Titel: Polytechnische Rundschau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1910, Band 325 (S. 429–432)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj325/ar325126

Polytechnische Rundschau.

Untersuchung einer 1000pferdigen Dampfturbine der Sächsischen Maschinenfabrik,

insbesondere über den Einfluß von Bandagen und Schaufelteilung. Die S M F-Turbine der Sächsischen Maschinenfabrik vorm. Rich. Hartmann in Chemnitz ist eine mehrstufige Aktionsturbine in der Bauart ähnlich der Zoelly-Turbine. Die von Prof. Josse untersuchte Maschine besaß zehn Stufen in drei Gruppen geteilt, von denen die erste zwei, die mittlere drei und die letzte fünf Räder aufwies. Neuere Ausführungen haben nur zwei Rädergruppen von gleichem Durchmesser aber zunehmender Beaufschlagung, in der Niederdruckgruppe außerdem noch zunehmende Schaufellänge. Die Einzelräder haben voll bearbeitete Radscheiben aus Siemens-Martin-Stahl, die auf die für jedes Rad abgesetzte Welle geschoben sind. Bei den Versuchen wurden zwei Arten der Schaufelung für die Laufräder untersucht; das eine Mal ohne Begrenzung der Laufradschaufeln durch ein umgelegtes Band und mit großer Schaufelteilung, das andere Mal mit eingelegter Bandage und kleiner Teilung. Die Bandage bestand aus Segmenten, die mit zapfenartigen Ansätzen der Schaufeln autogen verschweißt waren. Zur Sicherung gegen die Wirkung der Fliehkraft war ein Nickelstahldraht darum gewunden. Die Nachgiebigkeit dieser Drahtbandage erhöht die Sicherheit der Verbindung; auch bei einer erhöhten Tourenzahl, bei welcher die Zugspannungen im Draht rechnungsmäßig die Bruchfestigkeit überschreiten müßten, zerriß der Draht nicht. Die Leitradschaufeln aus Stahlblech sind in die gußeisernen Zwischenwände, welche die einzelnen Druckstufen von einander trennen, eingegossen. An der Durchtrittsstelle der Welle sind Büchsen lose um die Laufradnaben herum eingesetzt, welche zwei benachbarte Druckräume bilden; sie werden durch den Dampfdruck in achsialer Richtung gegen die Nabe der Leitradwand gepreßt und so gedichtet, behalten dabei eine kleine Beweglichkeit für die Formänderung der Welle. Beim Uebergang von der Hoch- zur Niederdruckgruppe findet sich eine längere Labyrinthdichtung, welche zugleich der Welle eine Führung beim Durchgang durch die kritische Tourenzahl gibt.

Der Frischdampf tritt aus einem ringförmigen Kanal an der vorderen Stirnwand der Turbine dem ersten Leitrad zu, durch ein besonderes Ventil kann aus diesem Kanal für die Ueberlastung Frischdampf auch der dritten Stufe zugeführt werden. Das Gehäuse ist in einer Horizontalebene in der Turbinenachse geteilt und kann mit seinem oberen Teil leicht abgehoben werden; außerdem noch in einer Vertikalebene in Höhe der letzten Hochdruckstufe. Die Füße zur Stützung des Gehäuses sitzen in der Mitte, so daß sich das Gehäuse selbst nach beiden Seiten frei ausdehnen kann; der Wärmedehnung ist sorgfältig Rechnung getragen. Die Wellenlager haben Kühlwassermäntel und Preßölschmierung; ein Kammlager nimmt die axialen Kräfte auf. Am Ende der Welle ist der Schneckenradtrieb für den Regulator und der Sicherheitsregulator angeordnet. Die Dichtung der Welle erfolgt bei neueren Ausführungen durch geteilte Kolbenringe, die mit Schlauchfedern leicht gegen die Welle gepreßt werden. Auch für die Dichtung in axialer Richtung sind Federn eingebaut. Zur Aushilfe ist noch eine Dichtung mit Dampf vorgesehen. Durch einen Flügelring am Ende der Dichtung nach außen hin wird ein Austreten von Dampf vermieden, indem dadurch Luft eingesaugt und mit dem durchgetretenen Dampf irgend wohin unter Wasser abgeführt wird.

Bei den Versuchen war die Turbine mit einem Drehstromgenerator gekuppelt, dessen Energie in einem Wasserwiderstand vernichtet wurde. Es wurden bei annähernd gleichen Dampfverhältnissen die Leistung verändert. Die Verluste des Generators waren bekannt.

