Titel: Polytechnische Schau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1916, Band 331 (S. 167–176)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj331/ar331035

Polytechnische Schau.

Selbsttätige Lokomotivfeuerung. Bis zum 1. April 1915 waren in Amerika bei 20 Eisenbahnverwaltungen 935 Lokomotiven mit selbsttätiger Brennstoffbeschickung in Betrieb. Durch eine solche Anordnung kann die Zugkraft der Lokomotive bis zu 10 v. H. gesteigert werden. Die Grenze für Handfeuerung liegt bei längerer Fahrt etwa bei einem Kohlenverbrauch von 1800 kg/Std. Deshalb kommen die selbsttätigen Schürer hauptsächlich für Lokomotiven mit großer Leistung in Betracht. Die Feuertür bleibt dabei stets geschlossen. Es kann deshalb keine kalte Luft in die Feuerbüchse und in die Heizrohre eintreten. Da die Schürer stetig und nur kleinere Brennstoffmengen aufwerfen, so wird die Rauchbildung wesentlich verkleinert. Die größeren Zugleistungen der Lokomotiven mit solchen Schürern ermöglichen den Verkehr mit längeren Zügen auch da, wo die Einführung stärkerer Lokomotiven mit Rücksicht auf den Unterbau nicht möglich ist. Die Anlagekosten betragen etwa 6000 bis 7000 M, die Unterhaltungskosten überschreiten nicht die Brennstoffersparnisse. Es ist mit einer Tilgung von 2 Pf./km dabei zu rechnen.

Eine Betriebstörung des selbsttätigen Schürers bringt noch keine Unterbrechung des Lokomotivbetriebes nach sich, da der Heizer im Notfalle mit der Handfeuerung aushelfen kann. Die Betriebsicherheit der selbsttätigen Lokomotivfeuerung ist außerdem sehr groß. Bei einer Bahnverwaltung verliefen etwa 98 v. H. aller Fahrten mit solchen Schürern ohne Störung. Am besten eignet sich kleinstückige, durch ein Sieb von etwa 75 mm Maschenweite gehende Kohle. Billige Kohleosorten können dabei nicht gut Verwendung finden. (Railway Age Gazette 1915 S. 1110.)

W.

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Neuerungen für Kolbenkühlvorrichtungen. Es wird sehr häufig der Zu- und Abflußkanal für die Kühlflüssigkeit der Kolben für Verbrennungskraftmaschinen innerhalb des Kurbelgehäuses untergebracht, wobei das Kühlwasser mittels Gelenkstücke oder Teleskoprohre dem Kolben zugeführt wird. Diese Ausführung bietet jedoch nur eine unsichere Abdichtung des Kühlwassers, denn dieses tritt teilweise an den beweglichen Stellen aus und gelangt dann in den Oeltrog des Kurbelgehäuses, wo es die Schmierfähigkeit des weiter zu verwendenden Spritzöles vermindert. Um diesen Uebelstand zu beseitigen, ist |168| man bereits dazu übergegangen, als Kühlflüssigkeit Oel zu verwenden. Hierzu sind aber große Oelmengen notwendig, weil die spezifische Wärme des Oeles nur etwa ein Drittel der des Wassers ist und somit den Betrieb verteuert. Neuerdings verwendet man wieder mehr Wasser als Kühlmittel. Man versucht einen einwandfreien Betrieb dadurch zu erreichen, daß man die Zu- und Abführungskanäle U-förmig ausbildet. Die bei dieser Anordnung zur Verwendung kommenden Tauchrohre und Stopfbüchsen lassen aber noch Wasser durchsickern, das dann in den Oelbehälter eindringt, so daß der Uebelstand nicht vollständig beseitigt wird. Bei dem D. R. P. Nr. 276306 erfolgt nun die Zu- und Abführung der unter Druck stehenden Kühlflüssigkeit durch ein starres Rohrsystem, dessen Teile im Innern des Kurbelgehäuses, das als Spritzölfänger dient, keine zum Austritt des Wassers anlaßgebenden beweglichen Verbindungsstellen besitzt. Das mit dem Kolben verbundene starre Rohrsystem wird in einer Stopfbüchse durch das Kurbelgehäuse geführt, so daß die Stopfbüchse nur das Oel gegen Außenluft, nicht aber das unter Druck stehende Kühlwasser abdichtet. Hierdurch wird erreicht, daß die unter Druck stehenden erforderlichen beweglichen Rohrverbindungen außerhalb des Kurbelgehäuses angeordnet werden können, und daß durch diese beweglichen Rohrverbindungen das unvermeidlich austretende Kühlwasser nun nicht mehr in den Oeltrog des Kurbelgehäuses hineinfließen kann. Abb. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kühlflüssigkeit wird in der Pfeilrichtung ein- bzw. austreten. Die Konstruktion besteht aus einem starren Kanalgehäuse a, das am Kolben befestigt ist und in der Stopfbüchse d geführt wird. In diesem Kanalgehäuse werden der Zuführkanal b und der Ablaufkanal c untergebracht. Außerdem gehört hierzu die Stopfbüchse d, der Spritzteller e, das Schutzrohr h und die Gelenkrohre f und g. Das Kanalgehäuse ist derart geformt, daß der Kurbelzapfen sich frei darin bewegen kann.

Textabbildung Bd. 331, S. 168

Geschieht die Zuführung des Kühlwassers oder des Kühlöles zu den Kolben von Verbrennungskraftmaschinen durch Teleskoprohre, so ist es sehr schwierig, mit solchen Rohren eine gute Abdichtung zu erhalten. Sie haben den Nachteil, leicht undicht zu werden, wenn die Achsen des Kolbens und des Teleskoprohres nicht ganz genau parallel sind. Es treten dann in den Gleitführungen des Teleskoprohres seitliche Drucke auf, die zur Lockerung und schließlich zur Beschädigung an den mit Stopfbüchsen versehenen Dichtungsstellen führt. Es gibt bereits Anordnungen, die eine Nachgiebigkeit der beiden das Teleskoprohr bildenden Teile gegeneinander zulassen, aber diese sind meist nicht für hohen Druck zu gebrauchen, oder sie erfordern, da die Nachgiebigkeit dadurch erreicht wird, daß man das in der Stopfbüchse verschiebbare Rohr so lang macht, daß es auch in eingeschobenem Zustande federnd ausweichen kann, eine so erhebliche Baulänge, daß die Verwendung bei den heutigen gedrängt gebauten Maschinen ausgeschlossen ist.

