Titel: Polytechnische Rundschau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1909, Band 324 (S. 221–224)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj324/ar324069

Polytechnische Rundschau.

Blitzschutz bei elektrischen Bahnen in Amerika.

Mit Rücksicht darauf, daß zur Speisung der Fahrzeuge meist Gleichstrom von etwa 600 Volt aus Umformerwerken dient und daß den letzteren die Energie als Drehstrom mit etwa 13000 Volt Spannung zugeführt wird, ergeben sich bei elektrischen Bahnen zwei Arten von Blitzableitern1), Diese müssen bei der Gleichstromanlage sowohl in der Oberleitung als auch auf dem Motorwagen angebracht werden und mit Rücksicht auf die der niedrigen Spannung entsprechende geringe Isolation äußerst betriebssicher sein. Ferner ist ihre Erdung durch eine auf dem kürzesten Wege zu den Fahrschienen verlaufende Leitung zu bewirken. Günstig für den Blitzschutz ist, daß zum mindesten an vielen Stellen Bäume und Häuser die Leitung überragen und daher die Blitzgefahr verringern.

Im Wechselstromkreise haben einerseits die unmittelbar an die Leitung angeschlossenen Transformatoren eine sehr hohe Isolation, anderseits ist der Blitzschutz günstiger zu erzielen, da die zu schützenden Apparate an den Leitungsenden in geschlossenen Räumen untergebracht sind. Im übrigen verliert der von einem Blitzschlag induzierte Strom sehr an Spannung, wenn er, was wohl meistens der Fall ist, ein längeres Leitungsstück durchfließen muß. Tritt der seltene Fall ein, daß ein Blitzschlag unmittelbar die Leitung trifft, so würde zwar ein Blitzableiter neuester Bauart auch eine derartige Beanspruchung aushalten. Da der Blitz jedoch am nächsten Mast zur Erde übersprüngt, käme das Arbeiten der Blitzschutzvorrichtung nur in Frage, wenn sie sich zufällig an der Einschlagstelle befindet. Blitzschläge, die in der Nähe der Leitung auftreten, erzeugen Induktionsströme, welche bis zum Leitungsende fließen, dort durch eine Drosselspule aufgehalten und durch einen geeigneten Blitzableiter zur Erde abgeleitet werden. Folgt der Arbeitsstrom dem nach Erde übergeschlagenen Funken im Blitzableiter, so muß der letztere imstande sein, diesen Strom zu unterbrechen.

Ein Blitzableiter soll jedoch außerdem die Anlage auch gegen solche Ueberspannungen sichern können, |222| die von Resonanzerscheinungen herrühren. Das wesentlichste hierbei ist, daß diese Erscheinungen während einer längeren Zeitdauer auftreten können und daß sie infolgedessen hohe Anforderungen an die Apparate stellen. Mehrfach-Funkenstrecken werden einige Minuten lang, Aluminiumblitzableiter mit vorgeschalteter Funkenstrecke 30 Minuten lang eine derartige Beanspruchung aushalten können. Zweckmäßig werden daher nur die letzteren angewendet, da erst die angegebene Zeit genügend sein dürfte, um Abhilfe zu schaffen.

Bei dem Aluminiumblitzableiter wird die Ableitung des Arbeitsstromes beschränkt, ohne daß die Ableitung der Ueberspannung irgendwie behindert wird. Die Wirkung beruht auf einer gegenelektromotorischen Kraft, die durch ein die Aluminiumplatten überziehendes Häutchen erzeugt wird. Bei den meisten anderen Blitzableitern ist ein Ohmscher Widerstand zur Begrenzung des nach Erde übergeschlagenen Arbeitsstromes verwendet worden, der jedoch den Nachteil hat, daß er auch die Ableitung der atmosphärischen Elektrizität erschwert und somit die Wirkungsweise verschlechtert.

Für 600 Volt Gleichstrom verwendet man zwei hintereinander geschaltete Aluminiumzellen, die unmittelbar an die Leitung angeschlossen sind. Von der Zwischenschaltung einer Funkenstrecke sieht man ab, da der geringste betriebssicher zu verwendende Luftzwischenraum erst bei einer Ueberspannung von 2 bis 3000 Volt durchschlagen wird. Durch ein derartiges Zellenpaar geht ständig ein Strom von 0,001 bis 0,005 Ampere zur Erde. Dieser Strom ist übrigens die Ursache davon, daß die positiven Elektroden der Zellen abgenutzt werden. Immerhin beträgt deren Lebensdauer mehr als ein Jahr.

Der Wechselstrom-Hochspannungsblitzableiter besteht aus einer Säule, die aus konischen in 6 mm Abstand voneinander aufgeschichteten Gefäßen hergestellt ist. Die Zwischenräume sind mit dem Elektrolyten teilweise gefüllt. Mit Rücksicht auf die starke Abnutzung bei Wechselstrom werden die Zellen an die zu schützende Leitung unter Zwischenschaltung einer Funkenstrecke angelegt, die bereits von geringen Ueberspannungen überwunden wird.

