Titel: Polytechnische Schau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1929, Band 344 (S. 140–146)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj344/ar344030

Polytechnische Schau.

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

Sir Humphry Davys Wirken im Dienste der Explosionsverhütung. Von Ingenieur B. Dusch-nitz. Vor 100 Jahren starb Sir Humphry Davy. der das Verfahren entdeckte und die Mittel erfand, mit deren Hilfe es möglich ist, in den Kohlengruben Licht zu verbreiten und dennoch die Explosionen, die von Grubengas herrühren, zu verhüten, zum Schütze des im Erdinnern schaffenden Bergmannes, zum Nutzen der Steinkohlen benötigenden Industrien sowie Gaswerke und überhaupt zum Segen der Menschheit.

Grubengas ist eine chemische Verbindung von Kohlenstoff und Wasserstoff und ist in der Chemie als Methan bekannt. Das Gas ist bei hoher Temperatur entzündlich und verbrennt mit nur wenig leuchtender Flamme, wobei Wasser und Kohlendioxyd entsteht. Hierzu sind genau 2 Volumen Stuerstoff erforderlich, und wird folglich Methan mit dieser Menge Sauerstoff vermischt und angezündet, so verbrennt es unter heftigster Explosion. Ebenso, jedoch mit geringerer Heftigkeit explodiert es, wenn es mit 10 Volumen atmosphärischer Luft gemischt wird, welche eben zwei Volumen Sauerstoff entsprechen. Wenn die beigemengte Luft weniger als das sechsfache, oder mehr als das 14fache Volumen des Grubengases beträgt, so findet nach Prof. Dr. H. Erdmanns Untersuchungen eine Explosion nicht statt. Innerhalb dieser Grenzen liegt somit in den Gruben und Stollen, wo sich Methan mit der atmosphärischen Luft mischt, die Gefahr der schlagenden Wetter und der Katastrophen in den Kohlengruben.

Es war somit ein besonderes Verdienst des am 29. Mai 1829 in Genf verstorbenen englischen Physikers und Chemikers Sir Humphry Davy, sich der Erforschung der Natur der Flamme mit dem Erfolge gewidmet zu haben, daß er das Verfahren entdeckte, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Ausbreitung der Flamme in eine umgebende brennbare Atmosphäre, also z.B. in ein Methan-Luftgemisch, zu verhüten. Davy war also der erste, der entdeckte, daß Flammen nicht durch feine Metalldrahtgewebe hindurchgehen, weil der Verbrennungsprozeß stets eine bestimmte Verbrennungstemperatur zu seiner Unterhaltung voraussetzt. Während des Durchgangs durch die Maschen des stark wärmeleitenden und wärmeausstrahlenden und folglich abkühlenden Metalles wird die Temperatur der Flamme unter die Verbrennungstemperatur erniedrigt, der Verbrennungsprozeß wird daher unterbrochen, und das Gas, welches die Flamme bildete, geht unverbrannt durch das Metallnetz. Hierauf baute nun H. Davy seine Grubensicherheitsliampe auf. Die Davysche Sicherheitslampe ist eine einfache Oellampe, die von einem Drahtgewebe umschlossen ist, welches auf den Quadratzentimeter 114 bis 117 Maschen enthält. Kommt die Davysche Lampe in schlagende Wetter, so bildet sich im Innern der Lampe sofort als Warnungszeichen eine blaue oder grüne Flamme. So lange die Lampe bzw. das Drahtnetz noch nicht glühend geworden ist, pflanzt sich aber die Explosion nicht nach außen fort und der Bergmann hat solange Zeit, sich in Sicherheit zu bringen.

Um Sicherheitslampen zu prüfen, stellt man eine große Glasglocke mit der Oeffnung nach oben auf und gießt in dieselbe etwas Aether. Der Aetherdampf bildet mit der Luft ein explosives Gemenge, und senkt man nun ein an einem Drahte befestigtes brennendes Kerzchen in die Glocke, so entzündet sich das Gasgemenge. Senkt man aber die angezündete Davysche Sicherheitslampe in die Glocke, so verbrennt das explosive Gemisch nur innerhalb der Lampe, was man an dem Flackern und an der Verlängerung der Flamme der Lampe und dem allmählichen Glühendwerden des Drahtgewebes erkennt. Ist aber letzteres beschädigt, so schlägt die Flamme nach außen.

Die Davysche Erfindung wurde von Davys Zeitgenossen mit der größten Befriedigung begrüßt, sowohl vom allgemeinen Publikum, wie von allen denen, die bei den Kohlenminen irgendwie interessiert waren. Zum Ausdruck des Dankes erhielt Davy von einer Vereinigung hervorragender Minenbesitzer 1817 wertvolles Tafelsilber, das auf 2500 Pfund Sterling geschätzt wurde. Seine Verdienste um die Menschheit wurden so hoch bewertet, daß ihm im folgenden Jahre die Baronie verliehen wurde, nachdem er schon vorher, 1812, wegen anderer Verdienste auf wissenschaftlichem Gebiet Sir wurde. Sir Humphry Davy faßte das Ergebnis seiner Forschungen über die Natur der Flamme sowie seine grundlegenden Arbeiten auf dem Gebiete der Grubensicherheitslampen in seinem 1818 in London erschienenen Werke „On the Safety Lamp for coal miners; with some researches on flame“ zusammen. Dort findet sich auch die erste Davysche Sicherheitslampe nebst zahlreichen Konstruktionsdetails abgebildet: Der Schutzkorb aus Drahtgewebe erhebt sich unmittelbar über dem Brennstoffbehälter.

