Titel: | Polytechnische Rundschau. |
Autor: | L. C. Wolff |
Fundstelle: | Band 323, Jahrgang 1908, S. 622 |
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Polytechnische Rundschau.
Polytechnische Rundschau.
Zementsilo in Eisenbeton.
Die Eisenbetonkonstruktion des Silos ist 39,6 m lang, 10,9 m breit und 12 m hoch. Die
fünf nebeneinander liegenden Kammern haben 7,25 und 10,22 m Lichtweiten und 860 cbm
Inhalt. Die längeren Querwände sind unten 60 cm, oben 30 cm stark, die kürzeren
zwischen je zwei Querwänden eingespannten Längswände nur 45 bezw. 30 cm. Sämtliche
Wände sind in wagerechter Richtung beiderseits durch Rundeisen von 20 mm Durchm.
bewehrt. Außerdem sind senkrechte Verteilungsstäbe von 8 mm Durchm. eingelegt.
Besonders stark wurden die Ecken zur Aufnahme der Eckmomente ausgebildet, da die
Eckmomente auch bei der Berechnung der Wandstärken in Rechnung gesetzt sind.
Die Kammern bilden auf dem Fundament frei aufstehende Rahmen, die durch den
seitlichen Druck der Zementmasse beansprucht werden. Nach der Erddrucktheorie ist
der Flächendruck auf die Silowände
q=\gamma\,h\,tg^2\,\left(45-\frac{\varphi}{2}\right)=260\,h
für γ = 1500 kg/cbm und φ = 45°.
Dieser Wert wird jedoch wegen der Reibung an den Silowänden und des Einflusses der
gegenüberliegenden Wände auf q = 245 h ermäßigt.
Für die Ermittlung der Eckmomente ist angenommen, daß durch die letzteren der rechte
Winkel zwischen den Längs- und Querwänden nicht verändert wird. Sind a und b die Seitenlängen
eines in sich geschlossenen rechteckigen Rahmens (a >
b) und J1 und J2 die zugehörigen Trägheitsmomente, so ist das
Eckmoment:
M=\frac{1}{12}\,q\,\cdot\,\frac{a^3+\frac{J_1}{J_2}\,\cdot\,b^3}{a+\frac{J_1}{J_2}\,b}=q\,a^2\,\cdot\,C=\mu\,\cdot\,C.
Hierbei ist μ das Einspannmoment einer wagerecht
eingespannten Platte von der Länge a und C eine Konstante, die von den Werten
\frac{b}{a} und \frac{J_1}{J_2} abhängig
ist. Im vorliegenden Falle ist
\frac{b}{a}=\frac{7,8}{10,45}=0,75 und
\frac{J_1}{J_2}=3,
daher ist C = 0,70 und M = 0,70 μ. Bei gleichen
Trägheitsmomenten beider Wände ist C = 0,85. Sind auch
noch die Längen a und b
gleich, so ist C = 1 und
M=\frac{1}{12}\,q\,a^2.
Da die Wände der nebeneinander liegenden Kammern durch die Armierung miteinander
verbunden sind, so ist unter Annahme des Zusammenhanges der Wände über drei Kammern
der gegenseitige Einfluß auf die Größe der Eckmomente gleichfalls unter der Annahme
der Unveränderlichkeit der rechten Winkel und unter Berücksichtigung verschiedener
Belastungen bei voller und leerer Kammer ermittelt. Hierbei ergeben sich, wie zu
erwarten war, teilweise ungünstigere Werte. Die Momente in den Wandmitten erhält man
als Differenz der Momente für freie Auflagerung an den Enden und der Eckmomente.
Für die Berechnung der Eisenbetonquerschnitte wurde bei den Querwänden Eck- und
Feldmoment zu 0,839 μ, bei den Längswänden zu 0,766 μ bezw. 0,301 μ
angenommen. (Reich.) [Beton und Eisen 1908, S. 171 bis
175.]
