Titel: | Ueber Kraftvertheilung von Centralstationen. |
Fundstelle: | Band 272, Jahrgang 1889, S. 204 |
Download: | XML |
Ueber Kraftvertheilung von
Centralstationen.
(Schluſs des Berichtes S. 97 d. Bd.)
Mit Abbildungen auf Tafel
5.
Ueber Kraftvertheilung von Centralstationen.
Die Art der Luftleitung in die Verbrauchsstellen wird durch die Skizze Fig. 4
erläutert. Die der Leitung o in der Pfeilrichtung
zuströmende Luft kommt durch den Hauptabsperrhahn e
zunächst in ein Filter, um hier Unreinigkeiten abzusetzen. Sodann geht sie auf ihrem
Wege weiter durch einen ähnlich wie in den Gasleitungen für die Gasmaschinen
angeordneten Gummibeutel f durch das Zählwerk a und das Druckverminderungsventil b in den Ofen c. Aus
letzterem strömt sie stark erwärmt in den Schieberkasten der Maschine A. Letztere wird aus dem Oeltropfer g geschmiert, welcher durch Leitung h von der Luftleitung o
aus unter den Druck der zugeleiteten Luft gesetzt wird, um das Schmiermittel durch
Leitung i in den Maschinencylinder zu fördern.
Die Kraftabgabe findet durch normale Dampfmaschinen beliebiger Construction statt.
Diese, meist älterer Ausführung, haben daher die verschiedensten Formen, sind theils
stehend, theils liegend, eincylindrig für kleinere, zweicylindrig für gröſsere
Effecte oder für elektrische Beleuchtung, und werden nur anstatt des Dampfes mit
gespannter Luft betrieben. Als Zugehör erscheinen der Luftmeſsapparat a (Fig. 4), ein
Druckregulator b, und ein Luftwärmofen c.
Der Luftmeſsapparat a ist ein kleines Gehäuse mit einem
Aluminium-Flügelrade im Inneren, wobei auf eine ringsum und genau centrische
Luftführung besondere Sorge genommen ist. Er wird mittels zweier riesiger, amtlich
geaichter Gasuhren empirisch getheilt. Eine beigegebene von halb zu halb Atmosphären
zeigende Scala ermöglicht die Volumsumrechnung von gespannter, auf Luft von
atmosphärischem Drucke. Nachdem durch die Registrirmanometer die im Hauptrohre
herrschende Spannung jederzeit bekannt ist, kann auch die Angabe der
Luftmeſsapparate stets richtig verwerthet werden.
Der Druckregulator b ist ein Doppelsitzventil mit
Hebelbelastung. Da hier die Arbeit unter stets gleicher Temperatur erfolgt, ist die
Wirkungsweise dieser Druckregulatoren ganz tadellos. Der Druck wird gewöhnlich auf 4
bis 4½at herabgesetzt und bleibt allerorts
bemerkenswerth constant, wenn auch die Spannung im Hauptrohre steigt oder fällt.
Hierdurch ist einer der wesentlichsten Vortheile dieser Art von Kraftvertheilung
begründet. Jede Maschine ist nämlich zeitweilig steigerungsfähig in ihrer Leistung.
Ursprünglich wird jede Anlage auf 4at
Betriebsdruck eingerichtet, ist aber ähnlich der Dampfmaschine auch höheren Druck
aufzunehmen bereit. Ja selbst ein Bruch in der Hauptleitung oder anderweitige
Nothwendigkeit theilweiser Absperrung der Leitungsrohre bedingt noch keinen
Stillstand der betriebenen Secundärmotoren, indem die Rohrleitung mit ihrer kilometerlangen Ausdehnung
eine bedeutende Windmenge birgt, welche für mehr als eine Stunde Zeit Vorrath an
Ueberschuſsspannung enthält. Dieser Vortheil ist bei keiner anderen Art von
Kraftvermittelung erreichbar.
In einem guſseisernen doppelwandigen Gehäuse t strömt
die Luft mit ermäſsigter Geschwindigkeit einen schlangenförmigen Weg auf und nieder
im Ringraume, indem letzterer eingegossene Rippen enthält, welche abwechselnd oben
und unten den Durchgang bieten. Auf dem centralen Roste brennt ein mäſsiges
Steinkohlen- oder Koksfeuer, welches beispielsweise bei der 40 pferdekräftigen
Anlage im Cercle du Château d'eau 2hl Koks wöchentlich und bei der 50pferdigen Anlage
der Druckerei des Figaro bei 7½ Stunden täglicher
Arbeit 50k täglich verbraucht (Oelverbrauch
dortselbst ¼k für 1 Stunde).
Um den Luftverbrauch der secundären Motoren zu erheben, wurde eine Versuchsmaschine
mit Thermometern und Manometern an allen Leitungsrohren, Indicatoren an beiden
Cylinderenden und einem Prony'schen Zaume am
Schwungrade, versehen. Die Erhebung der verbrauchten Luftmenge geschah auf doppeltem
Wege, indem eines der groſsen vorbeschriebenen Reservoire von 32½cbm Inhalt mit 6at gefüllt und aus der Abnahme der Spannung bei Berücksichtigung der
Temperaturverhältnisse – und aus dem Durchgange der ausströmenden Luft durch die
vorgenannten groſsen Gasometer der Total verbrauch während der Untersuchungszeit
beobachtet wurde. Das Reducirventil vor der Maschine hielt dabei den Druck constant,
theils bei 3½, theils bei 4½at, und die Arbeit
währte stets so lange, bis der Druck im Windkessel nahe zu dieser Tiefe sank.