Zahlreiche Erfinder befaßten sich in der Folge mit der Verbesserung der Davylampe und sehr viele Patente wurden auf diesem Gebiete in zahlreichen Ländern erteilt. Trotz der vielen Abänderungen, Ausgestaltungen und Erweiterungen wurde jedoch bei allen der Davysche Grundgedanke, ein Drahtnetz zu verwenden, beibehalten und wo heute noch in Kohlengruben Oel- oder Benzinlampen verwendet werden, unterscheiden sie sich von der ursprünglichen Davylampe im wesentlichen dadurch, daß bei ihnen die Lichtflamme von einem Glaszylinder umgeben ist, über welchem sich der Drahtnetzzylinder erhebt, während bei der ersten Davylampe ein Glaszylinder fehlte und der Drahtnetzzylinder (Schutzkorb) direkt die Lichtflamme umgab. Aber gerade dadurch, daß man die Davyschen Prinzipien nicht vollkommen im Davyschen Sinne zur Durchführung brachte und z.B. die Möglichkeit zuließ, das Durchschlagen der Flamme nach außen durch einen Schlitz zu ermöglichen, wie dies beim Springen oder Zerschlagen des Schutzglases notwendigerweise |141| eintritt, ergaben sich viele Unglücksfälle.

Das preußische Ministerium für Handel und Gewerbe gibt seit 1926 zwecks Aufklärung der beteiligten Kreise eine periodische Schrift, genannt „Grubensicherheit“ heraus. In Heft 5/1927 derselben wurde dargelegt, daß die Korbbeschädigungen der Flammensicherheitslampen in 60 % der Fälle nur die äußeren, in 40 % auch die inneren Drathkörbe betrafen, und daß die Beschädigungen zumeist aus Löchern bestanden, die durch Schlagen mit dem Kohlenpickel oder einem sonstigen spitzen Gegenstände entstanden sein sollen. Nach Angaben des Bergrats A. Drissen in Heft 3/1928 dagegen entstehen die Korbbeschädigungen, insbesondere die Durchlöcherungen nicht unter Tage durch die Kohlenhacken der Bergleute, sondern über Tage, wenn die Lampenausgeber und Lampenreiniger mehrere Lampen im Arm von einem Tisch zum anderem tragen. Dabei kann nach Drissen infolge der unzweckmäßigen Anordnung des Lampenhakens der Haken der einen Lampe in den Drahtkorb der anderen geraten. Bei sorgfältigen Beobachtungen, die Bergrat Drissen 1924 über die Lampenwirtschaft von 10 Schachtanlagen in Gegenwart von Zeugen gemacht hat, hat er besonders die Lampen der Beamten (Direktoren, Betriebsführer, Fahrsteiger und Steiger) geprüft. Bei den Körben der Beamtenlampen waren die Fälle der Beschädigungen im Hundertsatz sogar noch höher als bei denen der Arbeiterlampen, worin Drissen den Beweis dafür erblickt, daß der Bergmann, sei er Bergarbeiter, Bergbeamter oder Bergakademiker, seine Lampe vor der Einfahrt nicht immer so genau überprüft, wie es geschehen sollte. „Ganz besonders aber müßten die Lampenmeister und deren Stellvertreter die Drahtkörbe täglich, wenigstens durch Stichproben, genau nachsehen, wozu sie am besten durch Aushändigung einer Dienstanweisung zu verpflichten wären“ rät Bergrat Drissen.

Wir ersehen aber hieraus, daß, obwohl Sir Humphry Davy die Grubensicherheitslampe der Menschheit vor mehr als 100 Jahren schenkte, nicht alles geschieht, um sie in seinem Sinne nutzbar zu machen, sehr zum Schaden des Bergmannes, dessen Leben dadurch gefährdet wird, und nicht weniger zum Schaden der Volkswirtschaft, da ja durch Grubenkatastrophen gewöhnlich bedeutende Werte vernichtet werden.

Zwar ist man bestrebt, den Gefahren, die von durchlöcherten Flammensicherheitslampen herrühren können, durch Verwendung elektrischer Grubenlampen entgegenzutreten, und nach dem 7. Preußischen Grubensicherheitsbericht über das Jahr 1927 waren Ende 1927 im preußischen Steinkohlenbergbau bereits 370414 elektrische Grubenlampen vorhanden (Glückauf, 6. 4. 1929). Doch werden durch diesen Ersatz besondere Schlagwetteranzeiger notwendig, die sich aber nach einem Bericht des Bergassessors Beyling während des Deutschen Bergmannstags 1928 noch nicht bewährt haben (Zeitschr. d. VDL, 7. 7. 1928). Ein voller Ersatz für die Davylampe fehlt also noch.

Dreißig Jahre Entwicklung der Dieselmaschine in Amerika. Die Kurve der Abb. 1 zeigt, daß die Dieselmaschine heute ein wichtiger Faktor für die Krafterzeugung geworden ist. Die 1928 verkauften 440000 PS stellen gegenüber 1925 eine Zunahme von 30% dar. Die eigentliche Entwicklung setzte erst 1921 ein, obschon seit 1914 eine stetige Zunahme in der Verwendung dieser Maschinen erkennbar ist.

Die ersten Diesel in Amerika waren zwei 250 × 500-mm-Einzylindermaschinen, die 1900 in dem Werk der Long ARM System Co. in Cleveland aufgestellt wurden. Die größte 1928 gebaute Maschine hat 4000 PS und wurde von Busch-Sulzer für ein Kraftwerk in Tucson (Arizona) gebaut. Die erste Dieselzentrale wurde 1902 in Jewett City (Conn.) aufgestellt; sie hatte zwei Einheiten von je 75 PS. Die größte Zentrale im Jahre 1928 ist die in Tucson mit 2 × 4000-, 2 × 1000- und 2 × 500-PS-Maschinen, im ganzen 11000 PS.

Textabbildung Bd. 344, S. 141

Abb. 2 zeigt die Maschinen nach vier verschiedenen Klassen unterteilt. Mit Lufteinspritzung (Einblasemaschinen) und fester Einspritzung (Einspritzmaschinen oder kompressorlose), unterteilt in Zweitakt- und Viertaktmaschinen. Vor 1921 gab es nur Viertaktmaschinen mit Lufteinspritzung. Seit 1921 hat die andere Ausführung mehr Anwendung gefunden, weil sie sich einfacher und billiger baut.

