Titel: Polytechnische Schau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1922, Band 337 (S. 43–49)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj337/ar337012

Polytechnische Schau.

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

Neuerungen auf dem Gebiete des Lokomotivbaues. Den steigenden Anforderungen entsprechend, die an die Zugkraft, die Verwendbarkeit und nicht zum wenigsten an die Wirtschaftlichkeit der Lokomotive gestellt werden, hat sowohl deren Antrieb als auch die Art der Krafterzeugung ständig Neuerungen aufzuweisen. Wenn auch den Dampf noch keine andere Energieform aus dem Felde zu schlagen vermochte, so macht sich in dieser Hinsicht doch ein ernsthafter Wettbewerb mit anderen Energiequellen bemerkbar, dessen Ausgang heute noch nicht mit Bestimmtheit zu übersehen ist.

Die heutige Kolbenlokomotive ist kaum noch wesentlicher Verbesserung fähig. Durch Einführung der Dampfüberhitzung, des Verbundsystems und der Speisewasservorwärmung ist es gelungen, die im Vergleich zu den ortfesten Maschinen immer noch recht unwirtschaftlich arbeitende Lokomotive bereits weitgehend zu vervollkommnen. Weitere Fortschritte zeitigt vielleicht die Verwendung hochgespannten Dampfes, da Versuche ergeben haben, daß zur Steigerung der Spannung von 14 auf 60 atm nur etwa 5% der aufgewandten Brennstoff menge mehr erforderlich sind. Die Erwartungen, die man auf die Verwendung der Lentz'schen Ventilsteuerung setzte, bestätigten sich nicht; die Wirtschaftlichkeit wurde dadurch nicht verändert. Infolgedessen ist die Ventilsteuerung in größerem Umfange nur auf den Oldenburgischen Staatsbahnen zur Anwendung gekommen. Versuche durch Kondensation an Antriebskraft zu gewinnen brachten wenig Erfolg, da die Kondensationsmaschinen einen großen Teil der gewonnenen Energie aufzehren. Die im Felde in Betrieb gewesenen Schleppbahnlokomotiven mit Kondensation hatten vor allem den Zweck, die weithin dem Feinde erkennbaren Wasserdampfwolken zu vermeiden und das Auspuffgeräusch zu dämpfen. Erst durch die Einführung der Turbine in Verbindung mit weitgehender Kondensation war ein neuer Schritt auf dem Gebiete der Wirtschaftlichkeit der Dampflokomotive getan. Die erste Turbinenlokomotive lief kürzlich auf der Strecke Stockholm–Upsala und wurde mit der höchstzulässigen Geschwindigkeit von 90 km in der Stunde gefahren. Sie heißt nach ihrem Erfinder, einem Turbineningenieur, Lungströms Turbo-Kondensationslokomotive. Ferner ist vor kurzem nach dem Entwurf von Dr. Zoelly eine 1 C-Kolbenlokomotive zu einer 2 C-Turbinenlokomotive für die Schweizer Bundesbahnen umgebaut worden. Wie bei den ortfesten Turbinenanlagen geht der Dampf durch eine Hochdruckturbine mit anschließender Oberflächenkondensation, deren Kühlwasser im Kreislauf durch eine Rückkühlanlage geführt wird. Bei der Ausführung nach Dr. Zoelly befinden sich zwei Turbinen, je eine für Vor- und Rückwärtsgang, auf gemeinsamer Welle, die quer zur Maschinenachse in einem Gehäuse vor der Rauchkammer auf dem Rahmen angeordnet ist. Jede der beiden Turbinen wird durch ein Ventil, das vom Führerstand aus mittels Handrad bedient wird, in Betrieb gesetzt. Ein besonderes Zusatzventil dient zum Anfahren bzw. bei starker Steigung. Durch Zahnradvorgelege treibt die Turbinenwelle eine Blindwelle an, die durch Kuppelstangen mit den Triebaxen verbunden ist. Aus dem Turbinengehäuse tritt der Dampf in einen Oberflächenkondensator, dessen Röhrensystem unter dem Kessel liegt. Der Kondensatorrückkühler befindet sich auf dem Tender. Hier tritt das angewärmte Wasser als feiner Sprühregen aus einem Rohrnetz und wird durch die Außenluft und den während der Fahrt entstehenden Luftzug abgekühlt. Die besonderen Vorteile der Turbo-Lokomotive liegen darin, daß nur etwa die Hälfte der sonst erforderlichen Brennstoffmenge verbraucht wird. Ferner erzeugt die Maschine keine lästigen Geräusche. Für die Kesselspeisung gewinnt man ein ölfreies Kondensat, das bereits vorgewärmt ist und dem Kessel ohne kraftverzehrenden Reinigungsprozeß anstandslos zugeführt werden kann. Die Verdampfungsziffer steigt, da sich kaum Kesselstein oder Oelkrusten absetzen; das Kesselmaterial wird geschont, |44| da das lästige Auswaschen sowie Reparaturen fast unnötig werden. Zur Verminderung der Leitungsverluste kann man die Ueberhitzung des Dampfes weitgehend steigern, ohne Gefahr zu laufen, daß dadurch Anfressungen wie sonst bei Kolben und Schiebern auftreten. Der Betriebswasservorrat erfährt nur geringe Verluste durch unvermeidliche Undichtigkeiten, durch die Sicherheitsventile und das Gebläse zur Feueranfachung, das hier mangels der Blasrohre mehr gebraucht wird als bei Kolbenmaschinen. Der erforderliche Kühlwasservorrat beträgt nur die Hälfte des Speisewasservorrates der Auspufflokomotiven. In Deutschland hat die Firma Krupp das alleinige Ausführungsrecht der Turbolokomotiven erworben.

