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Bedeutet U+AU die pro Minute stattfindende Umdrehungszahl der Maschine, welche dem Maximum der Geschwindigkeit des Kurbelzapfens entspricht,
U AU die pro Minute stattfindende Umdrehungszahl der Maschine, welche dem Minimum der Geschwindigkeit des Kurbelzapfens entspricht, und
bezeichnet man das arithmetische Mittel aus der Max.- und Min. - Geschwindigkeit des Kurbelzapfens als die mittlere Geschwindigkeit desselben, so kann die thatsächlich pro Minute stattfindende Umdrehungszahl U der Maschine als entsprechend dieser idealen mittleren Geschwindigkeit aufgefaßt werden.
AU bedeutet dann die Umdrehungszahl, welche der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Maximalgeschwindigkeit und der mittleren Geschwindigkeit (+AU) einerseits, und der Minimalgeschwindigkeit und der mittleren Geschwindigkeit (— AU) andererseits entspricht.
Δυ
2.AU
schine.
X
Es ist nun klar, daß die Empfindlichkeit des Regulators mindestens so groß sein muß, daß jede Ueberschreitung der der Maschine durch die Massen gestatteten Ungleichförmigkeit, mag dieselbe nun im Sinne einer GeschwindigkeitsZu- oder Abnahme erfolgen, ein Anheben oder Abfallen der Schwungkugeln nach sich zieht. Andererseits ergiebt sich aus einer einfachen Betrachtung, daß der Regulator für die der Maschine durch die Massen gestattete Ungleichförmigkeit selbst unempfindlich sein muß, wenn er dieselbe durch seine Einwirkung nicht noch erhöhen soll.
Es ist somit Erforderniß eines gut angeordneten Regulators, daß seine Empfindlichkeit genau der Ungleich
Grn2 U2 ― Gtga+Q [tga+tg P]
C
(12)
(3) die Bestimmungsgleichungen, welche bei Anordnung eines Regulators zu erfüllen find.
Die Verhältnisse der Maschine, zu welcher ein Regulator angeordnet werden soll, find, insoweit sie auf denselben von Einfluß sind, gegeben:
1) durch die pro Minute stattfindende Umdrehungszahl U,
2) durch die Ungleichförmigkeit AU, welche die angewendeten Schwungmassen gestatten,
3) durch die Anhebungslast R.
In Bezug auf die Verhältnisse und Abmessungen des Regulators wird vor Allem das Uebersezungsverhältniß n festzustellen sein.
Da die Empfindlichkeit des Regulators mit der zweiten Potenz des Umseßungsverhältnisses n wächst, so sollte dasselbe so groß, als es die Umstände gestatten, gewählt werden.
Nimmt man nun a, ß und r an, so ergiebt sich aus Gleichung (12) das erforderliche Gewicht jeder Schwungkugel G für die verlangte, der Ungleichförmigkeit AU der Maschine entsprechende Empfindlichkeit des Regulators.
Aus Gleichung (3) endlich findet man die Größe des Gegengewichts 2Q, welches nothwendig ist, um für die Umdrehungszahl U der Maschine den Gleichgewichtszustand des Regulators herzustellen.
V. Spiel des Regulators.
Es mag nun angenommen werden, der Regulator sei unter Vorausseßung der folgenden Verhältnisse nach dem Ebengesagten richtig angeordnet.
Es sei die pro Minute stattfindende Umdrehungszahl der Maschine, für welche der Regulator die Gleichgewichtslage beibehält, = U,
die hierbei thatsächlich stattfindende Ungleichförmigkeit der Maschine AU und
die gesammte Anhebungslast, für welche der Regulator die der Ungleichförmigkeit AU entsprechende Empfindlichkeit angenommen hat, = R.
Das Gegengewicht des Regulators betrage 2Q und das Gewicht jeder Schwungkugel sei G.
Der Regulator endlich sei für die unter diesen Verhältnissen stattfindende Gleichgewichtslage charakterisirt durch die Winkel a und ß und den Axenabstand r.
Man nehme nun an, es finde eine Aenderung in den Bewegungsverhältnissen der Maschine statt.
