Titel: Neues über die Kraftvertheilung mittels Preſsluft.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1890, Band 276 (S. 108–115)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj276/ar276017

Neues über die Kraftvertheilung mittels Preſsluft.

Die Arbeiten Riedler's und Radinger's über die Pariser Druckluftanlage, welche auch in D. p. J., 1889 273 * 481. * 492 eingehend gewürdigt wurden, haben in der Fachpresse die verschiedenartigste Behandlung erfahren. Während der gröſsere Theil der Fachpresse die Vortheile der Vertheilung von Druckluft für die Zwecke der Krafterzeugung unumwunden anerkannte und sich höchstens mit der Frage beschäftigte, ob man denn thatsächlich von einem System Popp sprechen dürfe und ob man nicht richtiger System Meyerhofer sagen müsse, lehnte sich ein kleiner Theil der Presse und zwar wohl ausschlieſslich die elektrotechnische Fachpresse gegen die Zweckmäſsigkeit der Druckluftvertheilung überhaupt auf. Ganz besonders traten diese Beurtheilungen auf, als seitens der Diskonto-Gesellschaft in Berlin eine Actiengesellschaft mit einem Kapital von 30 Millionen Mark zur Anlage von Druckluftanlagen gegründet wurde (Internationale Popp'sche Druckluft- und Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin) und die bestehenden Elektricitäts-Gesellschaften dadurch eine Concurrenz auch bezüglich ihres Absatzes an Strom zur Beleuchtung befürchten muſsten.

Im Allgemeinen ist die Zweckmäſsigkeit der Druckluftvertheilung lebhaft anerkannt und besonders auch die in Paris getroffenen technischen Einrichtungen sind als ausgezeichnet hingestellt. Eine sehr interessante Kennzeichnung der über die Druckluftvertheilung herrschenden Meinungen und Ausstellungen gibt Riedler in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1890 Heft 6.

Riedler hebt gegenüber dem Hinweise auf frühere Anlagen dieser Art zu Gunsten der Pariser Druckluftanlage hervor: die Centralisirung der Krafterzeugung und die Vorwärmung der Druckluft. Keine der bisherigen, auch der groſsartigsten, Druckluftanlagen machte von diesen wesentlichen Neuerungen richtigen Gebrauch; im Gegentheile arbeiteten selbst die gröſsten bisherigen Druckluftanlagen mit höchst unvollkommenen Maschinen für Lufterzeugung und noch unvollkommeneren für Luftverwerthung. Die wesentlichste Neuerung, die Vorwärmung der Druckluft, wurde bisher nur in technisch unvollkommenster Weise durchgeführt, und zwar wurde auf einigen Gruben nur die Eisbildung bekämpft durch Erhitzen des Auspuffrohres, Einspritzen von warmem Wasser in die Luftcylinder u. dgl. unvollkommene Einrichtungen. Selbst |109| dort, wo bisher die technischen Einrichtungen für Erzeugung und Ausnutzung der Druckluft für Bergbauzwecke am besten durchgeführt wurden, d. s. die Anlagen von Cornet, sind sie, mit den Popp'schen Einrichtungen verglichen, höchst unvollkommen und für den Groſsbetrieb durchaus nicht lebensfähig.

Für die praktische Durchführung der erwähnten Neuerungen, welche die Druckluft lebensfähig machten, muſs die Pariser Anlage als bahnbrechend angesehen werden; hieran ändert sich gar nichts, wenn nachher, wenn die Erfahrung vorliegt, gesagt wird, das sei nichts Neues. Das ist gerade das Kennzeichen des Einfachen und Zweckmäſsigen. Der in elektrotechnischen Journalen und auch von sehr vielen Elektrotechnikern ausgesprochene oder vermuthete Gegensatz zwischen Druckluft und Elektrotechnik besteht nach Riedler's Ansicht nicht. In der ganzen Geschichte der Erfindungen ist kein Beispiel bekannt, daſs je eine groſsartige, weittragende Erfindung an die ausführende Technik in so hohem Maſse die Anforderung nach Kraftlieferung gestellt hätte, wie dies von Seiten der elektrischen Beleuchtung thatsächlich der Fall ist. In der elektrischen Beleuchtung liegt unzweifelhaft ein Hauptfeld der Elektrotechnik; dieses Hauptfeld ist aber undenkbar ohne die ausgiebigste Versorgung der Städte mit Kraft. Ob diese Kraftversorgung nun durch Centralstationen in unmittelbarer Nähe der Dynamomaschinen erfolgt oder durch andere Motoren, das ist, meiner Auffassung nach, im Zusammenhange mit der Elektrotechnik nur ein technisches Detail.

