Titel: Polytechnische Rundschau
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1914, Band 329 (S. 23–31)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj329/ar329007

Polytechnische Rundschau.

25000 KW-Parsons-Turboalternator. Die Zeitschrift Engineering bringt in ihrer Nummer vom 17. Okt. 1913 die Beschreibung eines Turboalternators von 25000 KW Leistung entsprechend 35000 PS der Dampfturbine, des größten bis jetzt ausgeführten Aggregats. Die Maschine ist bestimmt für eine elektrische Zentrale in Chicago. Sie zeigt die Bauart der reinen Parsons-Turbine mit Aufteilung in eine Hochdruck- und eine Niederdruckturbine, Die Hochdruckturbine liefert in sechs Druckstufen mit insgesamt 64 Schaufelreihen etwas weniger als die Hälfte der Gesamtleistung. Der Rotor des Hochdruckteils besteht aus einem geschmiedeten Stahlkörper, an dessen einem Ende ist das Wellenstück angeschmiedet, während die Welle am anderen Ende eingesetzt ist. Die Schaufeln des Hochdruckteils haben eine Länge von 70 bis 160 mm. Die Durchmesser der Hochdrucktrommel nehmen von 950 mm bis auf 1600 mm zu. Starr gekuppelt mit der Hochdruckturbinenwelle schließt sich die Welle der Niederdruckturbine an. Sie trägt eine Trommel von 2185 mm ⌀, auf welcher zweimal 24 Schaufelreihen in je sechs Abstufungen sitzen. Der Dampf tritt in der Mitte der Trommel zu und strömt nach beiden Seiten durch die symmetrisch zur Mitte liegenden Schaufelgruppen. Letztere nehmen nach beiden |24| Seiten in ihrer Länge von 70 mm bis annähernd 500 mm in der letzten Schaufelreihe zu. Nur durch diese Teilung des Dampfstromes war es möglich, die erforderlichen großen Durchtrittsquerschnitte für den Dampf zu erhalten. Das Gehäuse der Hochdruckturbine ist in vier Teilen aus Stahlguß ausgeführt; bei der Niederdruckturbine besteht es oben aus zwei, unten aus vier Teilen; es ist aus Gußeisen ausgeführt und wiegt 150 t.

Die Turbine ist mit einer Dreiphasen-Wechselstrommaschine von 25 Perioden in der Sek. elastisch gekuppelt. Interessant sind noch folgende Angaben über diese Riesenmaschine: Die ganze Länge des Aggregats beträgt 23 m, die größte Breite 5 ½ m, und die Höhe von Unterkante Kondensator, der 6 m unter Maschinenhausflur steht, beträgt 9 m. Der Kondensator hat eine Kühlfläche von 3600 qm. Bei der Wasserdruckprobe der Niederdruckturbine und des Kondensators waren etwa 170 cbm Wasser zum Füllen der Gehäuse notwendig. Der Geschwindigkeitsregler soll die Drehzahl bei allmählicher Belastungsänderung von Leerlauf bis zur vollen Belastung in den Grenzen von 3 v. H., bei plötzlicher Aenderung von 5 v. H. halten. Ein Sicherheitsregulator tritt in Tätigkeit bei Ueberschreitung der normalen Geschwindigkeit um 12 v. H. Der Dampf strömt vom Hochdruckteil zum Niederdruckteil durch zwei Rohre von 750 mm ⌀ mit einem absoluten Druck von 1 ¾ at. In den Kondensator strömt der Abdampf durch ein Rohr mit rechteckigem Querschnitt von 6,3 m Länge und 3,6 m Breite.

Die Dreiphasen-Wechselstrommaschine liefert bei 750 Umdrehungen eine Spannung von 4500 Volt. Die Länge des Rotors beträgt 3 ¼ m, der größte Durchmesser 1,8 m; seine Lager haben 450 mm ⌀ und 1200 mm Länge; das Gesamtgewicht beträgt 50000 kg. Der Stator wiegt doppelt so viel. Zur Ventilation des Alternators werden etwa 2200 cbm Luft i. d. Min. unter einem Druck von 85 mm Wassersäule von einem Ventilator durch die Maschinen getrieben; bei Dauerbelastung von 25000 KW soll sich die Temperatur der Maschine in keinem Teil um mehr als 20° C steigern.

Bei einem Dampfdruck von 14 at, einer Ueberhitzung um 100° und bei einem absoluten Druck im Kondensator von 25 mm Quecksilbersäule soll bei einer Leistung von 20000 KW ein Dampfverbrauch von 5,2 kg für die KW-Stunde, entsprechend 3,7 kg für die effektive Pferdestärke, an der Turbinenwelle erreicht werden. Bei 25 v. H. über oder unter dieser Normallast soll der Verbrauch 5,5 kg und bei halber Last 5,7 kg betragen. Auf jedem Zehntel kg Mehrverbrauch liegt eine Vertragsstrafe von 10000 M; ebensoviel wird bei Unterschreitung der Garantie als Vergütung gewährt.