Die Ursache hiervon kann entweder in einer Aenderung der Kraftverhältnisse oder, wie dies zumeist der Fall sein wird, in einer Aenderung der Lastverhältnisse der Maschine liegen, wodurch die Fortdauer des bestehenden Beharrungszustandes unmöglich gemacht und die Herbeiführung eines neuen eingeleitet wird.
Durch die Wirkung der angewendeten Schwungmassen wird der Uebergang aus dem einen Beharrungszustande in den anderen je nach den Umständen mehr oder minder entschieden moderirt, in keinem Falle aber gehindert.
Faßt man irgend einen beliebigen Moment des Bewegungszustandes der Maschine nach dem Verlassen des ursprünglichen Beharrungszustandes in's Auge, so ist derselbe durch die Umdrehungszahl 11 charakterisirt, welche der eben stattfindenden Geschwindigkeit des Kurbelzapfens entspricht. Hierbei fann entweder
oder
>U+AU
u<UIAU sein.
Nimmt man den Fall an, daß U>U+AU, so ist klar, daß die unter diesen Umständen in M auftretende Schwungkraft
W>W+AW — Gtg a +(Q+R) [tga+tgP] (13) sein wird, mithin der Regulator die innegehabte Gleichgewichtslage verlassen haben muß.
Die Größen a, ß und r, welche die Gleichgewichtslage des Regulators charakterisirten, werden also neue Werthe angenommen haben.
Zwischen diesen Größen bestehen, wie aus dem geometrischen Zusammenhange des Regulators hervorgeht, die Beziehungen
a+1tga = r = b + L tg ß,
wobei 1 die Länge der Kugelstangen und L die Länge der Hülsenstangen bedeutet. Jede Veränderung in dem Werthe der einen zieht also mit Nothwendigkeit auch eine Veränderung in dem Werthe der beiden anderen nach sich.
Der Regulator wird nun für die der Umdrehungszahl u>[U+AU] entsprechende Geschwindigkeit des Kurbelzapfens in eine neue Gleichgewichtslage kommen, sobald eine solche Aenderung der Werthe von a, ß und r eingetreten ist, daß die Ungleichung (13) übergeht in die Gleichung
W = Gtga, + (Q+R) [tg a,+tg P... (14). Selbstverständlich seßt dies voraus, daß a, a, B, B und r,r geworden, also ein Anheben des Regulators erfolgt ist.
Die neue Gleichgewichtslage des Regulators aber wird so lange bestehen, als die bei der Maschine hierfür vorausgesezte Geschwindigkeit besteht, wobei Abweichungen, welche innerhalb der Empfindlichkeitsgrenzen liegen, gestattet sind. Dieser Fall tritt ein, sobald die Maschine in einen neuen Beharrungszustand eingetreten ist.
Aus Gleichung (14) ersieht man, daß der Regulator für den neuen Beharrungszustand der Maschine die oberste Grenze (Q+R) der Gleichgewichtslage einnehmen wird.
Nimmt man dagegen den Fall an, U <U — AU, so ergiebt sich statt der Ungleichung (13) die Ungleichung B<W-AWG tga + (QR) [tga+tg] (15), und eine neue Gleichgewichtslage des Regulators tritt ein mit der Erfüllung der Gleichung
W = G tg a2+(Q — R) [tga, + íg2] . . (16), wobei selbstverständlich a1⁄2<a, ß2<ß.und г1⁄2 <r geworden, also ein Abfallen des Regulators vorausgegangen ist.
Diese neue Gleichgewichtslage sezt selbstverständlich einen neuen Beharrungszustand der Maschine voraus, und besteht so lange als dieser besteht.
Man findet zugleich, daß der Regulator für den neuen Beharrungszustand der Maschine die unterste Grenze (Q-R) seiner neuen Gleichgewichtslage einnimmt.
Ist in dem ersten Falle der herbeigeführte Beharrungszustand der Maschine charakterisirt durch die Umdrehungszahl U, und die Ungleichförmigkeit AU,, so entspricht die Stellung, welche der Regulator nach dem Anheben einnimmt, der stattfindenden Maximalgeschwindigkeit des Kurbelzapfens, welche eine Umdrehungszahl U+AU, vorausseßt.