Dr.-Ing. P. Weiske.
Berechnung doppelt armierter Betonbalken.
Die amtlichen Bestimmungen vom 24. Mai 1907 enthalten keine Bestimmungen für die
Berechnung doppelt armierter Plattenbalken, bei denen die Nullinie den Steg
schneidet. Daher wird ein Verfahren angegeben, das die Anwendung der amtlichen
Formeln für den einfach armierten Plattenbalken gestattet.
Man ersetzt den später zu ermittelnden Eisenquerschnitt der Druckzone durch eine
Verbreitung der Druckplatte von der wirklichen Breite b
und der Stärke d, die man willkürlich annimmt, und
ermittelt für diesen gedachten Betondruckquerschnitt und den vorhandenen
Eisenzugquerschnitt den Abstand der Nullinie x von der
Druckkante, die Druckspannungen in der Plattenober- und Unterkante σ0 und σu und die
Eisenzugspannung σe.
Das Gleichgewicht zwischen den innereren Zug- und Druckkräften bedingt zwischen der
durch besondere Druckeiseneinlagen aufzunehmenden Druckkraft D und den vorhandenen Spannungen und Querschnittsgrößen die Beziehung:
D=\sigma_e\,\cdot\,f\,e-\frac{\sigma_o+\sigma_u}{2}\,\cdot\,b\,d
. . . . 1)
Von dem Abstand der Druckeisen a von der
Plattenoberkante hängt ihr erforderlicher Querschnitt fe' und ihre Beanspruchung σe' ab.
Wegen der dreieckigen Form des Spannungsdiagramms erhält man:
\sigma_e'=\frac{\sigma_0\,(x-a)\,\cdot\,15}{x} .
. . . . 2)
und da fe' σe' = D sein muß,
f\,e'=\frac{D\,\cdot\,x}{\sigma_0\,(x-a)\,\cdot\,15} . . . .
. 3)
An mehreren Beispielen wird die Rechnungsweise erläutert und gezeigt, daß das
Verfahren auch auf Eisenbetonplatten anwendbar ist. In diesem Falle stimmen die
Ergebnisse mit der amtlichen Berechnungsweise überein. (Will.) [Beton u. Eisen 1908, S. 194.]
Dr.-Ing. P. Weiske.
Autogene Schweißung.
Im Gießereibetriebe sollte die Anwendung der autogenen Schweißung mit
Azetylen-Sauerstoff einstweilen auf die Ausbesserung von Stellen mit Gußfehlern
(Poren) beschränkt bleiben; beim Verschweißen von Rissen und gebrochenen Teilen hat
die örtliche hohe Erhitzung durch die Stichflamme Ausdehnung des Materials und dann
beim nachfolgenden Erkalten leicht die Entstehung von Spannungen im geschweißten
Stück zur Folge. Durch Vorwärmen des Stückes kann dieser Mangel nicht immer mit
Sicherheit behoben werden. Im übrigen gelingt das Schweißen bei Feinguß besser als
bei gewöhnlichem Grauguß. Schmiedbarer Guß und Stahlguß lassen sich fast ebenso gut
schweißen als Flußeisen.
In allen Fällen soll das Zugabematerial, mit dem das Ausfüllen der Schweißstelle
erfolgt, von möglichst gleicher Zusammensetzung sein, wie das auszubessernde Stück.
Die Apparate sollen transportabel sein, damit sie an die einzelnen Gußstücke leicht
herangebracht werden können, und nicht erforderlich wird, die Gußstücke
fortzuschaffen oder lange Rohrleitungen in der Gießerei zu verlegen. Die
Verwendungsweise der Apparate ist durch Darstellungen der transportablen
Schweißanlagen von Keller & Knappich G. m. b. H. veranschaulicht. Die Apparate arbeiten mit feinkörnigem
Karbid, das dem Gasverbrauch entsprechend aus einem Gummischlauch in den
Wasserüberschuß gelangt, indem der Schlauch beim Heben der Gasbehälterglocke so
gebogen wird, daß die Karbidzufuhr unterbrochen ists. D. p. J. 1908, S. 590..