Jede technische Einrichtung, jede Neuerung, welche in Städten Betriebskraft in ausreichender Menge zur Verfügung stellt, muſs der Elektrotechnik hochwillkommen sein. Das Popp'sche Druckluft verfahren ist zu dieser Kraftversorgung und insbesondere auch für die Zwecke der Elektrotechnik unzweifelhaft in hohem Maſse geeignet und berufen. Es ist unerfindlich, wie hieraus ein Gegensatz abgeleitet werden kann, da die eigentlichen elektrotechnischen Einrichtungen durch das genannte Verfahren in nichts beeinträchtigt werden, im Gegentheil, im höchsten Maſse gefördert werden müssen. Dieser Auffassung nach kann es gar keine innigere Interessengemeinschaft geben, als sie naturgemäſs bestehen muſs zwischen Elektrotechnik und Kraftlieferung. Ein Gegensatz kann nur künstlich dadurch hervorgerufen werden, daſs Elektrotechnik, d. i. das eigentliche Fach, verwechselt wird mit elektrotechnischen Unternehmungen.

Die „Elektrotechnische Zeitschrift“ veröffentlicht an der Spitze ihres ersten diesjährigen Heftes einen Aufsatz, der die ersten von Riedler bezieh. Radinger gegebenen Zahlen über die Nutzwirkung der Pariser Anlage stark kritisirt. Riedler gibt a. a. O. nun eine Vertheidigung seines Urtheils, aus welchem wir nur folgende besonders wichtige Punkte wiederbringen wollen.

Der Compressordruck ist in der „Elektrotechnischen Zeitschrift“ mit |110| 7at, der Druck in der Leitung mit 6at, der Arbeitsdruck in der Stadt mit 4at angegeben, und zwar in solcher Weise, daſs der Glaube erweckt wird, diese Pressungsunterschiede seien Verluste. Dies ist selbstverständlich nicht der Fall. Der Compressordruck ist nur deshalb in Paris höher als der Leitungsdruck, weil die Compressoren schlecht sind. Der Druckunterschied von 7 auf 6at kann durch richtige Compressorbauart vermieden werden. Der Arbeitsdruck in der Stadt muſs nicht 4at sein; er ist in Paris mit 4at,5 gewählt, um die Steigerungsfähigkeit der Luftmaschinen zu ermöglichen. Es besteht kein Hinderniſs, die Luftmaschinen in der Stadt mit beliebig höherer Luftpressung zu betreiben, einfach durch Aenderung der Belastung des Druckreglers.

Die „Elektrotechnische Zeitschrift“ gibt weiter die von Prof. Radinger durch seine Versuche festgestellten Zahlen für den Luftverbrauch der Luftmaschine an, und zwar: bei Betrieb mit kalter Luft 38cbm, mit vorgewärmter Luft 22cbm, mit vorgewärmter Luft bei Wassereinspritzung 14cbm,8 für die gebremste Stundenpferdekraft der Luftmaschine; diese Zahlen entsprechen dem Gesammtwirkungsgrade von 22,6, 39 bezieh. 58 Proc. Nicht hervorgehoben wird hierbei, daſs diese Zahlen alle Verluste in sich schlieſsen, ausschlieſslich eines etwaigen Verlustes durch Undichtheit der Rohrleitung, alle übrigen Verluste aber sind inbegriffen, wie dies aus der Controle der Versuche erkenntlich ist. Zu diesen Versuchszahlen ist zu bemerken, daſs sie gewonnen wurden mit sehr unvollkommen ausgeführten Maschinen (alte Dampfmaschinenmodelle), die selbstverständlich einen höheren Luftverbrauch ergeben müssen, der ganz wesentlich ermäſsigt werden kann durch Verwendung besserer Maschinen.

