Titel: Polytechnische Rundschau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1915, Band 330 (S. 90–97)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj330/ar330022

Polytechnische Rundschau.

Textabbildung Bd. 330, S. 90

Die Humphrey-Verdichtungspumpe (vgl. D. p. J. 1913, S. 540). Einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiete des Gasmotorenbaues stellt das Humphrey-Verfahren dar, das mit Vorteil zur Wasserförderung und zum Verdichten von Gasen benutzt wird. Abb. 1 zeigt einen nach der genannten Methode arbeitenden Verdichter. Der Motorraum A ist von dem Verdichtungsraum C durch einen hin- und herschwingenden Wasserkolben B getrennt. Bei der gezeichneten Stellung des letzteren befindet sich über dem auf der linken Seite gehobenen Wasserspiegel eine verdichtete Gasladung. Es erfolgt zunächst deren Verbrennung bei konstantem Volumen, da die Flüssigkeitssäule während dieses Vorganges nur unwesentlich zurückweicht. An die Entzündung schließt sich eine adiabatische Expansion, die den Wasserkolben in Bewegung setzt. Es steigt die Flüssigkeit im Verdichtungsraum und schließt zunächst das Tauchrohr k mit demVentil i, durch welches Luft nach außen entweichen konnte. Sodann beginnt die Verdichtung und das Ausstoßen der eingeschlossenen Luft in die Druckleitung h. Dies dauert an, bis das Ventil g durch das steigende Wasser geschlossen ist, worauf die zurückgebliebene Luft weiter verdichtet wird, so daß sie wie ein Luftkissen wirkt. Währenddessen ist die Expansion des Gases bis unter den Atmosphärendruck fortgeschritten. Es öffnet sich das Auspuffventil a, und Luft dringt durch ein an demselben Tauchrohr befindliches Spülventil ein. Bei dem nunmehr durch das Luftkissen in C hervorgerufenen Rückschwingen des Wasserkolbens werden die Abgase durch a bei gleichbleibendem, niedrigstem Druck, ausgestoßen, bis das Ventil durch den steigenden Wasserspiegel geschlossen wird. Hierauf bildet sich auch auf der linken Seite durch Zusammenpressen der Restgase ein Luftkissen, während sich im Kompressorraum das Ventil f geöffnet hat und neue Luft einläßt. Die Verdichtungsarbeit, welche zur Bildung des im Motorraum entstandenen Luftkissens aufgewendet wurde, wird, nachdem die Strömungsenergie des Wassers aufgezehrt ist, durch Expansion größtenteils wiedergewonnen. Es tritt ein zweites Vorschwingen der Flüssigkeit ein. Die Ventile e und v öffnen sich, und durch letzteres wird die Verbindung mit dem Behälter b hergestellt. Eine neue Ladung tritt in den Motorraum und wird beim nunmehr wieder einsetzenden Rückschwingen des Wassers verdichtet, nachdem sich die Ventile e und v geschlossen haben. Vor der Kompression des Betriebstoffes wird ein Teil der eingenommenen Ladung durch das Rohr d in |91| den Behälter zurückgedrängt bis der Wasserkolben Ventil e schließt, während e beim Rückschwingen sofort durch Federdruck geschlossen wurde. Durch Aenderung der Höhenlage von v kann die Größe der Ladung reguliert werden.

Textabbildung Bd. 330, S. 91

Im Raum C hat das zweite Vorschwingen wiederum die Bildung eines Luftkissens hervorgerufen, welches das zweite Rückschwingen veranlaßt. Zur Förderung reichte der Druck nicht mehr aus. Durch Einstellen verschiedener Höhenlagen der Rohre g und k können auf der rechten Seite die Größe der Drücke und der verdichteten Volumina geändert werden. Zur Erzielung einer idealen isothermischen Kompression werden in den Raum C Scheiben aus Drahtgeflecht eingebaut, welche vom Wasser benetzt werden und die bei der Verdichtung entstehende Wärme vermindern. Beim Humphrey-Verfahren machen sich die erforderlichen großen Abmessungen als Nachteil geltend. Durch Wahl eines anderen schwingenden Stoffes an Stelle des Wassers ließe sich vielleicht dieser Fehler vermeiden. Demgegenüber wird ein Gesamtwirkungsgrad erzielt, welcher den des normalen Gasmotors bei weitem übersteigt, wie aus dem Entropiediagramm (Abb. 2) ersichtlich ist. In der Darstellung, bei der ein Verdichtungsdruck von nur 5 at abs. vorausgesetzt ist, kennzeichnet die Linie AB die adiabatische Kompression und BC die Verbrennung bei konstantem Volumen. Der schräge Verlauf der Adiabaten in Abb. 2 erklärt sich daraus, daß für die Zustandsänderung bei konstantem Volumen oder Druck die Entropiezunahme für die einzelnen Gase nicht den gleichen Verlauf nimmt. Dieser Verschiedenheit wird durch eine Konstante b Rechnung getragen und für b = 0 eine beliebigeschräge Ordinate angenommen. Die durch Wachsen von b bedingte Vergrößerung der Entropie wird links von dieser Ordinate angetragen, so daß sich für verschiedene Werte von b eine Anzahl mehr oder weniger steil verlaufender Adiabaten ergibt. Den Punkt C, bis zu dem man die Kurve gleichen Rauminhaltes verlängert, findet man, indem man sich auf der eingezeichneten Wärmekurve den Punkt C sucht, der von der Senkrechten in O einen Abstand hat, der gleich dem Wärmeinhalt Wb bei B zuzüglich der Wärmezufuhr während der Verbrennung (W1) ist. CD stellt die adiabatische Expansion dar, und die Kurve gleichen Druckes durchs schließt das Diagramm. Der thermische Vorzug gegenüber dem normalen Gasmotorprozeß wird durch den zwischen der V- und der p1-Linie liegenden Teil der schraffierten Fläche gekennzeichnet. Da eine möglichst billige Beschaffung von Druckluft für die Entwicklung der Gasturbine von ausschlaggebender Bedeutung ist, dürfte dem Humphrey-Kompressor in Verbindung mit der genannten Maschinengattung eine aussichtsreiche Zukunft bevorstehen. (Vergl. Ostertag, Entropiediagramme der Verbrennungsmotoren.)

