Titel: Polytechnische Rundschau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1912, Band 327 (S. 157–159)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj327/ar327050

POLYTECHNISCHE RUNDSCHAU.

Ueber die Messung großer Kräfte im Materialprüfungswesen sprach A. Martens in der Sitzung der Kgl. preußischen Akademie der Wissenschaften am 21. Dezember v. J.

Derartige Messungen beruhen meistens auf der Ermittlung der Formänderung fester prismatischer Körper mit hoher Elastizitätsgrenze, z.B. Stahl. Die durch die Kraft hervorgerufenen elastischen Formänderungen müssen dabei von möglichst einfacher Art sein. In der Regel werden die Körper nur auf Zug oder Druck beansprucht. Die erwähnten Messungen lassen sich mit Vorteil zur Prüfung und Eichung von Festigkeitsprobiermaschinen verwenden. Bekannt sind die bisher benutzten Apparate, welche aus zylindrischen Stäben in Verbindung mit Spiegelapparaten bestanden, welch letztere die auftretenden Formänderungen ins Große übersetzten. Den kleinen Hebelarm bildete dabei ein Schneidenkörper aus rautenförmig geschnittenem harten Stahl, der sich mit der einen Spitze gegen den zu deformierenden Stahlzylinder stützte und am anderen Ende einen kleinen Spiegel trug. Mit Hilfe eines Fernrohres wurde dann die durch die Verlängerung des Stabes erzeugte Drehung des Spiegels an einer Skala abgelesen. Das Uebersetzungsverhältnis ließ sich dann ausdrücken durch den Abstand r der beiden Schneidenkanten und den doppelten Abstand 2A der Maßstabfläche von dem Spiegeldrehpunkt . Durch geeignete Auswahl der Größen r und A ist es möglich, ein Uebersetzungsverhältnis von 1 : 500 bis 1 : 1000 herzustellen, so daß sich bei entsprechender Fernrohrvergrößerung Messungen von der Größenordnung 10– 6 cm leicht und genau bewerkstelligen lassen.

Als Kontrollstäbe kommen Zylinder aus gutem Stahl zur Verwendung, welche Kräfte bis zu 100 t und mehr aufnehmen können, ohne dauernde Formänderungen dadurch zu erleiden.

Beim Kgl. Materialprüfungsamt in Groß-Lichterfelde werden Kontrollstäbe von 300 bis 500 t zulässiger Belastung zu häufiger Prüfung der eigenen Maschinen benutzt. Die erzielte Meßgenauigkeit beträgt dabei etwa ± 0,5 v. H. Zum Belasten der Prüfapparate dienen mit Präzisionseichstempeln versehene Gewichtsscheiben von je 1000 kg, deren Gewicht bis zu 200 g genau ist. Das Aufbringen dieser einzelnen Scheiben erfolgt mittels einer hydraulischen Presse. Nach jeder Belastungszunahme um 1000 kg wird mittels Spiegelapparates die erzielte Längenänderung des Kontrollstabes in cm– 6 abgelesen. In einer richtigen Prüfmaschine muß der Kontrollstab bei Kräften von 1 bis 10 t und von 90 bis 100 t genau die gleichen Längenänderungen für jede Tonne Gewichtsunterschied angeben, falls die Elastizitätsgrenze des Kontrollstabes bei der betreffenden Belastung noch nicht überschritten ist. Der auf solche Weise geprüfte Stab kann nun in seinem ganzen Meßbereich zur Maschinenprüfung benutzt werden. Wird eine große Anzahl solcher Kontrollstäbe auf verschiedenen Maschinen geeicht und zur Messung verwendet, so lassen sich mit ihnen sehr genaue Messungen ausführen.

