Titel: | Polytechnische Schau. |
Fundstelle: | Band 332, Jahrgang 1917, S. 21 |
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Polytechnische
Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau.
Oelmaschinen und Dampfmaschinen. In der Gesellschaft
„Diesel Engine Users“ wurde am 23. Juni 1916 ein Vortrag über
„Oelmaschinen in Verbindung mit Dampfmaschinen“ gehalten, dem nach der
Zeitschrift Engineering 1916 S. 68 bis 70 folgendes entnommen ist.
In England gibt es Dutzende kleinerer Dampfkraftanlagen (mit oder ohne Kondensation)
zur Erzeugung elektrischen Stromes von etwa 1500 KW Leistung. Die Tab. 1 enthält die
entsprechenden Daten dreier solcher Elektrizitätswerke, bei denen als Neuerung neben
den Dampfmaschinen auch Oelmaschinen zur Erzeugung des elektrischen Stromes
verwendet werden. Es wird in diesem Vortrage darauf hingewiesen, daß man der
Einführung der Dieselmaschine, die aus Deutschland kam, mit Mißtrauen entgegentrat
und sogar vorzog, die unwirtschaftlichen Dampfmaschinen ohne Kondensation
beizubehalten. Es wird dabei bemerkt, daß England die besten Steinkohlen der
Welt besitzt, aber die Treiböle für die Dieselmaschinen aus dem Auslande beziehen
muß, die in ihrem Preise fortwährend steigen. Außerdem sind auch die
Anschaffungskosten für eine gute Dieselmaschinenanlage höher als für eine
entsprechende Dampfmaschinenanlage. In letzter Zeit findet nun in England die
Dieselmaschine mehr und mehr Eingang, da man auch hier versucht, wie es in
Deutschland geschieht, die billigeren Steinkohlenteeröle als Treiböle zu verwenden.
In der Tabelle sind die Anschaffungskosten für Dieselmaschinen ausführlich
angegeben, während für die Dampfmaschinen nur die Gesamtkosten angeführt sind. Die
Gestehungskosten für 1 KW sind für deutsche Verhältnisse hoch. Es muß aber darauf
hingewiesen werden, daß die große Anlage B veraltet ist, sie arbeitet noch ohne
Kondensation.
Textabbildung Bd. 332, S. 22
Tabelle 1.; A (1048 KW); B (3700
KW); C (1400 KW); Elektrizitätswerk; Letztes
Betriebsjahr; Letztes Betriebsjahr vor Einführung der Dieselmaschinen;
Insgesamt; für 1 KW; Anschaffungspreis der Dieselmaschinen mit Dynamos;
Anschaffungspreis für Fundamente; Anschaffungspreis für Zubehör; Gesamtkosten
der Dieselanlage; Leistung der Dieselmaschinen; Gesamtkosten der
Dampfmaschinenanlage; Leistung der Dampfmaschinenanlage; Gestehungskosten für 1
KW der gemischten Anlage; Erzeugte KW-Stunden der Dieselanlage; Erzeugte
KW-Stunden der Dampfkraftanlage; Erzeugte KW-Stunden insgesamt;
Brennstoffkosten; Kosten für Schmierung, Wasser usw.; Kosten für Wartung; Kosten
für Ausbesserung; Kosten für Verwaltung usw.; Gesamtkosten für 1 KW; Thermischer
Wirkungsgrad; Verhältnis des Oelpreises zum Kohlenpreis; Belastungsfaktor für
die Dampfmaschinen; Belastungsfaktor für die Oelmaschinen; Jährlicher
Belastungsfaktor
Für das Elektrizitätswerk A waren bereits im Jahre 1911 Vergrößerungen
notwendig. Nach genauen Berechnungen entschied man sich für Dieselmaschinen. Es
wurden zwei Dieselmaschinen mit einer Gesamtleistung von 250 KW aufgestellt. Die
Befürchtung, daß die Betriebssicherheit dieser Maschinen gering sein werde, hat sich
als unrichtig erwiesen. Im Elektrizitätswerk B wurden ebenfalls zur Vergrößerung der
Anlage drei Dieselmaschinen aufgestellt. Bei der 260 KW-Maschine betrugen die
Anschaffungskosten 385,4 M für 1 KW. Im Jahre 1914/15 war hier Dieselmaschine I
wegen eines Kolbenbruches 12 Stunden, Maschine II wegen Beschädigung der
Zylinderkühlung der Hochdruckkompressorstufe 12 Stunden, und Maschine III wegen
Störungen am Kompressor 36 Stunden außer Betrieb. Die Tab. 2 zeigt, daß durch die
Einführung der Dieselmaschinen bei Elektrizitätswerken sich eine Gewinnsteigerung
ergeben hat. Die Zusammenstellung umfaßt acht solche Werke mit Dampfmaschinen und
Dieselmaschinenbetrieb.