Textabbildung Bd. 331, S. 168

Bei dem D. R. P. Nr. 277554 werden diese Uebelstände dadurch vermieden, daß zwischen das eigentliche Teleskoprohr und das fest mit dem Kolben verbundene Zuführungsrohr ein elastisches Glied eingeschaltet ist, das etwaige Bewegungsunterschiede ausgleicht. Dadurch wird eine gute Abdichtung der beweglichen Teile auch bei hohen Drucken und Nachgiebigkeit bei Unterschieden zwischen den Achsenrichtungen von Kolben und Teleskoprohr erreicht. In Abb. 2 ist eine solche Anordnung dargestellt. Der obere Teil b des Kolbens a soll durch Oel gekühlt werden, das bei d zugeführt und bei e abgeleitet wird. Im Kolbenkörper sind zu diesem Zwecke die Kanäle f eingegossen. Die fest am Kolben angeschraubten Rohre g führen das Oel von außen zu bzw. ab. An dem Zylinder sind die Führungen h angebracht, die ganz gleich ausgeführt sind. Das Oel fließt bei k zu und tritt zunächst in den von der Haube i gebildeten |169| Raum. Aus diesem gelangt es in das Rohr o und dann durch g in den Kolbenkühlraum. In der Führung h kann sich das eigentliche Teleskoprohr l dem Kolbenhub entsprechend verschieben. Die Abdichtung des Oelraumes geschieht durch die Stopfbüchse n. Das zwischen dem Rohr l und der Führung h hindurch sickernde Oel wird, bevor es an die Stopfbüchse gelangt, bei m abgeleitet. Das Rohr o hat infolge seiner Befestigungsart eine gewisse Elastizität und bewirkt so, daß geringe Abweichungen zwischen den Bewegungsrichtungen des Kolbens und dem in der Führung h gleitenden Teleskoprohr ausgeglichen werden. Die Stopfbüchse n wird dadurch von äußeren Beanspruchungen entlastet und somit länger betriebsfähig bleiben.

Textabbildung Bd. 331, S. 169

Bei den meisten Kolbenkühlvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen, Verdichtern und dergleichen wird das Kühlmittel unter Druck durch die Kühlräume geführt. Dadurch kann der Nachteil entstehen, daß ein Teil des Kühlmittels durch die beweglichen Leitungsverbindungen, wie Rohrgelenke usw. austritt, dann in den Kurbelkasten gelangen kann und sich hier mit dem Schmiermittel vermengt. Nachdem D. R. P. Nr. 272054 soll dieser Uebelstand dadurch beseitigt werden können, daß das Kühlmittel durch die Kolben und die damit verbundenen Leitungen hindurchgesaugt wird. Es herrscht dann innerhalb der Kühlleitung ein geringerer als Atmosphärendruck, wodurch das Austreten des Kühlmittels verhindert wird. Abb. 3 zeigt die beispielsweise Ausführung der Erfindung. Der Kolben a ist hierbei mit einer Pumpe zum Ansaugen der Kühlflüssigkeit verbunden. Sie wird einem Behälter durch die Leitung c entnommen, deren oberes Ende mit geringem Spiel von einem am Kolben befestigten und mit dessen Hohlräumen verbundenen Rohre e umgeben ist. Der Kühlmittelabfluß erfolgt durch das am Kolben befestigte Rohr g und die feststehend angeordnete Leitung h, die mit dem Saugventil der Pumpe b verbunden ist. Die Druckleitung i kann die Kühlflüssigkeit wieder in den Behälter j zurückführen. Die Kühlung des Kolbens geht in der Weise vor sich, daß beim Saughube der Pumpe b das Kühlmittel aus dem Behälter j durch die Leitungen ce, den Kolben und die Leitungen gh angesaugt und beim Druckhube in den Behälter j gefördert wird. In den miteinander verbundenen Leitungen herrscht nun ein geringerer als Atmosphärendruck, so daß das Kühlmittel nicht aus den ineinander spielenden Rohren austreten kann. Der Spielraum zwischen den Rohren ist so gering, daß sie gerade ohne Reibung ineinander gleiten. Dies verhindert das Eintreten von nennenswerten Luftmengen. Bei den Rohren ce ist es möglich, daß Flüssigkeitsteilchen an dem Rohre e hängen bleiben und bei der Kolbenbewegung allmählich nach unten gelangen und im Behälter f aufgefangen werden. Bei Schiffen kann das Ansaugen des Kühlwassers unmittelbar aus dem Meer erfolgen.

Die Zuführung des Kühlwassers zu den Kolben einer Verbrennungskraftmaschine unter Druck hat, wie bereits ausgeführt, verschiedene Nachteile. Bei Maschinen mit Preßschmierung ist die Verunreinigung des Schmieröles durch das an den Undichtigkeiten der Kühlwasserleitung heraustretende Wasser nicht ganz zu vermeiden. Die Kühlung durch Oel hat für solche Maschinen manche Vorteile, die Zu- und Abführung des Oeles kann einfacher und betriebssicherer ausgeführt werden, geringe Undichtigkeiten in der Leitung haben keine nachteiligen Folgen. Es hat sich aber in manchen Fällen gezeigt, daß die Oelkühlung nicht betriebsicher genug ist, da das erhitzte Oel zu Krustenbildung neigt, wodurch lokale Ueberhitzung und Zerstörung des Kolbenbodens entstehen kann. Außerdem ist die Oelkühlung nicht so wirkungsvoll, da die spezifische Wärme des Oeles kleiner ist als die des Wassers.