Bei den oben beschriebenen Kontrollprüfungen ergab sich der Mißstand, daß die Wagen der Maschinen infolge starker Inanspruchnahme, insbesondere infolge starker Schlagwirkung beim Bruch der Versuchsstücke, mit der Zeit ungenau werden. Man war also auf Mittel bedacht, die Wagen ganz auszuschalten und das Kraftmeßverfahren |158| im ganzen einfacher zu gestalten. Es wurde durch häufige Vergleichversuche konstatiert, daß man auch mit der ohnehin meistens vorhandenen hydraulischen Presse mit Lederstulpenliderung eine für praktische Zwecke hinreichende Genauigkeit von ± 1 v. H. erzielen kann, wenn die aufgewendete Kraft aus Wasserdruck × Kolbenfläche berechnet wird. Dadurch konnten die Prüfeinrichtungen ganz wesentlich vereinfacht werden. Als weiterer Vorteil ergab sich dabei, daß das Materialprüfverfahren in der Praxis zu ausgedehnter Anwendung gelangen und auf den verschiedenen Baustellen selbst vorgenommen werden konnte. Die Prüfung derartiger Maschinen mittels Kontrollstabes und Spiegeleinrichtung läßt sich zwar durchführen, erfordert aber große Geschicklichkeit in der Beobachtung. Man war daher darauf bedacht, die Prüfvorrichtung noch weiter zu vereinfachen.

Eine aus Deutschland stammende und in Amerika vielfach benutzte Vorrichtung ist die Meßdose, welche den Vorteil hat, daß sie neben sehr großen Kraftmessungen auch feinere Messungen für geringere Kräfte gestattet. Sie besteht aus einem dickwandigen Gefäß, das durch einen Deckel und ein sehr dünnes Messingblech abgeschlossen ist. Die Dose ist mit Wasser gefüllt, das durch ein Rohr von 2 mm l. W. mit der Feder eines Bourdonschen Manometers in Verbindung steht. Die von der Dose übertragene Kraft kann also entweder aus der Manometerablesung und der wirksamen Kolbenfläche der Meßdose, oder aber noch einfacher aus einer Eichtabelle ermittelt werden. Da der Dosenabschluß leicht beweglich ist, sind die auftretenden Meßfehler verschwindend klein. Die Dose wird am zweckmäßigsten mit dem oben beschriebenen Stabkontrollapparat geeicht. Wegen der dünnen Verbindung zwischen Deckel und Dosenwand kann man mit dem Wasserdruck nicht wohl über 200 bis 300 Atm. gehen. Für die Messung sehr großer Kräfte muß also die Dose einen verhältnismäßig großen Durchmesser erhalten.

Man griff daher wieder zu dem alten Grundsatz zurück, die elastische Formänderung prismatischer Körper unter Umgehung des Spiegelapparates zu benutzen, wodurch man sehr brauchbare Apparate zum Messen großer Kräfte erhielt. Es wird zu diesem Behufe mit dem einen Ende des prismatischen Kontrollkörpers der Körper eines Gefäßes fest verbunden, während der Deckel mit dem anderen Ende vereinigt ist. Aendert nun der Kontrollkörper seine Länge, so werden die beiden federnd verbundenen Stücke relativ zueinander bewegt und der Inhalt des Gefäßes ändert sich. Die Volumenänderung der im Gefäß eingeschlossenen Wassermassen ist direkt ein Maßstab für die elastische Längenänderung des Kontrollkörpers und damit für die zu messende Kraft. Es ist klar, daß auf diese Weise sehr empfindliche Messungen ausgeführt werden können.

Dieser Konstruktionsgedanke wurde zuerst von der Firma Amsler-Laffon in Schaffhausen verwirklicht, welche hierzu einen ringförmigen, auf Druck beanspruchten Kontrollkörper benutzte. Neuerdings hat G. Wazau einen ähnlichen Apparat entworfen, bei dem ein zylindrischer Kontrollstab benutzt wird, der auf Zug oder Druck beansprucht werden kann.

Bei beiden Konstruktionen werden die durch die Längenänderung des Kontrollstabes hervorgerufenen Raumveränderungen des Meßgefäßes durch einen von einer Mikrometerschraube bewegten Verdrängungskörper wieder rückgängig gemacht, indem ein vom Meßgefäß in ein Haarrohr auslaufender Queksilberfaden wieder auf die frühere Marke eingestellt wird. Die Empfindlichkeit des Apparates ist eine sehr hohe, sie ergibt sich aus dem Verhältnis der Flächeninhalte des Verdrängungsgefäßes (der Dose) und des Haarrohres. Ein Uebersetzungsverhältnis von 1 : 2000 ist auf diese Weise leicht erreichbar. Bei einem Versuch von G. Wazau ließ sich eine Genauigkeit bis auf 2 kg erzielen bei einer Gesamtbelastung von 10000 kg.

