Titel: Polytechnische Rundschau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1914, Band 329 (S. 171–174)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj329/ar329040

Polytechnische Rundschau.

Die Sicherung der Luftschiffe gegen Feuers- und Explosionsgefahr. Ueber dieses Thema berichtete vor einiger Zeit Prof. Raoul Pictet in Gegenwart einer größeren Zahl von Vertretern der Reichs- und Staatsbehörden in dem Berliner Bezirksverein Deutscher Chemiker. Er stellte zunächst eine Reihe von Forderungen auf, denen ein Luftschiff unbedingt Genüge leisten muß, wenn wirklich von einer Eroberung der Luft gesprochen werden soll. Bei den bisher benutzten Luftschiffen ist die Feuersund Explosionsgefahr recht beträchtlich, auch können die Luftschiffe bis jetzt noch nicht ihre Höhenlage nach Belieben wechseln, ohne Gas und Ballast zu verlieren. Ein neues Luftschiffsystem, das von Ingenieur A. Börner erfunden ist, weist diese Nachteile nicht auf. Bei diesem Luftschiff, das nach dem Dreikammersystem konstruiert ist, sind die mit Wasserstoff gefüllten Ballonets in einer größeren mit Stickstoff gefüllten Umhüllung eingebaut, so daß nirgends Wasserstoff direkt in Luft diffundieren kann. Der Wasserstoff diffundiert vielmehr stets in Stickstoff, und ein solches Wasserstoff-Stickstoffgemenge ist selbst bei einem Gehalt von 30 v. H. Wasserstoff noch nicht brennbar. Außer den Wasserstoffballonets und der mit Stickstoff gefüllten Umhüllung ist noch eine dritte Kammer vorhanden, die aus einer Anzahl am vorderen und hinteren Ende des Luftschiffes angeordneter Ballonets besteht, die wiederum kleinere Ballone enthalten. Die erste Gruppe dieser Ballonets ist mit Stickstoff gefüllt, die kleinen Innenballone dagegen mit Wasserstoff, die zweite Gruppe der Ballonets ist mit Luft gefüllt, während die kleinen Innenballone dieser Gruppe Stickstoff enthalten. Beim Steigen des Luftschiffes strömt nun Wasserstoff aus der ersten Kammer in die inneren Wasserstoffballone der dritten Kammer, bläht diese auf und treibt dadurch den Stickstoff heraus; dieser strömt zu den inneren mit Stickstoff gefüllten Ballonen der letzten Ballonets, bläht sie auf und treibt so die Luft heraus. Auf diese Weise kann das Luftschiff ohne jede Ballastabgabe steigen. Soll das Luftschiff sinken, so läßt man den beschriebenen Vorgang in umgekehrter Reihenfolge vor sich gehen, und man erreicht so ein Sinken des Luftschiffes, ohne daß Wasserstoff |172| verloren geht. In dieser Weise kann das Luftschiff seine Höhenlage nach Belieben wechseln und eine Luftschicht bis zu 3000 m völlig beherrschen.

Das projektierte Luftschiff von Börner soll riesige Dimensionen erhalten und mehrere hundert Passagiere aufnehmen können, die nach Belieben herum wandern können. Die hierdurch hervorgerufene Verschiebung in der Verteilung der Last soll mit Hilfe einer geistvollen Vorrichtung selbsttätig ausgeglichen werden, indem das Gas vom vorderen nach dem hinteren Ende des Luftschiffes strömt. Einer der wesentlichsten Vorteile dieses neuen Systems ist jedoch der Ausschluß jeglicher Feuersund Explosionsgefahr, da der Stickstoff geradezu einen chemischen Panzer um den Wasserstoff bildet.

In der Diskussion äußerte Marinebaurat Petersen einige Bedenken. Das neue Luftschiff müsse um den vierten bis dritten Teil größer werden als die derzeitigen Luftschiffe, wodurch wohl eine gewisse Unhandlichkeit bedingt und wohl kaum eine größere Geschwindigkeit und größere Nutzlast erzielbar sei. Für die in ziemlich großer Zahl erforderlichen Rohrleitungen bestehe infolge der fortgesetzten Vibrationen des Schiffskörpers eine Bruchgefahr. Demgegenüber betonte Prof. Pictet, die Größe des Luftschiffes sei durch die Natur der Sache bedingt und könne allerdings nicht vermindert werden; die Rohrleitungen könnten ja aus einem andern Material als Metall hergestellt werden. Schließlich bemerkte noch Hauptmann a. D. von Mach, daß er schon 1908 in England Patente auf die Verwendung von Stickstoff zum Schütze von Luftschiffen erhalten habe. Eine solche Stickstoffhülle schütze ein Luftschiff auch gegen Zündgeschosse. [Zeitschrift für angewandte Chemie 1913, S. 782.]