Zweitaktmaschinen dieser Art werden von zwei Firmen hergestellt, während zehn andere die sogenannten Semidiesel oder Glühkopfmotoren bauen. Die Einspritzmaschine mit Zweitakt wird nur von einer Firma hergestellt.

Viertakt-Einspritzmaschinen werden von 20 Firmen gebaut; diese Bauart wurde speziell in Amerika entwickelt. Im Jahre 1914 brachte W. T. Price die erste Price-Maschine heraus, die heute von zwei Fabriken gebaut wird; sie hat eine besondere Verbrennungskammer und zwei Düsen.

Ein anderer Entwicklungszweig bewegt sich in der Richtung, die Einspritzung direkt in den Zylinder |142| zu geben. Die erste solche Maschine mit mechanisch gesteuerten Nadelventilen wurde 1921 in Amerika hergestellt.

Ein dritter Entwicklungsschritt war der, bei den Viertakt-Einspritzmaschinen für jeden Zylinder eine besondere Einspritzpumpe zu verwenden. Es gibt hier nun verschiedene Ausführungen der Pumpen, Düsen und des angewendeten Druckes.

Die Zweitakt-Einblasemaschine zeigt eine starke Abnahme seit 1925. Das kommt daher, daß sie in erster Linie für große Leistungen verwendbar ist und in Amerika kleinere Maschinen sich größerer Beliebtheit erfreuen. Für Anlagen über 5000 PS dürfte sie aber in nächster Zeit wieder größere Verwendung finden.

Textabbildung Bd. 344, S. 142

Von den seit 1904 gebauten Maschinen befinden sich 18 % in Kraftwerken, 26 % bei der Marine oder Schiffahrt, 26 % in den Zentralen der Oelleitungen, und 31 % verteilen sich auf die übrigen Industrien, wie Textil, Mühlen, Zechen usw.

Die Verwendung der Dieselmaschinen dürfte noch weiterhin zunehmen. Zurzeit sind aber zu viele Firmen mit ihrem Bau beschäftigt, so daß die Preise keinen Verdienst mehr übrig lassen. („Power“ 1929, Bd. 69, S. 468, nach L. H. Morrison.)

Kuhn.

Einige neuere feuerfeste Stoffe. In der letzten. Zeit wurden einige neue feuerfeste Stoffe entdeckt und weiter entwickelt. In der Hauptsache sind es tonerdehaltige, wie Diaspore und Mullit.

Die Diaspormaterialien werden aus den Diasportonen hergestellt. Diaspor, ein Tonerdehydrat, verwandelt sich, wenn es dauernd hohen Temperaturen ausgesetzt ist, langsam in Alphakorund, eine Masse von größerer Dichte, es schwindet aber dabei. Diesem kann aber dadurch vorgebeugt werden, daß der Stein bei entsprechend hoher Temperatur gebrannt wird. Zurzeit ist dies aber noch nicht der Fall, infolgedessen hat die Verwendung von Diaspormaterialien noch nicht den Umfang angenommen, der bei weiterer Durchbildung zu erwarten ist.

Von Mullit gibt es verschiedene Typen, der Hauptbestandteil ist der Mullit, ein Tonerdesilikat nach der Formel: 3 Al2 D3 2Si O2. Dieses Mineral verleiht dem Stein hochfeuerfeste Eigenschaften, Volumbeständigkeit und Festigkeit bei hohen Temperaturen.

Mullit ist aber nun kein neuer Baustoff für Feuerungen, denn er ist in jeder Chamotte vorhanden, sondern die neuen Materialien stellen nur das Ergebnis von Versuchen dar, die Menge dieses Minerals in den normalen Chamotten zu erhöhen.

Es gibt zwei Typen davon, die eine wird aus Andalusit, Cyanit oder Dumorterit hergestellt, die andere durch Zusammenschmelzen der entsprechenden Mengen Tonerde und Kieselsäure im elektrischen Ofen.

Eisenhaltige Schlacken setzen den Schmelzpunkt des Mullit herab.

Das im elektrischen Ofen hergestellte Material dürfte besonders für Glaswannen geeignet sein. Wie weit es sich für Dampfkessel eignet, muß erst noch festgestellt werden.

Power 1929 Bd 69 S 232.

K.

Eine Tunnellüftungsanlage. Der George A. Posey Tunnel verbindet die Städte Oakland und Alameda in Kalifornien, er ist für Fußgänger und Fahrzeuge eingerichtet. Die Ventilationsanlage liefert 28300 m3 frische Luft je Minute, sie besteht aus 16 Ventilatoren, die in den beiden Torgebäuden untergebracht sind. Die Motoren dazu machen 450, 600, 900 und 1200 Umdrehungen/Minute, der jeweilige Kraftbedarf bei den verschiedenen Umdrehungszahlen beträgt 5, 15, 30 und 75 PS. Es sind Dreiphasen-Wechselstrommotoren für 440 V und 60 Perioden. Sie haben zwei unabhängige Statorwicklungen, die so geschaltet werden können, daß die obigen viererlei Geschwindigkeiten erreicht werden. Jeder Motor hat einen Tachometergenerator, der auf ein Anzeige- und ein Schreibgerät im Schaltraum arbeitet und so die jeweilige Umdrehungszahl des Motors anzeigt und aufschreibt. Außerdem ist noch ein Fliehkraftregler vorhanden, der, sobald die Umdrehungszahl des Motors unter 400 Umdrehungen/Min fällt, einen Schieber zwischen Ventilator und Luftleitung schließt, damit keine Luft rückwärts austreten kann. Die Motoren treiben die Ventilatoren über geräuschlose Kettentriebe an.

Die Motoren können von Hand oder selbsttätig gesteuert werden. Die selbsttätige Regelung wird durch einen Kohlenoxydprüfer betätigt, indem bei Ueberschreitung eines bestimmten Kohlenoxydgehaltes der Tunnelluft die Motoren durch entsprechende Relais auf die nächst höhere Geschwindigkeit geschaltet werden.

