Titel: Ueber das beim Eisenbahnwesen in England verwendete Eisen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1850, Band 116, Nr. XXXVIII. (S. 193–207)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj116/ar116038

XXXVIII. Ueber das beim Eisenbahnwesen verwendete Eisen. Bericht der zur Untersuchung dieses Gegenstandes von der englischen Regierung angeordneten Commission.

Aus dem Civil Engineer and Architect's Journal, Febr. u. März 1850.

(Fortsetzung von Seite 137 des vorhergehenden Heftes.)

Aussagen der Sachverständigen, welche die Commissionsmitglieder angenommen haben.20)

Chemische Zusammensetzung des Eisens. – Hr. Morries Stirling bemerkt, daß das englische Roheisen außer Silicium, Calcium, Magnesium und Aluminium bisweilen einige Phosphormetalle und andere Beimischungen enthalte. Aus Magneteisenstein dargestelltes Eisen sey reiner. Die Festigkeit des Gußeisens hängt von möglichst geringer |194| Beimischung fremder Stoffe, und von dem Verhältniß des Kohlenstoffgehaltes ab. Das festeste Gußeisen enthält etwa 3 Proc. Kohle, oder nach der Meinung von Hrn. Karl May, in dem Falle wo der Kohlenstoffgehalt in dem zur Hervorbringung des flüssigen Zustandes geringsten Verhältniß vorhanden ist, indem ein stärkeres Verhältniß desselben das Gußeisen weich und brüchig, und ein geringeres dasselbe hart und spröde mache. Hr. Glynn bemerkt, daß das stärkste Gußeisen einen halbgrauen oder etwas gefleckten Bruch habe, oder nach dem Ausdruck der Hüttenleute halbirt sey. Er ist der Meinung, daß diese Farbe eine solche Verbindung der Kohle mit dem Eisen andeute, daß solches Gußeisen die größte Festigkeit besitze. Hr. Morries Stirling bemerkt, daß während die Farbe als ein Beweis von der Festigkeit anzunehmen sey, sich dieß doch nicht auf die chemische Zusammensetzung anwenden lasse; denn während dunkelfarbiges Roheisen gewöhnlich nur eine geringe, hingegen graues eine bedeutende Festigkeit besitze, und weißes Eisen gewöhnlich spröde sey, könne schwarzes Eisen, wenn es mit Wasser abgelöscht oder auf sonstige Weise abgekühlt oder abgeschreckt werde, eine weiße Farbe annehme, obgleich es nothwendig denselben Kohlenstoffgehalt habe. Er leitet daraus die allgemeine Regel ab, daß die Farbe die Behandlung andeute, welcher das Roheisen unterworfen worden sey, und nur in einigen Fällen die Kohlenstoffmenge. May stimmt damit überein, daß die Frage hinsichtlich der Festigkeit bei weitem am meisten von dem Kohlenstoffgehalt abhänge, da manches sehr weiche Eisen bei geschickter Behandlung sehr feste Gußstücke gebe. Die HHrn. Stephenson und Stirling meinen, daß der dünnflüssige Zustand desjenigen Roheisens, aus welchem in Berlin die feinen Artikel gegossen werden, von beigemischtem Arsenik herrühre, und Stirling hat die Bemerkung gemacht, daß wenn man mit dem Roheisen Mangan zusammenschmelze, es ein feines Korn annehme, und daß diese Beimischung auch den Stahl verbessere. Schmiedeisen soll durch Mangan rothbrüchig werden, durch eine geringe Phosphormenge wird es bekanntlich kaltbrüchig, eine Beimischung von Arsenik aber macht es hart und spröde.

Eigenschaften und Gemische des Roheisens. – Die Anwendung heißer Gebläseluft bei der Roheisenerzeugung macht nach der Annahme des Hrn. Glynn das Eisen weder schlechter noch besser; durch ihre Anwendung können aber sonst unbrauchbare Materialien, welche Eisenlegirungen enthalten, eben so gut geschmolzen werden, als solche Erze, die ein reineres Metall geben. Stirling hat keinen wesentlichen Unterschied zwischen den chemischen Bestandtheilen des bei heißem |195| und bei kaltem Winde erblasenen Roheisens gefunden, anscheinend aber enthält jenes mehr Kohlenstoff, und auf der Oberfläche des Roheisens Nr. 1, vom Betriebe mit heißer Luft, findet man mehr Graphit, als auf der Oberfläche des kalt erblasenen. May meint, daß durch die Anwendung heißen Windes der Gehalt an gebundenem Kohlenstoff zunehme. Die HHrn. Hawkshaw und Fairbairn halten Roheisen vom Betriebe mit erhitzter Luft für minder fest als kalt erblasenes; der letztere und Hr. Stephenson bestätigen aber die bedeutende Flüssigkeit des heiß erblasenen Roheisens. Glynn sagt, daß man durch Benutzung der heißen Luft im Stande sey, mit im Allgemeinen unbedeutenden Kosten große Massen sehr flüssigen Roheisens zu leichten Gußstücken zu erlangen. Er findet aber die Anwendung der erhitzten Gebläseluft insofern von bedeutendem Nutzen, daß sie z.B. die schottischen Eisenhütten-Besitzer in Stand setze eine Erzart zu benutzen, welche zwar ein weniger festes Roheisen gebe, dessen Verbesserung jedoch fortgesetzte Versuche veranlassen würden.