Um die Vorzüge des Oelmotors für den Lokomotivbetrieb nutzbar zu machen, hat man seit Jahren Versuche mit Diesellokomotiven gemacht. Zur Verwendung als direkte Antriebsmaschine ist der Motor nicht geeignet, da er wegen seiner empfindlichen Bauart den Anforderungen an die Leistungsveränderlichkeit, Umsteuerung und Stöße im Betrieb nicht gewachsen ist. Bereits 1913 lief auf der preußisch-hessischen Staatsbahn eine Diesellokomotive mit einem 1000-PS-Zweitaktmotor, der mittels Kuppelstangen auf die Treibachsen wirkte. Das Anlassen erfolgte durch Druckluft, und bei 10 km Geschwindigkeit schaltete man auf Brennstoff ein. Eine besondere Hilfsdieselmaschine trieb den Kompressor für Anlaß und Einblaseluft sowie die Spülpumpe an. Dies Verfahren ist äußerst umständlich. Man wird daher besser den Motor anfangs leer laufen lassen und dann stufenweise auf die Treibachse schalten. Hierzu ist das Flüssigkeitsgetriebe von Lentz geeignet und die Dampf-Dieselmaschine. Bei letzterer erfolgt das Anfahren mittels einer Dampfmaschine, deren Dampf nach Still durch Ausnutzung der Abgas- und Kühlwasserwärme gewonnen wird. Man erhofft durch diese Kombination auf dem Gebiete der Brennstoffwirtschaft große Erfolge, deren Möglichkeit in England ausgeführte Versuche bestätigt haben. Auf anderen Wegen sucht man mittels Benzol-, elektrischen und Druckluft-Diesel-Lokomotiven die oben genannten Schwierigkeiten zu umgehen. Bei ersterer treibt der Benzolmotor einen Generator, dessen Energie den Treibachsenmotoren zugeführt wird. Wegen der erforderlichen großen Aggregate wird man hierbei nicht über mittelschwere Lokomotiven nicht hinauskommen. Die Verwendung der Druckluft als Antriebskraft ist bereits aus dem Tunnelbau und dem Bergwerksbetriebe bekannt. Die hier verwendeten Lokomotiven führen in Stahlflaschen oder -Kesseln einen Vorrat stark verdichteter Luft mit sich und müssen nach dessen Verbrauch einer stationären Kompressoranlage zum Auffüllen wieder zugeführt werden. Um für die Vollbahnen einen unabhängigen Druckluftlokomotivbetrieb zu schaffen, schlägt Mentzenthin vor, auf der Lokomotive einen Dieselmotor mit direkt gekuppeltem Kompressor aufzustellen, der ständig soviel Luft verdichtet, als die Zylinder der Triebwerksmaschine verbrauchen. Er ordnet auf dem gewöhnlichen Lokomotivrahmen einen Zweitaktmotor nach Art der Unterseebootsmotoren ohne Umsteuerung an. Mit etwa 200 Umdrehungen in der Minute treibt dieser einen zweistufigen Kompressor, dessen auf 14 atm gespannte Luft mehreren Behältern zugeführt wird, die sich zwischen dem Rahmen befinden und aus denen sie durch einen Ventilregler den Zylindern zuströmt. Der Motor erzeugt die nötige Druckluft von 75 atm zum Einspritzen des Brennstoffes in besonderem Kompressor mit Reservebehälter und Hilfs-Benzolmotor. Diese zugleich beim Anlassen benötigte Luft kann auch als Ergänzung der Triebwerksmaschine zugeführt werden. Zur Kühlung der Motorzylinder und der Preßluft werden zwischen dem Rahmen 3 cbm Wasser mitgeführt, das im Kreislauf durch einen an den Längsseiten des Führerstandes angeordneten Kühler gedrückt wird. Der Treibölvorrat wird gleichfalls zwischen dem Rahmen untergebracht. Die ganze Maschine ist nach Art der Personenwagen mit Durchgang überbaut. Der Führerstand befindet sich rechts vorn in dem Wagen. An die Stelle des Heizers tritt zur Bedienung der Motore ein Maschinist. Um die Auspuffgeräusche zu verringern, münden die Auspuffrohre in einen Schalldämpfer, der unter dem Dach des Wagens herläuft und am hinteren Ende mit einer Austrittsöffnung ins Freie mündet. Die Diesel-Druckluftlokomotive zeichnet sich durch ständige Betriebsbereitschaft, sparsamsten Brennstoffverbrauch und einfache Wartung aus.

