Titel: Polytechnische Schau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1920, Band 335 (S. 138–141)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj335/ar335033

Polytechnische Schau.

(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge – nur mit Quellenangabe gestattet.)

Wärmekraftmaschinen.

Entwicklung der Holzwarth-Gasturbine seit 1914. Kurz vor dem Ausbruche des Krieges begann man in der Maschinenfabrik Thyssen & Co. in Mülheim (Ruhr) mit der Vornahme von Versuchen an einer 1000 PS-Holzwarth-Gasturbine. Durch den Feldzug erfuhren diese Arbeiten eine Unterbrechung. Erst 1918 wurden sie wieder aufgenommen und führten in der Folgezeit zu beachtenswerten Ergebnissen. Bei der Versuchsmaschine erhöhte man den Lade- und Explosionsdruck gegenüber früheren Ausführungen wesentlich. Hierdurch wird eine beträchtliche Steigerung der spezifischen Leistung und des thermischen Wirkungsgrades erzielt. Dies zeigt in anschaulicher Weise die Darstellung des Verlaufes von Prozessen mit verschiedener Vorverdichtung im Temperatur-Entoopiediagramm, insbesondere ein Vergleich der Flächen, die in den genannten Schaubildern die zugeführte und die in Arbeit verwandelte Wärme kennzeichnen. Eine weitere zur Erhöhung des Nutzeffektes beitragende Maßnahme ist die Vergrößerung der Düsenquerschnitte. Es wird hierdurch eine Abkürzung der Expansionszeit erreicht und folglich die Wärmeabgabe an Kammer- und Düsenwand verringert. Diese Erfahrung wurde für die neue Maschine nutzbar gemacht, indessen beachtet, daß naturgemäß mit wachsendem Einströmquerschnitte auch die Schaufellängen und der Ventilationswiderstand steigen. Ferner nimmt bei Verkürzung der Expansionszeit der Schaufeldruck zu. Dieser wirkt bei der Explosions-Gasturbine schlagartig und nicht gleichmäßig wie bei der Dampfturbine. Die für diese gebräuchlichen Schaufelformen genügen daher den bei der Holzwarth-Maschine auftretenden hohen Beanspruchungen keinesfalls. Hingegen bewährten sich Schaufeln, deren Fuß an den Seiten genutet und in entsprechende Rillen des Laufrades eingepaßt ist. Ein Anpressen der Flanken des geschlitzten Fußes an das Laufrad wird mit Hilfe eines Keiles erreicht. Zum Abschluß der Schaufeln nach außen dient eine Kappe, die mit dem Fuße und der eigentlichen Schaufel aus einem Stücke hergestellt wird. Als Baustoff benutzte man weiches Elektroeisen aus dem Stahlwerke der August Thyssen-Hütte. Es bewährte sich vorzüglich, während Schaufeln aus hartem oder legiertem Stahle bald Risse und Absplitterungen zeigten. Allerdings muß gefordert werden, daß die Feuerungsgase nassen Dampf und Wasser in größerer Menge nicht mit sich führen, da sich sonst schwefel- oder salpetersaure Salze niederschlagen, was eine Zerstörung der Schaufeln zur Folge hat. Als Einlaßorgane verwendet man mit bestem Erfolge Laval-Düsen mit kleinem Austrittswinkel, bei deren Benutzung auch im Dampfturbinenbetriebe gute Erfahrungen gemacht wurden. Der Wirkungsgrad der Schaufelung und der Düsen wird, wie die Wärmetheorie lehrt, bei der Verwendung von Gas als Betriebsmittel durch die Aenderung des Wärmegefälles während einer Expansion wenig beeinflußt. Man kann daher mit guter Ausnutzung der verfügbaren Energie rechnen. Ferner läßt sich bei Gasturbinen die obere Grenze des Wärmegefälles, die beim Dampfbetriebe durch Eintrittsdruck und Temperatur festgelegt ist, unbedenklich durch Verwendung von wärmereicheren oder wärmearmen Gasluftgemischen regeln. Gleichzeitig wechselt auch das wichtige Verhältnis seinen Wert, ohne merkliche Beeinträchtigung |139| des Wirkungsgrades. Das Düsenventil, das die Explosionskammer bis zum Augenblicke der Zündung gasdicht abschließt und sodann für die Expansion rasch einen möglichst großen