Außerdem ist erhitzte Gebläseluft auch zum Schmelzen des Süd-Waleser Eisensteins mit Anthracit erforderlich, und das auf diese Weise erzeugte Metall ist sehr fest. Glynn und Stephenson bemerken, daß im Allgemeinen heiß erblasenes Roheisen eine dunkler graue Farbe und einen feinkörnigeren Bruch habe; allein sie stimmen darin mit Andern überein, daß es keine sichere Methode gebe, heiß erblasenes Roheisen von kalt erblasenem zu unterscheiden. Die Temperatur des Windes, welcher den Gartsherrie-Hohöfen zugeführt wird, fand Hr. Rastrick zu 680° F. (345,7° Cels.)

Hr. Stephenson hält die Unterschiede in der Festigkeit verschiedener Roheisensorten nicht für sehr wichtig; er meint, wenn man ein Mittel von allen englischen Roheisensorten nehme, man einen ziemlich festen Anhaltpunkt erlange. Aus einer Reihe von Versuchen, die er wegen einer gußeisernen Brücke zu Newcastle anstellte, folgert er, daß heiß erblasenes Roheisen minder sichere Resultate gebe, als kalt erblasenes; daß Gemische von letzterem gleichförmiger seyen, als Gemische von jenem; daß Gemische von heiß und kalt erblasenem die besten Resultate geben; daß eine Roheisensorte allein nicht so feste Güsse liefere als Gemische; daß viele Roheisensorten, für sich allein umgeschmolzen, oft zu harte und oft zu weiche Güsse geben. Hr. Rastrick zieht es vor, Brückenbalken aus Schmiedeisen anzufertigen. Hr. Hawkshaw will das Lowmoor-Roheisen benutzen. Als allgemeines Resultat aller dieser verschiedenen Aussagen kann man annehmen, daß die besten Güsse dadurch |196| erhalten werden, daß man Roheisen von verschiedenen englischen Hütten mit einander vermischt, weil es durch ein solches Gemisch möglich ist dasjenige Verhältniß von Kohlenstoff in dem Roheisen zu erzielen, welches in Verbindung mit dem gehörigen Grade der Flüssigkeit, die festesten Güsse liefert. Das Verhältniß des Kohlenstoffgehaltes läßt sich durch das Bruchansehen der verschiedenen Roheisensorten bestimmen. Hr. Stirling behauptet, daß heißerblasenes Roheisen Nr. 1, gemischt mit kalt erblasenem Nr. 3, das richtige Verhältniß des Kohlenstoffs geben werde; daß aber, wenn man Roheisen von solchem Kohlengehalt unmittelbar aus dem Hohofen erlangen könnte, es weit besser seyn würde. Hr. May bemerkt übrigens, daß die Festigkeit des Gußeisens von der Masse des Gußstücks eben so gut wie von den Bestandtheilen abhänge. Hr. Fox hält folgende Mischung für eine sehr gute, um Brückenbalken zu gießen:

2/3 kalt erblasenes Blaenavon-Roheisen,

1/3 heiß erblasenes schottisches Roheisen,

und zwar die Hälfte davon aus dem sogenannten Black-Band-Erz und die andere aus rothem Glaskopf erblasen. Hr. Grissell hält die Anwendung von altem Brucheisen für höchst vortheilhaft und will schottisches, kalt erblasenes Waleser-(Welch) Roheisen und altes Brucheisen gemischt haben.

Hr. Fairbairn glaubt, daß die beste Mischung, ohne Berücksichtigung des Preises, folgende sey:

Lowmoor, Nr. 3 30
Blaina oder Yorkshire, Nr. 2 25
Shropshire, oder Derbyshire, Nr. 3 25
gutes altes Brucheisen 20
–––
100

Hr. Glynn bezeichnet als ein gutes Gemisch 1/3 festes Roheisen aus Südwales und 2/3 von den flüssigern Metallen aus Yorkshire, Derbyshire, und aus Shropshire. Die HHrn. Fox, Grissell und May stimmen darin überein, daß in der Praxis bei den Roheisengemischen sehr viel auf den Preis des Roheisens ankomme, und leider haben die Ingenieure keine Garantie dafür, daß das Roheisengemisch auf welches sie contrahirten, von dem Gießer wirklich genommen worden sey. Hr. Fox schlägt daher vor, daß wenn die Ingenieure einen Contract auf Brückenbalken machen, sie bestimmen müßten, dieselben dürften nur bei einer gewissen Belastung brechen, indem sie sonst als unbrauchbar verworfen würden, und daß man die Bestimmung der Roheisensorte der |197| Gießerei überlassen müsse. In diesem Falle hätte der Ingenieur eine genügende Garantie, denn wenn der Brückenbalken bei einer geringern Belastung als der stipulirten zerbricht, so muß die Gießerei auf ihre Kosten einen andern Balken liefern.

