belastung denselben

T a f e l I.

Zusammenstellung der Versuchsergebnisse (Ruhrort). DurchMittl. Druck pm in kg/qcm

Dauer Nr. des Versuchs

der

Minut-

Ab-

liche

lesung

Um-

am

drehungs-

Gaso-

zahl

schnittl.

Gasverbrauch

Heiz-

in cbm

wert

Ver-

mittlerer Leistung

Hint. Zylinder

V o r d . Zylinder

Druck

beider

des

brauchte

der

in

Zylinder

Gases

W E

Maschine

für

bez. auf

kg'qcm (aus al!en|

in PSi

Zylinder-!

meter

Belastung

in W E in der

für

für

Stunde

I PSi/Sld.

1 cbm

1 PSi/Std. d. Max.Leistung

Seiten).

D r u c k v e r t e i l u n g auf b e i d e Zylinder. VIII.

36

104,4

3,735

3,864

3,710

3,9%

3,826

781

1775

2,275

912

2070

0,6

2095

4,27

931

3980

0,3

Verspätet gestellte Zündung. IX.

36,4

102,3

3, 305

2,63

1,4%

2,430

2,465

491

Nur mit einem Zylinder arbeitend. X.

50

103,1

5,620

5,64

5,655 5,187

568

1190

2,095

936

1960

0,4

6,088

Gewöhnlicher Betriebszustand. XI.

20

101,0

5,430

5,814

4,950

5,453

5,414

1068

2365

2,215

936

2070

0,9

XIII.

27

100,8

5,330

5,844

5,084

5,447

5,425

1070

2365

2,210

926

2090

0,9

XIV.

25

102,0

5,380

5,784

4,993

5,604

5,440

1085

2395

2,210

947

2090

0,9

XVI.

27

102,2

5,360

5,668

5,046

5,556

5,407

1080

2315

2,145

928

1990

0,9

V e r s u c h e w ä h r e n d des Auffiillens des G a s o m e t e r s . V.

c. 103,2

5,040

5,924

5,746

5,762

5,618

1130

VII.

c. 104,2

5,140

5,953

5,993

5,80

5,721

1160 1130 1120

XII.

c. 100,9 5,050

6,145

5,875

5,915

5,746

XV.

c. 102,1

6,070

5,562

5,69

5,623

5,170

—

154

Gasverbrauch wie bei der Höchstleistung.

—

In Tafel I sind die Zahlenwerte der wesent-

lichen Versuche zusammengestellt. 0 , 9 der Höchstbelastung.

0 , 6 der Höchstbelastung.

Versuche mit der Hochofen - Gasmaschine der gebaut von

der M.-G.

Frei von den erwähnten Nebeneinflüssen Messungen

konnten

die V e r s u c h e

mit

RombacherHüttenwerke,

Nürnberg. und

mit

einwandsfreien

der doppeltwirkenden

Maschine No. IV (von 8 5 0 mm Durchmesser, 1 1 0 0 Hub, n = Hüttenwerken in R o m b a c h die verbrauchte Gasmenge

durchgeführt werden.

elektrischen

Zweizylinder-Tandem-

1 0 6 ) auf den R o m b a c h e r

Auch bei diesen Versuchen wurde

nur durch den G a s o m e t e r

g e m e s s e n ; das Ergebnis ist

daher nur auf den volumetrisch gemessenen Gasverbrauch und auf die elektrisch gegemessene tatsächliche Nutzleistung bezogen, also diejenigen Messungen von Energieaufwand

und Kraftgewinn, die bei solchen Maschinen am zuverlässigsten durchgeführt

werden können. Die Anlage in R o m b a c h ist so gebaut, daß das Hochofengas einen Vorreiniger, dann einen Theisen'schen

Reinigungsapparat

durchläuft,

aus diesem

in

gereinigtem

Zustande unter einem Druck von 6 — 8 cm austritt und in 2 G a s o m e t e r geleitet darauf weiter durch strömt.

wird,

einen gemauerten Gaskanal in die Rohrleitungen der Maschinen

Die Temperatur

des den Maschinen

zuströmenden

Gases

betrug

25—30°.

Die Gasverluste durch Undichtheit der gemauerten Kanäle wurden durch V e r s u c h e zu rund 8 0 cbm stündlich ermittelt.

D e r kleinere G a s o m e t e r wurde ganz ausgeschaltet

—

155

-

und n u r mit dem großen G a s o m e t e r von 2500 cbm Inhalt gemessen. richtungen und Einzelheiten

wurden

geprüft,

Alle Meßvor-

die Gasglocke nachgemessen und Ab-

lesungen nur bei niedergehendem G a s o m e t e r gemacht, gleichzeitig alle Zylinderseiten indiziert, die elektrische Leistung gemessen und die G a s p r o b e n genommen. Die Maschine wurde während des Versuchs durch W a s s e r w i d e r s t ä n d e

be-

lastet, welche während der eigentlichen Messungen und Indizierungen konstant gehalten wurden.

Die Ablesungen

des elektrischen Widerstandes, sowie

Maschine erfolgten alle 2 Minuten.

Alle

wurden getrennt durch zwei Beobachter

wesentlichen

die Indizierung

der

Messungen und Ablesungen

vorgenommen.

In solcher Weise wurden 9 Versuche durchgeführt, davon 2, um die L a d e a r b e i t festzustellen.

Ein Versuch w u r d e ausgeschieden, weil eine Ablesung am

zweifelhaft schien.

Die übrigen Versuche ergaben zuverlässige W e r t e für den Gasver-

brauch bei verschiedenen Belastungen, mechanischen Wirkungsgrad usw. wurden i n m i t t e n auf den

unvorbereiteten

die graphischen Der

arbeit

Durchschnittsbetrieb

4%

der

Stunden-PSi bezogen,

und auf

eine

in

ungünstigem

Die Einzelheiten zeigen die Zahlentafeln

Darstellungen.

mechanische Wirkungsgrad

rund

Die Versuche

d e s B e t r i e b e s d u r c h g e f ü h r t ; die ermittelten W e r t e sind also

Zustande befindliche Maschine zu beziehen. und

Gasometer

der Gasmaschine betrug bis 87 %, die

Höchstleistung. lag

bei

Der Gasverbrauch

ausreichender

Belastung

der

Maschine,

ungefähr

in

Saug-

auf

die

denselben

G r e n z e n wie bei der Maschine auf „Phönix", zwischen 1 9 0 0 und 2 0 0 0 W E . Die Maschine w u r d e am 2. August zum ersten Male gedreht.

Am 8. August wurde

mit ihr der ununterbrochene Tag- und Nachtbetrieb aufgenommen, und an den 5 Wochen lang ohne Stillstand durchgeführten Dauerbetrieb wurden die V e r s u c h e o h n e

jegliche

V o r b e r e i t u n g der Maschine unmittelbar angeschlossen; sie wurde a u c h

nicht

g e r e i n i g t , obwohl sie die vorhergegangenen Tage bei hoher Belastung Neigung zu Frühzündungen zeigte, ebenso wie während der Versuche bei Belastungen über 8 0 0 KW.

Die

Ursache hiervon waren unzweifelhaft Verunreinigungen im Zylinder und an den Ventilen. Es w u r d e trotzdem jede Änderung der Maschine und der Dichtungen unterlassen und selbst die Steuerung nicht geprüft und eingestellt. Die Absicht war, nur mit Gasometer

und

elektrischer Messung

mangelhaftem Vorbereitung

der

Zustand Maschine

den der

hätte

Durchschnittsverbrauch Maschine

größere

geringerer Verbrauch erzielt werden können.

festzustellen.

Leistung,

höherer

Bei

auch

bei

entsprechender

Wirkungsgrad

und

— Da

nur

bei

Gasüberdruck

niedergehendem

und

dementsprechende

wurden Leistungen

mittlere

156

—

Gasometer

gemessen

Arbeitsdrücke

erzielt, während

von

wurde, nur

sich

kein

rund 5,2 kg/qcm

und

der Arbeitsdruck

G a s o m e t e r 5,7 kg bei entsprechend höherer Leistung

ergab

bei

hochgehendem

betrug.

LVERSUCH.

Abb. 125.

B e t r i e b mit nur einem v o r d e r e n Z y l i n d e r , der z w e i t e Zylinder leerlaufend. Einstellung auf Spät-Zündung.

hintere

6.VERSUCH.

Abb. 126.

Betrieb

mit

verschiedenen

Belastungen

(870—1200 Nutzpferdekräfte).

-

157

—

Abb. 125 bis 129. D i a g r a m m e der H o c h o f e n - O a s masohlne der R o m b a e h e r Hüttenw e r k e In H o m b a c h Abb. 129. L e e r l a u f - D i a g r a m m : n u r e i n e Z y l i n d e r B e l t e in B e t r i e b .

(Doppeltwirkende Tandem-Viertaktm a s c h i n e n — M.-G. N ü r n b e r g ) .

Die Heizwertbestimmungen wurden wieder gleichzeitig w ä h r e n d der volumetrischen Ablesungen am Gasometer und w ä h r e n d des Indizierens doppelt gemacht, kalorimetrisch und durch Analyse.

Die Analyse ergab stets einen etwas größeren Wert, bis zu

30 W E Unterschied. T a f e l II gibt die übersichtliche Zusammenstellung d e r wesentlichen

Versuche,

T a f e l III die zugehörigen Einzelwerte. D e r Leerlauf-Versuch (Diagramm Abb. 129) mit nur einer Zylinderseite im Betrieb wurde zu Beginn der Versuche durchgeführt; die Widerstände ständig erwärmten

Maschine waren infolgedessen zu groß.

der noch nicht voll-

Solche Versuche sollten

richtiger am Schlüsse der Versuchsreihen durchgeführt werden. Die Versuchsergebnisse sind in d e r graphischen Darstellung Abb. 130 übersichtlich zusammengestellt.

Die Abszissen bezeichnen die

Belastungen

der Maschine in

Dezimalteilen der Höchstbelastung (von 0,4 Belastung aufwärts), die Ordinaten Wirkungsgrad,

die L e i s t u n g e n

in

PS

und die verbrauchten

den

Wärme-

Einheiten. Die Grenzwerte, von 0,8 Belastung aufwärts, sowie die W e r t e f ü r halbe Belastung sind einwandsfrei und durch genügend lange und wiederholte Versuche ermittelt.

Die

—

158

—

Zusammenstellung der Versuchsergebnisse (Kombach). Tafei n. Nr. des Versuchs

1.

Dauer der

Um-

Ablesung

drehungs-

am Gasometer

33'

Durchschnitt), mittlerer Druck für alle Zylinderseiten

Minutl.

zahl

106

4, 279

Gesamtleistung beider Zylinder in PSi

Gasverbrauch

in der

f ü r die

Stunde

PSi.Std.

Heizwert des Gases in W E bei 30° C für 1 cbm

1662

2,86

790

in cbm

Stündlich

Leistung

Belastung

verbrauchte WE

der

der Gas-

Dynamo

maschine

Wirkungsgrad der Gas-

fur

für

in

in

1 PSi

1PS.

KW

PSe

2264

4670

158,3

280

4 8 , 50/o

557

69

871,5

580 (1 Zylinder) 807

2170

2,69

790

2130

3090

357, 1

maschine

%

28'

105,8

2,99

IV.

29'

106,3

4, 2 2 5

1146

2978

2,59

798

2070

2720

583,7

VI.

26' 5 0 "

106,5

4,83

1312

3224

2,46

802

1973

2500

698

1037

79

VIII.

25' 51"

106,1

5,02

1359

3357

2,47

810

2000

2438

755,25

1115

82,10/,

IX.

25' 5 1 "

105,8

5,14

1388

3357

2,42

794

1920

2325

776

1147

82,6%

V.

25' 20"

105,6

5,292

1427

3418

1880

2262

803

1186

8 3 , 1"/ 0

III.

Zwischenwerte sind nur angenähert. sondere

Versuche

Dynamomaschine

ermittelt, im Leerlauf

2,395

785

Der elektrische Wirkungsgrad wurde durch

der

Widerstand

der

bei

abgekuppelter

elektromotorisch

Gasmaschine.

76,1»/o

be-

angetriebenen

Die

Ergebnisse

der Versuche bei Betrieb nur eines Gaszylinders sind in die graphische Darstellung nicht aufgenommen.

Der thermische Wirkungsgrad betrug hierbei 0,147, auf PS e und

Stunde, und 0,283, auf PS. und Stunde bezogen, die Nutzleistung 2 8 0 PS, die indizierte Leistung 5 8 0 PS, der Wärmeverbrauch 2 2 6 4 W E f. d. PSi und Stunde.

o; u

—

159

—

Tafel III.

Einzelergebnisse der Versuche (Rombach). Mi Nr.

Nr.

des

der

t l e r c r

Dru c k

pm

in

kg/qcm Strom-

Vorderer Zylinder

Hinterer Zylinder

Spannung

stärke in in

Versuchs

i. (nur mit 1 Zylinder)

Diagramme vorn

hinten

hinten

Ampère

Volt

236

1

3,78

4, 2 3

640

2

4,27

4,42

660

235

3

4,18

4,28

650

237

4

4,14

4,17

650

237

5

4,18

4,28

700

233

6

4,18

4,22

665

234

7

4,40

4,47

650

234

8

4.28

4,18

650

235

9

4,52

4,53

675

234

10

4,11

4,57

675

234

11

4,14

4,74

680

234

12

3, 7 8

4,57

700

235 234

13

3,87

4,75

705

14

3,92

4,72

670

236

15

3,97

4,54

675

235

16

3,85

4,54

680

235

17

4,22

4,44

685

235

18

4,16

4,47

690

235

690

235

695

235

674,2

234,9

4,108

III.

vorn

4,45

23

3,50

3,41

2,15

2,90

1460

235

24

—

3,38

2,53

2,67

1440

235

25

3,04

3,77

2,61

3,04

1440

235

26

3,50

3,44

2,48

2,58

1490

236

27

3,55

3,54

2,49

2,79

1510

235

28

3,64

3, 4 4

2,60

2,64

1530

235

29

3,20

3, 6 6

2,14

2,81

1540

234

30

3,28

48

2,37

2,81

1560

235

31

2,90

3,46

2,63

2,82

1530

232

32

2,90

3,51

2,20

2,88

1560

233

33

3,01

3, 4 3

2,37

2,87

1560

235

1570

235

1540

234

3,25

Ii, 50

2,415

2,801

1550

234

1560

235

1522,0

sa

—

160

— Fortsetzung von Tafel III.

M i t t l e r e r D r u c k pm in kg qcm Nr.

Nr.

des

der

Versuchs

Diagramme

IV.

v.

VI.