Querschnitt freigibt, damit die Feuergase ungedrosselt zur Düse strömen können, erhielt bei der neuen Holzwarth-Turbine Oeldruckbelastung. Hierdurch wird eine Verringerung des Gewichtes ermöglicht. Dies ist aus folgenden Gründen von Wichtigkeit. Die Zündgeschwindigkeit und mit ihr die Vollkommenheit der Verbrennung wird gesteigert, wenn sich das Gasluftgemisch in lebhafter Bewegung befindet. Erfolgt beispielsweise die Zündung bald nach Eintritt des Gemisches in die Explosionskammer, so wirbelt dieses noch durcheinander und die Verbrennung geht rasch vor sich. Nun kann das Düsenventil zur Beförderung der Wirbelbewegung beitragen, wenn es sich leicht bei der ersten Druckwelle der Explosion öffnet. Dies wird durch die neue Ausführungsform erreicht. Zum Betriebe der Versuchsmaschine diente Koksofengas von 3860 kcal/m3 (0° C, 7 60 mm Q. S.). Die Dynamo arbeitete auf Wasserwiderstand, und zwar wurde die Prüfung bei den verschiedensten Belastungen vorgenommen. Stets waren alle Explosionskammern in Tätigkeit, während in Zukunft der Regler bei sinkender Leistung einige Kammern abschalten soll. Bei Vollast erzielte man einen Wirkungsgrad von 26 v. H. Er kann nach Schule bei der Holzwarth-Turbine theoretisch auf 40 bis 45 v. H. gesteigert werden bezogen auf die Verbrennungswärme des Betriebsgases als obere Grenze, während bei der Kolbengasmaschine eine Zunahme bis auf 45 v. H. und beim Dieselmotor bis 52 v. H. möglich ist unter Voraussetzung der höchsten Verdichtung. Erstere ist also gegenüber den anderen Gasmotoren durchaus konkurrenzfähig. Die zur Kompression von Luft und Gas notwendige Arbeit bedingte bei der Versuchsmaschine einen Aufwand von 5,7 v. H. der Abwärme. Nimmt man für den Kompressor und die Kondensationsdampfturbine einen Wirkungsgrad von 70 v. H. bzw. 18 v. H. an und für die Abwärmeverwertung einen solchen von 60 v. H., so ist der Gesamtwirkungsgrad für die Gebläsegruppe und Abwärmeanlage 0,7-0,18 0,6 = 7,6 v. H. Der Kraftbedarf wird also vollständig durch die Abgaswärme gedeckt. Ueber die Wirtschaftlichkeit der Gasturbinen macht Dr. Roser, der Direktor der Maschinenfabrik Thyssen, überaus günstige Angaben. Sie dürften hinsichtlich der Gestehungskosten nicht nur den Dampfturbinen, sondern auch den Großgasmaschinen überlegen sein. In der Brennstoffausnutzung werden zum mindesten erstere von den Gasturbinen übertroffen. Unzweifelhaft ist es, daß alle Fortschritte inbezug auf die Nebenproduktengewinnung und Torfvergasung sowie überhaupt im Generatorbetriebe von wesentlichem Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit sämtlicher Gasmotoren und vor allem der Gasturbinen sein werden, denn bei diesen macht sich infolge der geringen Gestehungskosten eine Verminderung der Aufwendungen für die Gaserzeugung besonders bemerkbar. Beachtung verdient die Tatsache, daß die preußische Eisenbahnverwaltung sich zur Bestellung einer 3300 kW-Gasturbine mit Dynamo für 1000 Uml/min sowie einer 500 PS-Oelturbine. mit Dynamo für 3000 Uml/min entschlossen hat. Anlagen für größere Leistungen sind geplant. In Zukunft wird man aber der liegenden Bauart vor der stehenden den Vorzug geben wegen der leichteren Zugänglichkeit der einzelnen Maschinenteile. Bei der Bestimmung der Drehzahl für eine Dynamo mit Gasturbinenantrieb ist zu beachten, daß die Größe des Motors nicht von der Umlaufgeschwindigkeit, sondern nur von der Leistung abhängt, denn diese bedingt die Abmessungen der im Kreise um das Laufrad angeordneten Explosionskammern. Dagegen ist die Umlaufzahl bei Dampfturbinen maßgebend für deren Durchmesser und Gewicht. Sie muß daher in beiden Fällen nach ganz anderen Gesichtspunkten gewählt werden. (Holzwarth in Heft 9 der Zeitschrift des Vereines dtsch. Ing.)