Bedeutende Fortschritte hat die Verwendung der Elektrizität im Lokomotivbetriebe gezeitigt. Sowohl auf den Schweizer Bundesbahnen als auch auf den Versuchsstrecken der preußischen Staatsbahn-Niedersalzbrunn-Görlitz und Königszelt-Dittersbach – hat man reiche Erfahrungen für alle zu stellenden Anforderungen gesammelt. In neuerer Zeit ist der endgültige Betrieb auf mehreren Strecken im mitteldeutschen Braunkohlengebiet aufgenommen worden. Bei der Wahl der Stromart hat man dem einfachen Wechselstrom den Vorzug gegeben. Die elektrische Lokomotive befindet sich noch im Stadium der Entwicklung. Die größte Schwierigkeit bereitete die Art der Kraftübertragung von der Motorwelle zu den Triebachsen. Anfangs saßen die Motoren unmittelbar auf den Achsen oder lagen unmittelbar daneben oder darüber und wirkten durch Zahnradübertragung. Bei ersterer Anordnung war aber die Stärke des Motors beschränkt wegen des begrenzten Raumes. Die Zahnradübertragung bietet zwar den Vorteil, daß man Motoren mit höheren Umlaufzahlen verwenden kann, doch zehren die Zwischenglieder einen Teil der Leistung auf und sind starker Beanspruchung ausgesetzt. Man griff daher wieder auf den Kurbelantrieb der Dampflokomotiven zurück und entrückte die Motoren dem Rahmen, indem man sie auf den abgefederten Lokomotivteil setzte. Dadurch wurde die Stoßwirkung gedämpft und zugleich die Beschränkung in der Größe der Motoren beseitigt. Die Kraftübertragung erfolgt mittels Kurbelstangen unter Zwischenschaltung einer Blindwelle. Neben dem Umformer finden sich bis zu drei Motoren angeordnet, die bei verschiedenen Ausführungen je besondere Triebachsen mittels Zahngetriebe und Blindwellen antreiben. Die Anordnung des Führerstandes zeigt große Verschiedenheiten. Die Entwicklung des elektrischen Vollbahnbetriebes hat eine große Zukunft, doch wird es noch manches Jahr dauern, bis so viele Kraftzentralen errichtet sind, daß ein nennenswerter Teil der Zugförderung elektrisch betrieben werden kann.

Kaemmerer.

Neuzeitliche Betriebsführung in der Lokomotivkessel-Ausbesserung. In der Mitgliederversammlung der Deutschen Maschinentechnischen Gesellschaft am 17. Januar führte Regierungs- und Baurat Sussmann aus Frankfurt a. M. Folgendes aus:

Das Bestreben auf allen industriellen Gebieten, vor allem jedoch in den Staatsbetrieben, muß jetzt darauf gerichtet sein, den Wirkungsgrad der Arbeit, den eigentlichen Nutzeffekt, zu verbessern. Mittel zur Durchführung dieser Bestrebungen sind: Aenderung der allgemeinen Organisation, und ferner: Verbesserung der Betriebsführung im einzelnen und in allen ihren Phasen. Die erste Art, die der Umstellung, ist |45| zweifellos notwendig und wesentlich, demgegenüber darf jedoch die äußerlich weniger lohnend erscheinende, mühevolle Methode der sachlichen Kleinarbeit nicht vernachlässigt werden. Der Vortragende hat sich bemüht, auf einem begrenzten, aber für die Erhaltung der Lokomotiven äußerst wichtigen Gebiet, der Kesselausbesserung, die Verfahren einer neuzeitlichen Betriebsführung auszugestalten und durchzuführen, und erläuterte diese Verfahren und die damit erzielten Erfolge an Abbildungen, Kurven und Beispielen aus dem Lokomotivausbesserungswerk Nied (Direktionsbezirk Frankfurt a. M).

Nachdem sich die im Kriege wegen Fehlens des Kupfers eingebauten eisernen Feuerbuchsen im allgemeinen als so wenig haltbar erwiesen hatten, daß sie eine Gefährdung des geordneten Betriebes bildeten, erwuchs für die Werkstätten die Aufgabe, neben ihren übrigen Ausbesserungsarbeiten so schnell wie möglich kupferne Feuerbuchsen einzubauen, die von der Metallindustrie in genügender Anzahl herangeschafft werden konnten. In Nied ist durch die methodisch durchgeführten Maßnahmen erreicht worden, daß regelmäßig 2 bis 3 Feuerbuchsen wöchentlich eingebaut werden, außer der übrigen Kesselreparatur. Soweit die Verfahren in anderen Kesselschmieden noch nicht Eingang gefunden haben, können sie mit verhältnismäßig niedrigen Ausgaben, die hauptsächlich für Beschaffung einfacher Hilfsmaschinen und Werkzeuge entstehen, auch in älteren weniger modern eingerichteten Werkstätten eingeführt werden und deren Leistung erhöhen. Von Interesse waren besonders die Abbildungen, die den weitgehenden Ersatz der Handarbeit durch Arbeit mit Preßluft oder elektrischen Maschinen zeigten, ferner die Darstellungen, die die sorgfältige Beobachtung der wichtigeren Arbeitsvorgänge in ihren einzelnen Phasen zeigten und die dazu dienen, das für die betreffende Arbeit am besten geeignete Werkzeug zu ermitteln, damit es als Werknormalie ausgebildet und in größerer Menge angefertigt dem Arbeiter zur Verfügung gestellt werden kann. Die methodische Behandlung der Werkzeuge sowie der Hilfsmaschinen, wie Preßlufthämmer, geht so weit, daß für jede Arbeit das zu benutzende Werkzeug und der betreffende passende Hammer genau vorgeschrieben und durch Arbeitsblätter festgelegt ist und daß eine willkürliche Abänderung der Werkzeuge nicht stattfinden darf; allerdings werden auch Werkzeuge bester Beschaffenheit in beliebiger Menge, soweit die Nachrechnung den notwendigen Verbrauch ergibt, zur Verfügung gestellt. Bei einer Betriebsführung, die so weit in die Tätigkeit des im Gedinge arbeitenden Arbeiters eingreift, wird es als besonders wichtig hervorgehoben, daß alle Beteiligten, besonders Arbeiter, ständig zur Unterrichtung über den Zweck der Maßnahmen, zur Beobachtung der Arbeitsvorgänge und Information herangezogen werden und gern daran mitarbeiten. Alle diese Maßnahmen führen zu dem für die Entwicklung des Wiederaufbaues im Eisenbahnwesen wichtigen Ergebnis, daß es durch eindringliche Durcharbeitung aller Arbeitsgänge der Kesselschmiede bereits jetzt gelingen muß, den Nutzeffekt der Ausbesserungsarbeit so zu steigern, wie es auch der Privatindustrie nicht anders möglich sein würde.

