Titel: Polytechnische Rundschau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1914, Band 329 (S. 151–158)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj329/ar329036

Polytechnische Rundschau.

Textabbildung Bd. 329, S. 151

Diagramm-Charakteristiken. Bisher wurde die Untersuchung von Diagrammen gewöhnlich in der Weise vorgenommen, daß man vom Anfangspunkt der Kompressions- bzw. Expansionslinie zum Vergleich eine Adiabate oder Isotherme konstruierte, oder endlich eine dem Verlauf der Diagrammkurve angenäherte polytropische Linie zeichnete, deren Koeffizient n entsprechend gewählt wurde. Letztgenanntes Verfahren ist deshalb wenig geeignet, weil die Diagrammlinien nicht nach einem gleichbleibenden Koeffizienten n verlaufen, sondern sich vielmehr dieser Wert beständig ändert. Eine weit übersichtlichere Untersuchungsmethode besteht in dem – Aufzeichnen der sogenannten Charakteristiken. Es geschieht dies in Anlehnung an die gewöhnliche Konstruktion polytropischer Kurven folgendermaßen. Man teilt, wie Abb. 1 zeigt, die Abszisse eines gegebenen Diagramms derart, daß wird, und errichtet in den Teilpunkten Senkrechte. Von jedem Teilpunkt zum vorhergehenden wird eine um 45° geneigte Gerade gezogen. Die Schnittpunkte dieser Linien mit den Senkrechten durch den vorangehenden Teilpunkt werden verbunden, und es ergibt sich dadurch eine Gerade, die mit der Abszisse den Winkel ϕ bildet.

Textabbildung Bd. 329, S. 151

Zieht man weiter durch die Schnittpunkte der Lote mit den Diagrammkurven Wagerechte und legt durch deren Schnittpunkte mit der Ordinate wiederum um 45° geneigte Linien nach unten, so erhält man an der Stelle, wo diese auf die nächstuntere Wagerechte treffen, Punkte, deren gerade Verbindung mit dem Nullpunkt des Koordinatensystems den Winkel Ψ mit der Ordinate einschließt. |152| Es gilt die Beziehung 1 + tg Ψ = (1 + tg ϕ)n. Bleibt der Koeffizient n konstant, so werden alle Schnittpunkte auf eine Gerade fallen. Man kann bei der Annahme n = 1 bzw. n = 1,41 leicht Isotherme und Adiabate ziehen.

Textabbildung Bd. 329, S. 152
Textabbildung Bd. 329, S. 152

Verbindet man sodann die sich tatsächlich ergebenden Schnittpunkte miteinander, so erhält man eine charakteristische Linie, deren Annäherung an die Adiabate oder Isotherme einen Hinblick in die Wärmevorgänge bei Aufnahme des Diagramms gestattet. Auch ist man in der Lage, für jeden Punkt der Expansions- oder Kompressionslinie den sich ständig ändernden Koeffizienten n zu bestimmen. Dem Uebelstand, daß die Charakteristiken am Anfang des Diagramms verkürzt, am äußeren Totpunkt gedehnt erscheinen, hilft man, wie Abb. 2 zeigt, dadurch ab, daß man die Charakteristiken unter Benutzung der Abszisse als Richtlinie umzeichnet. Der Gedanke liegt nahe, weil n in der Gleichung p vn = konst. ein Exponent von v ist. Bei der Umzeichnung trägt man im Abszissenpunkt der äußeren Totstellung den Winkel Ψ an, der zu einem bestimmten Punkt der Diagrammlinie (in der Abbildung Punkt 9) gehört. Die Schnittpunkte der nach unten geneigten Winkelschenkel mit den Senkrechten durch die betreffenden Diagrammpunkte werden miteinander verbunden. Der entstehende Linienzug ist die übertragene Charakteristik. Abb. 3 und 4 zeigen die besprochenen Kurven für eine doppeltwirkende Viertakt-Dieselmaschine mit Kolbenkühlung und Teerölbetrieb. Die Abrundung von der Kompressionslinie zur Verbrennungslinie ließ sich nicht mehr fassen, und auch der Beginn der Kompression ist ziemlich weit vom Totpunkt entfernt. Auf der Deckelseite verläuft die genannte Charakteristik erst an der Adiabate und biegt dann zur Isotherme ab. Es ist demnach eine Wärmeabfuhr eingetreten infolge der Vergrößerung der Kühlfläche im Verhältnis zum eingeschlossenen Gasvolumen. Am Ende erfolgt wiederum ein Abbiegen von der Isotherme durch Einwirkung der heißen Verbrennungstaschen, in welche die Düsen münden. Auf der Kurbelseite überschreitet zwischen Punkt 1 und 4 die Kompressionscharakteristik die Adiabate.