Schmolke.

Gas-Dampfmaschinenanlage der Ford Motor Company. Die April-Nummer des „Power“ bringt die Beschreibung und Versuchsergebnisse einer bemerkenswerten Kraftanlage, die in den Vereinigten Staaten großes Aufsehen erregt hat. Es handelt sich um die Kraftanlage der Ford Motor Company in Highland Park, bei der Dampf- und Gasmaschinen sich durch gegenseitige Ausnutzung der Abwärme mit Erfolg unterstützen. Die Anlage stellt einen Zwillingssatz dar, dessen eine Seite aus zwei im Viertakt doppeltwirkenden Gasmaschinen für Generatorgas in Tandem-Anordnung, die andere Seite aus einer Tandem-Verbund-Dampfmaschine besteht. Beide Seiten treiben eine gemeinsame Welle an, auf der der Rotor einer 4000 kW-Gleichstrom-Dynamo von 250 Volt aufgekeilt ist. Die Drehzahl beträgt 80 i. d. Min.; die Maschinen haben folgende Abmessungen:

Dampfmaschinenseite:

Effektive Leistung 2750 PSe,
Hochdruckzylinder-Durchmesser 920 mm,
Niederdruckzylinder-Durchmesser 1727 mm,
Hub 1829 mm,
Normale Kesselspannung 12,4 at.

Gasmaschinenseite:

Effektive Leistung 2750 PSe,
Zylinderdurchmesser 1067 mm,
Hub 1829 mm.

Der Hochdruckzylinder der Dampfmaschine ist mit Ventilen ausgerüstet, der Niederdruckzylinder mit Corliß-Hähnen. Infolge ungenügender Gaserzeugung für die Gasmaschine konnte der einstündige Versuch, dessen Ergebnisse mitgeteilt werden, nur mit verminderter Leistung, und zwar mit 1828 PSe auf jeder Seite durchgeführt werden, wobei der Kesseldruck auf 10,6 at gehalten wurde. Es ist anzunehmen, daß bei voller Belastung die Ergebnisse günstiger ausgefallen wären. Die Gasmaschinen sowie die Dampfmaschinen bieten als solche wenig bemerkenswertes. Beachtungswert dagegen ist die Wechselwirkung zwischen den beiden Maschinen, die im folgenden besteht:

Die Gasmaschinenzylinder werden, mit Frischwasser gekühlt, das dann als Kesselspeisewasser verwendet wird. Das Kühlwasser des Kondensators kühlt, nachdem es durch den Kondensator gegangen ist, die Auspuffsammelrohre, wonach es zur anderweitigen Verwendung in der Fabrik kommt. Die Gasmaschinenkolben haben ein getrenntes Kühlsystem, verwenden jedoch, wie die Auspuffsammelrohre, angewärmtes Kondensator-Kühlwasser und geben es an die Fabrik weiter. Die Ventilkammern werden mit frischem Leitungswasser gekühlt, das aber keine weitere Verwendung findet.