Nach dem D. R. P. Nr. 280443 wird nun in bekannter Weise eine bestimmte Menge Wasser eingeschlossen, das dann bei der Bewegung des Kolbens die Wärme von den Kolbenwandungen aufnimmt und an eine im Innern des Kolbens befindliche Kühlvorrichtung abgibt. Diese Kühlvorrichtung besteht aus einem Oberflächenkühler, in den nun das leicht abzudichtende Oel als Kühlflüssigkeit eingeführt werden kann. Für Maschinen, die mit verschiedenen Umdrehungszahlen laufen, also z.B. für Lokomotiven, ist diese Art der Kolbenkühlung besonders dann zweckmäßig, wenn die Kühlölpumpe von der Maschine selbst angetrieben wird. Bei langsamem Gange der Maschine ist die abzuführende Wärmemenge klein. Die bisherigen unmittelbaren Kolbenkühlungen haben den Nachteil, daß der Kolben zu stark |170| gekühlt wird, sofern die Kühlpumpe nicht auch von der Maschine selbst angetrieben wird. Bei dieser Neuerung ist aber die Oberfläche der Kühlrohre begrenzt, und da die Menge des zugeführten Kühlöles mit der Umdrehungszahl der Maschine abnimmt, wird die Kühlwirkung gering bleiben. Der Kolben wird also infolge der relativ geringen Wärmekapazität des eingeschlossenen Wassers sehr schnell die notwendige Temperatur erreichen, die für das gute Abdichten des Kolbens und für das Zustandekommen der Zündung notwendig ist. Abb. 4 zeigt einen Längsschnitt eines Kolbens mit dieser neuen Kühlvorrichtung. Das Kühlöl fließt durch die hohle Schubstange und durch den hohlen Kolbenbolzen c in die Kühlschlange a. Das erwärmte Oel fließt durch das Rohr d ab.

Textabbildung Bd. 331, S. 170
Textabbildung Bd. 331, S. 170
Textabbildung Bd. 331, S. 170

Die Zu- und Ableitung der Kühlflüssigkeit macht bei Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Kühlleitung für den Kolben aus Posaunenröhren besteht, Schwierigkeiten, weil durch die hin- und hergehende Bewegung des mit dem Kolben verbundenen Posaunenrohres eine Pumpwirkung entsteht, die für einen gleichmäßigen Durchfluß des Kühlwassers nachteilig ist. Dieser Nachteil wird bei Maschinen mit zwei gegenläufigen Kolben nach dem D. R. P. Nr. 280294 vermieden. Die Zulaufrohre der beiden Kolben, sowie auch ihre Ablaufrohre tauchen je paarweise in ein gemeinschaftliches Gefäß ein. Da die Kolben gegenläufig sind, so sind es auch die mit ihnen verbundenen Posaunenrohre. Es taucht also das eine von ihnen stets so weit in das Gefäß ein, als das andere aus ihm austritt. Dadurch wird die Pumpwirkung vermieden. Der Kühlwasserdurchfluß wird gleichmäßiger und Wasserschläge treten auch ohne Windkessel nicht auf. Abb. 5 zeigt eine solche Kolbenkühlung. Der Arbeitzylinder a besitzt zwei Kolben c. Diese sind durch eine mittlere Schubstange d für den unteren und zwei äußere Schubstangen e für den oberen Kolben mit der Kurbelwelle b verbunden. Geht der untere Kolben abwärts, so steigt der obere Kolben auf. Die Kühlflüssigkeit läuft der Maschine durch ein Rohr f und einen Kasten g zu, während es aus einem Kasten h und Rohr i abläuft. In beiden Kästen laufen zu den Kolben führende Zu- und Ablaufrohre, sogenannte Posaunenrohre. Die Posaunenrohre l und m bilden die Zuleitungen für den oberen bzw. für den unteren Kolben, n und o die entsprechenden Ableitungen. Geht nun der obere Kolben nach aufwärts, so treten die Posaunenrohre l und n aus den Kästen g und h heraus, gleichzeitig geht der untere Kolben abwärts und schiebt die Posaunenrohre m und o in die Kästen hinein. Die Wege beider Kolben sind stets einander entgegengesetzt gleich, dementsprechend auch die der Posaunenrohre. Es treten also die einen Posaunenrohre um ebensoviel in die Behälter ein als die anderen heraustreten. Dadurch werden alle Unregelmäßigkeiten in der Zuführung der Kühlflüssigkeit vermieden.

Weiterhin sind Kolbenkühlvorrichtungen bekannt, bei denen das Kühlmittel durch feststehende Rohre als Strahl in den zu kühlenden Kolben einer Verbrennungskraftmaschine eingeführt wird. Nach dem D. R. P. Nr. 265555 und Nr. 277005 ist hierbei noch eine besondere Anordnung der Luftzufuhr zu den einzelnen Kühlräumen getroffen. Dabei soll die eintretende Luft auf kürzestem Wege und ohne starke Richtungsänderung in den Kolben gelangen können. Es wird dabei erreicht, daß die ganze |171| Kolbenkühlvorrichtung gegen den Kurbelraum abgeschlossen ist, wodurch ein Vermischen des Kühlmittels mit dem Schmieröl im Kurbelraum nicht möglich ist. Abb. 6 stellt eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens dar, bei der in jedem Kolben ein zum Zuführungsrohr konzentrisches, im Kolben befestigtes Ableitungsrohr angebracht ist. Dabei ist a das Wasserzuführungsrohr, b das im Kolben befestigte, zu a konzentrische Ablaufrohr, c ist der Kolben, d sein Kühlraum. Das durch das Rohr b zurückfließende Wasser fällt in das Gefäß f, das im unteren Teile einen Ablaufanschluß g hat und im oberen Teil durch das Rohr h mit der Außenluft in Verbindung steht. Das Kühlwasser fließt unter Druck durch die Leitung a, die an ihrem oberen Ende eine Düse besitzt. Um zu verhindern, daß das am Kolben befestigte Rohr b Wasserteilchen mitreißt, die dann in den Kurbelraum der Maschine gelangen könnten, wird die Luftleitung h an das obere Ende des feststehenden, die Kühlmittelzuleitung umschließenden Rohres hinaufgeführt. Die Luftzuleitung h dient also gleichzeitig dazu, das an der Abdichtungsstelle zwischen dem beweglichen Kolbenrohre und dem feststehenden Umschließungsrohre austretende Kühlmittel abzuführen. Das am Kolben befestigte Rohr b macht die Auf- und Abwärtsbewegungen des Kolbens mit und taucht dabei in das feststehende Rohr e ein. Die Luftzuführungsleitung h mündet in den Raum i ein, von wo sie das bei r austretende Kühlmittel in das Gefäß f zurückführt. Das durch das Rohr b zurückfließende Kühlmittel sammelt sich ebenfalls im Gefäß j und fließt von hier durch die Leitung g ab.

W.