Schmolke.

Ueber das Verhalten zweier Gasleitungen bei einer Brückensprengung durch Minen macht Oberingenieur A. Müller im Journal für Gasbeleuchtung 1914, S. 1052, interessante Mitteilungen. An das Gaswerk Barr der elsässischen Gasfernversorgungsanlage der Deutschen Kontinental-Gasgesellschaft sind die am Ostrande der Vogesen liegenden Orte Molsheim, Mutzig und andere angeschlossen. Die Förderung des Gases erfolgt bei 2 bis 3 at Ueberdruck durch eine rund 22 km lange Hochdruckfernleitung von 100 mm 1. W. bis zu dem Druckregler am Eingang jeder Ortschaft, durch den das Gas nach Verringerung seines Druckes auf 60 bis 80 mm WS. dem Verteilungsnetz zugeführt wird. Die durch die Gasentnahme entstehenden Druckschwankungen werden außer durch den Inhalt der Ferndruckleitung noch durch vier Gasbehälter von je 50 cbm Inhalt ausgeglichen. Die Leitung führte in Mutzig über eine steinerne Straßenbrücke, die zu Beginn des Krieges mit Minen belegt worden war. Durch einen Blitzstrahl wurden nun diese Minen zur Explosion gebracht, und das Brückengewölbe stürzte infolgedessen auf eine Länge von 3,5 m vollständig zusammen. Die Explosion machte sich merkwürdigerweise an den Druckmessern in der Gasanstalt nicht bemerkbar, und die Besichtigung der Unfallstelle ergab denn auch, daß die beiden Gasleitungen (die Hochdruckleitung auf der einen, die Niederdruckleitung auf der anderen Seite der Brücke) durch die Explosion nur |92| verhältnismäßig wenig gelitten hatten. Beide Leitungen bestehen aus Mannesmann-Stahlrohr von 100 mm 1. W., die Hochdruckleitung ist mit Pilgerkopf-Gewindemuffen, die Niederdruckleitung dagegen mit Teerstrick, Kitt und Blei gedichtet. Beide Leitungen wurden durch die Explosion auf eine Länge von etwa 1200 mm in wagerechter Richtung verbogen und auf etwa 500 mm Länge stark gequetscht. Während das Hochdruckrohr vollkommen dicht geblieben ist, hat die nur etwa 1 m von der gequetschten Stelle entfernte Muffe des Niederdruckrohres ein wenig nachgelassen; sie konnte jedoch ohne Betriebsunterbrechung durch Eintreiben von Bleiwolle wieder gedichtet werden. Lediglich der vorzüglichen Beschaffenheit der Stahlröhren ist es also zu verdanken, daß bei der Explosion der Minen keine größere Betrieb-Störung und keine Unfälle vorgekommen sind, wie dies bei einem Bruch der Hochdruckleitung wohl sicher der Fall gewesen wäre.

Sander.

Ueber den Einfluß des Druckes auf die Verbrennung explosiver Gas-Luftmischungen haben E. Terres und F. Plenz interessante Versuche angestellt, über die sie im Journal für Gasbeleuchtung 1914, Nr. 47 bis 50, berichten. Schon Davy hat vor fast 100 Jahren bei seinen „Untersuchungen über die Flamme“ gefunden, daß es Explosionsgrenzen gibt, und diese Beobachtung wurde in der Folge von zahlreichen anderen Forschern bei sämtlichen brennbaren Gasen bestätigt. Wir wissen heute, daß für jedes Gas eine untere und eine obere Explosionsgrenze besteht, und diese Tatsache läßt sich mit Hilfe der physikalischen Chemie leicht erklären. Zur Bestimmung des Explosionsbereichs eines Gasluftgemisches bestehen zwei Methoden; die eine von diesen beruht auf der Bestimmung der Entzündungsgeschwindigkeit und die zweite auf der Herstellung von Gasluftgemischen, die eben noch bzw. eben nicht mehr zur Entzündung gebracht werden können. Obwohl über die Explosionsgrenzen von Gasluftgemischen zahlreiche Untersuchungen vorhanden sind, liegen bisher über den Einfluß des Druckes auf die Explosionsgrenzen keinerlei zusammenfassende Arbeiten vor. Gerade diese Beziehung ist aber für die Praxis und in erster Linie für die Motorentechnik von großer Bedeutung. Wegen der Kompliziertheit der im Zylinder eines Explosionsmotors vor sich gehenden Reaktionen haben Verfasser ihre Untersuchungen nur mit wohldefinierten Gasen, bei denen eindeutige Verbrennungsprodukte zu erwarten waren, angestellt, und zwar mit Wasserstoff, Kohlenoxyd und Methan. Neben der Bestimmung der Explosionsgrenzen legten sie dabei auch besonderen Wert auf die Untersuchung der Reaktionsprodukte. Durch Vorversuche mit einer Kröckerschen Bombe stellten Verfasser die Art der Zündung und die geeignetste Größe des Gefäßes fest. Hieran schlössen sich Versuche über den Einfluß des Druckes bei Wasserstoff–, Kohlenoxyd- und Methan-Luftmischungen jedesmal an der unteren und oberen Grenze, während Temperatur und Zündung konstant blieben. Bei einer weiteren Reihe von Versuchen wurde die Anfangstemperaturverändert und schließlich folgten noch einige Versuche über die Wirkung verschiedener Zündungsarten.