Die Hauptabmessungen der Maschine waren:
Cylinder-Durchmesser
208mm
Kolbenhub
303mm
Umlaufzahl normal
128 in
1 Minute
Einströmrohr
40mm
weit
Ausströmrohr
58mm
„
Schwungrad- (Bremsrad-) Durchmesser
1500mm
Diese liegende Maschine, auf einem Holzrahmen von 80mm Stärke ober einem Ziegelfundamente aufgestellt, hatte
Zweischiebersteuerung, wobei der Expansionsschieber an einer Coulisse hing, deren
äuſsersten Stellungen für die kleinste und gröſste Füllung dienten. An der
Schwungradwelle sind daher drei Excenter neben einander. Ein Porterregulator hebt
und senkt die Coulisse.
Es wurden je mehrfache Versuche für dreierlei Arbeitsweisen vorgenommen, und
zwar:
1) Normalarbeit mit vorgewärmter Luft.
2) Arbeit mit ungewärmter Luft.
3) Arbeit mit vorgewärmter Luft und noch gesondert hinzukommende Wassereinspritzung
in den Luftvorwärmer.
1) Normale Arbeit mit vorgewärmter Luft.
Temperatur
der Zuströmluft
17°
„
„ vorgewärmten Luft
170°
„
„ Ausströmluft
+ 8°
Indicirte Arbeit
9,8 Pferd
Gebremste Arbeit
8,6 „
Verhaltniſs
\frac{\mbox{gebremste Arbeit}}{\mbox{indicirte
Arbeit}}=0,88
Luftverbrauch
für
1
Stunde
und
gebremste
Pferdekraft
22cbm
„
„
1
„
„
indicirte
„
19cbm,3.
2) Arbeit mit ungewärmter Luft.
Temperatur
der Zuströmluft
+ 17°
„
„ Ausströmluft
– 60°
„
„ sinkend bis
– 66°
Indicirte Arbeit
9,8 Pferd
Gebremste Arbeit
8,3 „
Verhaltniſs
\frac{\mbox{gebremste Arbeit}}{\mbox{indicirte
Arbeit}}=0,84
Luftverbrauch für 1 Stunde und gebremste Pferdekraft 38cbm.
Die Arbeit mit kalter Luft war nicht länger als nur während etwa 10 Minuten aufrecht
zu erhalten, indem das Ausströmrohr einfror. Dies ist jedoch kein Hinderniſs, daſs
die Secundärmaschinen jeden Augenblick angelassen werden können, wenn nur
gleichzeitig der Vorwärmofen angefeuert wird, indem bevor das Einfrieren
stattfindet, die Wirkung des Vorwärmofens beginnt.
Sollte die niedere Temperatur der Ausströmluft praktisch verwendet werden, so müſste
durch eine Vortrocknung der Gefahr des Einfrierens der Ausströmung vorgebeugt
werden. Solche Vortrocknung kann durch einfache Durchführung des erweiterten
Zuströmrohres durch den zu kühlenden Raum selbst geschehen, in welchem die
Temperatur nur nahe über Null erhalten wird. Die Abkühlung der Zuströmluft bewirkt
deren Trocknung und das ausgeschiedene Wasser wird durch Automaten leicht
entfernt.
3) Arbeit mit vorgewärmter Luft und Wassereinspritzung.
Temperatur
der Zuströmluft
17°
„
„ vorgewärmten Luft
170°
„
in der Ausströmluft
70°
Indicirte Arbeit
9,43 Pferd
Gebremste Arbeit
8,67 „
Verhaltniſs
\frac{\mbox{gebremste Arbeit}}{\mbox{indicirte
Arbeit}}=0,92
Luftverbrauch
für
1
Stunde
und
gebremste
Pferdekraft
16cbm
„
„
1
„
„
indicirte
„
14cbm,8.
Ein anderer Versuch ergab hierselbst nur 14cbm
Luftverbrauch für die Stunde und Bremspferdekraft, wobei aber der Oelverbrauch
wesentlich stieg, weshalb der Versuch auſser Betracht bleibt. Der Verbrauch an
Einspritzwasser beträgt hierbei stets etwa 4l für
1 Stunde und 1 . Der Kohlenverbrauch im Luftvorwärmofen ist aber hier höher
als bei Arbeit ohne
Injection und beträgt etwa 0k,3 für die Stunde und
1 .
Diese Art der Arbeit stand zur Zeit der Anwesenheit des Referenten noch nicht in
praktischer Verwendung, sondern war erst im Versuchsstadium.
Nur bei ganz kleinen Betrieben von unter ½ für Nähmaschinen, Drechslerbänke
u.s.w., werden kleine Maschinen mit rotirendem Kolben verwendet, welche theils an
der Decke aufgehangen sind, theils direkt an der Arbeitswelle angreifen. Ihr
Luftverbrauch ist etwa 60 bis 70cbm für 1 Stunde
und Bremspferdekraft. Da hierbei die ökonomische Frage ganz auſser Betracht kommt,
sichert die Bequemlichkeit des Antriebes die Verwendung auch dieser Motoren. Für
kurze Betriebszeit an Drehbänken u.s.w. erhalten sie nicht einmal den
Vorwärmofen.