Tabelle 2.
Nr.
Verkleinerung derBrennstoffkostenfür 1
KW
Durchschnitts-gewinn für 1
KWMaximalleistungbei Dampfbetrieb
Durchschnitts-gewinn für 1 KWMaximalleistung
beiDampf- und Oel-maschinenbetrieb
1
0,31 M
226 M
282 M
2
0,23 „
198 „
210 „
3
0,20 „
176 „
286 „
4
0,18 „
222 „
304 „
5
0,10 „
67,4 „
138 „
6
0,21 „
16,8 „
20,4 „
7
0,11 „
19,6 „
23,0 „
8
0,06 „
26,8 „
30,2 „
Für die Lieferung einer 400 PSe-Dieselmaschine für
eines der genannten Elektrizitätswerke wurden hierbei folgende Angebote gemacht.
Tabelle 3.
Nr.
Lei-stunginPSe
Zy-linder-anzahl
Umdr.i. d.Min.
Zylin-der-Φi. Zoll
Hubin Zoll
\frac{\mbox{Hub}}{\Phi}
Verhältnis
d.Preisabgeb.zumniedrigstenAngebot
1
400
3
187
20
28,4
1,42
1,64
2
400
4
175
18
26
1,44
1,26
3
375
3
200
18
26
1,20
1,20
4
375
3
200
20
24
1,40
1,20
5
400
4
175
17¾
24¾
1,48
1,18
6
400
4
187
17
25¼
1,46
1,18
7
400
4
180
17¾
26
1,49
1,04
8
386
3
175
18¾
28
1,51
1
9
400
4
175
17½
26½
1,51
1,04
W.
–––––
Amerikanische Lokomotiven. Die
Pennsylvania-Eisenbahngesellschaft hat in letzter Zeit für die Personen- und
Güterbeförderung besonders starke Lokomotiven in den Dienst gestellt, zu denen
neuerdings die Personenzuglokomotiven K 4 S der Pacific- oder 4-6-2-Bauart und die
Güterzuglokomotiven L 1 S der Mikado- oder 2-8-2-Bauart hinzugekommen sind. Diese
Lokomotiven besitzen Kessel von besonders großer Leistungsfähigkeit und sind in den
Juniata-Werkstätten der Gesellschaft zu Altoona gebaut.
Die Personenzuglokomotiven K 4 S sind dazu bestimmt, schwere Personenzüge auf den
Bergstrecken der Pennsylvania-Gesellschaft zu befördern, und sie haben sich sehr gut
bewährt. Bei den Lokomotiven K 4 S ist die Heizfläche um 12,8 v. H., die Rostfläche
um 28,9 v. H., der Zylinderinhalt um 36,3 v. H. und die Belastung der Treibachsen um
12,8 v. H. vergrößert worden gegenüber den Lokomotiven K 2 S A, die früher den
Personenzugdienst auf den gleichen Strecken versahen. Das Dienstgewicht der neuen
Lokomotiven ist dabei nur um 5,4 v. H. größer geworden. Die Güterzuglokomotiven sind
ebenfalls in den Werkstätten der Gesellschaft gebaut.
Die Tabelle enthält die Hauptabmessungen der beiden Lokomotivbauarten.
K 4 S
L 1 S
Zylinderdurchmesser
mm
685
685
Kolbenhub
„
711
762
Treibraddurchmesser
„
2032
1575
Durchm. d. Treibachsenlagers
„
280
280
Länge d. Treibachsenlagers
„
381
381
Anzahl der Heizröhren
236 zu 2¼'' 40 zu 5½''160 zu 1½''
236 zu 2¼'' 40 zu 5½''160 zu 1½''
Länge der Heizröhren
mm
5700
5700
Rostfläche
m2
6,5
6,5
Heizfläche der Feuerbuchse
„
29,26
29,26
„ „ Röhren
„
337,31
337,31
„ des Ueberhitzers
„
159,77
159,77
Dampfdruck
at
14
14
Gesamtgewicht
kg
91600
100000
Zugkraft
„
20000
27800
(Engineering 1916 S. 98 bis 99.)
W.
Einsturz der neuen Quebecbrücke. Aus Quebec wird
berichtet, daß sich am 11. September 1916 beim Einschwimmen des Schwebeträgers der
nahezu fertiggestellten neuen Quebecdrücke (Abb. 1)
ein erheblicher Unfall ereignete. Wie erinnerlich, stürzte der Vorgänger dieser
Brücke, die alte Quebecbrücke (Abb. 2), am 29. August
1907 infolge nicht genügender Knickfestigkeit eines Untergurtstabes des
Auslegerarmes, wegen zu geringer Quersteifigkeit der Brücke und infolge eines
Fehlers bei der Vorberechnung des Eigengewichtes ein. Für den Neubau der
Quebecbrücke waren von vier Firmen, unter anderen auch von einer deutschen, der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg in Gustavsburg,
Entwürfe eingereicht. Der Zuschlag wurde der St. Lawrence
Bridge Company für die Kostensumme von 36 Mill. M erteilt. Bei einer Breite
von 26,75 m und
einer Länge der Mittelöffnung von 548,7 m beträgt das Eigengewicht des Ueberbaues
43500 t (51 t/m).