Power 1929, Bd 69, S 662.

K.

Hartgußwalzen in der Gummiindustrie. Walzen aus Hartguß stellen für die Herstellung von Gummiwaren besonders wichtige Einrichtungen dar und werden für die meisten Arbeitsvorgänge in diesem Industriezweig verwendet, und zwar vom Zerquetschen und Waschen des Rohgummis an bis zum Fertigmachen auf dem Kalander. Ueberhaupt verdankt die neuzeitliche Gummiindustrie ihren Ursprung und ihre Entwicklung der Erzeugung von Hartgußwalzen, die 1854 von Farrel für die Goodyearwerke zum ersten Mal gegossen wurden. Seit dieser Zeit haben die Farrel Foundry and Machine Co. und die Birmingham Iron Foundry ihre Maschinen und Hartgußwalzen für die Gummiindustrie ständig vervollkommnet.

Die in der Gummiindustrie verwendeten Hartgußwalzen kann man in vier Hauptgruppen einteilen, nämlich in die Walzen zum Zerquetschen und Waschen, in die Feinerungswalzen, in die Walzen für die Mischwalzwerke und in die für die |143| Walzenkalander. Alle in diesen Arbeitsgruppen laufenden Walzen sind verschieden in bezug auf ihre physikalischen Eigenschaften und ihre chemische Analyse. Im allgemeinen besitzen die Hartgußwalzen einen Kohlenstoffgehalt von 3 bis 3,75 v. H., dessen Betrag sich nach den gewünschten physikalischen Eigenschaften richten wird. Bei zweckmäßiger Anpassung des Silizium-, Schwefel-, Phosphor- und Mangan-Gehaltes im Verein mit der Abkühlungsgeschwindigkeit wird der Kohlenstoff ganz als gebundener Kohlenstoff zurückgehalten, in welchem Falle sich ein weißes Eisen ergibt, oder nur zum Teil als gebundener Kohlenstoff, in welchem letzteren Falle man je nach dem ein meliertes Eisen oder ein graues Eisen erhält.

Der Walzenkörper wird in einer schweren gußeisernen Kokille, die Walzenzapfen dagegen in Sand geformt. Der Unterschied zwischen der Wärmeleitfähigkeit der Kokille und der Sandform findet seinen Niederschlag in der Beschaffenheit des Walzenbundes, wo das geschmolzene Eisen mit der Kokille in Berührung gekommen ist und der eine Schale aus weißem Eisen von verschiedener Stärke je nach der Analyse besitzt, während die Zapfen aus grauem Eisen bestehen. Unter dem Mikroskop zeigt das weiße Eisen der Walze ein aus Zementit und Perlit bestehendes Gefüge, das graue Eisen der Walze ein Perlit-Graphit-Gefüge. Zwischen dem Zementit-Perlit- und dem Perlit-Graphit-Gefüge befindet sich eine Zwischenzone aus Zementit und Graphit. Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Herstellung dieser Walzen verursacht die Kontrolle der verschiedenen Elemente und die Gießtemperatur in dem Sinne, daß sich die richtige Härtungstiefe ergibt. Der Hartguß ist ziemlich spröde und die Festigkeit der Walze liegt hauptsächlich in dem Walzeninnern oder in der Graphit-Perlit-Zone. Andererseits muß die gehärtete Oberfläche auch tief genug sein, damit die Walze der Zerquetschungsarbeit und der Abnutzung widersteht. Bei den verschiedenen Walzenarten hat sich diese Tiefe nach dem jeweiligen Verwendungszweck der Walze zu richten. Die Walzen werden in steigendem Guß gegossen, indem das flüssige Eisen aus der Gießpfanne zunächst in einen Gießtümpel und von dort aus in den Gießkanal gelangt, der das Eisen tangential in die Form leitet. Diese Art der Einführung bewirkt eine wirbelnde Bewegung des Eisens beim Aufsteigen innerhalb der Form, welche Bewegung dazu dient, Schlacken oder andere fremde Teile nach der Mitte zuzutreiben und dadurch die Oberfläche frei von Fehlern zu halten. Das Gießen geht sehr schnell von statten. Vor dem Gießen wird die Eisenform mit Graphit überstrichen zwecks Vermeidung eines Anbrennens des geschmolzenen Eisens an der Form selbst, ebenso werden alle Sandteile, wie Kerne und Zapfen mit Graphit überzogen. Eine besondere Bedeutung kommt der Frage der Schwindung zu. Zu beachten ist, daß sich die Gußhaut schnell bildet und daß diese Haut aus gehärtetem Eisen besteht. Hartguß schwindet um den hohen Betrag von etwa 2 v. H., während weiches Eisen nur um rund 1 v. H. schwindet. Dieser Unterschied von 2 zu 1 ruft in dem Außenmantel ein Anziehen nach dem Walzeninnern hervor, wodurch der Hartgußmantel in einen Spannungszustand versetzt wird, wenn die Gießtemperatur nur etwas von der verlangten oder wenn die chemische Zusammensetzung nur um einen geringen Betrag abweicht, kann es vorkommen, daß die Walze beim Herausnehmen aus der Form von einem Ende zum andern reißt. Eine andere Gefahr für den Guß besteht im Abreißen des Walzenkörpers von den Zapfen, welche Erscheinung dem Unterschied in dem Ausdehnungskoeffizienten von Hartguß und dem ungehärteten Guß zuzuschreiben ist.