Hr. Glynn ist der Meinung (welche allgemein getheilt wird), daß die festesten Gußstücke diejenigen seyen, welche in Wasserformen (d.h. solchen, die aus fettem, getrocknetem Sande bestehen) aus dem Flammofen erfolgen, was allgemein bekannt ist, jedoch den Kostenpunkt gegen sich hat, weil Masse- und Lehmformen, sowie Güsse aus dem Flammofen viel kostspieliger sind, als Sandformen und Güsse aus dem Kupolofen. Die Güsse werden auch dichter und reiner, wenn die Formen eine senkrechte Stellung bekommen. Die HHrn. Fox und Fairbairn ziehen das Gußeisen aus den Flammösen ebenfalls vor. Was nun das Schmiedeisen betrifft, so bemerkt Hr. Stirling, daß nach seiner Ansicht die Frischprocesse noch großer Verbesserungen fähig seyen (eine Meinung, die jeder Hüttenmann theilt). Hr. Clarke bemerkt, daß bei dem Stabeisen von einer und derselben Hütte eine große Verschiedenheit stattfinde, indem bei ziemlich gleicher Festigkeit desselben manche Sorten sich vor dem Zerreißen weit mehr ausdehnen als andere.

Verhältniß der Belastung zu dem zerbrechenden Gewicht bei Brückenbalken. – Ueber das Verhältniß zwischen der größten Belastung, die ein Brückenbalken zu tragen vermag, und dem zerbrechenden Gewicht scheinen sehr verschiedene Ansichten zu herrschen. Es finden zwei Bedingungen statt, unter denen das Gewicht angewendet werden kann, nämlich: 1) wenn es ruhend wirkt, wie bei Wassergefäßen, Böden u.s.w.; 2) wenn das Gewicht sich so bewegt, daß Stöße und Schwankungen veranlaßt werden, wie bei Eisenbahnbrücken. Bei den Balken, welche im erstern Falle erforderlich sind, meinen die HHrn. Fox und Cubitt, daß das zerbrechende Gewicht dreimal so groß als die stärkste Belastung seyn müsse. Hr. P. W. Barlow nimmt die vierfache, und Hr. Glynn die fünffache Belastung für den Betrag des zerbrechenden Gewichts an.

Hr. Brunel nimmt bei Eisenbahnbrücken an, daß die Belastung 1/3 oder 2/5 von dem zerbrechenden Gewicht betrage; doch ist er der Ansicht, daß die von ihm angenommene Regel zur Berechnung der Dimensionen seiner Brückenbalken eine größere Stärke als gewöhnlich liefert. Die HHrn. Grissell und May erachten 1/3 als hinreichend; die HHrn. Rastrick, Barlow, Stephenson und Cubitt nehmen 1/6 an; Hr. Hawkshaw zieht 1/7 vor, ausgenommen wenn ein auserwähltes Material |198| und sehr gute Arbeit angewendet werden, in welchem Fall ein geringeres Verhältniß hinreichen wird. Hr. Glynn ist der Ansicht, daß wenn Stöße und Schwankungen einwirken, die Stärke eines Balkens die zehnfache von der größten Belastung seyn müsse.

Proben für Brückendalken. – Man ist im Allgemeinen der Meinung, daß die bei Brückenbalken angewendeten Probirgewichte das Doppelte von der größten Belastung betragen müssen; Hr. Cubitt will das Dreifache von der größten Belastung, oder die Hälfte von dem zerbrechenden Gewicht angewendet sehen, während sein Bruder es für sicherer hält einen Brückenbalken bis dahin zu Probiren daß er fast zerbricht, weil die Probe das einzige Mittel ist, um Fehler im Innern der Eisenmasse zu entdecken, welche dem Auge verborgen sind. Hr. Brunel ist hingegen der Meinung, daß das Probegewicht für einen Brückenbalken die größte Belastung nicht zu übersteigen braucht, weil der Zweck der Probe sey zu erfahren ob der Guß keine Fehler habe, was durch diese Belastung erreicht werde, wogegen jede Ursache einer permanenten Beschädigung sorgfältig vermieden werden müsse. Die HHrn. Rastrick, Glynn und Cubitt sind der Ansicht, daß bei Anwendung der Probirbelastung auch Stöße einwirken müßten. Die HHrn. Hawkshaw und Barlow halten es jedoch für hinreichend, die Probirgewichte ohne Vorsicht auf die Waagschalen zu werfen, wodurch hinreichende Erschütterungen veranlaßt würden. Gewöhnlich werden die Balken mittelst einer hydraulischen Presse probirt; allein die HHrn. Fairbairn, Locke, Brunel, Cubitt und Fox ziehen es vor, bei dem Probiren wirkliche Gewichte anzuwenden, weil die hydraulische Presse einen Ungewissen Druck auf die Balken ausübt; obgleich der letztgenannte Techniker der Ansicht ist, daß bei der verbesserten Construction der hydraulischen Presse alle Unsicherheit beseitigt sey. Hr. May bemerkt auch noch, daß da Brückenbalken zu billigen Preisen verkauft würden, die Gießereien genöthigt seyen, die ihnen passendste und nicht die beste Methode zum Probiren anzuwenden, weil sonst die Versuche zu kostbar im Verhältniß zu dem Verkaufspreise seyn würden.

