Titel: List, über einen Apparat zur genauen Messung der Zugkraft von Oefen.
Autor: List, C.
Fundstelle: 1864, Band 171, Nr. XI. (S. 43–48)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj171/ar171011

XI. Beschreibung eines Apparates zur genauen Messung der Zugkraft von Oefen; von Dr. C. List in Hagen.

Aus der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1863, Bd. VII S. 493.

Mit einer Abbildung.

Die Genauigkeit der Apparate, welche gewöhnlich zur Bestimmung der Zugverhältnisse der Oefen und anderer Feuerungsanlagen angewendet werden, steht in vielen Fällen nicht im Verhältniß zu ihrer Wichtigkeit für den rationellen Betrieb. Das aus einer heberförmig gebogenen, mit Wasser theilweise gefüllten Glasröhre bestehende Manometer z.B. hat sich bei den Puddel- und Schweißöfen nicht als ausreichend erwiesen, da bei sehr wesentlichen Differenzen in der Zugkraft doch nur so geringe Unterschiede an den gehobenen Wassersäulen zu beobachten sind, daß sie nicht mit genügender Schärfe gemessen werden können.

Dieser Mangel hat vorzüglich bei den Hüttenwerken hiesiger Gegend sich fühlbar gemacht, in welchen eine größere Anzahl von Puddel-, Schweißöfen- und Dampfkesselfeuerungen den Zug von einem gemeinsamen Schornstein erhalten, und da gerade unter diesen Umständen die Beurtheilung der Zugkraft jedes einzelnen Ofens besondere Wichtigkeit hat, so hat man sich vielfach bemüht, einen empfindlicheren Zugmesser zu construiren. Diese Versuche blieben bisher erfolglos, weil man meist den wissenschaftlichen Principien nicht Rechnung trug.

Man wollte z.B. das gehobene Wasser zwingen, eine längere Strecke zu durchlaufen, indem man den einen der beiden Schenkel des Manometers aus einer engeren Röhre anfertigte; bedachte aber nicht, daß nicht das gehobene Volum, sondern der Höhenunterschied der beiden Niveaus das Maaß für die auf der einen Seite entstandene Luftverdünnung und mithin für die Zugkraft gibt. Glücklicher war mein Gedanke, die Länge des Weges zu beobachten, welchen die Flüssigkeitstheile in dem langen |44| und engen horizontalen Verbindungsstück zweier verticaler communicirender Röhren von größerem Querschnitt durchlaufen müssen, wenn in einer der beiden verticalen Röhren die Flüssigkeit durch Ansaugen gehoben wird.

Nach diesem Principe ist ein Apparat construirt, welcher, was Genauigkeit und Bequemlichkeit der Handhabung betrifft, für die praktische Anwendung sich genügend bewährt hat. Derselbe wurde schon in der Sitzung des technischen Vereins für Eisenhüttenwesen zu Düsseldorf im Mai 1862 von Hrn. E. Elbers vorgezeigt und erregte durch die mit ihm gewonnenen Resultate das Interesse der Anwesenden. Da seitdem eine größere Anzahl Exemplare dieses Apparates angefertigt sind und beim Gebrauche sich bewährt haben, so werden vielleicht einige nähere Angaben darüber den Lesern dieser Zeitschrift willkommen seyn.

In seiner jetzigen Gestalt besteht der Apparat aus einer etwa 1 Meter langen und 3 Millimeter weiten starken Glasröhre A (siehe beigefügten Holzschnitt), an deren Enden zwei etwa 0,1 Meter lange und 0,015 Meter weite, möglichst cylindrische Röhren B, B rechtwinkelig angelöthet sind. An einer der beiden kürzeren Röhren sitzt rechtwinkelig ein kurzes, etwas engeres Ansatzstück C, auf welches bequem, aber dicht anschließend, ein Gummischlauch D, wie er häufig bei Gasbeleuchtungs-Vorrichtungen benutzt wird, aufgeschoben werden kann. Das andere Rohr B (auf der linken Seite) bleibt dabei oben offen.

Textabbildung Bd. 171, S. 44

Das Ganze wird nun auf einem Brete befestigt, welches auf eine horizontale Unterlage aufgestellt oder so an eine Wand aufgehängt werden kann, daß die längere Glasröhre eine horizontale Lage erhält. Auf der Seite des kurzen Ansatzrohres ist hinter der horizontalen Röhre eine Scala angebracht, deren Nullpunkt sich etwa in der Mitte der Röhre befindet.