Dr. Sander.

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Unterwasserfeuerung System Brünler. Bei der bisher gebräuchlichen Art der Dampferzeugung sind Strahlungsverluste des Dampfkessels und Schornsteinverluste unvermeidlich. Eine Verdampfungsanlage, welche diese Nachteile vermeidet, ist die von allen üblichen Feuerungssystemen abwelchende Unterwasserfeuerung des Ingenieurs O. Brünler. Der Erfinder arbeitet bereits seit 1895, durch keinen Mißerfolg beirrt, an der Verwirklichung seines Gedankens. Jetzt hat die Chemische Fabrik Wesenfeld, Dicke & Co. in Dahl- bei Langerfeld nach dem System Brünler einen Kessel gebaut, der es gestattet, genaue Angaben über die Betriebsergebnisse zu machen. Allerdings wird bisher der gewonnene Dampf nicht zu Kraftzwecken verwandt. Die Anlage dient vielmehr zum Eindampfen von Wolfram-Natronlaugen. Indessen ist die Ausnutzung des Kessels für Betriebszwecke beabsichtigt, sobald die polizeiliche Genehmigung dazu eingetroffen ist. In der Hauptsache besteht die Anlage aus einem in der Form dem normalen Dampfkessel ähnelndem Sammler und dem mit ihm durch zwei Rohrstutzen verbundenen Entwickler, der durch Zufluß vom Sammler zum Teil mit Flüssigkeit gefüllt ist. In diesem brennt unter der Oberfläche der zu verdampfenden Lauge eine Flamme. Als Brennstoff dient Teeröl. Indessen kann auch Generator-, Koks- oder anderes Gas Verwendung finden. Die Inbetriebsetzung geschieht folgendermaßen. Durch eine Hilfsleitung wird Teeröl und Preßluft einem kleinen Mischventil und dem Hilfsvergaser zugeführt. Dort wird der Brennstoff durch ein vorher auf Rotglut erwärmtes Glührohr entzündet. Durch die Verbrennungsgase wird eine Platte im Brenner erwärmt. Sodann wird das Hauptmischventil mittels eines Stellrades eingestellt, so daß Teeröl und Luft unter Vermeidung des Hilfsvergasers direkt dem Brenner zuströmen und dort vergasen. Erst jetzt läßt man die Flüssigkeit im Entwickler so weit steigen, daß die Flamme unter der Oberfläche liegt. Die Wärme wird unmittelbar von dem Flammenkegel an die Flüssigkeit übertragen, und unter deren lebhaftem Wallen treten Dampf und Verbrennungsgase durch den oberen Verbindungsstutzen in den Sammler über. Die starke Wasserbewegung kühlt den Deckel des Entwicklers. Der Apparat wird an keiner Stelle unzulässig stark erwärmt. Insbesondere wird die Temperatur des Brenners, da er unter dem Flüssigkeitsspiegel liegt, niemals zu hoch. Sinkt durch Unachtsamkeit des Wärters der Wasserstand im Entwickler zu sehr, so gerät der Brenner in Weißglut, die Kanäle schmelzen zu, und die Brennstoffzufuhr hört auf. Eine Gefahr ist hiermit nicht verbunden. Die Bildung von Kesselstein würde naturgemäß auf die Verdampfungsziffer nicht von Einfluß sein, findet aber auch garnicht statt, da im Entwickler die Wallung der Flüssigkeit, im Sammler die niedrige Temperatur das Ausfallen von Kesselsteinbildnern verhindert. Die Angabe des Erfinders, daß 20 bis 24-fache Verdampfung erzielt wird, während theoretisch nur 14-fache Verdampfung möglich ist, erscheint zunächst nicht verständlich. Die Betriebsbereitschaft der Unterwasserfeuerung ist groß. Durch Verbindung eines Sammlers mit mehreren Entwicklern wird eine vollkommene Anpassungsfähigkeit erreicht. Der Raumbedarf ist gering. Den polizeilichen Bestimmungen über die Aufstellung der Dampfkessel paßt sich das System gut an. Allerdings ist die Anbringung eines Wasserstandsglases am Entwickler wegen der dort herrschenden Bewegung der Flüssigkeit zwecklos. Sein Fehlen ist aber vom Handelsministerium als zulässig erklärt worden. [Zeitschrift für Dampfkessel und Maschinenbetrieb Nr. 2 1914.]