Die Messung von Druck und Temperatur in jeder Rädergruppe ermöglichte die Bestimmung des Wirkungsgrades in jeder Gruppe. Bei den Versuchen ohne Bandagen |430| und mit großer Schaufelteilung zeigte die Hochdruckgruppe bei allen Belastungen den schlechtesten Wirkungsgrad mit etwa 42 v. H. wegen der größeren Dichte des Dampfes und der geringen Beaufschlagung. Die Mitteldruckgruppe bewegte sich zwischen 56,3 und 60 v. H. bei der Niederdruckgruppe betrug der Wirkungsgrad bei Vollast 60 v. H., bei ⅔ Last 54 und bei ⅓ 55 v. H., in beiden letzteren Fällen etwas niedriger als bei der Mitteldruckgruppe. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Strahlungs- und Leitungsverluste nicht berücksichtigt sind, die besonders in der Hochdruckgruppe auftreten; der Wirkungsgrad der Niederdruckgruppe ist aus der tatsächlichen Leistung, nicht aus den Dampfzuständen bestimmt und erscheint deshalb gegenüber den beiden anderen Gruppen etwas ungünstig.

Versuche ohne Bandagen
mit großer Schaufelteilung
Versuche mit Bandagen
und mit kleiner Schaufelteilung
Elektrische Leistung KW 639 439 216,5 699 500,5 176,4
Effektive Leistung der Turbine PSe 955 675 376,5 1039 766 323
Umdrehungen i. d. Min. 3018 2987 2985 3015 3040 3010
Dampfdruck vor dem 1. Leitrad kg/qcm abs. 11,34 8,25 5,07 11,61 8,42 4,04
Ueberhitzung vor dem 1. Leitrad °C 104,6 99,8 112,5 266 255 232
Dampfdruck am Austritt kg/qcm abs 0,058 0,046 0,037 0,061 0,042 0,028
Temperatur am Austritt °C 34,7 29,5 25,2 35 29,5 23
Stündlicher Dampfverbrauch für 1 PSe-Stunde kg 5,25 5,65 6,09 5,23 5,26 5,94
Ausgenutztes Wärmegefälle Wärmeeinheiten/kg 122,3 114,5 108,6 122,6 122,9 111,0
Verfügbares Wärmegefälle „ 207 201,5 189,3 201,5 201,5 182,8
Thermischer Wirkungsgrad v. H. 59,2 57 57 0,609 0,610 0,607

Bei den Versuchen mit Bandagen und mit kleinerer Schaufelteilung erreichte der Gesamtgütegrad bei Vollbelastung 61 v. H., also 2 v. H. mehr als beim ersten Versuch, auch bei den geringeren Belastungen war der Gütegrad höher. An der Verbesserung waren hauptsächlich die Hoch- und Mitteldruckgruppe beteiligt, wo sie bei Vollast 6 bezw. 10 v. H. betrug, dagegen haben sich die Gütegrade der Niederdruckgruppe bei allen Belastungen nur wenig durch die Bandagen und die geringere Schaufelteilung geändert. Es scheint, daß bei den kleineren Schaufelhöhen der Hoch- und Mitteldruckgruppe die Bandagen viel wirksamer den auftretenden Störungen begegnen als bei der Niederdruckgruppe. In wie weit die engere Schaufelteilung an der Verbesserung beteiligt war, konnte nicht festgestellt werden.

Durch Auslaufversuche wurde die Eigenreibung der Turbine bestimmt und in Rad- und Lagerreibung getrennt, dadurch daß die Größe der Reibung für einen Druck 0 im Turbinengehäuse durch Extrapolation bestimmt wurde. Letztere ergab sich zu ungefähr 15 PS bei 3000 Umdrehungen.

Ohne
Bandagen
Mit
Bandagen
Absoluter Druck i. d. Turbine kg/qcm 0,041 0,392 0,033 0,304
Trägheitsmom. D. Rotier. Teile kg/qcm 6,9 6,9 7,3 7,3
Verzögerung sek–2 6,8 23,0 5,35 15,15
Drehmoment d. Reibungskräfte kg 4,91 16,58 4,09 11,6
Reibungsarbeit bei 3000 Umdreh. PS 20,6 69,4 17,1 48,5

Darnach wurde auch die Radreibung der Turbine durch die Bandagen verringert.

Auf 300° Dampftemperatur, 13 at Anfangsdruck und 94 v. H. Vakuum umgerechnet ergibt sich ein Dampfverbrauch von ∾ 5 kg f. d. PSe und Stunde und 7,2 kg für KW-Stunde bei 800 KW Leistung. (Josse.) [Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure 1910, Heft A und 5.]