[Zeitschrift für Dampfkessel und Maschinenbetrieb 1908, S. 336–338.]
Wasserkraftanlage „La Dernier“ am Orbe-Fluß.
Dieses beim Orte Vallorbe (Schweiz) gelegene Kraftwerk hat neben der Erzeugung von
elektrischem Strom noch die Aufgabe, den Abfluß aus dem Joux-See zu regulieren,
welcher etwa 1000 m hoch im Jura-Gebirge liegt und bei ungefähr 10 qkm
Wasseroberfläche eine größte Tiefe von 34 m aufweist. Das Wasser aus diesem durch
reichliche Quellen gespeisten See suchte bisher stets seinen Weg entweder durch
unterirdische Kanäle oder durch Risse und Trichter im Gebirge, die aber alles in
allem nicht mehr als 5–6 cbm i. d. Sekunde bei höchstem Wasserstande bewältigen
konnten, so daß die am Auslauf des Sees, dem Orbe-Fluß, gelegenen Orte, insbesondere
bei starken Niederschlägen immer der Gefahr von Ueberschwemmungen ausgesetzt waren.
Um einen für alle Fälle ausreichenden Schutz hiergegen zu schaffen, sind zunächst
alle bekannten Abflußstellen des Joux-Sees durch Dämme aus Beton und Mauerwerk
abgeschlossen worden, deren Kronen in der Höhe von 1008,5 m Ueberlaufstellen
besitzen. Dem auf diese Weise abgegrenzten See wird nunmehr das Wasser in einer
Menge bis zu 20 cbm i. d. Sekunde am äußersten Nordende durch einen gemauerten
Kanal, dessen Sohle in 1003,3 m Höhe liegt und einen daran anschließenden 2632 m
langen Stollen von 2,20 m Breite und 2,66 m Höhe entnommen, der zum größten Teil
durch festes Gebirge hindurchgetrieben ist, und ein Gefälle von 3‰ besitzt. An
diesen Stollen schließt sich das Wasserschloß, ein sowohl an die Druckleitungen als
auch an die Abflußleitungen angeschlossener, mit den erforderlichen Schützen
versehener Ausgleichbehälter, welcher dazu dient, das zufließende Wasser entweder in
der erforderlichen Menge zum Kraftwerk, oder, wenn dieses stillgesetzt ist, durch
zwei 722 m lange Abflußleitungen von 235 m Gefälle unmittelbar zum Flusse Orbe
gelangen zu lassen, so daß auch bei längeren Betriebspausen des Kraftwerkes kein
gefährlicher Rückstau eintreten kann. Die Druckleitungen selbst, von denen im ganzen
drei vorhanden sind, aber eine nur zur Aushilfe dient, haben jede etwa 620 m
Gesamtlänge und bestehen aus weichen, geschweißten Stahlrohren, die mit Hilfe von
gepreßten Flanschen aus Schmiedeeisen verbunden sind. Der Durchmesser nimmt von 1200
mm auf 1000 mm nach unten ab, die Wandstärke von 8 mm auf 20 mm nach unten zu.
Die verfügbare Kraftleistung des Werkes wird dadurch bestimmt, daß die Schwankungen
des Wasserspiegels im See höchstens 3,5 m betragen dürfen. Bei Annahme eines
Wirkungsgrades von 75 v. H. für die Turbinen und eines Nutzgefälles von 234 m kann
man demnach unter Berücksichtigung der vorherrschenden Niederschlagverhältnisse etwa
120 aufeinanderfolgende Tage des Jahres auf den höchsten Wasserstand, 1008,5 m, im
See und damit auf eine fortlaufende verfügbare Leistung von 6740 PS rechnen, während
im übrigen nur 3720 PS verfügbar sein würden. Da man jedoch den verfügbaren
Wasservorrat auch in kürzerer Zeit verbrauchen kann, so sind die Maschinen auf 10000
PS Gesamtleistung bemessen worden um starke Ueberlastungen des Werkes bewältigen zu
können.