Es ist nicht uninteressant, die Entwicklung der Parsons-Turbine nach Leistung und Dampfverbrauch in diesem Zusammenhang kurz zu berühren. 1884 entstand die erste Turbine von 6 PS; 1891 ergab eine 100 KW-Maschine einen Dampfverbrauch von 12,7 kg für die KW-Stunde; 1899 wurde mit der berühmten Elberfelder Turbine von 1000 KW ein Verbrauch von 9 kg erreicht. 1906 entstanden die ersten großen Turbinen von 4000 KW mit einem Dampfverbrauch von 6 kg bei 14 at, 100° Ueberhitzung und 735 mm Vakuum. Weiter stieg die Leistung in den folgenden Jahren auf 10000 KW im Jahre 1909 und 18000 KW im Jahre 1911 mit einem Dampfverbrauch von 5,5 kg unter den günstigsten Dampfverhältnissen. Steigerung in der Stromerzeugung der elektrischen Zentralen und in der Größe und Geschwindigkeit der Dampfer führte zu immer größeren Einheiten. Wo liegt hier die Grenze? Eine gewisse Grenze bedingen die Rücksichten der Herstellung und des Transports auf den Eisenbahnen. Mit der Zunahme der äußeren Abmessungen wachsen auch die Betriebsschwierigkeiten durch die Wärmedehnungen und sonstigen Formänderungen. Die beschriebene 25000 KW-Maschine dürfte in dieser Beziehung nicht mehr weit von der praktisch zulässigen Grenze entfernt sein. Eine Grenze ergibt sich auch aus folgender Betrachtung: Für den Durchtritt des Dampfes aus der letzten Schaufelreihe, wo er infolge der hohen Verdünnung ein außerordentlich großes Volumen angenommen hat (1 kg etwa 40 cbm) steht die freie Oeffnung des letzten Schaufelkranzes zur Verfügung. Mit der achsialen Durchtrittsgeschwindigkeit wird man nicht viel über 150 m i. d. Sek. gehen können, wenn der Austrittsverlust nicht zu groß werden soll. Damit ist der Durchtrittsquerschnitt festgelegt, der von der Schaufelhöhe und dem mittleren Schaufelkreisdurchmesser abhängt. Nimmt man als praktische Regel an, daß die Länge der Schaufeln in der letzten Reihe ⅕ des mittleren Schaufelkreisdurchmessers nicht überschreiten soll, so kommt man für eine achsiale Austrittsgeschwindigkeit von 150 m, einem absoluten Vakuum von 25 mm Quecksilbersäule (entsprechend einem spezifischen Gewicht des Abdampfes von 0,023) und für einen Dampfverbrauch von 5,3 kg für die KW-Stunde auf eine einfache Beziehung für die größtmögliche Leistung. Diese ist nämlich in KW ausgedrückt gleich 1500 mal D2, wenn D in m den mittleren Schaufelkreisdurchmesser der letzten Reihe bedeutet. Das gilt für jedes Turbinensystem, für Ueberdruck- wie für Gleichdruckturbinen. Durch Teilung des Dampfstromes wie bei der oben beschriebenen Turbine läßt sich die so gerechnete Leistung verdoppeln. Darnach liegt nun für eine bestimmte Leistung der Schaufelkreisdurchmesser fest, und es ist noch zu prüfen, ob für die anzunehmende Umdrehungszahl, die mit Rücksicht auf die Periodenzahl großer Wechselstrommaschinen in der Regel 750 oder 1000 beträgt, die Zugfestigkeit des Materials nicht überschritten wird. Durch diese beiden Faktoren: Umfangsgeschwindigkeit und Durchgangsquerschnitt ist also eine Grenze für die Leistung einer Dampfturbine gezogen, die nur durch einen größeren Austrittsverlust oder geringere Ausnutzung des Wärmeinhalts (geringeres Vakuum) also durch Einbuße in der Oekonomie gesteigert werden kann. Von einer gewissen Größe ab, von der die oben beschriebene Maschine nicht mehr weit entfernt sein dürfte, würde eine weitere Vergrößerung der Einheiten, auch wenn solche aus mechanischen Rücksichten noch zulässig wäre, keinen Vorteil bringen.

Meuth.

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Die erste Anwendung des Steinkohlengases in der Luftschiffahrt. Ueber dieses Thema berichtete auf der Wiener Naturforscher- und Aerzteversammlung Dr.-Ing. A. Sander aus Karlsruhe i. B. Bis vor wenigen Jahren war man allgemein der Ansicht, daß das Steinkohlengas von dem englischen Luftschiffer Green im Jahre 1818 zum ersten Male zum Füllen eines Luftballons verwendet worden sei, viel später also, als die heiße Luft und der Wasserstoff, die beide bereits im Jahre 1783 mit Erfolg hierzu verwendet worden waren. Diese Angabe ist sowohl in der technischen wie in der aeronautischen Literatur weit verbreitet. Neuere Forschungen haben indessen ergeben, daß weder Green noch der Franzose Lebon die ersten waren, die einen mit Leuchtgas gefüllten Ballon aufsteigen ließen, sondern daß der Professor an der Universität Löwen, Jean Pierre Minckelers, diesen Ruhm für sich in Anspruch nehmen kann. Auf Veranlassung des Herzogs von Arenberg stellte Minckelers schon im Jahre 1783 eingehende Versuche an, um mit Hilfe eines einfachen Verfahrens und mit geringen Kosten in kurzer Zeit größere Mengen eines permanenten Gases herzustellen, das zur Füllung von Luftballonen geeignet war. Er unterwarf zahlreiche Stoffe des Pflanzen- und Tierreiches, wie Hammelknochen, Eichen- und Buchenholz, Holzkohle und Kaminruß, der trockenen Destillation, erhielt jedoch auf diese Weise stets ein Gas, das nicht viel leichter war als die atmosphärische Luft. Infolgedessen wandte sich Minckelers den brennbaren mineralischen Stoffen zu, und als er die Steinkohle der trockenen Destillation unterwarf, erhielt er eine große Menge eines brennbaren Gases, das viermal leichter als die atmospärische Luft war. Zu seinen Versuchen benutzte er einen mit Kohlenpulver gefüllten Flintenlauf, den er in einem Schmiedefeuer zum Glühen erhitzte. Die Versuche Minckelers' findet man in der zeitgenössischen Literatur fast nirgends erwähnt. Dies ist um so erstaunlicher, als Minckelers selbst die Ergebnisse seiner Untersuchungen in höchst anschaulicher Weise in einer Schrift niedergelegt hat, die unter dem Titel „Mémoire sur l'air inflammable tiré de différentes substances“ im Jahre 1784 in Löwen erschienen ist. Aus dieser Schrift ist noch eine Reihe weiterer interessanter Mitteilungen zu entnehmen, z.B. Versuche über die Aenderung der Ausbeute und des spezifischen Gewichtes des Gases bei rascherem oder langsamerem Erhitzen der Kohle, über den Luftbedarf bei der Verbrennung der verschiedenen Gasgemische u.a. Minckelers faßt seine Versuche dahin zusammen, daß das Steinkohlengas, wenn es auch schwerer als der Wasserstoff sei, dennoch wegen der geringeren Herstellungskosten und der einfacheren Gewinnung den Vorzug verdient. Die erste Füllung eines kleinen Ballons mit Steinkohlengas erfolgte am 21. Nov. 1783 im Park des Schlosses des Herzogs von Arenberg. Der Ballon riß sich nach beendeter Füllung los und verschwand in den Wolken. In einer Entfernung von 25 km fiel er zu Boden. Im Jahre 1784 fanden sowohl in Antwerpen wie in Löwen mehrere Aufstiege von Ballonen statt, die in der von Minckelers angegebenen Weise mit Steinkohlengas gefüllt waren.