Belastung der untern Verstärkungsrippe. – Man nimmt an, daß wenn die Bahn von der untern Verstärkungsrippe eines Brückenbalkens getragen wird, derselbe eine Torsion erleiden muß. Die HHrn. Rastrick und Locke sind der Meinung, daß der auf diese Weise einwirkende Druck keine Nachtheile habe; auch Hr. Stephenson glaubt nicht, daß diese Torsion Nachtheile haben könne. Um die nachtheiligen Wirkungen einer solchen Torsion aufzuheben, bringt Hr. Locke |199| hölzerne Riegel zwischen die beiden Balken, welche eine Schienenlinie tragen, und am Boden bringt er Spannstäbe an, so daß die Balken dicht zusammengezogen und von den Riegeln auseinander gehalten werden. Die HHrn. Fairbairn und Hawkshaw halten es für vortheilhaft, die Form der Balken so zu verändern, daß sie im Stande sind der Torsion zu widerstehen. Hr. Fairbairn meint, daß die Querbalken entweder auf die obern Rippen gelegt, oder mittelst Hakenbolzen an der Bodenrippe angehängt werden müßten, welches auch die Ansicht des Hrn. Glynn ist. Hr. Hawkshaw will die obere Rippe verstärkt, oder Schuhe oder Leisten daran gegossen wissen, um die Querbalken darauf legen zu können. Hr. B. W. Barlow hat zur Vermeidung der Torsion eine neue Form der Brückenbalken angenommen; Hr. W. H. Barlow beobachtete an einem Balken ohne obere Verstärkungsrippe eine bedeutende Torsion. Hr. Fairbairn und Hr. Hawkshaw sind der Ansicht, daß hölzerne Querbalken für die Bahn die Torsion durch Biegung vermehren; dagegen sind die HHrn. Stephenson und Brunel der Ansicht, daß Holz zur Vermeidung von Geräusch und Schwankungen, welche durch Eisen an Eisen entstehen, zweckmäßig sey.

Länge einfacher gußeiserner Brückenbalken. – Die Anwendung einfacher, gußeiserner Balken zu Brücken scheint nur durch den Umstand beschränkt zu werden, daß es sehr schwierig ist große und schwere Stücke gleichmäßig abzugießen. Hr Rastrick will keine Beschränkung der Länge zugeben. Hr. Hawkshaw meint, daß eine Länge von 50 Fuß noch vollkommene Sicherheit gewähre, welcher Meinung auch die HHrn. Fox und Grissell beitreten, jedoch 60 Fuß als die Gränze festsetzen. Die HHrn. Glynn, May und Cubitt machen sie höchstens 40 bis 50 Fuß lang. Die HHrn. B. W. Barlow, Fairbairn, W. H. Barlow und Stephenson nehmen 40 Fuß als Gränze an; während Hr. Brunel 35 Fuß über diejenige Länge annimmt, über welche hinaus kein vollkommen guter Guß mehr gemacht werden kann. Hr. Fairbairn bemerkt, daß er in Holland eine 70 Fuß lange Brücke, welche aus einem Stück gegossen worden war, gesehen habe.

Formen der einfachen Balken. – Es scheint allgemein angenommen worden zu seyn, daß die aus den Versuchen des Hrn. Hodgkinson über die Spannung und Zusammendrückbarkeit des Eisens hervorgegangene Form diejenige ist, welche die größte Festigkeit gewährt; die Verhältnisse werden jedoch im Allgemeinen durch die Umstände, unter denen die Balken angewendet werden, verändert. Hr. Stephenson macht zuweilen die obere Rippe gleich der Bodenrippe; aber gewöhnlich |200| stehen sie in dem Verhältniß von 3 : 5, theils um jeden Nachtheil einer ungleichen Abkühlung der Materialien zu vermeiden, und theils wegen der Nothwendigkeit eine breite Rippe zu erhalten, worauf der Brückenboden befestigt wird. Hr. Stephenson empfiehlt die Anwendung zweier Balken, mit hölzernen Balken dazwischen, alle drei mit Schraubenbolzen verbunden, und die Schienen auf dem hölzernen Balken befestigt. Die HHrn. Hawkshaw, Fox und Cubitt halten es für zweckmäßig den obern Rippen stärkere Dimensionen zu geben, als die von Hodgkinson angenommene, um der Seitentorsion einen bessern Widerstand entgegenstellen zu können. Die HHrn. W. H. Barlow und Locke wollen, wo es irgend möglich ist, bogenförmige Balken anwenden, und der Erstere bemerkt, daß gerade Balken ein besseres Ansehen hatten, und daß sie deßhalb häufiger angewendet worden wären, als es zweckmäßig ist. Hr. Fox nimmt bei Balken, welche nur ein todtes Gewicht zu tragen haben, das Verhältniß der obern Rippe zu dem der Bodenrippe wie 1 : 6; bei Eisenbahnbrücken empfiehlt er aber ein Verhältniß von 1 : 4. Hr. Th. Cubitt erwähnt, daß wenn Schuhe oder Sockel oder überhaupt hervorstehende Theile an die Balken angegossen werden sollen, sich beim Abguß an solchen Punkten Schaum anhäufe, und er betrachtet es als etwas wesentliches zur Erlangung eines guten Abgusses, daß die Form des Stückes nicht weniger berücksichtigt wird als die theoretische Form bezüglich der Festigkeit.

