Titel: Polytechnische Rundschau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1910, Band 325 (S. 541–544)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj325/ar325160

Polytechnische Rundschau.

Die Abdampf-Turbogeneratoranlage auf Zeche „Fröhliche Morgensonne“.

Die Anlage, von der Gutehoffnungshütte gebaut und Anfang 1908 in Betrieb genommen, wird von dem Abdampf von 13 größeren und kleineren Kolbendampfmaschinen des Zechenbetriebs gespeist. Die Sammelleitung zur Turbine hat einen Durchmesser von 1 m; in dieselbe münden die einzelnen Abdampfleitungen der Maschinen, die eine Gesamtlänge von 500 m haben und sorgfältig isoliert sind. Vor dem Eintritt in den Wärmespeicher „System Gutehoffnungshütte-Rateau“ durchströmt der Dampf ein Sicherheitsventil zur Verhütung eines höheren Druckes als 0,2 at in der Abdampfleitung und einen Oelabscheider. Die zwei Wärmespeicher haben einen Durchmesser von 8 bezw. 3 m; der Abdampf strömt aus ihnen gleichmäßig der Turbine zu. Diese ist eine Abdampfturbine von 1650 KW Leistung mit 1500 Umdrehungen i. d. Min. Sie ist eine vielstufige Reaktionsturbine mit Dampfzuführung in der Mitte und Abströmung nach beiden Seiten, so daß eine besondere Entlastung des Achsialschubes unnötig wird. Das vordere Lager ist Traglager und Kammlager zugleich zur genauen Einstellung des Rotors. Der hintere Lagerbock nimmt das zweite Turbinenlager, das vordere Generatorlager und die elastische Kupplung auf. Die Lagerschalen mit Weißmetallfutter besitzen durch ihre kugelige Stützung eine gewisse Beweglichkeit.

Der Dampfzutritt zu der Turbine erfolgt durch Doppelsitzventile mit besonderen Abschlußflächen, welche bei allen Belastungsänderungen eine exakte Regulierung gestatten. Die Ventile werden durch einen Druckölservemotor vom Regulator aus für jede Belastung eingestellt. Die Geschwindigkeitsunterschiede bei Leerlauf und Vollbelastung betragen etwa 2 v. H. Die Turbine besitzt Zentralschmierung mittels Drucköl, das bei seinem Kreislauf gereinigt und gekühlt wird. Beim Versagen der Oelpumpe wird auch selbsttätig die Steuerung der Maschine abgestellt und diese stillgesetzt, da für die Steuerung ein bestimmter Oeldruck erforderlich ist. Der Abdampf der Turbine wird in einem Gegenstromoberflächenkondensator von 1000 qm Kühlfläche niedergeschlagen. Hier- zu gehört eine Kühlwasserzentrifugalpumpe von 1360 cbm stündlicher Leistung, die von einem 100 PS-Elektromotor angetrieben wird. Die Luftpumpe hat 600 mm Zylinderdurchmesser und 400 mm Hub und wird mittels Riemen von einem 45 PS-Elektromotor angetrieben. Die Kondensatpumpe wird von einem 6,5 PS-Elektromotor angetrieben.

Der von dem Turbogenerator erzeugte Drehstrom dient hauptsächlich zum Betriebe einer unterirdischen Wasserhaltung, die minutlich 8 cbm Wasser auf 525 m Höhe zu fördern hat. [Zeitschrift f. d. gesamte Turbinenwesen 1910, S. 241.]

M.

Ueber Trockenelemente.

Auf der 16. Hauptversammlung der American Electrochemical Society wurde eine Abhandlung von Charles F. Burgess und Carl Hambuechen verlesen, in der über die Eigenschaften der gebräuchlichen Trockenelemente und über die Anforderungen, denen sie genügen sollen, ein sachgemäßes Urteil gefällt wird.

Man braucht Trockenelemente im Fernsprechwesen, zur elektrischen Zündung von Explosionsmotoren, zum Betrieb elektrischer Klingeln usw.