Einen weiteren interessanten Beitrag zu jener ältesten Geschichte der Gasverwendung in der Luftschiffahrt liefert Lucien Bertin in einer im Jahre 1912 erschienenen kleinen Schrift: „Les premiers emplois du gaz d'houille en aérostation“. Diese Schrift enthält zahlreiche Bruchstücke von Zeitungsberichten aus dem Jahre 1783 und von sonstigen schwer zugänglichen Aufzeichnungen, so daß sie für die Geschichte der Luftschiffahrt von hervorragendem Interesse ist. Vortr. gibt daraus auszugsweise einen Brief wieder, den der Sekretär des Herzogs von Arenberg im Februar 1784 von Brüssel aus schrieb, und worin der erste Aufstieg eines mit Steinkohlengas gefüllten Ballons näher beschrieben wird. Im gleichen Jahre wie Minckelers hat Alexander Lapostolle, ein Apotheker in Amiens, in derselben Richtung Versuche angestellt, die jedoch weniger bekannt geworden sind. Einzig und allein ein im Jahre 1784 im Journal de Paris veröffentlichter Brief gibt näheren Aufschluß über die Untersuchungen von Lapostolle. Er weist darauf hin, daß durch Erhitzen von Steinkohle auf einfache und billige Weise rasch ein leichtes Gas in großer Menge gewonnen werden kann, das nur abgekühlt zu werden braucht, um dann sofort zur Füllung eines Luftballons verwendet werden zu können. Auch über die gleichzeitig entstehenden teerigen Produkte macht er nähere Mitteilung. Zur Entfernung dieser Bestandteile leitete er das Rohgas einfach durch ein mit Wasser gefülltes Gefäß. Zum Schluß weist er auf die niedrigen Gestehungskosten dieses Gases hin. Mangels anderer Aufzeichnungen muß dieser Brief als Beweis dafür gelten, daß es Lapostolle spätestens im Januar 1784 gelungen ist, aus Steinkohle ein zur Füllung von Luftballonen geeignetes Gas herzustellen. Die erfolgreichen Versuche von Minckelers waren ihm zu jener Zeit sicherlich noch nicht bekannt. Man muß Lapostolle daher neben Minckelers den Ruhm zuerkennen, das Steinkohlengas zuerst als Ballongas verwendet zu haben. Zum Schluß teilte der Vortragende einige biographische Notizen über diese beiden Gelehrten mit.

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Die Konstruktion von Ketten und Kettenrädern zum Gegenstand hat ein Aufsatz von Henry E. Hayward in der Zeitschrift für praktischen Maschinenbau Jahrgang 1913, S. 1321 und 1354 ff. Er umfaßt die in der Praxis verwendeten Kettenformen, anfangend von der einfachen Kranhandkette bis zu den komplizierten Gelenkketten für Kraftübertragungen und gibt in tabellarischer Form eine Uebersicht über Art, Anwendungsgebiet und über die wichtigsten Eigenschaften der verschiedenen Arten.

Die einfache Gliederkette kommt außer zur Betätigung von Steuerrädern usw. praktisch nur bei Bewegung sehr schwerer Lasten, wie beim Vertäuen von Schiffen, bei Hebezeugen usw. in Anwendung. Es wird empfohlen, die schwerer beanspruchten Ketten mindestens etwa alle sechs Monat auszuglühen, da das Ketteneisen infolge der rauhen Behandlung leicht kristallinisch wird. Das zugehörige Kettenrad enthält reichlich bemessene flache |26| grubenartige Vertiefungen, in die sich die Kettenglieder – und zwar jedes zweite Glied – einlegen und so mitgenommen werden. Für die dazwischen liegenden aufrechtstehenden Kettenglieder ist eine reichlich weit ausgesparte Rinne vorgesehen. Der Laufkranz ist nicht bearbeitet, nur möglichst sauber gegossen. Es werden auch Räder angefertigt, deren Laufkranz besonders hart ist.

Aus der großen Zahl der übrigen Kettenformen sind wohl nur folgende besonders bemerkenswert:

1. Die Ewart-Kette mit flachliegenden, viereckigen Gliedern aus Temperguß, welche hakenförmige Ansätze haben und mit diesen scharnierartig ineinander greifen. Das zugehörige Rad besitzt Zähne, ähnlich einem Zahnrad, die in den Innenraum der Kettenglieder eingreifen. Da die Ketten sich sowohl durch Abnutzung als auch durch die Belastung verlängern, so soll der Zahn nur etwa 60 bis 80 v. H. des Zahnraumes in der Kette ausfüllen.

2. Die maschinell hergestellte Rollenkette, in Gestalt der bekannten Fahrradkette. Die lose eingesetzte, meist gehärtete Rolle gibt einen leichten und fast geräuschlosen Gang. Die Beanspruchung kann schon ziemlich hoch gewählt werden.

3. Die sogen, geräuschlose Kette mit besonderen Lagerungsflächen. Bei diesen Ketten sind die aus Stahlblech gestanzten Kettenglieder in größerer Zahl nebeneinander und scharnierartig ineinander greifend auf einen Bolzen gereiht. Sie besitzen zahnartige Ansätze, die sich über die Breite der Kette zu regelrechten Zähnen ergänzen, welche sich gegen die Zähne des entsprechenden Kettenrades legen und so eine ideale Druckübertragung bilden. Um die Reibung zu vermindern, sind an den Gelenkstellen noch gehärtete Lagerschalen eingesetzt. Bei einer Abart dieser Ketten sind die Drehbolzen an den Gelenken durch harte Stahlschneiden ersetzt, deren Reibungsarbeit natürlich noch geringer ist. Die Konstruktion ist sehr sinnreich, erfordert jedoch peinlich genaue Arbeit.