Der Vortragende gibt zum Schluß der Erwartung Ausdruck, daß bei Ausdehnung dieser Verfahren der neuzeitlichen Betriebsführung auch auf den übrigen Teil ces Eisenbahnwerkstättenbetriebes der wirtschaftliche Nutzeffekt desselben in kurzer Zeit wesentlich gehoben werden muß.

Ueber Wälzlager in Schiffsmaschinen macht Ayasse in Nr. 7 des „Schiffbau“ einige Angaben, insbesondere hinsichtlich deren Anwendung für das Drucklager der Schraubenwelle. Das bisher übliche Kammlager mag bei gleichmäßigen Betriebsverhältnissen befriedigend arbeiten; bei großen Betriebsschwankungen verteilt sich der Achsialschub aber ungleichmäßig auf die einzelnen Kämme und die Folge ist ein starker Oelverbrauch, um übermäßige Erwärmung zu vermeiden. Eine weitere Eigenschaft des Kammlagers ist es, daß nur infolge der bei Antrieb durch Kolbenmaschinen auftretenden Schwingungen eine ausreichende Oelmenge zwischen die Kämme zu treten vermag, bei Turbinenantrieb mit gleichmäßigem Druck jedoch nicht. Eine Verbesserung gegenüber den gewöhnlichen Kammlagern bedeutet allerdings das Michel-Lager, bei dem infolge seiner besonderen Konstruktion reine Flüssigkeitsreibung erzielt wird. Seine Nachteile bestehen darin, daß während des Betriebes sorgfältige dauernde Kühlung des Oeles oder gleichmäßiger Oelumlauf durch eine Oelpumpe gesichert sein muß, und daß Instandsetzungen ebenso mühsam sind wie bei gewöhnlichen Kammlagern.

Textabbildung Bd. 337, S. 45

Im Gegensatz zu den Eigenschaften der Kammlarer haben die Wälzlager folgende Vorteile:

1. Geringe Reibung (s. Zusammenstellung weiter unten).

2. Leichte Einstellbarkeit; diese ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil am Schiffskörper Formänderungen eintreten, denen sich die Lager der Schraubenwelle anpassen müssen. Bei Wälzlagern in der Ausführung nach Abbildung geschieht die Einstellung selbsttätig, was bei Kammlagern nur mit großen Schwierigkeiten und Kosten zu erreichen ist.

3. Kleiner Raumbedarf; wenn auch noch die Traglager durch Wälzlager ersetzt werden, ergibt sich gegenüber der Ausführung mit Kammlagern eine Ersparnis an Baulänge von etwa 50 v. H.

4. Vollständig selbstätige einfache Schmierung und sparsamer Schmiermittelverbrauch, indem nur bei Aufenthalt im Hafen starres Fett in die Gehäuse gefüllt zu werden braucht; Materialbedarf ⅛ bis 1/10 desjenigen von Kammlagern.

5. Leichte Auswechselbarkeit. Bei Unregelmäßigkeiten im Gange können die Wälzlager in Betrieb bleiben, bis Gelegenheit zur Auswechselung gegeben ist; diese geschieht dann sehr leicht und schnell.

Die Ueberlegenheit der Wälzlager hinsichtlich der Reibungsverluste zeigt nachfolgende Zusammenstellung.

1. Kammlager. Versuche von Woodbury ergaben bei 2,8 kg cm2 Flächendruck, 0,7 m/sek mittlerer Gleitgeschwindigkeit und 20 bis 30° C eine Reibungszahl μ = 0,02; Versuche von Tower bei 3,5 kg/cm2 Flächendruck, 0,85 bis 2,3 m/sek mittlerer Gleitgeschwindigkeit und weichem Stahl auf Kanonenbronze μ = 0,036. Wegen ungleicher Druckverteilung im Kammlager und |46| höherer Temperaturen ist im Mittel anzunehmen μ = 0,05 bis 0,06.

2. Michel-Lager. Im Laboratorium ergab sich μ = 0,0015; für Dauerbetrieb ist anzunehmen μ = 0,0020 bis 0,0025.

3. Kugeldrucklager. Versuche von Goodman ergaben bei einem Lager mit 14 Kugeln von je 1'', n = 220 und einem Gesamtdruck von 1140 auf 5650 kg steigend eine Reibungszahl von μ = 0,001 auf μ = 0,0009 abnehmend; Versuche im Laboratorium der S. K. F.-Norma ergaben bei 23° C μ = 0,0012, bei 32° C μ = 0,0010. Im Mittel ist anzunehmen μ = 0,0010 bis μ = 0,0012.

Ritter.