M.

Indizieren von Lokomotiven.

Das Indizieren von im Betriebe befindlichen Lokomotiven ist eine sehr schwierige Aufgabe, weil hier der Indikator und sein Antrieb sehr ungünstig beansprucht wird und weil die Handhabung der Instrumente auf der in Bewegung befindlichen Lokomotive gefährlich ist. Es ist darum bis heute noch nicht gelungen, vollkommen einwandsfreie Diagramme zu erhalten, die als Unterlagen für weitgehende wissenschaftliche Untersuchungen dienen könnten. Man ist nun bestrebt, den Standort des Untersuchenden auf den Führerstand der Lokomotive zu verlegen, damit von hier aus ruhig und sicher der Indikator bedient werden kann.

Die Firma H. Maihak in Hamburg hat dafür besondere Einrichtungen geschaffen. Der Indikator gewöhnlicher Bauart ist durch Hinzufügung einer elektromagnetisch betätigten Anrückvorrichtung als Fernschreibindikator ausgebildet und mit einer Trommel mit ebenfalls elektromagnetisch betätigten Papiervorschub ausgerüstet. Auch die Indikatorhähne können dabei auf elektromagnetischem Wege gesteuert werden.

Dieser Indikator ist schon bei verschiedenen Eisenbahnverwaltungen erprobt worden. [Zeitschr. d. Vereins deutsch. Ing. 1910, S. 523–524.]

W.

Das Metall-Spritzverfahren.

Schoop hat ein neues Verfahren zur Erzeugung von Metallniederschlägen erfunden, das der Galvanoplastik in gar mancher Hinsicht überlegen ist.

Geschmolzenes Metall wird von hochgespannten und erhitzten Gasen oder Dämpfen durch eine geeignete Streudüse ausgetrieben und als feiner Staub gegen den mit Metall zu überziehenden Gegenstand oder ein die gewünschte Form der Metallwand tragendes Hilfsmodell geschleudert. Zur Spritzung von Metallen, die leicht oxydieren, eignen sich besonders gut chemisch reduzierende Gase, wie Wasserstoff, oder auch chemisch träge Gase, wie Stickstoff. Da Stickstoff bei der fabrikmäßigen Sauerstoffgewinnung durch fraktionierte Destillation verflüssigter Luft als Nebenprodukt billig zu haben ist, so wird er künftig für die Metallspritzerei viel benutzt werden. Andernfalls kann dazu auch überhitzter Wasserdampf dienen.

Das flüssige Metall tritt unter hohem Gasdruck von 20–25 kg/qcm aus der Düse. Der Gasstrahl zerstäubt es draußen zu ganz feinem Nebel und wirft es mit außergewöhnlich hoher Geschwindigkeit (bis zu 2,5 km/Sek) auf den zu überziehenden Gegenstand. Die Nebeltröpfchen |431| schlagen sich infolgedessen als äußerst dünnes und derbes Häutchen nieder und bilden einen festhaftenden Metallüberzug von hervorragend gleichmäßigem Gefüge und Aussehen. Die Dicke des Häutchens beträgt 0,02 mm sowie natürlicherweise auch beliebig mehr, je nach der Spritzdauer, dem Gange des Apparates, dem Durchmesser der Düse, der Art des Gases, dem Anfangsdruck und der Schmelztemperatur. Die ganz dünnen Häutchen entstehen im Augenblick; die von beispielsweise 6 mm Dicke in etwa 8–10 Sek.

Die Temperatur dieser Metallnebel ist überraschend niedrig; nur 10°–60°, Es wird nämlich durch die Expansion des hochgespannten Gases in der Düsenmündung eine ganz bedeutende Erniedrigung der Anfangstemperatur des Metalls verursacht; sie beträgt etwa 250° bis 300°. Für das Spritzverfahren ist erforderlich, daß die benutzten Metalle dünnflüssig sind wie Blei, Zinn, Kupfer und Aluminiumlegierungen; weniger wichtig ist, ob ihr Schmelzpunkt höher oder niedriger liegt.

Die durch Spritzen erzeugten Niederschläge sind offenbar nicht kristallinischen, sondern amorphen Gefüges. Als spezifisches Gewicht fand man bei Bleiniederschlägen 9,5 wenn überhitzter Wasserdampf, und 11,0–11,3 wenn Wasserstoffgas benutzt wurde, bei sonst ganz gleichen Verhältnissen. Darum werden für praktische Zwecke die günstigsten Bedingungen des Betriebes von Fall zu Fall vorher durch einige Versuche zu ermitteln sein.