Textabbildung Bd. 329, S. 152
Textabbildung Bd. 329, S. 152

Es hat somit Wärmezufuhr stattgefunden. Dies erklärt sich dadurch, daß bei der doppeltwirkenden Viertaktmaschine dem Kompressionstakt auf der Kurbelseite, der Verbrennungsabschnitt auf der Deckelseite gegenübersteht. Durch den Kolben hindurch findet eine Wärmeübertragung statt, Interessant ist es, bei dieser Gelegenheit die physikalisch -katalytische Wirkung des hohen Druckes festzustellen, durch welche der Durchgang der Wärme von der einen zur andern Kolbenseite außerordentlich |153| beschleunigt wird. Die Expansionscharakteristiken haben in beiden Fällen einen wellenförmigen Verlauf infolge von Nachbrennungserscheinungen. Auffallend ist die bei Punkt 10 des Kurbelseitendiagramms auftretende Ausbuchtung zur Adiabate. Die somit stattgefundene Wärmeabfuhr läßt sich vielleicht dadurch erklären, daß die Kolbenstange einige Wassertropfen von der gekühlten Stopfbüchse mitgebracht hat. Die Beurteilung der in Abb. 5 und 6 gezeigten Charakteristiken eines Kohlensäurekompressors bietet Schwierigkeiten, da bei Dämpfen n ein Erfahrungswert und nicht mehr ist. Es ist daher auch hier annäherungsweise Adiabate und Isotherme mit n = 1 bzw. 1,41 eingezeichnet. Ferner verliert die Formel p vx = konst. in der Nähe des kritischen Punktes ihre Bedeutung. Trotzdem lassen sich auch hier aus den Charakteristiken interessante Schlusse auf thermo-dynamische Vorgänge machen. So zeigt die Kompressionslinie des oberen Diagramms bei Punkt 3 ein Abbiegen von der Abszisse, während sie sich im unteren dieser zuwendet. Im ersteren Falle hat eine Wärmezufuhr, im letzteren eine Wärmeabfuhr stattgefunden. Es ergibt sich folgende Erklärung. Bei Kondensation tritt einerseits eine Verminderung des Gasvolumens durch die Verflüssigung, anderseits eine Vermehrung infolge der Abgabe der Verdampfungswärme ein. Das Letztere überwiegt, und es erfolgt Abbiegung von der Abszisse. Bei der Verdampfung von Nässe im Dampf findet das Gegenteil statt. Man erkennt, daß im oberen Diagramm die Kompression trocken mit Kondensation am Ende erfolgte, während sie im andern Fall naß und unter Verdampfung zum Schluß verlief. Die aus der Charakteristik ersieht--liehe Wärme- oder Gaszufuhr in beiden Expansionszügen erklärt sich durch Verdampfen von Kohlensäurerückständen im Zylinder. [Br. Leinweber in Zeitschr. des Ver. deutsch. Ingenieure Nr. 50, 1913.]

Schmolke.

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Heizversuche mit Unterschubfeuerung. Eine vollkommene Verbrennung wird erzielt, wenn man die Heizgase vor ihrem Eintritt in die Züge durch eine Schicht glühender Kohlen ziehen läßt. Sofern Luftüberschuß vorhanden ist, werden hierbei sämtliche Bestandteile der Rauchgase verbrennen, da innerhalb der Glutschicht die Entzündungstemperatur erreicht wird. Diese Ueberlegung führte zur Konstruktion von Feuerungen, bei denen die Zuführung des Brennmaterials von unten erfolgt. In Deutschland werden derartige Anlagen von Nyeboe & Nissen in Mannheim, De Dietrich & Co. in Niederbronn i. E, der Berlin-Anhaltischen Maschinenbau-Akt. – Ges. und Gebr. Sulzer in Winterthur und Ludwigshafen hergestellt. Alle diese Unterschubfeuerungen gehören dem Underfeed-Stoker-System an und zerfallen in zwei Typen. Den ersten, für Flammrohrkessel bestimmten zeigt Abb. 1 im Querschnitt. Der Rost wird hier durch den Kohlentrog a (Abb. 1), die sogenannte Retorte, in zwei Hälften geteilt. Von den Rändern des Troges aus fällt die aus Winkeleisen gebildete Rostfläche nach den Seiten zu ab. Durch die Leisten q wird der Abschluß gegen die Flammrohrwand bewirkt. In der Retorte befindet sich eine durch Exzenter und Sperrad in Umdrehung versetzte Schnecke. Diese befördert die aus dem Fülltrichter aufgenommene Kohle zum Rost und hebt sie an ihrem Ende empor. Es wird daher der erste, dem Transport dienende Schneckenteil mit Kern, das hintere Stück ohne Kern ausgeführt. Die Retorte wird von dem der Form des Flammrohres angepaßten Luftkästen l umschlossen. An diesem befindet sich vorn die Frontplatte mit Schaulöchern und Vorrichtungen für die Zuführung von Ober- und Unterluft.

Textabbildung Bd. 329, S. 153
Textabbildung Bd. 329, S. 153

Einen Querschnitt durch den oben erwähnten zweiten Typ, der bei Wasserrohrkesseln Verwendung findet, zeigt Abb. 2. Hier tritt an Stelle der Retorte mit Förderschnecke ein Trog mit Gleitboden z. Letzterer wird durch Kolbenstange und Kreuzkopf eines Dampfmotors bewegt. Ein unter dem Fülltrichter befindlicher Schieber besorgt den Vorwärtstransport des Materials, welches durch am Gleitboden befestigte „Schuhe“ in die Höhe gehoben wird.

Jedes zweite Roststabpaar f wird von den Daumen wellen h hin- und herbewegt, wodurch gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs erreicht wird. Die Windkammer q hat Vorrichtungen zur Zuführung der Unterluft. Diese dient zum Teil zur Kühlung der Hohlroststäbe und gelangt somit vorgewärmt zum Verbrennungsort. Daneben ist natürlich auch Einleitung von Oberluft vorgesehen. Auch die bequeme Beseitigung der Asche sei als Vorzug erwähnt. Verdampfungsversuche, die der Schweizerische Verein von Dampfkesselbesitzern mit der Unterschubteuerung vornahm, zeigten leichte Einstellbarkeit der Feuerung auf verschiedene Belastung und lieferten auch sonst gute Resultate. [Zeitschrift für Dampfkessel und Maschinenbetrieb Nr. 49.]

Schmolke.