Die Entropietafeln von W. Schüle und die Gasturbine. Die Entwicklung der Gasturbine ist gegenwärtig soweit fortgeschritten, daß die Einführung dieser Maschine in die Praxis in absehbarer Zeit bevorzustehen scheint. Sehr umfangreiche Arbeiten mußten ausgeführt werden, ehe sich aus der Fülle der verschiedenartigsten Ideen ein Gedanke entwickelte, dessen Verwirklichung nichts im Wege stand. Dipl.-Ing. Hans Holzwarth war es beschieden, diese schöpferische Tat zu vollbringen. Für das deutsche Unternehmertum ist es ein gutes Zeugnis, daß es die Mittel zur Verfügung stellte, derer man bedurfte, um die kostspieligen Vorarbeiten zu leisten, welche eine Voraussetzung für die Ueberwindung der zahllosen beim Bau von Gasturbinen auftretenden Schwierigkeiten waren. Mit weitschauendem Blick hat es seit 1913 die Firma Thyssen & Co., Mülheim a. Ruhr, übernommen, die Gedanken Holzwarths in großzügiger Form in die Wirklichkeit umzusetzen. Der Erfolg ist nicht ausgeblieben. Die Gasturbine hat hinsichtlich des Wirkungsgrades bereits die Dampfturbine erreicht und wird sie voraussichtlich bald übertreffen. Ebenso dürfte die Betriebssicherheit in naher Zukunft nichts mehr zu wünschen übrig lassen. Sogar eine Oelturbine für schwer verdampfende Brennstoffe wurde bereits gebaut und scheint zu weitgehenden Hoffnungen zu berechtigen, obwohl sie noch im Versuchsstadium ist. Auch die deutsche Wissenschaft hat an der Aufgabe, eine neue Wärmekraftmaschine zu schaffen, in ausschlaggebender Weise mitgearbeitet. Hier war es vor allem Prof. W. Schüle, Görlitz, der die Gasturbinentheorie entwickelte und die Grundlagen schuf, welche es gestatten, die sich in dieser Maschine abspielenden Vorgänge in übersichtlicher Weise zu verfolgen. Zu diesem Zwecke erwies es sich in erster Linie als notwendig, Entropietafeln zu entwerfen, die es erlauben, für die verschiedenartigsten durch Verbrennung mit größerem oder geringerem Luftüberschuß entstandenen Gase die Werte zu finden, welche für die Berechnung von Wichtigkeit sind. Bei dem Versuche, diese Aufgabe zu lösen, muß unbedingt vermieden werden, daß ein praktisch nicht benutzbares Gewirr von zahllosen Linien entsteht. Schüle vermeidet diese Schwierigkeiten, indem er nachweist, daß die Druck- und Volumenkurven eines bestimmten Gases im Entropiediagramme unter einander kongruent sind. Es läßt sich somit aus einem einzigen in das Schaubild eingetragenen Linienzuge jede andere gewünschte Kurve finden, sofern man einen Verschiebemaßstab besitzt, der anzeigt, um wieviel die ursprüngliche Linie zu rücken ist, wenn sich Spannung oder Rauminhalt um einen runden Wert ändern. Ferner zeigte Schüle, daß man für sämtliche Gase denselben Verschiebemaßstab verwenden kann, wenn man die Berechnung der Entropie auf 1 m3 bei 0° und 760 mm Druck bezieht, wodurch sich eine neue wesentliche Vereinfachung des Schaubildes erzielen läßt. Endlich trägt es zur Erhöhung der Uebersichtlichkeit des Diagrammes bei, daß man erfahrungsgemäß einerseits für zweiatomige Gase und Luft, andererseits für die verschiedenen bei einer Verbrennung mit der theoretischen Luftmenge entstehenden Feuergase mit demselben mathematischen Ausdruck für die spezifischen Molekularwärmen auskommt. Auf Grund dieser Erwägungen war es möglich, überaus umfassende und dennoch klare Entropietafeln zu entwerfen, welche die Druck- und Volumenkurven für Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenoxyd, Feuergase, gasförmigen Wasserdampf und Kohlensäure enthalten. Aus den Linienzügen für Luft und reines Feuergas findet man auf Grund folgender Ueberlegung die Kurven für verdünnte Gase. Es bezeichne vg deren Gas- und v1 deren Luftgehalt. Dann ist die Molekularwärme des Gemisches mc = vgmgcg + v1m1c1, und die Entropieänderung eines Kubikmeters wird

.

Hieraus folgt S = vgSg + v1S1 oder, da vg = 1 – v1 ist, S = Sg – v1(Sg – S1). Es stellt nun der Klammerwert die Abszissenstrecke zwischen den Kurven für reines Feuergas und Luft dar. Will man daher von ersterer zu der Drucklinie für Verbrennungsprodukte mit dem Luftgehalte v1 gelangen, so muß man auf der erwähnten Strecke von der Gaskurve ausgehend v1 Bruchteile abtragen. Der so gefundene Punkt gehört dem gesuchten Linienzuge an.

Textabbildung Bd. 337, S. 46

Leider herrscht auch noch gegenwärtig in vielen Ingenieurkreisen eine Abneigung gegen die Benutzung der Entropiediagramme. Es sei daher ein Beispiel gegeben, das einerseits zeigt, wie Schüle bei der Entwicklung seiner Turbinentheorie die analytische Lösung von Aufgaben vornimmt, und andererseits erkennen läßt, wie einfach sich beim Vorhandensein einwandfreier Entropietafeln die zeichnerische Behandlung gestaltet. Es soll die Ausströmungsenergie bestimmt werden, welche frei wird, wenn das Gas aus der Explosionskammer einer Holzwarth-Turbine ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung in das Gehäuse tritt, welches das Laufrad enthält. Nach bekannten Regeln der Mechanik wäre die Bewegungsenergie der in der Zeit dt ausströmenden Gasmenge . Es bezeichnet hierin w die Geschwindigkeit, g die Erdbeschleunigung und G das Gewicht des Gases. Nennt man ferner den Druck und das Volumen bei Beginn des Zeitelementes pi bzw. vi sowie das Arbeitsgefälle, bezogen auf 1 kg, in demselben Augenblick Li, so erhält man zunächst und durch Einsetzen in die erste Gleichung dL = Li dG. Nun sei das Volumen der Kammer V und der spezifische Rauminhalt beim Anfang des Ausströmens v1. Es ist daher bis zum |47| Beginn des Zeitelementes das Gewicht auszutreten. Hieraus folgt oder durch Einführung dieses Wertes in die Formel für die Energie beziehungsweise . Jetzt kann man nach dem Verfahren der teilweisen Integration setzen. Ferner wäre d Li = vi d pi, und man darf somit schreiben