Ein Trockenelement soll eine lange Lebensdauer, geringen inneren Widerstand, geringe Polarisation haben und sich nach größerer Stromentnahme rasch erholen. Ferner muß das Gefäß wasserdicht sein, der Widerstand soll mit sinkender Temperatur möglichst wenig steigen, das Element soll sich in den Stromkreis leicht einschalten lassen und schließlich soll es auch gefällig aussehen.

Trotzdem in den Vereinigten Staaten jährlich etwa 40 Millionen Trockenelemente hergestellt werden, hat man doch bisher die chemischen und physikalischen Eigenschaften der beim Aufbau von Trockenelementen gebrauchten Stoffe wenig untersucht.

Etwa ⅘ aller in Amerika gefertigten Trockenelemente haben einen walzenförmigen Zinkbehälter von 15 cm Höhe und 6 cm ⌀, der zugleich als Zinkpol dient. Der Kohlepol ist ein Kohlenstab, der nicht ganz bis zum Boden reicht, oben mit Pech abgedichtet ist und am Kopf eine Messingkappe oder -Schraube als Polklemme trägt. Die Füllung der meisten Elemente hat durchschnittlich die |542| Zusammensetzung: 5 kg Braunstein, 5 kg Retortenkohle oder Graphit (oder auch beide zusammen), 1 kg Salmiak, ½ kg Chlorzink. Die Wassermenge ist von der Trockenheit der genannten Stoffe, ihrer Feinheit und der Art der Papierauskleidung usw. abhängig. Oft gibt man noch Stärke und andere Stoffe zu, um die Füllung teigig zu machen und die Berührung mit dem Zink zu verbessern.

Der Braunstein (gekörnt oder gepulvert) soll mindestens 85 v. H. Mangandioxyd (Mn O2) und weniger als 1 v. H. Eisen enthalten. Der Braunstein wird mit gepulverter oder gekörnter Kohle gemischt (Retortenkohle, Koks, Petroleumkoks, gemahlene Bogenlichtkohlen). Durch die Art der gewählten Kohle werden die Eigenschaften des Elements wesentlich beeinflußt. Der Salmiak muß sehr rein, trocken und fein gemahlen sein, um sich innig mit der Kohle und dem Braunstein zu mischen. Das Zinkchlorid soll ebenfalls sehr rein und frei von Eisen sein; ebenso muß zum Zinkpol möglichst reines Zinkblech genommen werden. Die Kohle wird mit einer Papierschicht umgeben, die mit einer Lösung von Chlorzink und Salmiak getränkt ist.

Der Verbrauch an Zink ist immer größer, als der Stromentnahme entspricht, weil Lokalströme nicht ganz zu vermeiden sind. Wenn etwas von dem Zinnlot ins Element gerät, so schadet das lange nicht so viel, als wenn Kupfer hineingelangt, das sich auf dem Zink niederschlägt und mit ihm eine galvanische Kette bildet. Eine kleine Menge Kupfer kann ein neues Element in weniger als 24 Stunden verderben; das Zink wird dabei so zerstört, als wenn das Element bis zur äußersten Erschöpfung hätte arbeiten müssen. Deshalb muß man peinlich vermeiden, daß von oxydierten Messingteilen etwas Kupfer in das Element gelangt. Eisen ist nicht so schädlich. Bisweilen gerät etwas von den Füllstoffen, Braunstein und Kohle, an das Zink; jedes solche Teilchen zerstört das Zink in seiner Nähe. Auch Ungleichmäßigkeiten im Zink, die z.B. schon beim Zutritt von Luft sich bilden können, erregen Lokalströme. Deshalb soll man der Luft den Zutritt ins Innere wehren. Bei einigen Elementen berührt der Kohlestab direkt die Papierauskleidung am Boden; dadurch entsteht ein Strom, der von der Kohle durch das Papier zum Zink, dann durch das Papier zum Braunstein und zurück zur Kohle geht und nach einer Messung der Verfasser 0,18 Volt Spannung hat.