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Die Sicherheitsmaßnahmen beim Schweiß- und Schneidbrennen mit Azetylen. Eine Reihe von Versuchen, die von Gewerberat Dr. Rasch in Hamburg (vgl. D. p. J. 1913, S. 682) ausgeführt wurden, um die Wirksamkeit der vom Deutschen Azetylen-Verein als Schutz gegen Explosionen empfohlenen Wasservorlage nachzuprüfen, hatte ergeben, daß die Wasservorlage allein nicht ausreicht, um das Zurückschlagen einer Explosionsflamme bis in den Gasbehälter bzw. bis in den Azetylenentwickler |154| zu verhüten, daß vielmehr außer der Wasservorlage zweckmäßig noch ein mit feinem Kies gefüllter Topf in die Gasleitung einzuschalten ist. Hiergegen wendet sich nun der Deutsche Azetylen-Verein in längeren Ausführungen.

Zunächst wird die Frage erörtert, wodurch explosive Azetylen-Luft- oder -Sauerstoffgemische im Azetylenapparat oder in der Leitung hervorgerufen werden können, und auf welche Weise solche Gemische gefahrlos beseitigt bzw. ihre Entstehung überhaupt vermieden werden kann. Die Versuche Raschs haben ergeben, daß ein Durchschlagen der Flamme durch die Füllung des Kiestopfes stets erfolgte, sobald das Gasgemisch mehr als 30 v. H. Sauerstoff enthielt. Aus diesem Grunde vermag nach Ansicht des Deutschen Azetylen-Vereins auch der Kiestopf keinen wirksamen Schutz gegen ein Zurückschlagen der Flamme zu bieten, weil ein vom Brenner her zurücktretendes Azetylen-Sauerstoffgemisch in der Regel sauerstoffreich, also stark explosiv ist. Auch die von den Hamburgischen Behörden empfohlene Drahtnetzpatrone vermag nur bei schwach explosiven Gasgemischen die Explosion aufzuhalten. Die Feststellung Raschs, daß auch nach den allgemein anerkannten Grundsätzen richtig konstruierte Wasservorlagen bei explosionstarken Gasgemischen einen Flammenrückschlag nicht aufhalten, ist nach Ansicht des Deutschen Azetylen-Vereins für die Praxis nicht von Bedeutung, weil die von Rasch gewählte Versuchsanordnung nicht den Verhältnissen der Praxis entsprach. Die Aufgabe der Wasservorlage und die seit nunmehr vier Jahren eingeführte Prüfungsmethode dieser Apparate wird ausführlich besprochen, um zu zeigen, daß an die Wasservorlagen, ehe sie ein Typenzeugnis erhalten, ziemlich hohe Anforderungen gestellt werden. Eine Wasservorlage, die bei einer entsprechenden Sicherheit den rücktretenden Sauerstoff nicht in die Gasleitung bzw. in den Azetylenapparat zurücktreten läßt, gewährleistet auch bis zu einem gewissen Grade Schutz gegen einen Flammenrückschlag stark explosiver Gemische. Nachdem der von Rasch vorgeschlagene Kiestopf auch nur eine bedingte Sicherheit bietet, hat es nach Auffassung des Deutschen Azetylen-Verein durchaus keinen Wert, durch diese Maßnahme die Schweißanlagen noch mehr zu komplizieren und dadurch noch weitere Gefahrenmöglichkeiten zu schaffen. Zur wirksamen Vermeidung von Gefahren bei Schweißanlagen gibt es nur ein zuverlässiges Sicherheitsorgan, und das ist die Verwendung einer Wasservorlage, die ein Zurücktreten des Sauerstoffes wirksam verhindert bzw. ein etwaiges Zurücktreten wirksam durch das Sicherheitsrohr ins Freie leitet. Bei Anwendung solcher Vorlagen werden in der sichersten Weise Gefahrenmöglichkeiten hintangehalten, und die etwa 50000 Schweißanlagen, die heute in Deutschland vorhanden sind, dürften am besten den Beweis dafür erbringen, daß durch dieselben die Sicherheit in bestmöglichem Maße gewährleistet ist. [Carbid und Azetylen 1913, S. 255 bis 260.]

Dr. Sander.

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Ueber einige bemerkenswerte Neuerungen an elektrisch betriebenen Absperrventilen berichtet E. Claaßen in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure vom 6. Dezember 1913. Die bisher im allgemeinen verwendete Ausführung – namentlich bei großen Absperrschiebern – war gekennzeichnet durch den Anbau eines Elektromotors, der unter Zwischenschaltung eines Schneckengetriebes die Hubspindel des Ventiles betätigte. Durch je einen Unterbrecherkontakt, sowohl für die Anfangs- als auch die Endstellung der Spindel, war ein Ueberschreiten beider Stellungen unmöglich gemacht. Die Ventile haben sich in der Praxis gut bewährt.

Die Anwendung erstreckte sich auch auf Zwecke, wo ein selbsttätiges Arbeiten in Frage kam. Die Motoren wurden dann von besonderen, meist mit Schwachstrom erregten Relais gesteuert, denen die Erregerimpulse von Kontaktmanometern gegeben wurden, wenn es sich beispielsweise um Verwendung als Druckminderventil, als Rohrbruchventil oder dergleichen handelte, oder durch Kontaktthermometer, wenn Temperaturreglung irgend einer Form in Frage kam.