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Wasserschlagbildung. Wasseransammlungen in Dampfzylindern lassen sich nie ganz vermeiden, namentlich nicht während der ersten Kolbenhübe nach längerem Stillstande der Maschine. Auch wenn hoch überhitzter Dampf zur Verfügung steht, so können sich trotzdem durch Abkühlung an den Wandungen Wasserniederschläge bilden. Wasser kann außerdem noch in die Dampfzylinder gelangen, wenn durch heftiges Schäumen des Wassers im Dampfkessel solches in die Dampfrohrleitung mitgerissen wird. Kleinere Wassermengen können im Zylinder nicht schädlich wirken, sie entweichen allmählich mit dem Abdampf. Niederschlagwasser, das sich während des Stillstandes der Dampfmaschine in den Zylindern ansammelt, fließt durch die Ablaßhähne ab, die während des Anlassens geöffnet sind. Ist die angesammelte Wassermenge größer als der Inhalt des schädlichen Raumes im Dampfzylinder, so muß an irgend einer Stelle eine Beschädigung der Zylinder oder des Triebwerkes eintreten, falls nicht durch die Sicherheitsventile das angesammelte Wasser schnell entfernt werden kann. Wenn die Steuerungsorgane so ausgebildet sind, daß sie bei wesentlichem Ueberdruck im Zylinder sich selbsttätig öffnen, so kann kein Wasserschlag eintreten, denn dem Wasser wird dadurch ein genügend großer Querschnitt zum Abfluß freigegeben. Flachschieber und Doppelsitzventile können sich in einem solchen Falle von selbst öffnen. Bei Kolbenschiebern und bei Hähnen der Corlißsteuerung ist dies nicht möglich. Bei Steuerungen dieser Art wird nur eine sehr kleine Wassermenge zwischen den Dichtungsflächen hindurchtreten können.

Um Wasserschläge zu vermeiden, ist vor allem eine gute Entwässerung der Frischdampfleitung notwendig. Es ist deshalb vor der Maschine ein entsprechend großer Wasserabscheider einzubauen, der grundsätzlich den tiefsten Punkt der Leitung bilden soll. Bei Kondensationsmaschinen muß verhindert werden, daß aus dem Kondensator Wasser in den Zylinder zurücktreten kann. Hierfür sind Vorrichtungen vorhanden, die selbsttätig das Vakuum zerstören, sobald das Wasser bis zu einer bestimmten Stelle im Kondensator oder in der Abdampfleitung hochgestiegen ist. Man führt deshalb häufig die Abdampfteilung vor Eintritt in den Kondensator 10 m hoch (Abb. 1). Um die Menge des Niederschlagwassers gering zu halten, ist ein guter Wärmeschutz der Rohrleitungen und der Dampfzylinder notwendig. Durch die Dampfüberhitzung werden die Niederschlagmengen verringert und dadurch die Brennstoff kosten für die PS/Std. verkleinert. Der Einbau von Ueberhitzern, sowie der Umbau der betreffenden Dampfmaschine, sind meist ausführbar, und die Kosten hierfür sind in entsprechend kurzer Zeit gedeckt. Bei Anlagen, die nach diesen Gesichtspunkten ausgeführt sind, können Wasserschläge nur noch durch Mitreißen von Wasser aus dem Kessel infolge Ueberschäumen entstehen. Dies kann bei Verwendung ungeeigneten Speisewassers eintreten, ebenso bei Ueberspeisung. Durch den Einbau eines selbsttätigen Wasserstandsreglers kann dieses verhindert werden.

Textabbildung Bd. 331, S. 171

Durch sachgemäße Ausbildung sämtlicher Teile sind Wasserschläge bei ortfesten Dampfmaschinenanlagen in neuerer Zeit immer seltener geworden. Im Lokomotivbetriebe dagegen ist durch die Einführung des Kolbenschiebers die Gefahr des Wasserschlages ganz wesentlich erhöht worden. Bei Lokomotiven älterer Bauart mit Flachschiebersteuerung konnte bei Eintritt eines Wasserschlages der Flachschieber abklappen. Kolbenschieber dagegen bieten keine Möglichkeit, Wasser in größeren |172| Mengen überströmen zu lassen. Die stets vorgesehenen Sicherheitsventile reichen auch bei möglichst großem Querschnitt kaum aus, eine größere Wassermenge schnell genug abzuleiten. Bei Lokomotiven mit Ueberhitzer ist dieser zwar während der Fahrt imstande, einen Teil des etwa übergerissenen Wassers nachzuverdampfen. Beim Anfahren der Lokomotive ist dagegen der Ueberhitzer im allgemeinen nicht heiß genug, größere Wassermengen zu verdampfen. In nachfolgender Zusammenstellung sind die Räume, in denen sich vom Kessel bis zum Zylinder Wasser ansammeln kann, bei einer D-Güterzug-Naßdampflokomotive G 9 der preußischen Staatsbahn und einer D-Güterzug-Heißdampflokomotive Gattung G 8 angegeben.

G9
Naß-
dampf
G8
Heiß-
dampf
A Dampfraum im Kessel bis zum Regler bei
mittlerem Wasserstande

m3

2,47

2,32
B Inhalt des Zwischenraumes zwischen Regler
und Schieber

m3

0,245

0,540
C Hubvolumen eines Zylinders 0,150 0,183
D Schädlicher Raum an zwei Zylinderhälften
zusammen

m3

0,024

0,029
Gesamtinhalt der Räume B + C + D 0,419 0,752
In v. H. von Nr. A. 17 32,4

Der Raum B beträgt bei der Naßdampflokomotive nur etwa 10 v. H. des Dampfraumes im Kessel bei mittlerem Wasserstande. Bei der Heißdampfmaschine ist dagegen der nämliche Raum mehr als doppelt so groß und beansprucht allein über 23 v. H. des bei mittlerem Wasserstande im Kessel vorhandenen Dampfraumes. Wenn gleichzeitig zwei Zylinder an je einer Seite freie Einströmung haben, wie dies beim Anfahren mit vollausgelegter Steuerung im allgemeinen der Fall sein wird, so sind außerdem noch nach Oeffnen des Reglers die unter C und D angegebenen Räume aufzufüllen. Bei Heißdampflokomotiven sind dann dementsprechend hierfür 32,4, bei Naßdampflokomotiven 17 v. H. des Kesseldampfraumes vorhanden. Durch das schnelle Oeffnen des Reglers tritt eine plötzliche Vergrößerung des Dampfraumes ein. Dadurch wird der im Kessel herrschende Beharrungszustand so verändert, daß ein Ueberreißen von Wasser durch den Ueberhitzer hindurch in die Zylinder entstehen kann.