Die meisten in der Gummiindustrie verwendeten Hartgußwalzen werden mit Kern gegossen. Bei gewöhnlichen Graugußstücken werden die Kerne von Kernstützen in der gewünschten Stellung genau festgehalten und die Kernstützen selbst gehen beim Gießen in das Eisen über, indem sie in keinerlei Weise dessen Festigkeit beeinträchtigen. Bei Hartgußwalzen verhält sich dieser Vorgang jedoch anders. Eine im Walzenkörper befindliche Kernstütze würde beim Bearbeiten der Walze sofort zum Vorschein kommen, da die Kernstütze nicht eingeschmolzen worden ist. Infolgedessen können Kernstützen bei der Hartgußerzeugung nicht in dem Maße Verwendung finden wie bei Grauguß, wenn eine saubere und gehärtete Eisenoberfläche angestrebt wird. Es besteht daher die Notwendigkeit, den Kern an dem untersten Ende zu stützen und die Kernstützen an dem Teil vorzusehen, der schon zum Steiger gehört und der später abgeschnitten wird. Bei einer kurzen Walze ist dieser Punkt als nicht so ernst aufzufassen, dagegen besteht bei langen Walzen, wie z.B. bei denen von 2,1 m für das Mischwalzwerk die große Möglichkeit für den Kern des Sichverziehens mit der Folge, daß die Wandstärke der Walze nicht überall gleich ist.

In der Gummiindustrie sind die Walzen für die Zerquetschungs- und Wascharbeit schweren Drucken und beträchtlicher Abnutzung unterworfen, so daß diese Art von Walzen auch mit einer tieferen Hartgußhaut zu gießen sind als andere Walzensorten. Jedoch ist zu beachten, daß bei einer zu tiefen Härtung die Walze Gefahr läuft, wegen ihrer geringen Festigkeit zu brechen. Eine tiefe Härtung zu erhalten, ist recht schwierig. Schon geringe Unterschiede in den Gießbedingungen können die Härtung in die Walzenmitte vordringen lassen, so daß nichts anderes übrig bleibt, als die Walze zu verschrotten. Die Zerquetschungswalzen werden allerdings nur selten auf Ausdehnung und Zusammenziehung beansprucht und haben infolgedessen nur den für die vorgesehene Arbeit notwendigen Beanspruchungen zu widerstehen. Für die Gießerei ist es die Hauptsache, eine genügende Hartguß-Tiefe bei diesen Walzen zu erhalten, ferner auch ein Eisen von hoher Härte. Ebenfalls wichtig ist die Frage der Zapfenanordnung. Brucherscheinungen bei den Zerquetschungswalzen sind oft darauf zurückzuführen, daß die Zapfen zu nahe beim Walzenkörper sind. In alten Ausführungen von Zerquetschungswalzen sind die Zapfen wahrscheinlich zu schwach bemessen für die vorgesehene Arbeit, während sie bei neueren Ausführungen stärker gewählt werden.

Die Feinerungswalzen erfahren eine besonders harte Behandlung, indem sie gleichzeitig einer beträchtlichen Reibung und einem starken Druck |144| ausgesetzt sind. Die Reibung auf der Oberfläche entwickelt Wärme, zu deren Entfernung man kaltes Wasser durch den Walzenkern fließen läßt. Bei diesen Walzenarten kommen oft Brüche vor, welche dann in Gestalt länglicher Risse auftreten. Es kann angenommen werden, daß diese Risse in der Hauptsache auf die Ausdehnung und Zusammenziehung der Walze zurückzuführen sind. Je größer der Durchmesser der Walze, um so größer sind auch die Spannungen infolge des Unterschiedes in der Ausdehnung zwischen dem äußersten harten Mantel und der weicheren Eisenmitte. Werden die Walzen mit großem Druck aufgesetzt und haben sie dabei nicht genügend Spiel, so bewegen sie sich an den Enden nur schwer mit dem Ergebnis, daß zunächst kleine Teilchen von den Enden der Walze abspringen können und daß dieses Abbröckeln sich allmählich zu einem Sprung entwickelt. In der Absicht, eine Gefahr des Brechens der Feinerungswalzen zu vermeiden, wurde versucht, eine verhältnismäßig dünne harte Haut zu erhalten, nämlich von z.B. 85 bis 100 mm, wobei gefunden wurde, daß die dünne Harthaut besser widersteht als die dickere, wenn die Walze keinem zu großem Druck unterworfen ist. Untersuchungen an den abgesprungenen Stücken zeigten, daß die Risse gewöhnlich ihren Ursprung im Innern der Oberfläche haben und daß sie sich von dort aus nach außen zu bewegen.

Die Walzen für das Mischwalzwerk werden nicht auf Temperaturwechsel und hohen Druck beansprucht wie die Feinerungswalzen. Da sie aber länger im Verhältnis zu ihrem Durchmesser sind, so ist der Sicherheitsfaktor bei ihnen doch niedrig. Die Risse treten bei diesen Walzen quer zur Achse auf. ein Zeichen, daß die Risse infolge zu schwerer Arbeitsbedingungen, dann auch infolge der Tatsache einer heißen Oberfläche und einem kühlen Kern entstanden sind. Bei den Mischwalzen wird die Härtehaut leichter gewählt als bei anderen Walzen und ihre Tiefe beträgt nur etwa 18 mm. Man hat sogar versucht, Walzen mit noch dünnerer Hartschale zu gießen; doch ist es schwer, gleichzeitig eine Walze mit einer dünnen Harthaut und einem genügenden Härtegrad zu erzeugen. Die Farrel-Birmingham Co. hat kürzlich eine Legierung für Walzen entwickelt, die dieselbe Festigkeit besitzt wie die üblichen Mischwalzen, dabei aber eine um etwa 25 v. H. geringere Wandstärke besitzt. Besonders wichtig ist die Abkühlung, für welchen Zweck die Gummiwerke erhebliche Wassermengen benötigen. Je größer der Kern der Walze, um so mehr Kühlwasser pflegt man einzuführen. Es ist jedoch nicht richtig, den Kern in dem Maße mit Wasser zu füllen. Lediglich das Wasser, das mit dem Metall in Berührung tritt, kommt der Kühlung zugute. Man sollte daher eine Spritzvorrichtung benutzen, die das Wasser direkt auf das Innere der Walzen springen läßt. In gewissen Industrien werden die Oberflächen der Walzen anstatt durch Wasser durch einen Luftstrahl gekühlt, der direkt auf die Oberfläche geblasen wird. Die Anwendung eines Luftstrahles bei den Mischwalzen dürfte sich nachteilig auswirken, es sei denn, daß er so aufgeblasen wird, daß ein Wegblasen der Beimischungspulver vom Gummi vermieden wird.