Nachdem sich schon bei den Vorversuchen bei geringer Steigerung des Anfangsdruckes eine deutliche Verschiebung der Explosionsgrenzen ergeben hatte, wurden die Hauptversuche auf das verhältnismäßig kleine Druckintervall von 1 bis 10 at beschränkt. Als Explosionsgefäß diente ein dreizölliges schmiedeeisernes Gasrohr, das oben und unten mit Kappen verschlossen war. Die obere Kappe trug neben den beiden Zündpolen die Zu- und Ableitungsrohre für die Gasgemische sowie einen Druckindikator. Der Inhalt dieses Gefäßes betrug fast 2 l. Zur Herstellung des Anfangsdruckes wurde das in einem Gasbehälter hergestellte Gemisch mit einer Pumpe bis zu dem gewünschten Druck in das Explosionsgefäß komprimiert. Die Zündung erfolgte durch den Induktionsfunken. Die einzelnen Versuchsergebnisse sind im Original durch Tabellen und Kurvenbilder veranschaulicht, worauf hier nur verwiesen werden kann. Als wichtigstes Ergebnis wurde gefunden, daß die Steigerung des Anfangsdruckes den Explosionsbereich je nach der Natur der Gase mehr oder weniger verengt. Besonders deutlich war dies beim Kohlenoxyd zu bemerken, in geringerem Maße beim Wasserstoff, während das Methan bei der oberen Explosionsgrenze hiervon eine Ausnahme macht. Weiter zeigte sich, daß der Begriff Explosionsgrenze infolge auftretender Teilverbrennungen nicht scharf zu definieren ist. Derartige Teilverbrennungen wurden beim Kohlenoxyd sowohl bei der unteren wie bei der oberen Explosionsgrenze beobachtet, beim Wasserstoff und Methan jedoch nur an der unteren Grenze. Auch durch die Aenderung der Anfangstemperatur sowie durch Art und Ort der Zündung werden die Verbrennungsvorgänge merklich beeinflußt.

Dr. Sander.