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

50 51 52 53 54 55 56

61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Vorderer Zylinder

Hinterer Zylinder

vorn

hinten

vorn

hinten

4,42 4,65 4,57 4,57 4,28 4.47 4,10 4,44 4,28 4.48 4,27 4,35 4,48 4,50 4,38 4,15 4,3»

5,25 4,92 4.76 4,62 4,92 4,96 4,74 4,87 4.77 4.65 4.66 4,95 4,70 5,00 4,90 4,48 4,821

3.50 2,49 3,44 3,28 3.44 3.51 3.45 3,78 3,42 3,37 3,22 3,25 4,48 3,97 3,61 3,55 3,481

3,86 3,80 4,28 4,12 4,22 4,18 4,20 4,04 4,22 4,33

5,32 5,28 5,60 5,21 5,05 5,16 5,13

5,28 5.73 5,78 5.74 5,80 5,78 5,47

4,67 4,42 4.48 4,84 4,88 5,57 4,90

5,25

5,654

4,85 3,12 4,76 4,90 4,87 4,80 4,86 4,96 4,74 4,37 4,73 4,76 4,60 4,84 4,65

5,49 5,57 5,43 5,53 5,40 5,70 5,00 5,60 5,72 5,52 5,20 5,46 5,44 5,30 5,45

Stromstärke in Ampere

Spannung in Volt

2400 2470 2450 2420 2465 2470 2480 2480 2500 2490 2470 2470 2490 2480 2470 2480 2407,8

233 236 237 237 237 237 237 237 237

5,40 5,62 5.33 5,44 5,33 5,30 5,68

3380 3410 3400 3435 3450 3390 3455 3420

235 234 233,5 236,5

4,823

5,443

3117,5

235 234 236 235 234,87

4,12 4,32 4,41 5,00 4,32 4,25 4,32 4,56 4,82 4,50 4,12 4,46 4,55 4,36 4,43

5,30 4,96 4,85 4,76 4,90 4,86 4,67 4,80 4,74 4,80 4,56 4,54 4,72 4,76 4,80

3025 2955 2955 2965 2930 2955 2975 2930 2960 2920 2975 2955 2930

236 238 237 237 237 237 238 237 236 235 235 236 235

2956,1

236,46

4.32 4,46 4,54 4,62 4, 18 3,97 4,208

236 237 236 237 237 237 237 236, 56

—

161

— Fortsetzung von T a f e l III.

M i t t l e r e r Nr. des

der

Versuchs

Diagramme

VIII.

IX.

Druck

pm i n

kg/qctn Strom-

Nr. Vorderer Zylinder

Hinterer Zylinder

stärke in

Spannung in

Ampère

Volt

5,23

3255

234

5,24

3225

234

4,64

5,26

3230

235

5,44

4,66

5,09

3240

237

vorn

hinten

vorn

hinten

80

5,12

5,75

4,64

81

4,62

5,50

4,74

82

4,89

5,49

83

4,95

84

5,02

5,53

4,68

5,05

3220

235

85

4,49

5,27

4,64

5,28

3190

234

86

5,00

5,63

4,55

5,29

3230

235

87

4,94

5,64

4,55

5,28

3185

235

88

5,00

5,56

4,45

5,09

3205

234

89

4,95

5,52

4,35

5,00

3200

235

90

5,03

5,53

4, 18

5,08

3210

236

91

4,95

5,45

4,37

4,95

3200

236

92

5,00

5,45

4,25

5,25

3190

235

93

5,10

5,45

4,27

5,19

94

5,10

5,66

4,32

4,86

4,94

5,52

4,48

5,14

3213,84

235

95

5,23

5,63

4,91

5,57

3310

236

96

5, 2 5

5,78

4,78

5,35

3325

237

97

5, 2 2

5,14

4,59

5,23

3210

237

98

5,18

5,70

4,76

5, 5 5

3300

232

99

4,91

5,39

4,41

5,10

3360

236

100

5,10

5,58

4,59

5,32

3300

235

101

5,12

5,60

4,63

5, 2 8

3290

235

102

5, 10

5,66

4,71

5,28

3290

237

103

5,00

5,62

4,62

5,32

3280

237

104

5,04

5,47

4,55

5,34

3290

237

105

4,96

5,45

4,44

5,05

3270

236

106

4,91

5,64

4, 5 6

5,07

3290

237

107

5,03

5,60

4,78

5,24

3277

236

108

5,10

5,45

4,57

5,32

5,08

5,58

4,63

5,28

3291,5

236,07

11

X. Betrieb von Gasmaschinen und Betriebs-Erfahrungen. ute

Kleinmaschinen

haben den Gasmaschinenbetrieben frühzeitig den

Ruf g r o ß e r Einfachheit gebracht, wesentlich a b e r n u r als Leuchtgasmaschinen; er w u r d e geschädigt d u r c h Kraftgasbetriebe mit unreinem G a s und durch unvollkommene G r o ß m a s c h i n e n .

Die r e i n

maschinentechnischen

Störungen,

die mit dem W e s e n der G a s m a s c h i n e n nichts zu tun haben und d u r c h richtige Bauart vermieden

werden

wiegendsten.

können,

Immerhin

waren

bei allen solchen G r o ß m a s c h i n e n

die

schwer-

hat sich in d e r Entwicklungszeit von d e r Kleinmaschine zur

G r o ß m a s c h i n e die Anschauung gebildet, daß d e r Kraftgasbetrieb dem D a m p f m a s c h i n e n betrieb an Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit erheblich nachstehe. notwendig, auf die Betriebsverhältnisse,

soweit sie mit d e r

Es ist deshalb

Betriebssicherheit

und Zuverlässigkeit der G r o ß m a s c h i n e n zusammenhängen, n ä h e r einzugehen. Vergleiche können sich nur auf die heutigen vollkommenen, hochwertigen D a m p f maschinenanlagen mit H e i ß d a m p f b e t r i e b , Kondensation Wasserwirtschaft

und

auf G r o ß - G a s m a s c h i n e n

und vollständiger W ä r m e - und

vollkommener

Bauart

beziehen,

auf

Maschinen, die frei sind von Mängeln in d e r baulichen Ausbildung, sowie von betriebstechnischen Fehlern. Unvollkommene Dampfmaschinenanlagen sind

wirtschaftlich

nicht vergleichsfähig, wenn sie auch wegen ihrer Einfachheit h e r v o r r a g e n d betriebssicher sind. Dampf - T u r b i n e n bieten eben solche Betriebssicherheit, zugleich aber thermische und technische Vollkommenheit. Bei Gasmaschinen - B e t r i e b e n sind i n s b e s o n d e r e Gasreinigung,

um

motorische V e r b r e n n u n g Reinigung

das

ursprüngliche

brauchbar

zu

Kraftmittel

gestalten;

der Maschine, weil auch gereinigtes

die

in Betracht zu ziehen: für

die

die

ungestörte

Instandhaltung

und

Gas gegenüber

dem Kraftmittel

Dampf doch ein unreines Kraftmittel bleibt; f e r n e r die K ü h l u n g und

Schmierung

d e r inneren Maschinenteile und damit z u s a m m e n h ä n g e n d die Abnutzung, die Betriebs-

—

163

—

Störungen, d e r Ö l v e r b r a u c h im B e t r i e b e ; dann die Betriebsführung, Maschine abhängen,

Betriebsbereitschaft

die B e t r i e b s k o s t e n ,

und

soweit diese v o m Zustande

und in jedem Z u s a m m e n h a n g e :

die

der

Betriebssicherheit.

Gasreinigung. Die Notwendigkeit g e n ü g e n d e r G a s r e i n i g u n g der

Hochofen-Gasmaschinen

war sofort mit dem Auftreten

vom B e t r i e b s s t a n d p u n k t e

aus als Voraussetzung

ihrer

Lebensfähigkeit g e g e b e n ; diese richtige Auffassung ist a b e r durch die herandrängenden maschinentechnischen Fortschritte zeitweilig v e r s c h o b e n w o r d e n . Es w u r d e insbesondere auf G r u n d

der Hochofen-Gasmaschinenbetriebe

in S e r a i n g behauptet,

Maschinen

könnten auch mit ungereinigtem G a s betrieben w e r d e n . Diese Anschauung ist wohl n u r entstanden, weil es damals an E r f a h r u n g e n ü b e r Reinigung fehlte u n d verhältnismäßig kurze Betriebserfahrungen verallgemeinert w u r d e n ; sie hat sich an einigen O r t e n verhängnisvoll erwiesen. Dann w u r d e die ü b e r t r i e b e n e F o r d e r u n g e r h o b e n , daß n u r h o c h r e i n e s G a s f ü r den Maschinenbetrieb v e r w e n d e t w e r d e n dürfe. Inzwischen sind auch Reinigungsvorrichtungen e r p r o b t w o r d e n , durch die, allerdings mit großem Kraftaufwand, das G a s auf h o h e Reinheitsgrade (unter 0,01 g Staub auf das cbm) gebracht w e r d e n konnte. Eine so weitgehende Gasreinigung ist aber f ü r den Betrieb nicht notwendig, weil doch Verbrennungsluft von gewöhnlichem Staubgehalt v e r w e n d e t w i r d , alle V e r b r e n nungsluft auf den gleichen Reinheitsgrad zu bringen a b e r zu umständlich wäre.

Die

Gebläsemaschinen m ü s s e n auch

be-

stets mit gewöhnlicher,

also

staubhaltiger

Luft

trieben w e r d e n und d e n n o c h hohen B e t r i e b s a n f o r d e r u n g e n entsprechen. Es kann daher auch f ü r die Gasreinigung die Reinheit der V e r b r e n n u n g s l u f t als G r e n z e festgelegt w e r d e n , da die Erfahrung bestätigt, daß die dann noch verbleibenden Verunreinigungen sich in G a s m a s c h i n e n nicht schädlicher verhalten als die Verunreinigungen d e r Luft. So wird gegenwärtig

die Reinigung von

Hochofengas

auf ein bestimmtes

Maß beschränkt; alles G a s wird einer Vorreinigung bis auf etwa 0,5 g Staub im Kubikmeter

unterzogen

den W i n d e r h i t z e r n

und

solches vorgereinigte G a s zur unmittelbaren

v e r w e n d e t , d e r e n Leistung d u r c h

Verbrennung

in

die Reinigung wesentlich e r h ö h t

w i r d ; das überschüssige G a s wird dann f ü r den motorischen Betrieb noch weiter bis zu 0,03 g Staubgehalt auf 1 cbm gereinigt. Für alle a n d e r e n G a s a r t e n , i n s b e s o n d e r e K o k s o f e n g a s e

und

Generator-

g a s , ist nicht nur f ü r d e n G r o ß b e t r i e b , s o n d e r n auch f ü r kleine und mittlere Anlagen die 11S

—

164

G a s r e i n i g u n g gleichfalls u n e r l ä ß l i c h Betriebes.

— und stets ein u n b e q u e m e r Punkt d e s

Selbst bei V e r w e n d u n g von gutem Koks und Anthrazit zur G a s e r z e u g u n g

sind Reinigungsvorrichtungen

notwendig,

T e e r usw. befreit w e r d e n müssen.

die

von

Zeit

zu

Zeit von

Ablagerungen,

Das kann i n s b e s o n d e r e in engen Räumen, im Innern

von G e b ä u d e n und in Städten lästig w e r d e n . Vollkommene Reinigung solcher G a s e ist umständlich und ohne V e r w e r t u n g von N e b e n p r o d u k t e n kostspielig. zu.

Unvollkommene Reinigung läßt ungestörten Betrieb nicht

Deshalb gewinnen n e u e r e Bestrebungen großen W e r t , G e n e r a t o r e n f ü r Kraftgas-

erzeugung so zu bauen, d a ß die flüssigen Destillationsprodukte im G e n e r a t o r vollständig verbrannt

werden.

W e n n dies trotz der hohen V e r b r e n n u n g s t e m p e r a t u r des T e e r s

vollständig gelingt, dann wertigen

ist die Möglichkeit gegeben, Kraftgas auch aus

Brennstoffen,

Abfällen

umständlichen Reinigung d a d u r c h

usw.

herzustellen

und

sich d e r

mindernotwendigen

zu entziehen, daß die N e b e n p r o d u k t e im G e n e r a t o r

wieder zersetzt w e r d e n . In d e r gegenwärtigen Entwicklung ist der D a m p f b e t r i e b dem G a s b e t r i e b e oft dadurch möglich

allein

überlegen,

ist.

Es gibt

daß

sogar

Dampfbetrieb

Feuerungen

jeder

Art

mit

jedem

Brennstoffe

f ü r Stroh, Sägespäne, Fettrückstände

usw.

Für die D a m p f m a s c h i n e ist die Art der D a m p f e r z e u g u n g , abgesehen von d e r D a m p f nässe, ganz gleichgültig und die Beschaffenheit d e s Kraftmittels immer dieselbe. Gasmaschine hingegen ist von d e r Gasbeschaffenheit empfindlich abhängig. gaserzeugung e r f o r d e r t gegenwärtig b e s t e n Brennstoff von

Die

Die Kraft-

bestimmten Eigenschaften,

nicht backend, nicht schlackend, sodaß bisher K o k s und Anthrazit die Hauptrolle spielen, soweit Kraftgas und nicht Abgase in Frage k o m m e n .

Die G a s e r z e u g u n g aus

minder-

wertigen Brennstoffen ist in voller Entwicklung, aber noch nicht befriedigend gelungen. Auch Kraftgas, aus T o r f erzeugt, kann f ü r den G a s m a s c h i n e n b e t r i e b bei d e r großen Mächtigkeit

der

wertigen Torf

Torflager

mechanisch

Bedeutung

o d e r chemisch

Brennstoff herzustellen, haben geführt. Somit liegt der

erlangen. einen

Die V e r s u c h e , aus mit d e r Kohle

dem

gering-

wettbewerbsfähigen

bisher zu keinem wirtschaftlich befriedigenden Ziele

Gedanke

thermisch vorteilhaft auszunutzen

nahe,

den

geringen

Heizwert

in

Gasmaschinen

und d u r c h diese billig erzeugte Kraft die

lage f ü r industrielle Betriebe o d e r f ü r Fernleitung

d e r Kraft zu schaffen, was

Grundumso

zweckmäßiger sein wird, als die V e r w e r t u n g d e s T o r f s auf Destillationsprodukte allein nicht lohnend sein kann. V e r s u c h e mit G a s m a s c h i n e n f ü r Torfgasbetrieb sind befriedigend ausgefallen.

Die Auspuffgase der G a s m a s c h i n e könnten zum T r o c k n e n des T o r f e s

-

165

-

mitverwendet und somit die infolge des Feuchtigkeitsgehalts des T o r f e s schwierige Aufgabe der Trocknung

erleichtert

werden.

Auch hierbei w ü r d e die Gasreinigung eine

wichtige Rolle spielen. Im Z u s a m m e n h a n g e mit Anlagen zur G e w i n n u n g Nebenprodukten,

wodurch

zielen läßt, wird der Betrieb von gasen

ein

ebenso

und

Verwertung

sich zugleich vollkommene Gasmaschinen

Gasreinigung

bei V e r w e r t u n g

s i c h e r e r wie bei H o c h o f e n g a s e n .

von

von

er-

Koksofen-

Manche Vorurteile ü b e r G a s -

betriebe sind durch schlechte Erfahrungen mit mangelhaft gereinigtem Koksofen- o d e r Kraftgas entstanden, ebenso wie anfänglich die ungünstigen reinigtem Gichtgas ginen

Rückschlag verursacht

haben.

Erfahrungen

So ist bei den

mit

unge-

Koks-Gas-

maschinen in Alsdorf (Abb. 93) ein ungestörter D a u e r b e t r i e b erzielt w o r d e n , d e r dem von

Dampfmaschinen gleichkommt.

können

nach

der

Natur

des

Die Maschinen

Betriebes

laufen etwa ein halbes J a h r und

nicht stillgesetzt werden,

da

die

Reserve-

maschinen noch nicht aufgestellt sind; es ist auch bisher noch keine Reinigung d e r Maschinen v o r g e n o m m e n worden. hingegen

In d e r Entwicklungszeit

d e r Gasmaschinen zählten

die Koksgasbetriebe zu den gefährlichsten und störungsvollsten.

D e r Fort-

schritt liegt in der richtigen Gasreinigung und d e r richtigen Bauart d e r Maschine.