Riedler hatte seither gemeinsam mit Prof. Gutermuth Gelegenheit, bessere Luftmaschinen in Bezug auf ihren Luftverbrauch zu erproben. Hierbei hat sich für Luftmaschinen von 2 bis 4 geringerer Luftverbrauch ergeben als bei den von Radinger untersuchten schlechten 10pferdigen Maschinen. Die Radinger'schen Ergebnisse bedeuten keineswegs die Grenze des Wirkungsgrades, welcher durch Luftmaschinen erreicht werden kann.

Die „Elektrotechnische Zeitschrift“ sagt, die Pariser Anlage arbeite „nach Riedler mit 2500 und leiste „nach Radinger 180000cbm Luft, Hieraus wird gefolgert, daſs die für die Luftcompression aufzuwendende Arbeit um 20 Proc. gröſser sei, als angegeben. Nach dieser Ziffer wird der Wirkungsgrad der gesammten Anlage herunter von 58 Proc. auf 48,5, von 39 Proc. auf 32,8 und von 22,6 Proc. auf 19 Proc. gesetzt. Diese Berechnung stützt sich auf folgende Unterlagen:

Zunächst wird behauptet, die Undichtheit der Luftleitung betrage 7 Proc., und dementsprechend werden die erwähnten Wirkungsgrade weiter herunter auf 45 Proc., 30,5 und 17,7 Proc. herabgesetzt. Demgegenüber ist zu erwähnen, daſs für die Pariser Druckluftleitung durch |111| Versuche nachgewiesen ist, daſs eine nennenswerthe Undichtheit überhaupt nicht vorkommt, wenigstens durch ganze Procente nicht ausgedrückt werden kann.

Weiter kritisirt und verpönt der Aufsatz in der Elektrotechnischen Zeitschrift die Vorwärmung der Druckluft nach dem Popp'schen System. Thatsachen werden hierbei gar nicht erwähnt, sondern nur der Umstand angeführt, daſs die Brennstoffkosten bei dieser Vorwärmung erhöht werden, wenn Gasheizung angewandt wird.

Bezüglich des Brennstoffaufwandes für die Wasserverdampfung bezieh. Vorwärmung wird der Koksverbrauch auf 3/10k für 1 -Stunde angegeben. Bei den Dampfkesseln verbrauche man 5/10k Koks für die Wasser Verdampfung, folglich müſsten für die Beurtheilung des Popp'schen Verfahrens statt der (durch Versuche nachgewiesenen) 3/10k 6/10k Koks für die Vorwärmung der Luft gerechnet werden! Daſs die Wärmeübertragung im Popp'schen Vorwärmeofen ganz anders, bei anderen Temperaturunterschieden, anderer Wirkung der Heizflächen und der Wärmeübertragung erfolgt, als in einem Dampfkessel bei der Wasserverdampfung, ist hierbei unbeachtet gelassen. Die Wärmezuführung kann mit sehr geringem Brennstoffaufwande erfolgen und muſs in Folge der günstigen physikalischen Eigenschaften der Luft erfolgen.

Theoretisch steht nichts im Wege, die Vorwärmung der Druckluft so weit zu treiben, daſs für eine bestimmte Arbeitsleistung der Luftmaschinen gar keine Energie aus der Druckluftleitung gebraucht wird. Bis zur Heiſsluftmaschine oder Dampfmaschine ist aber dann noch ein weiter Weg, der keine Vortheile bieten kann. Während die Druckluft selbst in diesem extremsten Falle noch immer den groſsen Vorzug bietet, daſs die Luftmaschine mit hoher Spannung arbeitet, können Heiſsluftmaschinen bekanntlich nur mit niedriger Pressung arbeiten, sind in Folge dessen noch nie lebensfähig geworden, während andererseits die Druckluft als Kraftträger es ermöglicht, die Wärmezuführung mit viel niedrigeren Kosten zu bewirken, als dies im Wärmeprozesse der Dampfmaschine möglich ist.