Die Ketten sollen keinen toten Gang, aber auch keine Vorspannung besitzen und laufen dann praktisch geräuschlos und mit sehr gutem Wirkungsgrad (bis 98 v. H. gemessen).

Rich. Müller.

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Die Arbeitersparnis im Betrieb von Straßenbahnen durch Einbau von Kugellagern (vergl. auch D. p. J. S. 475 Bd. 328) wird in „Elektr. Kraftbetr. und Bahnen“ vom 24. August v. J. von W. Bethge auf Grund bestimmter, dem praktischen Betriebe entnommener Voraussetzungen untersucht. Die zur Fortbewegung eines Straßenbahnwagens erforderliche Arbeit setzt sich zusammen aus der Arbeit zur Ueberwindung etwaiger Steigungen, aus Beschleunigungsarbeit und Arbeit zur Ueberwindung des Fahrwiderstandes. Hebearbeit und Beschleunigungsarbeit können naturgemäß durch günstigere Lagerung nicht verkleinert werden; Ersparnisse sind also nur möglich bei der Widerstandsarbeit, von der ein Teil durch die Lagerreibung gegeben wird.

Auch wenn von einer Hebearbeit auf Steigungen abgesehen wird, kann der prozentuelle Anteil der Widerstandsarbeit an der Gesamtarbeit sehr verschieden sein, je nach der Entfernung der einzelnen Haltestellen, die ein Anfahren bzw. Vernichten von Beschleunigungsarbeit erforderlich machen. Ein dem Straßenbahnbetrieb einer Großstadt entnommenes Beispiel ergibt die in der Abbildung durch die Linie a dargestellten Gesamtarbeitsaufwände für 1 t Zuggewicht, wenn der Bewegungswiderstand in der Größe von 0 bis 12 kg/t angenommen wird. Die vernichtete Beschleunigungsarbeit wird durch die Linie b dargestellt; die Widerstandsarbeit durch den Unterschied zwischen den Linien a und b.

Nach Versuchen der Studiengesellschaft für Schnellbahnen ist für Vollbahnen auf gutem Vignolgleis bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten der Widerstand 1,5 bis 2,5 kg für 1 t Zuggewicht; es kann angenommen werden, daß hiervon der größere Teil auf Zapfen- und Lagerreibung entfällt. Der Luftwiderstand kann bei kleinen Geschwindigkeiten vernachlässigt werden. Nimmt man ferner an, daß durch den Einbau von Kugellagern der Lagerreibungswiderstand auf ein Drittel dessen für Gleitlager zurückgeht (ein Wert, der tatsächlich noch wesentlich unterschritten werden dürfte), so ergibt sich, daß bei dem genannten Fahrwiderstand von 1,5 kg/t der gesamte Bewegungswiderstand sich um etwa 1 kg/t verringert.

Textabbildung Bd. 329, S. 26

Da man nun aber im Straßenbahnbetrieb erfahrungsmäßig mit bedeutend größeren Fahrwiderständen rechnen muß, ergeben sich auch größere Werte für die Ersparnis durch Kugellager. Vielleicht wird es hier nicht statthaft sein, den größeren Teil der Widerstände auf Rechnung der Lagerreibung zu stellen. Wenn man also nur 50 v. H. der Gesamtfahrwiderstände der Reibung der Gleitlager zuschreibt und wie vorher eine Verminderung dieser auf ein Drittel durch die Kugellager annimmt, so ergeben sich die in der Abbildung durch die schraffierten Flächen dargestellten Ersparnisse an Arbeit.

In Hundertteilen des gesamten Arbeitsaufwandes würde diese Ersparnis betragen

bei W = 4 kg/t etwa 14 v. H.,
W = 8 21
W = 12 26
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Die von Ad. Nissen in der „Deutschen Straßen- und Kleinbahnzeitung“ angegebene Ersparnis von etwa 20 v. H. (vgl. D. p. J. 1913 S. 475) wird also durch diese Untersuchung durchaus bestätigt. Wenn W. Bethge a. a. O. bedeutend kleinere Werte findet, so liegt das daran, daß er die durch Kugellager erzielbare Ersparnis als konstanten Zahlenwert annimmt, anstatt sie prozentuell von dem Gesamtfahrwiderstand abhängig zu machen.

Dipl.-Ing. W. Speiser.

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Ueber den Schnabel-Bone-Kessel wird in Heft 24 der Zeitschr. f. d. ges. Turbinenwesen in einem Aufsatz von F. Krull berichtet, der u.a. die in D. p. J. 1913 Heft 9 besprochenen aufsehenerregenden Versuchsergebnisse mit diesen Kesseln bestätigt. Die überraschend hohe Verdampfungsziffer, die bei einem Versuchskessel von englischen und amerikanischen Fachleuten zu 105 kg auf das qm Heizrohrfläche in der Stunde bestimmt wurde, zeigte sich bei einer Untersuchung an einem zehnröhrigen Versuchskessel durch eine deutsche Kommission noch wesentlich höher, Es ergab sich eine Verdampfung von 149 kg für 1 qm und Std. Dabei sinkt der an sich außerordentlich hohe Wirkungsgrad bei dieser enormen Verdampfung nur unwesentlich, er betrug bei einer Verdampfung von 143,2 kg noch 93,8 v. H., bei 147,6 kg 93,0 v. H. (Die besten bisher bekannten Gas-Kesselfeuerungen ergeben im günstigsten Falle Wirkungsgrade von höchstens 65 bis 70 v. H.)

Eine Erklärung für diese auffallenden Ergebnisse kann außer in der sehr hohen Temperatur in der Verbrennungszone nur gefunden werden in der raschen und kräftigen Wärmeübertragung durch das Füllmaterial der Heizröhren. Versuche haben gezeigt, daß die mittlere Verbrennzone in den Röhren nur etwa 2 cm ⌀ und 8 cm Länge hat, bei einer Temperatur von etwa 1400 bis 1600°, während an den Rohrwandungen das Füllmaterial kaum noch rotglühend ist. Die großen entwickelten Wärmemengen werden also offenbar sehr rasch an das umgebende Speisewasser abgegeben. Der durch die große Erwärmung am vorderen Ende der Heizrohre hervorgerufene sehr lebhafte Wasserkreislauf ist naturgemäß von großem Einfluß auf eine kräftige Verdampfung.