Zur Herstellung einer guten Erdung empfiehlt der Verfasser, eine größere Anzahl Gasrohre in Abständen von 1½ bis 2½ m in den Erdboden einzubringen und untereinander durch ein Kupferseil leitend zu verbinden. Sollte die Leitfähigkeit des Bodens mäßig sein, so kann an jedem Rohr ein Loch ausgehoben, einige Kilo Salz hineingeschüttet und durch Wasser im Boden verteilt werden. (Creighton.) (Electric Railway Journal 1908, Bd. II, S. 996–998.)

Pr.

Schaltung von Bahnmotoren.

Als Spragne im Jahre 1898 auf der South Side Elevated in Chicago zum erstenmal eine sogenannte Zugsteuerung anwendete, bei der die auf mehreren Wagen angeordneten Motoren gemeinsam von einem Führerstand aus gesteuert wurden, benutzte er bereits ein Stromrelais, welches selbsttätig das Fortschreiten des Einschaltvorganges überwachte. Erst in neuerer Zeit hat man jedoch diese Regelung in größerem Umfange angewendet. Sie schützt erstens die Motoren und die elektrische Ausrüstung vor Ueberanstrengung mit zu großen Strömen, die bei ungeschicktem Schalten auftreten können. Ferner ist es möglich, hierdurch eine wirksame und gleichförmige Beschleunigung zu erzielen, ohne die Fahrgäste durch Stöße zu belästigen, und schließlich wird der Wagenführer entlastet, so daß er der Beobachtung der Strecke größere Aufmerksamkeit widmen kann. Allerdings sind die Anfahrverhältnisse für einen schwachbesetzten Zug auf ebener Strecke andere, als für einen überfüllten Zug in einer kleinen Krümmung oder auf einer großen Steigung. Im letzteren Fall wird zweckmäßig dem Höchststromrelais ein Widerstand parallel geschaltet; außerdem empfiehlt es sich, das Relais mit einer Dämpfung zu versehen, um das Fortschreiten des Einschaltens auch von der Zeit abhängig zu machen.

Die gleichförmigste Belastung der Motoren wird selbstverständlich durch eine möglichst große Stufenzahl erzielt. Mit Rücksicht auf die Wirtschaftlichkeit, Einfachheit und Betriebssicherheit empfiehlt sich dagegen eine geringe Anzahl von Schaltstufen, und man arbeitet im allgemeinen mit fünf Einschaltstufen für die hintereinanderliegenden und vier Einschaltstufen für die parallelgeschalteten Motoren. Als zweckmäßig hat es sich herausgestellt, beim Uebergang von einer Stufe auf die nächste die Beschleunigung nicht um mehr als 0,3 m i.d. Sek., bei Personenbeförderung und bei Güterbeförderung die Zugkraft nicht um mehr als 15 v.H. zu ändern.

Bei der Regelung von Gleichstrommotoren hat sich für den Uebergang von Hintereinander- auf Parallelschaltung die sogenannte Brückenschaltung am meisten eingebürgert. Bei ihr sind für zwei Motoren zwei getrennte Widerstandsgruppen vorhanden, die anfangs in Hintereinanderschaltung liegen und nach und nach kurz geschlossen werden. Hierauf werden die den Widerständen zugekehrten Motorklemmen unmittelbar überbrückt und die Widerstände den Motoren derart parallel geschaltet, daß nach Oeffnen des Ueberbrückungsschalters je ein Motor und ein Widerstand in Reihe und die so gebildeten Gruppen einander parallel geschaltet sind. Durch stufenweises Kurzschließen der Widerstände wird schließlich das Einschalten beendet.

Für die Steuerung der Einzelschalter auf den Fahrzeugen verwendet die Westinghouse-Gesellschaft Druckluftmotoren und Druckluftzylinder, deren Ein- und Auslaßventile mittels besonderer Niederspannungsströme gesteuert werden. Als Vorteil hierfür wird geltend gemacht, daß der Betrieb der Schaltapparate vom Fahrstrom unabhängig ist, daß in allen Apparaten eine sehr große und dauernd gleiche Steuerkraft zur Verfügung steht, und daß schließlich die Steuerschalter in den Führerständen nur Strom geringer Spannung führen. (Case und Cooper.) [Electric Railway. Journal 1908 Bd. II, S. 1093–1095 u.S. 1109–1111.]

Pr.

Windkraft-Elektrizitätswerke.