Aus dieser Wechselwirkung ergab sich folgende Verteilung der gesamten der Anlage zugeführten Wärme, bezogen auf den unteren Heizwert des Brennstoffes:

In Arbeit umgewandelt 21,7 v. H.
Aus der Gaszylinder-Mantelheizung wieder-
gewonnen

20,7

Aus Gaskolben-Kühlwasser wiedergewonnen 12,2
Aus Auspuffrohr-Kühlwasser wiedergewonnen 10,9
Im Ueberhitzer und durch Strahlung verloren 3,6
Durch Heizung des H. D.-Dampfzylinders und
dadurch erzielte Verminderung der Zylinder-
kondensation wiedergewonnen


2,5


Im Auspuff verloren 25,1
Im Kühlwasser der Ventilkammern der Gas-
maschine verloren

2,8

Strahlung und sonstige unkontrollierbare Verluste 0,5
–––––––––––
Insgesamt 100 v. H.
|140|

Es ergaben sich hieraus folgende Wirkungsgrade:

Thermischer Wirkungsgrad der Dampfmaschine,
bezogen auf die indizierte Leistung

20,4

v. H.
Dasselbe für Gasmaschine 23,1
Dasselbe für Gasmaschine unter Mitberück-
sichtigung der im Kühlwasser wieder-
gewonnenen Wärme


72,4


Mechanischer und elektrischer Wirkungsgrad
der Gesamtanlage

79,2

Thermischer Wirkungsgrad der Gesamtanlage
bezogen auf die gesamte zugeführte Wärme

17,2

Ein Vergleich der Kosten einer der Gesamtanlage zugeführten und einer zu nützlicher Arbeit verwendeten Wärmeeinheit ergab ein Verhältnis von 1,68 : 1 oder 60 v. H. Die Untersuchung der Dampfmaschinenseite wurde mit den üblichen Apparaten und Instrumenten durchgeführt. Zur Indizierung der Gasmaschinen wurde dagegen ein neuartiger, von dem Betriebsingenieur des Highland Park Plant Mr. William Orr, konstruierter Indikator verwendet. Dieser ist mit zwei Federn ausgerüstet, einer Hochdruck- und einer Niederdruckfeder. Die erste nimmt die Kompressions- und Expansionslinien auf, die zweite die Ausschub- und Ansaugelinien, die infolgedessen viel deutlicher im Diagramm hervortreten.

Mrongovius.

Maschinentechnik.

Saugkörbe in Pumpensaugleitungen. Die in die Saugleitungen eingebauten Saugkörbe haben den Zweck, Fremdkörper von der Pumpe fernzuhalten, um Verstopfungen und Betriebsstörungen zu vermeiden. Saugkörbe sind nur bei den Pumpen nicht nötig, die eigens für die Förderung von schmutzhaltigem Wasser, wie bei Kanalisationsanlagen, oder von Flüssigkeiten, welche Fremdkörper enthalten, wie z.B. in der chemischen Industrie, in Cellulosefabriken und in Brauereien, gebaut sind. Bei mittleren Kanalisationsanlagen wird meist zum Fernhalten sehr großer Fremdkörper in den Zulaufkanal ein Rechen aus Flach- oder Rundeisenstäben eingebaut, dessen lichte Durchtrittsöffnungen natürlich in einem gewissen Verhältnis stehen müssen zur Weite der Durchgangsöffnungen innerhalb der Pumpe. Der Rechen wird schräg aufgestellt und so angeordnet, daß er von oben leicht von den vor ihm liegenden Fremdkörpern gereinigt werden kann. Bei ganz großen Kanalisationspumpen wird indessen kaum noch irgendwelche Rücksicht auf Fremdkörper genommen, die Pumpen müssen alles fördern, was ihnen zuläuft. Welche Anforderungen dabei an die Pumpen gestellt werden, ist aus einer im „Gesundheits-Ingenieur“ 1919, Heft 38 enthaltenen Abhandlung erkennbar, wo mitgeteilt wird, daß Gardinen und Mauersteine in die Pumpen gelangen und daß in der Pumpstation Charlottenburg ein 1 m langer Zugstiefel eines Kanalarbeiters die Pumpe ohne Störung passierte. Es wird auch hingewiesen auf das Werk von Greene: Pumping Machinery, in welchem angegeben ist, daß durch eine Kolbenpumpe mit 450 mm ⌀ und 1100 mm Hub eine Holzbohle von 50 × 300 × 900 mm hindurchgedrückt wurde. Bei kleinen Anlagen ist man jedoch auf die Saugkörbe angewiesen und auf ihre zweckentsprechende Ausbildung und richtige Anordnung ist im Interesse der Betriebssicherheit der Anlage besonderer Wert zu legen.

