Titel: | Polytechnische Schau. |
Autor: | W. |
Fundstelle: | Band 331, Jahrgang 1916, S. 283 |
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Polytechnische Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau.
Ueber die Gasversorgung und das neue Gaswerk von
Budapest macht Direktor J. Bernauer ausführliche
Mitteilungen im Journal für Gasbeleuchtung Bd. 58 S. 241 bis 248, 264 bis 268,
278 bis 283, 294 bis 300. Im Jahre 1856 wurde von einer privaten Gesellschaft ein
Gaswerk erbaut, das mit 838 öffentlichen und 9148 Privatflammen im Dezember des gleichen
Jahres den Betrieb aufnahm. Im ersten Jahre betrug die Gasabgabe 1688807 m3. Bis zum Jahre 1900 kamen vier weitere Werke
hinzu, die alle im Jahre 1910 in den Besitz der Stadt übergingen. Zu diesem
Zeitpunkte war die jährliche Gasabgabe auf 66 Mill. m3 angewachsen, und die Werke waren an der Grenze ihrer Leistungsfähigkeit
angelangt. Aus verschiedenen Gründen sah sich die Stadt gezwungen, ein neues großes
Gaswerk zu erbauen. Dieses sollte für eine Jahresleistung von 100 Millionen m3 angelegt werden, wofür der Betrag von 40 Mill.
Kr. bewilligt wurde. Um den unerwartet rasch steigenden Gasverbrauch, der von 1910
bis 1913 um 32 v. H. zunahm, bis zur Fertigstellung des neuen Werkes befriedigen zu
können, waren auf den alten Werken wie auch an dem Rohrnetze verschiedene
Erweiterungsbauten erforderlich. So wurde in den Jahren 1910 bis 1913 mit einem
Kostenaufwand von rund 5 Mill. Kr. das Rohrnetz von 601000 lf. m Straßenlänge auf
748000 lf. m ausgebaut.
Das neue Gaswerk liegt in Obuda (Altofen) am rechten Ufer der Donau, das Grundstück
ist über 400000 m2 groß, es hat die Form eines
länglichen Dreiecks, das durch zwei Eisenbahnlinien und den Donauarm begrenzt und
somit völlig abgeschlossen ist. Gegen Hochwasser mußten Uferschutzwerke errichtet
und im übrigen das Gelände um durchschnittlich 2 m aufgeschüttet werden. Um die
Zufuhr der Kohlen sowohl mit der Eisenbahn wie auf dem Wasserwege zu ermöglichen,
wurden die Kohlenlagerplätze dem Donauarm entlang und die Oefen parallel hierzu
angelegt, während die Apparatehäuser und die sonstigen Betriebsgebäude senkrecht zu
der Ofenanlage errichtet wurden. Das Gaswerk besitzt eine Gleisanlage von etwa 10 km
Gesamtlänge; diese besieht aus einem von der rechtsufrigen Ringbahn abzweigenden
Zufahrtsgleise, einer sechsgleisigen Rangierstation von 500 m nutzbarer Länge sowie
9 Werkgleisen. Das Werk verfügt über zwei eigene Rangierlokomotiven.
Alle Einrichtungen des Werkes sind für eine größte Tagesleistung von 270000 m3 bemessen, doch wurde bei allen Anlagen die
Möglichkeit einer späteren Vergrößerung auf 1 Mill. m3 Tagesleistung vorgesehen. Der Kohlenlagerplatz, auf dem die Kohlen frei
gelagert werden, ist 320 m lang und 70 m breit; bei 8 m Lagerhöhe bietet er Raum für
120000 t Kohlen. Der Lagerplatz wird durch die große Brücke der Transportanlage der
Länge nach in zwei Hälften geteilt, der Boden ist mit einem Betonbelag versehen. Zur
Gaserzeugung wurden nach eingehenden Studien aller neuzeitlichen Ofensysteme die
Horizontal-Kammeröfen System Koppers gewählt. Die
Ofenanlage besteht aus vier Gruppen von zusammen 78 Kammern, die je 10 m lang, 3 m
hoch und 0,45 m breit sind. Jede Kammer hat drei Füllöffnungen an der Decke und faßt
genau 10 t Kohle. Die Beheizung der Kammern erfolgt nach dem Regenerativsystem, und
zwar werden, während die eine Hälfte der Kammern beheizt wird, jeweils die
Regenerierräume der anderen Hälfte durch die abziehenden heißen Gase erhitzt. Jede
halbe Stunde wird die Richtung der Gase geändert. Am Ende des Ofenblocks
befindet sich ein 1200 t fassender Kohlenturm, aus dem ein auf dem oberen Flur der
Oefen auf Gleisen bewegter Füllwagen mit Kohlen gespeist wird. Dieser durch einen
Elektromotor angetriebene Füllwagen hat drei Bunker mit Fülltrichter, durch die die
Kohle in die Kammern gefüllt wird. Nach dem Füllen wird die Kohle planiert, worauf
die Kammertüren geschlossen werden. Die Entgasung der Kohle dauert 24 Stunden,
hiernach werden die beiden mit Schamotte ausgefütterten und mit Wasser gekühlten
Verschlußtüren durch einen fahrbaren Kran ausgehoben, gleichzeitig wird der Lösch
wagen vor die zu entleerende Kammer gefahren und hierauf der glühende Kokskuchen
mittels eines Ausstoßstempels in den Löschwagen gedrückt. Die Konstruktion des
Löschwagens gestattet ein rasches und vollständiges Ablöschen des Kokses und die
stete Wiederverwendung des Löschwassers. Alle diese Vorrichtungen werden elektrisch
angetrieben und verfahren. Der Löschwagen fährt den abgelöschten Koks zur Koksgrube,
unter welcher die Brechmaschinen angeordnet sind. Der gebrochene Koks wird dann
durch zwei Becherelevatoren in den Bunkerturm gehoben, dort in vier Größen sortiert
und hierauf in die entsprechenden Abteilungen gefüllt. Von hier kann der Koks
entweder in Eisenbahnwagen abgelassen oder aber in Hängebahn wagen gefüllt werden,
die ihn zum Kokslagerplatz, in die Verkaufshalle oder zur Schiffsladestation
fördern.