Biegung der Balken, Wirkungen der bleibenden Belastung und der Temperaturveränderungen. – Man nimmt an, daß Brückenbauten sich nicht über 1/600 bis 1/400 ihrer Länge, je nach ihrer Form biegen dürfen. Aus den Aussagen der Sachverständigen geht hervor, daß ein Gewicht gleich demjenigen, für welches ein Balken construirt wurde, wenn es noch so lange auf demselben liegt, leine größere Biegung des Balkens veranlaßt, wenn nicht zu gleicher Zeit bedeutende Temperaturveränderungen darauf einwirken. Einige Versuche, welche von den HHrn. Fairbairn und Braidwood angestellt wurden, beweisen, daß das Eisen viel von seiner Festigkeit verliert, wenn es über 220° F. (104° C.) erhitzt wird, und daß unter dem Gefrierpunkte seine Festigkeit unsicher wird. Hr. Clarke bemerkt, daß die Einwirkung der hervortretenden und scheinenden Sonne in einer halben Stunde die Conway-Röhrenbrücke das Rohr senkrecht um 1 Zoll hob; und er meint, daß in der Nacht, wegen der niedrigen Temperatur, die Biegung immer größer als am Tage sey. Hr. Fox führt als Beispiel der häufigen und großen Temperaturveränderungen einige nur 6 Fuß lange |201| Balken an, welche den Mantel der Schmiedeessen seiner Werkstatt tragen; am Tage sind sie so warm, daß man kaum die Hand daran halten kann, Nachts werden sie kalt; die Wirkung besteht darin, daß die Balken gebogen werden, und diese Biegung nimmt immer zu; bei einigen beträgt sie in der Mitte 3 Zoll. Die Festigkeit dieser Balken scheint aber dadurch nicht beeinträchtigt worden zu seyn.

Die Techniker scheinen allgemein anzunehmen, daß die Biegung, welche durch den Uebergang von Lasten mit großer Geschwindigkeit über die Balken verursacht wird, geringer ist als diejenige welche dasselbe Gewicht in der Ruhe veranlaßt. Die in manchen Beispielen beobachtete Zunahme wird von den HHrn. Locke, Stephenson und Fox den Ungleichheiten an den Schienenwechseln, oder den Schwankungen der Locomotive zugeschrieben. Hr. Hawkshaw ist dagegen der Meinung, daß die Biegung zunehmen müsse, und führt einige Beispiele als Beweise seiner Ansicht an.

Hr. B. W. Barlow hat eine geringe Zunahme der Biegung wahrgenommen, und Hr. W. H. Barlow erwähnt in dieser Hinsicht eine bemerkenswerthe Erscheinung, welche er an einem hölzernen Viaduct beobachtete. Ein sehr schwerer Güterzug, welcher mit einer geringen Geschwindigkeit über die Brücke ging, brachte eine gewisse Biegung hervor, wogegen bei dem Uebergange eines viel leichtern Personenzuges die Brücke wellenförmig schwankte.

Formen der Brückenbalken über die Gränzen einfacher gußeiserner Balken hinaus. – Die Constructionen, welche von den Ingenieuren bei Spannungen bisher angewendet wurden, wo man einfache Balken nicht mehr anwenden kann, sind sehr verschieden. Die hauptsächlichsten Formen, welche man in solchen Fällen benutzte, lassen sich auf die nachstehenden zurückführen: gerade gußeiserne Balken, deren verschiedene Stücke zusammengeschraubt sind; gußeiserne bogenförmige verbundene Balken; Balken in Form von Kreisabschnitten; Balken welche aus schmiedeisernen Röhren bestehen.

Die aus einzelnen gußeisernen und durch Schraubenbolzen mit einander verbundenen Balken bestehenden Brücken gewahren eine Festigkeit, welche gänzlich von den Schraubenbolzen abhängt. Hr. Grissell führt eine solche Brücke von 120 Fuß Spannung an, und bemerkt daß er ohne Uebertreibung auf diese Weise Spannungen von 200 Fuß überbrücken wolle. Andere Ingenieure sind aber im Allgemeinen der Ansicht, daß diese Construction keine zweckmäßige |202| Verwendung des Materials gewähre. Hr. B. W. Barlow wendete bei mäßigen Spannungen eine neue Form von in einzelnen Stücken gegossenen Balken an.

Die bogenförmigen Brücken. – Gußeiserne Bogen werden von allen Ingenieuren angewendet, wo nicht die Berücksichtigung des Nieveau's und der Widerlager dagegen sprechen. Hr. Locke erklärt, daß er Gußeisen nie in einer andern Form gebrauchen würde, und B. W. Barlow stimmt ihm bei.