In dem genannten Aufsatz wird ferner ein neuerer Schnabel-Bone-Kessel mit Ueberhitzung des Dampfes durch die mit etwa 200° aus den Heizröhren abziehenden Verbrennungsgase abgebildet. Dieser Kessel ist für 3000 kg Dampf in der Std. und für 20 at Betriebsdruck bestimmt.

Endlich wird mitgeteilt, daß trotz der hohen Beanspruchung Heizrohre, die nach einjährigem Betrieb einem Schnabel-Bone-Kessel entnommen wurden, keinerlei Abnutzung und keine Verminderung ihrer Festigkeitseigenschaften zeigten.

Dipl.-Ing. W. Speiser.

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Elektro-Schmelzöfen, Bauart Helfenstein. Ueber den derzeitigen Stand der Roheisenerzeugung mittels des Elektroofens in Skandinavien brachte D. p. J. Heft 45 Bd. 328 einen allgemeinen Bericht. Im Zusammenhang mit diesem dürfte es zweckmäßig sein, einige Fortschritte zu betrachten, die im Bau der Oefen gemacht worden sind.

Bekanntlich stellten die ersten Elektroofen nichts weiter dar, als eine Vereinigung des gewöhnlichen Hochofens mit einem Karbidofen; der ganze Aufbau des ersteren wurde beibehalten, und nur der von letzterem bekannte Elektrodenapparat eingesetzt. Trotzdem an dieser Ofentype noch mancherlei Verbesserungen vorgenommen wurden – insbesondere durch die Elektrometall-Gesellschaft – war man bei einer Ofenleistung von 1000 bis 2000 KW für diese Bauart bereits an die Grenze gelangt, bei der sich ein geregelter Betrieb nur noch schwierig unterhalten ließ. Obwohl schon verhältnismäßig früh erkannt wurde, daß sich ein voller wirtschaftlicher Erfolg nur mit sehr viel größeren Ofeneinheiten erzielen läßt, wurde im allgemeinen doch an dem Prinzip festgehalten.

Im Gegensatz zu diesem beschritt Helfenstein einen ganz andern Weg. Er legt den Hauptwert auf unbedingte Betriebsicherheit und große Ofenleistung unter möglichster Vereinfachung des Betriebes. Aus diesen Gesichtspunkten verzichtete er anfänglich sogar auf die Ausnutzung der wertvollen Kohlenoxydgase. In der einfachsten Form hat sein Ofen die Gestalt einer großen Rinne, bei der der Boden mit leitender Masse ausgestampft ist. Die Beschickung wird in die Rinne eingefüllt und die drei mit Drehstrom versorgten und in einer Reihe angeordneten Kohleelektroden hängen einfach senkrecht hinein. Der leitende Bodenbelag bildet dann den Verkettungspunkt der drei Phasen.

Bei einer andern Ausführung waren die drei Elektroden im Dreieck angeordnet.

Es ist einleuchtend, daß bei dieser Bauart Schwierigkeiten im Ofengang oder gar Explosionen kaum auftreten können, jedenfalls aber leicht sich vermeiden lassen. Da sich die Schmelzzone unterhalb jeder Elektrode inmitten der Beschickung selbst befindet, so ist die Ofenwand vor der Berührung mit der Schmelze durch die noch verhältnismäßig kalte Beschickung geschützt und deshalb praktisch unbegrenzt haltbar. Hierdurch erklärt sich ohne weiteres die enorme Leistungssteigerung dieser Oefen; es ist ohne weiteres möglich, für jede Elektrode eine Leistung von 2500 bis 3000 KW umzusetzen. Das bedeutet bei 75 bzw. 90 Volt Herdspannung eine Strombelastung von 40000 bzw. 30000 Amp. Trotzdem scheint eine weitere Steigerung nur eine Frage der Zeit zu sein.

Ergibt sich auf diese Weise für den Ofen eine Gesamtleistung von 9000 KW, so kann diese, wie es tatsächlich geschieht, noch dadurch verdoppelt werden, daß ein weiterer Satz gleich belasteter Elektroden eingesetzt wird. Ein solcher Ofen für 18000 KW befindet sich im Betriebe in Hafslund (Norwegen) seit 1907. Die Betriebssicherheit ist dabei eine derart hohe, daß man gänzlich auf Reserven verzichtet.

Allerdings sind solche großen Oefen nicht mehr in der primitiven offenen Bauart möglich. Abgesehen von den unbenutzt entweichenden Ofengasen wäre die Rauch- und |28| Hitzeentwicklung unerträglich. Auch mußte eine mechanische Begichtung, wie bei den Kohlen-Hochöfen eingeführt werden. Alle diese Gründe zwangen zur Ausbildung der geschlossenen Oefen (Abb. 1 und 2). Der Vorgang des Schmelzens ist aus Abb. 3, die Beschickungsvorrichtung für einen mittleren Ofen aus Abb. 4 ersichtlich.

Textabbildung Bd. 329, S. 28
Textabbildung Bd. 329, S. 28
Textabbildung Bd. 329, S. 28
Textabbildung Bd. 329, S. 28

Abb. 1 und 2 zeigen einen Ofen mit sogenannter offener Brust, deshalb so benannt, weil bei ihnen lediglich eine Wand aus erstarrtem Schmelzgut krustenartig den Schmelzraum abschließt. Der Abstich erfolgt durch Hineinbrennen eines Loches mittels Lichtbogenerhitzung.