Kühlung, Schmierung und Ölverbrauch. Die G r u n d l a g e d e s Betriebes und d e r B e h e r r s c h u n g d e r inneren Maschinenteile ist die zuverlässige w i r k s a m e

Kühlung.

Die Kolben- und Stopfbüchsendichtungen

müssen einen unveränderlichen Betriebszustand g e w ä h r e n ; das wird durch die Anordnung s c h w e b e n d e r Kolben

erleichtert und e r f o r d e r t

frei nachgiebige

Metalldichtung

der Stopfbüchsen und stets wirksame Kühlung. Während

bei der Dampfmaschine der G r u n d s a t z herrscht, jede Abkühlung

im

Zylinderinnern zu v e r m e i d e n , ist bei Gasmaschinen die Kühlung aller Zylinder, Kolben und inneren Steuerungsteile Voraussetzung der Betriebsfähigkeit. innere

Die Versuche, durch

Kühlung, d u r c h Wassereinspritzung in den V e r b r e n n u n g s r a u m ,

zweckmäßige

Betriebsbedingungen zu schaffen, haben bisher zu keinem durchschlagenden Erfolg geführt. D u r c h unmittelbare B e r ü h r u n g des W a s s e r s mit den v e r b r a n n t e n G a s e n , insbesondere

bei Schwefelgehalt derselben, sind

sich

mit

chemische

Wirkungen

zu

befürchten, die

den F o r d e r u n g e n d e r Instandhaltung d e r Maschine, des tadellosen Betriebs-

zustandes d e r inneren T r i e b w e r k s - und Steuerungsteile nicht vereinbaren

lassen.

Die

bedenklichen Erfahrungen, die z. B. mit Wasserstrahlkühlung bei den Auslaßventilen ge-

-

macht w u r d e n , die Z e r s t ö r u n g e n

166

durch

-

schwefelhaltige G a s e , die Ablagerungen

von

Wasserstein usw., sind s e h r bezeichnend. Es bleibt n u r die Kühlung durch umlaufendes W a s s e r in solcher Ausbildung, daß die W a s s e r s t r ö m u n g stets gesichert ist und kein Teil ungekühlt

bleibt, daß die Kühl-

r ä u m e sich nicht durch Verunreinigungen, auch nicht durch Wassersteinablagerungen, verstopfen, daß sich nirgends Luftsäcke bilden können,

keine Rippen

die S t r ö m u n g

v e r h i n d e r n , und daß in den Kühlmänteln die Verteilung d e r Eisenmassen derart erfolgt, daß die W ä r m e Dies,

sowie

überall

gleiche und möglichst kurze W e g e zum K ü h l r a u m

insbesondere

findet.

die Kühlung d e r Triebwerksteile, zeigen die im Voran-

gegangenen angegebenen Beispiele. Das Kühlwasser ist oft unrein o d e r bei E r w ä r m u n g zu Ablagerungen geneigt, sodaß die U n t e r s u c h u n g der K ü h l r ä u m e z u r Erhaltung der wirksamen Kühlung wesentlich ist; sie ist aber nur bei richtiger Bauart d u r c h f ü h r b a r . Enge H o h l r ä u m e zwischen den Zylindern schaffen G e f a h r e n beim G u ß durch Abbrechen von Kernstücken, d u r c h ungleiche W ä r m e leitung, durch örtliches Versagen d e r Kühlung infolge von Mängeln des G u s s e s o d e r der engen K ü h l r ä u m e .

Aus gleichen G r ü n d e n sind beim N ü r n b e r g e r Zylinder entgegen den

üblichen Konstruktionen

innerhalb

d e r weiten

Kühlräume

keine Rippen angebracht.

Solche hindern die tadellose Herstellung und die zuverlässige W a s s e r s t r ö m u n g . können sie schädliche Luftsäcke v e r u r s a c h e n

und die

Auch

gleichmäßige Abströmung

der

W ä r m e aus dem Arbeitszylinder beeinträchtigen, die stets auf dem kürzesten W e g e zum K ü h l w a s s e r erfolgen muß. Diese und viele a n d e r e Einzelheiten

sind

wesentlich,

denn

ein Versagen

der

Zylinderkühlung d a r f nicht v o r k o m m e n , sie w ü r d e ein rasches Steigen d e r Z y l i n d e r temperatur an den schlecht gekühlten Stellen zur Folge haben. t e m p e r a t u r von

15—1800°

T e m p e r a t u r von etwa 8 0 0

0

würden

nichtgekühlte Maschinenteile

annehmen und den

die Kühlung m u ß in allen Zylinderteilen wand und Kühlwasser und hergestellt werden.

Bei einer V e r b r e n n u n g s -

Innenwand

Betrieb

bald

unmöglich

ein T e m p e r a t u r u n t e r s c h i e d d e s Arbeitszylinders

von

eine

mittlere

machen.

Durch

zwischen Außen-

höchstens

50—60

a

Hierbei ist die Instandhaltung d e r Kolbendichtungen, Schmierung

usw. bei richtiger A u s f ü h r u n g vollständig gesichert; Betrieb und

Instandhaltung

dann im Gegensatz zu üblichen Anschauungen e b e n s o

wie b e i

sicher

sind

Dampf-

m a s c h i n e n , in deren H o c h d r u c k z y l i n d e r n wichtige Maschinenteile eine viel g r ö ß e r e

—

167

—

W e n n die erwähnten Vorbedingungen erfüllt und alle Gleitflächen wie alle Innenteile d e r Maschine w i r k s a m

gekühlt

sind, dann ist eine weitere Lebensfrage des

Betriebes, die Frage der S c h m i e r u n g , e b e n s o einfach und sicher zu lösen wie bei Dampfmaschinen. Weitverbreitet ist auf G r u n d d e r Erfahrungen mit den älteren G r o ß m a s c h i n e n die A n n a h m e , daß Gasmaschinen gegenüber verbrauch

betrieben

werden

D a m p f m a s c h i n e n n u r mit s e h r großem O 1 -

könnten.

Das

gilt

nur

für

unzweckmäßige Bau-

art d e r G a s m a s c h i n e n . Bei m e h r e r e n Maschinen mit langen Kolben, i n s b e s o n d e r e solchen, die

für

die

dauernd stellte

Leistung

mit dem höchsten sich

pfindlichen der

tatsächliche

Ölverbrauch

schwach

bemessen

waren

und

daher

erreichbaren indizierten Druck betrieben werden

überreichliche langen

zu

Schmierung,

Kolben, mehrere

als

schon

notwendig

wegen

heraus.

der

Dichtungen

Bei solchen

tausend Mark monatlich betragen.

an-

mußten, der

em-

Maschinen

kann

Die laufenden Kosten

infolge unzulässiger Reibung sind bei einigen Maschinen außerordentlich hohe; z. B. erwuchsen

bei einer 500 pferdigen Maschine

Steuerungswiderstandes,

hauptsächlich

nur wegen

durch Ö l v e r b r a u c h

d e r Kolbenreibung und des und Reparaturen,

kosten, die über 50 M auf die P f e r d e k r a f t und das J a h r betrugen.

Neben-

Das sind unzulässig

hohe Kosten, und solche Maschinen sind auch nicht betriebssicher. Wesentlich f ü r den Ö l v e r b r a u c h ist die Bauart von Zylinder, Kolben und Triebwerk. Zweckmäßig sind f ü r G r o ß - G a s m a s c h i n e n n u r s c h m a l e K o l b e n (Abb. 9 0 u. a.) mit glatten Flächen und Abrundungen, um Ablagerung von Verunreinigungen möglichst zu v e r h i n d e r n , und mit wirksamer i n n e r e r Sehr Kühlung

lange oder

Kolben

Betrieb

Kühlung.

sind stets u n b e q u e m und betriebsunsicher.

bieten

keinen

Anlaß, sie a u s z u f ü h r e n .

Dichtung und

Schon die offenen

langen Kolben sind, wie erwähnt, nachteilig. Lange

Zylinder

und

Kolbengleitflächen

können

nur

mit

ungewöhnlichen

Einrichtungen (Bohrspindeln mit verschwindend kleiner Durchbiegung) genau hergestellt, noch s c h w e r e r werden.

kann ein langer Kolben in einen

eingepaßt

Im Betriebe ist stets die G e f a h r vorhanden, daß durch unzulässige F o r m -

v e r ä n d e r u n g e n infolge von Durchbiegungen flächen

langen Z y l i n d e r richtig

oder Wärmewirkungen

die Zylindergleit-

unzulässig beansprucht w e r d e n , die Kolben die Gleitflächen überlasten

oder

anfressen. Offene Kolben

bringen den Nachteil, daß bei geringen Undichtheiten schon

d u r c h den Ö l d u n s t die Luft im M a s c h i n e n r a u m

unerträglich w e r d e n kann.

Undicht-

—

168

-

heiten, die bei geschlossenen Zylindern ganz belanglos sind und die höchsten Betriebsforderungen

nicht beeinträchtigen,

werden bei offenen Kolben sehr lästig.

Unver-

meidlich ist hierbei der chemische Einfluß solcher Ausströmungen; insbesondere bei schwefelhaltigen Abgasen laufen alle Eisenteile im Maschinenräume an.

Es ist dann

nicht möglich, die Maschinen so sauber zu halten, wie es gefordert werden muß. Auch die Luftbewegung, die durch Kolben im Maschinenräume

die Verdrängungswirkung großer

auftritt, wird

unbequem, indem

die

offener

Luftschwingungen

sehr lästige Erschütterungen der Fenster usw. noch in weiter Nachbarschaft hervorrufen.

Die Zylinder zu schließen, nur um dies zu vermeiden, ist zu umständlich.

Unerlässliche Voraussetzung für den richtig arbeitenden ist

seine

reibungslose

Führung durch

Gasmaschinen-Kolben

die Kolbenstange, die nur in der äußeren

Tragfläche geführt ist, sodaß weder Zylindergleitfläche noch Stopfbüchsen durch Kolbenoder Stangengewichte belastet werden. Ohne Erfüllung dieser Voraussetzung ist gegenüber den unvermeidlichen Verunreinigungen durch das Kraftmittel einwandsfreier Betrieb nicht möglich. Insbesondere bedenklich sind daher lange Kolben, die nicht auf der stange s c h w e b e n ,

Kolben-

sondern sich mit ihrem großen Gewicht auf Zylindergleitflächen

stützen und innerhalb der Zylinder durch Tragvorrichtungen gestützt werden müssen, insbesondere wenn sie nicht einmal eine rückwärtige Stangenführung besitzen. doch schon längst die Erfahrung vor, daß reinen

Kraftmittel, wenn

Liegt

selbst bei Dampfmaschinen mit ihrem

sie mit überhitztem

Dampf

arbeiten, die Belastung

Zylindergleitflächen durch das Kolbengewicht unzweckmäßig

ist.

Die

der

tragende

Kolbenstange und der freischwebende, reibungslos laufende Kolben sind daher erste Voraussetzung eines störungsfreien Betriebes. Schwierigkeiten

aller Art

können

bei mittleren Maschinen

noch

werden, bei großen Maschinen werden sie b e t r i e b s g e f ä h r l i c h .

überwunden

Die Folgen der

Durchbiegung oder Reibung, insbesondere von langen Kolben, sind mindestens unzulässiger Ölverbrauch und große Abnutzung.

Es ist unrichtig, die Großmaschine mit

schwierig zu behandelnden Teilen zu versehen, die keineswegs durch die Gasmaschine als

solche

bedingt

werden,

sondern

sich

nur

absichten (Schlitzsteuerung, Verdrängungswirkung Betriebsanforderungen Bei

allen

richtig

müssen

aus

bestimmten

Konstruktions-

des Kolbens usw.) ergeben.

Die

höher und in erste Linie gestellt werden.

gebauten Gasmaschinen

mit

richtiger

Kühlung

und

richtigem

Triebwerk, welches die Zylinderflächen nicht belastet, hat sich bisher bewährt, daß die Gleitflächen sich sehr gut halten und keine Abnutzung zeigen.

169 Für

Gasmaschinen

wird

—

häufig der B e t r i e b s v e r b r a u c h

angegeben; z. B. d e r Ö l v e r b r a u c h

mit allerlei

Vorbehalten

f ü r die N u t z p f e r d e k r a f t : bei „best eingelaufener"

Maschine und „verständnisvoller" Wartung und unter V e r w e n d u n g „besten" Schmiermaterials.

Mit dem

Einlaufen ist es aber bei unreinem G a s i m m e r schlecht bestellt;

verständnisvoll ist die Wartung ü b e r h a u p t selten, vielfach sogar unvermeidlich schlecht. Solche Einschränkungen sind jedoch

bei richtiger Bauart d e r Maschine f ü r den G a s -

betrieb ebensowenig notwendig wie f ü r den Dampfmaschinenbetrieb. Einen großen Anteil an übermäßigem Ö l v e r b r a u c h vorrichtungen selbsttätige

an

den

Maschinenteilen.

Schmierung

Für

den

haben

heutigen

f ü r a 11 e Maschinenteile,

mangelhafte SchmierMaschinenbetrieb

höchstens Exzenter

g e n o m m e n , unerläßlich, um Ö l v e r s c h w e n d u n g zu v e r m e i d e n .

ist aus-

Für Gasmaschinen gilt

dies u m s o m e h r , als sie stets raschlaufende Maschinen sind. Wenn

für die

zahlreichen

Steuerungsteile

statt selbsttätigen Ö l u m l a u f s T r o p f -

schmierung v e r w e n d e t wird, mit zahlreichen Schmiergefäßen, offenen Schmierstellen usw., so sind große Ölverluste unvermeidlich, abgesehen von den G e f a h r e n , welche sich aus der Vernachlässigung so zahlreicher Schmiergefäße ergeben. Auch hinsichtlich

der Ausbildung der f ü r den sicheren D a u e r b e t r i e b so a u ß e r -

ordentlich wichtigen Schmierung ist die M.-G. N ü r n b e r g , abweichend von ihren V o r gängern, den richtigen Weg gegangen.

Die h i e r f ü r maßgebenden G r u n d s ä t z e sind:

F ü r alle Schmierstellen, welche mit den hohen T e m p e r a t u r e n nicht in B e r ü h r u n g k o m m e n , selbsttätige überreichliche Ö l z u f u h r und Umlauf

in d e r vollkommenen Aus-

bildung wie bei den besten Dampfmaschinen d u r c h z u f ü h r e n und das Ö l nach Reinigung wieder zu v e r w e n d e n . Für die Arbeitszylinder hingegen: s o w e n i g

als m ö g l i c h

zu

s c h m i e r e n , um ein V e r b r e n n e n des Schmieröls im Innern und die Ablagerung von V e r b r e n n u n g s r ü c k s t ä n d e n z u v e r h i n d e r n , durch sorgfältigeAusbildungderEinzelheiten aber das Schmieröl d o r t h i n

zu

bringen,

wo

es e r f o r d e r l i c h

ist;

jede V e r -

s c h l e u d e r u n g zu verhüten, dabei nur mit leichtflüchtigen Mineralölen zu schmieren, weil die schwerflüchtigen stets

Rückstände in den Zylindern

b i l d e n , die leichtflüchtigen

hingegen sich an den gekühlten Maschinenteilen niederschlagen u n d gut schmieren.

Die

Einzelheiten d e r Verteilung sind dabei, wie erwähnt, allerdings s e h r wesentlich. So wird mit gewöhnlichen Ö l e n im P r e i s e von 3 0 — 4 0 M., wobei eine Unterscheidung zwischen Zylinderöl und Maschinenöl garnicht notwendig d e r inneren Teile erreicht, und alle Zylinder stande.