I. Vergleichung der indicirten
Dampfleistung am Luftverdichter mit der gebremsten Leistung des Luftmotors.
1) Arbeit mit vorgewärmter Luft ohne Einspritzung. Eine
gebremste Pferdekraft benöthigt 22cbm Luft für die
Stunde. Um 1cbm derselben im Hauptwerke zu
erzeugen, sind bei dem heutigen Stande der Luftverdichter 0,1166 indicirte
Pferdekräfte am Dampfkolben nöthig, daher sind für 22cbm nöthig 0,1166.22 = 2,56 .
Der Gesammt-Nutzeffect ist daher =\frac{1}{2,56}=39 Proc.
Durch Verbesserung der Luftverdichter könnte derselbe (durch Vermeidung des 6 Proc.
betragenden Ueberdrucks-Verlustes) derartig steigen, daſs sich der Gesammteffect auf
\frac{1}{22\,.\,0,1096}=\frac{1}{2,4}=41\,1/2 Proc. stellt.
Durch bessere Einspritzung in die Luftverdichter und andere Verbesserungen,
insbesondere auch durch Benützung höherer Spannung und gröſserer Expansion bei den
Secundärmotoren, lieſsen sich noch ferner zwölf oder mehr Procente der ursprünglich
erzeugten Arbeit gewinnen, so daſs sich der Gesammteffect gegen 50 Proc. sicher
erbringen läſst.
2) Arbeit mit vorgewärmter Luft und Einspritzung. Eine
gebremste Pferdekraft verbraucht hierbei 16cbm
Luft in der Stunde. Diese benöthigt 16.0,1166 = 1,86 indicirt am
Dampfkolben der Hauptanlage. \frac{1}{1,86}=54 Proc., ist daher
der Arbeits-Nutzeffect bei den gegenwärtigen Luftverdichtern, von welchen bei
Ersparung weiterer 18 Proc. wie oben angeführt wurde, ein Totaleffect von 66 Proc.
erhältlich wird, wenn man von der geringen im Wärmeofen zur Verbrennung gelangenden
Kohlenmenge absehen will.
Das Verhältniſs zwischen der indicirten Dampfleistung am Verdichter und der
gebremsten Leistung am secundären Motor stellt sich daher:
Betriebsart
1. Heute
erhobeneVerhältnisse
2. Durch
einfacheVerbesserungenerreichbar
Für Arbeit mit einfach vor- gewärmter Luft
39
Proc.
50
Proc.
Für Arbeit mit vorgewärmter- Luft und
Einspritzung
54
„
66
„
Bei dem heute erhobenen Verhältnisse von 63 Proc. Nutzeffect der Verdichter und 88
Proc. Nutzeffect der secundären Motoren ist das nachweisbare Verhältniſs 0,63.0,88 =
55 Proc., während der Rest auf 39 Proc. hinab durch Rohrreibung und andere
Verlustquellen erklärt werden muſs.
II. Vergleichung der indicirten
Dampfleistung am Luftverdichter mit der indicirten Leistung des Luftmotors.
Dieser Vergleich entspricht mehr dem factischen Ersatze von Kesseldampf durch
gepreſste Luft an den einzelnen Verbrauchsstellen.
1) Arbeit mit vorgewärmter Luft. Eine indicirte
Pferdekraft benöthigt 19cbm,3 Luft für 1 Stunde,
für 1cbm derselben sind am Luftverdichter nöthig
0,1166 indicirte Pferde, daher für 19cbm,3 nöthig
0,1166.19,3 = 2,25 .
Der Gesammt-Nutzeffect ist daher \frac{1}{2,25}=44 Proc.
Durch die oben bezeichneten Verbesserungen, wobei etwa 18 Proc. Minderverluste
eintreten, könnte daher der Gesammteffect gebracht werden auf
44\,.\,\frac{100}{100-18}=53 Proc.
2) Arbeit mit vorgewärmter Luft und Einspritzung. Eine
indicirte Pferdekraft benöthigt 14cbm,8 Luft für
die Stunde. Diese benöthigen 14,8.0,1166 = 1,72 indicirt beim
Verdichter.
Der Nutzeffect beträgt hier also unter Vernachlässigung des kleinen Nebenaufwandes an
Kohle \frac{1}{1,72}=58 Proc., welcher sich bei den erwähnten
Ersparungen bis gegen 75 Proc. bringen läſst.
Das Verhältniſs zwischen der indicirten Dampfleistung am Luftverdichter und der
indicirten Leistung am Secundärmotor stellt sich daher:
Betriebsart
1. Heute
erhobeneVerhältnisse
2. Durch
einfacheVerbesserungenerreichbar
Arbeit mit vorgewärmter Luft allein
44
Proc.
53
Proc.