Nach den bisherigen Berichten nahm der Brückenbau einen planmäßigen Verlauf. Die
Seitenöffnungen waren bereits fertiggestellt und am 11. September sollte der
Schwebeträger, der etwa 5 km stromabwärts an einer seichten Stelle zusammengebaut
worden war, auf Prähmen herangeschleppt und eingefügt werden.
Textabbildung Bd. 332, S. 24
Abb. 1. Neue Quebecbrucke.
Textabbildung Bd. 332, S. 24
Abb. 2. Alte Quebecbrucke.
Um den Schwebeträger von den Prähmen in die Fahrbahnebene hochzuziehen, wurde dieser
an beiden Enden auf kräftige Querträger aufgelagert, die durch je zwei, 36 m lange
Zugstangen an den Auslegerträgern befestigt waren. Die Zugstangen standen mit
Pressen in Verbindung, die mit Druckwasser von 300 at gespeist wurden und 600 mm
Hubhöhe hatten. Die jeweilige Stellung wurde durch von Hand betriebenen
Schraubenwinden gesichert. Für die Beurteilung des Unfalles ist es wesentlich, daß
der Schwebeträger mit doppelten Zylinderzapfenkipplagern, deren beide Zapfen sich
kreuzten, auf den Querträgern aufruhten und daß die Querträger nur durch je zwei, in
der Mittelachse des Querträgerquerschnittes angeordnete Zugstangen aufgehängt
waren.Die Anordnung mußte, sobald die Auflagerdrücke des Schwebeträgers nicht genau
mit der Mittelachse der Zugstangen, bzw. der Querträger zusammenfielen, ein
beträchtliches Moment hervorrufen, das die Querträger verdrehte und dadurch ein
Abgleiten des Schwebeträgers ermöglichte, als gegen ein Abgleiten der
Zylinderzapfenkipplager ausreichende Sicherungen nicht getroffen waren. Wenn die
Zylinderzapfenkipplager von vornherein auch zentrisch auf die Querträger aufgebracht
werden konnten, so war doch keinerlei Vorsorge getroffen, daß diese Lage im Verlaufe
des Hochziehens auch beibehalten blieb. Eine Temperaturerniedrigung von 5° C konnte
schon eine solche Verkürzung des Schwebeträgers hervorbringen, daß die Kipplager um
33 mm aus der zentrischen Lage verschoben wurden. Diese Verschiebung reichte aber
schon vollkommen aus, um ein Abgleiten des Schwebeträgers möglich zu machen. Während
die ersten Berichte den Unfall auf einen Bruch der Zugstangen zurückzuführen
suchten, ergab der Befund jedoch den vorstehend geschilderten Sachverhalt.
Nach dem vorliegenden Bericht scheint zunächst das südwestliche Auflager abgeglitten
zu sein. Da die übrigen drei Kipplager noch hielten, versuchte man in fieberhafter
Eile den Schwebeträger durch Ketten an die Auslegerarme zu befestigen. Ehe ein
genügender Anschluß an die Auslegerarme hergestellt werden konnte, glitten jedoch
auch die übrigen drei Kipplager vom Querträger ab und schließlich stürzte der 195 m
lange und 5147 t schwere Schwebeträger in den an dieser Stelle 46 m tiefen St.
Lorenzstrom. Dem Berichte nach scheinen viele Menschen ums Leben gekommen zu sein.
Die Schifffahrt ist auf unbestimmte Zeit stillgelegt.
Der Unfall zeigt wieder einmal, welch außerordentliche Vorsicht beim Bau
weitgespannter Brücken und bei der Anwendung der üblichen Konstruktionsregeln auf
diese notwendig ist.
W. Gutacker.
Textabbildung Bd. 332, S. 24
Abb. 1. Riß in Richtung des Umfanges
Die Verwendung der Zoelly-Leiträder von Dampfturbinen für
überkritische Dampfgeschwindigkeiten. Nach früherer Anschauung war nur in
den Laval-Düsen, die einen sich zunächst verengenden,
dann weiter werdenden Durchflußkanal besitzen, die Umsetzung des ganzen
Druckgefälles in Strömungsenergie möglich. In der bis zur Austrittsöffnung enger
werdenden Zoelly-Mündung sollte nur eine Expansion bis
zum „kritischen Druck“ eintreten können, so daß als höchste in ihnen
erreichbare Geschwindigkeit die dem „kritischen Zustande“ entsprechende
Schallgeschwindigkeit angesehen wurde. Neuere Versuche zeigten, daß die obige
Anschauung irrig ist. Auch in Zoelly-Mündungen kann die
Schallgeschwindigkeit erheblich überschritten werden, was als eine Wirkung des
Schrägabschnittes (vgl. Abb. 1) angesehen werden muß.