2
r2 = a + 1 tg α, und r2 = b + L tg ẞ2 hinzukommen, so ist man in der Lage, für einen bekannten Beharrungszustand der Maschine die thatsächliche Stellung des Regulators zu ermitteln.
Aus dem Vorstehenden ergiebt sich nun:
1) daß die Zahl der Umdrehungen, welche die Maschine pro Minute macht, für verschiedene Gleichgewichtslagen des Regulators ebenfalls verschieden ist, ein Umstand, der übrigens auch schon aus der Gleichgewichtsgleichung (3) hätte gefolgert werden können; 2) daß der Regulator bei einem durch Anheben herbeigeführten Gleichgewichtszustande stets die oberste Grenze der Gleichgewichtslage, bei einem durch Abfallen herbeigeführten Gleichgewichtszustande dagegen stets die unterste Grenze der Gleichgewichtslage einnimmt.
Bei Ableitung der Gleichungen (14) und (16) ist die Wirkung der lebendigen Kraft der bewegten Massen des Res gulators (Kugeln und Gegengewicht) unberücksichtigt geblieben. In normalen Fällen dürfte indeß diese Vernachlässigung gestattet sein, wie aus folgender Betrachtung hervorgeht.
Der Werth der lebendigen Kraft der Massen des Regugulators hängt hauptsächlich von der Geschwindigkeit ab, mit welcher das Anheben und Abfallen geschieht. Die Geschwindigkeit des Anhebens oder Abfallens aber ist bedingt durch die Raschheit, mit welcher bei der Maschine die Uebergänge aus dem einen Beharrungszustande in den anderen erfolgen. Man vermeidet nun in der Regel bei jedem Werksbetriebe plögliche Aenderungen der Lastverhältnisse der Maschine (z. B. durch Ankuppeln oder Abkuppeln einer ganzen Reihe von Arbeitsmaschinen auf einmal) und beseitigt somit die Ursache einer allzu raschen Geschwindigkeitsänderung der Maschine.
Wirklich eintretende Aenderungen des Beharrungszustandes werden nun einerseits durch die Schwungmassen in entsprechender Weise so modificirt, daß sie auf den Regulator nur allmälig zur Wirkung kommen; andererseits wird durch das Spiel des Regulators und die Einwirkung desselben auf die Admissionsspannung die Ursache weiterer Geschwindigkeitsänderungen der Maschine in dem Grade beseitigt, als er sich jener Stellung nähert, bei welcher er wieder in eine Gleichgewichtslage kommen kann.
Die Geschwindigkeit der Massen des Regulators bei dem Anheben und Abfallen desselben wird also von Anfang an gering sein und in der Nähe der zu erreichenden Gleichgewichtslage überdies geringer und geringer werden. Die Wirkung der lebendigen Kraft der bewegten Maffen des Regulators wird sich also zumeist in einer Beschleunigung der Bewegung des Anhebens oder Abfallens äußern, für den Endpunkt des Spieles aber ohne erheblichen Einfluß bleiben.
Bei einem näheren Eingehen in die Sache findet man übrigens, daß der Einfluß der lebendigen Kraft der bewegten Massen des Regulators um so weniger zur Aeußerung kommt, je größer die Anhebungslast R des Regulators ist.
VI. Anordnung des Regulators.
Es mag angenommen sein, daß die Maschine, zu welcher ein Regulator angeordnet werden soll, mit einer Expansionsvorrichtung versehen ist, welche die Aenderung des Füllungsgrades während des Ganges in jedem beliebigen Maße ermöglicht (Meyer'sche Expansionsvorrichtung ).
In Folge des Umstandes, daß verschiedenen Gleichgewichtslagen des Regulators verschiedene Umdrehungszahlen der Maschine entsprechen, ist man vor Allem genöthigt, das Spiel des Regulators in so weit einzu. schränken, als eine Verschiedenheit in den Umdrehungszahlen der Maschine mit Rücksicht auf den vorliegenden Betrieb überhaupt noch zulässig ist, und es muß sich dann bei richtiger Handhabung der Expansionsvorrichtung folgende Sachlage ergeben.
Der höchsten noch gestatteten Gleichgewichtslage des Regulators entspricht das Maximum der pro Minute zulässigen Umdrehungszahl der Maschine, welches eintritt bei dem Min.Belastungszustande (Leergang) der Maschine, unter Voraus
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seßung der durch Drosselung erzielten Min. - Admissionsspannung und des höchsten erreichbaren Expansionsgrades.