Brücken, deren Balken aus vereinigten Stäben bestehen. – Die Balken bestehen aus mehreren durch Schraubenbolzen mit einander verbundenen Gußeisenstücken, welche außerdem durch schmiedeiserne Spannstäbe verstärkt werden. Die Dee-Brücke ist nach diesem Princip construirt. Hr. Stephenson ließ eine solche Brücke zur Probe machen, um die Wirkungen der Spannstäbe zu zeigen, man mag dieselben ebenso anbringen wie bei der Dee-Brücke, oder parallel mit der Bodenrippe und zur Verbindung derselben. Diese Versuche, in Verbindung mit einigen andern, welche von Hrn. T. L. Gooch angestellt wurden, ergaben, daß die Spannstäbe, obgleich sie, wie bei der Dee-Brücke, mit den Brückenbalken einen Winkel bilden, nicht die volle Wirkung haben, dennoch zur Verstärkung wesentlich beitragen. Die HHrn. Rastrick und Fairbairn tadeln an diesen vereinigten Brückenbalken die verschiedene Ausdehnung des Guß- und des Schmiedeisens. Um dieß zu vermeiden, schlagen die HHrn. Stephenson und Wild vor, die Spannstäbe längs der untern Rippe anzubringen und auf dieselben eine anfängliche Belastung von 5 bis 6 Tonnen per Quadratzoll anzuwenden, so daß das Schmiedeisen bei Einwirkung der geringsten Belastung des Brückenbalkens in Wirksamkeit tritt. Hr. Fox gibt zwar dieser Einrichtung seinen Beifall, ist aber der Meinung, daß eine Belastung des Schmiedeisens eine fortwährende Ausdehnung desselben veranlasse, und daß es daher nöthig sey, von Zeit zu Zeit an den Spannungsstäben nachzuhelfen, während die HHrn. Stephenson und Wild aus ihren Versuchen gefolgert haben, daß mit einem geringern Gewicht als 10 Tonnen per Quadratzoll die Elasticität des Metalles nicht afficirt werde. Das Maaß der Belastung der Spannstäbe ist die Größe ihrer wirklichen Verlängerung durch Emporschrauben. Als eine Verbindung von Schmied- und Gußeisen hat Hr. B. W. Barlow vorgeschlagen, einen schmiedeisernen Stab in die untere Rippe einzugießen, und dieselbe nicht zu breit zu machen. Die HHrn. Locke, Stephenson und May sind der Ansicht, daß die verschiedene Ausdehnung |203| der beiden Metalle einer solchen Einrichtung entgegen sey. Hr. Brunel ist gegen Anwendung langer gußeiserner Balken und ihre Verbindung mit Schmiedeisen, und zieht Brücken von Schmiedeisen und Holz vor.

Brücken, deren Balken aus Kreisabschnitten bestehen. – Fast alle erwähnten Ingenieure stimmen darin überein, daß Brückenbalken in Form von Kreisabschnitten, deren Bogen entweder aus Gußeisen oder aus Schmiedeisen, und die Spannstäbe aus letzterem bestehen, die Einwürfe gegen eine Verbindung des Schmied- und des Gußeisens nicht zulassen. Unter allen Umständen, wo der nach unten hängende Bogen nicht hinderlich ist, können daher solche Brücken mit Vortheil angewendet werden.

Röhrenbrücken. – Hr. Fairbairn hält die aus Röhren bestehenden Brückenbalken für die besten bei weiten Spannungen, und in Folge der von ihm angestellten Versuche können sie nicht bloß einer todten, sondern auch einer beweglichen Belastung widerstehen. Hr. Stephenson ist ebenfalls der Meinung, daß sie für Spannungen von mehr als 40 Fuß wohlfeiler und elastischer seyen; er empfiehlt dabei eine gußeiserne Belegung, um der Zusammendrückung Widerstand zu leisten. Die HHrn. Glynn und Locke bemerken, daß solche Röhrenbrücken schon seit längerer Zeit bei Dampfmaschinen angewendet werden, und daß man daher gegen sie nichts einwenden könne. Hr. Brunel ist der Ansicht, daß die Anwendung des Schmiedeisens zu Brückenbalken ein sehr bedeutender Fortschritt beim Brückenbau und bei ähnlichen Constructionen sey, und daß bei Befolgung der gewöhnlichen Vorsichtsmaßregeln und mit Hülfe der neueren Verbesserungen beim Vernieten, die vernieteten Theile eben so fest seyen als die übrigen, ferner weder Oxydation noch Erschütterungen einen großen Einfluß darauf haben könnten. Da die Nieten nicht als Bolzen, sondern als Klammer wirken müssen, welche durch Zusammendrücken zweier Platten eine sehr bedeutende Reibung veranlassen, so sey ein Bruch in der Nähe der Nieten selten. Eine entgegengesetzte Ansicht hat Hr. Clarke, der durch vielfache Erfahrung gefunden haben will, daß der Bruch immer bei den Nieten erfolge, also durch dieselben keine so dichte Verbindung der Watten erzielt wurde. Hr. Hawkshaw ist der Ansicht, daß Schmiedeisen, besonders in Röhrenform, bei großen Spannungen sehr zweckmäßig sey, und namentlich dem Seitendruck einen bedeutenden Widerstand leisten könne. Als allgemeine Regel bemerken wir noch, daß bei schmiedeisernen Brücken von bedeutender Spannung die Ausdehnung und Zusammenziehung dieses Metalls gehörig berücksichtigt werden müsse.

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Hängebrücken. – Hr. Stephenson hält die Hängebrücken bei Eisenbahnen nur in einem beschränkten Maaß für anwendbar, weil die Erfahrung lehrte, daß solche Brücken beim Uebergang von Eisenbahnzügen in eine zu bedeutende Schwankung kämen. Ebenso will sie Hr. Brunel nur unter ganz eigenthümlichen Umständen angewendet wissen.