Als Flüssigkeit zum Füllen des Apparates hat sich am besten Steinöl bewährt, welchem, wenn es nicht schon von Natur hinreichend gefärbt ist, durch Alkanna eine rothe Färbung gegeben werden kann. Bei den ersten Versuchen, bei denen Wasser und als Index eine kleine, das Rohr absperrende Wasserblase benutzt wurde, – ein Quecksilbertropfen ist der Trägheit wegen unbrauchbar, – war es nicht zu erreichen, |45| daß, wenn das Ansaugen auf der einen Seite aufhörte, der Index immer wieder genau auf die Stelle zurückkehrte, die er beim Ansaugen verlassen hatte. Daß der Anfang der Blase (d.h. dasjenige Ende, welches nach der Seite hin gekehrt ist, wohin die Bewegung beim Ansaugen erfolgt) immer wieder auf den Nullpunkt der Scala zurückkehrt, kann auch beim Steinöl nur dadurch erreicht werden, daß man die Blase länger macht, als den Weg, den sie zu durchlaufen hat, so daß also nach dem Ansaugen das hintere Ende der Blase den Nullpunkt nicht erreichen kann, und mithin der Theil der Röhre zwischen dem Nullpunkte und dem Theilstriche, bis wohin der Anfang der Blase vorgeschritten ist, leer von Flüssigkeit wird. In Fällen, in welchen während der Beobachtung die Länge der Blase durch Temperaturwechsel erheblich verändert werden kann, muß der Weg gemessen werden, welchen die Mitte der Blase zurücklegt.

Vor dem Gebrauche wird der Apparat vorläufig mit Steinöl so gefüllt, daß eine hinreichende Menge Luft in dem längeren Rohre bleibt, und in die Lage gebracht, welche er während der Beobachtung behalten soll. Darauf wird auf das Ansatzstück ein Kautschukschlauch geschoben, welcher am anderen Ende mit einem kurzen eisernen Rohre luftdicht verbunden ist, und alsdann der Anfang der Luftblase auf den Nullpunkt der Scala eingestellt, indem man durch Einträufeln oder Fortnehmen mittelst Fließpapier die in der freien verticalen Röhre enthaltene Flüssigkeit vermehrt oder vermindert. Man steckt nun das Eisenrohr in eine in dem Zugcanale angebrachte Oeffnung, welche darauf um das Rohr herum mit Lehm wieder ausgefüllt wird. Indem nun in der freien verticalen Röhre die Flüssigkeit herabgedrückt wird, muß der in das enge horizontale Rohr gedrängte Theil hier eine bedeutend größere Länge erhalten; verhalten sich, wie oben angegeben, die beiden Durchmesser wie 15 : 3, so muß diese Länge 25mal so groß werden. Wenn z.B. in der einen verticalen Röhre die Flüssigkeit um 10 Millimeter fällt, so wird die Luftblase sich um 250 Millimeter fortbewegen. Da in diesem Falle der Höhenunterschied der Niveaus in beiden Röhren 20 Millim. beträgt, so wird auf unserer horizontalen Scala der 12,5 fache Werth abgelesen. Durch Einführung anderer Dimensionen für die Durchmesser der Röhren kann diese Multiplication beliebig gesteigert, oder, wenn es bei starken Zugkräften bequemer seyn sollte, vermindert werden.

Eine rationelle Eintheilung der Scala würde sich leicht finden lassen, wenn die Dichtigkeit des angewendeten Steinöls bestimmt, und wenn die horizontale Röhre überall vollkommen gleich weit wäre, indem dann berechnet werden könnte, wie groß die Länge der einzelnen Grade gewählt |46| werden müßte, damit sie einen bestimmten Bruchtheil z.B. ein Zehntel, von der Höhe angäben, auf welche eine Wassersäule durch die auf den Apparat wirkende Zugkraft gehoben würde. Da nun aber jene beiden Bedingungen, und namentlich die letztere, nicht leicht zu erfüllen sind, so habe ich der Scala auf praktischem Wege eine solche rationelle Einheit zu Grunde zu legen gesucht.

Das zum Aufschieben des Gummischlauches bestimmte Ansatzstück der einen verticalen Röhre wurde nämlich mit einem Korkstopfen verschlossen, in welchem eine rechtwinkelig gebogene Glasröhre eingefügt war, deren nach unten gerichteter Theil in einem eine Pipette verschließenden Korkstopfen steckte. In diesen Korkstopfen wurde eine zweite zweimal in derselben Ebene rechtwinkelig gebogene Glasröhre eingefügt, deren zweiter nach unten gehender Schenkel wiederum in einem Korkstopfen steckte, welcher eine am unteren Ende nach Millimetern graduirte Glasröhre verschloß. Letztere stand lothrecht in einem Gefäß mit Wasser von viel größerem Durchmesser. Ließ man nun das in der Pipette enthaltene Wasser mittelst eines Quetschhahnes ausfließen, so wurde durch die Vergrößerung des über dem Wasser enthaltenen Luftraumes ein Ansaugen, sowohl der Flüssigkeit des Zugmessers, als auch des Wassers in der graduirten Röhre, bewirkt, und, da auf luftdichten Verschluß die nothwendige Sorgfalt verwendet war, blieb, wenn das Ausfließen des Wassers aus der Pipette unterbrochen wurde, die Luftblase, wie auch das Wasser, in der graduirten Röhre ruhig stehen.