Schmolke.

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Gehärtete Zahnräder im Maschinenbau. Gehärtete Zahnräder sind im Maschinenbau, besonders in der Werkzeugmaschinen- und Automobilfabrikation, unentbehrlich, sobald es sich um höhere Beanspruchungen handelt. Es sind zwei Härteverfahren gebräuchlich, die aber auf ganz verschiedenen Grundsätzen beruhen, und von denen jede der Härtung ein besonderes Gepräge gibt, jedoch nicht so, daß man ohne weiteres und ohne Einschränkung das eine Verfahren als das bessere bezeichnen könnte.

Die sogenannte Einsatzhärtung kennzeichnet sich dadurch, daß ein kohlenstoffarmer Stahl – etwa 0,2 bis 0,25 prozentiger – durch einen besonderen Glühprozeß auf seiner Oberfläche und mit gewünschter Tiefe eine |173| kohlenstoffreiche Haut – etwa 0,9 v. H. Kohlenstoff – erhält, die bei dem nachfolgendem Abschrecken allein hart und zwar glashart wird, während der Kern weich bleibt. Derart gehärtete Teile, beispielsweise Stäbe, können stark verbogen werden, wobei schließlich nur die Oberfläche, soweit sie bekohlt wurde, einreißt. Das andere Verfahren benutzt einen kohlenstoffreicheren Stahl mit etwa 0,4 bis 0,6 v. H. Kohlenstoff. Er wird langsam und möglichst gleichmäßig bis etwa 820 °C erhitzt, in Oel abgelöscht, und darauf im Oelbad mehr oder weniger hoch angelassen, je nach Stahlsorte und Verwendungszweck, wodurch der Stahl zwar erheblich von seiner Härte verliert, aber ebenso auch die schädliche Sprödigkeit. Dieses als Vergütung bezeichnete Verfahren gibt auch den Namen für dieses Härten.

Derartig gehärtete Zahnräder sind durch und durch gleichmäßig hart. Unter dem Skleroskop gemessen, ergibt sich eine wesentlich geringere Härte, als nach dem Einsatzverfahren erzielt wird. Jedoch scheint besonders große Härte garnicht so wichtig zu sein. An einem Automobilzahnrad, das über 100000 km gelaufen war, zeigten sich noch die Bearbeitungsmarken deutlich erkennbar. Andrerseits sollen sich die Zahnräder auch dort, wo sie häufig aus- und eingerückt werden, trotz der durchgehenden Härtung viel besser halten, als die im Kern welchen Einsatzräder. Letztere zeigen den Nachteil, daß durch die Schläge die harte Oberfläche sich lockert und abblättert, was natürlich aus mancherlei Gründen als recht gefährlich angesehen werden muß. Am stärksten zeigte sich das Abblättern bei 3½ v. H. Nickelstahl. Als weiterer Nachteil muß der ziemlich verwickelte Härtevorgang genannt werden; wenn das Zahnrad nicht teurer werden soll, als ein nach dem Vergütungsverfahren hergestelltes, so muß der Einsatzstahl etwa 0,25 bis 0,35 M für 1 kg billiger sein. Zum Härten sind folgende Maßnahmen erforderlich:

Die Zahnräder werden meist zu mehreren in Kästen eingesetzt, so, daß sie gut in Härtepulver, das gewöhnlich aus einem Gemisch von Holzkohle mit verschiedenen Kohlenstoffverbindungen besteht, eingebettet sind. Diese Kästen werden dann in besonderen Oefen auf 870 bis 900 °C erhitzt und mehrere Stunden auf dieser Temperatur erhalten, je nachdem der Einsatz eine größere oder geringere Stärke erreichen soll. Nach der Abkühlung besitzen die Zahnräder eine Haut mit etwa 0,9 v. H. Kohlenstoffgehalt, aber das Material ist durch die Hitzeeinwirkung, wie man so sagt, verbrannt und muß durch vorsichtige thermische Nachbehandlung ebenfalls vergütet werden und zwar mit Rücksicht auf die jetzt verschiedene Natur des Stahles im Kern und in der Oberflächenschicht in zwei Stufen. Zur Rückbildung des Kernes werden die Zahnräder auf etwa 845 bis 920 °C erhitzt und in einer geeigneten Härteflüssigkeit abgelöscht. Hierauf folgt eine erneute Erwärmung auf 735 bis 775 °C und Ablöschung in einer für die Oberfläche geeigneten Härteflüssigkeit. Den Schluß bildet ein Anlassen in Oel auf höchstens 200 °C. Allgemein gültige und genaue Zahlen können natürlich nicht ohne weiteres angegeben werden, da für jedes Material vom Fabrikanten besondere Werte vorgeschrieben werden.

Bei beiden Härteverfahren kommen im wesentlichen bis auf den verschiedenen Kohlenstoffgehalt die gleichen Materialien zur Verwendung, und zwar sowohl reiner Kohlenstoffstahl, wie Nickelstahl, Chrom-Vanadium- und Chrom-Nickelstahl in verschiedenen Zusammensetzungen. Die Chromstähle haben den Vorteil einer schnelleren Kohlenstoffaufnahme im Einsatz. Wichtig ist es noch, stark unterschnittene Zähne zu vermeiden weil dann die Zähne dort, wo sie am höchsten beansprucht werden, nämlich an der Wurzel, die größte Härte und Sprödigkeit haben.

J. H. Parker spricht sich in seiner Arbeit über diesen Gegenstand (Zeitschrift für prakt. Maschinenbau, 17. XII. 1913) für das Vergüteverfahren aus, umsomehr, als die so behandelten Räder naturgemäß auch weniger zum Verziehen neigen. Im allgemeinen wird man in unserer Industrie diese Meinung teilen, wobei jedoch zu bemerken wäre, daß man für hochbeanspruchte Bolzen oder ähnliche Triebwerksteile zurzeit doch noch das Einsatzverfahren vorzieht, da der weichbleibende Kern eine wesentlich höhere Sicherheit gegen Bruch bietet.

Rich. Müller.