Beste Form der Brücken ohne Berücksichtigung der Kosten. – Die HHrn. Rastrick, Hawkshaw, Fox, B. W. Barlow, Glynn, Locke, Brunel und Cubitt stimmen darin überein, daß bei weiten Spannungen gußeiserne Bogendrücken die besten seyen. Hr. Fairbairn zieht bei Spannungen über 70 bis 80 Fuß schmiedeiserne Röhrenbrücken vor; Hr. Stephenson gibt nahe aneinander liegenden schmiedeisernen Balken den Vorzug.

Schiefe Spannungen der Brücken. – Es scheint nicht der Fall zu seyn, daß die Biegung der Brücken mit schiefer Spannung eine Schwankung der darüber fahrenden Locomotiven dadurch hervorbringt, daß der Druck auf der einen Seite eher erfolgt als auf der anderen. Hr. Stephenson bemerkt, daß wenn die Bahn sich in schlechtem Zustand befindet, die Schwankungen unvermeidlich seyen.

Wirkungen des Drucks und der Erschütterungen. – Daß die Erschütterungen eines Eisenbahnzuges auf Brücken eine Beschädigung der Bolzen und Nieten bei zusammengesetzten Balken veranlaßt, wenn die Anfertigung derselben mit gehöriger Vorsicht geschah, wird wenigstens von vielen Ingenieuren bezweifelt. Hr. Grissell glaubt, daß durch eine größere Stärke des Eisens als die erforderliche, die nachtheiligen Folgen des Drucks sich bewegender Lasten auf Nieten und Bolzen vermieden werden könnten. Hr. Fox gibt bei verbundenen Balken zwischenliegenden Hölzern und starken Bolzen den Vorzug, und Hr. W. H. Barlow hält dieß besonders bei schweren Güterzügen für zweckmäßig, während die Erschütterungen von leichten Zügen weit weniger Nachtheile verursachen können. Hr. Stephenson legt auf die Erschütterungen keine große Wichtigkeit, denn er hat ohne den geringsten Nachtheil eiserne Balken ohne irgend eine Zwischenlage auf Ziegelsteine gelegt. Hr. W. H. Barlow hält die Unregelmäßigkeiten der Bahn an dem Schienenwechsel für weit nachtheiliger als die Erschütterungen.