Textabbildung Bd. 331, S. 172
Textabbildung Bd. 331, S. 172

Wasserschläge bei Lokomotiven sind schwer festzustellen, da die Folgen des Wasserschlages durch die Bedienungsmannschaft auf andere Ursachen zurückgeführt werden, wenn Unachtsamkeit vorliegt. Gußfehler im Zylinder oder im Deckel, scharfe Eindrehungen bei den Triebwerkteilen können ebenso Brüche verursachen wie Wasserschlag. Um Wasserschläge einwandfrei feststellen zu können, sind jene Teile zu untersuchen, auf die sich die ungeheuren Kräfte infolge des Wasserschlages unmittelbar übertragen. Hier kommt besonders der Keil in Betracht, der Kreuzkopf- und Kolbenstange verbindet. Ist dieser verbogen oder abgeschert, so ist erwiesen, daß Wasserschlag die Ursache ist. Zeigt der Dampfkolben Bruchstellen oder Verbiegungen, so ist ebenfalls Wasserschlag mit Sicherheit anzunehmen. Bei einer G 8-Lokomotive wurde durch Wasserschlag der Kolben nach Abb. 2 so verbogen, daß die Oberfläche des anfangs ebenen Kolbens 6 bis 8 mm gewölbt war. Eine solche Wölbung des Kolbens beweist, daß im Zylinder ein Flüssigkeitsdruck geherrscht hat, wie er im normalen Betriebe nicht eintreten kann. Die Erfahrung zeigt, daß durch Wasserschlagbildung kaum eine Pleuelstange abreißt. Die geringste Querschnittsfläche der Pleuelstange der G 8-Lokomotive ist 42,1 cm2. Sie bestehen aus Flußstahl, für den eine Festigkeit von 50 bis 60 kg/mm2 vorgeschrieben ist. Dementsprechend können die Kräfte im Mittel 226000 kg nicht überschreiten. Ferner kann angenommen werden, daß bei Eintritt eines Wasserschlages der Kolben im Zylinder höchstens so lange Widerstand finden wird, bis die Räder gleiten. Wenn der Wasserschlag bei schneller Fahrt eintritt, so treten noch erhebliche Massenkräfte hinzu. Bei einer Reibungszahl = ein Drittel und einem Reibungsgewicht der Lokomotive von 68000 kg ergibt sich der Widerstand am Umfange der Räder zu 22670 kg. Die Kraft am Kurbelzapfen wird dann bei 1350 mm Raddurchmesser und 660 mm Kolbenhub Falls das Triebwerk kein Spiel hat, und keine elastischen Formänderungen eintreten können, so wird bei Wasserschlag die Kolbenkraft P in der Totpunktlage ∞. Nimmt man für das Gesamtspiel im Kreuzkopflager usw. 2 mm an, so kann Pmax nach Abb. 3 für das Maß s = 2 mm berechnet werden:

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Die Pleuelstange wird aber bereits bei einer Kraft von 226000 kg abreißen. Durch die Elastizität des Baustoffes wird die Stange aber zusammengedrückt, während der Rahmen, der die gleiche Kraft aufzunehmen hat, sich streckt.

Im Betriebe kann ein Druck des Wasserschlages, so groß wie ihn die Berechnung ergibt, nicht auftreten, besonders nicht bei langsamer Fahrt und ohne Schleudern der Lokomotive. In Wirklichkeit werden Kolben und Zylinderdeckel etwas nachgeben, und ferner wird sich bei langsamer Fahrt wegen der verfügbaren Zeit ein Teil des Wassers im Zylinder durch Kolbenringe, Schieber, Sicherheitsventile, Ablaßhähne hindurchpressen. Aber immerhin kann mit Sicherheit angenommen werden, daß durch Wasserschlag mit Berücksichtigung aller Umstände hier Flüssigkeitspressungen von 50 at im Zylinder entstehen. Es ergibt sich weiterhin, daß die Oeffnungen der mit besonderem Sicherheitsventil vereinigten Zylinderablaßventile für die unter Umständen beim Schleudern übergerissenen großen Wassermengen viel zu klein sind. Auch die jetzt bei den G 8-Lokomotiven der preußischen Staatsbahn üblichen Sicherheitsventile von 36 mm lichten Durchmessers sind demnach zu klein. Bei den belgischen Staatsbahnen, die Sicherheitsventile von 60 mm ∅ verwendeten, sind Brüche durch Wasserschlag besonders an den Deckeln vorgekommen. Man hat deshalb Ventile mit 100 mm ∅ eingebaut, um die Zahl der Wasserschläge wesentlich zu verkleinern. Außerdem scheint vorteilhaft zu sein, die durch Wasserschlag gefährdeten Triebwerkteile nicht nur auf Zugbeanspruchung durch den größten Dampfdruck, sondern auch auf die Beanspruchung bei Wasserschlag zu berechnen. In diesem Falle braucht dann keine vier- bis fünffache Sicherheit, sondern nur eine 1,2- bis 1,5-fache vorhanden zu sein. Bei den G 8-Lokomotiven treten durch Wasserschläge Kräfte von 150000 bis 200000 kg, entsprechend einem Druck von 54 bis 72 at auf. Diese Drücke entstehen trotz der Sicherheitsventile an den Zylinderdeckeln. Die Sicherheitsventile sollen auf Wasserdruckpressen so eingestellt werden, daß sie bei einem kalten Drucke abblasen, der den Kesseldruck um 1 at übersteigt. Zweckmäßiger dürfte die Druckprobe mit entsprechend warmem Wasser auszuführen sein.

Bei dem hohen Druck des Wasserschlages muß irgend ein Teil brechen. Es erscheint darum zweckmäßig, wie bei den Walzenzugmaschinen, eine Bruchkupplung einzuschalten und auch an den Zylindern einen leicht ersetzbaren Teil so auszuführen, daß er bei zu großem Ueberdruck bricht. Deshalb ist auch bei manchen Lokomotiven der indischen Eisenbahnen üblich, die einfachen Zylinderdeckel mit einer eingedrehten Nut zu versehen, so daß bei starkem Wasserschlage der Zylinderdeckel bricht. (Hannomag Nachrichten 1915 Heft 10.)