Durch Spritzung können jetzt auch feste Niederschläge aus Aluminium hergestellt werden, was der Galvanoplastik bisher nicht möglich war. Ein weiterer Vorteil ist der, daß die Oberflächen der zu überziehenden Gegenstände nicht wie beim galvanischen Verfahren elektrisch leitend zu sein brauchen, auch können sie, weil die Metallnebel nicht heiß sind, aus schmelzbaren und entzündbaren Stoffen bestehen. Also jeglicher Gegenstand läßt sich jetzt ohne weiteres billig mit Metall überziehen. Darum wird das Anwendungsgebiet des neuen Verfahrens groß und umfassend sein. Man wird festhaftende Metallüberzüge herstellen auf Eisen und Stahl als Rostschutz; auf Behältern aus Sandstein, Kesseln aus Gußeisen und Blech und Aluminium für die chemische Industrie (verbleite Gefäße); auf Gipsstuck, Hartgummi, Celluloid, Ton, Glas (Parabelspiegel für Teleskope, unzerbrechliche Flaschen, Verschlüsse und Kapseln auf Flaschen); auf Holz zum Schutz gegen Witterungseinflüsse (Telegraphen- und Telephon-Stangen, Fliegmaschinengerüstteile, Schiffs wände); auf Pappe und Papier (zur Erzeugung von Metallschachteln aus geknifftem und geleimtem Papier); auf Gewebestoffen, um sie gas- und wasserdicht zu machen (als Ersatz für Gummiballonstoff, Wachsleinwand und für Wagen- und Zeltdächer). Ferner wird man durch Spritzung widerstandsfähige Metallwände herstellen, Röhren und Hohlkörper ohne Schweißung, Gußstücke sowie Stereotyp-Platten, Druckklischees und „Galvanos“. Es ist beispielsweise schon gelungen, von einem und demselben Negativ-Klischee innerhalb zehn Stunden 300 Positiv-Klischees zu erhalten, die sich von den auf galvanischem Wege erhaltenen durch nichts anderes unterscheiden als durch die Herstellungskosten.

Um verrostete oder schmutzige Gegenstände nach diesem Verfahren haltbar mit Metall zu überziehen, sind sie natürlich vorher mittels Sandstrahlgebläse oder Beize vom Rost und Glühspan oder Schmutz und Fett zu befreien. Soll der Metallüberzug wie aufgeschweißt festsitzen, so sind die Gegenstände vorher zu erwärmen.

Bei besonderer Einstellung des Spritzapparates können statt dichter und zäher Metallschichten auch porige und lockere Schichten erzeugt werden, beispielsweise die Bleischichten für Elektrizitätsakkumulatoren.

Das Metall-Spritzverfahren ist auch im Deutschen Reiche patentmäßig geschützt.

Erich Schneckenberg.

Zur Frage der Entstehung von Anfressungen an Kesselblechen.

Die Reaktionen, welche die Anfressungen der Kesselbleche veranlassen, können, wie es scheint, sehr verschiedener Art sein, sicher ist es, daß es der Sauerstoff der Luft ist, der in das Wasser gelangt, bezw. in den Kessel und die Schäden anrichtet. Es ist eine bekannte Erscheinung, daß die Speisewasserleitung oft, besonders wenn mit heißem Wasser gespeist wird, mit der Zeit vollständig zerfressen wird. Ferner hat die Praxis gezeigt, daß Humusstoffe enthaltende Moorwässer die Anfressung des Eisens befördern und daß ferner sehr oft unter dem Kesselschlamm die Bleche angegriffen werden. Es scheint, daß Humussubstanzen, ähnlich wie Autoxydatore die Sauerstoffübertragung begünstigen. Chlornatrium wird in wässeriger Lösung in Gegenwart von Terpentin beim Durchblasen von Luft oxydiert, besonders in saurer Lösung und man kann die Entstehung von Chlorwasserstoff durch die Jodreaktion nachweisen. Endlich aber kann ein Mangangehalt des Kesselschlammes an den Korrosionen Schuld sein.