Bei Messungen mit solchen Meßwerkzeugen, die auf der Flüssigkeitsverdrängung beruhen, ist aber besondere Vorsicht gegen auftretende Temperaturschwankungen geboten, da diese die Meßresultate bedeutend beeinträchtigen würden.

Am Schlusse seiner Ausführungen erwähnte Martens, daß das zuletzt beschriebene Verfahren von Wazau für eine im Materialprüfungsamt Groß-Lichterfelde aufzustellende Maschine von 3000 t Kraftleistung zur Anwendung gelangen soll. [Sitzungsberichte der Kgl. Preuß. Akademie der Wissenschaften.]

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Ueber das Zerstäuben von Hochofenschlacke mittels Luft, Wasserdampf oder Salzlösungen zum Zwecke der Zementdarstellung finden sich in der Zeitschrift „Stahl und Eisen“ vom 8. Februar 1912 interessante Angaben.

Das Zerstäuben mittels Luft oder Wasserdampf stammt von Passow, der das deutsche Reichspatent 128281 darauf erhielt, das sich aber zunächst nur auf die Zerstäubung mittels Luft bezog. Der Anspruch des Patentes lautet folgendermaßen: Verfahren zum Herstellen. von Zement aus Hochofenschlacke, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochofenschlacke in flüssigem Zustand so lange einem Luftstrom ausgesetzt wird, bis die erstarrte Schlacke gemahlen und mit Wasser angemacht ohne Zuschläge zementartig erhärtet.

Passow erkannte im weiteren Verlauf seiner Untersuchungen das eigentliche Wesen der Zementbildung aus Schlacke. Das Rohmaterial muß in zwei verschiedene Arten von Schlacken übergeführt werden: In glasige und entglaste Schlacke, die, wenn sie im richtigen Verhältnis miteinander gemahlen werden, einen Zement liefern, der für sich allein ohne Zuschlagmittel abbindungsfähig ist. Diese Umwandlung des Rohmaterials in zwei verschiedene Schlackenarten kann im Wege der Abkühlung geschehen, doch ist dabei die Art des Kühlmittels gleichgültig. In Verfolg dieser Erkenntnis erhielt Passow dann noch das deutsche Reichspatent 151228.

Die praktische Ausführung der Zerstäubung durch Wasserdampf ist sehr einfach: Unter die Schlackenrinne wird ein Rohr gelegt, das mit einer Düse ausgestattet ist, |159| welche Preßluft oder gespannten Dampf gegen die abfließende Schlacke bläst.

Die zweite Art des Zerstäubens der Schlacke, nämlich das Zerstäuben mittels Salzlösung, rührt von Colloseus her, welcher ein deutsches Reichspatent 185534 auf dieses neue Verfahren erhielt. Der Anspruch dieses Patentes lautet: Verfahren zur Herstellung von Zement durch Behandeln heißer flüssiger Hochofenschlacke mit alkalischen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß in die heißflüssige Schlacke, gegebenenfalls in fein verteiltem Zustand Lösungen wasserlöslicher Kalk-, Aluminium- oder Magnesiumsalze so eingespritzt werden, daß das Lösungsmittel in Berührung mit der Schlacke vollständig verdampft. Zur Realisierung dieses Verfahrens bedient man sich einer Schleudertrommel. auf welche die Schlacke geleitet wird. Die Trommel ist durch Scheidewände in mehrere Kammern geteilt, in welche die Zerstäubungsflüssigkeit unter Druck eingespritzt und der Schlacke entgegengeschleudert wird. Die Schlacken bekommen dadurch ein schwammartiges Aussehen und ergeben nach dem Mahlen einen abbindungsfähigen Zement.