Bis zum Querschnitt CD der Mündung ist nämlich
eine wesentliche Ueberschreitung der Schallgeschwindigkeit nicht festzustellen. Eine
solche tritt vielmehr erst im Dreieck CDE ein, wo
überdies eine Strahlablenkung stattfindet, die mit der Größe des dort umgesetzten
Druckgefälles zunimmt. Nun sind Zoelly-Mündungen, deren
aus Blech bestehende Zwischenwände weit weniger sorgfältig bearbeitet werden wie die
der Laval-Düsen, ein billiger Ersatz für letztere. Auch bleibt ihr
Wirkungsgrad innerhalb eines großen Gefällebereiches fast unverändert, so daß ihre
Verwendung besonders in den letzten Turbinenstufen vorteilhaft ist, da dort das
Druckgefälle bei Entlastung der Turbine starken Schwankungen unterliegt. Loschge wies daher schon mehrfach auf sie hin und
versucht nunmehr in Heft 38 und 39 der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure
zu zeigen, wie bei der Berechnung einer Turbine vorzugehen ist, die mit Zoelly-Mündungen für ein gegebenes Druckgefälle versehen
werden soll.
Textabbildung Bd. 332, S. 25
Abb. 2. Expansion am Ende einer Düsenwand, Bezeichnung der Winkel
Die Grundlagen der Theorie der vorliegenden
Strömungsverhältnisse gab Prandtl. Er zeigte, auf
Vorarbeiten Machs sich stützend, daß, wenn ein Dampf-
oder Gasstrahl am Ende einer Düsenwand in einen Raum mit niedrigerem Drucke
eintritt, eine Verdünnungswelle entsteht, die unter dem sogenannten Machschen Winkel δ3 (vgl. Abb. 2) gegen
die Strömungsrichtung geneigt ist. Die Linie C III, auf
der sich die Drucksenkung zuerst bemerkbar macht, kann somit als Grenzisobare
bezeichnet werden. Die Expansion bis zum Druck der Umgebung verläuft so, daß auch
fernerhin die Isobaren Gerade bleiben, die von der Ecke C ausgehen. Auf der zweiten Grenzisobare C
II, die unter dem Machschen Winkel δ2 gegen die neue
Strömungsrichtung geneigt ist, wird der Außendruck erreicht. Die Größe der beiden
Winkel δ ist durch die Beziehung sin δ gleich
\frac{\mbox{Schallgeschwindigkeit}}{\mbox{Strahlgeschwindigkeit}}
bestimmt. Eine vorzügliche rechnerische Behandlung des vorliegenden Strömungsfalles
verdankt man Th. Meyer. Unter Annahme verlustfreier
Expansion gelangt er zu Gleichungen für den Komplementwinkel ψ des Machschen Winkels (vgl. Abb. 2) und für den Winkel φ, den die betrachtete Isobare mit einer für die Rechnung angenommenen
Hülfsachse CO einschließt. Es wäre somit die
Ablenkung ω = (φ2 – ψ2) – (φ3 – ψ3) = v2
– v3 bestimmbar. In
Abb. 3 sind die unter Berücksichtigung der
Reibung aus den Gleichungen Meyers berechneten Werte von ψ,
φ und v als Ordinaten über
\frac{p}{p_1} als Abszissen eingetragen, wo p den Druck auf der betrachteten Isobare, p1 den Druck vor der
Düse bedeutet. Nun wäre bei einer Zoelly-Mündung die
Geschwindigkeit des Dampfstrahles beim Ueberschreiten der ersten Grenzisobare gleich
der Schallgeschwindigkeit, das heißt der Machsche
Winkel δ3 (vgl. Abb. 2) ist gleich 90° und ψ3 ist gleich 0. Ferner lehren die von Meyer gegebenen Formeln, daß in diesem Falle auch φ3 gleich Null wird.
Die erste Grenzisobare fällt daher mit der Linie CD (vgl. Abb. 1) zusammen, und die Lage der
zweiten Grenzisobare läßt sich leicht bestimmen, indem man den Wert von φ2 für das gegebene
Verhältnis des Gegendruckes zum Drucke vor der Düse aus Abb. 3 entnimmt. Ebenso kann man die Größe der Ablenkung feststellen, da
v3 gleich Null ist,
während v2 sich
wiederum aus Abb. 3 ergibt. Diese Figur kann endlich
auch zur Bestimmung des in der Mündung ausnutzbaren Druckgefälles dienen, wenn man
mit ihrer Hilfe für den Winkel 90° – α das Verhältnis
feststellt. Der Neigungswinkel α ist somit für die
Größe des verarbeiteten Gefälles maßgebend. Letzteres ist bei Heißdampf größer als
bei Sattdampf. Bei Laval-Düsen tritt im Schrägabschnitt
eine geringere Umsetzung von Druck in Strömungsenergie auf, weil, wie eine
Untersuchung mit Hilfe der Formeln Meyers zeigt, ein
immer größeres Stück des Austrittsdreiecks für die Verarbeitung des Druckgefälles
verloren geht, wenn die Strahlgeschwindigkeit bereits am Ende des sich erweiternden
Teiles groß ist.