Ob das Amalgamieren des Zinks besonderen Vorteil hat, ist fraglich; auch ob ein geriffelter Kohlenstab große Vorzüge vor einem glatten Stab hat, bezweifeln die Verfasser.

Die Klemmenspannung des offenen Elements beträgt 1,56 Volt; bei Stromentnahme sinkt sie und zwar umso steiler, je mehr Strom entnommen wird. Durch Kurzschluß wird das Element schon in einer Stunde erschöpft; es leistet dabei durchschnittlich 10 Amperestunden; bei angsamerer Stromentnahme kann es 30 Amperestunden oder mehr bei (im Mittel) etwa 1 Volt, d.h. 30 Wattstunden liefern.

Während des Gebrauchs steigt der innere Widerstand, weil das Mangandioxyd teilweise reduziert wird, unlösliche Verunreinigungen des Zinks und basische Zinksalze sich auf der Zinkfläche ansammeln, in das Papier eindringen und den Elektrolyten verdrängen. In verbrauchten Elementen findet man gewöhnlich eine mehrere Millimeter dicke harte Kruste an der Innenseite des Papiers.

Indem man als Salz allein Salmiak verwendet, kann man die Bildung unlöslicher Doppelchloride vermindern und mehr Amperestunden entnehmen; aber das Element hat, wenn kein Chlorzink zugegeben wurde, bei offenem Stromkreis geringere Lebensdauer.

In den letzten zwei Jahren sind die Trockenelemente merklich besser geworden; es bleibt indessen hier noch viel zu tun. Besonderer Wert ist auf eine sachgemäße Prüfung zu legen, für welche Normalmethoden zu vereinbaren wären. [Electrochemical and metallurgical Industry, Jahrg. 7, S. 523.]

A.

Aufnahme der Querkraft im Eisenbetonbalken.

Wenn auch bezüglich der Abmessungen der Eiseneinlagen zur Entlastung der Schubspannungen vereinfachende Annahmen zur Gewinnung von Formeln am Platze sind, so sind doch unzulässige Annahmen zu vermeiden. Als solche bezeichnet Hotopp die amtliche Bestimmung, daß dem Beton nur die zulässige Schubspannung zugewiesen wird, während das Eisen die über dies zulässige Maß hinausgehenden Schubspannungen aufzunehmen hat.

Da die Eisen unter einem Winkel von 45° gegen die Balkenmitte abfallend eingelegt bezw. von der Zugzone aus in die Höhe gebogen werden, so haben diese schrägen Eisen die mit den Schubspannungen gleichzeitig auftretenden Hauptzugspannungen in der durch die oben gekennzeichneten Annahmen bedingten Größe aufzunehmen. Der Querschnitt derselben wird aus der zugelassenen Zugspannung σe berechnet. Bei dieser Berechnungsweise ist die Stärke der Eiseneinlage ohne jeden Einfluß auf die Verteilung des Schubwiderstandes zwischen Beton und Eisen.

Aus dem verschiedenen elastischen Verhalten des Betons und des Eisens gegen Zug- und Druck leitet Hotopp Formeln für die Größe der Schubspannung τ0, der Hauptzug- und Druckspannungen σbz und σbd in der Höhe der Nullinie und den Einfluß schräger Zugeiseneinlagen mit dem Querschnitt Fez auf die Größe dieser Spannungen ab, die nicht nur den Zusammenhang der genannten Größen untereinander klar erkennen lassen, sondern auch für die praktische Berechnung der erforderlichen Eiseneinlagen dienen können.

Hotopp schlägt vor, schräge Zugeiseneinlagen zu verwenden, wenn die Schubspannung τ0 ohne Eiseneinlagen 3 kg/qcm überschreitet. Diese Eiseneinlagen sind so zu bemessen, daß bei Vernachlässigung der Betonzugspannungen das Maß von 1000 kg/qcm Eisenzugspannung nicht überschritten wird. Außerdem sollen die bei dem Zusammenwirken von Beton und Eisen entstehenden schrägen Betonzugspannungen den dritten Teil der Betonzugfestigkeit oder den zwanzigsten Teil der Betondruckfestigkeit nicht überschreiten. Sonst ist der Querschnitt der schrägen Zugeiseneinlagen entsprechend zu verstärken.