Ein weiterer Vorzug der Helfenstein-Oefen ist, daß sie, da Schwierigkeiten im Ofengang nicht zu befürchten sind, mit sehr großen Anteilen von Erzschlich beschickt werden können, ebenso kann an Stelle der teuren Holzkohle Koks in größeren Mengen verwendet werden. Als Beispiel wird angegeben, daß die Kosten für Karbid sich im kleinen Ofen auf 15 bzw. 17 M, im großen offenen auf 12,75 bzw. 13,60 M und wenn letzterer geschlossen, auf 10,20 bzw. 10,75 M stellen. Ferrosilizium, das im kleinen Ofen überhaupt nicht wirtschaftlich herstellbar ist, wird im großen geschlossenen Ofen um etwa 17 M/t billiger als im offenen Ofen. [Stahl und Eisen 20. Februar 1913. Dr. M. Oestreich.]

Rich. Müller.

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Elektrische Ueberlandzentralen und ihre Bedeutung für die Verwertung wenig mächtiger Braunkohlenflöze. Von K. Gold, Unterreichenau. Während Ueberlandzentralen zurzeit in Oesterreich meist nur als Nebenbetriebe zur Verwertung schwer verkäuflicher Braunkohlensorten gebaut werden, empfiehlt es sich, künftig die ganze Förderung geeignet erscheinender Werke in elektrische Energie umzuwandeln. Für die Gruben würden sich dadurch außer Vorteilen allgemeiner Art insbesondere die folgenden ergeben: größeres Verbrauchsgebiet der Kohle durch Verminderung der Transportkosten, von äußeren Einflüssen unabhängiger Betrieb (Wagenmangel usw.), Unabhängigkeit von der Marktlage durch langfristige Stromlieferungsverträge u.a.m. Werksanlagen zum Betriebe von Ueberlandzentralen bedürfen zudem nur geringer Baukosten, da Sortier- und Verladeanlagen in Wegfall kommen, und da die gesamte Förderung der Kohle vom Schachtfüllorte bis zum Kesselroste fast selbsttätig erfolgen kann. An einem den österreichischen Verhältnissen entnommenen Beispiel berechnet der Verfasser die Gestehungskosten für den elektrischen Strom. Zugrunde gelegt wird dabei eine Förderanlage von 30 Waggons Tagesförderung. Die Kohle mit 2500 bis 3000 Kalorien Heizwert erzeugt bei 2,5-facher Verdampfung und 6 kg Dampfverbrauch für die KW/Std. täglich 125000 KW/Std.; das ergibt bei 10000 KW/Std. Eigenbedarf eine täglich abzugebende Strommenge von 115000 KW/Std. Die Jahreseinnahme beläuft sich bei einem Durchschnittspreise von 4 Hellern für die KW/Std. auf 1280000 Kronen, die Summe der Investitionen auf 3700000 Kronen, die gesamten Betriebskosten bei Tagebaubetrieb (10 v. H. Tilgung, Löhne, Materialien, Reparaturen) auf 700000 Kronen; Demnach verbleibt ein Reingewinn von 580000 Kronen, d. i. eine 15,6-prozentige Verzinsung des Anlagekapitals. Die Selbstkosten für die KW/Std. stellen sich hierbei auf 2,2 Heller. Bei Tiefbaubetrieb betragen die Anlagekosten 3900000 Kronen, die Betriebskosten 857000 Kronen, d. i. eine 10,8-prozentige Verzinsung des Anlagekapitals. Die Selbstkosten für die KW/Std. würden hier auf 2,7 Heller steigen. [Zeitschr. des Internationalen Vereins der Bohringenieure, Wien, 1913, Heft 20.]

Schorrig.

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Untersuchung von Lagermetallen. Wie bereits an dieser Stelle in Heft 22, 1913, in einem Bericht über Lagerweißmetalle ausgeführt ist, haben sich blei- und zinnhaltige Legierungen als Lagermetalle gut bewährt. Um nun jeweils die günstigste Zusammensetzung der Legierungen ermitteln und sie auf ihre Festigkeitseigenschaften untersuchen |29| zu können, hat die Westinghouse Electric & Manufacturing Co. in East-Pittsburgh ein dafür geeignetes Prüfungsverfahren ausprobiert. Dem Bericht darüber von Lynch im Heft 33 Jahrgang 1913 der Zeitschrift für praktischen Maschinenbau entnehmen wir folgendes:

Zuerst wurden Versuche an stark belasteten Betriebsmaschinen ausgeführt, deren Lager mit der zu untersuchenden Legierung ausgegossen waren. Hieraus ließ sich aber nur allgemein feststellen, ob das betreffende Material sich im Betriebe bewährte oder nicht; bestimmte Regeln für die Beurteilung von dessen Beschaffenheit aufzustellen, war hierbei nicht möglich. Die dann vorgenommenen Härteprüfungsversuche nach dem Brinellschen Verfahren ergaben wohl einen Anhalt für die günstigste Härte der verschiedenen Legierungen, aber auch diese Versuche befriedigten nicht vollkommen, da es nicht möglich ist, mit ihnen einen Unterschied zwischen Zähigkeit und Sprödigkeit des untersuchten Materials zu machen. Ein umfassendes Verfahren zur Feststellung fehlerhafter Legierungen fand man durch Vereinigung der Brinellschen Härteprüfung mit sogen. Hammerversuchen. Bei letzteren wird nämlich ein weiches Versuchstück auseinandergetrieben, während ein sprödes zerbricht, und ein ungleichmäßiges sich ausdehnt und zerbröckelt. Zur Ausführung der Hammerversuche wurde das Metall in plattenförmige Stücke von 32 mm ⌀ und 8 mm Stärke gegossen, die auf 25 mm ⌀ und 6,5 mm Stärke abgedreht wurden. Diese Probestücke wurden auf dem Ambos der Versuchsmaschine den periodischen Schlägen eines Fallhammers ausgesetzt. Dabei wurde die Anzahl der Schläge und die Dicke der Probestücke in bestimmten Zeiträumen gemessen. Die Versuche zeigten, daß auch die Schmelz- und Gießtemperaturen, besonders bei bleihaltigen Legierungen, von größter Bedeutung sind, weshalb auch diese aufgezeichnet wurden. Abbildungen einzelner untersuchter Probestücke nebst näheren Angaben über die betreffenden Daten sowie Schaubilder der Ergebnisse sind in dem obengenannten Aufsatz enthalten.