Zum Betrieb des Motors ist jedoch Starkstrom erforderlich. Da dieser aber nicht immer zur Verfügung steht, und selbst wenn dies der Fall, seine Verwendung bei weit ausgedehnten Rohrnetzen immerhin eine recht weitgehende Komplikation der ganzen Anlage bedingt, so erscheint für viele Zwecke ein anderes Betätigungssystem für Ventile, das nur das Vorhandensein von Schwachstrom erfordert, wegen seiner Einfachheit und Billigkeit recht beachtenswert. Allerdings können – namentlich in bezug auf vollkommen selbsttätige Funktion – nicht so weitgehende Anforderungen gestellt werden, wie bei dem motorbetätigten Ventile, vielmehr wird das eigentliche Verwendungsbereich dort zu suchen sein, wo es auf einmaliges oder seltenes Betätigen ankommt. Ein typisches Beispiel ist folgendes:

Ein als Absperrorgan bei Rohrbrüchen gedachtes Ventil enthält einen unter der Einwirkung des Leitungsdruckes – an dessen Stelle auch Gewichts- oder Federbelastung treten kann – stehenden Absperrschieber. Dessen Achse ist nach außen geführt und wird in geeigneter Weise von dem Anker eines verhältnismäßig kleinen Elektromagneten festgehalten. Je nachdem es sich um Arbeits- oder Ruhestrombetrieb handelt, wird in bekannter Weise durch Ein- oder Ausschalten des Erregerstromes die Auslösung erfolgen. In einfachster Form kann ein gewöhnliches Ventil, bei dem eine Drehung des Hahnkükens um 90° den Schluß herbeiführt, bei großer Billigkeit allen Anforderungen genügen. Der Hahnküken trägt einen gewichtsbelasteten Hebel, der von einer am Anker des Elektromagneten angebrachten Nase in der Schwebe gehalten wird. Ein hinter dem Ventil angeschlossenes Kontaktmanometer schließt bei Unterschreitung eines bestimmten Druckes den aus der Wicklung des Magneten, aus der Zuleitung und aus zwei bis drei Beutelelementen bestehenden Stromkreis, der Anker wird angezogen und läßt den Ventilhebel fallen, wobei dieses geschlossen wird.

Nach Beseitigung des Defektes muß das Ventil natürlich |155| wieder von Hand aus in die Anfangsstellung zurückgebracht werden, was für diesen Zweck auch ohne Belang ist. Der genannte Aufsatz enthält noch die Beschreibung eines in der Praxis verwendeten Ventiles, bei welchem durch Ausnutzung des Leitungsdruckes ein mehrmaliges selbsttätiges Oeffnen und Schließen nach einer Einstellung erreicht wurde.

Rich. Müller.

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Ueber die Zellstoffindustrie und ihre Bedeutung macht Dr. A. Klein interessante Mitteilungen in der Zeitschrift für angewandte Chemie 1913, S. 692. Für die Erzeugung von Druckpapier ist das Holz heute der wichtigste Rohstoff; sein Verbrauch hat in den letzten Jahren eine außerordentliche Steigerung erfahren. Im laufenden Jahre kann man den Holzverbrauch der Zellstoffindustrie auf insgesamt 38 Mill. Festmeter im Werte von mindestens 500 Mill. M annehmen, und zwar verteilt sich der Holzverbrauch etwa folgendermaßen: zur Erzeugung von Holzzellstoff 20 Mill., für Holzschliff 13 Mill. und für Karton und Pappen 5 Mill. Festmeier. Der Holzschliff wurde bereits 1843 von Keller erzeugt, die Zellulose dagegen erst in den fünfziger Jahren. Die Gewinnung der Zellulose wurde jedoch erst durch die Arbeiten von Mitscherlich 1874 so weit gefördert, daß sich eine Großindustrie entwickeln konnte. Die Welterzeugung an Holzzellstoff beträgt heute über 4 Mill. t im Werte von fast 700 Mill. M an der Erzeugungsstelle. Die Vereinigten Staaten von Amerika stehen unter den Erzeugungsländern an erster Stelle mit 1,5 Mill. t, dann folgen Schweden mit 740000 t, Deutschland mit 700000 t, Norwegen mit 280000 t, Oesterreich-Ungarn mit 260000 t, Kanada mit 210000 t usw.

Bei der Zellstoffabrikation kommt es darauf an, aus dem Holz das Lignin, den Begleiter des Zellstoffes, unter möglichster Schonung der Zellulosefaser abzuscheiden. Dies geschieht durch einen Aufschließungsprozeß, indem das zerkleinerte Holz in großen Kochern unter Druck mit sauren Kochlaugen gekocht wird. Die Heizung der Kocher, die bis zu 350 m3 Inhalt haben, erfolgt mit direktem oder indirektem Dampf. Der Druck in den Kochern beträgt bis zu 6 at, die Höchsttemperatur etwa 140°. Seltener wendet man alkalische Kochlaugen an, die hauptsächlich aus Aetznatron bestehen und bisweilen auch noch Schwefelverbindungen enthalten. Bei diesem Verfahren verwendet man viel kleinere Kocher (bis zu 45 m3 Inhalt), die meist direkt durch Dampfeinführung geheizt werden. Druck und Temperatur sind hier höher, da man mit möglichst schwachen Laugen arbeitet. Von der im Holz enthaltenen Zellulose werden je nach dem angewandten Kochverfahren 80 bis 85 bzw. 60 bis 70 v. H. gewonnen.

In der Papierindustrie wird die Zellulose für alle Sorten mit Ausnahme einiger sehr teurer Spezialpapiere verwendet; auch in der Textilindustrie findet sie in neuester Zeit Anwendung, und zwar zur Herstellung von Textilose, das ist ein mit Baumwollfasern verstärktes Papier, das ein vollwertiger Ersatz für Jute ist. Nach chemischer Verarbeitung wird Holzzellulose in Form von Viskose-Kunstseide in ausgedehntem Maße in der Textilindustrie verwendet.