Hiernach werden folgende Formeln angewendet:

1.

2. Für τ0 > 3 kg/qcm . . . . .

ist der Eisenquerschnitt der schrägen Eisen:

3. Zum Nachweis dsr Hauptzugspannungen ist:

4. Wird der zulässige Wert von σbz überschritten, so ist der erforderliche Eisenquerschnitt mit Berücksichtigung einer zulässigen Spannung σbz:

|543|

Der größere der beiden Werte Fez nach Gleichung 2 oder 4 ist zu wählen.

In diesen Formeln bedeutet: Q die größte Querkraft, S0 das statische Moment einer Querschnittshälfte, J das Trägheitsmoment des ganzen Querschnitts in bezug auf die Nullinie, also J/S den Hebelarm der inneren Kräfte, b0 die Querschnittsbreite, t die Teilung der schrägen Eiseneinlagen, r1 = Ee/Ez das Verhältnis der Elastizitätsmodulen von Eisen und Beton auf Zug.

Für einen gegebenen Querschnitt der schrägen Eiseneinlagen Fez erhält man aus Gleichung 4 den zulässigen Abstand der Eiseneinlagen:

5.

Diese Formel entspricht genau den Formeln, die bei der Berechnung von Dübeln in verdübelten Balken und von Nietteilungen in Blechträgern üblich sind. (Hotopp.) [Beton und Eisen 1910, S. 187–190.]

Dr.-Ing. Weiske.

Schwimmende Fahrzeuge in Eisenbeton.

Die Unterhaltung eiserner Pontons bei Flußbadeanstalten ist wegen der erforderlichen Erneuerung der Anstriche teuer. Wegen des schnellen Durchrostens ist eine vollständige Erneuerung des Pontons schon in verhältnismäßig kurzer Zeit nötig. Bei den Flußbadeanstalten der Stadt Mannheim mußte ein 26,68 m langes, 1 m hohes und 1,48 m breites eisernes Ponton erneuert werden. Statt dessen wurden zwei Eisenbetonpontons von 12,14 und 10,29 m Länge ausgeführt. Die Teilung wurde wegen der starken Beanspruchung bei dem Stapellauf und bei dem Vorbeifahren größerer Schiffe infolge des Wellenschlages erforderlich. In jedem Ponton wurden sieben wasserdichte Schotten ausgeführt. Die Trennungswände dienten zur Aussteifung der Seitenwände, des Fußbodens und der Decke des Pontons. Die Decke jeder Schotte erhielt ein Mannloch zum Einsteigen, dessen Deckel ebenfalls in Eisenbeton hergestellt wurde.

Die Betonmischung, die wasserdicht und leicht sein sollte, bestand aus 1 R.-T. Zement, 3 R.-T. Rheinsand, 3 R.-T. Bimskies mit 90 kg/qcm Druckfestigkeit und 1700 kg/qcm Eigengewicht. Die Eiseneinlagen beständen aus senkrechten und wagerechten Rundeisenstäben, die miteinander zu einem Netz verflochten sind. Dem inneren und äußeren Putzmörtel wurde beim Anmachen 10 v. H. Ceresit zugesetzt, um den Putz wasserdicht zu erhalten. Die Abmessungen des Pontons sind im Querschnitt: untere Breite 1,5 m, obere Breite 1,55 m, Höhe von Bodenunterkante bis Deckenoberkante 1,27 m. Die Wandstärke beträgt nur 45 mm und ist am Rande zwischen Boden und Seitenwänden bezw. Decke und am Anschluß der Scheidewände voutenartig verstärkt.