Arbeit mit vorgewärmter Luft und Einspritzung
58
„
75
„
Nachdem nun bei den groſsen Verbund-Dampfmaschinen, mit hoher Expansion und
Condensation arbeitend, die indicirte Pferdekraft leicht mit 0k,8 Kohle für die Stunde erbracht werden kann,
während bei Kleinmotoren mit ihren karg bemessenen Abmessungen von Kessel und Maschine die gebremste
Pferdekraft und Stunde gewöhnlich einschlieſslich Anheizen 4k Kohle und selbst noch mehr verbraucht, so ist es
selbst bei dem heutigen Verhältnisse von 39 bis 40 Proc. Nutzeffect möglich, die
Pferdekraft mit \frac{0,8}{0,4}=2^k Kohlenwerth dem Abnehmer zur
Verfügung zu stellen.
Thatsächlich findet die gepreſste Luft für kleinere Motoren in Paris für 1½cm für 1cbm (auf
atmosphärische Spannung bezogen) zahlreiche Abnehmer. Für gröſsere Anlagen tritt
noch eine wesentliche Preisverringerung hinzu. Die Nachfrage nach gepreſster Luft
ist jetzt derart groſs, daſs das Werk überangestrengt mit Heranziehung aller
Reservemaschinen und mit überhöhter Umlaufzahl arbeitend bis an die Grenze seiner
Leistungsfähigkeit ausgenützt ist, und keine neuen Anmeldungen bis zur Vollendung
der im Zuge befindlichen Vergröſserung (durch Kessel und Maschinen von Cockerill-Seraing) mehr annehmen kann.
Wird der Unterschied zwischen 2k Gestehungswerth
und 4k an Kohle für jede einzelne gebrauchte
Pferdekraft und Stunde bei eigener Kleinerzeugung der Dampfkraft zwischen
Unternehmung und Consumenten getheilt, so ergibt sich für jeden ein angemessener
Vortheil. Dabei entfällt aber die ganze mit dem Dampfkesselbetriebe verbundene Last
für den Industriellen sowohl, als seine Umgebung.
Anheizen, Kesselputzen und Reparaturen, Geräusch und Gefahr, Reserve und der Streit
wegen Rauchbelästigung der Nachbarschaft verschwinden von der Stunde der Einführung
der fernher geleiteten Kraft in die einzelnen Industriestätten, in welchen die
Heizer und der Platz, welchen früher die Dampfkessel einnahmen, nunmehr frei
werden.
Bei Verwendung verdichteter Luft als Kraftträger wird selbst eine Verbesserung der
Atmosphäre an Stelle der früheren Verschlechterung durch Kohlengase treten und auch
anderweitige Bedürfnisse können gedeckt werden, welche heute noch unerfüllt bleiben
müssen: Aufzüge in Häusern, motorischer Betrieb von Nähmaschinen, Pressen und
Drehbänken u.s.w., werden künftighin nicht durch Menschen, sondern durch die
übertragene Kraft ihren Antrieb erfahren und insbesondere wird die Ventilation von
Wohn- und Arbeitsräumen keiner weiteren Schwierigkeit begegnen. Das Verhältniſs des
Nutzeffectes würde sich noch weit günstiger stellen, wenn die in Paris
eingerichteten Dampfmaschinen auf jener Höhe stünden, wie solche erreichbar ist, und
würde ferner günstiger erscheinen, wenn als Ausgangspunkt des Vergleiches nicht der
Dampfkolben des Erstmotors gegenüber dem Schwungradumfange oder dem Arbeitskolben
des Secundärmotors genommen worden wäre, sondern wie es bei ähnlichen Berechnungen
über Kraftvertheilung erscheint, vom Beginne der Vertheilleitung ausgegangen worden
wäre.
Insbesondere bei dem Vergleiche mit elektrischer Transmission würde, soweit die
gegenwärtigen Verhältnisse bekannt sind, die Herstellung des elektrischen Stromes und
verdichteter Luft, beide von gleichem Arbeitsinhalte, bis zum Ausgangspunkte ihrer
Erzeugungsstätte annähernd die gleiche Ausgabsziffer ergeben.
Die Vertheilung würde annähernd nur im Falle deren Verwendung zur Lichterzeugung zu
Gunsten der elektrischen Transmission ausfallen, indem bei der Lufttransmission der
doppelte Verlust von Motor und damit betriebener Dynamo getragen werden muſs. Die
Vertheilung wird aber zu Gunsten der Lufttransmission erfolgen, wenn es sich um
Kraftabgabe zu anderweitigen motorischen Zwecken handelt, indem hier ein einziger
Luftmotor einzuschalten wäre, während die elektrische Leitung mit hochgespanntem
Strome, Transformator und Dynamomotor eine Verlustquelle mehr enthält und
ungünstiger würde. Auch die Anlagenkosten für die Kraftleiter (Kabel gegen Rohr)
stellen sich bei langen Leitungen ungünstiger für elektrische als
Lufttransmission.
Die Aufspeicherung von Arbeit in Gestalt gepreſster Luft in den Leitungsrohren
sichert in kostenloser Weise und durch längere Zeit den ungestörten Fortbetrieb der
Secundärmaschinen, wenn selbst eine Störung in der Hauptanlage oder dem Rohrstrange
platzgreifen sollte, während bei elektrischer Transmission dies durchaus nicht der
Fall ist.
Verdichtete Luft gestattet in vielen Fällen für Aufzüge und Ventilationsanlagen eine
direkte Verwendung. Ihre Verwendbarkeit für Kühlkammern ist bekannt und kann hier
als Nebenerscheinung, gleichsam als werthvolles Abfallsproduct ausgenützt werden.