Eisenbahnfahrzeuge auf der Baltischen Ausstellung in Malmö. (Verein deutscher Maschinening.) Die deutsche Eisenbahnfahrzeug-Industrie war auf der Baltischen Ausstellung in Malmö in imposanter Weise vertreten; in der 5000 m2 großen Halle „das deutsche Verkehrswesen“ waren nicht weniger als 36 vollständige Fahrzeuge bzw. Züge, nämlich fünf Dampflokomotiven, drei elektrische Lokomotiven, acht Triebwagen, zwölf Personenwagen sowie neun Güterwagen von vielen der hervorragendsten deutschen Fahrzeugbauanstalten und Elektrizitätsfirmen ausgestellt. Darunter die neueste Schnellzuglokomotivbauart der preußischen Staatsbahn, die Drillings-Heißdampf-Schnellzuglokomotive nach Bauart der Vulkanwerke A.-G., Lokomotivfabrik Stettin, mit drei Kuppelachsen und vorderem Drehgestell. Bei dieser ist man von der bisherigen Vierzylinder- zu der einfacheren Dreizylinderanordnung übergegangen, zunächst um eine weniger gefährdete einfach gekröpfte Kurbelachse zu erhalten; die Steuerung ist dabei besonders einfach gestaltet, indem in sinnreicher Weise die Bewegung des mittleren Kolbenschiebers aus der der beiden äußeren Schieber zusammengesetzt wird. Bei Versuchsfahrten hat die Maschine einen aus 15 schweren D-Wagen zusammengesetzten |93| Zug von 823 t Gesamtgewicht mit meist 100 km/Std. Geschwindigkeit befördert, stellenweise 110 km/Std. überschritten, und bis 1400 PS Schleppleistung erzielt. Die Maschine war, ebenso wie die übrigen von der Berliner Masch.-A.-G. vorm. Schwartzkopff, der Hannoverschen M.-A.-G. und den Linke-Hofmannwerken, Breslau, ausgestellten Lokomotiven, welche die neuesten Ausführungen ihrer Art für die Güterzugs- und Personenzugbeförderung der Preuß.-Hess. Staatsbahnen darstellten, mit einem Abdampfvorwärmer ausgerüstet, in dem das Speisewasser durch sonst nutzlos entweichenden Abdampf vorgewärmt wird, wodurch bis zu 10 v. H. Kohlenersparnis erzielt werden kann. Eine von der normalen ganz abweichende Bauart zeigte die vierachsige Güterzuglokomotive der Akt.-Ges. Orenstein & KoppelArthur Koppel, Berlin, in ihrem Stroomann-Kessel mit Wellrohrfeuerbüchse und Wasserrohren; diese gegen eine frühere Ausführung verstärkte Bauart unterliegt zurzeit der Erprobung. Viel studiert wurden die von Siemens-Schuckert, von der A. E. G. und den Maffei-Schwartzkopffwerken ausgestellten elektrischen Schnellzuglokomotiven, die sämtlich hochgelagerte Einzelmotoren aufweisen, mit 600 bis 1000 PS Geschwindigkeiten bis 130 km vor dem Zuge erreichen und für die bekanntlich mit Einphasen-Wechselstrom betriebene Vollbahnstrecke Magdeburg–Leipzig–Halle bestimmt sind. Gleichfalls für eine Einphasen-Wechselstrombahn, nämlich für die Abzweigungslinien der schlesischen Gebirgsbahn Lauban–Königszelt, ist der elektrische Triebwagenzug bestimmt, der aus einem mittleren Triebwagen und zwei mit diesem gekuppelten Beiwagen besteht. Der Doppelmotor, der in dem Antriebsgestell des Triebwagens sitzt, wird von den an den Enden des Zuges befindlichen Führerständen aus gesteuert. Die inneren Beschlagteile sind geerdet, desgleichen das Dach, um jede Gefährdung der Fahrgäste auszuschließen. Die übrigen ausgestellten Triebwagen hatten eigene Kraftquelle, und zwar teilweise Blei- oder Edisonakkumulatoren, teilweise benzolelektrischen Antrieb. Von Personenwagen wurde der von Van der Zypen & Charlier, Köln-Deutz, gebaute vierachsige D-Wagen hervorgehoben, bei dem das Kastengerippe ganz aus Eisen hergestellt und Holz nur für die Innenauskleidung verwendet ist, wodurch der Vorteil größerer Festigkeit und geringeren Eigengewichts erzielt wird.

Die zweite große Gruppe der Eisenbahnfahrzeuge, die in der Sonderausstellung der schwedischen Staatsbahndirektion Stockholm vereinigt war, hatte zwar nicht den bedeutenden Umfang der deutschen Abteilung, bot jedoch ein fesselndes Bild der Entwicklung und des jetzigen Standes der schwedischen Staatsbahnen. Hier ragte eine neue sechsachsige Schnellzuglokomotivbauart mit Vierzylinder-Verbundmaschine von 1900 PS für 100 km/Std. Geschwindigkeit hervor, an der auch die Ausrüstung der Tender- und Drehgestellachsen mit Kugellagern besonders bemerkt wurde. Ferner wurde auf die elektrische Schnellzuglokomotive für die Kiruna-Reichsgrenzbahn, einen 700-pferdigenSchneepflug mit rotierender Schneeschaufel, und die neue Bauart des schwedischen Schlafwagens dritter Klasse, mit je drei übereinander angeordneten Schlafplätzen in einzelnen Halbabteilen, näher eingegangen.

Ergebnisse von Bohrungen. Mitteilungen aus dem Bohrarchiv der Königlichen Geologischen Landesanstalt. Bearbeitet von Dr. O. Schneider. Das VI. Heft der Mitteilungen aus dem Bohrarchiv der Geologischen Landesanstalt enthält die seit Erscheinen des V. Heftes bei der genannten Behörde bearbeiteten Bohrungen über eine Tiefe von 10 m. Ausgeführt wurden diese Bohrungen von der Kgl. Bohrverwaltung, von anderen Behörden, z.B. der Eisenbahnverwaltung und von der Privatbohrindustrie, welche häufig in dankenswerter Weise die Bohrkerne der Geologischen Landesanstalt zur Verfügung stellte. In dem vorliegenden wie in den früheren Heften sind die Bohrungen nach Meßtischblättern geordnet, welche zu Gradabteilungen zusammengefaßt sind. Eine Ordnung nach weiteren Gesichtspunkten, etwa geologisch-wissenschaftlichen, ist nicht vorgenommen worden. Das am Schlusse des Heftes befindliche Verzeichnis der Meßtischblätter, in deren Bereich Bohrergebnisse veröffentlicht wurden, enthält auch die in den vorhergehenden Heften aufgeführten Bohrungen, wodurch die Nachschlagearbeit wesentlich erleichtert wird.

Die große Anzahl der in Heft VI enthaltenen Bohrungen, deren Tiefe zwischen 10 und 773 m beträgt, stellt eine erhebliche Menge wissenschaftlichen Materials über die Erforschung des Untergrundes der Norddeutschen Tiefebene dar, für dessen Studium es wertvolle Beiträge und Belege enthält. Für die Ausführung wissenschaftlicher Arbeiten über das genannte Gebiet ist deshalb der Inhalt des vorliegenden Heftes recht wertvoll. Auch der Bohr- und Brunnenbautechniker wird des öfteren auf dieses wie auf die vorhergehenden Hefte zurückgreifen, um sich vor Ansetzung einer neuen Bohrung über die Ergebnisse etwa schon vorhandener Bohrungen in dem betreffenden Gebiet zu unterrichten.