Da keines der untersuchten Lagermetalle bessere Ergebnisse zeigte, als das bleihaltige Material bei sorgfältiger Herstellung, ist auch dessen Brauchbarkeit damit erwiesen. Als besonders wichtig ergaben sich bei den ausgeführten Versuchen folgende Gesichtspunkte:

Die Einhaltung einer Temperaturgrenze, bis zu der das Material im Schmelztiegel erwärmt wird, ist von großer Bedeutung; die Anbringung von Temperaturreglern an jedem Lagerschmelztiegel ist daher zu empfehlen. Zur Erzielung einer befriedigenden Legierung für Lagermetalle ist eine Schmelztemperatur von 500° C und darunter ausreichend. Das geschmolzene Metall soll stets mit einer Schicht Holzkohlenpulver oder anderem die Oxydation verhinderndem Material bedeckt sein. Zu kaltes Gießen ergibt Lager von körniger Beschaffenheit, zu heißes Gießen ein zu weiches Lagerfutter. Die zweckmäßigste Gießtemperatur ist für bleihaltiges und für zinnhaltiges Material 460° C. Dabei soll die Lagerschale vorher auf 100 bis 150° C erhitzt werden, um ein Abspringen des Futters von der Schale und die Bildung von Gußblasen zu verhindern. Ferner müssen die Lager während des Erkaltens des Metalls vor Erschütterungen bewahrt werden, da sich sonst Kristalle bilden. Für zinnhaltiges Material ist eine Brinell-Härte von 30, für bleihaltiges eine solche von 23,5 günstig.

Dipl.-Ing. C. Ritter.

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Metallmikroskopie im polarisierten Lichte. Das Mikroskop ist bekanntlich eins der wichtigsten Hilfsmittel der Metallographie. Da die metallischen Stoffe undurchsichtig sind, werden sie im senkrecht auffallenden, reflektierten Licht untersucht, zu welchem Zweck das metallographische Mikroskop mit einer entsprechenden Beleuchtungsvorrichtung versehen ist. Die Schlußfolgerung aus der so beobachteten Mikrostruktur setzt in der Regel die Zuhilfenahme verschiedener anderer Methoden voraus, wogegen, wie H. Hannemann und K. Endell zeigen, die Untersuchung der Metalle und Legierungen im polarisierten Licht direkt sichtbare Merkmale über die Natur der im Schliffe enthaltenen Bestandteile ergibt. (Stahl und Eisen 1913, II, 1644.) Vor längerer Zeit hat bereits J. Königsberger auf diese Bedeutung hingewiesen und geeignete Apparate angegeben. Bekanntlich sind die regulär kristallisierenden und amorphen Stoffe isotrop, alle andern aber anisotrop. Von den letzteren, die sich auch im reflektierten Licht als solche kenntlich machen, wird das Licht in zwei zueinander senkrecht stehende Komponenten zerlegt. Mit Hilfe des Königsbergerschen Apparates werden nun die Unterschiede der Intensität dieser beiden Komponenten des von der Schlifffläche des Metalls reflektierten Lichts, durch Zwischenschaltung einer Savartschen (doppeltbrechenden) Doppelplatte in den Strahlengang sichtbar gemacht und zur Messung der optischen Eigenschaften der betreffenden Substanz benutzt.

Ist das reflektierte Licht polarisiert, so zeigt die Platte farbige, ist es monochromatisch, schwarze Interferenzstreifen, die durch ein Fernrohr beobachtet werden können. Zur besseren Sichtbarmachung dieser Savart-Streifen wird vor den Analysator eine aus zwei zueinander senkrechten Rauchquarzplatten bestehende Kontrastplatte gebracht. Eine mit bekannten Mineralien geeichte Skala gestattet die Zeigerstellung abzulesen, bei der gerade die Anisotropie für die Nullage der Schwingungsrichtungen in der reflektierenden Fläche kompensiert wird.

Der andere Apparat, der sich besonders für metallographische Zwecke eignet, enthält vor dem Illuminator ein Nikol mit wagerechter Schwingungsrichtung, und hinter demselben eine Biot-Kleinsche Quarzplatte. Vor der Beobachtung muß bei der Reflektion des Lichts an isotroper Fläche die Farbe des empfindlichen Violetts entstehen. Das durch das Prisma des Illuminators reflektierte, also bereits polarisierte Licht wird infolge Reflektion von der spiegelnden Metalloberfläche nochmals reflektiert und gelangt durch die Quarzplatte und den Analysator ins Okular. Anisotrope Substanzen geben einen Farbenumschlag von rot nach blau bzw. von hellgelb |30| nach grün, je nach Drehung des Präparates. Die zu untersuchenden Schliffe werden nicht geätzt, im Gegensatz zur sonstigen Untersuchung im Metallmikroskop.

Diese Untersuchungsmethode kann naturgemäß nur Verwendung finden, wenn es sich um anisotrope Stoffe handelt, wie Zink, Zinn, Wismut, Cadmium und einige Platinmetalle sowie verschiedene intermetallische Verbindungen wie Eisenkarbid, sogen. Zementit. Hannemann und Endell fanden, daß in Antimon- und Zinkschmelzen in der Ebene der Abkühlungsfläche im Gegensatz zu Wismut- und Zinnschmelzen alle Körner gleiche Orientierung zeigen. Diese Frage der kristallographischen Orientierung der Körner kann für die technischen Eigenschaften der Metalle zuweilen von Bedeutung sein. Auch scheint bei den innerhalb eines Eutektikums primär ausgeschiedenen Kristallen, z.B. von Blei-Antimonschmelzen, die optische Achse sämtlicher Antimonkristalle senkrecht zur Abkühlungsfläche zu stehen. Nach alledem darf man annehmen, daß die Untersuchung der Metallschliffe im polarisierten Licht für manche Zwecke der Metallographie von Bedeutung ist.

Loebe.