Das Gewicht des größeren Pontons beträgt rund 8000 kg. Sein Tiefgang im unbelasteten Zustande beträgt 0,55 bis 0,60 m, bei voller Belastung 1,05–1,07 m. Die Deckenoberkante liegt dann noch 20 bis 25 cm über der Wasserlinie. Die Herstellung der Pontons dauerte 24 Tage. Sofort nach dem Ausschalen wurde mit dem Verputz begonnen. Die Außenwände wurden, soweit sie mit Wasser in Berührung kommen, noch mit Goudron angestrichen.

39 bezw. 28 Tage nach Fertigstellung wurden beide Pontons vom Stapel gelassen. Die beiden Fahrzeuge erwiesen sich als vollständig wasserdicht. (Perrey-Mannheim.) [Zementbeilage der Deutschen Bauzeitung 1910, S. 49–51.]

Dr.-Ing. Weiske.

Das neue Wolffsche Reguliersystem für hydroelektrische Kraftanlagen.

Die neue Form der Bremsregulierung, deren Aufgabe darin besteht, die Belastung der Turbine bei allen vorkommenden Betriebsschwankungen hydraulischer oder elektrischer Art unveränderlich zu erhalten, benutzt einen Wasserwiderstand. Durch die Bewegung der Muffe eines von der Wasserkraftmaschine unmittelbar oder mittelbar angetriebenen Flachkraftreglers wird ein Flüssigkeitswiderstand gesteuert, welcher in den Stromkreis der Dynamomaschine eingeschaltet ist und bewirkt, daß in dem Maße, als die Geschwindigkeit der Turbine die Entladung des Stromnetzes steigen würde, zusätzlicher Widerstand vorgeschaltet wird, und umgekehrt. Die Turbine arbeitet also stets mit der Höchstleistung ohne Regulator und wird bei Verminderung der Belastung des Stromnetzes durch den wachsenden Flüssigkeitswiderstand gebremst, so daß sie nicht durchgehen kann. Das Verfahren ist überaus einfach und gestattet, bei Belastungsänderungen von 100 v. H. als Grenzen für die Spannungsänderungen 4 v. H. einzuhalten. Es ist aber nur für kleine Anlagen brauchbar, weil bei großen die Wasserverschwendung, die damit verbunden ist, zu unwirtschaftlich wäre. (Simmerding) [Elektrot. u. Maschinenb. Wien 1910, S. 500 – 503.]

H.

Neues Wasserkraftwerk in Schweden.

Die Stora Kopparbergs Bergslags Aktiebolag, eine der größten industriellen Unternehmungen Schwedens, hat ihren bereits im Betriebe befindlichen Wasserkraftanlagen eine neue bei Bullerfors hinzugefügt, welche nach ihrem vollständigen Ausbau 24000 PS elektrische Leistung entwickeln soll. Das Werk nutzt die in der Nähe befindlichen Wasserfälle des Dal-Flusses aus, deren Höhe allerdings nur 13 m beträgt, und deren Wassermenge außerordentlich schwankend ist. In den wasserarmen Zeiten sinkt die Wassermenge bisweilen auf 60 cbm i. d. Sek., während sie im Frühjahr bis zu einem Höchstwert von 2000 cbm i. d. Sek. ansteigt. Zum Ausgleich dieser schwankenden Abflüsse hat man einen 200 m langen, hauptsächlich auf gewachsenem Felsen ruhenden Staudamm errichtet, dessen Bauart insofern für schwedische Verhältnisse neuartig ist, als hier zum ersten Male von einer in Amerika erprobten Konstruktion Gebrauch gemacht worden ist. Der Damm ist als hohles Bauwerk aus Stampfbeton hergestellt und in seinem Inneren liegt ein Stollen, welcher als Zugang zu den Schleusen und als Verbindung zwischen den beiden Flußufern benutzt werden kann. Die Ersparnis an Baustoffen, welche man auf diese Weise gegenüber einem vollen Staudamm erzielt hat, wird auf 60 v. H. beziffert. Der Stollen hat ferner bei der unter vollem Wasserdruck vorgenommenen Prüfung des Staudammes gestattet, das Mauerwerk in bezug auf seine Wasserdichtheit zu beobachten. Die Sohlenbreite des Dammes beträgt 15–20 m. Das angestaute Wasser wird durch elektrisch angetriebene Schützen unmittelbar der Maschinenanlage zugeleitet, welche sechs 1000pferdige Turbinen von 180 Umdrehungen i. d. Min. und zwei Erregerturbinen umfaßt. Die großen Turbinen treiben vollkommen eingekapselte Drehstromerzeuger von etwa 4 m größtem Durchmesser, welche Strom von 7000 Volt Spannung liefern. Der Strom wird hauptsächlich in den elektrischen Eisenschmelzöfen des Hochofenwerkes Domnarfvet ausgenutzt, dient aber auch zur Unterstützung der Kraftanlage der Papierfabrik Kyarnsveden; beide Werke sind Eigentum der oben genannten Gesellschaft. [Engineering 1910, S. 755.]