W.

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Die Einführung der metrischen Einheit in der Textilindustrie bespricht Dr.-Ing. Johannsen in Heft 4 der Z. d. V. d. I. Die in der Baumwollindustrie übliche Garnnummerbezeichnung ist aus England übernommen und gibt an, wieviel mal 840 yard (= 768 m) des betreffenden Garnes ein englisches Pfund (= 453,6 g) wiegen. In der Leinenindustrie sagt die Nummer, wie oft 300 yard (= 274 m) auf ein englisches Pfund gehen.

Demgegenüber liegt es natürlich im Sinne der einheitlichen Durchführung des Metersystems, diese Bezeichnungen auf Meter (bzw. Kilometer) und Kilogramm zu beziehen, so also, daß die Nummer die auf 1 kg entfallende Kilometerzahl ausdrückt. Diese metrische Bezeichnungsweise ist in der deutschen Kammwoll- und Streichwollindustrie allgemein angenommen und ziemlich restlos durchgeführt. In der übrigen deutschen Textilindustrie wird die Einführung seit langem erörtert, sie hat sich jedoch bisher nicht durchsetzen können. Die Gründe liegen nicht so sehr in dem Kleben am Hergebrachten, als an der Uebermacht des englischen Marktes, der infolge des sehr viel größeren Umfanges seiner Erzeugung auch die Gewohnheiten des Festlandhandels zu beherrschen gewohnt und im Stande war. Nennenswerte Schwierigkeiten in bezug auf die erzeugenden oder verarbeitenden Maschinen bestehen, wie leicht einzusehen, nicht.

Eine bewußte Auflehnung gegen englische Bevormundung wird nach dem Kriege die Verbreitung der metrischen Bezeichnung erleichtern, ihre Durchführung in möglichst weitem Umfange schon während des Krieges ist durchaus zu wünschen, wenn auch bezweifelt werden darf, ob die von Johannsen angerufene zwangsweise Einführung durch Reichsgesetz erstrebenswert ist.

Eine der genannten gerade entgegengesetzte Bezeichnungsweise der Stärken ist im Seidenhandel gebräuchlich. Hier wird als „Titer“ angegeben, wieviel denier (1 den. = 0,05 g) 450 m der betreffenden Seide wiegen, oder, einfacher ausgedrückt, wieviel Gramm 9000 m wiegen.

Während also bei Baumwolle usw. mit zunehmender Stärke die Garnnummern fallen, steigen sie bei Seide. Die im Interesse des einheitlichen Aufbaues unserer Meßsysteme sehr wünschenswerte Einigung auf eine gleichsinnige Bezeichnung dürfte einstweilen außerordentlich schwer zu erzielen sein, da in beiden Verkehrzweigen alt hergebrachte Gewohnheiten für sich sprechen. Sollte eine gesetzgeberische Regelung in Angriff genommen werden, so würde sie allerdings kaum umhin können, eines der beiden widerstrebenden Systeme auf das andere zurückzuführen.

Die wirklich einwandfreie Bestimmung der Nummer bzw. des Titers bringt übrigens in der Ausführung noch einige besondere Schwierigkeiten mit sich, die einmal in der Dehnbarkeit, dann in der Hygroskopie der Garne liegen. Zur Abmessung der zu bestimmenden Fadenlängen müssen daher geeignete Windevorrichtungen benutzt werden, die den Faden unter angemessener Spannung halten. Namentlich bei der sehr hygroskopischen Seide muß die Wägung dann für genaue Feststellungen erst nach sorgfältiger Trocknung in sogenannten Konditionierapparaten erfolgen, die die Wägung der getrockneten |174| Ware ohne Entfernung aus dem Trockenraum gestatten. Dem festgestellten Trockengewicht wird dann allerdings wieder ein handelsüblich festgelegter Normal-Feuchtigkeitszuschlag (11 v. H. des Trockengewichts) zugerechnet. Für weniger genaue Feststellung kann die Austrocknung entbehrt werden, es genügt dann die Aufbewahrung der Probe für einige Stunden in einem Räume von normalem Luftfeuchtigkeitsgehalt (etwa 65 v. H. relative Feuchtigkeit).

Dipl.-Ing. W. Speiser.

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Entwicklung, Herstellung und Prüfung elektrischer Bogenlampenkohlen. (Ing. Otto Brandt, Helios Nr. 4 1916 S. 25 bis 31 und Nr. 5 S. 38 bis 40.) Das Wesen des elektrischen Lichtbogens bei Gleich- und Wechselstrom und an Hand von Abbildungen der Abbrand der Kohleelektroden bei den genannten Stromarten wird behandelt und sodann die Entwicklung der gebräuchlichsten Bogenlampenelektroden dargelegt: Der Homogenkohlen (Reinkohlen), Dochtkohlen, Kohlen mit Leuchtzusätzen (Effektkohlen), Metalladerkohlen, der abgestützten Effektkohlen und besonderer Kohlearten (Hochspannungs- und Niederspannungskohlen, Kohleelektroden für hohe Stromstärken, ovale Elektroden und Kohleelektroden für Regenerativbogenlampen). Von diesen Kohlearten, die sämtlich im Schnitt abgebildet sind, werden die heute viel verwendeten Dochtkohlen, Metalladerkohlen, Effektkohlen und Metalladerkohlen eingehender besprochen. Ein besonderes Kapitel gilt den für die Herstellung von Bogenlampenkohlenelektroden in Frage kommenden Rohstoffen sowie deren Gewinnung und Zurichtung. Die drei hauptsächlichsten Rohstoffe für gewöhnliche Kohleelektroden sind Retortengraphit, Petroleumkoks, Ruß und als Bindemittel Steinkohlenteer. Ferner werden die Rohstoffe und Bindemittel für Dochtkohlen besprochen. Als Bindemittel kommt hier gewöhnlich Wasserglas zur Verwendung. Durch Veränderung des Gehaltes an Wasserglas hat man ein Mittel, die Lichtbogenlänge der Dochtkohlen in gewissen Grenzen zu beeinflussen. Weiter werden auch die Leuchtzusätze und Bindemittel für homogene und Docht-Effektkohlen behandelt unter Angabe der mit den Leuchtzusätzen erzielten Lichtfarben. Hierauf folgen einige Bemerkungen über Metalladern für Effektkohlen mit Metallader.