Das zur Beheizung der Kammern erforderliche Generatorgas wird in einer
Zentralgeneratorenanlage erzeugt, die aus 12 Drehrostgeneratoren, System Kerpely, besteht. Zehn dieser Generatoren dienen zur
Vergasung von ungarischer Braunkohle, die übrigen zwei sind Hochdruckgeneratoren für
Koksgrus. Die Generatoren werden durch eine Hängebahnanlage aus einem vierzelligen
Bunker beschickt; sie sind alle mit selbsttätiger Schlackenaustragung versehen. Das
Generatorgas hat einen Heizwert von 1300 bis 1500 WE. Bevor es in die Kammeröfen
gelangt, wird es gekühlt und in drei Maschinensystemen durch eingespritztes Wasser
von Staub und Teer befreit.
Die Reinigung des Gases von Ammoniak erfolgt nach dem sogenannten direkten Verfahren
von Koppers, das im Kokereibetriebe schon recht
verbreitet ist, in Gaswerken dagegen bisher noch nicht zur Einführung gelangt war.
Im übrigen sind zur Reinigung des Gases je zwei Vorkühler, Nachkühler, Gassauger,
Teerscheider, Naphthalinwäscher und Ammoniaksättiger mit den zugehörigen
Hilfsapparaten vorhanden. Die vier Kühler haben zusammen 1470 m3 wasserberührte Kühlfläche. Die Turbosauger
werden von je einer Dampfturbine angetrieben, ein dritter Sauger dient als Reserve.
Die Teerscheider haben je vier Glocken, und beruhen auf dem Prinzip der Stoßwirkung.
Die Naphthalinwäscher werden von angebauten Dampfmaschinen angetrieben. Bevor das
Gas nun in die verbleiten, mit Schwefelsäure gefüllten Ammoniakwäscher eintritt,
wird seine Temperatur in besonderen Erhitzern um 20 bis 25° erhöht, um die
Kondensation von Wasserdampf in dem Säurebad zu verhüten. Das Gas tritt durch
zahlreiche feine Schlitze in den Sättiger ein, wodurch es mit der Säure in innige
Berührung kommt. Das hierbei entstehende Ammoniumsulfat scheidet sich als festes
Salz aus und wird mittels eines Dampfluftejektors aus dem Sättiger in eine
Salzpfanne gefördert, aus der es in eine Zentrifuge entleert wird. Es sind im ganzen
drei Ammoniak-Gewinnungsapparate vorhanden, von denen einer als Reserve dient. Das
in den Kühlern abgeschiedene Ammoniakwasser wird mit Kalkmilch destilliert und die
hierbei entweichenden Dämpfe werden ebenfalls in den Sättiger geleitet, so daß also
das gesamte Ammoniak in Form von Sulfat gewonnen wird.
Das den Sättiger verlassende Gas wird in dem Nachkühler auf gewöhnliche Temperatur
abgekühlt und dann zur Entfernung des Schwefelwasserstoffes in die
Trockenreinigeranlage geleitet. Diese besteht wiederum aus zwei gleichen Systemen
von je drei Reinigerkästen, jeder Kasten hat 12 × 12 m Grundfläche und 3 m Tiefe. Um
die Reihenfolge der Kästen täglich umschalten zu können, waren noch zwei
Nachreiniger von 6 × 6 m Grundfläche und ebenfalls 3 m Tiefe erforderlich. Jeder der
großen Kästen enthält auf je vier Holzhorden etwa 275 m3 Gasreinigungsmasse in 50 cm hoher Schicht, die beiden kleinen Kästen
enthalten je 70 m3 Masse. Zum Abheben der
Kastendeckel sind vier Krane vorhanden, deren größter eine Tragkraft von 23 t bei 19
m Spannweite hat. Zum Transport der Reinigungsmasse dient eine Hängebahn. Vom
Reiniger aus geht das Gas in drei Leitungen von 900 mm l. W. zur Gasmesser- und
Druckregleranlage. Es sind drei parallel geschaltete Stationsgasmesser für je 6000
m3 Stundenleistung vorhanden, die mit 6 m
Gehäusedurchmesser die größten des Kontinents sind. Mit Rücksicht auf den hohen
Wasserdruck und die große Umfangsgeschwindigkeit der Trommel war bei ihrer
Konstruktion besondere Vorsicht erforderlich. Außer mit einem Springzählwerk sind
die Gasmesser auch noch mit einem Registrierwerk ausgestattet. Die Druckregleranlage
besteht aus dem Sicherheits-, dem Vordruck- und dem Stadtdruckregler. Schließlich
befindet sich in dem Gasmesserhause noch die Luftzuführungsanlage für die
Reinigerkästen. Sie besteht aus drei schnellaufenden, mit Motoren unmittelbar
gekuppelten Gebläsen, ferner aus den Luftmessern und sonstigem Zubehör.