oder ,

wobei L1 die Ausströmungsenergie beim Anfangsdrucke p1 darstellt. Durch Verwendung der gefundenen Beziehung ergibt sich nun schnell

.

Hieraus folgt für die bis zur Entleerung frei werdende Energie , da ist und Li = 0 wird, wenn man den Enddruck p2 erreicht hat. Sehr leicht läßt sich der, wie man sieht, nicht ganz einfach zu berechnende Wert von L mit Hülfe der Entropietafeln bestimmen, was die Abbildung zeigt. In derselben stellt die Linie gleichen Rauminhaltes A'B' die Explosion in der Kammer dar. B'C' veranschaulicht die adiabatische Ausdehnung und die Druckkurve C'E' das Absaugen der Gase, welches notwendig ist, da hinter dem Turbinenrad Unterdruck herrscht. A'E' ist schließlich die Fortsetzung der Volumenkurve durch A' bis zum tiefsten Druck. Die Fläche B'C'E' wäre somit der gesuchte gesamte Arbeitsgewinn. Sie entspricht der im pv-Diagramm unter der Expansionslinie liegenden Fläche. Die Anzahl der Beispiele, welche die Vorteile der Verwendung der Entropietafel bei der Berechnung von Gasmaschinen zeigen, ließe sich ohne Schwierigkeit vornehmen. Es sei daher darauf hingewiesen, daß dieses Schaubild, welches dem II. Band der Thermodynamik von Schüle beigegeben ist, auch einzeln vom Verlage Julius Springer, Berlin, abgegeben wird. Daß Schüle nicht nur theoretisch, sondern auch durch Vornahme praktischer Versuche an den in Mülheim a. Ruhr laufenden Maschinen das Gasturbinenproblem förderte, möge nicht unerwähnt bleiben.

Schmolke.

Ueber Die Gleichstromdampfmaschine von Prof. Stumpf sprach im Aachener B. V. des Vereines deutscher Ingenieure Prof. Bon in. Die Bedeutung der Gleichstromdampfmaschine zeigen dabei folgende Betrachtungen:

Bei einer gewöhnlichen Kolbendampfmaschine (Wechselstromdampfmaschine) wird der günstigste Arbeitsvorgang durch den „Rankine-Prozess“ dargestellt: Eintritt einer bestimmten Dampfmenge in einen vom schädlichen Raume freien Dampfzylinder ohne Drosselung bei konstantem Kesseldruck, Expansion ohne Wärmeabgabe nach außen bis auf den Gegendruck, Ausstoßen durch den rückgehenden Kolben ohne Drosselung bei gleichbleibendem Gegendruck der Atmosphäre oder des Kondensators. Demgegenüber treten im wirklichen Betriebe nachstehende Verluste ein:

1. der von Stumpf als „Flächenschaden“ benannte Verlust durch Wärmeaustausch mit den Wandungen von Zylinder, Kolben und Steuerorganen;

2. der Verlust durch unvollständige Expansion infolge Verringerung des Hubvolumens zur Ersparnis von Baulänge und damit der Kosten der Maschine;

3. der Verlust durch den schädlichen Raum;

4. die Drosselverluste am Uebertritt vom Kessel in den Zylinder und vom Zylinder in den Kondensator oder den Auspuff, weil die Form der Steuerorgane eine Rückumsetzung der Dampfgeschwindigkeit in Druck verhindert;

5. die Undichtigkeitsverluste an den Steuerorganen und dem Kolben;

Textabbildung Bd. 337, S. 47

6. die Verluste durch Wärmeleitung und Strahlung (gering);

7. die Verluste durch Reibung (gering).

Bei einer Gleichstromdampfmaschine sind nun die Verluste unter 1.–5. auf ein Mindestmaß herabzusetzen, während die unter 6. und 7. genannten ebenfalls gering bleiben.

Textabbildung Bd. 337, S. 47

Zu 1.: Als Mittel zur Verlustminderung dient möglichste Kleinhaltung der schädlichen Flächen (bereits von van den Kerchhove angewandt) und Gleichstromwirkung. Ersteres ist durch Fortfall der Auslaßventile erleichtert. Der Gleichstrom hat hierfür folgende Bedeutung: Der Wärmeaustausch zwischen Dampf und Wandungen hängt außer von der Größe der Flächen von dem Strömungzustande des Dampfes ab. Bei Wechselstromdampfmaschinen streicht der kalte Abdampf in der Vorauslaßperiode an den Ausströmungsorganen mit großer Geschwindigkeit (bis 400 m/sek.) vorbei, was einen großen Wärmeaustausch bedingt. Bei der Gleichstromdampfmaschine ist die Geschwindigkeit, selbst wenn sie in der Austrittsöffnung ebenso groß ist, wenige Zentimeter davor nur 20 bis 15 m sek. Infolgedessen |48| ist der Wärmeaustausch mit dem Kolbenrand hier wesentlich geringer als bei den Auslaßventilen normaler Maschinen, zumal die Austrittsöffnungen während der Füllungsperiode vom eintretenden Dampf durch die Kolbenringe getrennt sind. Eine sorgfältige konstruktive Ausbildung des Zylinders ist dabei natürlich erforderlich.