Textabbildung Bd. 332, S. 25
Abb. 3. Einfluß der Reibung auf die Kurven für φ,
ψ und v bei überhitztem Dampf
Demzufolge ist aber auch die Ablenkung des Strahles geringer.
Dies ist ein wesentlicher Vorzug, da der Wirkungsgrad am Radumfange von der Arbeit
am Radumfange abhängt und diese mit wachsender Strahlablenkung sinkt. Wenn man
letztere aus Abb. 3 und das Wärmegefälle bzw. die
adiabatische Geschwindigkeit aus dem Mollier-Diagramm
bestimmt hat, kann die Ermittlung der für stoßfreien Eintritt erforderlichen Laufradform in
bekannter Weise mit Hilfe des Geschwindigkeitsdreiecks geschehen. Bei der Benutzung
der Rechnung Meyers wäre noch zu berücksichtigen, daß
einerseits die von der Ecke C (Abb. 1) eingeleitete Expansion den Dampfstrahl von der Wand DE ablenkt, andererseits wegen des
Druckunterschiedes zwischen Spalt und Strahl letzterer das Bestreben zeigen wird, in
Richtung des Fahrstrahles C III (Abb. 2) zu expandieren. Infolgedessen werden die
Isobaren in der Nähe der Rückwand gemäß Abb. 4
zurückgebogen. Eine Verringerung der Strahlablenkung ließe sich nun wahrscheinlich
dadurch erzielen, daß man den Einfluß der Rückwand auf die Strömungsverhältnisse
vergrößert, indem man die Strecke DE (vgl. Abb. 1) schräg zur Mittelachse legt in Annäherung an
die Lavalsche Erweiterung. Eine dementsprechende
Düsenform wurde vor kurzem von den Bergmann-Elektrizitätswerken zum Patent angemeldet. Wird der Zoelly-Mündung ein zu großes Druckgefälle zur
Verarbeitung überwiesen, so tritt bei reichlicher Bemessung der Laufradquerschnitte
Spaltexpansion ein. Die von der Ecke C eingeleitete
Expansion würde daher auf der Isobare CF (Abb. 1) endigen. Die durch E hervorgerufene Expansion läge zwischen den Isobaren EG und EH. Wie Abb. 4 am
deutlichsten erkennen läßt, steht somit auch in diesem Falle der größte Teil des
Strahles unter dem Einflüsse der Ecke C. Die Ablenkung
würde etwas stärker werden.
Textabbildung Bd. 332, S. 26
Abb. 4. Theoretischer Verlauf der Isobaren im Austrittsdreieck und im Spalt
bei einer Zoelly-Mündung
Schmolke.
–––––
Die Bedeutung der Dampfdruckmessungen bei tiefen Temperaturen
in der Thermochemie. Von besonderer Bedeutung für die Thermochemie ist eine
gründliche experimentelle Untersuchung des Dampfdruckes in einem weiten
Temperaturbereiche. Dessen Kenntnis ist nämlich erforderlich, wenn man den Verlauf
von chemischen Reaktionen auf Grund von thermischen Messungen vorausberechnen will.
Dies ist aber die für die Praxis wichtigste Aufgabe der Thermochemie. Insbesondere
interressiert den Techniker die Feststellung der Arbeitsfähigkeit von Brennstoffen.
Wie in D. p. J. S. 26 d. Bd. gezeigt wurde, gelingt die Vorausbestimmung der
Höchstarbeit eines chemischen Vorganges mit Hilfe des dritten Wärmesatzes, wenn man
die in dem Ausdrucke l\,n\,\zeta=-\frac{\lambda_0}{R\,T}+\frac{d_0}{R}\,l\,n\,T+\frac{\beta_0}{R}\,T+\frac{\gamma_0}{2\,R}\,T^2\ .\ .\ .+i vorkommende Konstante i
berechnen kann. Es bedeuten in obiger Gleichung ζ die
Sättigungskonzentration, λ0 die Kondensationswärme nahe dem absoluten Nullpunkte, R die Gaskonstante, T die
absolute Temperatur und die Nenner des zweiten und der folgenden Glieder Festwerte,
die die Abhängigkeit der Wärmetönung des Kondensationsprozesses von der Temperatur
kennzeichnen. Für die Berechnung von i empfiehlt es
sich, den Dampfdruck p in die Gleichung einzuführen.