Die beiden Gasbehälter haben einen Fassungsraum von je 100000 m3, sie sind vierhubig und mit Wölbbassin der
Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg versehen. Dieses sowie
die Behältertassen sind mit Dampfheizung ausgerüstet. Aus dem Behälter gelangt ein
Teil des Gases durch den Druckregler unmittelbar in das Verteilungsnetz des
Stadtteiles Ofen. Der größere Teil wird jedoch in einer Turbokompressorenanlage
verdichtet und durch eine 600 mm weite Druckrohrleitung, die über die
Eisenbahnbrücke geführt ist, in die Gasbehälter am linken Donauufer gepumpt. Es sind
zwei Turbokompressoren von je 15000 m3
Stundenleistung vorhanden, jeder Kompressor ist mit einem Drehstrommotor unmittelbar
gekuppelt, der bis zu 2930 Umläufe in der Minute macht. Das Gas kann bis zu
2600 mm WS. verdichtet werden. Um eine Gasausströmung in den Maschinenraum zu
verhindern, sind die Gebläse mit Wasserstopfbüchsen versehen. Jeder Kompressor
arbeitet in eine eigene Druckleitung von 800 mm l. W., doch sind die beiden
Leitungen miteinander verbunden, so daß jede als Reserve der anderen dienen kann.
Vorerst ist nur die eine Druckleitung ausgebaut, sie besteht aus gewöhnlichen
normalen Muffenrohren, nur auf der Eisenbahnbrücke wurde die Leitung aus
wassergasgeschweißten, schmiedeeisernen Rohren von 8 mm Wandstärke hergestellt, die
mit Korksteinschalen gegen Kälte isoliert und auf Konsolen befestigt sind. An jedem
Brückenpfeiler sind der Dehnung der Brücke entsprechende Stopfbüchsen angebracht,
die eine freie Ausdehnung der Rohrleitung gestatten.
Zur Aufbewahrung von Teer, Ammoniakwasser und Gasöl sind drei Türme vorhanden, die je
einen Behälter von 1500 m3 und darunter noch einen
kleineren Behälter von je 500 m3 Inhalt besitzen.
Drei weitere kleine Hochbehälter für Teer und starkes Ammoniakwasser sind in dem
benachbarten Wasserturm, der 750 m3 faßt,
untergebracht. Die Kesselanlage des Gaswerkes besteht aus vier
Babcock-Wilcox-Röhrenkesseln, von denen zwei je 292 m2 und zwei je 117 m2 Heizfläche haben.
Der Dampf hat 12 at Ueberdruck und wird auf 250° überhitzt. Der zur Kraftversorgung
erforderliche Strom wird aus dem städtischen Elektrizitätswerk bezogen, er wird in
dem Gaswerk von 10000 Volt auf 210 Volt transformiert. Als Aushilfe ist ein 800
PS-Dieselmotor mit aufgekeilter Dynamomaschine vorhanden. Zur Beschaffung des
Brauchwassers dient ein eigenes Wasserwerk, das über vier Kreiselpumpen von je 65 l
Sekundenleistung verfügt. Das Donauwasser wird zunächst geklärt und dann in das
Verteilungsnetz bzw. den Wasserturm gepumpt. Das Gaswerk besitzt ferner eine
Versuchsgasanstalt für 3500 m3 Tagesleistung, ein
chemisches Laboratorium, eine Maschinen- und Schlosserwerkstatt mit Metallgießerei,
sowie eine eigene Arbeiterkolonie und die zugehörigen Wohlfahrtseinrichtungen.
Sander.
––––––––––
Neue Rohrverbindungen. In Heft 13 der Zeitschrift des
Vereins der Gas- und Wasserfachmänner in Oesterreich und Ungarn macht Wunderlich neue Vorschläge über Rohrverbindungen, in dem
Bestreben, die bisher gebräuchliche Form des Verbindens mit Strick und Blei zu
beseitigen. Ohne Zweifel ist ein Schritt in dieser Richtung dankbar zu begrüßen, da
einerseits das Verstemmen von Rohren im häufig nassen Graben eine überaus
anstrengende Arbeit ist, andererseits sich infolge des Krieges Mangel an Blei
bemerkbar macht. Eine Rohrverbindung nach Abb. 1
erscheint zweckmäßig, wenn Biegsamkeit der Leitung nicht gefordert wird. Das mit dem
angegossenen Preßring 3 versehene Rohr wird durch zwei
geteilte Flanschen und Spannschrauben mit großer Kraft in das andere Rohr geschoben.
Die Stricklage 4 bewirkt sodann die Dichtung. Nach dem
Einschube werden zwei Keile 9 in die Muffen getrieben.
Herrscht innerhalb
der Leitung hoher Druck, so können nach Entfernung der Preßflanschen noch einige
weitere Keile zur Verwendung kommen. Die Teilung der Preßflanschen erleichtert deren
Anbringen und Entfernen. Auch ist das bei dem zurzeit üblichen Verstricken mit
Strickeisen und Fäustl vorkommende Zerschlagen der Dichtstricke ausgeschlossen. Zur
Herstellung der Verbindung ist daher ein besonders geschultes Personal nicht
erforderlich.
Textabbildung Bd. 331, S. 286
Abb. 1.
Textabbildung Bd. 331, S. 286
Abb. 2.
Textabbildung Bd. 331, S. 286
Abb. 3.
Wird die Leitung in bewegtem Boden verlegt, so schlägt Wunderlich die durch Abb.