Die Befürchtung, daß die Zellstoffabriken Mangel an Rohstoff haben werden, scheint unbegründet. In Europa verwendet man zur Herstellung von Zellstoff fast nur Nadelhölzer, namentlich Fichte und Kiefer, seltener einige Buchenarten und Pappelholz. Für Zwecke der Papierindustrie wird heute etwa der Jahresertrag von 80000 km2 Waldfläche verbraucht. Europa hat etwa 9¾ Mill. km2 Landfläche, wovon etwa 25 v. H. mit Wald bedeckt sind. Wenn später auch solche Hölzer, die heute noch nicht benutzt werden, für die Zellstoffabrikation herangezogen werden, wird der Holzbedarf wohl gedeckt werden können, trotz der Konkurrenz seitens des Baugewerbes. Eine Verschiebung der Zellstofferzeugung nach waldreicheren Gegenden ist in Zukunft wahrscheinlich, doch kommt es dabei sehr wesentlich auf eine gute Zu- und Abfuhrmöglichkeit an, weil für je 100 kg Zellstoff 500 bis 600 kg Roh- und Hilfsstoffe zu transportieren sind.

Dr. Sander.

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Einen hochempfindlichen Teilungsuntersucher für Zahnräder beschreibt F. Göpel in der Werkstattechnik vom 1. November 1913. Der Apparat wurde eigens für die Zwecke der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt geschaffen, wo er insbesondere dazu benutzt wurde, die Genauigkeit der Wechselräder einer Präzisionsdrehbank festzustellen.

Textabbildung Bd. 329, S. 155

Das Schema des Apparates ist in Abb. 1 dargestellt. Ersichtlich besteht er im wesentlichen selbst aus einer Räderübersetzung, die den Zweck hat, Abweichungen der Stellung des Hauptrades R1 auf ein Vielfaches zu übersetzen. Das zu untersuchende Zahnrad Z wird auf der Achse des Rades R1 befestigt und lehnt sich mit einem Zahn gegen einen zurückschwenkbaren Anschlagdaumen A. Einer Drehung des Rades R1 bis zum Anschlag des nächsten Zahnes von Z an A entspricht über die Uebersetzung eine bestimmte Anzahl Skalenteile der Teilscheibe T gegenüber dem Index J, und diese Zahl müßte bei absoluter Genauigkeit des untersuchten Rades von Zahn zu Zahn gleich sein. In den Abweichungen vom Sollwert hat man ein Maß für die Genauigkeit.

Das Uebersetzungsgetriebe kann natürlich nur in Form von Reibrädern ausgeführt werden, um totes Spiel sowie Teilungsfehler in sich zu vermeiden. Sie sind sämtlich aus naturhartem Stahl hergestellt und peinlichst genau überschliffen, wie naturgemäß auch der Apparat in allen seinen Teilen eine äußerst genaue Ausführung verlangt. Die Einzelheiten der Konstruktion sind aus Abb. 2 zu entnehmen. Auf einer schweren massiven Grundplatte ist ein aus kräftigen Säulen gebildetes Gestell L1 |156| aufgebaut, in welchem auf Spitzen s1 die Hauptachse I mit mehreren zylindrischen Ansätzen – a für größere, b für kleinere, z.B. Uhrmacherräder – gelagert ist. Das Hauptrad R1 trägt eine mit Index versehene Teilscheibe St für Grobeinstellung. Auch die beiden andern Achsen II und III laufen in Spitzen. Die Reibräder R1 und r1 sowie R2 und r2 werden durch Federn gegeneinander-gepreßt und sind zu diesem Zwecke in Schwingen gelagert. Für r1 ist eine kräftige Stabfeder vorgesehen, für r2 genügt eine welchere Spiralfeder. Die Teilscheibe ist mit T, der Index mit J bezeichnet.

Als Anschlag für das zu messende Rad wurde anfänglich ein dornartiger Ansatz A am Widerlager H benutzt, der genau in die Zahnlücke eingestellt wurde und dadurch das Rad fixierte. Sollte das Meßrad in eine neue Stellung gedreht werden, so wurde das in den Schrauben S gelenkig befestigte Widerlager durch Drehen an einer Kordelscheibe von einer Kurvenscheibe E so weit gehoben, daß der Ansatz A das Rad ungehindert vorbeiließ.

Textabbildung Bd. 329, S. 156

Hierbei ergab sich jedoch keine genügende Genauigkeit, vielmehr wurde ein brauchbares Ergebnis erst dann erzielt, als statt des Anschlages ein Fühlhebel eingebaut wurde, dessen Prinzip ja allgemein bekannt ist. Die Empfindlichkeit wurde rücksichtlich der Untersuchung auch kleinster Räder von 8 mm ⌀ zu 1: 1600 angenommen. Der Meßvorgang gestaltet sich nun folgendermaßen:

Der Daumen des Fühlhebels lehnt sich gegen die Zahnflanke etwa im Teilkreise und wird am Kordelgriff der Teilscheibe gedreht bis der Hebel auf 0 einspielt. Nun wird das Widerlager H gehoben und das Meßrad um ein, zwei Zähne oder mehr gedreht, der Fühlhebel wieder angelegt und in der gleichen Weise wieder auf 0 eingestellt. Die erhaltene Ablesung in Teilstrichen wird mit den nächstfolgenden Ablesungen verglichen. Die Angaben des Apparates sind sehr regelmäßig und daher auch zuverlässig. Um eine besonders hohe Genauigkeit zu erreichen, wird empfohlen, die ganze Messung bei entgegengesetzter Drehung des Meßrades, also in urngekehrter Reihenfolge zu wiederholen.