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Verdampfungsversuche von L. Weiß und das Verdampfungsgesetz für ortfeste Dampfkessel. Für Lokomotivkessel wurde von Prof. Koch y, Aachen, das Verdampfungsgesetz empirisch gefunden und physikalisch abgeleitet, in welchem ϑ die von 1 m2 der Heizfläche H stündlich erzeugte Dampfmenge, a und b Festwerte, R die Rostfläche bedeuten. Der Gedanke, daß diese Beziehung auch für ortfeste Dampfkessel gültig sei, wurde dadurch bestärkt, daß eine Reihe in der „Hütte“ angegebener Verdampfungswerte eine gute Uebereinstimmung mit der daraus nach der Methode der kleinsten Quadrate ermittelten Gleichung zeigten, d.h., die nach genannter Gleichung berechneten Werte auffallend genau mit den im Taschenbuch verzeichneten übereinstimmten. Indessen blieb die Vermutung unsicher, da nicht feststand, ob die Angaben der Hütte Erfahrungswerte seien. Nunmehr liegen aber vom Oberingenieur Weiß, Frankfurt a. M., vorgenommene Versuche vor, welche bestätigen, daß das im Anfang ausgesprochene Gesetz auch für ortfeste Kessel gilt. Diese Versuche wurden an zwei Kesseln vorgenommen, deren jeder aus einem unteren Flammrohrkessel, einem oberen Röhrenkessel und einem eingeschalteten Ueberhitzer bestand. Die Heizfläche der Flammrohre mit Unterkesselboden war 29,59 m2. Sie betrug für den Oberkessel mit Siederohren 132,36 m2, für den Oberkesselmantel 16,04 m2 und für den Unterkesselmantel 22,61 m2. Die Rostfläche war 3,68 m2. Die Wasserverdampfung betrug in den Unterkesseln 17080 bzw. 18970 kg, in den Oberkesseln 7480 bzw. 8700 kg, der Kohlenverbrauch 3001 bzw. |174| 3350 kg. Um auf Grund dieser Ergebnisse aus der Gleichung die Werte a und b zu berechnen, stellt man zunächst die Gesamtleistung beider Kessel fest. Die stündliche Verdampfung beträgt in den Unterkesseln , in den Oberkesseln . Bei der Ueberhitzung von 105,5. der spezifischen Wärme des Heißdampfes von 0,552 und der Verdampfungswärme λ = 641 betrug die stündliche Leistung des Ueberhitzers in Naßdampf umgerechnet . Die Gesamtleistung war demnach 5180 kg. Bezeichnet man mit H2 die Heizfläche beider Flammrohre = 2 ∙ 29,59 = 59,2 m2, mit H2 die Heizfläche vom Rost bis zum Ende des Ueberhitzers, mit H3 die Heizfläche bis zum Ende der Rohrbündel = H2 + 2 ∙ 132,36 = H2 + 265 m2, mit H4 die Gesamtheizfläche = H2 + 342 m2, so kann man zunächst die Beziehung aussprechen. Ohne die Genauigkeit wesentlich zu beeinträchtigen, kann H2 = H1 gesetzt werden, und es ergibt sich . Durch Einsetzen dieser Werte in das Verdampfungsgesetz erhält man sowie und hieraus a = 7,88, b = 6,15. Für die genauere Rechnung wurde H2 zu 80 m2 aus der Beziehung ermittelt. Bereits früher ist aus der Verdampfungsgleichung nachgewiesen worden, daß der Wärmedurchgang proportional dem Quadrat des Temperaturunterschiedes Tn – t zwischen Heizgasen und Kesselwasser ist. Es ergab sich (Tn – t) cp (1 + L) , worin bedeutet: Tn Temperatur der Feuergase, t Temperatur des Kesselwassers = 183°, ß stündliche Kohlenmenge auf 1 m2 Rostfläche, L das Gewicht der Verbrennungsluft für 1 kg Kohle, cp = 0,25 die spezifische Wärme der Gase. Es war somit . Die angestellten Versuche ergaben für die Heizflächen H1, H2, H3 nur ganz geringfügige Abweichungen des Wertes von einem festen Mittelwert 11,95, so daß auch für ortfeste Kessel die Beziehung . Gültigkeit hat, und somit die Richtigkeit der Verdampfungsgleichung erwiesen ist. Die Abbildung zeigt K und Tn – t als Funktionen von Hn. Weiterhin erhielt man die stündliche Kohlenmenge auf 1 m2 Rostfläche aus dem Ausdruck zu 78,3 kg und das Gewicht der Feuergase aus durch Einsetzen der Werte zu 16,9 kg. Die Rosttemperatur T folgte aus mit Hn = 0. Sie betrug 1713°. Bezeichnet ηR den Wirkungegrad des Rostes, so war die verfügbare Wärme . Ist ferner ηm der Wirkungsgrad der Einmauerung, ηh der Wirkungsgrad der Heizfläche, so erhält man den Gesamtwirkungsgrad durch Einsetzen der Werte zu 0,775. Für ηh gilt erweislich die Gleichung . Es ergibt sich der Wirkungsgrad der Heizfläche zu 0,905. Der Wirkungsgrad des Rostes ist, wenn h den Heizwert der Kohle bezeichnet,

Textabbildung Bd. 329, S. 174

Da ferner die stündlich entwickelte Wärme bei Berücksichtigung des Verlustes an das Mauerwerk = ηm cp ∙ (1 + L) β R T und der Wärmeinhalt der Abgase = cp (1 + L) β R T4 ist, so ist die gesamte in den Kessel tretende Wärme

ηm cp (1 + L) β R T – cp (1 + L) β R T1 = ϑ4 H4 λ

Mit T4 = 243 ergibt sich hieraus durch Einführen der gefundenen Werte ηm = 0,935. Der bedeutende, 6,5 v. H. betragende Verlust durch das Mauerwerk dürfte in Wahrheit geringer ausfallen, da mutmaßlich T4 infolge eines nicht genügend langen Tauchrohres für das Pyrometer zu niedrig gemessen wurde. Die Wärmedurchgangszahl k endlich berechnet sich aus einer schon früher entwickelten Gleichung zu 0,035. [Z. d. V. d. I. Nr. 52, 1913.]

Schmolke.

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