2 gezeigte Verbindung vor. Der Preßring 3 ist
hier nur aufgeschoben. Er wird durch den Keil 5 in die
Muffe getrieben und dadurch die Dichtstricklage unbedingt sicher festgelegt, während
das Rohr etwas beweglich bleibt und herausgezogen werden kann. Eine unlösbare
Verbindung zeigt Abb. 3. Es können hier die Keile,
wenn einmal eingetrieben, infolge der Verjüngung des Muffenansatzes nicht aus der
Muffe gedrückt werden. Der Preßring wird, wenn Beweglichkeit der Leitung
erforderlich ist, nur aufgeschoben, andernfalls angegossen. Auch für gewalzte und
geschweißte Rohre können die Vorschläge Wunderlichs
benutzt werden. Ebenso ließ sich der Verfasser die Ausbildung neuer Rohrverbindungen
für oberirdisch verlegte Leitungen angelegen sein. Bei allen Ausführungen dient zur
Herstellung der Keile und Preßringe Guß oder schmiedbarer Guß, während
Spannschrauben und Preßflanschen aus Stahl sind. Die fertigen Muffen werden mit
Zementmörtel, Asphalt oder dergleichen verschmiert und dadurch Keil und Ringe vor
Zerstörung geschützt.
Schmolke.
––––––––––
Die Umsetzung der Energie in der Lavaldüse. Findet während
des Stromes durch eine Düse weder ein Wärmeaustausch mit den Wänden noch eine
Entropieveränderung statt, so wird die vorhandene Energie innerhalb der durch den
zweiten Wärmesatz gegebenen Grenzen völlig in Strömungsenergie umgesetzt. Im
J-S-Diagramm kann man diese Zustandsänderung durch eine Parallele zur Ordinatenachse
darstellen. Indessen glaubte man bisher nicht, daß eine verlustlose Energieumsetzung
innerhalb der Lavaldüse stattfinde. Zeuner nahm vielmehr
an, daß dort eine Entropiezunahme erfolge und die Expansion durch eine
Polytrope gekennzeichnet würde. Christlein schloß aus
Versuchsergebnissen, daß der größere Teil der Entropiezunahme auf die Strecke bis
zum engsten Querschnitt der Düse entfalle, während Stodola glaubt, daß die Strömung bis zum engsten Querschnitt verlustlos
verläuft und erst in der Erweiterung eine Aenderung der Entropie eintritt. Im
Gegensatze zu den Genannten versucht Nusselt in Heft 13
bis 16 der Zeitschrift für das gesamte Turbinenwesen nachzuweisen, daß die
Energieumsetzung in der Lavaldüse verlustlos stattfindet. Bei seinen Untersuchungen
benutzte er ein Pitotrohr, d.h. er hielt ein zylindrisches, stumpf abgeschnittenes
Röhrchen gegen den Gasstrom. An der Rohrmündung wird die Energie verlustlos in Druck
umgesetzt. Man kann diesen Staudruck durch ein am anderen Ende des Rohres
angeschlossenes Manometer messen. Wenn man außer dem Staudruck noch den statischen
Druck der Strömung feststellt, so läßt sich, wie Nusselt
zeigt, leicht mit Hilfe des J-S-Diagramms die Strömungsgeschwindigkeit ermitteln.
Auch erkennt man aus dem Diagramm, daß die Strömung verlustlos vor sich gehen muß,
wenn der Staudruck längs eines Stromfadens gleich bleibt. Allerdings gilt dies nur
innerhalb eines gewissen Geschwindigkeitsbereiches. Bei größeren Geschwindigkeiten
tritt nämlich an der Rohrmündung ein Verdichtungsstoß auf. Indessen läßt sich mit
Hilfe von Gleichungen, die durch Prandtl und Stodola aufgestellt wurden, aus Staudruck, statischem
Druck und Wärmeinhalt vor der. Düse die Geschwindigkeit auch in diesem Falle
berechnen. Für seine Versuche benutzte Nusselt einen
Kolbenkompressor, der auf drei parallel geschaltete Druckwindkessel arbeitete. In
der Wand des einen Kessels befand sich die Düse. Die Druckluft strömte durch sie in
den freien Raum. Vor der Düse befand sich ein das Meßrohr tragender Schlitten, der
parallel und senkrecht zur Düsenachse bewegt werden konnte. Es zeigte sich, daß vom
Kesselinnern bis in die Erweiterung hinein der Staudruck gleich bleibt, woraus
geschlossen werden kann, daß die Strömung bis zum engsten Querschnitt verlustlos
ist. Zur Untersuchung der Energieumsetzung in der Erweiterung wurde der Staudruck
und der statische Druck im Mittelpunkte des Mündungsquerschnittes gemessen. Aus den
Drücken und dem Wärmeinhalt vor der Düse ließ sich dann, wie oben angedeutet wurde,
die Ausflußgeschwindigkeit berechnen. Auch in diesem Falle war ein Strömungsverlust
nicht nachweisbar. Im Anschluß an diese Versuche will Nusselt die Frage klären, ob ein Verdichtungsstoß innerhalb der Düse
eintritt. Ein solcher findet nämlich nach Prandlt und Stodola bei gewissen Annahmen über den Außendruck statt,
konnte aber von diesen Forschern bisher nicht durch Versuche nachgewiesen werden.