R. Müller.

Technische und wirtschaftliche Erfahrungen im Dampfturbinenbetrieb. Aus dem Ergebnis einer Umfrage bei elektrischen Kraftwerken, welche von Professor Josse Ende 1912 veranlaßt und in Heft 33 bis 36 der Zeitschrift für das gesamte Turbinenwesen Jahrgang 1913 von Dr.-Ing. K. Hoefer veröffentlicht wurde, ist folgendes zu entnehmen: Hinsichtlich des Dampfturbinensystems sind Ueberdruckturbinen und Gleichdruckturbinen (beide mit oder ohne vorgeschaltetes Hochdruckaktionsrad) annähernd gleichmäßig verbreitet. Das Ueberdrucksystem findet sich weniger bei Kleinturbinen (unter 250 KW) angewendet. Die mittlere Normalleistung der Turbinen ist in starkem Steigen begriffen; im Jahre 1912 betrug sie etwa 4000 KW; heute sind Einheiten schon bis zu 30000 KW in Ausführung. Die minutliche Umdrehungszahl beträgt bei Trommelturbinen bis zu 1000 KW gewöhnlich 3000, bei höheren Leistungen bis etwa 4000 KW meist 1500, darüber hinaus bis herunter zu 880. Bei Scheibenturbinen liegen die Umdrehungszahlen wesentlich höher, und zwar finden sich hier auch bei den höchsten Leistungen Umdrehungszahlen nicht unter 1500. In den Dampfverhältnissen sind keine nennenswerten Verschiedenheiten; es wird in der Regel mit hochüberhitztem Dampf (300°) bei 12 at und mit Kondensation gearbeitet.

Die Zahl der Druckstufen beträgt bei reinen Ueberdruckturbinen etwa 70, mit vorgeschaltetem Aktionsrad etwa 50. Bei Gleichdruckturbinen hat sich die Stufenzahl im Laufe der Jahre immer mehr verringert; während anfänglich 15 bis 20 Druckstufen ausgeführt wurden, sind es heute nur noch 9 bis 12 je nach der Umdrehungszahl der Turbinen. Dementsprechend ist das pro Stufe verarbeitete Wärmegefälle gestiegen und erreicht 20 bis 25 Wärmeeinheiten gegen 10 bis 15 am Anfang. Neuerdings geht man mit der Stufenzahl noch weiter herab, und mit der Dampfgeschwindigkeit über die Schallgeschwindigkeit hinaus, wobei nicht bloß eine Verringerung der Baukosten, sondern auch eine größere Wirtschaftlichkeit erzielt wird.

Drosselregulierung überwiegt namentlich bei den kleineren Turbinen; vorherrschend ist die Druckölsteuerung.

Die Abdichtung der Welle erfolgt durchweg mit Dampf, der von Hand eingestellt wird.

Betriebsstörungen werden hauptsächlich durch Schaufelbrüche, dann auch durch das Kammlager und die Reguliereinrichtung hervorgerufen. Die Vibrationen der laufenden Turbinen sind in der Regel nicht bedeutend. Betonfundamente haben sich für die Aufstellung der Turbinen sehr gut bewährt.

Zur Kondensation dienen meist Einzeloberflächenkondensatoren wegen des Spannungsabfalls, der hier nur ½ bis 1½ v. H. beträgt. Das Vakuum liegt zwischen |157| 93 und 97 v. H. Bei den angegebenen höheren Vakua liegen meist Ablesungsfehler vor. Im Mittel wird die 60-fache Kühlwassermenge angewendet und bei einer Temperatur von 15 bis 20° eine Belastung von 22 bis 23 kg pro m2 erzielt. Für die Kühlwasserförderung werden in der Regel Kreiselpumpen, für die Luft- und Kondensatförderung Kolbenpumpen verwendet. Strahlapparate für Luftabsaugung kommen mehr und mehr auf. Der Kraftbedarf für die Kondensation beträgt im Mittel etwa 3 v. H. der elektrischen Turbinenleistung, bei Großturbinen weniger als bei kleinen. Die Pumpen werden z. T. elektrisch, z. T. mit Dampfturbinen angetrieben. Die Reinheit des Kondensats leidet nur durch das Oel der Kolbenkondensatpumpen, weshalb auch in diesem Falle Kreiselpumpen vorteilhafter wären. Betriebsstörungen sind bei Kondensationsanlagen selten.

Die elektrischen Generatoren erzeugen meist Drehstrom von 2000 bis 3000 Volt, auch 10000 Volt kommen vor; kleinere Werke mit Gleichstrom haben meist 500 Volt. Die Lufterwärmung im Generator beträgt 40 bis 50°; die Luft wird vielfach filtriert. Das unangenehme Geräusch der Luft wird vermindert, wenn die Luft durch einen Kanal ins Freie geleitet wird. Betriebsstörungen an Generatoren entstehen meist beim Durchscheuern der Isolation infolge Lockerung der Bandagen.

Hinsichtlich des Dampfverbrauchs sind die verschiedenen Turbinensysteme als praktisch gleichwertig anzusehen. Bei den größeren Leistungen wird ein Gütegrad von 70 v. H. erreicht, meist 2 bis 3 v. H. höher als garantiert. Eine Abnahme des Gütegrades bei verschiedenen Anlagen bis zu 5 v. H. trotz neuer Beschaufelung konnte nicht aufgeklärt werden. Der Gütegrad nimmt mit abnehmender Leistung bei größeren Turbinen, besonders bei solchen mit Düsenregulierung, verhältnismäßig weniger ab als bei kleinen. Die neueren Turbinen weisen dabei einen sehr viel kleineren Abfall im Dampfverbrauch bei Teilbelastung auf, als die älteren.