Der tiefsten Gleichgewichtslage des Regulators dagegen entspricht das Minimum der pro Minute zulässigen Umdrehungszahl der Maschine, welches eintritt bei dem Max. -Belastungszustande der Maschine, unter Vorausseßung der durch Aufhebung jeder Drosselung zu erzielenden Max. - Admissionsspannung und des höchsten erreichbaren Füllungsgrades.
Für alle übrigen Bewegungszustände der Maschine, welche bei dem Betriebe derselben eintreten, wird daher der Regulator sich in Gleichgewichtslagen befinden, welche innerhalb des angenommenen höchsten und tiefsten Standes fallen, und zwar um so näher der einen oder anderen extremen Stellung, je nachdem der thatsächlich vorliegende Belastungszustand der Maschine näher seinem Minimal- oder Maximalwerthe liegt.
Es muß nun bei einer gut durchgeführten Anlage vorausgeseßt werden, daß während des normalen Betriebes jede Gleichgewichtslage des Regulators, welche der einen oder anderen extremen Stellung nahe liegt, durch geeignete Handhabung der Expansionsvorrichtung zurückgeführt werden kann auf eine von der gestatteten höchsten, wie von der gestatteten tiefsten gleichweit abstehende mittlere Gleichgewichtslage.
Selbstverständlich kann ein solches Zurückführen beliebiger Gleichgewichtslagen des Regulators auf die mittlere nur für jene Fälle verlangt werden, wo es sich um einen andauernden Beharrungszustand handelt, nicht um eine vorübergehende Aenderung der Bewegungsverhältnisse der Maschine.
Für den normalen Betrieb darf mithin die mittlere Gleichgewichtslage als die normale angesehen werden, und es ist daher der Regulator in Bezug auf die der mittleren Gleichgewichtslage entsprechende Umdrehungszahl (U) der Maschine anzuordnen (Gl. 12 und 3).
Die Ungleichförmigkeit der Maschine ist nicht allein abhängig von der Umdrehungszahl; dieselbe ändert sich bei gleichbleibender Umdrehungszahl mit der Leistung der Maschine pro Secunde, dem Expansionsverhältnisse 2c., wird also auch für die mittlere Umdrehungszahl der Maschine sehr verschiedene Werthe annehmen können.
Daraus ergiebt sich, daß eine Anordnung des Regulators in der Art, daß die Empfindlichkeit desselben genau der Ungleichförmigkeit entspricht, überhaupt nur für einen Beharrungszustand der Maschine (U, AU) zulässig ist, die angeführte Bedingung aber alsbald aufgehoben wird, wenn die Maschine einen anderen Beharrungszustand (U,4,U) annimmt. In Folge dieses Umstandes ist man genöthigt, bei Anordnung des Regulators die Bedingung, daß die Empfindlichkeit desselben stets der jeweilig stattfindenden Ungleich•förmigkeit der Maschine entsprechen müsse, in ihrer Allgemeinheit fallen zu lassen.
Die Wahl der Schwungmassen ist nun aber stets so getroffen, daß selbst die größte Ungleichförmigkeit, welche sie der Maschine überhaupt gestatten, noch dem Gleichförmigkeitsgrade entspricht, welchen der vorliegende Betrieb erfordert. Man wird sich daher im Allgemeinen begnügen können, wenn die Empfindlichkeit des Regulators der an der Maschine vorkommenden Max. - Ungleichförmigkeit entspricht, und daher die Anordnung nur in Rücksicht auf die an der Ma
schine vorkommenden Max. - Ungleichförmigkeit getroffen wird (GI. 12).
Es erübrigt nun noch behufs Erfüllung der Gleichung (12) die Ermittelung der Anhebungslast R, welche fich für die Anordnung, die man im Auge hat, ergeben wird. Ueber die Größe derselben entscheiden aber lediglich Erfahrung und Gefühl. Ueberdies darf man nicht außer Acht laffen, daß R unter Umständen, z. B. nach dem Anziehen der Stopfbüchse am Regulirungsventile 2c., seinen Werth ändert und überhaupt den Zufällen der Maschinenwartung ausges sebt ist.