Also selbst dann, wenn auf die extreme Ansicht eingegangen wird, bietet die Druckluft noch immer Vortheile, und zwar so groſse, daſs ihre Lebensfähigkeit in keiner Weise beeinträchtigt wird. Daſs aber die physikalischen und theoretischen Grundlagen der Druckluft bei mäſsiger Vorwärmung Vortheile ermöglichen, die bisher durch keine andere Uebertragungsart ausgenützt werden konnten, ist in der Kritik nicht weiter berührt.

Bessere 2pferdige Luftmotoren ergeben geringeren Luftverbrauch als die von Radinger untersuchten 10pferdigen Maschinen; technisch steht nichts im Wege, durch bessere Ausführung der Luftmaschinen als die in Paris verwendeten, für welche brauchbare Vorbilder bisher nicht vorlagen, den Luftverbrauch noch weiter herabzusetzen und den Wirkungsgrad |112| weit über die von Radinger gefundenen Zahlen zu erhöhen. Nach Riedler können Luftmaschinen mit Vorwärmung allein mit einem Luftverbrauche unter 15cbm für die gebremste Pferdekraftstunde arbeiten mit einem Gesammtnutzeffecte über 60 Proc., wobei die weiter noch mögliche Verminderung des Luftverbrauches noch nicht berücksichtigt ist.

Zu den Angaben über die Rohrleitung und deren Kosten sagt Riedler, daſs der Umstand, daſs in Paris ein Theil der Rohrleitung in die Abzugskanäle eingebaut ist, hinsichtlich des Kostenpunktes vielfach miſsverständlich aufgefaſst wird.

Bei der bestehenden Pariser Anlage ist ein erheblicher Theil der Rohrleitung nicht in die Kanäle eingebaut, sondern als gewöhnliche Erdleitung ausgeführt; die Kosten der letzteren sind nicht bedeutender, als die der Kanalleitung. Für die in diesem Jahre zur Ausführung gelangende 16000pferdige Centralanlage wird der gröſste Theil der Rohrleitung als Erdleitung mit geschweiſsten Schmiedeeisenröhren ausgeführt. Es ist vielleicht erwünscht, diese Thatsache hervorzuheben, weil die Art der Ausführung der bisherigen Rohrleitung in Paris vielfach zu einseitiger Beurtheilung des Kostenpunktes Veranlassung gegeben hat.

Der Schluſs des Aufsatzes in der „Elektrotechnischen Zeitschrift“ spricht sich dahin aus, daſs der Luftbetrieb „sich wohl für die Zwecke des Uhrenbetriebes nützlich erweisen kann, für die Vertheilung motorischer Kraft wird er nicht in der Lage sein, mit dem elektrischen Betriebe zu concurriren“.

Demgegenüber wird bemerkt, daſs bisher die Verhältnisse umgekehrt liegen, daſs die Druckluft in Paris einen groſsen Kraftvertheilungsbetrieb seit zwei Jahren mit dem gröſsten Erfolge aufzuweisen hat, was bei der Elektricität bisher nicht bekannt ist. Es sind bisher nur elektrische Kraftübertragungen bekannt geworden, Kraftvertheilungen in groſsem Maſsstabe sind bisher unbekannt, und zwischen Kraftübertragung von einem Punkte zu einem zweiten und Kraftvertheilung von einem Punkte zu Hunderten von Verbrauchsstellen, bei ganz unregelmäſsigen Anforderungen an die Kraftlieferung, ist noch ein weiter Weg.

Interessant sind die durch verschiedene Veröffentlichungen bekannt werdenden weiteren Anwendungen der Druckluft in Paris.

Es sind Installationen für die verschiedensten Betriebe ausgeführt worden und zwar für Nähmaschinen 15, Stickmaschinen 3, Zuschneidemaschinen 25, Fleischhackmaschinen 8, Schleifsteine 11, Pressen und Druckmaschinen 37, Sägen und Fräsen 55, Drehbänke aller Art 70; auſserdem für Blechscheren, Kaffeemühlen, Kaffeebrenner, zahnärztliche Apparate u.s.w.

Am 1. Juli 1889 waren 401 Motoren mit zusammen 1837 und 1108kgm im Betriebe, darunter 75 kleinste Motoren zu 6kgm und 18 gröſste Motoren zu 50 ; am meisten verbreitet sind die mittleren Motoren und zwar

|113|
58 zu ½
62 1
56 2
57 4 zusammen
––––
233 mittlere Motoren.