Allerdings

dürfen

erhalten

die Zylinderflächen

nicht

ist, vorzügliche Schmierung

sich blank und in gutem Zudurch

große

Kolbengewichte

— belastet und die Kolben

müssen

w e r d e n und r e i b u n g s l o s Als Tragflächen f ü r beanspruchung die

—

auf der Kolbenstange f r e i s c h w e b e n d

die

Gewichte

Tragführungen

f ü h r u n g e n und

nicht d e r

und Kolbenstange

und

zugelassen

Kolben.

Dann

nur m e h r unter dem

Dichtungsringe

als Unterstützungen

am

Kolben

werden, stehen

gegen

d e r Kolbenstange nie

aber

die

können

nur

Stopfbüchsen-

Einflüsse des Dichtungsdrucks und in den

geringe Abnutzung

Biegungs-

die Reibungsflächen von Z y l i n d e r der

selbst-

S t o p f b ü c h s e n ; es wirken

geringfügige Kräfte, die

nur

Voraussetzungen

Kühlung und Schmierung richtig und

können

getragen

laufen.

und F o r m v e r ä n d e r u n g (Durchbiegung)

äußeren

spannenden

170

bewirken können.

Unter

nur

solchen

betriebssicher

durchgeführt werden. Die S c h m i e r u n g d e r G a s m a s c h i n e n ist hinsichtlich

des äußeren

Triebwerks

in keiner Weise verschieden von der bei Dampfmaschinen und ist daher bei allen hochwertigen Gasmaschinen nach dem Vorbilde der vollkommenen

Dampfmaschinen

als Zentralschmierung mit selbsttätigem reichlichen Ölumlauf durchgeführt. Grundlage

ist, daß die Reibungsarbeit

Maßgebende

bei m e h r e r e n Hauptteilen raschlaufender Ma-

schinen im Verhältnis zu den wärmeleitenden Flächen stets groß ist, daß die W ä r m e durch tropfenweise Ö l z u f ü h r u n g nicht m e h r abgeleitet w e r d e n kann, d a h e r beständiger Umlauf einer reichlichen Ö l m e n g e erforderlich ist. Der Ö l v e r b r a u c h

ist bei solcher Einrichtung ähnlich wie bei D a m p f m a s c h i n e n

ein äußerst geringer; e r kann w ä h r e n d d e r Dauer eines V e r s u c h s ü b e r h a u p t nicht bestimmt w e r d e n .

Im praktischen Betriebe ist es vorgekommen, daß N ü r n b e r g e r

Gas-

maschinen auch bei ungünstigen Betriebsverhältnissen ein halbes J a h r mit demselben Ol betrieben w u r d e n , b e v o r es b e h u f s Reinigung ausgewechselt w u r d e . Die S t o p f b ü c h s e n e r f o r d e r n wegen ihrer Metalldichtung, wegen i h r e r großen Durchmesser Schmierung.

und großen Reibungsgeschwindigkeit b e s o n d e r e Sorgfalt und reichliche Es sind deshalb bei den N ü r n b e r g e r Maschinen

besondere Schmierpumpen und es dort

angebracht,

richtig verteilen,

Das V e r b r a u c h s e r g e b n i s vorzügliches. Großbetrieben,

f ü r jede S t o p f b ü c h s e

die Öl in die Dichtungsringe

hineinpressen

damit es nicht einseitig abfließen kann. ist trotz dieser reichlichen S t o p f b ü c h s e n s c h m i e r u n g ein

D e r Ö l v e r b r a u c h d e r N ü r n b e r g e r Maschinen beträgt bei m e h r e r e n im

durchschnittlichen

Dauerbetriebe

gemessen,

für

1000 pferdige

Maschinen 18—20 kg in 24 stündigem Betriebe, also täglich etwa 0,8 g f ü r die P f e r d e -

kraft.

Jedoch

werden. Die

kann

auch

171

dieser V e r b r a u c h

N u r wenn das Betriebsgas s e h r Behauptung,

jede

— auf etwa 0,7 g f ü r 1 P S

vermindert

unrein ist, e r h ö h e n sich die Schmierkosten.

Gasmaschine

verhalte

sich

im

Betriebe

verschieden,

ist n u r f ü r mangelhafte Maschinen, insbesondere bei fehlerhaften Kolben, zutreffend. Die

Ursache

der

vielfach

vorkommenden

langwierigen

„Kinderkrankheiten"

sind,

abgesehen von Mängeln, die die thermischen Verhältnisse betreffen, meist maschinentechnische F e h l e r : schlecht gekühlte Maschinenteile, unrichtige Massenverteilung, unzulässige

Belastung der

Gleitflächen, Durchbiegungen

und W ä r m e -

und Ungenauig-

keiten aller Art, v o r allem unzweckmäßige Kolben und Kolbenstangen.

Instandhaltung und Zugänglichkeit. Wichtig ist die

Instandhaltung

mit G a s betrieben w e r d e n ,

und

Reinigung

der

Maschinen,

wenn sie

das zwar gereinigt ist, aber im D a u e r b e t r i e b e doch V e r -

unreinigungen im Innern d e r Maschine ablagert, insbesondere Gichtstaub, V e r b r e n n u n g s rückstände, Krusten von v e r b r a n n t e m Schmieröl usw.

Solche Ablagerungen w e r d e n auch

bei vollkommenen Anlagen eintreten können, wenn die Reinigung v o r ü b e r g e h e n d mangelhaft ist. Grad

J e d e Gasmaschine m u ß solchen Störungen gegenüber bis zu einem

unempfindlich sein.

Im b e s o n d e r e n

m u ß sie

so

gebaut

l i c h sein, daß die Entfernung aller s t ö r e n d e n Verunreinigungen S t e u e r u n g usw.

ohne

nennenswerte

Betriebsstörung

rasch

und

so

gewissen zugäng-

im Zylinder, in d e r

möglich

ist.

Die

maß-

gebenden Verhältnisse greifen hier i n e i n a n d e r ; die Fragen können auch n u r im Zus a m m e n h a n g e behandelt w e r d e n . Es

hat sich

bei Betrieben

mit u n r e i n e m

Hochofengas

herausgestellt, daß im

ganzen Innern des Zylinders, mit A u s n a h m e der Gleitflächen und Ventilsitzflächen, meist schon nach einer W o c h e sich eine Staubschicht ablagert, die, wenn sie etwa 2 mm Dicke erreicht hat, unveränderlich bleibt und nicht weiter wächst, sodaß angenommen w e r d e n muß, daß der Staub nur nahe an den Eisenwänden selbst, auf dicken Staubschichten hingegen nicht m e h r haftet, s o n d e r n durch die G a s s t r ö m u n g wieder weggerissen und in den Auspuff geblasen wird. Dies ist aber nur dann d e r Fall, wenn das G a s vom Einlaß- zum Auslaßventil hin ohne g r o ß e Richtungsänderung strömt u n d wenn dieser Strömung nur glatte Flächen mit allmählichen Übergängen

an den Zylinderwänden

entgegenstehen.

Diese Bedingung ist bei d e r N ü r n b e r g e r Maschine und bei Zweitaktmaschinen mit Schlitzsteuerung erfüllt.

Sie ist nicht erfüllt bei vielen Konstruktionen von Zylinder-

köpfen und auch nicht bei Gasmaschinen, deren Auslaßventil am oberen o d e r seitlichen

—

172

—

Ende des Zylinders angebracht ist. Bei Anordnungen mit o b e n

liegendem Auslaßventil

wird vorausgesetzt, daß das G a s rein sei, was f ü r den D a u e r b e t r i e b nie zutrifft. unvermeidlichen Verunreinigungen regelmäßig,

daher

Richtungswechsel richtungen

nur

können durch ein hochliegendes Auslaßventil nicht

unzureichend

zwischen Ein-

Die

ausgeblasen

und Ausströmung

werden,

insbesondere

auftritt.

Besondere

wenn

ein

Ausblasvor-

am Z y l i n d e r b o d e n können tiefliegende, bei jedem H u b e tätige Steuerungs-

Q u e r s c h n i t t e und Ventile nicht ersetzen. Mit den hierauf bezüglichen Einzelheiten ist es auch zu erklären, daß die älteren, mangelhaft gebauten G r o ß - G a s m a s c h i n e n

gründliche

Reinigung schon

nach

kurzer

Betriebszeit e r f o r d e r n , w ä h r e n d richtig gebaute etwa ein halbes J a h r lang laufen, ohne daß das Innere auch n u r nachgesehen wird. Nach

längerer

gereinigt werden.

Betriebszeit

sollen

allerdings alle Zylinder von

Die Z u g ä n g l i c h k e i t

Gasmaschinen

ist daher, um festgebrannten Staub ent-

fernen, Kolbenringe und Ventile nachsehen zu können, von g r o ß e r Wichtigkeit. In engem Z u s a m m e n h a n g e mit diesen Fragen steht die I n s t a n d h a l t u n g

der

Kolben- und Ventildichtungen, d e r Zylindergleitflächen, der Kühlung und Schmierung.

Inbetriebsetzung und Betriebsbereitschaft. Die I n b e t r i e b s e t z u n g von G a s m a s c h i n e n tadelloser Konstruktion und A u s f ü h r u n g ist ebenso leicht und rascher möglich als die von Dampfmaschinen, wesentlich weil bei richtiger Kühlung die großen T e m p e r a t u r ä n d e r u n g e n , welche die Eisenteile von Dampfmaschinen

mitmachen

müssen, zum größten Teile wegfallen.

Die W ä r m e a u s d e h n u n g

d e r großen Massen von Zylinder und Maschinenbett, die bei D a m p f m a s c h i n e n stets zu größter Vorsicht und sehr langsamer Steigerung des Betriebsdrucks und d e r T e m p e r a t u r zwingt, ist bei Gasmaschinen richtiger Bauart viel leichter zu b e h e r r s c h e n . Die Arbeitstemperaturen sind bei Gasmaschinen ungleich h ö h e r als bei Dampfmaschinen, ihre Wirkungen auf die Maschinenteile aber sind bei richtiger Kühlung der wesentlichen Maschinenteile viel geringer als bei D a m p f m a s c h i n e n ; die Mitteltemperatur d e r Arbeitszylinder ist niedriger als die von

Dampfzylindern selbst bei Betrieb

mit

gesättigtem Dampf. In d e r ersten Entwicklungszeit der G r o ß m a s c h i n e , als mit den v e r g r ö ß e r t e n Kleinmaschinen, mit maschinentechnisch Maschinen, die kaum

mangelhaften Maschinen gearbeitet w u r d e , gab es

d e r Zeit betriebsfähig waren und meist zu s e h r ungelegener

— Zeit betriebsuntauglich wurden.

173

-

Das Verdienst der weiteren Entwicklung liegt daher

nicht auf thermischem Gebiete, denn die thermischen Leistungen waren schon frühzeitig sehr günstig, sondern in der Ausbildung der b e t r i e b s s i c h e r e n Maschine. — Zur Beurteilung der Betriebssicherheit und leichten Beherrschbarkeit guter Großmaschinen geben die bisherigen Betriebserfahrungen mit den Nürnberger Maschinen ausreichende Grundlagen.

Die bisher in B e t r i e b

gesetzten 22 n e u e n

Nürn-

b e r g e r Gasmaschinen sind in nachfolgender Übersicht angegeben.

Leistung

Tag

in P S

der Inbetriebsetzung

DT

800-1000

1./1 ,15./2.,1 ./4.1904

E r z e u g u n g von D r e h s t r o m für Hüttenbetrieb

1

D

350

1./1. 1904

Erzeugung von G l e i c h s t r o m f ü r städtischen Betrieb

2

DZ

1000-1200

1./1., 1./3. 1904

E r z e u g u n g von G l e i c h s t r o m f ü r Hütten betrieb

Nr.

Betriebsort

1-3

Ruhrort (Phönix)

3

Pisa

4 5, 6

Micheville .

7

Burbach

8—12

13

Anzahl

.

.

. . . .

Art

Verwendungszweck

1

DT

1500-1800

1../3. 1904

Scheveningen .

.

5

DT

350

1./5.—1./7. 1904

Erzeugung von Gleichstrom f ü r städtische Licht- und Kraftanlage

Rostock .

.

1

D

350

1./5. 1904

E r z e u g u n g von Gleichstrom f ü r städtische Anlage

. .

2

DT

500 - 550

1../6., 15./7. 1904

Erzeugung von D r e h s t r o m für B e r g b a u b e t r i e b

.

2

DT

1(100—1200

1./8., 1./9. 1904

E r z e u g u n g von Gleichstrom für Hüttenbetrieb

.

14,15

Eschweiler .

16,17

Essen (Krupp)

.

Walzwerksbetrieb

18,19

Rombach

.

.

.

2

DT

1000—1200

10./8., 10./I0. 1904

desgl.

20,21

Rombach

.

.

.

2

DT

900

15./8., 15./10.1904

Antrieb von G e b l ä s e n

.

1

DT

1500-1800

15./10. 1904

22

Gelsenkirchen

(D

= doppeltwirkend, T = T a n d e m , Z =

Erzeugung von Dreh- und G l e i c h s t r o m f ü r Hüttenbetrieb

Zwilling)'

Die bisher ausgeführten und in Betrieb gesetzten N ü r n b e r g e r

Gasmaschinen

konnten, wo nicht besondere Umstände maßgebend hinzutraten, in 5—8 Tagen nach ihrer Aufstellung den vollen, ununterbrochenen Betrieb aufnehmen.

Bei den meisten

neuen Nürnberger Maschinen mußte vor der Übernahme ein anstandsloser 14tägiger Dauerbetrieb bei beliebigen Belastungsänderungen und darauf folgend ein 24 stündiger Betrieb

unter Höchstbelastung

geleistet

Forderungen ohne Störung erfüllt.

werden.

In

allen

Fällen

wurden

diese

Desgleichen hat sich die Parallelschaltung, z. B.

— auf

„Phönix"

für Drehstrombetrieb

d u r c h f ü h r e n lassen.

174

—

bei 4 0 % Belastungs-Schwankungen, anstandslos

Auch w u r d e hierbei erreicht, daß die Regulatoren beim Leerlauf

völlig ruhig stehen und die Maschinen ohne Aussetzer arbeiten. Beim Anlassen o d e r im Betriebe dieser Maschinen haben sich keinerlei Schwierigkeiten ergeben, welche jn d e r neuen Konstruktion und ihren Einzelheiten ihren wesentlichen G r u n d hätten; ein vorzügliches Ergebnis d e r völlig neuen Konstruktion, welche mit allen Überlieferungen des f r ü h e r e n „ M o t o r e n b a u e s " gebrochen hat. Die B e t r i « b s b e r e i t s c h a f t d e r G r o ß - G a s m a s c h i n e n e r f o r d e r t wieder in erster Linie die beste Z u g ä n g l i c h k e i t

aller Teile.

Darunter

ist aber nicht bloß die

wiederholt h e r v o r g e h o b e n e Zugänglichkeit d e r Triebwerksteile, d e s Maschineninnern usw. zu verstehen, s o n d e r n i n s b e s o n d e r e auch die Zugänglichkeit und Handlichkeit der Betriebsteile, die zum A n l a s s e n

und Regulieren d e r Maschine erforderlich sind.

