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um ein Anheben oder Abfallen des Regulators zu bewirken. Hieraus ergiebt sich, daß die Empfindlichkeit des Regulators in geradem Verhältnisse zu R und im verkehrten Verhältnisse zu AU steht, mithin proportional gesezt werden kann dem Quotienten
2) je kleiner bei derselben Anhebungslast (R) jeder Schwungkugel die Aenderung in der Umdrehungszahl der Maschine (±AU) sein kann,
und
E.
Nimmt man nun an, daß ±AW in Gleichung (4) den speciellen Werth habe, welcher den Grenzen der Gleichung (5) entspricht, so bezeichnen AU und Au in Gleichung (4) die Aenderungen in den Umdrehungszahlen der Maschinenwelle und der Regulatorspindel, welche nothwendig sind, um ein Anheben oder Abfallen des Regulators zu ermöglichen.
Unter Festhaltung dieser Bedeutungen von
ergiebt sich durch Vergleichung der Gleichungen (2) und (4)
±AW=±2Gr [u. Au±1n3]=
2
Δα
und
2
durch Vergleichung der Gleichungen (1) und (5) erhält man AWR [tgatg ].
Mithin ist
e=
R AU
e
R
Δα
R AU
2 Gr.n
40 ] = E
E. (6), wobei das positive Vorzeichen für das Anheben, das negative Vorzeichen für das Abfallen des Regulators gilt.
C [tga + tgp] [U±
Betrachtet man nun die Anordnung des Regulators zu der Maschine als in allen ihren Verhältnissen feststehend, so ist für diese specielle Anordnung R als eine Constante zu betrachten.
In diesem Falle geht Gleichung (6) über in
1
1
2 Grn2 AU RC [tgatg f] und es kann die Verschiedenheit der Werthe von e= AU für das Anheben und Abfallen des Regulators ihren Grund nur in einer Verschiedenheit der Werthe von AU für das Anheben (AU) und für das Abfallen (AU) haben. Aus Gleichung (7) ergeben sich daher:
2 Grn2 с
2 Gr
C [iga + tgp] [u±4]
2
1
2 Grn2
AU. RC [tga + tgp] [U+].. (8)
2
Aus den Gleichungen (8) und (9) ergiebt sich ferner in
ea + eb
2 Grn2
2
- ΔΕ [U + 1/2 (AU. ~ A¤. )] 2 RC [iga + tg #] [U + 1 ( der Ausdruck für die mittlere Empfindlichkeit des Res gulators.
AU.+AUь 2
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.
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
2
Im zweiten Falle dagegen wird, wenn der herbeigeführte Beharrungszustand der Maschine durch U2 und AU2 charakterisirt ist, die Stellung des Regulators nach dem Abfallen der stattfindenden Minimalgeschwindigkeit des Kurbelzapfens entsprechen, welche eine Umdrehungszahl vorausseßt = U2 — AU2.
Die Gleichung (14), welche die Stellung des Regulators nach dem Anheben bestimmt, kann daher auch geschrieben werden: Gr,n' [U,+AU]2 с
W=W,+AW,=
| (14),
=Gtgα, + +(Q+R) [tga,+tgß,] und die Gleichung (16), welche die Stellung des Regulators nach dem Abfallen bestimmt
Gr, n2 [U2 - AU2]2
=W2-AW2 =
2
Da zu Gleichung (14) noch die beiden Gleichungen
(16).
und zu Gleichung (16) die beiden Gleichungen
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
་
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
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
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.
1. Chemische Verhältnisse des Nitroglycerin's.
I.
Ueber das Nitroglycerin, seine Eigenschaften und seine Anwendung.
Von Dr. K. List.
1. Das Nitroglycerin ist 1850 von Sobrero ***) im Laboratorium von Pelouze in Paris entdeckt +). Er erhielt
*) Bd. IX, S. 549 d. 3.
Ls.
**) Vergl. auch Bd. VII, S. 580; Bd. IX, S. 730 und Bd. X, S. 355 d. 3. D. Red. (L.) ***) Nicht Sombrero, wie der Name vielfach, auch in den von der Firma Nobel & Co. ausgegebenen Broschüren gedruckt ist.
†) Vergl. Bd. VII, S. 580 d. 3.
L8.
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:
8 6
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