Nach Ansicht des Erfinders verdampft in der hohen Temperatur der Schlacke das Lösungswasser sehr rasch, und es tritt eine Dissoziation der Salze ein, so daß die Schlacke neue Verbindungen eingeht und eine andere chemische Zusammensetzung erhält. Das Gefüge wird dadurch gelockert und bekommt eine zementartige Struktur. Passow freilich ist anderer Meinung und erblickt in der Anwendung von Salzlösungen bloß eine Umgehung seines eigenen Verfahrens. Er wies mit Recht darauf hin, daß eine Einwirkung der Salzlösungen auf die flüssige Schlacke schon deswegen nicht eintreten könnte, weil bei Berührung der Schlacke mit den Lösungen das Leidenfrostsche Phänomen auftritt. Das Wasser verdampft hierbei und die Salze bleiben zurück, ohne mit der Schlacke in innige Berührung zu kommen. Nach Passows Meinung beruht der Erfolg des Verfahrens ebenfalls darin, daß man wie bei seinem Verfahren durch Dampfgranulation die Rohschlacke in zwei verschiedene Zustandsformen, die „Glasige“ und die „Entglaste“ überführt.

Man arbeitet in der Praxis heute nicht mehr nach dem Colluseusschen Verfahren, aber auch nicht nach dem reinen Passowschen Verfahren. Man setzt der Schlacke vielmehr 15–30 v. H. Portlandzementklinker zu.

Die Kühlung der Schlacke nach den beiden geschilderten Verfahren hat gegenüber der Wassergranulierung den erheblichen Vorteil, daß ein nachheriges Trocknen der Schlacke überflüssig ist. Aber die mit diesen Verfahren erzielten Schlackengranulate lassen sich schwerer mahlen und haben keine so gleichmäßige glasige Struktur wie die durch Wassergranulierung erhaltenen.

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Elektrische Streckenförderung mit führerlosen Akkumulatorlokomotiven stellt eine wichtige Neuerung im Bergbaubetriebe dar, die dazu berufen sein dürfte, die Arbeit des Grubenpferdes und teilweise auch die menschliche Arbeit zu ersetzen. Der Betrieb dieser Lokomotiven gestaltet sich beinahe vollkommen automatisch.

Am Eingang des Förderschachtes wird die Lokomotive vor einen Leerzug gesetzt, der gewöhnlich aus 16 Wagen besteht, und je nach dem Bestimmungsort des Lastzuges ein Ring eingehängt, welcher nach Ankunft am Ziel einen bestimmten Anschlagspunkt trifft und dadurch den ganzen Zug stillsetzt.

Die Lokomotive besitzt an ihrem vorderen Ende einen breiten, in wagerechter Richtung vorstehenden Bügel, der den Strom einschaltet, wenn er ausgezogen, und abschaltet, wenn er zurückgeschoben wird. Nachdem man durch Lösung der Arretierung dieses Bügels den Zug in Bewegung gesetzt hat, bewegt er sich von selbst bis zu einem vorher bestimmten Punkt in Abbaufeld, wo der eingelegte Ring an den Anschlagspunkt stößt. Auch auf der Strecke kann der mit der mäßigen Geschwindigkeit von 3,5 km i. d. Std. fahrende Zug jederzeit leicht angehalten werden, indem sich ein Arbeiter dem Zug in den Weg stellt und mit den Händen oder, falls er diese nicht frei hat, mit dem Bein den Fahrbügel in der Fahrtrichtung zurückschiebt.

Ist der Leerzug am Bestimmungsort angelangt, so wird durch Umklappen des Bügels die Fahrtrichtung der Lokomotive umgekehrt und der ebenfalls aus 16 Wagen bestehende beladene Zug angekoppelt. Folgen sich mehrere Züge auf der Strecke, so wird immer die nachfolgende Lokomotive durch den letzten Wagen des vorderen Zuges angehalten und setzt sich selbsttätig wieder in Bewegung sobald dieser den Bügel wieder freigibt.

Zwei derartige Lokomotiven, welche in der Kgl. Steinkohlengrube von der Heydt auf der sechsten Tiefbausohle, Flöz Amelung, in Verwendung sind, leisten in achtstündiger Schicht je etwa 70 Nutztonnenkilometer bei einem Stromverbrauch von 0,167 KW/Std. für den Nutztonnenkilometer. [Elektrische Kraftbetriebe und Bahnen, 24. I. 1912.]

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