Veränderungen der innern Structur des Eisens. – Hr. Rastrick erwähnt eines Falles in der Pont-y-Pool-Eisenhütte, wo ein aufgehängter Eisenstab, welcher unten fortwährend Hammerschläge aushalten mußte, nach einiger Zeit zerbrach, aber bei Eisenbahnen |205| kennt er kein Beispiel von Structurveränderungen. Hr. Hawkshaw hat allerdings bei zerbrochenen Achsen und Eisenbahnschienen krystallinisches Korn wahrgenommen, jedoch keine directen Beweise, daß Erschütterungen die Ursache gewesen seyen. Er meint, Wellen und andere Maschinentheile würden gute Beispiele geben, und es müßten nur die Umstände, unter denen die Brüche stattfänden, beobachtet werden. Hr. Grissell beobachtete, daß die Erschütterungen, denen Krahnketten ausgesetzt sind, das schönste fadige Eisen in körniges verwandelten, so daß es Gußeisen ähnlicher sah als Schmiedeisen. Daß aber Gußeisen einer Structurveränderung unterworfen sey, ist ihm nicht wahrscheinlich. Hr. Fox ist der Meinung, daß die Erschütterung eine Veränderung in der inneren Structur des Schmiedeisens hervorbringen müsse, und er beweist dieß dadurch, daß wenn ein Schraubengewinde an einen Eisenstab geschnitten wird, der Bruch an diesem Theile des Stabes körniger ist als an einem andern; er erwähnt die häufigen Brüche bei Wellen und andern Maschinentheilen und bemerkt, daß wenn man eine Welle kalt hämmert, um ihr eine große. Glätte zu geben, dieß eine Veränderung der inneren Structur veranlaßt. Um dieß zu verbessern, empfiehlt er aber nicht ein Ausglühen, sondern er will die Vollendung in einer hohen Temperatur vorgenommen wissen. Hr. Fairbairn sagt, daß wenn man einen schmiedeisernen Stab wiederholt rothglühend macht und ihn dann in kaltem Wasser ablöscht, das Korn krystallinisch werde, daß man aber die fadige Textur durch langsame Erkaltung nach dem Ausglühen vollkommen wiederherstellen könne; er bemerkt ferner, daß Stöße die fadige Textur kürzer machen, daß aber eine bedeutende Temperaturerhöhung stets die Fehler wieder gut machen könne. Hr. Glynn nimmt an, daß die Structur sowohl des Schmied-, als auch des Gußeisens durch eine Reihe von Schlägen verändert werde, indem fadiges Schmiedeisen körnig, ein feinkörniges Gußeisen grobkönig werde; er hat diese Erscheinungen hauptsächlich bei Eisenbahnachsen, Wellen, Zahnrädern, Zahnstangen und Krahnketten wahrgenommen; und wenn letztere auch aus dem besten fadigen Eisen bestehen, so ist es doch nöthig, sie alle drei Jahre ausglühen zu lassen. Besonders finde man diese Veränderungen an zerbrochenen Tenderachsen; er schreibt die Veränderung einer galvanischen Einwirkung zu, welche durch Beimischungen des Eisens, von denen dasselbe nie frei sey, veranlaßt werbe, und glaubt, daß durch Schläge die Wirkung zunehme; er fügt hinzu, daß Messing-, Kupfer- und Zinkdraht, obgleich anfänglich zähe und fadig, endlich mit einem krystallinisch strahligem Bruch zerreißt und eine Structurveränderung zeigt, wie sie stattfindet, wenn geschmolzenes Metall beim Abkühlen |206| krystallisirt. Diese Wirkung werde in einer Atmosphäre, welche Schwefelsäure enthält, noch weit schneller veranlaßt. Hr. W. H. Barlow erwähnt, daß ein Stück fadiges Eisen längere Zeit in einer Schmiede einem fortwährenden Hämmern ausgesetzt gewesen sey und dadurch einen krystallinischen Bruch erlangt habe, da aber Wagenachsen nicht derselben Art von Hämmern ausgesetzt seyen, so wisse er nicht, ob bei ihnen dieselbe Wirkung stattfinden könne. Hr. Stephenson betrachtet die Thatsache einer Structurveränderung als höchst unwahrscheinlich, und erwähnt der Verbindungsstange einer Locomotive, welche etwa 25,000,000mal erschüttert worden sey, und dennoch einen vollkommen fadigen Bruch behalten habe; bei Wagenachsen möchte das Eisen von Anfang an nicht fadig gewesen seyn, denn wenn ein Paquet von 1 Fuß Länge bis zu 20 Fuß langen Stäben ausgewalzt würde, so müsse es nothwendig fadig werden; dieß sey aber durchaus nicht der Fall, wenn ein Paquet von 1 Fuß Länge zu einer nur 6 Fuß langen Achse ausgewalzt werde; er bemerkt, daß in allen den Fällen, wo von einer Structurveränderung die Rede gewesen sey, bei den darüber gemachten Mittheilungen stets irgend ein wichtiges Glied gefehlt habe. Hr. Locke behauptet, daß Stöße die Structur des Eisens verändern müßten, hat aber keine bestimmte Meinung darüber, ob Achsenbrüche aus dieser Ursache entstehen; er bemerkt, daß früher, wo bei den Locomotiven häufiger innen liegende Cylinder und folglich Kurbelachsen angewendet wurden, weit mehr Achsenbrüche vorkamen als jetzt, wo man meistens gerade Achsen anwendet. Hr. Brunel bezweifelt die Veränderung der innern Structur und meint, daß das verschiedenartige Ansehen der verschiedenen Brüche eben so sehr von der Art und Weise herrührt wie das Eisen zerbrochen worden ist, als von irgend einer Structurveränderung, und daß ein Temperaturwechsel ebenfalls eine Veränderung der Structur veranlaßt; daß das Eisen im kalten Zustande einen mehr krystallinischen Bruch zeige, als wenn dasselbe Eisen etwas gewärmt würde, und daß Schmiedeisen nicht wirklich krystallinisch oder fadig werde, sondern entweder fadig oder krystallinisch zerbreche, je nach den Umständen unter denen es zerbrochen werde; die Combination dieser Umstände kenne er aber nicht; er verweist auf die Schichtung und Schieferung der Gesteine, welche nach der Art und Weise wie sie zerschlagen werden, einen verschiedenen Bruch zeigen. Hr. Brunel zeigte verschiedene Stücke Eisen vor, von denen einige durch einen langsamen aber schweren Schlag mit fadigem Bruch, andere durch einen scharfen kurzen Schlag mit körnigem Bruch zerbrochen worden waren. Hr. May führt den Balancier einer Dampfmaschine als Beispiel einer |207| ununterbrochenen Erschütterung an, die das Eisen nicht angreife, dagegen aber als Beispiel zu Gunsten der Veränderung der Structur des Eisens die Thatsache, daß eine Kanone, welche er auf seinen Werken zum Zerbrechen von Roheisenstücken verwendete, zuletzt wie durchschnitten in zwei Stücke zerbrach.

Größte Belastungen auf Eisenbahnen. – Hr. Hawkshaw bemerkt, daß Locomotiven die größten Belastungen seyen, welche eine Eisenbahn tragen müsse, und nimmt 1 3/4 Tonnen auf den laufenden Fuß einer Bahnlinie als diese höchste Belastung an. Die HHrn. Fox, Fairbairn und Brunel nehmen nur 1 1/2 Tonnen an. Hr. W. H. Barlow bestätigt, daß auf der Midland-Bahn vierräderige Maschinen von 32 Ton. Gewicht (ohne den Tender) gebräuchlich seyen, daß dieses Gewicht aber für die genannte Bahn zu hoch sey. Die HHrn. Stephenson und Locke halten 1 Tonne Belastung auf den laufenden Fuß für das zu gestattende Maximum.

(Der Beschluß folgt im nächsten Heft.)

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Enthält das Folgende auch manches Bekannte, so besteht es doch im Allgemeinen aus einer Reihe praktischer Fingerzeige, welche für Gießer und Maschinenbauer von großem Werth und für Deutschland noch deßhalb wichtig sind, weil bei uns viel englisches und schottisches Roheisen zum Gießereibetriebe benutzt wird.

A. d. R.

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