Die Graduirung wurde nun so ausgeführt, daß, wenn durch tropfenweises Ausfließen aus der Pipette das Wasser um 5 Millimeter gestiegen war, und die Luftblase vollkommen stillstand, die Stelle bezeichnet wurde, bis wohin sie vorgerückt war; hierauf wurde das Wasser wieder um 5 Millim. steigen gelassen,14) der Stand der Luftblase bezeichnet und so fortgefahren, bis die Blase dem Ende des horizontalen Rohres nahe gekommen war. Diese ersten Abtheilungen der ersten Scala wurden zunächst in 5 gleiche Theile getheilt; werden diese als Einheiten oder Grade der Zugmesserscala angenommen, so ist 1 Grad des Zugmessers äquivalent einem Zehntel-Millimeter Wassersäule. Diese Grade sind je nach der Weite der Röhren groß genug, um noch weiter in zwei oder mehr Theile getheilt werden zu können, wenn noch schärfere Beobachtungen bezweckt werden sollten.

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Als Beweis für die Brauchbarkeit des vorbeschriebenen Apparates mögen die folgenden Beobachtungen dienen, welche mir von Hrn. E. Elbers aus einer Reihe von interessanten Versuchen zu diesem Zwecke gütigst mitgetheilt worden sind. – Es sey zuvor bemerkt, daß in dem Hüttenwerke von Funcke und Elbers, wo diese Versuche ausgeführt sind, die Puddelöfen paarweise mit dem Rücken aneinander liegen und mit cylindrischen Dampfkesseln versehen sind. Die Feuerzüge bestreichen von den Puddelöfen ab geradeaus die untere Fläche der Kessel, können am Ende der letzteren durch ein Register geschlossen werden, und fallen jeder für sich schräge in die rechtwinkelig an dem hinteren Ende der Kessel vorbeiführenden Luftcanäle, welche in die Schornsteine münden.

Die Empfindlichkeit des Apparates zeigt sich recht deutlich daraus, dah, wenn er am Zuge unter dem Kessel angebracht wird, ein Rückgang der Blase um etwa 5 Grade eintritt, sobald das Plättchen vor der Arbeitsöffnung der Puddelthür weggenommen wird, und die Blase um ebensoviel wieder vorangeht, wenn diese Oeffnung wieder geschlossen wird. Das Oeffnen und Schließen der ganzen Puddelofenthür bewirkt Schwankungen um 20 bis 30 Grade.

Während an dem hinter einem Ofen (A) liegenden Kessel eine Reparatur angenommen werden sollte, und deßhalb zur rascheren Abkühlung das Register geöffnet worden war, wurde an dem daneben und zwar dem Schornsteine näher liegenden Ofen (B) über kalten Gang geklagt. Um zu untersuchen, in wie weit das Oeffnen des Registers von A (also das Einströmen von kalter Luft) auf den Zug in B einen Einfluß ausübe, wurde der Zugmesser an dem Feuerzuge unter dem Kessel von B angebracht. Er zeigte nun bei wiederholten Messungen übereinstimmend, wenn das Register von A geöffnet war, 121 Grade, dagegen beim Schließen 165 Grade; das Einströmen der kalten Luft bewirkt mithin eine Differenz von 44 Graden in der Zugkraft.

Wie der Apparat die Aenderungen in der Zugkraft während verschiedener Perioden einer Puddelcharge angibt, zeigen die folgenden Beispiele. Es ergaben sich

beim letzten Umsetzen 151 Grade
bei halbgeschlossenem Register 82 „
bei offenem Register während der Vorbereitungen
für die neue Charge

142 „
während des Einschmelzens 165 „

Bemerkenswerth ist, daß in ihrer Lage und Construction übereinstimmende Oefen (bei auch im Uebrigen gleichen Verhältnissen) fast übereinstimmende Zahlen ergeben; die Zahlen werden kleiner, je weiter die |48| Oefen von dem gemeinschaftlichen Schornsteine entfernt liegen; schlecht gehende Oefen liefern durchgehend niedrigere Zahlen.

Schließlich noch ein Beispiel, welches zeigt, wie der Apparat dazu dienen kann, die Gesammtzugkraft eines Schornsteines, an welchem mehrere Oefen hängen, anzugeben. 8 Oefen, welche von demselben Schornsteine ihren Zug erhalten (indem vier an der einen und vier an der anderen Seite liegen), hatten folgende Zahlen ergeben:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
122 110 178 180 184 173 132 125,

in Summa 1204.

Nachdem an 1 und 2 eine Aenderung gemacht war, welche die Zugkraft vermehren sollte, ergaben sich (bei ziemlich gleicher Lufttemperatur) die folgenden Zahlen:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
145 160 170 175 163 160 123 112,

in Summa 1208.

Ich wiederhole, daß diese einzelnen Angaben nur als Beweise für die Brauchbarkeit des beschriebenen Zugmessers dienen sollen; die Discussion der Resultate möge einer anderen Gelegenheit vorbehalten bleiben.

Es braucht wohl kaum bemerkt zu werden, daß der Apparat sich auch bei Versuchen auf der hiesigen Gasanstalt als nützlich zur Messung des Gasdruckes bewährt hat.

|46|

Die große Weite des Gefäßes verhinderte ein merkliches Sinken des äußeren Niveaus, wie beim Gefäßbarometer.

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