Die Preise, welche heute in Paris gefordert werden – der Cubikmeter zu 1½ Cent. gerechnet – sind für den Abnehmer folgende, und zwar bei:

1 Nähmaschinenmotor (von 6kgm) 7½ Cent, die Stunde; 1 Manneskraft (12kgm) 12 Cent. die Stunde; 24kgm 22 Cent., ½ 30 Cent. die Stunde; 1 bis 2 35, 2 bis 4 30, 5 bis 10 25, 10 und darüber 20 Cent. für die Stunde und Pferd.

Es werden aber auch Pauschalsummen für die Benutzung der comprimirten Luft gezahlt, und zwar für 3000 Arbeitsstunden im Jahr für Kräfte unter 1 700 Francs für 1 ; für Kräfte von 1 bis 10 600 Francs, für Kräfte von 10 und darüber 500 Francs für 1 .

Für die Einspritzung von Wasser in die Luftmaschinen bezieh. zur Erhitzung des so hergestellten Treibmittels bringt V. Popp in Paris (* D. R. P. Kl. 46 Nr. 49092 vom 9. Dec. 1888) die in Fig. 16 und 17 Taf. 5 dargestellte Einrichtung in Vorschlag. Dieselbe verfolgt den Zweck, die Wirkung bezieh. die Leistungsfähigkeit comprimirter Luft dadurch zu erhöhen, daſs nach vorheriger Heizung der gepreſsten Luft mit derselben ein weiteres Fluidum vermischt wird, welches durch seine Spannkraft in Verbindung mit der Luftspannung einen sehr bedeutenden summarischen Druck herstellt. Dieses zusätzliche Fluidum ist vorzugsweise Wasserdampf, welcher sich aber erst in der Preſsluft selbst entwickelt, nachdem er unter Form von Wasserstaub in dieselbe eingespritzt worden ist. Zu diesem Zwecke wird das einzuspritzende Wasser vorher geheizt und die Preſsluft auf hohe Temperatur gebracht, wobei durch Einspritzen von Heiſswasserstaub die Luft hygrometrisch gesättigt wird, die Feuchtigkeit aber sich durch den hohen Caloriengehalt der Preſsluft augenblicklich in überhitzten Dampf umbildet, wodurch also nicht allein eine hohe combinirte Spannung, sondern auch eine wirksamere Expansion für den Motor erzielt und auf die Organe desselben noch eine schmierende Wirkung ausgeübt wird.

Es sei a die Preſsluftleitung, welche von irgend einem Hauptpresser durch einen entsprechend wirkenden Druckregler mit Luft unter beständigem Druck beschickt wird und mittels des Ventils b den Motor ebenfalls unter beständigem Drucke speist, indem sich das Ventil je nach dem mehr oder weniger groſsen Kraftaufwande bezieh. schnellen Gang des Motors mehr oder weniger öffnet oder schlieſst. Das einzuspritzende Wasser ist in dem mit Wasserstandszeiger e ausgestatteten Reservoir d enthalten und befindet sich letzteres durch seine Rohrverbindung f unter demselben beständigen Drucke wie Rohr a, indem |114| Rohr f vor dem Ventil b in dasselbe einmündet. Das Reservoir ist mit einem Schraubenverschlusse versehen, welcher durch einen Aufsatz ersetzt werden kann, behufs Verbindung mit dem Druckrohre einer kleinen Pumpe, deren Wirkung und Bestimmung später erklärt wird. Reservoir d ist mit dem zum Heizen der Preſsluft bestimmten Ofen durch ein Rohr m verbunden. Der Heizofen nimmt die Preſsluft auf, ehe dieselbe in den Motor eintritt, und sie gelangt durch ein Rohr 1 in eine innere Kanalisation oder einen Durchgangskreis, welcher mit lothrechten Fängen ausgestattet ist, so daſs die Luft den ganzen Weg im Ofen abwechselnd von oben nach unten und von unten nach oben zurücklegen muſs, um durch das Speiserohr 3 nach dem Motor abzugehen. Die Hitze der Hülle 4, welche besagte Fänge einschlieſst, sowie diejenige der nach dem Kamin abziehenden Verbrennungsgase wird zum Heizen des Spritzwassers im Reservoir d benutzt. Zu diesem Zwecke ist zwischen der Hülle 4 und dem äuſseren Mantel 5 des Ofens ein Schlangenrohr 6 angeordnet, dessen Durchmesser und Länge nach der dem Wasser am vortheilhaftesten zu gebenden Temperatur berechnet ist.