Erwähnenswert hinsichtlich der bei den Bohrungen durchsunkenen Schichten sind einige Ergebnisse aus den Provinzen Ost- und Westpreußen, Pommern, Schleswig-Holstein und Nordhannover. Zumeist erstrecken sich die Aufschlüsse auf die Schichten des Alluviums, Diluviums und des Jungtertiär, was bei der meist nur geringen Bohrteufe erklärlich ist. Unter den ostpreußischen Bohrungen sind indessen einige, welche bei mäßiger Teufe, z.B. 23 m, auf Blatt Bledau, bereits Kreideschichten angetroffen haben.

Die Umgebung von Danzig ist hier, wie auch in früheren Heften mit einer großen Zahl von Bohrungen vertreten, welche teilweise unmittelbar unter dem Diluvium die obere Kreide, Senon, angetroffen haben.

Einige pommersche Bohrungen sind bemerkenswert durch das schon mehrfach in Pommern beobachtete Auftreten von Kreide- und Juraschollen in jüngeren Schichten.

|94|

Beispielsweise zeigt Bohrloch 11 auf Blatt Swinemünde folgende Schichten:

0 bis 5,1 m Alluvium,
5,1 bis 48,6 Diluvium,
48,6 bis 143,8 Turon?
143,8 bis 177,5 Miocän,
177,5 bis 181 Diluvium
181 bis 228 Miocän?

Bohrungen der Stettiner Kalkwerke in Klemmen auf Blatt Gülzow reichen bis ins Kimmeridge, Oxford, ja bei einer Teufe von nur 25 m in den Dogger. Bohrung 5 zeigt folgendes Profil:

0 bis 0,8 m Diluvium,
0,8 bis 18,1 Senon? (Scholle),
18,1 bis 25,6 Dogger.

Bemerkenswerte Ergebnisse liegen aus Nordwestdeutschland vor, wo mehrfach alttertiäre Schichten erschlossen wurden, so auf den Blättern Lüneburg und Altenmedingen. Die Kalibohrung bei Lauenburg steht bei 600 m Teufe noch im Eocän. Das Bohrloch der Saline Campe steht von 50 bis 384 m im Zechstein. Die Tiefbohrung III der Gewerkschaft Kaiser Rotbart hat zwischen 153 und 700 m ebenfalls Zechstein mit Stein- und Kalisalzführung angetroffen.

M. Schwahn.

Vorgänge beim Spülen und Laden von Zweitaktverbrennungskraftmaschinen. Am 8. Juni 1914 hat Professor Hopkinson in New-castle-on-Tyne in der Versammlung der Institution of Naval Architects über dieses Thema einen Vortrag gehalten, dem Folgendes entnommen ist (nach Zeitschrift Engineering 1914 S. 100 bis 102).

Textabbildung Bd. 330, S. 94

Die vom vorhergehenden Arbeitsspiel im Zylinder verbleibenden Verbrennungsreste sind während des Spül- und Ladevorganges im Verlaufe von etwa einer Viertel Kurbelumdrehung durch Spülluft oder frisches Gemisch zu ersetzen. Dabei läßt sich nicht vermeiden, daß eine teilweise Vermischung der Spülluft bzw. des frischen Gemisches mit den Abgasen stattfindet und damit ausströmt. Von diesem Verlust hängt sehr die Vollkommenheitder Zweitaktmaschine ab. Während des Ladens wird durch jede Volumeneinheit Luft oder Gasgemisch eine gleich große Menge Abgase aus dem Arbeitszylinder hinausgeschoben, aber ebenso auch ein gewisser Teil der bereits eingeströmten Spülluft oder des Gasgemisches. Dieser Verlust sei für 1 l Zylinderinhalt mit z bezeichnet. Der Rest 1 – z wird dann von den Verbrennungsresten des vorhergegangenen Arbeitsspieles gebildet. Der beim Laden insgesamt auftretende Verlust entspricht der von den Ladepumpen geförderten Menge y multipliziert mit dem mittleren Wert von z. Die im Arbeitszylinder nach der Spülung verbleibende Teilladung sei dann mit x bezeichnet. Zwei Fälle lassen sich nun rechnerisch leicht verfolgen. Der erste ist der Idealfall, daß zwischen den Abgasen im Arbeitszylinder und der einströmenden Ladung eine vollkommene Schichtenlagerung erhalten bleibt. Ein Verlust tritt dabei erst dann ein, wenn das eingeführte Ladevolumen größer als der Zylinderinhalt ist. Diese verlustlose Spülung wird in Wirklichkeit nicht erreicht. Der zweite Fall kommt der Wirklichkeit etwas näher. Es wird dabei angenommen, daß eine Schichtung im Zylinder überhaupt nicht stattfindet, sondern es finde eine gleichmäßige Mischung der im Arbeitszylinder verbliebenen Abgase mit der neu eingeführten Ladung statt. Mit dieser Voraussetzung können die Ladeverluste in jedem Augenblick der Spülung bestimmt werden. Wird dabei der Zylinderinhalt als Volumeneinheit angenommen, dann wird z = x.