Die von den Deutschen Windturbinen-Werken in Dresden in Tremsbütel (Bezirk Hamburg) errichtete Herkules-Windturbinen-Anlage, die zum Betrieb einer kleinen elektrischen Zentrale mit einem Anschlußwert von etwa 40 KW dient, besteht aus einer auf einem stählernen Turm von 29 m Flöhe aufgestellten Turbine von 12 m Raddurchmesser. Letztere hat starre, fest vernietete Windflügel aus Stahlblech. Das Drehmoment wird durch ein konisches Räderpaar und eine senkrechte Welle auf ein Vorgelege übertragen, welches die Dynamomaschine antreibt. Die Einstellung des Rades nach der Windrichtung erfolgt durch eine Fahne, welche im Motorkörper beweglich gelagert ist, die Regulierung nach der Windstärke mittels einer Seitenfahne, durch welche bei steigender Windstärke das ganze Rad mehr und mehr parallel zur Windrichtung gestellt und die dem Wind ausgesetzte Fläche verkleinert wird. Der bisherige Betrieb hat gezeigt, daß trotz außerordentlich starker Stürme keine Beschädigungen eintraten. Die Leistung der Windturbine beträgt bei 4 bis 4 m Windgeschwindigkeit in der Sekunde 6 PS, bei 6 bis 7 m 14 PS und bei 8 m etwa 30 PS. Die Dynamo ist als Wendepolmaschine |223| ausgeführt und wurde unter Zugrundelegung von 6 bis 7 m Windgeschwindigkeit für 80 Amp. bei 110 Volt und 1350 Umdr./Min. bemessen. Die Anlagekosten betragen 32700 Mk., die jährlichen Betriebskosten 4550 Mk. gegenüber 6770 Mk. bei der bisherigen Stromerzeugung mit zwei durch Benzinmotoren von 12 und 20 PS angetriebenen Gleichstromdynamos und einer Batterie, deren Anlagekosten auf 20600 Mk. sich beliefen. Diese neue Anlage bedarf nur sehr geringer Aufsicht, die sich auf ein wöchentliches Nachfüllen der Oelgefäße beschränkt. (Elektrotechnische Zeitschrift 1908 S. 1250.)

J.

Luftdruckhammer zum Aufziehen von Radkränzen.

Textabbildung Bd. 324, S. 223
Textabbildung Bd. 324, S. 223

Nachstehende Abbildungen (Fig. 1 u. 2) stellen eine Maschine dar, die zum Aufziehen der Radkränze auf Eisenbahnwagen und Lokomotiv-Rädern benutzt wird. Sie arbeitet mittels Luftdruck. Die in die Zylinder gepreßte Luft wird von einer doppeltwirkenden Pumpe erzeugt, deren Antrieb entweder durch Riemen oder Motor erfolgen kann. Das Triebwerk der Pumpe sowie der Zylinder bestehen aus Gußstahl, während der Kolben und die Kolbenstange aus einem Stück geschmiedet sind. Die Regulierung ist eine genaue und geschieht wie folgt. Beim größten Ausschlage der am Zylinder befindlichen Handkurbel (Fig. 1) nach rechts, hebt sich der Fallbär bis zu seiner höchsten Stellung und verbleibt dort, die Amboßfläche freilassend. Bei einer geringen Bewegung der Kurbel nach links senkt sich der Hammer langsam und erst bei einer weiteren Bewegung der Kurbel fällt der Bär mit steigender Heftigkeit nieder. Er läßt sich aber während des Arbeitens durch einen raschen Griff an den unter der Kurbel befindlichen Handhebel leicht in seiner Bewegung aufhalten. Die Firma B.& S. Massey in Manchester, welche diese Luftdruckhammer baut, versieht sie mit Rädertischen in zwei verschiedenen Größen, nämlich solche für gewöhnliche Eisenbahnwagenräder und solche für Lokomotivräder. Jeder Tisch läßt sich derart regulieren, daß sich sein Durchmesser dem der Räder anpaßt. Der mittlere Teil des Tisches ist als Trommel drehbar ausgebildet, das zu bearbeitende Rad mit sich tragend. Für Räder kleineren Durchmessers dreht sich diese Trommel bei gleichmäßiger Geschwindigkeit. Der Hammer für größere Räder besitzt eine Gegenwelle, welche mittels Kegelräder sowohl das Getriebe als auch die sich drehende Scheibe treibt. (Fig. 2.) Das Aufziehen eines Radkranzes auf ein Rad von 6 Zoll Durchmesser wird in einem Zeitraum von 35 Sekunden bewerkstelligt. Die ganze Arbeit des Aufziehens einschließlich des Auf- und Abspannens beträgt 5 Minuten. Abgesehen von einer Ersparnis an Arbeitskräften bietet der vorgeschriebene Luftdruckhammer eine wesentliche Ersparnis an Zeit im Vergleich zur Handarbeit. Der Hub des Hammers beträgt 8 Zoll, und das Gewicht der Maschine beläuft sich für den Hammer der kleineren Bauart auf 3,14 t und für den der größeren Konstruktion auf 5½ t.