Zu 2.: Eine Verringerung des Verlustes durch unvollständige Expansion ist dadurch möglich, daß die lebendige Kraft des ausströmenden Dampfes während des Rückganges des Kolbens einen Unterdruck im Zylinder erzeugt. Bei der Wechselstrommaschine sind die Formen der notwendigen Auslaßorgane hierfür ein Hindernis, während die gut abgerundeten Auslaßöffnungen der Gleichstromdampfmaschine dafür sehr geeignet sind. Eine für die Preußische Staatsbahn im Jahre 1920 bei Borsig gebaute 5/5 Heißdampf-Güterzug-Lokomotive, Serie G 10, soll beim Rückgang des Kolbens einen Unterdruck statt des sonst eintretenden Ueberdruckes ergeben haben.

Zu 3.: Der schädliche Raum ist infolge Fehlens der Auslaßventile bis auf 2 v. H. und weniger vermindert.

Zu 4.: Die Drosselverluste sind abhängig von dem gesamten in den Zylinder eintretenden Dampfgewicht einschl. des durch den Flächenschaden kondensierten Dampfes. Da letzterer bei der Gleichstromdampfmaschine klein ist, so sind auch die Drosselverluste kleiner oder es können bei Zulassung gleicher Drosselverluste wie beider Wechselstromdampfmaschine kleinere Steuerquerschnitte vorgesehen werden. Die geringe Füllung der Gleichstromdampfmaschine bringt freilich den Nachteil außerordentlich kleiner Eröffnungspfeilhöhen im normalen Exzenterantriebe. Zur Vermeidung dessen läßt aber Prof. Stumpf die Steuerwelle mit der doppelten Drehzahl der Maschine laufen, wodurch sich eine Verdoppelung des Oeffnungsbogens und eine Vervierfachung der Oeffnungspfeilhöhe ergibt. Damit für dieselbe Zylinderseite nicht 2 Eröffnungen während einer Umdrehung erfolgen, ist ein Zwischengetriebe vorhanden, das den Eröffnungshub einmal verstärkt, einmal unterdrückt.

Zu 5.: Zur Verringerung der Undichtigkeitsverluste verwendet Prof. Stumpf Ventile mit elastischem unteren Sitz oder mit elastischer oberer Dichtungsfläche, um die sonst bei einem Doppelsitzventil unmögliche Abdichtung sicher zu erreichen. Der für diese Konstruktion erforderliche große Hub bedeutet keine Schwierigkeit bei Verwendung der vorerwähnten besonderen Steuerung und infolge der durch die große Kompression der Gleichstrommaschine im Augenblick der Eröffnung bedingten Entlastung.

Der Aufbau der Gleichstromdampfmaschine ist einfach, zumal nur eine Einlaßsteuerung vorzusehen ist. Hierzu dient entweder eine durch Achsenregler beeinflußte über dem Zylinder angebrachte Rollenstange mit Bewegungsübertragung durch an den Ventilen angebrachte Nocken oder besser durch eine neben der Maschine liegende Steuerwelle mit Kurvenschubsteuerung. Auch Anwendung von Ventilen mit wagerechter Achse mit Betätigung des Rollennockenhebels durch einen Achsenregler oder (bei Lokomotiven) die Heusingersteuerung. Auch Schiebersteuerung mit Corliß-Hähnen oder entlasteten Kolbenschiebern ist möglich. Bei Ausbildung als Auspuffmaschine ist infolge langer Kompression ein großer schädlicher Raum vorhanden. Zur Vermeidung dadurch entstehender Verluste kann man Hilfsauslaßorgane anwenden, durch die während des Kolbenrückganges eine Kompressionsverminderung stattfindet. Derartige Maschinen werden insbesondere von Ehrhard & Sehmer als Umkehr-Walzenzugmaschinen ausgeführt. Sie besitzen gegenüber den Mehrfachexpansionsmaschinen den Vorteil einer Ueberlastungsfähigkeit um 100 v. H. (Zeitschrft. f. Dampfk.- u. Masch.-Betr. 16, 17).

Ritter.

Drohende Oelkrise in Amerika. Bei der Abhängigkeit zahlreicher europäischer Staaten von der Lieferung von Benzin, Petroleum und Schmieröl durch die Vereinigten Staaten von Amerika verdienen die in letzter Zeit wiederholt von amtlichen amerikanischen Stellen erhobenen Warnungen auch bei uns volle Beachtung. So hat neuerdings der Leiter des Geologischen Landesamtes in Washington erklärt, daß die Vereinigten Staaten den Höhepunkt ihrer Oelerzeugung erreicht haben. Diese Tatsache sei eine ernste Gefahr für das Land, weshalb man sich so schnell wie möglich ausländische Oelreserven sichern müsse. Geschehe dies nicht, so werde man bald vor einem Oelmangel stehen.