Ihre vollkommene Gefahrlosigkeit und die selbst in die unteren Volksschichten
gedrungene Vertrautheit mit der Wartung der Kolbenmaschinen gestattet die allseitige
Verwendung und Bedienung durch billige und nicht eigens geschulte Wärter. All diese
Vortheile lassen die Lufttransmission als lebensfähig erscheinen, selbst wenn eine
elektrische Transmission örtlich schon bestehen sollte; wo dies aber nicht der Fall
ist, erscheint deren Einführung vom allgemein menschlichen, nationalökonomischen,
technischen und sanitären Standpunkte geradezu als Segen für eine groſse Stadt.
Höchst mannigfaltig ist in Paris die Verwendung der Preſsluft. Die pneumatisch
stellbaren Uhren, gegenwärtig etwa 10000, beanspruchen allein 3000km Luftleitung und 180cbm Luftverbrauch die Stunde. Die französische Bank betreibt mit Preſsluft
eine eigene Rohrpost in ihren Bureaus; die zahlreichen hydraulischen Aufzüge in der
Stadt werden mehr und mehr, weil das Wasser zu theuer ist, für Luftbetrieb
umgearbeitet; dasselbe ist bei Bier- und Wein-Druckapparaten der Fall; ein Arzt hat
pneumatische Bäder für Lungenkranke eingerichtet. Am wichtigsten ist natürlich die
Verwendung für Maschinenbetrieb – um so mehr, als bei der Enge der Pariser
Werkstätten Dampfmaschinenbetriebe groſse Uebelstände mit sich bringen. Für deutsche
Begriffe sind die Zustände in diesen Werkstätten, wo oft Maschine auf Maschine steht, überhaupt
unerhört, und man sollte es nicht für möglich halten, wie sich die Leute betreffs
Anbringung der Maschinen vielfach zu helfen wissen. Die Preſsluftmaschinen besitzen
dabei den groſsen Vortheil, daſs sie durchaus keiner sachverständigen Ueberwachung
bedürfen; ehemalige Dampfmaschinen können zudem ohne Weiteres mit Preſsluft
betrieben werden. Ein wichtiger Umstand liegt aber in der Abkühlung, welche die
Preſsluft, sobald beim Verbrauche der Druck nachläſst, erleidet. Vielfach, z.B. bei
Conditoren, soll gerade Kälte erzeugt werden, und so betreibt beispielsweise der
Conditor mittels Preſsluft seine Rührwerke, seine elektrische Beleuchtung und seine
Gefriervorrichtungen. Die Bourse de commerce hält
solcherweise die Keller kalt, in welchen die nicht sogleich in die Markthallen
gelangenden Lebensmittel aufbewahrt werden. Es besteht eine Kühlkammer für 400
geschlachtete Hammel, die in Eis von Australien nach Havre gekommen und von da in
Eiswaggons nach Paris befördert werden. Sogar die Morgue schützt ihre Leichen
mittels Preſsluftkühlung vor Verwesung; es liegt dort eine Leiche, deren Erhaltung
für gerichtliche Zwecke erfordert wurde, bereits seit zwei Jahren unverändert. Was
die Verwendung der Preſsluft für Erzeugung elektrischen Lichtes betrifft, so fand
diese in Paris besonders geeigneten Boden, da die ursprünglich begründeten
Elektricitätsgesellschaften die auf sie gesetzten Erwartungen nicht erfüllt hatten;
wie weit im Uebrigen aber die Verwendung der Preſsluft geht, mag der Fall zeigen,
daſs sogar Zahnbohrmaschinen mit derselben betrieben werden.
Anlage zur Vertheilung verdichteter Luft in Birmingham.
In der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure,
1888 * S. 681, wird über einen Vortrag berichtet, welchen der Oberingenieur
genannter Anlage, Ingenieur Sturgeon, in dem North Staffordshire Institute of Mining and Mechanical
Engineers gehalten hat.
Das in groſsartigem Maſsstabe gehaltene Werk liegt an einer Grenzlinie des zu
versorgenden Bezirkes zwischen der Midland-Bahn und dem Birmingham-Warwick-Kanale,
durch eine Straſse in zwei Theile zerlegt, deren einer die allmählich in Betrieb zu
setzenden Anlagen für 15 Maschinen zu je 1000 aufnehmen soll, während der
andere für die Erzeugung weiterer, etwa später abzugebender 16000 Platz
bietet. Ein von der hochgelegenen Eisenbahn abgezweigtes Geleise führt auf einem
Viaducte an den Gasgeneratoren vorüber, in welche die Kohlen unmittelbar vom Waggon
gestürzt werden. Jedoch soll die Absicht bestehen, auch Abfallstoffe aus der Stadt
zu verbrennen. Die durch Dampfstrahlgebläse betriebenen Wilson'schen Gasapparate entsprechen einer Leistung für je 500 .