Das am rechten Ufer des Orbe-Flusses erbaute Maschinenhaus von 55 m Länge, 12,5 m
Breite und 10 m Höhe enthält gegenwärtig 10 Turbineneinheiten, nämlich 5
Einheiten von je 1000, 2 Einheiten von je 1600 PS Leistung, welche mit 375 Umdreh.
i. d. Minute laufen, und 3 Erregereinheiten von je 150 PS bei 750 Umdreh. i. d.
Minute. Alle Turbinen sind nach der Pelton-Bauart für
große Gefälle entworfen und mit hydraulischen Regulatoren von Escher, Wyß & Cie.
versehen (s. Fig. 1). Die Zunge L in der Einlaufdüse D,
welche durch den Druck des Kraftwassers gegen die Turbine gedrückt wird, also
bestrebt ist, die Oeffnung o zu erweitern, wird von dem
Kolben P in ihrer Lage erhalten, solange der
Wasserdruck auf diesen Kolben nicht durch den Druck von Wasser über dem Kolben
ausgeglichen wird. Geschieht das, so folgt die Zunge dem Druck des Wassers und gibt
eine größere Oeffnung o frei. Der Regulator beeinflußt
nur ein kleines Ventil s, welches Druckwasser über den
den Zutritt zum Kolben P steuernden Schieber S eintreten läßt und hierdurch die Regulierbewegung
einleitet. Mit dem Reguliergestänge ist ferner ein Schieber verbunden, durch welchen
das beim Schließen der Düsenöffnung überschüssig werdende Wasser sofort in eine
Nebenleitung abgelassen wird, so daß keine Druckstöße in den Hauptleitungen
entstehen können. Die Abnahmeversuche haben als Wirkungsgrade 78 v. H. bei Vollast,
76 v. H. bei ¾ und 74 v. H. bei halber Belastung, ferner als
Geschwindigkeitsänderungen 1 v. H. bei Uebergang von mittlerer auf Höchstleistung
und 72 v. H. bei plötzlichen Aenderungen von Vollast auf gänzliche Entlastung
ergeben, wobei die Dauer des Reguliervorganges 7–8 Sekunden betragen hat. (Stoll.) [Zeitschr. für Turbinenwesen 1908, S. 245–247
und 263 bis 268.]
Textabbildung Bd. 323, S. 623
Fig. 1.
H.
Salpetersäure aus Luft.
Bei dem Verfahren von Birkeland und Eyde wird bekanntlich Luft durch einen
Wechselstromlichtbogen geführt, der unter der Einwirkung eines starken magnetischen
Feldes zu einer großen flachen Scheibe ausgebreitet ist. Die Badische Anilin- und Sodafabrik läßt einen langen Lichtbogen in der Achse
eines Rohres brennen und führt die Luft schraubenförmig um den ruhig brennenden
Bogen herum.
Auf der diesjährigen Hauptversammlung des Vereins deutscher Chemiker zeigte Dr. O. Schönherr an mehreren Vorlesungsapparaten dies
Verfahren. In ein Glasrohr war eine Drahtspirale geschoben, die sich innig an die
Wandung anschmiegte. Von unten ragt eine zentrische Elektrode in das Rohr hinein,
der das untere Ende der Spirale so nahe kommt, daß bei Stromschluß ein Funke
überspringt und den Lichtbogen einleitet. Der Bogen klettert rasch im Rohr hoch und
brennt dann ganz ruhig in der Achse, ohne die Wandung zu berühren. Auch wenn nun am
unteren Rohrende aus tangentialen Stutzen gepreßte Luft zugeleitet wird, ändert sich
die Form des Bogens nicht, sofern nur die Stutzen symmetrisch zur Achse verteilt sind. In den
kleinen Apparaten verbrauchte der Lichtbogen 4 Amp. und 3000 Volt = rd. 12 PS.