Maschinist m u ß seine Maschine von

einer

Stelle aus vollständig überblicken

Der und

handhaben können. Diese

Forderung

Zwillingsmaschinen

wird

beide

bei

Gasmaschinen

Steuerungswellen

auf

nicht die

ganz

erfüllt,

Außenseite

wenn

gelegt

bei

werden

(Abb. 16), sodaß e i n Maschinist die Anlaßvorrichtung und sonstige A b s p e r r u n g e n usw. nicht die

handhaben auf

der

Füllpumpen

kann.

einen besitzen

Seite

Diese F o r d e r u n g die

o d e r deren

Steuerungs-

auch

nicht

Steuerungsvorrichtungen, Füllpumpen

S t e u e r u n g d e r Arbeitszylinder befinden. angeordneten

ist

und

sich

in

auf

erfüllt der

großer

bei

andern

Maschinen, aber

die

Entfernung von

der

Solche unübersichtlichen, weitläufig zerstreut

Anlaßvorrichtungen

werden

bei

Dampfmaschinen

immer v e r m i e d e n ; stets w e r d e n alle Teile so angebracht, daß sie von e i n e m

Punkte

aus gehandhabt werden können und nicht zahlreiche B e d i e n u n g s m a n n s c h a f t e n notwendig sind, um große Maschinen zu b e h e r r s c h e n . sich d e r Maschinistenstand

zwischen

Bei der N ü r n b e r g e r A n o r d n u n g befindet

den beiden Zylindern, und dorthin sind alle zu

bedienenden Teile gelegt. Zur

Betriebsbereitschaft

und

Betriebssicherheit

gehört,

daß

die

Maschine

auch betriebsfähig sein m u ß , wenn einzelne Teile derselben v o r ü b e r g e h e n d u n b r a u c h b a r sind, und daß in solchen Fällen d e r Betrieb wenigstens mit einem Teile d e r Maschine aufrechterhalten w e r d e n kann. gewähren

Viertaktmaschinen mit zwei doppeltwirkenden Zylindern

die Möglichkeit, jede Z y l i n d e r s e i t e unabhängig f ü r sich zu steuern, sodaß

im Falle eines Mangels an einem Steuerungsorgan nicht die ganze Maschine a u ß e r Betrieb kommt, s o n d e r n nur die betreffende Zylinder S e i t e auszuschalten ist.

— Zweitaktmaschinen

175

verhalten sich in dieser Hinsicht ungünstiger, weil bei ihnen

auch die Betriebsfähigkeit d e r Spül- und einen

Betriebsmangel

—

an

den

Pumpen

Ladepumpen

die

ganze

in Frage kommt

Maschine

beeinflußt

und

durch

und

außer

Betrieb gesetzt wird. Z u m A n l a s s e n der Gasmaschinen wird aufgespeicherte Druckluft, Gasgemengevorrat o d e r selbst Benzindampf v e r w e n d e t .

Bei G r o ß m a s c h i n e n w e r d e n überwiegend

D r u c k 1 u f t - Anlaßvorrichtungen verwendet.

F r ü h e r waren die Einrichtungen

unvollkommen, und bei geringem D r u c k l u f t v o r r a t w u r d e haften Maschinen oft s e h r schwierig.

das Anlassen von

sehr

mangel-

W e n n das erste Anlassen mißlang, war der Luft-

vorrat e r s c h ö p f t und mußte erst, oft von H a n d , neu aufgepumpt w e r d e n ; dann ist es wohl v o r g e k o m m e n ,

daß es tagelang gedauert hat, bis die Maschine in Betrieb ge-

kommen ist. Die M.-G. N ü r n b e r g

versieht ihre G r o ß m a s c h i n e n

betriebenen, am Schwungrad

angreifenden S c h a l t w e r k ,

zum

Einstellen

Andrehen,

Nachsehen,

gedreht werden kann.

in

die

mit einem

elektrisch

durch das die Maschine

Anlaß - Kurbelstellung

usw.

bequem

Das Anlassen selbst durch solches Schaltwerk zu bewirken, ist

nicht möglich, weil es den Kolben n u r mit s e h r geringer Geschwindigkeit (entsprechend etwa n = 0,3—0,5 min.) bewegen kann, was verdichtung zweiten H u b

zu erzielen.

nicht ausreicht,

die erforderliche

Gas-

Das eigentliche Anlassen erfolgt dann mit D r u c k l u f t ; beim

kann stets gezündet w e r d e n , bei d e r 3. U m d r e h u n g

können

alle

vier

Zylinderseiten zünden und kann regelmäßig gearbeitet w e r d e n . Die Einzelheiten d e r Z ü n d u n g gehören nicht in den Rahmen dieser Darstellung. Mit d e r gewöhnlichen magnetelektrischen Z ü n d u n g können alle Aufgaben gelöst w e r d e n ; aber jede d e r zahlreichen Zündstellen (2 an jedem Z y l i n d e r e n d e ) e r f o r d e r t dann

eine

mechanische Vorrichtung f ü r den Antrieb und die Regulierung mit s e h r umständlichem Gestänge, dessen G a n g in d e r Regel viel G e r ä u s c h verursacht.

Solange Einzylinder-

maschinen zu bauen waren, konnte diese Unbequemlichkeit nicht fühlbar w e r d e n . Für zwei doppeltwirkende Z y l i n d e r hingegen sind 8 Z ü n d - und Reguliervorrichtungen e r f o r d e r lich, jede mit einem

umständlichen Mechanismus v e r s e h e n , d e r oft m e h r G e r ä u s c h

v e r u r s a c h t als die H a u p t s t e u e r u n g ; dann wird die Einrichtung im Verhältnis zu ihrem Zweck s e h r umständlich, d e r mechanische Antrieb läßt sich nicht einfach gestalten, und wenn die Zündvorrichtungen veränderlich f ü r v e r s c h i e d e n e Zündzeit eingerichtet werden, so m ü s s e n alle Magnete und die S t e u e r u n g verstellt w e r d e n .

—

176

—

Die magnetelektrischen Zündungen arbeiten mit geringer Stromstärke, aber hohen Spannungen, erfordern daher sichere Isolierung, die insbesondere im Verbrennungsraum

empfindlich

durch

und

elektrischen

nur bei bester Strom

aus

Herstellung brauchbar einer vorhandenen

ist.

Quelle,

Bei

Zündung

die bei

allen

modernen Betrieben zur Verfügung steht, erfordert die Zündvorrichtung einen drehbaren Anker; durch die Spulen wird Strom geschickt, und der Funke wird abgerissen.

Die

Leitung des Stroms für die Zündung erfolgt dann in der denkbar einfachsten Weise durch isolierte Drähte, die Regulierung durch Verstellung der Kontakte.

Drähte und

Kontakte ersetzen die sehr umständlichen mechanischen Steuerungen, und die Einrichtung arbeitet vollständig

geräuschlos.

Solche Zündung muß mit verhältnismäßig

hoher

S t r o m s t ä r k e , etwa 2 Ampere, bei geringer Spannung, 60 Volt, arbeiten, wofür die Isolierung sehr einfach wird.

Der Strom kann von einem Stromnetz

entnommen

und die Leitung wegen der Möglichkeit des Versagens dieses Stromes auch an eine andere Stromquelle, z. B. eine Erregermaschine, angeschlossen werden. Die wesentlichste und leider unvermeidliche Störung des normalen Ganges der Maschinen sind die F r ü h z ü n d u n g e n .

Da in a l l e n Gasmaschinen das Gemenge

im Arbeitszylinder verdichtet wird, ist bei allen die Möglichkeit von Frühzündungen insbesondere durch glühende Verbrennungsrückstände gegeben.

Bedingung ist daher

wirksame Kühlung aller Innenteile der Maschine und Vermeidung von

Rückständen

durch Gasreinigung, geringsten Aufwand von Schmiermaterial und gute Zugänglichkeit der Maschinen behufs Reinigung.

Frühzündungen können vorkommen: während des

Ansaugens, wobei die Verbrennung in das Saugrohr zurückschlägt, oder während des Verdichtungshubes, wobei die Verbrennungsspannung wegen der nachfolgenden Verdichtung übermäßig groß wird

und

das Triebwerk

überlastet.

Auch

nach

dem

Arbeitshube kommen Zündungen vor, wobei die Verbrennung ins Auspuffrohr schlägt. Frühzündungen während des Ansaugens verursachen in der Regel großes Geräusch, sind aber ziemlich unschädlich, ebenso Zündungen während des Auspuffs, die nur als Folge unvollkommener oder verspäteter Verbrennung beim Versagen der Zündung und bei Aussetzregulierung auftreten. Gefährlich für die Maschinen sind nur die Frühzündungen nach begonnener Gemengeverdichtung, nahe beim Ende der Verdichtung. Gegenüber dieser Gefahr verhalten sich aber Gasmaschinen jeder Bauart im wesentlichen gleichartig.

Um ihr zu begegnen, müssen alle Teile der Maschine ausreichend

stark bemessen werden. Daher auch die reichliche Bemessung der Maschinenteile der neuen Nürnberger Maschine.

—

177

—

D e r freie Auspuff d e r verbrannten Gase, d e r bei Gasmaschinen wegen d e r grossen Endspannung von 2 — 3 Atm. immer sehr lebhaft und wird

bei

Auspuff

Großmaschinen gespritzt

sofort verdampft. vorgenommen,

wird,

jedoch

Wird so

meist

in

der

nur

in

Weise so

beherrscht,

geringer

dann im Auspuff noch g r o ß e

läßt

sich

das

mit grossem G e r ä u s c h auftritt, daß W a s s e r

Menge,

daß

in

alles

Wasser

Geschwindigkeitsverminderung

Auspuffgeräusch

auf

ein

erträgliches

herabbringen, insbesondere wenn ein großer Auspufftopf angebracht wird. dann

den

noch m e h r e r e Richtungsänderungen v o r g e n o m m e n ,

wenigstens bei Viertaktmaschinen, auch ganz beseitigen.

Maß

Werden

so läßt sich das G e r ä u s c h , Zweitaktmaschinen

ergeben

stets einen heftigen Auspufflärm, weil der Ausstoß in k ü r z e r e r Zeit als beim Viertakt erfolgen muß. D e r D a m p f m a s c h i n e wird im Betriebe ein Kraftmittel von im wesentlichen unveränderlichen Eigenschaften zugeführt, und im Dampf- und W a s s e r r a u m des Kessels steht ein verhältnismäßig g r o ß e r Energievorrat zur V e r f ü g u n g ; somit ist eine

Steigerungs-

fähigkeit d e r Leistung, soweit diese vom Energievorrat abhängt, i m m e r gegeben. Gasmaschinenbetrieben

hingegen

gabe

des

in

seine

thermischen

Verbrauchs

schwindigkeit

sind

der

wird Maschine

und

chemischen

nur

in

engen

d a h e r die A u f s p e i c h e r u n g

das

Kraftmittel

selbst

Wirkungen Grenzen

erzeugt; ändern

veränderlich.

immer seine sich,

erst

nach

Bei Maß-

Zusammensetzung, Leistung

und

Ge-

Um so wichtiger

wird

des G a s e s in großen G a s o m e t e r n .

In solchem

Z u s a m m e n h a n g e ist auch die zweckmäßige V e r w e n d b a r k e i t d e r S a u g g a s anlagen bei stark v e r ä n d e r l i c h e r Belastung der Maschine eine beschränkte, weil bei solchen Anlagen nicht n u r der G a s v o r r a t s e h r gering ist, s o n d e r n auch die G a s z u s a m m e n s e t z u n g durch die V e r ä n d e r u n g e n in d e r Entnahme aus dem G e n e r a t o r sich erheblich ändert. schwankende G a s e n t n a h m e ist eine Störung d e r normalen Vergasung, d e r

Jede

chemischen

Vorgänge bei d e r Gaserzeugung, und solche Störungen können sich nicht rasch ausgleichen; der Heizwert

d e s G a s e s wird

infolgedessen ein s e h r veränderlicher.

Die Einschaltung von großen G a s o m e t e r n

in d e r Gaszuleitung ist das einzige

sichere Mittel, den Betrieb d e r Maschine von unregelmäßiger G a s e r z e u g u n g unabhängig zu machen, einen A u s g l e i c h h e r b e i z u f ü h r e n und gleichmäßigen Betrieb i n s b e s o n d e r e von g r ö ß e r e n Anlagen zu schaffen.

Sonst liegt i m m e r die G e f a h r vor, daß mit a b n e h m e n d e r

G a s z u f ü h r u n g schließlich eine ganze Maschinenanlage zum Stillstande kommen kann.

Be-

trieb ohne G a s o m e t e r wäre vergleichbar einem D a m p f b e t r i e b e mit Kesseln, welche keinen genügenden Dampf- und W a s s e r r a u m besitzen, d a h e r auch rasch leer gepumpt werden 12

— können.

178

—

Die bisherigen E r f a h r u n g e n sind deshalb nicht entscheidend, weil die bis-

herigen G a s m a s c h i n e n - G r o ß b e t r i e b e stets gemischte waren und eine erhebliche Dampfmaschinen-Reserve zur Verfügung stand, die zugleich den Vorteil g r o ß e r Steigerungsfähigkeit d e r Anlage bot. Mit dieser unvermeidlichen Knappheit des Energievorrates bei allen Gasbetrieben hängt es zusammen, nach Bedarf beim

für

Versagen

daß bei

vielen Betrieben

verschiedene

einer Gasquelle

mit Recht gefordert wird, daß

sie

d u r c h g e f ü h r t w e r d e n können,

um

Gasarten

eine a n d e r e heranziehen zu können.

So ergibt sich

naturgemäß bei städtischen Beirieben d e r L e u c h t g a s betrieb als Aushilfsbetrieb im Falle des

vorübergehenden

betrieben

Versagens

K r a f t g a s erzeugung,

der

die aushilfsweise V e r w e n d u n g von

Generatorgas.

bei

Hütten-

Bei

Koksgas-

anlagen, wo die Störungen durch die Beschaffenheit d e r Kohle, durch

Temperatur-

und Witterungseinflüsse b e s o n d e r s stark sind, wird im Bedarfsfalle zweckmäßig Kraftgas, durch rasch angeheizte G e n e r a t o r e n erzeugt, zu Hilfe gezogen. Die

rasche

änderte

Veränderung

der

Gasbeschaffenheit

Steuerung wird

der

daher

Gasmaschinen

für d i e

eine i m m e r wichtigere

ver-

Forderung

in dem Maße, als die Zeit näher rückt, wo g r o ß e Betriebe ganz ausschließlich auf Gasmaschinen zugeschnitten w e r d e n und an der Betriebsstelle ü b e r h a u p t keine Dampfkessel

und

maschinen

Dampfmaschinen vorhanden der L a d e p u m p e n

wegen

sind.

In diesem Falle sind die

Zweitakt-

im Nachteil gegenüber richtig gebauten Viertakt-

maschinen. D e r G a s o m e t e r ist auch das einzige Mittel, den G a s v e r b r a u c h zuverlässig und

zu

Berechnungen

brauchs

ist

große

Gasometer

Für jede

messen, zu

befreien.

unzuverlässig.

Bei

aufgestellt,

Pferdekraft.

diese

Der

Jede

Messungen andere,

neueren im

Gasometerbetrieb

unsicheren

indirekte

Anlagen

Ausmaße

von

von

Messung

werden

daher

2—4

erfordert

der Maschinen

eine

am

des

von

cbm

Annahmen Gasver-

vornherein

Gasometerinhalt besten

elektrisch

betriebene P u m p e mit veränderlicher Umdrehungszahl und eine Regulierungsvorrichtung zwischen G a s o m e t e r und Gasmaschine. D u r c h Einschaltung d e r G a s o m e t e r ist es auch erreichbar, Luft vor

die f ü r den Betrieb wichtige Bedingung zu verwirklichen, daß G a s und der

Maschine

gleiche

Spannung

haben.