Nusselt stellte fest, daß bei den von ihm benutzten
Düsen ein Verdichtungsstoß nicht eintritt. Er will nunmehr seine Versuche auf Düsen
mit stärkerem Erweiterungsverhältnis ausdehnen. Von großer Wichtigkeit scheint ihm
die richtige Abrundung der Düse zu sein. Auch glaubt er, daß die mit Luft vorgenommenen
Versuche auch für Wasserdampf Gültigkeit haben, da Dichte und Zähigkeit von Luft und
Heißdampf nicht wesentlich verschieden sind. Eine Abschrägung der Düse erscheint für
die Energieumsetzung belanglos. Thermoelemente hält Nusselt nicht für geeignet zur Temperaturmessung strömender Gase, da das
Gas an der Oberfläche der Drähte haftet und sich dort eine Schicht bildet, innerhalb
der die Gasgeschwindigkeit von 0 bis zur Stromgeschwindigkeit steigt. Diese Schicht
ist infolge Reibung des Gases wärmer als der Gasstrom.
Schmolke.
––––––––––
Aufpressen von Lokomotivkurbeln. Kurbeln, Zahnräder und
Blindwellen elektrischer Lokomotiven sind in gewissen Fällen sehr großen
Beanspruchungen bei der Uebertragung des Drehmomentes ausgesetzt. Höchstwerte des
Drehmomentes treten beim Anfahren, Bremsen, Schleudern der Räder und beim
Zusammenstellen des Zuges ein. Nach den Vorschriften der deutschen
Eisenbahnverwaltungen werden für die Triebwerkteile nur hochwertige Baustoffe
zugelassen, und für das Aufpressen der einzelnen Teile sind gewisse Vorschriften
bestimmend. Der Mindestenddruck beim Aufpressen beträgt gewöhnlich 400 kg für 1 mm
des Durchmessers.
Bei einer elektrischen 1 C 1-Schnellzuglokomotive wurde nun der vorschriftsmäßige
Enddruck beim Aufpressen einer Läuferwelle nicht erreicht. Der Baustoff der in Abb. 1 dargestellten Welle und Kurbel war
Siemens-Martin-Stahl von 55 kg/mm2 Festigkeit und
20 v. H. Dehnung. Den Verlauf des Preßdruckes zeigt Abb.
2. An Stelle des vorgeschriebenen Mindestenddruckes von 116 t wurden nur
72,5 t erreicht.
Textabbildung Bd. 331, S. 287
Abb. 1.
Es wurde nun versucht, das in Lokomotivwerkstätten beim Aufpressen von Radachsen
übliche Verfahren, den Mindestenddruck durch wiederholtes Aufpressen zu erreichen,
auch hier zu verwenden. Bei diesem Verfahren ist zu berücksichtigen;
1. Die Höhe des Preßdruckes ist viel mehr von der Schmierfähigkeit der beim Pressen
verwendeten Baustoffen als von der Größe des Preßmaßes abhängig.
2. Mit Hilfe von Leinöl lassen sich am sichersten die von den Eisenbahnverwaltungen
verlangten Preßdrücke erreichen.
3. Wenn auch bei der Schmierung mit Leinöl der vorgeschriebene Einpreßdruck bei der
ersten Pressung nicht erreicht wird, so läßt sich dieser Druck doch gewöhnlich
schon bei der zweiten Pressung erreichen.
Der schwach konische Zapfen der Welle nach Abb. 1
hatte 290,28 bzw. 289,98 mm ∅. Die Bohrung der Kurbel dagegen 289,82 bzw. 289,65 mm
∅, so daß ein Preßmaß von 0,3 bzw. 0,4 mm vorhanden war. Beim ersten Aufpressen
wurde nach Kurve I der Abb.
2 der zu geringe Druck von 72,5 t erreicht. Das Abpressen geschah 51 Tage
später, der Abpreßdruck betrug nach Kurve III 110 t.
Das Wiederaufpressen erfolgte 17 Std. nach dem Abpressen. Als Schmiermittel wurde
nicht mehr Talg, sondern Leinöl verwendet. Die Kurve II
zeigt, daß dabei ein Enddruck von 135 t erreicht wurde.
Textabbildung Bd. 331, S. 287
Abb. 2.
Ob mit der Steigerung des Preßdruckes auch die
Betriebsicherheit erhöht wird, ist nicht ohne weiteres zu bejahen. Für die
Uebertragung des Drehmomentes ist nicht die Reibung in der Achsenrichtung, wie sie
in Abb. 2 zum Ausdruck kommt, sondern die Reibung in
tangentialer Richtung von Wichtigkeit. Es kann angenommen werden, daß durch die
Steigerung des Preßdruckes mit Hilfe eines hier geeigneten Schmiermittels eine
Aufrauhung der Preßflächen in der Achsrichtung erhalten wird. Hierdurch wird aber
zur Uebertragung eines Drehmomentes keine Besserung erzielt.
Weiterhin ergibt sich, daß der Erwärmung der Achse infolge der Reibungsarbeit beim
Aufpressen eine besondere Bedeutung nicht beigemessen werden kann. Aus der Abb. 2 kann durch Planimetrieren die gesamte beim
Aufpressen verbrauchte Arbeit festgestellt werden. Sie beträgt hier beim erstmaligen
Aufpressen 8400 mkg. Dies entspricht einer Wärmemenge von 20 WE. Nimmt man an, daß
die entstandene Reibungswärme zu gleichen Teilen auf Welle und Kurbel sich verteilt,
so wird sich der Wellenstumpf, dessen Gewicht 70 kg beträgt, um 1,24° erwärmen. Eine
derartig geringe Temperaturerhöhung kann keinen Einfluß auf den Preßdruck haben.
(Glasers Annalen für Gewerbe u. Bauwesen 1016 S. 174 bis 177.)