Troß der eingeführten Beschränkungen wird also die Anordnung des Regulators, in soweit dieselbe durch den Con= structeur von vornherein zu geschehen hat, nicht mit jener Sicherheit geführt werden können, welche sie berechtigte, als etwas mehr denn eine mehr oder minder gelungene Annäherung betrachtet zu werden. Die Beschränkungen aber, welche sich der Anordnung des Regulators, wie gezeigt worden, aufdrängen, machen die Wirkung deffelben in jedem Falle zu einer sehr unvollkommenen.
Der erste Uebelstand kann indeß ganz gehoben, der lezte zum Theile beseitigt werden, wenn bei Construction des Regulators auf folgende zwei Umstände Rücksicht genommen wird.
1) Das Gegengewicht 2Q ist stets in einer Weise anzubringen, daß man in der Lage ist, das Gewicht desselben innerhalb ziemlich weiter Grenzen zu verändern.
Es ist einleuchtend, daß man hierdurch zugleich in Bezug auf den Bau der Regulatoren den Vortheil gewinnt, einen und denselben Regulator (a, ß, r und G) dadurch, daß man ihn mit geringen Abweichungen in dem Ueberseßungsverhältnisse n an= ordnet, für eine ganze Reihe von verschiedenen Maschinen verwenden zu können. Auf diese Art wird man in den Stand gesezt, die Anfertigung der Regulatoren im Dußend vorzunehmen, was eben so sehr für die exacte Ausführung, als bezüglich des Kostenpunktes von Vortheil ist.
2) Ist die Anordnung des Verbindungsgestänges so zu treffen, daß die Größe der Anhebungslast angemessen regulirt werden kann. Man erreicht dies in einfacher Weise durch Hinzufügen eines Reibungswiderstandes, welcher beliebige Aenderungen zuläßt, etwa in der Art, daß man eines der Ges lenke des Verbindungsgestänges mit einer Frictionsvorrichtung versteht, die nach Bedarf verstellt werden faun.
Da in diesem Falle die Regulirung der Anhebungslast stets in einer Vergrößerung derselben besteht, so ergiebt sich natürlich hieraus auch die Nothwendigkeit, die Anordnung des Regulators, in soweit dieselbe von vornherein zu geschehen hat, gleich mit Rücksicht auf eine größere, als durch die Maschine allein bedingte Anhebungslast zu treffen.
Dadurch nämlich, daß das wirkliche Gewicht des Gegengewichtes an dem Regulator innerhalb ziemlich weiter Grenzen
verändert werden kann, ist man in den Stand gesezt, für jede der Rechnung zu Grunde gelegte Umdrehungszahl U der Maschine die gewünschte Gleichgewichtslage zu erzielen (Gl. 3). Da aber der Regulator für die Max.-Ungleichförmigkeit der Maschine einerseits, andererseits für eine größere Anhebungslast, als die durch die Maschine allein gegebene, construirt worden ist, so wird die Empfindlichkeit desselben, so lange die Anhebungslast nicht durch eine Bremsung mittelst der Frictionsvorrichtung erhöht worden ist, stets eine zu große sein, was sich dadurch bemerkbar machen muß, daß der Regu lator bei jedem Kolbenschube der Maschine stetig anhebt und abfällt.
Indem man nun dieses Spiel durch vorsichtige Bremsung der Frictionsscheiben auf eine kaum merkbare Bewegung reducirt, führt man die Empfindlichkeit des Regulators auf jenes Maß zurück, daß dieselbe genau der bei der Maschine thatsächlich vorkommenden Ungleichförmigkeit entspricht.
Durch die Einhaltung dieser Bedingungen ist die Möglichkeit gegeben, den beiden Bedingungsgleichungen (12) und (3) nicht nur für jeden thatsächlich vorkommenden Beharrungszustand zu genügen, sondern auch dieselben während des Ganges
der Maschine in dem Maße, als man es für geboten erachtet, für geänderte Verhältnisse aufrecht zu erhalten.
Indem man den Maschinenwärter für die richtige Functionirung des Regulators verantwortlich macht, stellt man an ihn eine analoge Aufgabe, wie sie ihm in der Behandlung einer während des Ganges verstellbaren Expanstonsvorrichtung bereits vorliegt.