In Abb. 1 ist x in Abhängigkeit vom eingeführten Ladevolumen y dargestellt, das in Teilen des Arbeitszylindervolumens ausgedrückt ist. Entspricht beispielsweise das eingeführte Ladevolumen der Größe ON, dann ist im Arbeitszylinder frische Ladung von der Größe PN, während PM die im Zylinder verbleibenden Abgasreste darstellt. Vergrößert man das Volumen der eingeführten Ladung um den Betrag AN dann geht durch die Auslaßöffnung ein Volumen von der Ladung verloren. Der Rest bleibt im Zylinder und vergrößert die vorhandene frische Ladung um . Auf diese Weise kann die in Abb. 1 dargestellte Ladekurve erhalten werden. Sie entspricht der bekannten Exponentialkurve x = 1 – ey.

Bei den meisten Zweitaktmaschinen findet wahrscheinlich ein gutes Mischen der eingeführten Ladung mit den vorhandenen

Verbrennungsrückständen statt, so daß die hier angegebene Formel gut den wirklichen Verhältnissen entsprechen wird. Bei Maschinen mit großem Hubverhältnis (Oechelhäuser- und Junkersmaschinen) kann eine gewisse Schichtenlagerung wohl eintreten, dann erfordert die hier angegebene Beziehungsgleichung eine gewisse Aenderung.

An einer Gegenkolbenmaschine Bauart Fullagar (englisches Patent Nr. 603/1913 und D. R. P. Nr. 239363 |95| und 239594) hat nun Professor Hopkinson dem entsprechende Versuche ausgeführt. Diese Zweitaktgasmaschine hat vier stehend angeordnete Zylinder, die derart miteinander verbunden sind, daß der obere Arbeitskolben des einen Zylinders durch schräglaufende Kuppelstangen an den unteren Kolben des anderen Zylinders angelenkt ist (s. D. p. J. Bd. 330 S. 43).

Die Einlaßschlitze stehen dabei mit einem großen Vorratsbehälter in Verbindung, der durch einen elektrisch angetriebenen Ventilator mit schwach verdichteter Ladeluft gefüllt wird. Als Betriebstoff wurde Leuchtgas verwendet, das in der Zylindermitte 5 ° vor dem Abschluß der Auslaßschlitze allmählich eingeführt wurde. Um die Genauigkeit der angegebenen Gleichung x = 1 – ey bestimmen zu können, war es notwendig, die in einer bestimmten Zeit in den Arbeitszylinder eingeführte Ladung y und den vom eingeführten Ladevolumen im Arbeitszylinder verbleibenden Anteil x durch Versuche zu bestimmen. Zur Messung der Ladeluftmenge wurde in die Luftleitung eine Drosselscheibe eingebaut und mit einem kreisförmigen Loch versehen. Durch angeschlossene Wassersäulen wurde der Luftdruck vor und hinter der Scheibe gemessen. Die Größe der Durchflußgeschwindigkeit wurde nach der bekannten Ausflußformel berechnet, der Geschwindigkeitskoeffizient dabei zu 0,62 angenommen. Die Ermittlung der verbrauchten Leuchtgasmenge geschah auf die gleiche Art. Um festzustellen, welches Teilvolumen wirklich im Arbeitszylinder zurückblieb, wurden aus allen Zylindern Gasproben entnommen. Die folgende Tabelle enthält die Ergebnisse dreier Versuche:

I II III
Drehzahl in der Minute 200 200 250
Luftverbrauch eines Zylinders bei einer
Umdrehung (durch die Diaphragma-
scheibe gemessen) cb. f.


2,70


2,70


1,42
Derselbe, durch Gasometer und Abgas-
analyse bestimmt cb. f.

2,86

2,86

1,38
Leuchtgasverbrauch eines Zylinders bei
einer Umdrehung cb. f.

0,189

0,182

0,163
Verhältnis der in den Zylinder
eingeführten Ladung

15,1

15,7

8,45
Verhältnis von der im Zylinder
verbliebenen Ladung

9,4

9,45

7,35
Luftmenge, welche während einer Um-
drehung im Zylinder verblieb cb. f.

1,78

1,72

1,20
y = pro cb. f. Zylinderinhalt gelieferte Luft-
menge cb. f.

1,08

1,08

0,52
x = pro cb. f. Zylinderinhalt zurückge-
bliebene Luftmenge cb. f.

0,67

0,65

0,45
Berechneter Wert von x = 1 – ey cb. f. 0,66 0,66 0,405
y – x gemessen 0,41 0,43 0,07
y – x berechnet 0,42 0,42 0,115
Verlust an Spülluft in v. H. (gemessen) 38 40 13,5
Verlust an Spülluft in v. H. (berechnet) 39 39 22

Das Zylinderhubvolumen ist bei diesen Berechnungen zu 2,65 cb. f. angenommen. Die berechneten und durch Messung festgestellten Zahlenwerte zeigen eine ziemlichgute Uebereinstimmung, so daß die Annahme einer gleichmäßigen Mischung der Spülluft mit den Abgasresten für die erste Rechnung richtig erscheint. Bei Dieselmaschinen mit einem Hub ungefähr gleich dem Durchmesser wird die Mischung eine nahezu vollständige sein. Geben die Luftpumpen hier einen Ueberschuß von 25 v. H., so wird y = 1,25, dann wird x = 1 –e1,25 = 0,71, aus den Auspuffschlitzen entweicht dann eine Luftmenge von y – x = 0,54, d.h. 43 v. H. der von den Spülluftpumpen gelieferten Luftmenge. Der Zylinderinhalt besteht somit aus einer Mischung von 71 Teilen Luft bei 40 bis 50° C und 29 Teilen Abgase bei etwa 500 ° C.