Das Gas wird durch gemauerte unterirdische Kanäle geradewegs unter die Kessel
geführt; wegen geringerer Explosionsgefahr und rascher Reinigung sind Röhrenkessel
mit 160 auf 1
Quadratzoll = rd. 11at Ueberdruck gewählt, welche
von derselben Fabrik geliefert sind, wie die Generatoren. Für beide Apparate ist
eine fünffache Verdampfung bei Verwendung geringwertiger Kohle (5 M. für 1t) zugesichert worden. Da ferner für die
Dreifach-Expansionsmaschinen von je 1000 ein stündlicher Dampfverbrauch von
höchstens 7k,5 für 1 indicirte Pferdekraft
gewährleistet ist, so hat die Gesellschaft den obigen Voraussetzungen der
Krafterzeugung gegenüber vollständige Sicherheit.
Die Lage der Kessel – je drei unter der zugehörigen Dampfmaschine – ist durch den
sehr hohen Preis des Grund und Bodens bedingt; da jedoch die Fundamente und das
gesammte Erdgeschoſs (Kesselhaus) aus Betonmauerwerk äuſserst zuverlässig
hergestellt sind, so ergibt sich für die Fundamentirung der Maschinen keinerlei
Bedenken. Für die einzelnen Maschinen bestehen besondere Gebäude, welche jedoch,
soweit sie neben einander liegen, entsprechend verbunden sind.
Die Gesammtanordnung der Maschinen geht aus Fig. 5 hervor. Die in den
3 Dampfcylindern von 20 Zoll (508mm), 30 Zoll
(762mm) und 49 Zoll (1245mm) Durchmesser bei 4 Fuſs (1220mm) Hub entwickelte Kraft wird von 3 Balanciers
auf die an beiden Seiten der letzteren gekuppelten, einseitig wirkenden 6 Luft
Verdichter übertragen. Andererseits treiben die Balanciers die den Cylindern
gegenüberliegende Schwungradachse mit 3 um 120° gegen einander versetzten Kurbeln.
Bei den Luftverdichtern (Fig. 6) ist besondere
Sorgfalt auf die Kühlung verwendet. Ist der nur einseitig geschlossene Cylinder
schon sehr geeignet, den volumetrischen Wirkungsgrad möglichst groſs zu erhalten, so
wirkt das um den Cylinder und durch die hohlen Ventile umlaufende Wasser ganz
besonders auf Herabminderung des schädlichen Druckes.
Die Verdichter sind nach Greig's Patent ausgeführt; der
Kolben mit den Saugventilen geht am oberen Hubende etwas über den Sitz des
Druckventiles, welches den ganzen Cylinderquerschnitt einnimmt, hinaus, trifft so in
der Nähe des Wendepunktes das nur langsam niedersinkende Ventil, welches nunmehr mit
dem Kolben niedergeht, bis es seinen Sitz erreicht hat. Dies geschieht, der
ebenfalls nur langsamen Bewegung des Kolbens beim Hubwechsel entsprechend, sehr
sanft, wodurch eine geringe und gleichmäſsige Abnutzung des Ventiles und ein
stoſsfreier Gang bewirkt wird. Die zusammengehörigen Verdichter einer Maschine
liefern stündlich bei der gröſsten Umdrehungszahl (80 in der Minute) 56cbm,6 Luft zu 3at,2 Ueberdruck, welche sie durch Rohrleitung von den Dachlaternen aus
einsaugen. Hier angebrachte Filtersiebe sollen die groben Verunreinigungen der Luft
beseitigen.
Die Condensatoren befinden sich im Erdgeschosse und sind nach Wilsons Patent, Oberflächen- und Einspritzsystem mit einander verbunden,
gebaut. Das dafür und zur Kühlung der Luft u.s.w. erforderliche Wasser wird dem
bereits erwähnten Schiffskanale entnommen und muſs, bevor es in diesen zurückgeführt wird, in einem
breiten Graben gekühlt werden.
Wohl die gröſsten Schwierigkeiten wurden der Gesellschaft bezüglich der Rohrleitung
bereitet. Die Furcht vor Rohrbrüchen und damit zusammenhängenden
„Explosionen“ veranlaſste die Stadtverwaltung, möglichst ausgedehnte
Sicherheitsmaſsregeln zu verlangen. Es muſsten schweiſseiserne Rohre verwendet
werden, bei welchen in Entfernungen von wenigen hundert Metern Ventile eingeschaltet
wurden. Diese schlieſsen im Falle eines Rohrbruches selbsthätig die schadhafte Seite
ab, da durch den hierbei entstehenden Ueberdruck die Ventilkugel gegen einen
Dichtungsring geworfen wird; auch kann dies durch einen von auſsen beweglichen,
durch eine Stopfbüchse hindurchgehenden Zug geschehen.
Die Ventilkasten dienen auch zur Aufnahme der Compensationsrohre mittels
Stopfbüchsen. Es wurde für gut befunden, die Leitungmöglichst nahe der
Straſsenobertläche zu legen, was um so eher anging, als die Rohre zunächst in
BetontrögeDiese Tröge werden auf dem Werke selbst aus Schlacken der benachbarten
Hütten, Kies und Cement in besonderen Formen hergestellt. gelegt
wurden, welche bei der groſsen Auflagefläche das Rohr genügend schützen, da auch die
aus gleichem Materiale gefertigten und abnehmbaren Deckel sehr widerstandsfähig
sind. Um trotz eines möglicherweise eintretenden Hauptrohrbruches keine
Betriebsunterbrechung zu haben, ist bis zu demjenigen Punkte, an welchem durch die
Verzweigung der Rohre ein Zufluſs der Luft von mindestens zwei Seiten gesichert
erscheint, eine doppelte Leitung von etwa 600mm
Durchmesser von der Hauptanstalt aus vorgesehen.