W.
Das Verhalten des Schwefels im Hochofen. Die
Beschickungsbestandteile des Hochofens, nämlich die Eisensauerstoffverbindungen,
Gangart, Zuschläge, Koksasche, lösen sich, wie frühere Versuche von Osann gezeigt haben, gegenseitig ineinander zu einem
teigartigen Magma, in dem die Reduktion des Eisens immer weiter fortschreitet.
Schließlich werden Mischkristalle von Eisen mit den Restbestandteilen dieses Magmas
gebildet. Zur Reduktion von Silizium, Mangan, Phosphor und zur Kohlung und
Schmelzung des Eisens kommt es erst, wenn das letzte Eisenoxydulteilchen innerhalb
der Mischkristalle reduziert ist.
Osann erklärt die gesamten Reduktionsvorgänge mit der
Tatsache, daß Kohlenoxyd in Kohlenstoff und Kohlendioxyd zerlegt wird. Der dabei
abgeschiedene und auf den Erzstücken abgelagerte Kohlenstoff führt zur Bildung von
Rissen, lagert sich innerhalb der Erzstücke ab und wird so der Lösung und Reduktion
zugänglich gemacht. Der aus dem Kohlenoxyd abgeschiedene Kohlenstaub ist damit das
einzige Reduktionsmittel, das zu Kohlensäure bzw. Kohlenoxyd verbrennt. Da die
entstehende Kohlensäure in statu nascendi vom weißglühenden Koks zerlegt wird, so
wird das Kohlenoxyd zu einem auch in den höchsten Ofentemperaturen wirksamen
Reduktionsmittel. Diese Anschauung verwendet Osann für
die Lösung der Entschwefelungsfrage.
Der durch die Erze in den Hochofen gelangende Schwefel geht als Schwefeleisen,
Schwefelcalcium oder schwefelsaurer Kalk in die Beschickung selbst über, er wird
verschlackt, und nur sehr geringe Mengen lassen sich in den Gichtgasen feststellen.
Im Roheisen findet sich der Schwefel als Schwefeleisen und Schwefelmangan, in der
Schlacke als Schwefelcalcium und Schwefelmangan. Damit er aus dem Roheisen in die
Schlacke übergeht, muß zuvor eine Umsetzung von Schwefeleisen in Schwefelmangan oder
Schwefelcalcium vor sich gehen. Die Entschwefelung kann deshalb nicht, wie Jüptner vorschlägt, auf die Lösungsgesetze allein
zurückgeführt werden, Vielmehr scheint dieser Vorgang nach Versuchen Osanns und Beobachtungen im praktischen Hochofenbetriebe
in folgender Weise zu verlaufen: Im letzten Stadium des Reduktionsprozesses, wo
Eisen dicht mit Schlacke zu Mischkristallen verwachsen ist, wird der Schwefel
vorwiegend an Eisen gebunden sein. Erst wenn alles Eisenoxydul reduziert ist, setzt
die Entschwefelung ein, indem innerhalb der reduzierenden Hochofenatmosphäre infolge
der Wirkung des abgeschiedenen Kohlenstoffes Schwefelcalcium und Schwefelmangan
gebildet wird. Ein Kalküberschuß aber ist hauptsächlich wegen der Erhöhung der
Schlackenschmelztemperatur notwendig.
Beim Hochofenbetrieb ist der jähe Wechsel im Schwefelgehalt, der oft ohne sichtbare
Veranlassung einsetzt, auffallend. Vermutlich handelt es sich dabei um eine
Veränderung der Schlacke, die Eisenoxydul aufnimmt, indem Ansätze oder
Staubansammlungen in das Magma hineingerathen.
Der Eisenoxydulgehalt der Schlacke stört die Kohlung des Eisens, wie auch die
Silicium- und Phosphorreduktion, vor allem aber auch die Umsetzung des
Schwefeleisens in Schwefelcalcium. Osann spricht dem
Eisenoxydulgehalt der Schlacke eine entschwefelnde Wirkung ab. Vielmehr bestehen bei
den verschiedenen Arbeitsverfahren im Kupolofen, im Mischer, im Konverter,
Puddelofen, Martinofen und im elektrischen Ofen überall verschiedene
Verhältnisse.
Gegen ein Entschwefelungsvermögen von eisenhaltigen Schlacken spricht übrigens auch
der geringe Schwefelgehalt der Rennfeuerschlacken. Ebenso der Vorgang im
elektrischen Ofen, wo die Entschwefelung erst gelingt, wenn am Schluß der Schmelze
durch besondere reduzierende Maßnahmen eine praktisch eisenoxydulfreie Schlacke
erzeugt ist.
Noch eine andere Erklärung der Entschwefelung im Hochofen gibt Osann für die Fälle, wo der beschriebene Weg nicht alle Erscheinungen
deutet. Eisen- und Manganlegierungen neigen zum Aussaigern. Sie steigen infolge
ihres geringen spezifischen Gewichts nach oben. Hier kommen sie mit der Schlacke in
Berührung. Schwefelmangan wird gelöst, sobald das Schwefeleisen durch die Wirkung
des Kohlenstoffes der Schlacke nach
Ca O + Fe
S + C = Ca S +
Fe + CO
an Kalk gebunden ist.