Textabbildung Bd. 330, S. 95

Diese Annäherungsrechnung wird aber für Maschinen mit großem Hub keine genauen Werte ergeben, denn hier wird eine gewisse Schichtenlagerung von Abgasen und Spülluft doch eintreten. Der Zylinderinhalt wird in der Nähe der Auspuffschlitze reicher an Abgasen sein, als in der Nähe der Spülluftschlitze. Es sei wiederum y die von den Spülpumpen gelieferte Spülluftmenge, x jene Luftmenge, die im Zylinder verbleibt. Dann geht während der Spülung eine Luftmenge y – x verloren. In diesem Falle enthalten die ausströmenden Abgase nur mehr einen Bestandteil z an Spülluft, wobei z kleiner als x ist. Die Abhängigkeit zwischen z und x kann durch folgende Gleichung zum Ausdruck gebracht werden. z = x [1 – λ (1 – x)]. In dieser empirischen Gleichung bedeutet X eine Konstante, die von der Größe des Zylinders und der Gestaltung seiner Ein- und Austrittsöffnungen abhängt. Die Gleichung ist auch für den Fall richtig, daß bei Beginn der Spülung noch keine Spülluft in den Zylinder eingetreten ist, dann wird für x = 0 auch z = 0, wenn bei guter Spülung alle Abgase aus dem Zylinder ausgetrieben sind, dann strömt auch durch den Auspuff reine Luft, es wird dann z = 1, und sinngemäß ergibt dann die Gleichung auch für x den Wert = 1. Die Konstante X kann als Schichtungskonstante bezeichnet werden, je größer ihr Wert ist, desto besser ist die Schichtenlagerung bei der Spülung. Dementsprechend ist für den Wert X = 0 keine Schichtung vorhanden, und es wird dann z = x. Schließlich kann noch für x folgende Gleichung aufgestellt werden:

Diese Gleichung gibt nur dann praktisch brauchbare Werte, |96| wenn λ nicht größer als 1 wird. Für größere Werte von λ wird die Gleichung für z ungenau und gibt dafür negative Werte. Für solche Fälle müssen genauere Berechnungen ausgeführt werden. In Abb. 2 sind die Spülluftverluste y – x für verschiedene Werte von λ dargestellt. Die von den Spülpumpen gelieferte Luftmenge y ist dabei als Vielfaches des Arbeitszylinderinhaltes dargestellt. In den meisten Fällen wird λ nicht größer als 1 sein. Wie Versuche an einem Modell ergeben haben, erhält man eine gute Spülung und gering Spülluftverluste bei Anordnung der Spülluftschlitze nach Abb. 3. Bei Betrachtung dieser Ladevorgänge wurde angenommen, daß dabei im Arbeitszylinder dauernd der Atmosphärendruck herrscht. Dies ist aber in Wirklichkeit nicht der Fall. Der Druck wird vielmehr durch die Drosselwiderstände der Auspufföffnungen und durch die Saugwirkung der ausströmenden Gase in der Auspuffleitung schwanken, in gewisser periodischer Form. Diese Druckschwankungen können je nach ihrem Verlaufe eine günstige oder ungünstige Wirkung auf die Spülung des Arbeitszylinders ausüben. Abb. 4 zeigt den Druckverlauf im Arbeitszylinder und im Spülluftbehälter bei einer Fullagar-Maschine während der Spülung.

Textabbildung Bd. 330, S. 96
Textabbildung Bd. 330, S. 96

W.

Die Ausnutzung des Materials in gelochten Körpern. A. Leon und R. Zedlicky geben in der Z. d. V. d. I. (1915, S. 11) zunächst eine sehr ausführliche Literaturübersicht über Versuche und theoretische Untersuchungen über die Spannungsverteilung in gelochten Körpern, insbesondere in gelochten und gekerbten Stäben von endlicher und unendlicher Breite, ferner in spröden, gelochten Körpern unter Druck sowie in gedrücktem Gestein, das einfach oder doppelt durchtunnelt ist.

Für die Beanspruchung solcher Körper ist von Wichtigkeit der Begriff der Kerbziffer, nämlich das Verhältnis der tatsächlich (am Grunde des Kerbs bzw. des Lochs) auftretenden größten Spannung zu der rechnungsmäßignach den gebräuchlichen Formeln ermittelten. Der reziproke Wert dieser Kerbziffer wird Ausnutzungsziffer genannt.