Bei Berechnung der Nutzleistung der Preſsanlage und der Leitung wurden die
Beobachtungen am Gotthard-Tunnel und die Diagramme von Luftverdichtern der
Frood-Colliery, einer Kohlengrube, zu Grunde gelegt, welche jedoch keine Kühlung der
Ventile hatten. Der mittlere Luftverdichtungsdruck betrug hierbei 1,6k/qcm; durch die
Ventilkühlung wird der mittlere Druck auf 1,33k/qcm herabgezogen. Dieser Gewinn
erscheint sehr bedeutend; er erklärt sich jedoch dadurch, daſs die sämmtlichen
Lufttheilchen die Kühlfläche des Ventiles treffen, bevor sie den Cylinder verlassen,
während die Wandungen des letzteren nur von einem Theile der Luft berührt werden.
Die Reibung in den Maschinen ergab sich zu 10 Proc. der indicirten Leistung (bei
kleinerem Durchmesser des Luftverdichters und liegender Anordnung). Rechnet man
hierzu noch 15 Proc. Verlust durch Ventil widerstand, Undichtigkeiten und Reibung in
der LeitungBeim St. Gotthard-Tunnel ergab sich nach den dort angestellten Versuchen die
Reibung der Luft zu 1/200 der Reibung des Wassers bei gleicher
Geschwindigkeit., so ergibt sich für die Dampfmaschine ein
mittlerer zu indicirender Druck von 1,66k/qcm. Unter diesen Voraussetzungen
Kosten der Preßluftkraft nach ind.
Pferdekräften.
Nummer
Art der Verwendung der Preſsluftvon 3at,2 in den Maschinen
derConsumenten
ErforderlicheLuftmengeauf 1 ind.
Kosten in derStunde zu 5 d für1000
Cubikfuſs
Kosten in derStunde mit Rabattbei 24
Proc.Verdienst
Kosten i. Jahr(2700 Stunden)zu 5 d
für1000 Cubikfuſs
Kosten i. Jahrmit Rabatt bei24 Proc.
Verdienst
Verhältniſs zwi-schen ind. Leistungder
Maschinen ander Verbrauchs-stelle und an
derHauptstelle
Kohlenverbrauchfür 1 ind. -Std.an
der Verbrauchs-stelle bei 0k,75Kohlenaufwand ander Hauptstelle
Bei Erhitzung der Luft ist
Abhitzevorausgesetz
stündlichCubikfuſs
d
d
₤ sh d
₤ sh d
k
1
Luft auf 160° C. erhitzt und bis zum atm. Druck expandirt
125,4
0,627
0,598
7 1 1
6 14 6½
0,846
0,89
2
Luft auf 100° C. erhitzt und bis zum atm. Druck expandirt
145,4
0,729
0,696
8 4 0
7 16 7
0,728
1,03
3
Luft expandirt ohne Erhitzung, wobei kalte Luft zur Eiserzeugung
gewonnen wird. – Maſsgebender
Fall.
188,45cbm,3
0,9428 Pf.
0,8997,6 Pf.
10 12 0 212 M.
10 2 3 202 M.
0,564
1,33
4
Luft auf 100° C. erhitzt und bis zu 0,75k/qcm
expandirt
240,6
1,203
1,148
13 10 8
12 18 3½
0,440
1,71
5
Luft nicht erhitzt, bei ¾ Füllung in gew.
Einschiebermaschinen
258,0
1,290
1,231
14 10 3
13 17 0
0,411
1,83
6
Luft nicht erhitzt, bei voller Füllung
331,8
1,659
1,583
18 13 3
17 16 2
0,319
2,35
Für groſse Abnehmer soll bei obigen Preisen noch eine Ermäſsigung auf die Hälfte
möglich sein.
und den von der Fabrik verbürgten Leistungen der Maschinen-
und Kesselanlage u.s.w. berechnet Sturgeon die
nebenstehende Tabelle, worin auch noch 8 Proc. Druckverlust in der Maschine des
Abnehmers berücksichtigt sind.
Die in dieser Tabelle aufgeführte Erhitzung wird kostenlos in die Rechnung
eingeführt, da die Verwendung von Abhitze vorausgesetzt ist, eine Möglichkeit,
welche diesem Systeme allein zugeschrieben wird. Maſsgebend für die wirklichen
Kosten ist nur Nr. 3, wobei kalte Luft ausströmt. Es werden hier 56,4 Proc. der
aufgewendeten indicirten Arbeit wiedergewonnen, so daſs also die oben erwähnten
Voraussetzungen Sturgeon's sämmtlich erfüllt sind. Das
Fehlen des Abdampfes zu Heizungszwecken dürfte in unserem Klima der Anwendung des
Systemes in manchen Fällen hinderlich sein, falls man die Luft nicht durch besondere
Erwärmung zur Heizung verwendbar machen will. Was hierbei im Winter von Nachtheil
ist, wird in der heiſsen Jahreszeit zum Vorzuge, indem man durch Kühlung der Räume
mittels der ausströmenden Luft Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit der Arbeiter
erhöht.