Die Verfasser haben Untersuchungen angestellt, um festzustellen, ob das Mangan tatsächlich die Entstehung von Oxydationsprodukten des Chlorwasserstoffes und damit die Korrosionen verursache, und ein unzweideutiges positives Resultat erhalten. Da im Kesselschlamm stets Kalk vorhanden ist, so wurden die Versuche an einem Gemenge von Chlornatrium, Oxyden des Mangans und Kalkhydrat bezw. Kalkkarbonat oder Bikarbonat in wässeriger Suspension oder Lösung ausgeführt, zumal die gegenseitige Einwirkung dieser drei chemischen Stoffe eine sehr bekannte Reaktion vorstellt, auf welcher die Darstellung von Chlor nach dem mit der Regenerierung der Ablaugen verbundenen Weldonprozeß beruht. Der Unterschied von dem im Kessel sich abspielenden Vorgang würde darin bestehen, daß im Kessel anstatt des Kalkhydrates Kalkkarbonat vorhanden ist und der Prozeß anstatt in saurer Lösung in bikarbonatalkalischer vor sich geht. Die Versuche waren darauf gerichtet, festzustellen, ob unter den im Kessel vorhandenen Bedingungen die Mangansalze einwirken.

Versuch I. Mangansuperoxyd wurde mit Wasser, Chlornatrium und Kalkwasser zusammen in einen Glaskolben getan und beim gleichzeitigen Erwärmen Kohlensäure und Sauerstoff durchgeleitet. Bei mäßigem Erwärmen gab das mit Schwefelsäure angesäuerte Filtrat eine schwache, aber deutliche Reaktion mit Jodkali und Schwefelkohlenstoff. Bei höherer Temperatur wird die Reaktion schwächer und verschwindet schließlich.

Versuch II. Ein eisernes Gefäß wurde mit Mangansuperoxyd, Chlornatrium, Kalkwasser und Wasser beschickt und in einen Autoklaven gestellt und letzterer mit Kohlensäure angefüllt, verschlossen und sechs Stunden bei 10 at Ueberdruck erhitzt. Es ergab sich dabei keine Reaktion des Filtrats, das Eisen war jedoch stark angegriffen.

Versuch III. Ebenso wie Versuch II nur in einer Platinschale mit einer anderen Platinschale überdeckt. Starke Jodreaktion.

Versuch IV. Wie oben ohne Kohlensäure, also in hydratischer Lösung. Gleichfalls starke Reaktion.

Versuch V. Ohne Kohlensäure, aber in Gegenwart von Humussäure. Sehr starke Reaktion.

Versuch VI. Geglühter Kesselschlamm, der 0,1 v. H. Mangan enthielt, ebenso wie oben im Autoklaven ohne Kohlensäure behandelt, deutliche Reaktion.

|432|

Versuch VII. Ungeglühter, auch Humus enthaltender Kesselschlamm, wie oben, der Schlamm war auch ölig. Sehr starke Reaktion.

Durch diese Versuche scheint es wohl bewiesen zu sein, daß besonders die unter dem Schlamm auftretenden Korrosionen ihre Entstehung dem Mangangehalt des letzteren verdanken, zumal die Resultate die gleichen waren, wenn man anstatt des Braunsteins den Niederschlag nahm, den man durch Füllen von Mangansalzen mit Kalk und Durchblasen von Luft erhielt und der wohl aus Kalziummanganit bestand. Genau so wird wohl der oxydierende Manganschlamm im Kessel entstehen, wobei der Oelgehalt seine Oxydationsfähigkeit nicht beeinflußt.

Um die Abstände der Neutralpunkte von Methylorange und Phenolphtolein1) zu studieren, wurde aus dem Wasser eine organische Substanz von Säurecharakter durch Ausäthern einer angesäuerten Salzlösung dieser Säure isoliert, die augenscheinlich zu den Humussäuren zu rechnen war.

Es zeigt sich, daß diese Substanz schon allein die Fähigkeit hatte Chlornatrium bezw. Jodkalium zu zerlegen. Es muß mithin diese Substanz die Wirkung des Mangans willkommen unterstützen. Wie bereits erwähnt, macht es den Eindruck, daß man einen Autokatalysator vor sich hat. (Engler & Weissberg, Studien über Autoxydation.) Dieser Umstand kommt natürlich dem Mangan erst recht gelegen.

Da sowohl diese Humussubstanz als auch deren Salze meist in Wasser löslich sind, scheint die Situation so zu liegen, daß die Korrosionen in den oberen Teilen der Kessel oder in den Oberkesseln, z.B. an der Wasserlinie, in erster Reihe der autoxydierenden katalytischen Wirkung von humusartigen Stoffen zu verdanken sind, während das Mangan die korrosiven Eigenschaften des Kesselschlammes verursacht, indem es ihm den Charakter des Weldonschlammes verleiht. (Blacker und Jacoby.) [Rigasche Industrie-Ztg.]

Aph.

|432|

siehe Ztsch. f. angew. Chemie 1909, 969.

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