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Die deutsche Maschinenindustrie auf dem Weltmarkt im November 1913. Im November 1913 belief sich die Einfuhr an eigentlichen Maschinen nach Deutschland, wie eine vom Verein deutscher Maschinenbau-Anstalten bearbeitete – unten wiedergegebene – Aufstellung zeigt, auf 4579 t im Werte von 4570000 M und kommt damit dem Stand der Anfangsmonate des Jahres nahe; eine auffallende Steigerung weisen dabei die Einfuhrziffern von Buchdruckereimaschinen und von Maschinen für Holzstoff- und Papierherstellung auf. Die Ausfuhr der eigentlichen Maschinen ist etwas zurückgegangen, steht aber mit der Gesamtziffer von 47141 t im Wert von 52981000 M der Einfuhr gegenüber in einem günstigen Verhältnis. Die Ergebnisse der Monate Januar bis November 1913 zusammengenommen brachten es in den eigentlichen Maschinen auf eine Einfuhr von insgesamt 82220 t im Werte

Maschinenein- und -Ausfuhr im November 1913 (nebst Vergleichsziffern).


Es betrug:

an
Einfuhr Ausfuhr

Nov. 1913
t
Jan./Nov.
1913
t
1912
im ganzen*
t

Nov. 1913
t
Jan./Nov.
1913
t
1912
im ganzen*
t
Lokomotiven, Dampfstraßenwalzen
Lokomobilen
Dampfmaschinen
sonstigen Kraftmaschinen, einschl. Verbrennungs- und Explo-
sionsmotoren
Nähmaschinen
Baumwollspinnmaschinen
Webereimaschinen
sonstigen Textilmaschinen
Werkzeugmaschinen
landwirtschaftlichen Maschinen
Brennerei-, Brauerei-, Mälzerei-, Zuckerindustriemaschinen
Müllereimaschinen
Maschinen für Holzstoff- und Papierherstellung
Pumpen
Eis- und Kältemaschinen
Hebemaschinen, einschl. Krane
Baggern, Rammen
Buchdruck- und Setzmaschinen
Buchbinderei- und Papierwarenherstellungsmaschinen
Ventilatoren und Gebläsen
Maschinen für Leder- und Schuhherstellung
Maschinen der Kalk-, Lehm-, Ton-, Zementindustrie
Aufbereitungsmaschinen
sonstigen Maschinen
Maschinenteilen (in der Einfuhr nicht gesondert aufgeführt)
24
52
7

229
220
1413
279
353
463
413
7
71
35
65
4
153

92
31
80
27
4
26
431
748
1077
101

2553
2939
12519
3756
4085
6960
36933
98
466
195
701
53
2055
739
1211
220
868
344
446
325
2828
251
823
341

3050
4549
12042
5118
5525
8823
25705
158
537
288
962
113
2503
245
1216
252
455
562
286
499
3634
7038
1404
378

4899
2288
364
1511
2322
7437
2030
1284
874
1005
1258
76
2067
566
1064
386
371
342
809
910
2264
4194
48148
14922
6122

44195
24006
2204
19677
22886
74026
38905
20973
12812
7173
13889
1401
20171
5957
10804
5560
4691
3749
17125
10368
27844
53631
36975
19449
5347

50488
27242
1774
22836
26122
77048
40720
24552
16883
11780
12200
2592
16197
8446
11828
6431
4599
3966
14416
9046
29956
55783
Maschinen zusammen 4579 82220 77937 47141 511239 536676
Dampfkesseln
Eisenbahn- und Straßenbahnfahrzeugen
Kraftwagen
Krafträdern
Fahrrädern
Luftfahrzeugen, lenkbaren
Teilen von Kraftwagen, Krafträdern, Fahrrädern und Luftfahr-
zeugen
Rechen- und Schreibmaschinen, Kontrollkassen
48
33
108
3
1


12
108
1218
6271
2137
45
30
8

161
960
1136
8223
2064
30
29
7

157
1040
3862
3111
676
16
69
1

1531
59
37581
67252
11900
305
1766
36

16017
673
36716
51110
11107
318
1677
33

14941
681

* Da vereinzelt nicht beachtet worden ist, daß zur Gegenüberstellung die Ziffern des ganzen Vorjahres benutzt werden, so sei hiermit ausdrücklich darauf aufmerksam gemacht.

|31|

von 75374000 M und auf eine Ausfuhr von 511239 t im Werte von 595653000 M. Das Gesaratergebnis des ganzen Jahres 1912 stellte sich demgegenüber in der Einfuhr auf 77937 t mit 73278000 M an Wert, gegen 536676 t mit einem Wertbetrage von 628071000 M in der Ausfuhr. Das Ergebnis der ersten elf Monate hat also das Gesamtergebnis des Jahres 1912 in der Einfuhr bereits überholt, während die Ausfuhr etwas zurückgeblieben ist.

Von besonderer Bedeutung ist der Vergleich der Einheitswerte in der Ein- und Ausfuhr; es ergibt sich für 1 t als Wert in M für die letzten Monate:

1913 August Sept. Okt. Nov.
in der Einfuhr 953,2 999,1 960,5 998,0
in der Ausfuhr. 1163,3 1153,2 1165,0 1123,9

während der gleiche Wert für den Durchschnitt des Jahres 1912 sich in der Einfuhr auf 940,2, in der Ausfuhr auf 1170,2 belief. Der verhältnismäßige Wert der Einfuhr ist also trotz ihrer Gewichtsabnahme gestiegen; diese ist daher auf Maschinen von höherem Einheilswerte zurückzuführen. Demgegenüber hat sich der durchschnittliche Wert der ausgeführten Maschinen bei Abnahme in der Gewichtsmenge noch verringert. Der Einheitswert für die verflossenen elf Monate hält sich in der Einfuhr mit 917 beträchtlich unter dem vorjährigen Durchschnitt, während die Ausfuhr mit 1161 dem mittleren Einheitswert des Vorjahres nahekommt. Die Ein- und Ausfuhr für die einzelnen Maschinengattungen und auch für einige wichtige, mit dem Maschinenbau zum Teil unmittelbar zusammenhängende Erzeugnisse, wie namentlich Dampfkessel und Fahrzeuge, nach Gewichtsmengen zeigt die erwähnte, vorstehende Aufstellung (S. 30):

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