Das nächste Kapitel handelt ausführlich von der Herstellung der Bogenlampenelektroden, die in folgende Arbeitsvorgänge zerfällt:

1. Bereitung des Mischgutes,

2. Verarbeitung des Mischgutes und Dochten,

3. Brennen der Kohlenstäbe in besonderen Oefen,

4. Zerschneiden, Anspitzen und Lagerung der Kohlestäbe.

Auch auf das Verwerten der Reste von abgebrannten homogenen Bogenlampenkohlen wird eingegangen. Diese Verwertung der kurzen Reste der abgebrannten Homogenkohlen für Lichtzwecke erfolgt durch Zusammenkitten der einzelnen Reste gleichen Durchmessers, bis die erforderliche Länge der Elektroden erreicht ist. Da ein derartiges Zusammenkitten eine ebene Schnittfläche rechtwinklig zur Längsachse der Kohle voraussetzt, muß man die Reste abschleifen. Die hierzu benötigte Abschleifvorrichtung wird ebenfalls kurz beschrieben.

Die Prüfung der Bogenlampenkohlen auf mechanische Beschaffenheit hat sich zu erstrecken auf Durchmesser, Länge, Geradheit, Härte, Klang, Bruch, Porosität, spezifisches Gewicht, Quer- und Längsrisse.

Bei Prüfung der Bogenlampenelektroden auf ihr Verhalten im Betriebe sind die zu prüfenden Kohlenstäbe auf das Verhalten ihres Lichtbogens, Aussehen und Form der Kohlespitzen auf ihre Niederschläge und Rückstände, Abbrandverhältnisse, Farbe und Ausbeute des Lichtes zu untersuchen.

O. B.

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Schiffsdieselmaschine. Die Southwark-Maschinenfabrik in Philadelphia hat für eine Yacht eine solche Vierzylindermaschine mit eine Leistung von 240 PSi hergestellt. Die Maschine arbeitet im Zweitakt und besitzt Schlitzspülung. In bekannter Weise sind die Arbeitkolben als Stufenkolben ausgebildet, so daß jeder Arbeitzylinder seine eigene Spülpumpe besitzt. Die Spülluftpumpenkolben werden auch zum Anlassen mittels Druckluft verwendet. Dieses Anlaßverfahren hat einige Vorteile. An den Zylinderköpfen kommt das Anlaßventil in Wegfall. Man erhält dadurch eine einfachere Bauart. Im Zylinderkopfe ist also bei dieser Maschine nur das Brennstoffventil eingebaut. Das Anlassen mit Hilfe der Spülpumpen verhindert jede ungünstige Abkühlung der Arbeitzylinder durch die Anlaßdruckluft, deren Temperatur bekanntlich bei der im Zylinder stattfindenden Ausdehnung bedeutend unter den Nullpunkt sinken kann. Für den Schiffsbetrieb ist dies von großer Bedeutung, da in diesem Falle die betriebswarmen Zylinderwandungen und Kolben beim Umsteuern nicht mehr mit der kalten Anlaßluft in Berührung kommen. Da die Ringfläche des Spülluftkolbens größer ist als der Querschnitt des Arbeitkolbens, so genügt zur Erzielung einer bestimmten Anlaßwirkung bei dieser Maschine eine geringere Druckluftspannung als gewöhnlich. Schließlich kann bei dieser Anordnung zu gleicher Zeit Druckluft- und Brennstoffbetrieb aufgenommen werden, was bei Maschinen wichtig ist, die unter Last anlaufen müssen.

Die Anlaß- und Einspritzluft wird in einem zweistufigen Verdichter erzeugt, der unmittelbar von der Kurbelwelle angetrieben wird. Die Druckluftförderung wird durch ein in der Saugleitung eingebautes Drosselorgan geregelt. Die erzeugte Druckluft strömt in einen am Maschinengestell angebrachten Stahlbehälter, in dem der größte Teil der Druckluft als Einspritzluft verbleibt, der Rest wird durch ein Druckminderungsventil in einen zweiten Behälter geleitet und dient als Anlaßluftvorrat. Jeder Zylinder besitzt seine eigene Brennstoffpumpe. Bemerkenswert bei dieser Maschine ist noch, daß auch die Einspritzluftmenge mit der Belastung der Maschine in bekannter Weise durch Veränderung des Brennstoffnadelhubes geändert wird, um bei geringer Belastung Einspritzluft zu sparen.

Die Southwark-Maschinenfabrik führt Dieselmaschinen mit folgenden Abmessungen aus:

|175|
Zylinder-
durchmesser
mm

Kolbenhub
mm

Drehzahl
in der Min.
Indizierte
Leistung
PS
230 330 300 60
305 630 200 112
405 710 150 200

Für Landmaschinen kommen 2,4- und 6-Zylindermaschinen, für Schiffsbetrieb 4,6- und 8-Zylindermaschinen in Betracht. (Power 1915 S. 876 bis 880.)

W.

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Die Kohlenlagerstätten und die Kohlenreserven von Rumänien. Ueber die Kohlenlagerstätten von Rumänien berichtet auf Grund der Angaben des Berichtes des XII. internationalen Geologenkongresses in Toronto: „The coal resources of the world“ M. Przyborsky-Budapest in den Technischen Blättern der deutschen Bergwerkszeitung 1915 Nr. 47/48 und 49/50.

Im allgemeinen ist Rumänien, wenn man von seinem Reichtum an Petroleum und Salz absieht, recht arm an mineralischen Bodenschätzen. Ganz besonders gilt dies von. der Kohle. Wenn auch die Verbreitung von kohleführenden Schichten (insbesondere oberes Pliozän, dann auch Miozän, Karbon, Lias und Kreide) verhältnismäßig groß ist, so sind doch nur wenige der Kohlenlagerstätten abbauwürdig.

Die am südlichen Abhänge der transsylvanischen Alpen vorkommenden Anthrazite (schwache, unregelmäßige Flöze) werden nur in ganz geringem Maße abgebaut und haben wenig Bedeutung. Das gleiche gilt von den Steinkohlenvorkommen im Lias und in der Kreide. Sie sind nirgends aufgeschlossen.

Die Braunkohlen, die in der Nähe von Orsova im Bahna- und Cernatale vorkommen, wurden früher abgebaut. Ein wirtschaftlicher Bergbau konnte jedoch nicht stattfinden.