Da

das

Gas

durch

Rohr-

leitungen zu laufen hat, ist stets ein Ü b e r d r u c k von 10—15 cm schon d e r W i d e r s t ä n d e wegen

erforderlich.

Die erwähnte Reguliervorrrichtung besorgt dann die Einstellung

f ü r veränderliche Verhältnisse.

—

179

—

Entwicklung der Gasmaschinen-Betriebe. Die

Entwicklung

der G a s m a s c h i n e n - B e t r i e b e

ist

durch

die

im

Voran-

gegangenen angegebenen wesentlichen maschinentechnischen Fortschritte und thermisch dadurch gekennzeichnet, daß d e r G a s v e r b r a u c h d e r ältesten gangbaren Maschinen

von

ursprünglich

3 cbm Leuchtgas

auf 0,4 cbm für die P f e r d e k r a f t - S t u n d e vermindert,

die W ä r m e a u s n u t z u n g von 4 % auf etwa 3 0 %

erhöht w u r d e .

ging nur d e r maschinentechnische Fortschritt langsam

In dieser Entwicklung

und erst im letzten J a h r z e h n t

rasch v o r sich, während in thermischer Hinsicht schon die älteste betriebsbrauchbare Gasmaschine,

die

atmosphärische

Flugkolbenmaschine

und einen Leuchtgasverbrauch von n u r 0,7 cbm ergab. damals wie

vorzügliche

alle

älteren,

von

Otto, vorzüglich

Wirtschaftlich war aber dieses

thermische Ergebnis von geringem W e r t , weil diese Maschinen, nur

f ü r Leuchtgas

brauchbar

waren.

Der

weitere

und wirtschaftliche Fortschritt war die Ausbildung d e r Maschinen die Einführung h o h e r Verdichtungs- und V e r b r e n n u n g s s p a n n u n g und die Ausbildung d e r Maschinen

zu V i e r t a k t - G r o ß m a s c h i n e n ,

mangelhaft in maschinentechnischer Hinsicht, aber h e r v o r r a g e n d Leistung waren. armer

war

Die Z u k u n f t d e r

Gasmaschinenbetriebe

thermische

für arme

Gase,

in den 9 0 e r J a h r e n die auch

zunächst

in d e r thermischen

liegt in der

Verwendung

Gase, d e r A b g a s e und billigen K r a f t g a s e .

Die Leuchtgasmaschinen entwickeln

können,

weil

haben

die

aussetzen, in den G a s w e r k e n

sich als Kleinmaschinen

Energie-Erzeugung und Gasleitungen

und

verhältnismäßig

-Verteilung,

d e r Städte

die

sie

rasch vor-

und vieler Fabriken zur

Verfügung stand, somit nur die Kosten d e r Maschine und d e r V e r b r a u c h in Betracht kamen. mäßig

Damit war eine s e h r einfache G r u n d l a g e gegeben, auf d e r Erfolge verhältnisleicht

zu

erzielen waren, verglichen mit Fällen, wo die Energieerzeugung eine

schwierige Lebensfrage bildete. Auf solcher können.

G r u n d l a g e hätte sich aber niemals ein G r o ß b e t r i e b

entwickeln

Bei Energieverteilung mittels Leuchtgas, das aus d e r teuersten Kohle erzeugt

wird, sind G r o ß - G a s m a s c h i n e n ,

selbst dann, w e n n in den Tarifen

erhebliche

Er-

mäßigungen f ü r Kraftzwecke gewährt werden, gegenüber Dampfanlagen nicht lebensfähig, a u ß e r wo die Einfachheit des Betriebes allein entscheidend ist; in diesem Falle aber wird die Gasmaschine in städtischen Betrieben häufig dem Elektromotor weichen müssen. Die Versuche, Leuchtgasbetriebe in Zuckerfabriken und sonstigen Fabrikbetrieben, 12»

—

180

—

bei Straßenbahnen usw. einzuführen, mußten

daher

scheitern

und

wurden

auch

bald wieder aufgegeben. Die Verwendung der Gasmaschine

in selbständigen, von fremden Energiever-

teilungen unabhängigen und in größeren Betriebe konnte erst durch billiges K r a f t g a s ermöglicht werden. Hochöfen,

Die billigsten Kraftgase sind die Abgase der Hüttenbetriebe, der

Koksöfen,

der

Kohlendestillationen usw.

Die unmittelbare

Ausnutzung

solcher Abgase gab den Anstoß zur Entwicklung der Groß-Gasmaschine sofort das günstigste Verwendungsfeld für die Gasmaschinen

eröffnet.

und

hat

Denn

die

Rechnung war überzeugend klar, daß mit den Abgasen z. B. eines 1 5 0 1 - Hochofens durch Heizung von Dampfkesseln und Betrieb von Dampfmaschinen nur 1500 PS, bei unmittelbarer Verbrennung in Gasmaschinen hingegen 4000 PS gewonnen werden können, und daß auf jede Tonne Roheisen etwa 2000 cbm Gas für Kraftzwecke verfügbar sind.

Ähnlich

vorteilhaft liegen die Verhältnisse für die Ausnutzung der Koksofen- und anderer Abgase. Dem

ersten praktischen Versuche

Schottland, mit Maschinen von

zur Hochofengas - Verwendung

12 PS, folgten

12 pferdigen Deutzer Maschine in H ö r d e

1895 Betriebsversuche 1896 folgten in

Hörde

mit einer 120 pferdigen, ursprünglich für Leuchtgas konstruierten Oechelhaeuser

mit

und zu gleicher Zeit in S e r a i n g

einer kleinen 4 pferdigen Simplex - Maschine. System

(1894)

und J u n k e r s ,

gebaut von der

in

einer mit

Versuche

Zweitaktmaschine, Berlin-Anhal-

t i s e h e n M.-A.-G., worauf E n d e 1896 der entscheidende Schritt zur Einführung wirklicher G r o ß - G a s m a s c h i n e n mit der Bestellung von 4 Oechelhaeuser-Maschinen von 600 PS geschah, welche, ebenfalls im Zweitakt arbeitend, im Arbeitsverfahren und in der Konstruktion speziell für a r m e der

Ausgangspunkt

sowohl

maschinen-Großbetrieb. Gasmaschine

für die

Seraing

Gase eingerichtet waren.

Hochofengasverwertung,

hat erst

wie

1898 eine 180pferdige

mit Hochofengas in Betrieb gesetzt;

für

Das den

war Gas-

Cockerill-

die erste der oben

erwähnten

600pferdigen Oechelhaeuser-Maschinen wurde im Mai 1898, die zweite Anfang 1900 in Betrieb genommen. Die ersten größeren Betriebe mit Kraftgas (Wassergas), die Ende der 8 0 e r Jahre eingerichtet wurden, waren wenig erfolgreich, teils wegen der umständlichen

Gas-

erzeugung, teils wegen der Mängel der damaligen Gasmaschinen mit geringer Gemengeverdichtung

und geringer thermischer Ausnutzung.

Erst mit den

vollkommneren

Maschinen und mit der besseren Wärmeausnutzung unter Verwendung von armen Kraftgasen beginnt der ernste Wettbewerb mit der Dampfmaschine, in den jetzt die

—

181

-

D a m p f t u r b i n e als die einfachste Form d e r D a m p f m a s c h i n e im engsten Z u s a m m e n h a n g mit d e r elektrischen Energieverteilung eingetreten ist. Die Ausbildung d e r Zweitaktmaschinen zu G r o ß m a s c h i n e n war d e r erste zu maschinentechnischer Vervollkommnung. keine

Fortschritte

ergeben,

aber

ihre

Thermisch

Entwicklung

Schritt

und wirtschaftlich haben

hängt

zusammen

sie

mit d e r erst-

maligen Ausnutzung von H o c h o f e n g a s e n in wirklichen G r o ß m a s c h i n e n .

Da zur selben

Zeit die Viertaktmaschine keine richtige maschinentechnische Weiterbildung e r f u h r , ist in weiten Kreisen der G l a u b e entstanden, daß d e r Zweitaktmaschine allein die Z u k u n f t gehöre, und diese irrige

Annahme

hat ungünstig

auf

die

Entwicklung

der

Vier-

taktmaschine zurückgewirkt, die wohl infolgedessen in d e r unvollkommenen Form der einfachwirkenden Maschine stecken blieb. Erst als

in

der

neuesten Zeit

doppeltwirkende

wirtschaftlich

ist die Viertaktmaschine

Mehrzylindermaschine

vervollkommneten

zur

in ihrer richtigen

betriebssicheren,

Großmaschine

von

thermisch

der M . - G .

Form und

Nürnberg

ausgebildet worden. — Fast die gesamte im V o r s t e h e n d e n gekennzeichnete Entwicklung der Gasmaschine ist

das

Verdienst

Ingenieurkunst

der und

deutschen

Industrie,

Unternehmungskraft.

ein

Erfolg

deutscher

XI. Die Berechnung des mechanischen Wirkungsgrades und der Leistung von Gasmaschinen. er

mechanische

Wirkungsgrad

von

Gaskraftmaschinen w u r d e bisher genau

im gleichen Sinne wie bei Dampfmaschinen berechnet. Meyer

hat erstmalig

taktmaschinen

H e r r Prof. Dr. Eugen

eine hiervon abweichende Rechnungsart f ü r Z w e i -

aufgestellt, indem er die L a d e l e i s t u n g von d e r indizierten Leistung

d e s Arbeitszylinders

in A b z u g

bringt.

Ich habe diese neue Rechnungsart, als sie

zuerst in die technische Literatur Eingang fand („Glückauf" 1904, No. 20), als unzulässig und

i r r e f ü h r e n d bezeichnet,

erachten hat

und

aus G r ü n d e n ,

die viele Fachleute

die ich u n v e r ä n d e r t aufrechterhalte.

mit mir als

richtig

D e r Verein deutscher Ingenieure

eine gutachtliche Ä u ß e r u n g ü b e r den Meyer'schen Versuchsbericht,

in dem diese

neue Rechnungsart angewendet wird, herbeigeführt, und drei h e r v o r r a g e n d e T h e o r e t i k e r (Schöttler, der

Schröter

Meyer'sche

Gleichwohl

Bericht

ist in ihrem

wissenschaftliche ob

die

neue

und keine

Stodola)

haben

übereinstimmend

irrtümlichen

o d e r i r r e f ü h r e n d e n Angaben

G u t a c h t e n an entscheidender

Beurteilung Meyer'sche

maßgebende

Frage

Rechnungsart

zu

zulässig

erklärt,

daß

enthalte.

Stelle, dort, wo die f ü r die beantworten sei

oder

gewesen nicht,

wäre, gesagt,

daß die Frage n i c h t z u p r ü f e n s e i , „inwiefern diese Feststellung des mechanischen Wirkungsgrades mit Rücksicht auf die allgemeine T h e o r i e d e r w i s s e n s c h a f t l i c h als b e g r ü n d e t a n z u s e h e n

Wärmekraftmaschinen

s e i."

Die eben erwähnten Tatsachen, Äußerungen und W i d e r s p r ü c h e lassen erkennen, daß die Frage d e r B e r e c h n u n g des Wirkungsgrades von Gasmaschinen e i n e r Klärung bedarf. Diese zu v e r s u c h e n gegenwärtig

unter

Untersuchung

ist d e r Zweck dieser Zeilen.

F ü h r u n g des Vereins

deutscher

von G a s m a s c h i n e n

Dies ist u m s o m e h r erwünscht, als Ingenieure

Normen

aufgestellt und d u r c h

beraten w e r d e n , d e m die genannten vier H e r r e n angehören.

einen

für

die

Ausschuß

—

183

-

Es handelt sich um bekannte G r u n d b e g r i f f e ,

die anscheinend eine andere

Deutung erfahren, wenn sie auf Gasmaschinen angewendet werden.

Es ist d a h e r v o r

allem notwendig, diese G r u n d b e g r i f f e , so einfach und selbstverständlich sie auch sein mögen, genau festzulegen. Ich gehe von folgenden a l l g e m e i n e n

Anschauungen aus, d e r e n Zulässigkeit

und Notwendigkeit o h n e n ä h e r e B e g r ü n d u n g einleuchtet: 1. Bei exakten Forschungen auf noch unbekannten Gebieten kann ein

Forscher

zum Zwecke der Aufstellung einer H y p o t h e s e , d. i. zur vorläufigen Erklärung Vorganges, w i l l k ü r l i c h e wendet, klar definiert.

Annahmen

eines

machen, wenn er die Begriffe, die e r ver-

Solche zunächst willkürlichen Annahmen und Definitionen werden

so lange benutzt, bis andere, bessere H y p o t h e s e n mit a n d e r e n Annahmen sie verdrängen. Solche A n n a h m e n sind aber unzulässig, wenn die maßgebenden richtigen Begriffe längst feststehen und allgemeinen würden

die neuen

Kurswert

erlangt haben.

Denn

Definitionen diese Begriffe verschieben

in solchem Falle

und I r r e f ü h r u n g e n

ver-

anlassen können. Es

ist auch

berechnen,

sie

unzulässig,

mit

den

nach

bereits

solchen

neuen

eingebürgerten

Annahmen Z a h l e n w e r t e

Begriffen

zu

verbinden

und

zu sich

dann darauf zu b e r u f e n : Ich habe in meiner Definition klar gesagt, was

ich

unter

den

mit

Recht

grundlegenden

Annahmen

an den eingebürgerten

verstehe.

Laien

wie

Fachleute

richtigen Auffassungen festhalten.

werden

D a r a u s können

unhaltbare

W i d e r s p r ü c h e entstehen. 2. Alle grundlegenden Begriffe müssen derart aufgestellt und angewendet werden, daß die B e r e c h n u n g e n übereinstimmend sätzlicher weder

in

sich

für

und

völlig

Unterschied thermischer

Dampfmaschinen widerspruchsfrei

und

ergeben;

denn

ein

grund-

ist zwischen den einzelnen Arten von Kraftmaschinen

noch

mechanischer

3. Die G r u n d b e g r i f f e und ihre Anwendung

müssen

Hinsicht nicht

einwandsfrei sein, sie d ü r f e n auch keine W i d e r s p r ü c h e in d e r Deutung d e r W e r t z a h l e n

Gasmaschinen

vorhanden.

bloß wissenschaftlich wirtschaftlichen

f ü r Wirkungsgrade, Energieverbrauch usw. ergeben, denn

diese Wertzahlen w e r d e n allgemein und meist mit Recht auch f ü r die wirtschaftliche B e urteilung d e r Maschinen benutzt. Die wissenschaftliche und die wirtschaftliche Deutung ergeben keinen inneren W i d e r s p r u c h ; e r könnte n u r d u r c h eine willkürliche Anwendung der

Grundlagen

ganz einwandsfrei.

entstehen.

Allerdings ist nur die Bezugnahme

auf die Nutzleistung

—

184

—

Zu diesen allgemeinen Grundsätzen sind noch die besonderen hinzuzufügen: 4. D e r maßgebende ursprüngliche Begriff ist nicht die sondern die „ a u f g e w e n d e t e „indizierte" und „aufgewendete gesehen.

Arbeit".