Aehnlich äußerte sich ein Beamter des staatlichen Bergbauamtes in einem Vortrag vor dem Verband amerikanischer Berg- und Hütteningenieure. Die heimische Erzeugung könne mit dem wachsenden Verbrauche nicht mehr Schritt halten. Die hervorragendsten Ingenieure sagten einen Rückgang der Ausbeute bei den amerikanischen Oelquellen voraus, während der Bedarf dauernd zunehme. Die einzige Hilfe seien ausländische Oelfelder, von denen aber eine große Zahl infolge der nationalistischen Politik einzelner Länder für die Vereinigten Staaten schon gesperrt sei. So bestehe die Gefahr, daß Amerika aus einer herrschenden in eine abhängige Stellung gerate, während es bisher einen großen Teil des Weltbedarfs an Oel gedeckt habe. Die Oelerzeugung Amerikas betrug 1918 356 Mill. Barrels, der Verbrauch dagegen 406 Mill. Barrels. Im Jahre 1919 lagen die Verhältnisse etwas günstiger, da die Oelquellen von Texas eine reichliche Ausbeute lieferten; diese sind aber inzwischen auch stark aufgebraucht worden. Die noch unausgenutzten, aber gewinnbaren Oelvorräte wurden 1919 von dem Geologischen Landesamt auf 6740 Mill. Barrels geschätzt, eine Menge, die den Bedarf nur für etwa 20 Jahre zu decken vermag. Selbst wenn diese Berechnung etwas zu ungünstig sein sollte kann man die Lage des Landes nicht als befriedigend bezeichnen. Man wendet sich daher jetzt in Amerika der Ausbeutung der riesigen Oelschieferlager zu, die sich im Westen des Landes finden und deren Oelgehalt noch größer ist als der ursprüngliche Vorrat sämtlicher Oelquellen. (Bayer. Industrie- u. Gewerbebl. 1921, S. 255).

Sander.

Technisch-wissenschaftliche Lehrmittel-Zentrale. Am 5. Januar fand eine Sitzung des aus einer Anzahl führender Herren der Industrie und Wissenschaft bestehenden Kuratoriums der Technisch-wissenschaftlichen Lehrmittel-Zentrale beim Deutschen Verband Technischwissenschaftlicher Vereine statt. Die Lehrmittel-Zentrale, die den Bemühungen von Dr.-Ing. e. h. Lasche, Direktor der AEG, ihr Entstehen verdankt und für welche die Industrie die erforderlichen Mittel zur Verfügung stellt, ist ein gemeinnütziges Unternehmen und verfolgt den Zweck, die Ergebnisse der technischen Wissenschaft und Praxis in einer für Vortrags- und Lehrzwecke ganz besonders geeigneten Form den vortragenden Lehrern und Hörern zugänglich zu machen, und zwar in knappen, sehr sorgfältig durchgearbeiteten Einzeldarstellungen, die nach Bedarf beliebig im Unterricht verwandt werden können, sodaß die individuelle Richtung des einzelnen Lehrers voll gewahrt bleibt. Bezweckt wird damit ein |49| wirtschaftliches Arbeiten auf technisch-wissenschaftlichem Gebiete, eine Entlastung einerseits für die Lehrer, anderseits für die Industrie, deren durch Versuche und durch praktische Erfahrung gewonnenen Ergebnisse nunmehr durch eine Zentralstelle für die Ausbildung des Nachwuchses nutzbar gemacht werden können.

Die Durcharbeitung der Lehrmittel kann bei dieser Zentralisierung viel gründlicher geschehen als wenn, wie bisher, an vielen verschiedenen Stellen die gleiche Arbeit geleistet werden muß. Notwendig ist natürlich die Mitarbeit der ganzen technisch-wissenschaftlichen Welt ebenso wie der gesamten Industrie. Die Pläne der Lehrmittel-Zentrale sind auf das wärmste zu begrüßen, da wir in bezug auf die technische Ausbildung gegenüber anderen Ländern, namentlich gegenüber Amerika mit seinen riesigen Hilfsmitteln, bald ins Hintertreffen geraten werden, wenn bei uns nicht alles geschieht, um die Ausbildung zu fördern. Eine ausführliche Darstellung der Ziele des neuen Instituts erschien in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure vom 7. Januar 1922.

Die Kuratoriumssitzung behandelte u.a. eingehend die Ausbildung, die Herstellung und den Vertrieb der Lehrmittel, die Gewinnung von Mitarbeitern und die Frage des Zusammengehens mit den anderen Körperschaften, die verwandte Bestrebungen verfolgen.

Es ist in Aussicht genommen, Lehrmittel in folgender. Form herzustellen.

Diapositive in farbiger Ausführung nach den vom Technisch-wissenschaftlichen Vortragswesen Berlin aufgestellten Leitsätzen.

Textblätter mit Zeichnungen oder Abbildungen. Die Blätter werden nach dem internationalen Dezimal-Klassifikationssystem bezeichnet, sodaß eine planmäßige Gliederung nach Sondergebieten und das Einreihen neuer Blätter in die Sammlung ohne weiteres möglich ist. Kartothekkästen zum Aufbewahren der Blätter werden gleichfalls von der Lehrmittel-Zentrale geschaffen.

Tafeln zum Aushängen in den Räumen der Lehranstalten oder in technischen Büros. Die Tafeln sollen enthalten vergrößerte Wiedergaben der auf den Textblättern zur Darstellung gebrachten Zeichnungen, nach Möglichkeit in farbiger Ausführung, sowie photographische Wiedergaben einzelner besonders wichtiger und sich häufig wiederholender Konstruktionsteile.

Konstruktionsvorlagen in Form von Textblättern mit aufgeklebten photographischen Wiedergaben von Werkstattzeichnungen.

Es soll versucht werden, die Herstellungskosten soweit herunterzusetzen, daß auch unter den heutigen Verhältnissen der einzelne Studierende sich eine Sammlung des für ihn wertvollen Materials hinlegen kann.

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