Als Baustoff wird für Saugkörbe Gußeisen, gelochtes Eisen-, Zink- oder Messingblech, Drahtgewebe oder ein Weidenrutengeflecht verwendet. Der freie Querschnitt der gesamten Durchgangsöffnungen ist recht groß, mindestens etwa zwei- oder dreimal so groß als der Querschnitt des Saugrohres vorzusehen, damit auch beim Eintreten einer teil weisen Verstopfung der Durchgangsöffnungen noch genügend freier Querschnitt vorhanden ist. Im Laufe der Zeit wird aber wohl jeder Saugkorb, sofern er richtig wirkt und nicht gereinigt wird, durch die von ihm zurückgehaltenen Fremdkörper vollständig zugesetzt sein und in diesem Zustande ein Ansaugen von Wasser durch die Pumpe unmöglich machen. Deshalb muß der Saugkorb von Zeit zu Zeit gereinigt werden und zwar am besten in der Weise, daß man ihn ausbaut und dann reinigt. Hierbei ergibt sich aber eine Betriebsunterbrechung und man hat versucht, das meist recht unbequeme Ausbauen zwecks Reinigung dadurch zu umgehen, daß man von der mit Wasser gefüllten Druckleitung eine Rohrleitung in den Saugkorb hineinführte, um die an ihm hängenden Fremdkörper hin wegzuspülen. Da diese aber nicht entfernt werden, werden sie sich über kurz oder lang wieder am Saugkorb festgesetzt haben und ihn erneut verstopfen, weshalb es schon richtiger ist, gleich gründliche Arbeit zu machen und den Saugkorb auszubauen.

Textabbildung Bd. 335, S. 140

Der Saugkorb wird fast immer mit einem Fußventil zusammengebaut, das den Zweck hat, während des Stillstandes der Pumpe das Wasser in der Saugleitung und in der Pumpe zurückzuhalten, damit beirr Betriebsbeginn die Pumpe nicht erst als Luftpumpe arbeiten oder aufgefüllt werden muß. Bei schmutzhaltigem Wasser und nicht richtiger Ausführung des Saugkorbes ist das Fußventil häufig genug der Grund zu Betriebsstörungen, seine richtige Ausbildung soll einer besonderen Besprechung vorbehalten bleiben.

Eine bemerkenswerte Ausführung einer Vorrichtung zum Fernhalten von Fremdkörpern ist aus der Abbildung ersichtlich, die dem Anzeigenteil einer englischen Zeitschrift entnommen ist. Die Einrichtung wird unter der Bezeichnung „Twin-Strainer“ von einer Firma in Manchester hergestellt und besteht aus einem Gehäuse, das in zwei Kammern mit je einem topfartig ausgebildeten Sieb unterteilt ist. Durch entsprechendes Einstellen zweier Schieber mittels der sichtbaren Handräder kann das angesaugte Wasser durch das eine Sieb hindurchfließen, während gleichzeitig das andere Sieb gereinigt werden kann, eine Betriebsunterbrechung also nicht nötig ist.

Der Saugkorb muß genügend weit unter dem niedrigsten Wasserspiegel eingehängt sein, damit nicht Luft in die Saugleitung eintreten kann. Andererseits darf er aber auch nicht auf dem Boden des Brunnens stehen, weil dann auch Sand usw. mit in die Pumpe gelangen kann.

A. Schacht.

Werkstattstechnik.