Die Walzen, die die größte Genauigkeit verlangen, sind die Kalanderwalzen, die dieselben Drucke wie etwa die Feinerungswalzen zu ertragen haben, dazu aber noch wechselnder Erhitzung und Abkühlung ausgesetzt sind. Eine Walze mit Kern kann für diesen Zweck genügend stark sein, doch wenn die Wand an einer Stelle etwas dicker ist als an einer anderen oder wenn die Walze in der Nähe des Kernes etwas porös ist, so wird die Walze sich bei der Erwärmung nicht gleichmäßig ausdehnen und in diesem Falle exzentrisch werden. Die Kalanderwalzen erhalten daher Bohrungen. Es ist wahrscheinlich, daß den Ausdehnungs- und Zusammenziehungsvorgängen das Brechen der Kalanderwalzen zuzuschreiben ist. Die meisten Brüche an den Kalanderwalzen kommen bei den Walzen von 800 mm Durchmesser. Für diese Walzen wird stets das beste Eisen gewählt, so daß die Tatsache, daß sie öfters brechen als andere Walzen, nicht auf den Werkstoff zurückzuführen sind, sondern auf die Erscheinung, daß der größere Walzendurchmesser auch größere Ausdehnungen und Zusammenziehungen unter Temperaturwechsel zur Folge hat.

Die Bearbeitung der Hartgußwalzen erfordert Sonderwerkzeugmaschinen. Das Eisen besitzt eine Sklereoskophärte von etwa 70 und kann nur langsam bearbeitet werden. Viele Arbeiten von Werkzeugstählen sind für diese Zwecke versucht worden, doch ist die Bearbeitung von Hartguß nicht eine Frage des Widerstandes des Werkzeuges gegen die Reibungshitze der Schneidarbeit, sondern der Aufrechterhaltung seiner Härte gegen eine sehr harte Oberfläche. Viele der besten Schneidstähle brechen an der Schneide ab, wenn sie gegen Hartguß verwendet werden. Der wichtigste Faktor für die Kalanderwalzen ist das Feinschleifen. Jede Art der Arbeit, der eine Kalanderwalze ausgesetzt wird, hat ihre eigenen Sonderanforderungen und eine Kalanderwalze, die zum Aufschneiden des Gummis geschliffen wurde, kann für eine andere Arbeit nicht verwendet werden. Das Schleifen der Kalanderwalzen erfolgt, wenn diese kalt sind; dann werden sie, während sie noch drehen, durch Dampf erwärmt, wobei man einen Indikator über die Oberfläche streichen läßt und so feststellen kann, ob die Ausdehnung gleichmäßig ist. Ist dies nicht der Fall, so erhält die Walze eine weitere Bohrung, bis die Ergebnisse genau ausfallen. (The Rubber Age 1928, S. 137–141.)

Dr. K.

Fortschritte in der Verwendung hochwertiger Schweißdrähte. Vortrag von Dr. Mont. Fr. Sommer, Düsseldorf, auf d. Hauptversammlung d. VDI. Für die vollständige Beherrschung der Schweißtechnik ist die genaue Kenntnis der Zusatzdrähte eine wesentliche Voraussetzung. Für jede Art der Schweißung wird verlangt, daß der Draht einen leichten, klaren und schlackenfreien Fluß ergibt, mit dem Werkstoff gut verschmilzt und dabei geringe Sprüh- und Spritzerscheinungen zeigt. Während man noch vor wenigen Jahren ein und dieselbe Sorte eines Schweißdrahtes für autogene und elektrische Schweißung, zum Teil auch für Verbindungs- und Auftragsschweißung benutzte, ermöglichen die Ergebnisse eifriger metallurgischer Forschung, nunmehr für jedes Spezialgebiet die geeignetsten Drähte zur Verfugung |145| zu stellen. Man hat erkannt, daß Drähte, die für die Gasschmelzschweißung sehr gut geeignet sind, sich bei elektrischer Schweißung nicht bewähren; ferner, daß sich bei der elektrischen Lichtbogenschweißung einige Drähte nur mit dem Minuspol, andere nur mit dem. Phispol verschweißen lassen. Das wichtigste Ergebnis ist hierbei, daß die Metallurgen heute schon in der Lage sind, die Drähte durch besondere Führung des Schmelz- und Weiterverarbeitungsprozesses den jeweiligen Anforderungen anzupassen.

Bei der Autogen-Verbindungsschweißung wird als weiches Normalmaterial, das in der Schweiße etwa 75 bis 85 v. H. der Festigkeit der zu verbindenden Stücke von etwa 40 kg Schweißfestigkeit ergibt, ein Draht mit möglichst wenig nichtmetallischen Einschlüssen verwendet. Die Gegenmarke für elektrische Schweißung ist ein Stahl, der ein gewisses Mindestmaß an nichtmetallischen Einschlüssen besitzt und etwa 100 v. H. der Festigkeit des Werkstoffes in der Schweiße ergibt. Einen sehr beachtenswerten Fortschritt brachte ein vom Stahlwerk Böhler unter der Bezeichnung „B Elite“ erzeugter Draht, der die nichtmetallischen Einschlüsse in der Mitte des Drahtes konzentriert. Die aus ihm hergestellte Schweiße ist warm schmiedbar und warm verwindbar und, ebenso wie ein umhüllter Schweißstab, für Wechselstrom verwendbar.

In neuester Zeit wurden legierte Stahl-Elektroden für Autogenschweißung geschaffen, von denen eine Marke in der Schweiße eine Festigkeit von 55 bis 65 kg bei einem Biegewinkel von etwa 90 bis 1200 ergibt und die andere eine Festigkeit von 40 bis 50 kg bei einem Kaltbiegewinkel von etwa 1800. Die erstangeführte Marke wurde z.B. beim Bau einer Lokomotive mit 140 atü mit vollem Erfolg verwendet.