Dies ist möglich, da bekanntlich in einem Gasgemisch der Partialdruck eines
Bestandteiles der Anzahl der Moleküle dieses Bestandteiles und somit auch seiner
Konzentration verhältnisgleich ist. Es besteht beim Gleichgewicht zwischen einer
Flüssigkeit und ihrem gesättigtem Dampfe die Beziehung p = ζRT, so daß man sofort schreiben
kann: l\,n\,p=-\frac{\lambda_0}{R\,T}+\frac{R+\alpha_0}{R}\,l\,n\,T+\frac{\beta_0}{R}\,T+i+l\,n\,R. Allerdings gilt diese Formel nur, wenn der gesättigte Dampf den
Gasgesetzen gehorcht und sein Rauminhalt sehr groß gegenüber dem der Flüssigkeit
ist. Indessen ergibt sich ein ganz gleich gebauter Ausdruck, wenn man in die überall
geltende Gleichung von Clausius-Clapeyron
\lambda=T\,\frac{d\,p}{d\,T}\,(v-v_0) einige allen Anforderungen an ein Annäherungsverfahren entsprechende
Annahmen einführt. Es bedeuten in der angegebenen Gleichung v und v0 das
Molekularvolumen des gesättigten Dampfes und der Flüssigkeit. Die erste der
erwähnten Annahmen bezieht sich auf die Volumenverhältnisse. Sofern nämlich der
sogenannte reduzierte Druck, d.h. der Quotient von Dampfdruck p und kritischem Druck π
übereinstimmt, hat der Rauminhalt gesättigter Dämpfe nahezu den gleichen, von der
Art des Stoffes unabhängigen Wert. In wissenschaftlicher Form bringt man diese
Erfahrungstatsache zum Ausdruck, indem man sagt: Das Theorem der übereinstimmenden
Zustände trifft für die Volumverhältnisse bei übereinstimmenden Drücken zu. Die für
einen einzelnen Stoff gefundene Formel p\,(v-v_0)=R\,T\,\left(1-\frac{p}{\pi}\right) dürfte somit allgemeine Gültigkeit
besitzen. Ferner wurde festgestellt, daß die Verdampfungswärme, sofern ein Druck von
20 at nicht überschritten wird, mit hinreichender Genauigkeit durch die Gleichung
\lambda=(\lambda_0+3,5\,T-\varepsilon\,T^2)\,\left(1-\frac{p}{\pi}\right), wo ε ein Festwert ist, bestimmt werden
kann. Vereinigt man die beiden Erfahrungsformeln mit der Gleichung von Clausius-Clapeyron, so ergibt sich sofort durch
Integration der der obengenannten Dampfdruckformel völlig entsprechende Ausdruck
l\,n\,p=-\frac{\lambda_0}{R\,T}+\frac{3,5}{R}\,l\,n\,T-\frac{\varepsilon}{R}\,T+i+l\,n\,R. Mit seiner Hilfe könnte i bzw. die für
manche angewandte Rechnung bequemere „chemische Konstante“
C=\frac{i+l\,n\,R}{2,302} berechnet werden, sofern die Werte von λ0 und ε bekannt wären.
Auf kürzestem Wege gelangte man zu deren Kentnis durch Benutzung von
Dampfdruckkurven. Leider sind solche bisher meist noch nicht bis zu hinreichend
niedrigen Drücken bestimmt. Das geschilderte von Nernst
angegebene Rechnungsverfahren gilt zwar nur unter den erwähnten Annahmen, hat sich aber
innerhalb eines großen Temperaturbereichs bewährt. Die an letzter Stelle gebrachte
Gleichung trägt den tatsächlichen Verhältnissen besser Rechnung als manche
mehrkonstantige Formel.
Schmolke.
–––––
Flußmittel zum elektrischen Schweißen von schmiedbarem
Eisen? Beim gewöhnlichen Schweißverfahren dient das Flußmittel
hauptsächlich zum Unschädlichmachen der durch die Erhitzung gebildeten
Eisenoxydverbindungen. Diese bilden sich beim elektrischen Schweißen nicht, da der
Flammenbogen reduzierend wirkt. Die elektrische Schweißung wurde bis vor kurzem fast
nur zum Ausbessern von Stahlguß verwandt. Neuerdings schweißt man im Harz allerdings
auch ohne Flammenbogen (Widerstandserhitzung) Henkel und dergleichen an Gefäße,
verwendet aber dazu, so weit bekannt, keine Flußmittel.
Loebe.