Dagegen sind die Braunkohlen der Pliozänformation für Rumänien von großer Wichtigkeit. Die Braunkohlen kommen in zwei Gruppen vor, die sowohl in ihrer technischen Verwertung, ihren Eigenschaften, als auch stratigraphisch und tektonisch voneinander verschieden sind. Man unterscheidet das unterpliozäne Becken von Comestani (Distrikt Bacau) und die Lignite des oberen Pliozäns in der zetischen Niederung, den Ausläufern der rumänischen Unterkarpathen und dem rumänischen Tiefland.

Im Becken von Comestani kennt man mehrere Flöze; auf dem östlichen Teile wird ein 1,5 m mächtiges abgebaut, auf dem westlichen zwei durch ein Bergemittel von 20 m getrennte. Die hier vorkommenden Kohlen sind dicht, schwarz und glänzend. Ihr Feuchtigkeitsgehalt beträgt etwa 10 v. H.; der Heizwert 5000 bis 6200 WE. Die aufgeschlossenen Vorräte wurden auf 225000 t, die mutmaßlichen (reserves probables) bis 150 m Teufe auf 2250000 t berechnet. Die möglichen Vorräte (reserves possibles) sind mäßig.

Lignitlagerstätten im oberen Pliozän finden sich, wie oben erwähnt, in Rumänien an drei verschiedenen Stellen. In dem östlichen Teile der zetischen Senke, zwischen der Donau und dem Oltflusse, einem Gebiet von 140 km Länge und etwa 30 km Breite, treten zahlreiche und auch einige mächtige Lignitflöze auf. Die mittlere Mächtigkeit aller Flöze beträgt 2,50 m. Die aufgeschlossenen Kohlenreserven dieser stark schwefelhaltigen Kohle, die auf einer Grube in der Nähe von Turnu-Severin abgebaut wird, ist auf 225000 t geschätzt worden, die mutmaßlichen auf 10 Mill. t. Der westliche Teil des zetischen Senkungsgebietes vom Oltfluß bis zum oberen Dambovitzatal enthält im oberen Pliozän mehrere abbauwürdige Flöze, von denen eins 2,5 bis 3,8 m mächtig ist und an verschiedenen Stellen abgebaut wird. Die aufgeschlossenen Kohlenreserven betragen 1250000 t, die mutmaßlichen 13 Mill. t.

In den Ausläufern der rumänischen Unterkarpathen kommen die Lignite in dem Gebiete zwischen den Tälern der Jalomitza und Dombovitza vor. Die Kohlen liegen in zwei Etagen, die durch 40 m Sand und Mergel getrennt sind. Die obere enthält ein 4,7 m-Flöz, das aus fünf Bänken besteht und in einigen Bergwerken abgebaut wird. Von dem in der unteren liegenden, aus fünf Bänken bestehenden 5 m-Flöz werden nur 3 m gebaut. Die aufgeschlossenen Reserven dieses Gebietes betragen 735000 t, die mutmaßlichen 10 Mill. t.

Die Vorkommen von Kohle in der rumänischen Ebene sind nur durch Bohrungen nachgewiesen. Die Kohle liegt sehr tief und ist von geringer Güte, also unbauwürdig.

Die rumänischen Lignite sind dunkelbraun, meist von deutlicher Holzstruktur. Der Feuchtigkeitsgehalt steigt bis zu 40 v. H., der Heizwert liegt zwischen 3600 und 5200 WE.

Die gesamten sicheren Kohlenvorräte Rumäniens sind über ein Gebiet von 10 km2 verbreitet und belaufen sich auf rund 2560000 t Kohle. Die mutmaßlichen Reserven betragen auf einer Gesamtfläche von 1430 ha etwa 36000000 t.

Die Kohlenförderung Rumäniens hat sich in der Zeit von 1899/1900 bis 1911/12 nahezu vervierfacht. Sie betrug im Rechnungsjahre 1911/12 242000 t; 85,2 v. H. dieser Förderung entfiel auf die Lignite, ferner 13,7 v. H. auf Glanzkohlen von Comestani, während die Anthrazitförderung nur 4,1 v. H. betrug. Diese Kohlenmenge stellt einen Gesamtwert von 2703280 Frcs. dar.

Die rumänische Kohle wird hauptsächlich zur Feuerung der Lokomotiven der Staatsbahn verwendet. Diese Lokomotiven sind mit einem Heizsystem für gemischte Brennstoffe – Lignit und Petroleumrückstände werden gleichzeitig verfeuert – ausgestattet. Der Jahresverbrauch an Feuerungsmaterial in den letzten zehn Jahren betrug durchschnittlich 207300 t. Davon waren rumänische Kohlen 53 v. H., Petroleumrückstände 36,6 v. H. und nur 10,4 v. H. fremde Kohlen.

In Rumänien findet Tiefbau auf Kohlen bis heute überhaupt noch nicht statt, der Kohlenbergbau beschränkt sich auf Tage- und Stollenbau. Der Verwendung der Kohle zum allgemeinen Brennstoff stehen verschiedene |176| Gründe entgegen. Einmal kann die Kohle nicht lange lagern, ohne zu zerfallen. Außerdem würden große Frachten die Kohle zu teuer machen. Daher kann die Kohle außer als Lokomotivfeuerungstoff nur in unmittelbarer Nähe der Grube zu Industriezwecken verwendet werden.

Wüster.

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Kupferausschmelzung im Ural im ersten Halbjahr 1915. Im ersten Halbjahr 1915 sind in den uralischen Werken folgende Mengen Kupfer ausgeschmolzen worden: in den Pyschmin-Kljutschew-Werken 56113 Pud, im Kalatin-Werk 59451 Pud, in dem Polno-Werk der Syssert-Gesellschaft 25482 Pud, im Wyisk-Werk der Demidow-Erben 21333 Pud, im Kyschtym-Werk 262164 Pud und im Bogoslowski-Werk 64467 Pud, im ganzen 489010 Pud, d.h. gegen die Ausschmelzung in derselben Zeit des Jahres 1914 um 41662 Pud weniger. Der Rückgang in der Ausschmelzung von Kupfer fällt hauptsächlich auf das Bogoslowski-Werk und das Wyisk-Werk. (Torg. Prom. Gaz. 18. Sept./1. Okt. 1915.)

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