Wichtig sind die Angaben über den Wärmeverbrauch und den Gütegrad der Gesamtanlage, der im allgemeinen mit der Größe der Anlage sich verbessert. So nimmt der Wärmeverbrauch bei Anlagen von 500 bis 50000 KW Gesamtleistung von 10000 Wärmeeinheiten für die Kilowattstunde auf 7200 ab, der Gütegrad dementsprechend von 8½ auf etwa 12 v. H. zu.

Die Anlagekosten pro KW nehmen mit der Größe der Anlage bedeutend ab, und zwar von 180 M bei kleinerer Leistung auf etwa 70 M bei Leistungen von 6000 KW. Die Kosten für Dampfturbinen sind meist viel geringer als für Kolbendampfmaschinen (um 40 bis 60 v. H.). Die Kosten für den Generator sind nur wenig höher als diejenigen für die Kondensation; die Kosten der Turbine betragen, wenigstens bei den größeren Leistungen, etwa ¾ der Kosten für Generator und Kondensation. Für Berechnung der Kapitalkosten wird in der Regel eine Verzinsung von 4 v. H. und eine Abschreibung von 7 v. H. angenommen.

Im Durchschnitt kann mit 70 M pro 100 KW installierter Leistung für Reparatur und für Oel und Putzwolle mit 60 M gerechnet werden. Die Verteilung der Betriebsausgaben auf die einzelnen Posten zeigt nachfolgende Aufstellung aus einem Werke von 2000 KW Leistung. Die Zahl der abgegebenen Kilowattstunden betrug im Jahre 3536000; die Betriebskosten für 1 Kilowattstunde 5¾ Pf.

Es entfallen auf

Brennstoff 42,61 v. H.
Wasser 3,31
Schmiermittel 0,69
sonstige Betriebsmittel 1,74
Unterhaltung und Ausbesserung 6,61
Gehälter und Löhne 35,47
Verwaltungskosten 0,57
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100 v. H.

Interessant sind die Angaben über den Belastungsfaktor der Werke, d. i. das Verhältnis der tatsächlich erzeugten Leistung zur möglichen Leistung bei 24-stündigem Vollbetrieb. Dieser Ausnutzungsgrad schwankt zwischen 0,032 und 0,327 und beträgt im Mittel 0,2. Der auf die mittlere tägliche Betriebszeit bezogene Belastungsgrad schwankt zwischen 10 bis 60 v. H. und beträgt im Mittel etwa 30 v. H., so daß etwa 70 v. H. der in den Werken installierten Leistung als Reserve verbleibt. Bei größeren Werken sind die Reserven geringer, weil diese häufig mit andern Werken parallel arbeiten und so besser die Spitzenbelastungen decken können. Bei Drehstromwerken sind die Reserven wegen des Fehlens einer Akkumulatorenbatterie in der Regel größer.

Beim Vergleich des Dampfturbinenbetriebes mit demjenigen mit Kolbenmaschinen ergeben sich auf Grund der Erfahrungen nach jeder Richtung hin Vorteile, nämlich geringerer Dampfverbrauch, allerdings nur unter Anwendung hoher Ueberhitzung, Dampfspannung und Luftleere, ferner geringere Reparaturkosten und höhere Betriebsicherheit, bessere Regulierung, ölfreies Kondensat, Ersparnis an Oelkosten, die aber durch die Kosten für Kühlung des Oels wieder verringert werden. Die Betriebskosten gingen in einem Fall bei einer Anlage von 5250 KW nach Einführung des Turbinenbetriebes ganz erheblich zurück, und zwar die Brennstoffkosten von 4,05 auf 2,74 Pf., die Kosten für andere Betriebsmaterialien von 0,25 auf 0,11 Pf. und für Betriebspersonal von 2,53 auf 1,46 Pf. pro nutzbare Kilowattstunde. Die Platzersparnis bringt eine Verringerung der Anlagekosten auch bei der Kesselanlage (wegen des geringeren Dampf Verbrauchs). In einem Fall beanspruchten die Turbinen nur ⅙ des Platzes der Kolbendampfmaschinen von gleicher Leistung.

Das Ergebnis der Umfrage zeigt unzweifelhaft die Ueberlegenheit der Dampfturbine bei Großkraftwerken.

Meuth.

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Versuche über Luftwiderstandsarbeit eines Schwungrades. Diese im Laboratorium der Kgl. Technischen Hochschule zu Stuttgart an einem sechsarmigen Schwungrad von 4 m Außendurchmesser unternommenen Versuche haben ergeben, daß die Luftwiderstandsarbeit Beträge erreicht, die schon bei mäßigen Umlaufzahlen |158| die Anbringung einer Verkleidung als zweckmäßig erscheinen lassen. Im untersuchten Falle war der Leistungsgewinn bei 130 Umdrehungen 4,4 PS gegenüber einer Leerlaufarbeit von 12,3 PS bei unverschalten Armen.

Die Luftwiderstandsleistung ergibt sich der 3. Potenz der Umlaufzahl angenähert proportional. Sie ist ferner außer von der Umlaufzahl vom Durchmesser des Rades, von der Form und Zahl der Arme und seiner Umgebung abhängig. Vergleichsrechnungen mit Formeln von Mueller und Stodo1a zur Bestimmung der Beiwerte haben für den vorliegenden Fall die Beziehung ergeben:

oder auch

worin

γ das spezifische Gewicht der Luft in kg/m3,
g die Erdbeschleunigung 9,81 m/Sek.2,
b die Breite der Arme in m,
m die Anzahl der Arme,
r
D
den Radius
den Durchmesser
am äußeren Ende der Arme in m,
u die Umfangsgeschwindigkeit
n die minutliche Drehzahl

bedeuten. [E. Heinrich, V. D. I. 49, S. 1950, 1913.]