Für endlich breite Stäbe mit kreisrunden Löchern haben Coker und der im gegenwärtigen Kriege für seine Wissenschaft leider nur zu früh gefallene Preuß die Kerb- und Ausnutzungsziffern bestimmt. Sie sind im Wesentlichen abhängig von dem Verhältnis Stabbreite 2 b zu Lochdurchmesser 2 a:

b : a 3 4 5 7
Kerbziffer 2,13 2,32 2,45 2,60 3,00
Ausnutzungsziffer 0,47 0,43 0,41 0,39 0,33

Abb. 1 zeigt die Spannungsverteilung bei einem gelochten Stab mit dem Verhältnis .

Textabbildung Bd. 330, S. 96

Bedeutet ferner a die Längsspannung im gefährdeten Querschnitt an einer Stelle im Abstand r vom Lochmittelpunkt und pmax die größte Spannung am Lochrande, so verteilt sich die Spannung nach der Gleichung

Versuche mit Kautschukstreifen, die Suyehiro angestellt hat, ergaben die in Abb. 2 durch die ausgezogene Linie dargestellte Spannungsverteilung, die mit der gestrichelt angegebenen theoretischen recht gut übereinstimmt.

Textabbildung Bd. 330, S. 96
|97|

Versuche mit zweifach gelochten Gesteinstücken zeigten an den inneren Wandungen der Bohrungen wesentlich größere Beanspruchungen als an den äußeren. Das Verhältnis der Beanspruchung innen zu der außen steigt, wie leicht vorzustellen ist, rasch, wenn der Abstand der Bohrungen verkleinert, d.h. wenn der stehenbleibende Steg geschwächt wird.

Textabbildung Bd. 330, S. 97

Zur weiteren Klärung der Spannungserscheinungen in doppelt gelochten Körpern haben Leon und Zidlicky nun weitere Versuche mit Kautschukbändern angestellt. Die Bänder wurden mit einem Raster versehen und dann um 25 v. H. gedehnt, wobei die Einspannung genügend weit von der Lochung entfernt lag, um keinen merklichen Einfluß auf das Spannungslinienbild auszuüben. Da infolge von auftretenden Querspannungen die Bänder die Neigung hatten, wellig zu werden, wurden sie zwischen Spiegelglasplatten in eine Ebene gedrückt. Die entstehende Verzerrung des vor der Streckung aufgetragenen Rasters, die mittels Lichtbild festgehalten wurde, zeigt Abb. 3. Wie bereits oben erwähnt, steigt auch hier der Unterschied der Dehnungen an der Innen- und Außenfläche der Lochung bei Verkleinerung der Stegstärke; wenn die Stegstärke gleich dem Lochdurchmesser gewählt wird, ist der Spannungsunterschied nahezuNull. Es ist wohl anzunehmen – was aus der Veröffentlichung nicht ohne weiteres ersichtlich ist –, daß dieser Unterschied auch abhängig sein wird von dem Verhältnis der Stegbreite zur unverletzten Bandbreite außerhalb der Löcher, d.h. daß er wesentlich beeinflußt wird, wenn das Verhältnis klein wird.

Bei Durchschneidung eines dünnen Steges fand sich die Wirkung fast genau entsprechend einer von Inglis aufgestellten Formel für ein elliptisches Loch, wenn man diese Ellipse so eingeschrieben denkt, daß ihre Längsachse mit der Zentrale der beiden Kreislöcher zusammenfällt und die Krümmungshalbmesser an den Enden der großen Achse gleich dem Kreishalbmesser sind.

Dipl.-Ing. W. Speiser.

Rauchlose Gärtner-Feuerung. Die in D. P. J. 1914 S. 608 beschriebene Gartner-Feuerung wird nicht nur bei Dampfkesseln, sondern auch für Industrieöfen mit Vorteil verwendet. Es wurde zum Beispiel durch Einbau einer derartigen Vorrichtung an Stelle einer Halbgasfeuerung bei dem Rollofen eines 300 Zentner-Hammers des Oberbilker Stahlwerkes in Düsseldorf eine Kohlenersparnis von mindestens 40 v. H. erzielt. Die Höchsttemperatur stieg von 1170 bis 1200° C auf 1300 bis 1450 ° C. Dies ermöglichte die Erhitzung einer größeren Anzahl von Blöcken auf eine höhere Temperatur. Die einfache Bedienung, die Möglichkeit, in kurzer Zeit hohe Temperaturen zu erzielen, sowie die Rauchlosigkeit machten sich als weitere Vorteile der Gartner-Feuerung geltend. Unzweifelhaft dürfte aber die erwähnte Ersparnis an Brennstoff für die Einführung der Anlage in immer zahlreicheren Betrieben von ausschlaggebender Bedeutung sein. Sie ist in erster Linie darauf zurückzuführen, daß die gleichmäßig fortlaufende, nicht periodenweise eintretende Vorvergasung in einer Zone stattfindet, die etwa dreimal so groß ist als bei der Halbgasfeuerung. Auch die Vorwärmung der Luft wirkt im gleichen günstigen Sinne. Die Halbgasfeuerung dürfte vermutlich mehr und mehr der Gartner-Feuerung weichen, die sich auch bei Dampfkesselanlagen ein immer weiteres Gebiet erobert hat. (Rauch und Staub Nr. 3 1915.)

Schmolke.

Unser Mitarbeiter Herr Obering. Amelung von der Firma Siemens-Schuckert, der als Oberleutnant im Felde steht, hat das eiserne Kreuz erster Klasse erhalten.

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