Die Schaffung der neuen, hauptsächlich mit Chrom und Kupfer legierten Hochbaustähle verlangt nach Schweißelektroden, die sich der höheren Streckgrenze und Festigkeit dieser Werkstoffe anpassen und sich mit Minuspol an der Elektrode schweißen lassen. Auch auf diesem Gebiete ist man am Ziele angelangt. Desgleichen ist es gelungen, die für die Schweißung rostsicherer und korrosionsbeständiger Werkstoffe benötigten Schweißdrähte bedeutend zu verbessern.

Ihr besonderes Augenmerk wandte die Schweißtechnik im Verein mit der Metallurgie der Herstellung von Elektroden für die Auftragsschweißung zu. Neben den harten Kohlenstoffstählen fand man mit Wolfram und Chrom legierte Schweißdrähte, die in der Schweiße Festigkeiten von über 150 kg ergaben. Eine besondere Stellung nimmt der hochprozentige Manganstahldraht („Böhler BM“) ein, der sich als einziger ohne Ummantelung für alle zugleich verschleißfesten und zähen Schweißen vielfach bewährt hat. Er läßt sich autogen und elektrisch für Verbindungsund Auftragsschweißungen verwenden.

Neueste Untersuchungen des Werkstoffüberganges im Schweißlichtbogen. Vortrag von Prof. Dr.-Ing. Hilpert, Charlottenburg, auf d. Hauptversammlung d. VDI. Die Vorgänge beim Materialübergang im elektrischen Schweißlichtbogen von Elektrode zu Werkstück sind noch wenig geklärt. Mit Photographie ist bei der außerordentlich lebhaften Bewegung des Lichtbogens nichts zu erreichen. Das Oszillogramm von Schweißspannung und Stromstärke läßt auch nur mangelhafte Schlüsse zu. Ein Film des Lichtbogens, zum erstenmal im Versuchsfeld für Schweißtechnik an der Technischen Hochschule Berlin im Januar 1927 von Thun mit etwa 800 Bildern in der Sekunde aufgenommen und mit 40facher Dehnung wiedergegeben, zeigte nur die außerordentliche Lebhaftigkeit des Schweißlichtbogens, während der Werkstoffübergang durch die Helligkeit des Lichtbogens verdeckt erschien. Erst die mit Mitteln des Fachausschusses für Schweißtechnik 1928 unternommenen Versuche brachten Aufklärung, nachdem ein von Thun neu erfundenes Aufnahmeverfahren den Materialübergang als Schattenbild erfaßte, wobei etwa 2400 Bilder je Sekunde festgehalten werden konnten und gleichzeitig die zugehörigen Oszillogramme bezüglich Schweißspannung und Schweißstromistärke aufgenommen wurden.

Es zeigte sich, daß der Werkstoffübergang vorzugsweise zwei Formen aufweist, den fadenförmigen Tropfen und den pilzförmigen Tropfen. Hierbei treten Tropfenübergänge von einer Dauer von 1/7 bis 1/2000 sek. auf. Die Betrachtung des mit 120facher Zeitdehnung ablaufenden Filmes führte interessante Materialübergänge vor Augen, und die gleichzeitige Aufnahme des Oszillogrammes gestattete die Verfolgung der Bilder bis ins einzelne. Untersuchungen über das Zeitverhältnis von Lichtbogendauer und Tropfendauer ergaben einen günstigsten Wert von 2,22 bei 18 Volt und 180 Amp. Bei diesen Strom- und Spannungswerten wurde zugleich eine höchste sekundliche Tropfenzahl von 31 erreicht.

Wenn auch die Versuche noch keineswegs als abgeschlossen anzusehen sind, sondern noch wesentliche weitere Arbeiten über das Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom, mit umhüllten Elektroden, im sogen. „Ueberkopfschweißen“ folgen müssen, so läßt doch die Auswertung der bisherigen Arbeiten schon erkennen, auf welchem Wege man zu einer Beurteilung der Vorgänge im Schweißlichtbogen gelangt. Die statistische Auswertung der zahlreichen Einzelbilder des Filmes und der Spitzen des Oszillogrammes hat bereits die Werte für Stromstärke und Spannnung erkennen lassen, bei denen ein günstigstes Verhältnis zwischen Materialfluß und Heizdauer im Lichtbogen vorliegt, soweit es sich um nackte Normalelektroden und um senkrechtes automatisches Schweißen handelt. Erfreulicherweise bedienen sich auch interessierte Firmen bereits dieses neuen Mittels zur Ueberwachung und ständigen Verbesserung ihrer Erzeugnisse, insbesondere des Schweißdrahtes.

Versuche über den Wasserumlauf in Dampfkesseln. Vortrag von Prof. Dr.-Ing. E. Schmidt, Danzig, auf der Hauptvers, d. VDI. Der Wasserumlauf in Dampfkesseln wird hervorgerufen durch den Auftrieb des leichteren Dampfwassergemisches in den Steigrohren. Die bisherige Theorie des Wasserumlaufs berechnete den Auftrieb unter der Annahme, daß sich die Dampfblasen des Gemisches mit derselben Geschwindigkeit |146| bewegen, wie das Wasser. Das ist nur zulässig, wenn die Relativgeschwindigkeit der Dampfblasen gegen das Wasser klein ist im Vergleich mit der absoluten Geschwindigkeit des Gemisches.