Arbeit"

„indizierte

Arbeit",

Bei Dampfmaschinen werden die Begriffe

stillschweigend

mit Recht

als

identisch

Die Deutung der „indizierten Leistung" bei Gasmaschinen darf auch

an-

keinen

Widerspruch mit dem Arbeitsaufwand ergeben. 5. E s kommt bei der wirtschaftlichen Beurteilung grundsätzlich nicht auf die „Eigenreibung" Maschine.

der Maschine

an,

sondern

D a s ist der grundlegende Begriff.

vom tatsächlichen A r b e i t s a u f w a n d

auf

den

Widerstand

der

S o wie es einzig darauf ankommt, was

als Nutzarbeit auf der Kurbelseite

heraus-

kommt, so kann es auch für den

dazwischen liegenden Arbeits - V e r l u s t

einzig

nur auf den Gesamt w i d e r s t a n d

der Maschine ankommen, nicht aber auf

Teile

desselben. — Die neue Meyer'sche Rechnungsart geht von der A n n a h m e „Die indizierte Leistung N denUnterschied und

der Zweitaktmaschine

zwischen derLeistungN

dem A r b e i t s v e r b r a u c h

aus:

i +

ist

durch

desArbeitszylinders

N ( u n d N^ d e r L a d e p u m p e n

gegeben:

N = N — N — N i i+ i g Das heißt: vom Indikatordiagramm der Zweitaktmaschinen ist die unabhängig davon indizierte Arbeit der besonderen Luft- und G a s p u m p e n Ferner wird die Behauptung aufgestellt:

abzuziehen.

„Da der mechanische Wirkungsgrad ein

Maß für die E i g e n r e i b u n g s - W i d e r s t ä n d e der Maschine abgeben soll, so muß bei einem Gasgebläse = jsj

Nw i+

i

§

gesetzt werden, wenn die indizierte

er

Gebläse-

arbeit N w ist." Diese Annahmen und die damit festgelegte Rechnungsart für Zweitaktmaschinen sind neu.

Bisher sind Wirkungsgrad und Leistung von irgendwelchen Maschinen

mit Hilfs-

pumpen auf solcher Grundlage nicht berechnet worden. Die neue Rechnungsart steht in Widerspruch mit den allgemein eingebürgerten Begriffen von aufgewendeter Arbeit, Maschinen-Widerstand

und Verlusten

und stellt neue Begriffe auf, die bisher

keinen

Kurswert hatten. Noch nie ist zwischen der indizierten Leistung einer M a s c h i n e und der indizierten

Leistung

der

Arbeitszylinder

ein

Unterschied

gemacht

worden.

Herr

Meyer

führt

eine

solche

Unterscheidung

ein.

Die

Auffassung,

daß

der

mechanische Wirkungsgrad ein Maß f ü r die Eigen-R e i b u n g einer Maschine darstelle, hat ursprünglich

eine gewisse Richtigkeit gehabt, ist aber längst durch

Festsetzung überholt, nach d e r d e r mechanische W i r k u n g s g r a d

die

neuere

als das Verhältnis der

effektiven zur indizierten Arbeit, als das Verhältnis von Arbeitsgewinn zu Arbeitsaufwand definiert wird.

Diese Auffassung liegt auch den „ N o r m e n f ü r Leistungsversuche an

Dampfkesseln und zu G r u n d e . der

D a m p f m a s c h i n e n " , aufgestellt vom

Denn

an

indizierten

maschinen

die

abzuziehen

seien.

keiner

Stelle

Leistung

ist

der

indizierte

eine

Verein

Bemerkung

Wirkungsgrad

die ist

und

Verluste,

einschließlich

Ä n d e r u n g zu Die

auch

unumgänglich

finden, d a ß

bei

von

Kondensations-

Luftpumpenwiderstände

für a l l e

überhaupt

auf-

d e r Reibungsverluste;

sonst

Wäre

die M e y e r ' s c h e

Auf-

notwendig, die „ N o r m e n "

einer

verliert e r wenigstens seine wirtschaftliche Bedeutung. fassung richtig, dann wäre es

Ingenieure,

also kein M a ß f ü r die in d e r

Maschine auftretenden Reibungswiderstände allein, s o n d e r n tretenden Widerstände

zu

Arbeitszylinder

Pumpenarbeit,

D e r mechanische

deutscher

unterziehen.

„Eigen- R e i b u n g "

der

Maschine,

als

ein

Teil

des

Maschinenwider-

standes, kann getrennt bestimmt w e r d e n , wenn das T r i e b w e r k Genauigkeit Reibungsverluste

und

Güte

der

beurteilt w e r d e n

Ausführung

soll.

und

der

hinsichtlich davon

F ü r die w i r t s c h a f t l i c h e

der

abhängigen Beurteilung

der Maschine als G a n z e s können aber die Verluste, die n u r in einzelnen Teilen auftreten, allein nicht maßgebend sein. Verluste, das ist d e r W i d e r s t a n d

H i e r z u kann zweifellos nur die G e s a m t h e i t

aller

d e r M a s c h i n e in allen ihren Teilen, dienen.

Als B e g r ü n d u n g f ü r die neue Rechnungsart gibt H e r r M e y e r

an:

„Unter der indizierten Leistung e i n e r Viertaktmaschine versteht

man

die Arbeit,

die dem Unterschiede der Flächen F + u n d F_ (Ansaugearbeit) entspricht." „Demgemäß"

müsse

Ar b eitsv er br au ch werden.

auch

bei

Zweitaktmaschine

der

d e r L u ft-u n d G a sp u m p e n in Ab zug ge b racht

Mit anderen W o r t e n : weil bei der Planimetrierung von Viertaktdiagrammen

die A n s a u g e -

und

Ausschubarbeit

wird, so m ü s s e auch bei Zweitaktmaschinen der b e s o n d e r e n Diese

der

Annahmen

Spül- und und

Ladepumpen

Folgerungen

sind

von

der

indizierten Arbeit abgezogen

die b e s o n d e r s ermittelte in Abzug gebracht aber

nicht

zulässig.

Ladearbeit

werden. Wenn

bei

der

-

Berechnung dies nach einer

der

den

Viertaktdiagramme

die L a d e a r b e i t

für Dampfmaschinen

Maschine

entsprechenden

186

wird

die i m

vollständigen

üblichen

Zylinder Kolbenspieles

abgezogen

Normen; während

als

eines

aufgewendete

die

indizierte

dem

positive,

die

abgezogen

d e n Indikator u n m i t t e l b a r am

Beide werden

als g e s c h l o s s e n e ausgemessen.

Hierbei

Arbeit

so

genau

durch

Kurve wird

bei

Arbeiten

am

im

Kolben

Zylinder

Arbeitszylinder

aufgezeichnet und durch Planimetrieren oder sonstwie die

Ladearbeit

berücksichtigt

Dampfdiagramm

Arbeit

Arbeitsverfahren

abgegebene Arbeit angesehen, von der sind.

negativen

w i r d , dann geschieht

wie

Expansion

der

die unter

D i e s e N o r m kann a n g e f o c h t e n w e r d e n .

Viertaktmaschine

sogenannte die

als

negative

in

einem

Schleife

Auspuffspannung.

Die B e d e n k e n d a g e g e n sind a b e r belang-

los, da die a b g e z o g e n e Arbeit stets gering, bei neueren" M a s c h i n e n im

Hauptdiagramm

ü b e r h a u p t nicht m e ß b a r ist. Es ist j e d o c h völlig willkürlich w e n n bloß auf G r u n d e i n e r ä u ß e r l i c h e n Analogie bei Z w e i t a k t m a s c h i n e n Arbeit d e s

Zylinders

die A r b e i t d e r

besonderen

in Abzug g e b r a c h t

wird.

Ladepumpen

von d e r

Das w i d e r s p r i c h t

indizierten

auch dem

Wesen

u n d Sinne d e s Z w e i t a k t - V e r f a h r e n s . Die

Analogie

besteht

nur

in

der

Ähnlichkeit

der

Begriffe

„Saugarbeit"

und

„ L a d e a r b e i t " , die a b e r f ü r Viertakt u n d Zweitakt grundsätzlich V e r s c h i e d e n e s b e d e u t e n und über Arbeitsverfahren und Maschinengattung grundlegend entscheiden. Durch maschinen durch

die

besonderen

erkauft,

genau

den Arbeitsaufwand

wie

Ladepumpen bei

dem

neuen

die

Dampfmaschinen

f ü r die K o n d e n s a t o r p u m p e n .

a u f w a n d f ü r die b e s o n d e r e n P u m p e n soll nach

sind

Rechnungsverfahren

gar

Vorteile

der

Zweitakt-

die V o r z ü g e d e r

Luftleere

Dieser

zusätzliche A r b e i t s -

n u n bei Ermittlung d e r indizierten L e i s t u n g nicht in B e t r a c h t

kommen.

D a s ist unzulässig u n d läuft, a b g e s e h e n v o m W i d e r s p r u c h mit d e n m a ß g e b e n d e n B e g r i f f e n „ A u f w a n d " und „ W i d e r s t a n d " , auch als R e c h n u n g s v o r g a n g d e m S i n n e d e s Z w e i t a k t - V e r f a h r e n s entgegen.

D u r c h die L a d e p u m p e n u n d i h r e n stets g r o ß e n A r b e i t s b e d a r f

w i r d ja beim Zweitakt d e r g r o ß e Vorteil erlangt, d a ß n u n m e h r nicht v i e r A r b e i t s h ü b e f ü r d a s vollständige K o l b e n s p i e l d e r G a s m a s c h i n e e r f o r d e r l i c h sind, s o n d e r n n u r zwei H ü b e , d a ß A u s b l a s e - u n d L a d e h u b ganz e r s p a r t w e r d e n .

Nun

kann

doch

unmöglich

d i e s e r g r o ß e Vorteil als G e w i n n d u r c h d a s V e r f a h r e n in d e r Z w e i t a k t m a s c h i n e v e r w i r k licht u n d

im I n d i k a t o r - D i a g r a m m

des

Arbeitszylinders

gebucht,

aber

die

Gegen-

— rechnung

hierfür, der v e r m e h r t e

Maschinengattung d u r c h a u s ohne

welche

das

187

—

Aufwand,

d e r Arbeitsbedarf

eigentümlichen

eigenartige

besonderen

Arbeits-Verfahren

unmöglich

für die dieser

Ladepumpen, ist,

in

Abzug

ge-

bracht w e r d e n . Da bei n e u e r e n Viertaktmaschinen die Ladearbeit (zwischen A u s s c h u b - und Ansaugekurve) etwa 4 % d e r indizierten Voll-Leistung beträgt, bei Zweitaktmaschinen dagegen, wo b e s o n d e r e Luft- und G a s p u m p e n die Ladearbeit vollziehen, nach den bisher bekannt gewordenen je

nach

Messungen

etwa

15%

d e r Unvollkommenheit

und je nach d e r Belastung d e r Maschine

der L a d e p u m p e n

bis

über

Leistung des Arbeitszylinders, so m u ß dieser Abzug von

50 %

oder

der

indizierten

der

indizierten

15—50%

einen großen und unzulässigen

Leistung nach dem Meyer'schen R e c h n u n g s v e r f a h r e n

Einfluß a u s ü b e n , während bei Viertaktmaschinen d e r Einfluß d e r Ladearbeit stets s e h r gering ist. Bei n e u e r e n Viertaktmaschinen,

die mit Spannungen von 2 0 — 3 0 Atm. Anfangs-

druck arbeiten, ist in den Diagrammen, die mit einer solchem h o h e n D r u c k entsprechenden F e d e r aufgezeichnet werden, die Ansaugearbeit, die Diagramm-Schleife zwischen sauge* und Ausschubkurve, gar nicht erkenntlich.

An-

D e r Federmaßstab ist zu klein; die

Schleife kann deshalb durch Planimetrierung nicht gemessen w e r d e n , a u ß e r es

wird

ein besonderes Diagramm d e r Ansaugearbeit mit ganz s c h w a c h e r F e d e r a u f g e n o m m e n . Die negative Ladearbeit im Zylinder müßte dem Diagramm und dem Arbeitsverfahren e n t s p r e c h e n d abgezogen werden.

Dies hätte aber

D iagra m m fe h 1e r größer

sind

kennbare

als

praktisch

die

keinen Sinn, da

abzuziehende

nicht

die er-

Schleife.

Es ist also die vermeintliche Analogie zwischen

Saugarbeit

beim Viertakt

und

Ladearbeit beim Zweitakt nicht v o r h a n d e n : innerlich nicht, weil die Ladearbeit bei Zweitaktmaschinen im geschlossenen Arbeitsprozeß eine ganz a n d e r e B e d e u t u n g hat als die Ansaugearbeit beim Viertakt, und auch äußerlich

nicht, weil die Ansaugearbeit

beim

Viertakt stets s e h r gering, die Ladearbeit beim Zweitakt stets erheblich, unter Umständen sogar s e h r groß wird. B e s o n d e r e P u m p e n jeder Art nehmen

am eigentlichen A r b e i t s p r o z e ß nicht teil.

Das t h e r m i s c h e Arbeitsdiagramm ist f ü r Zwei- und Viertaktmaschinen dasselbe. D a s Meyer'sche Verfahren ist aus allen diesen G r ü n d e n spricht

auch d e r bei K o n d e n s a t i o n s - D a m p f m a s c h i n e n

p u m p e n a r b e i t angewendeten richtigen Rechnungsart.

unzulässig; es hinsichtlich

der

widerLuft-

Die N o r m e n f ü r D a m p f m a s c h i n e n -

—

Untersuchungen

188

—

behandeln zwar die Luftpumpenarbeit nicht im besonderen, jedoch

kann aus der Rechnungsart, die bei Kondensations-Dampfmaschinen allgemein üblich ist,

kein

Analogieschluß

auf die

Zulässigkeit

bei Zweitaktmaschinen gezogen werden.

des Meyer'schen

Abzugsverfahrens

Eine richtige Rechnungsart muß aber wider-

spruchsfrei auf alle Kolbenmaschinen anwendbar sein. Wie sehr diese neue Rechnungsart irreführend ist, zeigen die Zahlen, welche danach im M e y e r ' s c h e n

Bericht ermittelt wurden.

An einer von Herrn

untersuchten Zweitaktmaschine ist der W i r k u n g s g r a d arbeit zu 84 % ermittelt worden Wird aber

die

Pumpenarbeit

unter Abzug der Pumpen-

(Versuch IX des Meyer'schen

richtig

Meyer

Versuchsberichts).

als Maschinen w i d e r s t a n d

berücksichtigt,

dann beträgt der Wirkungsgrad nur 7 6 % . Die wirkliche indizierte Leistung, der Arbeitsaufwand, beträgt 839 PS, aus dem Diagramm ermittelt; davon wird der Pumpenwiderstand der

Wirkungsgrad

hingegen wird

berechnet

wird.

nichts abgezogen, sondern

mit 84 PS abgezogen,

wenn

Zur Ermittlung des Gasverbrauchs

die volle Leistung von 839 PS in die

Rechnung eingesetzt. Es stehen eben nach dem Meyer'schen Rechnungsverfahren zweierlei

indizierte

Leistungen zur Verfügung, die „ i n d i z i e r t e L e i s t u n g d e s

Arbeitszylinders

N j + " und die „ i n d i z i e r t e L e i s t u n g

N".

der Maschine

läßt die Unzulässigkeit des Verfahrens erkennen.

Das allein schon

Soll denn nach Bedarf oder Belieben

mit der größeren oder kleineren gerechnet werden, je nach dem Ergebnis, das g e w o l l t wird?