Schwefelmangan und Schwefeleisen bilden nach Osann im
flüssigen Eisen eine Emulsion. Im Mischer und in der Gießpfanne geht eine
mechanische Abscheidung dieser Körper vor sich. Wahrscheinlich lösen sich die
Mangansulfide und Eisensulfide ineinander. Dies kennzeichnet den Mischervorgang, der
ohne einen bestimmten Mangangehalt des Roheisens nicht durchführbar ist, und erklärt
den günstigen Einfluß des Mangans. Allerdings entspricht diese Osannsche Auffassung nicht der metallographisch festgestellten Tatsache,
daß Schwefelmangan und Schwefeleisen in flüssigem Eisen gelöst ist.
Die in der Hochofenpraxis beobachte Tatsache, daß bei einer Störung der Schwefel aus
der Schlacke in das Eisen zurückwandert, erklärt Osann
damit, daß das aus Schwefelcalcium gebildete Schwefeleisen nicht von der Schlacke
gelöst werden kann und so ins Roheisen zurückgelangt. Flüssiges Roheisen scheint bei
gestörtem Hochofengange trotz des Kohlenstoffgehaltes Eisen-Sauerstoff-Verbindungen
zu lösen, es entwickelt daher reichlich Gase, wodurch das Bad unruhig bleibt, die
Eisensulfide daher möglicherweise mit Mangansulfiden zusammen dem Roheisenbad
einverleibt werden. (Stahl und Eisen 1916 S. 210.)
Loebe.
––––––––––
Langhubige oder kurzhubige Gleichdruckmaschinen. Um hier
zu einer klaren Erkenntnis zu kommen, welche Bauart die zweckmäßigste ist, sind die
Gleichdruckmaschinen in ortfeste und in ortbewegliche Maschinen einzuteilen. Für
erstere spielt das Gewicht und die Raumbeanspruchung eine weit geringere Rolle als
für die letzteren. Die nachfolgenden Betrachtungen gelten in erster Linie für
Viertaktmaschinen, bei Zweitaktmaschinen ist noch der Einfluß des Hubverhältnisses auf die
Spülung usw. zu berücksichtigen. In der Zeitschrift des Vereines deutscher
Ingenieure 1916 S. 562 werden nun Maschinen miteinander verglichen, bei denen die
Leistung N, die Kolbenfläche F, die Kolbengeschwindigkeit C und der
mittlere Druck des Arbeitshubes pm unverändert bleiben. Die Leistung der Maschine
bestimmt sich in solchem Falle zu N=\frac{F\,p_mc}{4\times 75}.
Entsprechend der Gleichung für die Kolbengeschwindigkeit
C_m=\frac{sn}{30} kann durch Wahl des Kolbenhubes s eine kurzhubige oder langhubige Maschine erhalten
werden. Die Umdrehungszahl w wird dadurch auch
festgelegt.
Maschinen mit einem Hubverhältnis von Hub: Durchmesser = 1,5 : 1 und mehr werden als
langhubig, solche mit einem Verhältnis von etwa 1 : 1 werden gewöhnlich als
kurzhubig bezeichnet. Um zu entscheiden, ob für eine bestimmte Verwendung eine
langhubige oder kurzhubige Gleichdruckmaschine in Frage kommt, sind folgende
Gesichtspunkte zu berücksichtigen:
1. Anlagekosten (Abschreibung und Verzinsung),
2. Betriebskosten (Brennstoff-, Schmieröl-, Wartungs- und
Ausbesserungskosten),
3. Betriebsicherheit der Anlage,
4. Maschinengewichte,
5. Raumbedarf der Maschinenanlage,
Für kleine Maschinenanlagen und solche, die nur zeitweise in Betrieb genommen werden,
kommt das Anlagekapital und dessen Abschreibung und Verzinsung vor allem in
Betracht. Die Betriebskosten sind dort ausschlaggebend, wo der Brennstoff oder die
Bedienungsmannschaft kostspielig ist. Die Betriebsunsicherheit entsteht durch die
Neigung zum Heißlaufen der Lager, Steckenbleiben der Ventile, Fressen der Kolben,
Zylinderkopf-, Kolben- oder Wellenbrüche und Zylinderrisse. Das Warmlaufen der Lager
wird verursacht durch die Verwendung von ungeeignetem Schmieröl oder durch zu hohe
Lagerbeanspruchung. Der größte Lagerdruck entsteht durch den Höchstdruck der
Verbrennung, und dieser ist bei kurzhubigen Maschinen größer als bei langhubigen.
Die kurzhubigen Maschinen haben einen ungünstigeren Verbrennungsraum als die
langhubigen, deshalb muß bei ersteren mit größeren Einspritzluftmengen oder mit
Einspritzluft von höherem Druck als bei langhubigen Maschinen gearbeitet werden.
Dies bedingt aber eine höhere Verdichtung der Verbrennungsluft im Arbeitzylinder, um
die schädliche Abkühlung der Einspritzluft während des Beginnes der Verbrennung
aufzuheben. Je kurzhubiger die Maschine ausgeführt wird, um so mehr macht sich die
notwendige Steigerung des Verbrennungsdruckes bemerkbar. Außerdem ist bei
kurzhubigen Maschinen die abkühlende Oberfläche im Verhältnis zum Inhalt des
Verbrennungsraumes größer. Auch aus diesem Grunde ist hier die Verdichtung höher zu
nehmen, um die notwendige Zündungstemperatur zu erreichen. Von zwei Maschinen mit
gleichem Kolbendurchmesser, gleicher Kolbengeschwindigkeit, aber verschiedenen
Hüben, kann somit diejenige mit kleineren Lagerdrücken bei gleichen
Wellenabmessungen arbeiten, die den größeren Hub hat.