Nachdem 1905/07 die Einzelheiten des Verfahrens in Ludwigshafen mit immer größeren
Energiemengen ausgeprobt waren, wurde im Herbst 1907 zu Christianssand (Südnorwegen) eine Versuchsfabrik mit 2000 PS in Gang
gesetzt. Dort sind jetzt drei Oefen in Dauerbetrieb. Der Lichtbogen ist etwa 5 m
lang und verbraucht etwa 600 PS; vorübergehend war schon ein Ofen mit 700 KW = fast
1000 PS in Gang. Diese riesigen Lichtbögen brennen leicht und sicher, trotzdem
Wechselstrom von 50 Perioden benutzt wird, also der Strom 100 Mal i. d. Sekunde
aussetzt. Durch die aus dem Ofen tretenden mit Stickoxyden beladenen Gase wird
zunächst die neue Luft auf 500° vorgewärmt, dann weitere Hitze an Dampfkessel
abgegeben; die abgekühlten Gase werden nun in Absorptionstürmen mit Wasser
berieselt, die entstandene Salpetersäure mit Kalkstein gebunden, die Lösung im
Vakuum eingedampft und der erhaltene Kalksalpeter als Düngemittel in den Handel
gebracht.
Wesentlich für den Erfolg ist richtige Bemessung der Rohre und gute Kühlung im oberen
Teile des Ofens, wo die Gase abgeschreckt werden müssen, damit das entstandene
Stickoxyd möglichst wenig wieder zerfällt. Die Oefen sind sehr haltbar, nur die
untere Elektrode, die mit Wasser gekühlt wird, ist öfter zu ersetzen.
Die „Badische“ hat sich mit den Besitzern des Birkeland-Eyde-Verfahrens zu gemeinsamer Arbeit
verbunden. In Norwegen werden zu diesem Zweck bereits 120000 PS ausgebaut. [Z. f.
angewandte Chemie 1908, 21, S. 1633–1637.]
A.
Zuschrift an die Redaktion.
(Unter eigener Verantwortlichkeit des Einsenders.)
Sehr geehrte Redaktion!
In D. p. J. Heft 24 d. J. ist eine Wirbelstrombremse beschrieben. Ich sehe mich
veranlaßt, darauf hinzuweisen, daß die Anbringung der Ventilatorschaufeln an den
Kupferscheiben unzulässig erscheint, weil sie dem Motor eine Leistung aufbürdet,
welche vom Bremshebel nicht gemessen wird.
Fehler dieser Art werden nach meiner Erfahrung bei Bremsungen häufiger gemacht, als
man glauben sollte. So darf eine solche treibende Scheibe z.B. auch nicht zur
Kühlung in Wasser laufen oder hohl und mit Wasser gefüllt sein.
Ueberhaupt möchte es an der Zeit sein, sich einmal mit der Untersuchung der
Genauigkeit von Bremsungen, zunächst bei größeren Umdrehzahlen, etwas zu befassen;
ich meine, daß diese Arbeit nicht ertraglos sein würde. Nicht alle in dem messenden
Körper erzeugten Wirkungen der Kraftmaschine haben ein Moment, dessen Achse mit
derjenigen der gebremsten Welle zusammenfällt. Man setzt bis heute, weshalb, mag
dahingestellt bleiben, immer noch zu sehr voraus, daß die Bremse unter allen
Umständen ein absolut genaues Maß für die Leistung der Kraftmaschine ergebe. Hier
ist aber recht ein Ort für Voraussetzungslosigkeit, denn gerade Grundlagen verlangen
solche und sollten daher gelegentlich nachgeprüft werden.
Hochachtungsvoll,
Dr. L. C.
Wolff.