Einfluß des Meßdruckes bei festen Lehren. Feste Lehren (Rachenlehren und Lehrdorne) können mit verschiedenem Druck beim Messen verwendet werden. Es besteht deswegen die bekannte Vorschrift, daß die Lehre nur durch ihr Eigengewicht über bzw. in das Werkstück sinken soll. Die Prüfung der Rachenlehren geschieht meistens mit Parallelendmaßen, die sich „gut passend“ in die zu prüfenden Lehren einführen lassen müssen. Dieser dabei notwendige Meßdruck beträgt erfahrungsgemäß etwa 0,5 kg. Der beim Gebrauch der Lehre verwendete Meßdruck sollte diesen gleichen Betrag haben, eine Forderung, die in Wirklichkeit nie erfüllt wird. Die |141| Lehren federn je nach Größe und Grad ihrer Starrheit beim Ueberzwängen über das Werkstück bzw. die Parallelendmaße verschieden stark aus. Wenn also Prüfmeßdruck und Werkstattsmeßdruck nicht übereinstimmen, müssen Werkstück und Parallelendmaß um einen bestimmten Betrag voneinander abweichen.

Bei angestellten Versuchen wurden Parallelendmaße in Abstufungen von 0,005 mm in verschiedene Rachenlehren eingeführt und der Druck bestimmt, der zum Abziehen der Lehre von den Maßen notwendig war. Bei demselben Druck von 0,5 kg weiteten sich eine

Stahlblechlehre, 4,5 mm stark, 10 mm Weite, um 0,001 mm, Tempergußrachenlehre, leichte Bauart,

25 mm Weite, um 0,011 mm,
übliche Doppelrachenlehre, 50 mm Weite, um 0,005 mm,
desgl. 80 mm Weite, um 0,005 mm,
desgl. 100 mm Weite, um 0,005 mm,
einfache Rachenlehre ohne Verstärkungsrippe,
leichte Bauart, 150 mm Weite, um 0,012 mm.

Bei stärkerem Meßdrucke wuchs die Weitung der Lehren leichterer Bauart entsprechend schneller.

Weitere Versuche wurden derart vorgenommen, daß Rachenlehren von 30 mm Weite verschiedener Herkunft und Bauart zum Messen von geschliffenen Bolzen, deren Maß auf der Feinmeßmaschine bestimmt war, benutzt wurden und der dazu notwendige Meßdruck bestimmt wurde. Wie vorauszusehen, war bei Lehren leichterer Bauart ein geringerer Druck notwendig, als bei denen starrerer Bauart, um die Lehre über den Bolzen zu schieben. Aus beiden Versuchen ist zu folgern:

  • 1. Um das Maß der Rachenlehre eindeutig anzugeben, muß ein bestimmter Prüfmeßdruck vorgeschrieben werden. Vorgeschlagen 0,5 kg.
  • 2. Bis 50 mm Weite soll dieser Druck auch beim Gebrauch in der Werkstatt benutzt werden.
  • 3. Beim Messen mit Eigengewicht müssen die Federungen der Lehre durch entsprechende Korrektur berücksichtigt werden.
  • 4. Da der Druck beim Messen zwischen dem Eigengewicht und 1,0 bis 1,2 kg schwankt, darf nur mit 0,003 bis 0,005 mm Genauigkeit gerechnet werden.

(Betrieb Heft 6, Febr. 1920.)

Ernst Preger.

Wirtschaft.

Deutsche Gesellschaft für Bauingenieurwesen. Eine Deutsche Gesellschaft für Bauingenieurwesen ist am 4. Mai d. J. gegründet worden. Um Kosten zu sparen, wird die Geschäftsstelle innerhalb der des Vereins deutscher Ingenieure errichtet.

Ein- und Ausfuhr von Graphit. Die Außenhandelsstelle für Steine und Erden, Charlottenburg, Knesebeckstr. 74, ist von nun an die zuständige Stelle für die Genehmigung der Anträge für Ein- und Ausfuhr von Rohgraphit und Graphit in Fertigerzeugnissen.

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