–––––
Steuerung für Dampflokomotiven. Die früher viel
verwendeten Bauarten wie Stephenson-Allan- und Gooch-Steuerungen sind jetzt fast ganz verlassen. Für
innenliegendes Triebwerk wird besonders in England die Joy-Steuerung benutzt, in Deutschland die Heusinger-Steuerung für außen liegendes Triebwerk. Die durch diese
Steuerungen erhaltenen Schieberbewegungen sind nicht vollkommen einwandfrei. Bei 20
v. H. Füllung ist dabei die Kanaleröffnung nur mehr etwa ein Fünftel der
Kanaleröffnungen bei 75 v. H. Füllung. Dies ist um so nachteiliger, als gerade bei
kleineren Füllungen bei Fahrten in der Ebene die größte Fahrgeschwindigkeit und
somit auch die größten Kolbengeschwindigkeiten mit kleinsten Kanaleröffnungen
zusammenfallen.
Es sind deshalb schon viele Steuerungen versucht worden, die auch bei kleinen
Füllungen große Kanaleröffnungen ergeben, so z.B. die Joungsche Hahnsteuerung, die Meyersche
Expansionssteuerung und die Lentzsche Ventilsteuerung.
Die Heusingersteuerung hat gleichbleibende Voreilung, bleibt vom Federspiel fast
unbeeinflußt, ebenso von der endlichen Schubstangenlänge. Sie wird darum bei
außenliegendem Triebwerk am häufigsten verwendet. Für innenliegendes Triebwerk ist
sie dagegen weniger geeignet. Es wird in diesem Falle, wie bereits erwähnt, häufig
die Joy-Steuerung verwendet. Da aber bei dieser Steuerung
der Antrieb von einem Punkte der Triebstange erfolgt, welcher dem Federspiel
unterliegt, so macht sich dieser Einfluß auf die Dampfverteilung nachteilig
bemerkbar.
Textabbildung Bd. 332, S. 27
Abb. 1.
Textabbildung Bd. 332, S. 27
Abb. 2.
Textabbildung Bd. 332, S. 27
Abb. 3.
Die in der Abb. 1 bis 3
dargestellte Verhoop-Steuerung ist dagegen vom Federspiel
unbeeinflußt. Die Schieberbewegung wird durch zwei von den beiden Kreuzköpfen
abgeleitete geradlinige Bewegungen hervorgerufen. Die vom Kreuzkopf abgeleitete
Grundbewegung ist für alle Füllungen gleich und wird durch einen dem der
Heusingersteuerung ähnlichen Gegenlenker a verkleinert.
Die zweite Grundbewegung wird vom zweiten Kreuzkopf abgeleitet. Diese Bewegung wird
durch die Schubstangen b und c bzw. b1 und
c1, die Hebel d und d1 bzw. d1 und e1 und die Welle h bzw.
h1 der Gleitführung
zugeleitet. Die Gleitführungen werden vom Führerhaus aus verstellt, und hierdurch
wird die Schieberbewegung je nach Größe der Füllung und der Fahrtrichtung verändert.
Die
Schieberellipsen nach Abb. 4 zeichnen sich durch
große Gleichmäßigkeit aus, so daß der Einfluß der endlichen Länge der
Schieberstangen bei der Verhoopsteuerung nur sehr gering sein kann. Abb. 5 zeigt, daß, wie bei der Heusingersteuerung, die
Schieberschubstange bei innerer Einströmung den Gegenlenker oberhalb der
Schieberstange angreift. Bei äußerer Einströmung dagegen liegt nach Abb. 6 der Angriffspunkt unterhalb der
Schieberstange.
Textabbildung Bd. 332, S. 28
Abb. 4.
Zum Entwurf der Verhoopsteuerung verwendet man am besten das in Abb. 7 dargestellte Zeunerdiagramm. In üblicher Weise
wird die Kanalbreite und die äußere Ueberdeckung festgelegt und dann die größte
Füllung und die Voreilung bestimmt. Durch die Punkte EOF wird der Schieberkreis für die größte Füllung gelegt. Die beiden
Grundbewegungen folgen sich im Abstande von 90° der Radumdrehung, a ist die vom gleichseitigen und b die vom gegenseitigen Kreuzkopf herrührende größte
Verschiebung aus der Mittellage. Bezeichnet c den
größten Schieberweg von der Mittellage aus und δ den
Voreilwinkel des Ersatzexzenters, so wird c=\sqrt{a^2+b^2} und c = a sin δ +
b cos δ.
Textabbildung Bd. 332, S. 28
Abb. 5.
Die Vorteile dieser Steuerung für innenliegendes Triebwerk sind vollständige
Unabhängigkeit vom Federspiel, fast vollständiger Ausgleich des Einflusses der
endlichen Stangenlänge. Außerdem wird eine gute Dampfverteilung bei gleichbleibender
Voreilung erreicht. Die Steuerung ist unabhängig von der Treibachse und kann deshalb
dort verwendet werden, wo früher wegen Platzmangel nur die Joysteuerung
Verwendung fand. Je weniger Gelenke eine Steuerung besitzt, desto besser ist ihre
Wirkungsweise. Bei der hier beschriebenen Steuerung bewegen, sich bei jeder
Radumdrehung acht Drehpunkte, die durch Abnutzung toten Gang der Steuerung ergeben
können. Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, daß die Heusingersteuerung neun, die
Stephensonsteuerung zehn, die von Joy sieben, die von Allan zehn derartige
Drehpunkte haben.