Zur Durchführung der Versuche des Vortragenden zur Messung der Relativgeschwindigkeit der Dampfblasen gegen das Gemisch dienten unten geschlossene, mit Wasser gefüllte senkrechte Rohre, in denen unten ein mit Wechselstrom betriebener Heizkörper eingebaut war. Die am Heizkörper gebildeten Dampfblasen steigen im Rohr auf und erzeugen ein ruhendes Dampfwassergemisch. Das spezifische Gewicht des in ihnen erzeugten Dampfwassergemisches ist um so geringer, je mehr Dampf entwickelt wird; es ist durch Abtasten des statischen Druckes längs des Rohres zu ermitteln. Hierzu wurde in das Versuchsrohr von oben ein dünnes Rohr mit einer zeitlichen Bohrung am unteren Ende als Sonde eingeführt und in dieses etwas Luft gedrückt, die in einzelnen Bläschen aus der seitlichen Bohrung austritt. Der Druck der Luft ist das Maß für den statischen Druck an der Bohrung der Sonde. Durch Abtasten des Versuchsrohres mit der Sonde erhält man den Druckabfall über die Rohrhöhe und somit das mittlere spezifische Gewicht des Gemisches.

Die zunächst bei Atmosphärendruck durchgeführten Versuche ergaben überraschenderweise eine Zunahme der Relativgeschwindigkeit der Dampfblasen gegen das Gemisch mit wachsender Dampfmenge. Die Relativgeschwindigkeit ist mit 1 bis 2 m/s in dem untersuchten Bereich ebenso groß wie die absolute Geschwindigkeit des Gemisches bei Steilrohrkesseln üblicher Abmessungen und darf daher in einer Theorie des Wasserumlaufes nicht vernachlässigt werden.

Bei der bisherigen Theorie des Wasserumlaufes ist die „Selbstverdampfung“ übersehen, die in einer aufsteigenden Wassersäule von Sättigungstemperatur auch ohne äußere Beheizung allein durch die Entlastung von dem hydrostatischen Druck der Wassersäule auftritt und die Verdampfung infolge Wärmezufuhr durch die Rohrwand erheblich übersteigen kann. Sie erklärt die bisweilen beobachtete Erscheinung der Umkehr des Wasserumlaufes, bei der im stark beheizten Rohr die Strömung abwärts gerichtet ist und im schwach oder gar nicht beheizten Rohr aufsteigt. Ist durch irgendeinen Umstand jein Umlauf in verkehrter Richtung zustande gekommen, so kann er unter Umständen in durchaus stabiler Weise fortbestehen. Ist nämlich die Erwärmung des herabsinkenden Wassers im beheizten Rohr geringer als die Zunahme der Sättigungstemperatur mit der Wassertiefe, so wird in dem Rohr trotz der Beheizung überhaupt kein Dampf gebildet, sondern die Dampferzeugung beginnt erst im beheizten Steigrohr.

Die vom Vortragenden auf Grund dieser Versuche entwickelte Theorie des Wasserumlaufes berücksichtigt die Relativgeschwindigkeit des Dampfes gegen das Wasser in der Gemisclisäule und die Selbstverdampfung. Die bei Steilrohrkesseln ermittelte Umlaufgeschwindigkeit von 1 bis 2 m/s nimmt mit wachsender Heizleistung des Steigrohres bis zu einem Höchstwert zu, um dann langsam abzunehmen.

Metallurgistenkongreß zu Düsseldorf. Besprechungsgegenstände. Anläßlich des in Düsseldorf vom 9.–12. September abzuhaltenden Kongresses der „Metallurgisten-Anstalt“ werden folgende Berichte zur Besprechung gelangen:

  • 1. „Untersuchung über die Kristallisierung des flüssigen Goldes.“ Prof. C. O. Bannister (Liverpool, England).
  • 2. „Idiomorphische Kupferoxydkristalle in Kupfer.“ Mr. C. Blazey (Port Kembla, New South Wales).
  • 3. „Luftbläschen in Gußstücken aus Aluminiumlegierung.“ Dr. N. F. Budgen (Birmingham, England).
  • 4. „Eine dilatometrische Untersuchung einiger zweiphasigen Reaktionen mit einer Variante.“ Prof. P. A. Chevenard (Imphy, Nievre, France, M. A. M. Portevin, und M. X. F. Wache, Paris, France).
  • 5. „Die relative Verrostung eisenhaltiger und nichteisenhaltiger Metalle und Legierungen. II. Teil. Ergebnisse einer siebenjährigen Aussetzung an die Luft in Birmingham.“ Dr. J. Newton Friend (Birmingham, England).
  • 6. „Ein verbesserter Differential-Ausdehnungsmesser.“ Herrn. Dr.-Ing. M. Haas, Aachen, und Herr Dr.-Ing. D. Uno (Aachen).
  • 7. „Eigenschaften der Lokomotiv-Feuerbüchsenträger und -wände.“ Dr. O. F. Hudson, Mr. T. M. Herbert, Mr. F. E. Ball and Mr. E, H, Bucknall (Birmingham, England).
  • 8. „Die „Verlängerung“ von 80:20 Nickelchromlegierung bei hohen Temperaturen.“ Mr. A. Glynne Lobley (Birmingham, England).
  • 9. „Metallographische Forschungsmethoden.“ Herr Dr. phil. G. Masing (Berlin-Siemensstadt).
  • 10. „Schmelzen in luftleeren Raum und Verminderung der Schrumpfhohlräume.“ Herr Dr. W. J. Rohn (Hanau a. Main).
  • 11. „Einige Forschungsmethoden der Physikalischen Metallurgie.“ Dr. W. Rosenhain (Teddington, England).
  • 12. „Neue Verfahren zum Schmelzen nicht eisenhaltiger Metalle in elektrischen Hochöfen.“ Herr Dipl.-Ing. M. Tama (Eberswalde).
  • 13. „Die Kupferverrostung und Oberflächenpatinaentwicklung an der freien Luft.“ Dr. W. H. J. Vernon und Mr. L. Whitby (London, England).
  • 14. „Einwirkung der in oberirdischen elektrischen Uebertragungskabeln erreichten Temperatur.“ Herr Dr.-Ing. A. von Zeerleder und P. Bourgeois (Neuhausen, Switzerland).

Teilnehmerkarten für den Kongreß find bei dem Schriftführer, Secretary of the Institute of Metals, 36 Victoria Street, London S. W. L, erhältlich.

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