Da die Temperatur der Wandungen bei kurzhubigen Maschinen infolge der größeren
Umlaufzahl in der Min. höher ist als bei einer langhubigen, so wird die angesaugte
Verbrennungsluft eine geringere Dichte haben, d.h. der Füllungsgrad wird etwa um 5
v. H. schlechter sein. Die Verminderung des Füllungsgrades hat eine entsprechende
Leistungsverminderung zur Folge.
Auch der Wirkungsgrad des Kurbeltriebes ist bei einer kurzhubigen Maschine geringer
als bei einer langhubigen. Die Lagerzapfenreibung wird durch die sekundliche
Reibungsarbeit A=\frac{\mu\,P\,r\,\pi\,n}{30} bestimmt, wobei μ = Reibungziffer, r =
Zapfenhalbmesser, n = Drehzahl der Maschine ist. Die
kurzhubige Maschine hat, wie bereits ausgeführt, einen größeren Verbrennungsdruck
P und deshalb größere
Kurbelwellenzapfen-Durchmesser 2 r und auch eine
größere Drehzahl n als die langhubige Maschine.
Hierdurch wird der Wert der vorhergenannten Gleichung bei kurzhubigen Maschinen durch
drei Faktoren vergrößert, d.h. die Reibungsarbeit der Kurbelwelle wächst bei solchen
Maschinen rasch an. Auch die Kolbenreibung, hervorgerufen durch den Normaldruck
N=P\,\frac{r}{l}, wird bei kurzhubigen Maschinen größer, da
der Höchstdruck der Verbrennung P bei kurzhubigen
Maschinen größer ist als bei langhubigen. Die Verminderung des mechanischen
Wirkungsgrades kann etwa zu 5 v. H. angenommen werden.
Bei Gleichdruckmaschinen spielen die Erschütterungen, welche durch die bewegten
Triebwerkteile hervorgerufen werden, eine große Rolle. Bei gleichem
Kolbendurchmesser hat die kurzhubige Maschine wegen der kürzeren Schubstange etwas
kleinere Massen. Mithin würde eine kurzhubige Maschine in bezug auf die
Massenwirkung günstiger arbeiten als die entsprechende langhubige Maschine. Da aber
die kurzhubige Maschine bei gleicher Nutzleistung größere Kolbengeschwindigkeit oder
größere Zylinderabmessungen haben muß, so erhöht sich dadurch die Massenwirkung, so
daß bei beiden Bauarten in dieser Hinsicht die gleiche Wirkung zu erwarten ist.
Die Bauhöhe und das Gewicht wird bei kurzhubigen Maschinen geringer ausfallen als bei
langhubigen Maschinen, und dies ist für manche Verwendungszwecke ausschlaggebend. Da
das Maschinengestell im allgemeinen aus Gußeisen besteht, so ist eine ziemlich
erhebliche Gewichtersparnis der kurzhubigen Maschine gesichert.
W.
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Russische l E-Güterzuglokomotive. Im Juni 1915 wurden von
den russischen Staatsbahnen 400 solche Lokomotiven bei amerikanischen
Lokomotivbauanstalten bestellt. Hiervon haben die Baldwin-Werke 250, die Amerikanische
Lokomotiv-Gesellschaft 100 und die Kanadische
Lokomotiv-Gesellschaft 50 geliefert. Die Lokomotiven sollen 1000 t auf
Steigungen von 8 v. T. mit 13 bis 16 km/Std. ohne besonders große Füllung
fördern.
Textabbildung Bd. 331, S. 290
Textabbildung Bd. 331, S. 290
Die Ablieferung dieser Lokomotiven mit großer russischer
Spurweite von 1524 mm begann bereits Ende August 1915. Die Feuerbüchsen und
Stehbolzen bestehen aus Kupfer, bei den Baldwin-Lokomotiven ist das Vorderende der
Feuerbüchsdecke durch drei Reihen dehnbarer Anker nach nebenstehender Abbildung
abgesteift. Die über die Triebachsen reichende Feuerbüchse ist mit einem
Schüttelrost und einer durch Siederohre gestützten Feuerbrücke ausgerüstet. Der
Langkessel besitzt einen Hilfsdom, der die Sicherheitsventile und die
Dampfpfeife trägt. Die Lokomotiven sind mit Rauchröhrenüberhitzern Bauart Schmidt, Kassel, ausgerüstet. Die außenliegenden Zylinder
haben 635 mm ∅ und 710 mm Hub. Die Umsteuerung Bauart Rushton wird vom Führerstande aus mittels Preßluft betätigt. Die Kolben
sind aus gewalzten Stahlkörpern hergestellt und tragen gußeiserne Dichtungsringe.
Das Führerhaus ist vollständig geschlossen gebaut. Zu diesem Zwecke hat das vordere
Ende des Tenders einen entsprechenden Abschluß. Die Lokomotiven können noch
Gleisbögen mit 110 m Halbmesser durchfahren. Der Tender hat zwei zweiachsige
Drehgestelle mit gewalzten Stahlrädern. Die Feuerbüchse ist 2,75 m lang und 2,20 m
breit. Es sind 223 Heizrohre mit 137 mm äußerem Durchmesser vorhanden. Die gesamte
Heizfläche beträgt 294 m2, hiervon entfallen auf
den Ueherhitzer 52 m2, Das Betriebsgewicht der
Lokomotive ist 89 t. Der Wasservorrat beträgt 28 m3, der Kohlenvorrat 8 t. Die Zugkraft berechnet sich zu 20700 kg. (Railway
Age Gazette 1915 S. 475.)
W.