Solches Verfahren ist geeignet, Verwirrung anzurichten und der Willkür Tür

und Tor zu öffnen. Es genügt auch nicht, daß der Urheber eines solchen Rechnungsverfahrens getrennt angibt, wie groß die von ihm einmal mitgezählte, einmal abgezogene Pumpenarbeit ist. und

Seine Schlußergebnisse,

Gasverbrauch,

Wertzahlen

nach

werden

den

doch,

die W e r t z a h l e n

ohne daß er

eingebürgerten

es

für Wirkungsgrad

verhüten könnte,

mit

Auffassungen verglichen, und dadurch

den ent-

stehen unvermeidlich Irreführungen und Verwechslungen. Die

vom

Rechnungsart

Verein und

deutscher Ingenieure

die danach

bestimmten

befragten

Herren

finden

Zahlenwerte anscheinend

die

neue

deshalb

nicht

zu beanstanden, weil neben den unrichtigen Zahlen die Pumpenwiderstände getrennt angegeben und auch die auf die Nutzleistung bezogenen Zahlen genannt sind.

Es

wird also angenommen, jeder Fachmann werde wohl die richtigen Zahlen zu finden

—

189

—

wissen und brauche sich ja nur an diese zu halten.

G e g e n solche A n n a h m e m u ß aber

auf das entschiedenste Einspruch e r h o b e n w e r d e n . Richtig

ist

nur,

daß

der

Fachmann

das

Richtige

aus

den

herausfinden k a n n , wenn er sich die M ü h e genauer P r ü f u n g nimmt. jeder Zeit

und Lust; wohl aber das von Versuchsberichten

zahlen

und jedes Mißverständnis ausschließend

klar

Dazu hat nicht

Recht, von wissenschaftlichen

insbesondere

zu f o r d e r n , daß sie

die

Zahlenangaben

Arbeiten

maßgebenden

angeben.

Jeder

und Wert-

ist bei

der

heutigen Arbeitsteilung mit Recht gewohnt, sich an die H a u p t e r g e b n i s s e zu halten, und wenn dann bei Zahlen, die n u r für b e s o n d e r e A n n a h m e n gelten, nicht ausdrücklich hierauf hingewiesen wird, so ist die I r r e f ü h r u n g und Mißdeutung unvermeidlich. Dem Einwand gegenüber, daß ja auch die auf die Nutzleistung bezüglichen Zahlen genannt w ü r d e n , ist zu fragen: weshalb wird dann die Zahl eines bisher unerreichten Wirkungsgrades ü b e r h a u p t h e r v o r g e h o b e n , wenn die Zahlen f ü r die neue

willkürliche

„indizierte Leistung" nur unter einem Vorbehalt gelten, d e r im W i d e r s p r u c h mit den allgemein üblichen und richtigen Voraussetzungen s t e h t ? Außerdem kommt es darauf an, wie solche Rechnungs- und V e r s u c h s e r g e b n i s s e in die Welt hinausgetragen w e r d e n .

Mir selbst w u r d e

von höchst sachkundiger Seite mit

Feuereifer von dem großen Fortschritt im Gasmaschinenbau berichtet: n u n m e h r seien Zweitaktmaschinen geschaffen, welche 84 % Wirkungsgrad Pumpenwiderstände

ergäben.

Daß

hierbei

die

willkürlich von der indizierten Leistung abgezogen w u r d e n , habe

ich erst viel später erfahren. Endlich kommt es darauf an, welches die w e i t e r e n solches Rechnungsverfahren eingeführt und lässig bezeichnet wird.

Folgen

sind, wenn ein

durch V e r t r e t e r der Wissenschaft als zu-

Die notwendigen K o n s e q u e n z e n w ä r e n :

Zweitaktmaschinen mit ganz schlechten Spül- und L a d e p u m p e n , die bis zur Hälfte des K r a f t a u f w a n d e s Widerstand erzeugen, w e r d e n bei solcher B e r e c h n u n g ihres „ W i r kungsgrades" völlig gleichwertig mit Zweitaktmaschinen, von geringstem Widerstande v e r s e h e n Abzug

gebracht.

Und dabei

soll

die mit den besten P u m p e n

s i n d ; der P u m p e n w i d e r s t a n d wird ja doch in

der „ W i r k u n g s g r a d "

wirtschaftlicher

Wertmesser

d e r G ü t e d e r Maschine sein! Die Schwierigkeiten deren

Widerstand

d e r Zweitaktmaschinen

bisher s e h r groß war.

liegen gerade

Verbesserungen

in den L a d e p u m p e n ,

dieser P u m p e n

a b e r überflüssig, wenn die n e u e Rechnungsart Gültigkeit erlangen würde.

wären

— Wenn

bei V i e r t a k t maschinen

ausgetrieben

190

-

die Abgase

durch

besondere

Pumpen

und am Ende des Saughubes die Saugspannung gleichfalls d u r c h be-

sondere P u m p e n in Ü b e r d r u c k verwandelt w ü r d e , dann wäre es s e h r leicht, Viertaktmaschinen mit Leistungen herzustellen, die alles Bisherige in den Schatten, a b e r auch zugleich

auf den Kopf stellen: dann

könnten Wirkungsgrade

niedriger G a s v e r b r a u c h usw. herausgerechnet w e r d e n ! Leistung vom Arbeitszylinder würde

ü b e r 100"/ 0 ,

unerhört

Es brauchte nur möglichst viel

auf die H i l f s p u m p e n abgeschoben

es sich sinngemäß um das gleiche R e c h n u n g s v e r f a h r e n

zu w e r d e n .

Hier

wie das M e y e r ' s c h e

handeln, aber das Widersinnige des V e r f a h r e n s und der Auffassung läge auf der H a n d .

der

Von b e s o n d e r e r

Wichtigkeit ist die

Gewährleistung

für

zweifelsfreie Deutung d e r Wertzahlen bei

Gasmaschinen.

So

wird

im

Angebot

einer

Zweitakt-

maschinen bauenden Firma gesagt: „Den m e c h a n i s c h e n übernehmen

wir G e w ä h r

Wirkungsgrad

gewährleisten wir zu 8 0 % .

Ferner

d a f ü r , daß f ü r die i n d i z i e r t e Pferdekraft-Stunde nicht

m e h r als 2 0 0 0 W E v e r b r a u c h t w e r d e n . " Was

bedeutet

Wirkungsgrad

solche G e w ä h r l e i s t u n g ?

Bezieht

unter Abzug d e r P u m p e n a r b e i t

sie

sich

auf

den M e y e r ' s c h e n

o d e r auf den, den die technische Welt

bisher meinte und der ein Maß f ü r a l l e W i d e r s t ä n d e d e r Maschine samt den P u m p e n gibt?

Im letzterem Falle sind 8 0 % nicht erreichbar.

Bezieht sich d e r G a s v e r b r a u c h

d a n n gleichfalls auf die i n d i z i e r t e Leistung, wie sie H e r r M e y e r berechnet, unter Abzug d e r Pumpenarbeit,

o d e r m u ß jetzt, wenn vom g a r a n t i e r t e n

Gasverbrauch

die Rede ist, das Meyer'sche V e r f a h r e n wieder geändert und d e r P u m p e n w i d e r s t a n d wieder mitgerechnet w e r d e n ? Alles ist Rechnungs-

daher Willkür und Mißverständnis, weil es unmöglich ist, bei jeder

und

Gewährleistungszahl

im

einzelnen

näher

zu

bezeichnen,

welche

Begriffe und Annahmen gemeint sind. Wenn

bei den Zweitaktmaschinen

der Aufwand f ü r die L a d e p u m p e n

von

der

„indizierten" Maschinenarbeit absichtlich abgezogen wird, obwohl die Vorteile d e r Ladevorrichtung benutzt w e r d e n und in der Arbeitsbilanz und im Diagramm enthalten sind, so wird man auch bei D a m p f m a s c h i n e n

mit dem gleichen Rechte die Luftleere

in d e r Bilanz vereinnahmen, aber den A u f w a n d Kondensatorluftpumpen, bringen

müssen.

von

der

indizierten

Arbeit

d a f ü r , den

Widerstand

der Dampfmaschine

der

in Abzug

H i e r liegt sinngemäß genau derselbe Fall v o r wie bei den Zweitakt-

maschinen. Die Kondensatoren sind auch nur H i l f s p u m p e n f ü r die Z y l i n d e r - E n t l a d u n g ,

wie die Spül-

und Ladevorrichtungen

der Zweitaktmaschinen

Hilfspumpen

für die

Zylinder-Ladung. Die Luftpumpenarbeit stellt einen Widerstand dar, welcher als positive Arbeit von der Dampfmaschine geleistet werden muß.

Diese Auffassung, die keinen Widerspruch

gegenüber den Normen ergibt, müßte aber aufgegeben werden, wenn die neue Art der Berechnung des Wirkungsgrades von Zweitaktmaschinen Geltung erlangt.

W a s für G a s -

maschinen recht ist, muß billig auch für Dampfmaschinen zugestanden werden. Weitere Folgen des neuen Abzugsverfahrens werden durch folgende Betrachtungen gekennzeichnet: Wenn

jemand

die Pumpenarbeit,

Aufwandes, auf dem

Konto

dies sicher ein Unding.

der Nutzarbeit

=

m

als

Ne + Np C, •

so wäre der

dem

Ne — 5 3 3 ,

Np =

Versuch 106;

buchen würde, so wäre

mechanische

Die M e y e r ' s c h e Formel

und nach der allgemein üblichen Auffassung ist 7 Nach

Gewinn

auf dem Konto des

Führen wir diesen unsinnigen Vorgang durch und bezeichnen

die Leistung der Pumpen mit N p , n

statt als W i d e r s t a n d

VI

der

des

m

=

lautet:

ist

=

Ne —. Nj

Meyer'schen

Wirkungsgrad

n m

Wirkungsgrad :

also

Ne

Versuchsberichts im

ersten

im zweiten Falle (nach M e y e r ) : rim - 7 9 % , im dritten Falle :

,

M

Ni

ist:

Falle:

Ni = 7 7 8 , rjm ~

82%,

iym — 6 8 , 5 %•

D e r M e y e r ' s c h e Zahlenwert weicht somit von dem offenbar

unsinnigen nur um

etwa 3 % ab, während die Abweichung vom richtigen W e r t e 1 0 , 5 % beträgt! Indem also H e r r M e y e r von der indizierten Leistung der Arbeitszylinder Nj + die indizierte Leistung der G a s - und Luftpumpe a b z i e h t und den mechanischen Wirkungsgrad als das Verhältnis der Nutzleistung zu s e i n e r „indizierten Leistung der Maschine" N; + — N] — N g bildet, macht als

daß

er

unzulässige ein

die

er im Grunde genommen wesentlich

Pumpenleistung

Verschiebung

Arbeitsverlust

zur

in der Bilanz

Nutzleistung vornimmt, a l s

nichts

anderes,

hinzurechnet,

eine

Leistung bucht,

was

ist.

Die indizierte Leistung, der mechanische Wirkungsgrad und die Nutzleistung werden in der Regel durch die Beziehung verknüpft:

Nj.»?m =

Ne.

Da unter der indizierten

Leistung einer Maschine allgemein die indizierte Leistung der Arbeitszylinder verstanden wird, so wird die effektive Leistung, wenn

von der indizierten Leistung ausgegangen

wird, durch Multiplikation der letzteren mit dem mechanischen Wirkungsgrad ermittelt.

192

—

Ist z. B. die indizierte Leistung 7 7 8 P S und (die Meyer'schen nämlich N e

=

der mechanische Wirkungsgrad 79 %

Zahlenwerte), so berechnet sich die effektive Leistung zu 6 1 5 P S ,

0,79.778-615.

In Wirklichkeit

beträgt

d a h e r ganz bedeutend.

die

effektive Leistung

aber

nur

5 3 3 P S , man

irrt

— Es mag eingewendet werden, daß diese Rechnungsweise

eben fehlerhaft s e i ; es kann aber nicht bestritten werden, daß ein solcher Rechenfehler bei wirtschaftlichen und geschäftlichen Überlegungen s e h r leicht unterlaufen kann. Normen

für die Untersuchung von G a s m a s c h i n e n

B e r e c h n u n g des mechanischen

Wirkungsgrades

müssen hinsichtlich der

auf allgemein anerkannter, auch für

D a m p f m a s c h i n e n widerspruchsfrei a n w e n d b a r e r G r u n d l a g e b e r u h e n . nur gesagt zu w e r d e n :

Eigentlich brauchte

Die N o r m e n f ü r Dampfmaschinen-Untersuchungen sind sinn-

gemäß auf V e r b r e n n u n g s m a s c h i n e n anzuwenden.

So schreiben auch die Gasmaschinen-

fabriken gegenwärtig unter ihre Lieferungsbedingungen: „Für die A u s f ü h r u n g von B r e n n s t o f f v e r b r a u c h s v e r s u c h e n sind neben den im Angebot enthaltenen Bedingungen die vom Verein d e u t s c h e r Ingenieure, dem Internationalen V e r b ä n d e d e r D a m p f k e s s e l ü b e r w a c h u n g s v e r e i n e und dem Vereine deutscher Maschinen-Anstalten

aufgestellten N o r m e n f ü r Leistungs-

v e r s u c h e an Dampfmaschinen s i n n g e m ä ß D a s reicht eigentlich

maßgebend."

f ü r das B e d ü r f n i s vollständig a u s ;

es ist gar nicht

not-

wendig, f ü r G a s m a s c h i n e n n e u e N o r m e n mit neuen Definitionen f ü r indizierte Leistung und Wirkungsgrad aufzustellen, a u ß e r man will f ü r Zweitaktmaschinen eine Ausnahmestellung schaffen, was sachlich wie wirtschaftlich unzulässig ist. Die i n d i z i e r t e genau

derselben

Weise

führungs-Bestimmungen

Leistung wie

von V e r b r e n n u n g s m a s c h i n e n

m u ß sinngemäß in

bei Dampfmaschinen ermittelt w e r d e n .

können nicht wesentlich

Weitere

Aus-

m e h r sagen, als sich damit f ü r den

Fachmann von selbst versteht. W i d e r s t ä n d e von b e s o n d e r e n

Pumpen

w e d e r bei Viertakt- noch bei Zweitaktmaschinen

können

von d e r

indizierten Arbeit

i n A b z u g gebracht w e r d e n , weil

ihrem Widerstande e n t s p r e c h e n d im Arbeitszylinder p o s i t i v e Arbeit geleistet w e r d e n muß, d i e

zur

indizierten Arbeit

gehört,

und weil solche

Pumpenarbeit

beim Zweitakt das Wesentliche des V e r f a h r e n s bildet. Entscheidend ist die B e a n t w o r t u n g d e r Fragen:

„Was ist die indizierte Leistung

einer M a s c h i n e ? " und „ W a s ist unter mechanischem Wirkungsgrade zu v e r s t e h e n ? "

—

193

—

Diese Fragen können nicht für verschiedene Bauarten

von Maschinen

verschieden

beantwortet werden. V e r s t e h t man unter der indizierten L e i s t u n g wie b i s h e r d i e

indizierte

Leistung

der mechanische Wirkungsgrad auftretenden Auffassung Stellt den

A r b e i t s z y 1 i n d e r, so

e i n M a ß f ü r d e n in d e r

Gesamtwiderstand.

Damit

wird

die

ist

Maschine

Meyer'sehe

hinfällig.

man

sich

mechanischen

kennzeichnet das

der

einerMaschine

sein

dagegen

auf

Wirkungsgrad sollen,

Abzugsverfahren,

aber

so auch

den nur

ergibt zugleich

Standpunkt,

daß

durch

d i e R e i b u n g s v e r 1 u s t e g esich der

daraus Widerspruch

folgerichtig mit den

ein-

gebürgerten Begriffen und die unzulässige Deutung der wirtschaftlichen Wertzahlen.