H.

|544|

Wehr- und Wasserkraftanlage bei Bremen.

In Verbindung mit der geplanten Vertiefung der Wesermündung bei Bremen und der bereits durchgeführten Korrektion der Unterweser wird von der Stadt Bremen 5 km oberhalb der großen Weserbrücke eine Wehr- und Wasserkraftanlage ausgeführt, die hauptsächlich den Zweck hat, die Wasserstände des oberen Wesergebietes wieder auf den Stand zu erhöhen, den sie vor der Durchführung der Regulierungsarbeiten hatten und dadurch die bereits beobachteten Schädigungen der Bodenkultur zu beseitigen. Die Anlagen, welche eine Schleuse, ein Wehr und ein Wasserkraftwerk umfassen, sind zum Teil schon in Betrieb und weisen in technischer Beziehung eine große Anzahl von bemerkenswerten Einzelheiten auf. Die bereits im Betriebe befindliche Schleuse, bestehend aus einer Schleppzugschleuse von 350 m und einer Kammerschleuse von 70 m Nutzlänge ist z.B. mit einer elektrisch betriebenen Lokomotive zum Verholen der Schiffe ausgerüstet, welche in der Form eines Portalkranes ausgeführt ist.

Das Stauwehr, welches als selbsttätiges Segmentwehr nach dem Muster der in Lockport, Ontario, im Betriebe stehenden Anlage gebaut wird, besteht aus einem festen Unterteil von 1,7 m Höhe über der Flußsohle und aus einem beweglichen Wehr von 4,5 m, das in zwei Oeffnungen von je 54 m Weite hergestellt wird. Dieser Teil wird durch den Ueberdruck des Oberwassers bewegt, indem man das Wasser aus der Kammer unter dem Wehr austreten läßt, oder Druckwasser in diese Kammer hineintreibt. Die Steuerung wird durch einen Rohrschieber bewirkt, dessen elektrischer Antrieb unter den Einfluß eines vom Wasserstand abhängigen Schwimmers gestellt ist, so daß sich das Wehr selbsttätig auf einen vorgeschriebenen Wasserstand hält.

Das durch das Wehr erzeugte Gefälle soll in einem Turbinenkraftwerk ausgenutzt werden, welches nach dem vollen Ausbau 16 Turbinen mit 12000–13000 PS Gesamtleistung erhalten soll. Die Turbinen werden teils mit 740 PS Leistung bei 40 Umdrehungen i. d. Min. für Gefälle bis zu 3,12 m, teils mit 1000 PS Leistung bei 50 Umdrehungen i. d. Min. für Gefälle bis zu 4,4 m Höhe ausgeführt und erhalten senkrechte Wellen mit je zwei Laufrädern und einer Dynamomaschine. Zunächst werden nur fünf Turbinen von je 750 PS aufgestellt. (Oeltjen.) [Deutsche Bauzeitung 1910, S. 376–380.]

H.

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