B.

Veränderungen des Betons durch Rauchgase.

Um die Wirkung der Rauchgase der Lokomotiven auf den Beton festzustellen, wurde auf Veranlassung der K.K. Generalinspektion der Oesterreichischen Eisenbahnen der Beton zweier jetzt 18 Jahre alter Monierbrücken bei den Stationen Mödling und Guntramsdorf der Südbahn untersucht. Diese Brücken bestehen aus 2 bzw. 3 je 10 m weiten im Scheitel 15 cm, im Kämpfer 30 cm starken Eisenbetongewölben, deren Eiseneinlagen 1 bis 3 cm stark von Beton umhüllt waren. Die Betonmischung war in Mödling 1 : 5, in Guntramsdorf 1 : 3. Das im Verschubbereiche gelegene Bauwerk in Mödling war häufig den Rauchgasen längere Zeit darunter stehender Lokomotiven ausgesetzt, während das Bauwerk in Guntramsdorf nur von Rauchgasen durchfahrender Lokomotiven getroffen wurde. Die untersuchten Proben waren den am meisten den Rauchgasen ausgesetzten Stellen in 1 cm Schichtstärke entnommen, um die Tiefe des Einflusses der Rauchgase feststellen zu können. Die Eiseneinlagen wurden an den untersuchten Stellen freigelegt. Die Oberfläche des Betons zeigte keine sichtbaren Veränderungen, außer einem dünnen Rußbeschlag über dem Wege des Rauchfanges. Die bloßgelegten Eisen einschließlich der Bindedrähte zeigten eine tadellose, schwach bläuliche Oberfläche, an der der Beton festhaftete. Nur an einer schlecht ausgeführten porösen Stelle, die absichtlich als Probestelle gewählt wurde, zeigten die Tragstäbe Roststellen bis ½ mm Tiefe, von denen der Beton sieht leicht ablöste, während die Bindedrähte teilweise durchgerostet waren. Der Beton war durch braunes Eisenoxydhydrat gefärbt. Der Wasserdampf der Rauchgase war also bis zum Eisen gedrungen und hatte den Rost erzeugt, der sich in den Poren des Betons ablagerte. Von den Bestandteilen der Rauchgase wirken besonders die Kohlensäure und die schwefelige Säure auf den Beton ein1). Die Kohlensäure karbonisiert den im Beton enthaltenen freien Kalk und zersetzt die schwefelverbindungen unter Ausscheidung von Schwefelwasserstoff. Die schwefelige Säure oxydiert sich im Beton infolge der Feuchtigkeit der Luft zu Schwefelsäure, die sich mit dem freien Kalk |224| zu Gips verbindet. Diese chemischen Veränderungen zeigten sich nur in der Nähe der Oberfläche in größerem Maße. Schließlich hat sich gezeigt, daß der Zement einen Teil der Kieselsäure des Sandes im Laufe der Jahre aufgeschlossen hat. Der Beton und die Eiseneinlagen sind durch die Einwirkung der Rauchgase praktisch nicht entwertet worden. (Gebauer.) [Beton u. Eisen 1908, S. 375–377.]

Dr.-Ing. Weiske.

Alkohol aus Holz.

Ueber die fast 100 Jahre alte Aufgabe, aus Zellstoff durch Kochen mit Schwefelsäure und Vergären des so erhaltenen Zuckers mit guter Ausbeute Alkohol herzustellen, hat T. Koerner vergleichende Versuche angestellt. Er findet die Angabe von Simonsen, daß aus 1 kg Holz trockenem 60 g Alkohol gewonnen werden, bestätigt. Da 1 kg Holz etwa 50 v.H. Zellulose enthält, die theoretisch über ¼ kg Alkohol ergeben könnten, so folgt, daß aus dem Zellulosemolekül nur ein mäßiger Teil (günstigstens etwa ¼ abgespalten und in vergärbaren Zucker übergeführt wird.

Entgegen den Patenten von Classen erwies sich der Zusatz von schwefliger Säure als schädlich für die Ausbeute, ebenso Ozon (Patent von Roth und Grenzen).

Auch chromsaures Kali und Kaliumpersulfat wirkten ungünstig, dagegen erhöhte der Zusatz von Wasserstoffsuperoxyd die Ausbeute um die Hälfte. Koerner schließt daraus, daß schwache Oxydationsmittel die Zellulose in eine der Zuckerbildung geneigte Verbindung (wohl Hydrozellulose) überführen. (Zeitschrift f. angewandte Chemie 1900 S. 2353–2359.)

A.

|221|

Siehe D. P. J. 1908, S. 70.

|223|

s. D.p. J 1908, S. 494.

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