Das Wasser im Reservoir d wird in das Schlangenrohr getrieben durch den Druckunterschied, welcher zwischen dem beständigen Drucke im Rohre a vor dem Ventil b und dem wechselnden Drucke hinter Ventil b im Rohre 1 herrscht, und folgt hieraus, daſs das Wasser mit um so mehr Kraft in das Schlangenrohr eintritt, als die Druckverschiedenheit gröſser ist.

Die dadurch im Schlangenrohre geheizte Flüssigkeit ist am Ende desselben durch Rohr g in ein kleines gepanzertes Gefäſs i mit sichtbarem Ausflusse gedrückt und tritt aus demselben die heiſse Flüssigkeit durch ein kleines Injections- bezieh. Zerstäubungsrohr j in das nach dem Ofen führende Preſsluftspeiserohr 1, wo die zerstäubte Flüssigkeit bei k von der Preſsluft mitgenommen und letztere vor ihrem Eintritte in den Ofen hygrometrisch gesättigt wird. Im Inneren des Ofens verwandelt sich die Feuchtigkeit durch die hohe Temperatur sofort in überhitzten Dampf, wodurch dann die Spannung bedeutend erhöht und der Luftverbrauch bedeutend vermindert wird.

Durch den Umstand, daſs der Druckunterschied, welcher das Wasser in das Schlangenrohr treibt, veränderlich ist, indem der Druck an der einen Seite stets beständig und an der anderen unbeständig ist, ist auch die Wassereinspritzung veränderlich, so daſs sich also dieselbe selbsthätig regulirt.

Ungeachtet dessen kommt aber noch eine besondere Construction zur Anwendung, mittels welcher die Regulirung so genau ist, daſs nur die eben erforderliche Quantität Flüssigkeit, welche genau der im Motor verbrauchten Luftmenge proportional ist, mitgerissen wird.

Der Hebel n, welcher einen wesentlichen Theil des Ventils bildet und mit dem Gewichte o belastet ist, wird nach p verlängert. Der |115| Hebel p ist an den senkrechten Hebel q gelenkt, welcher seinerseits an das Ende eines Hebels r gelenkt ist, wobei letzterer an dem in das Rohr eingeschalteten Hahn s befestigt ist Hieraus folgt, daſs, wenn sich das Ventil b zum Durchlaſs einer gröſseren Menge Druckluft hebt, der Hebel r den Hahn s öffnet, wodurch eine gröſsere Menge Wasser in das Schlangenrohr eintritt.

Ein vor dem Ventil b auf Rohr a angebrachtes Manometer bezeichnet den beständigen Druck, während ein Manometer und ein Thermometer hinter dem Ventil auf Rohr 1 den Druck und die Temperatur der mit Wasser vermischten Preſsluft anzeigen. Reservoir d ist ebenfalls mit einem Manometer ausgestattet, welches stets mit dem auf Rohr a übereinstimmend sein muſs, und endlich bezeichnet ein Thermometer auf Rohr 3, welches das Gemisch von comprimirter Luft und Dampf nach dem Motor leitet, die Temperatur des Gemisches.

Um die beschriebene Anordnung vollständig zu machen, ist es erforderlich, daſs das Wasser im Reservoir d während des Vorganges erneuert werden kann, ohne dadurch die verschiedenen Arbeiten zu beeinträchtigen. Zu diesem Zwecke taucht das Entweichungsrohr des Motors in ein mit Wasser gefülltes Gefäſs, so daſs der mit der comprimirten Luft vermischte Dampf nach ausgeübter Wirkung sich in diesem Gefäſse condensirt, wobei eine vorhin erwähnte kleine Pumpe das eingespritzte Wasser wieder an Reservoir d abgibt, so daſs also stets dasselbe Wasser zum Einspritzen benutzt wird und nur der absolut verdampfte Theil ersetzt werden muſs.

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