Schlußbemerkung: Nach dem in dem Vorstehenden Gesagten bedarf es keiner weiteren Begründung, wenn an das Ideal einer vollkommenen Regulatoranordnung folgende zwei Bedingungen gestellt werden:
1) Constante Umdrehungszahl der Maschine für jede Gleichgewichtslage des Regulators.
2) Regulirung der Empfindlichkeit des Regulators in der Art, daß dieselbe stets der thatsächlich stattfindenden Ungleichförmigkeit der Maschine entspricht. Die Versuche, die erste dieser Bedingungen zu erfüllen, haben bisher nur ausnahmsweise Eingang in die Werkstätten gefunden; Versuche, der zweiten Bedingung gerecht zu werden, scheinen überhaupt noch nicht gemacht worden zu sein. Prag, am 15. Januar 1867.
Ueber das Nitroglycerin, seine Eigenschaften und seine Anwendung.
Wenn seit den ersten Nachrichten über die Anwendung des Nitroglycerin's als Sprengmittel*) diese Zeitschrift keine Mittheilungen über diesen Gegenstand gebracht hat **), so wird dies von unseren Lesern doch kaum bemerkt oder wenigstens nicht vermißt worden sein. Während Berichte über die erstaunlichen Wirkungen des Nobel'schen Sprengöles nicht allein in allen technischen Journalen, sondern auch durch die Tagespresse verbreitet wurden, während die Kunde von Unglücksfällen, welche die Folge der Explosion von Nitroglycerin waren, die Runde durch die Zeitungen machte, hielt es die Redaction dieser Zeitschrift für überflüssig, die einzelnen Mittheilungen wiederzugeben, welche Jedermann auf directem Wege zugingen, und zog es vor, später, wenn Erfahrungen in hinreichender Menge und Mannigfaltigkeit vorliegen würden, den weit umher zerstreuten Stoff zu sammeln und in gedrängtem Auszuge geordnet ihren Lesern vorzuführen, um ihnen das eigene Urtheil darüber zu erleichtern.
Dieser Aufgabe wollen wir uns in dem Folgenden zu entledigen versuchen.
es durch Einwirkung von starker Salpetersäure auf Glycerin, das bekannte bei der Verseifung ausgeschiedene Zerseßungsproduct der Fette. Ihrer explodirenden Eigenschaften wegen nannte er die neue Substanz Pyroglycerin; in Amerika, wo sie als Arzneimittel angewendet wurde, erhielt sie den Namen Glonoin. Lange schrieb man ihr keine weitere Wichtigkeit zu, als daß sie zu den für die organische Chemie merkwürdigen Nitroverbindungen gehört, d. h. denjenigen Verbindungen, welche entstehen, wenn Salpetersäure auf einen organischen Stoff in der Weise einwirkt, daß nur ein oder mehrere Atome Wasserstoff auf Kosten von ebenso viel Atomen Salpetersäure (NO) zu Waffer oxydirt werden, die hierdurch entstandene Untersalpetersäure (NO) aber nicht als Gas entweicht, sondern an die Stelle der durch die Oxydation eliminirten Wasserstoffatome in die Verbindung tritt.
Glycerin:
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CH ̧ O ̧+3NO, C, H, (NO), 06 + 3HO; während ja gewöhnlich, namentlich bei Anwendung nicht ganz concentrirter Salpetersäure, durch Oxydation eines Theiles des Kohlenstoff- und Wasserstoffgehaltes der organischen Verbindung Kohlensäure und Wasser gebildet werden, indem niedrigere Oxydationsstufen des Stickstoffes, NO oder NO entweichen, und endlich als Endproduct Oxalsäure zurückbleibt.
2. Der von Sobrero entdeckte Körper ist zuerst 1855 von de Vrij und von Railton als Nitroglycerin bes zeichnet worden. Ueber seine Zusammenseßung stimmen Beide aber nicht überein; de Vrij leitete aus dem Gewichte der aus einer gewogenen Menge Glycerin erhaltenen Menge Nitroglycerin für Lezteres die Formel C® H® (NO)2 O® ab. Railton berechnete aus dem Verhältnisse, in welchem die bei der