H. Wolff.

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Ein neues Verfahren zur Konservierung von Seefischen. In Dänemark hat man in letzter Zeit erfolgreiche Versuche mit einem neuen Konservierungsverfahren gemacht, das gestattet, Seefische auch in der warmen Jahreszeit auf große Entfernungen zu versenden. Man läßt die Fische gefrieren, indem man sie in eine Kältelösung von etwa – 15° C eintaucht. Hierbei gefriert jede oberflächlich in den Fischen vorhandene Flüssigkeit sofort, und es wird infolgedessen jede Wechselwirkung zwischen der Kältelösung und der Flüssigkeit im Innern ausgeschlossen. Der Gefrierprozeß dringt rasch ins Innere des Fisches vor, ohne jedoch eine Veränderung der natürlichen Struktur zu bewirken. Bei kleineren Fischen ist das Gefrieren in wenigen Minuten beendet. Als Kältelösung wendet man am besten eine konzentrierte Kochsalzlösung an, deren Temperatur durch das Eintauchen der Fische auf nicht mehr als – 10 bis – 5° steigen darf, da sonst das gewünschte rasche Gefrieren der Fische unsicher wird. Das Verfahren ist mit einfachen Mitteln auch im Kleinbetrieb ausführbar. Bei dem Versand der Fische wird eine erhebliche Frachtermäßigung erzielt, da jegliche Beigabe von Eis unnötig ist, und der gefrorene Fisch nicht mehr wiegt als der frische.

Nach dem Wiederauftauen sollen der Schleim und die Kiemen unverändert gewesen sein. Die Augen, die im gefrorenen Zustand weiß waren, sollen wieder klar geworden sein. In Thysted wurde eine Kälteanlage mit einem Gefriertank von 3000 kg Inhalt errichtet. Darin kann man auf einmal 300 kg Fische gefrieren lassen.

Das Verfahren wurde von einer Reihe von dänischen und norwegischen Fischereisachverständigen geprüft und durchweg sehr günstig beurteilt. Besonders wurde der Wohlgeschmack der Fische betont, der auch dann noch vorhanden ist, wenn die gefrorenen Fische sechs Wochen lang im Kühlhause aufbewahrt werden. Auch Versandversuche auf weite Strecken hatten ein sehr günstiges Ergebnis; so wurden 45 kg gefrorene Dorsche in gewöhnlichen Heringskisten von Bergen nach Wien gesandt, wo sie in sehr gutem Zustande ankamen. Die Fische schmeckten durchaus wie frische Fische, obwohl sie in Salzlake gefroren waren. Es werden zurzeit Versuche angestellt, um die Haltbarkeit der gefrorenen Fische auf noch längere Zeit zu ermitteln. Wenn hierbei ebenfalls gute Ergebnisse erzielt werden, so wird dies neue Verfahren für die Fischausfuhr der nordischen Länder voraussichtlich von außerordentlicher Bedeutung werden. Zur Ausnutzung des neuen Fischgefrierverfahrens ist in Kopenhagen eine Aktiengesellschaft gegründet worden. [Dr. Brühl, Eis- und Kälteindustrie 1913, S. 84.]

Dr. Sander.

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Siemens-Mitteilungen. Das Februar-Heft der „Siemens-Mitteilungen“ („Mitteilungen aus den Gesellschaften Siemens & Halske und Siemens-Schuckertwerke“) wird zu einem guten Teile ausgefüllt durch einen Aufsatz über „Silit“, das neue, von Gebr. Siemens & Co. in Berlin-Lichtenberg hergestellte, aus Siliziumkarbid bestehende Widerstandsmaterial, bei dem es durch ein besonderes Fabrikationsverfahren gelungen ist, die für einen elektrischen Heizkörper erforderlichen Eigenschaften, nämlich: hohe Feuerfestigkeit, große Widerstandsfähigkeit gegen den Einfluß atmosphärischer Luft und hohen spezifischen Widerstand zu erreichen.

Ein weiterer Aufsatz, der sich „Ausgeführte Beispiele für die künstliche Senkung des Grundwasserspiegels zwecks Gründung von Bauwerken“ betitelt, knüpft an den im Januar-Heft veröffentlichten Artikel „Ueber den heutigen Stand des Grundwasserhaltungs-Verfahrens“ an. Aus den vielen Bauausführungen, die die Siemens & Halske A.-G. in den letzten Jahren bewerkstelligt hat, ist eine Anzahl von Beispielen herausgegriffen, die an der Hand von instruktiven Bildern erläutert werden, so daß der Leser einen Einblick in das weitausgedehnte Anwendungsgebiet der Wasserhaltungsbauart sowohl im Tiefbau, als auch im Hochbau gewinnt.

Von dem übrigen Inhalt des wieder reich illustrierten Heftes erwähnen wir die Beschreibung neuer Konstruktionen auf dem Gebiete elektrischer Registrierapparate und eine Auslassung über Vogelschutz, in der ein Vogelschutzsystem der Siemens-Schuckertwerke geschildert wird, das geeignet ist, den Gefahren wirksam entgegenzutreten, welche den Vögeln durch elektrische Anlagen oder diesen durch die Vögel erwachsen.

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