Einer sehr sorgfältigen Erwägung bedurfte die Regelung der Kraftquelle, d.h. der
Gasgeneratoren, entsprechend dem Kraftbedarfe. Sie ist in der Art ausgeführt, daſs
bei steigendem Kesseldrucke, in Folge geringen Luftverbrauches, z.B. in der
Mittagszeit, der Dampfzufluſs zu den Düsen der Dampfstrahlgebläse selbsthätig
vermindert wird. Da dies für alle Apparate gleichzeitig geschieht, so ist die
Wirkung eine äuſserst rasche, um so mehr, als für die Speisung der beregten Gebläse
ein besonderer, von Hand gefeuerter Kessel mit niedrigem Drucke dient, der ja
ohnehin für das Anlassen der Generatoren nothwendig ist. In Verbindung mit diesem
Kessel steht ein 200pferdiger Luftverdichter, welcher für nächtlichen Kraftbedarf
ausreichend sein dürfte.
Die Menge der an die Abnehmer abgegebenen Luft wird durch die in Fig. 7 und 8 dargestellte Vorrichtung
gemessen, bei welcher durch Nuth a und Zapfen b die beiden Kolben k bei
der Umdrehung des zur Abdichtung dienenden Führungscylinders c am Rande des Gehäuses c1 entlang bewegt werden, wobei eine dem
Volumenunterschiede der beiden Cylinder c1 und c entsprechende
Luftmenge bei jeder Umdrehung hindurchgeht. Die Achse m
des Führungscylinders c überträgt die Umdrehungen nicht
unmittelbar auf das Zählwerk, sondern es ist, um dem wechselnden Leitungsdrucke
Rechnung zu tragen, ein sinnreiches Werk eingeschaltet, welches das durch die
Meſsvorrichtung bestimmte Volumen dem Drucke proportional berichtigt. Das von m bewegte verschiebbare Antriebsrad r (Fig. 9 und 10) eines rechtwinkeligen
Plan-ReibradgetriebesDas zweite Planrad p1
, welches, durch Feder f abgestützt, lose auf der Achse x
sitzt, dient zur Hervorbringung des Normaldruckes für Uebertragung der
Bewegung. wird durch eine Bourdon'sche Feder dem Leitungsdrucke entsprechend verschoben, so daſs die Zeiger des Zählwerkes
stets das auf Normaldruck umgerechnete Volumen bezieh. die gelieferte Kraft
anzeigen. An dem Planrade p befinden sich Contacte,
welche durch eine elektrische Leitung nach der Hauptanstalt einen Verbrauch von je
1000 Cubikfuſs anzeigen.
Da nur eine einzige Hauptleitung verlegt ist, an welche sämmtliche Verbrauchsstellen
anschlieſsen, so muſste Vorsorge getroffen werden, daſs die Zeichengebung
augenblicklich erfolgt, um zu verhindern, daſs eine im Augenblicke des Contactes
aufhörende Luftentnahme den Strom dauernd geschlossen erhält, und um die
gleichzeitige Meldung zweier Meſsvorrichtungen thunlichst zu vermeiden. Es geschieht
dies durch Auslösung des Contactes mittels eines durch den geschlossenen Strom
erregten Magneten. Die Angaben sämmtlicher Meſsvorrichtungen, welche auf einem
Hauptzählwerke an der Station zum Ausdrucke kommen, verglichen mit der unmittelbaren
Messung durch ein Zählwerk an den Maschinen, gewähren eine gute Uebersicht über
etwaige Undichtigkeiten der Leitung, welche beim Aufheben der über den Ventilkasten
befindlichen Straſsendeckel durch das Geräusch der ausströmenden Luft aufgefunden
werden können.
So lange nicht der Kohlenverbrauch einer Anlage erheblich unter 1k,5 für 1 indicirte Pferdekraft-Stunde
zurückbleibt, wird, abgesehen von den Kosten für den Heizer, für Verzinsung,
Abschreibung u.s.w. der Kesselanlage, die Anstalt immer noch einen groſsen Vorsprung
haben. Es dürfte unter Berücksichtigung des Verdienstes der Gesellschaft ein
Verbrauch von 50 bis 100 immerhin noch mit Vortheil von dieser zu entnehmen
sein, besonders, wenn der Betrieb kein ununterbrochener ist. Jedoch rechnet die
Gesellschaft auf weit erheblichere Kraftabnehmer., welche entsprechend billigere
Tarife erhalten sollen. Auſserdem haben die Abnehmer nach einer sehr weisen
Beschränkung der Concession durch den Parlamentsbeschluſs zur Hälfte an dem
Verdienste der Gesellschaft theil, sobald er 10 Proc. übersteigt. Die
Gewinnberechnung ergab bei den obigen zugesicherten Leistungen und einem vorher
bedungenen Kostenpreise der gesammten Anlage von 300000 M. für 6000
(bezieh. 550000 M. für 15000 ) eine Verzinsung von 13 Proc. (bezieh. 17
Proc), was für etwa eintretende Enttäuschungen immer noch genügend Spielraum
zuläſst. Jedenfalls aber dürften die segensreichen Wirkungen, welche diese Anlagen
dem Allgemeinwohle zu bieten bestimmt sind, nicht zu unterschätzen und auch für
deutsche Verhältnisse der Beachtung werth sein.