Textabbildung Bd. 332, S. 28
Abb. 6.
Textabbildung Bd. 332, S. 28
Abb. 7.
Die Verhoopsteuerung wurde im Jahre 1914 bei einer Straßenbahnlokomotive der
Emmerich-Zutphen-Bahngesellschaft ausgeführt und hat sich hier gut bewährt.
Späterhin wurden noch andere größere Straßenbahnlokomotiven mit dieser Steuerung
gebaut. (Zeitschr. des Vereins deutscher Ingenieure 1916 S. 725 bis 729.)
W.
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Kolben und Zylinder aus Aluminium. Es ist bereits früher
(D. p. J. Bd. 330 S. 355) darauf hingewiesen worden, daß Aluminiumlegierungen ein
zweckmäßiger Baustoff für Automobil- und Flugzeugmotoren sind. Die Automobilzeitung,
Wien 1916 Heft 35, enthält einen ausführlichen Bericht über die Verwendung des
Aluminiums bei solchen Motoren. Die allgemeine Einführung des Aluminiumkolbens in
der amerikanischen Automobilindustrie hat in Europa bis jetzt noch wenig Anklang gefunden,
obwohl die ersten Versuche hierzu aus Frankreich und Deutschland stammen und hier
das Cothias-Aluminium-Preßverfahren bereits seit dem Jahre 1897 Verwendung findet.
Mit Aluminiumkolben sind wohl schon in allen größeren Automobilfabriken Versuche
ausgeführt worden, doch haben dieselben nicht befriedigt. Um die hin- und
hergehenden Teile des Triebwerkes möglichst leicht zu gestalten hat man Stahlkolben
ausgeführt. In den letzten drei Jahren haben französische Firmen bei ihren Wagen
Aluminiumkolben verwendet, ohne daß diese Tatsache allgemein bekannt wurde. Auch bei
Flugzeugmotoren hat man Aluminiumkolben ausgeführt. Die Flugzeugmotoren der
italienischen Fiatwerke haben ausschließlich Kolben aus Aluminium. Bei europäischen
Rennfahrten wurden bis jetzt noch keine solche Kolben verwendet, auch nicht bei
Motorbootrennen. Hier kam ausschließlich der Stahlkolben in Betracht.
Seit Ausbruch des Krieges hat man bei leistungsfähigen Flugzeugmotoren immer mehr den
Aluminiumkolben verwendet, so zum Beispiel beim französischen Gnôme-Motor, bei dem
dadurch die Leistung von 120 PSe auf 150 PSe gesteigert werden konnte. Auch die Fabrik Lorraine-Dietrich hat ähnliche Erfahrungen gesammelt.
Nachdem sie in einem achtzylindrigen wassergekühlten Flugzeugmotor Stahlzylinder und
Gußeisenkolben benutzt hatte, erhielt sie mit Aluminiumkolben bessere Ergebnisse.
Die Kolben waren hierbei nach dem Cothias-Preßverfahren hergestellt. Mit
Aluminiumkolben sind schon ausgedehnte Dauerversuche gemacht worden. Eine Fabrik
ließ zum Beispiel ein paar Kolben, ohne sie zu erneuern und auszubessern etwa 100000
km laufen. Eine andere Fabrik erprobte drei Wagen auf der Straße, indem sie die
Wagen ein Jahr lang täglich 12 Stunden fahren ließ.
Auch Zylinder aus Aluminiumlegierung sind bereits ausgeführt, besonders für
Lastkraftwagen. Es wurden bei einem Ausführungsbeispiel je vier Zylinder in einem
Stück aus Aluminiumlegierung gegossen, in die dünne Stahllaufbüchsen. eingeschraubt
wurden. Der abnehmbare Zylinderkopf wurde dabei aus Gußeisen hergestellt. Die
Aluminiumzylinder sind innen und außen emailliert als Schutz gegen etwaige
Undichtheiten des Gusses. Ehe man sich entschied, diesen Motor in großen Mengen
herzustellen, wurde er während 50 Stunden mit voller Belastung abgebremst. Der Motor
wiegt 1,08 kg für 1 PS ohne Wasser und Schmieröl. In der Fabrik von Ponhard & Levassor lief eine Fabrikmaschine mit
Aluminiumzylindermotor ein Jahr hindurch täglich 22½ Stunden. Es waren hier keine
Stahlbüchsen vorhanden. Die Ventilsitze und Ventilköpfe wurden aus Gußeisen
hergestellt. Es haben sich während dieser Dauerprobe keine Störungen gezeigt. Bei
einem Motor mit Aluminiumzylinder ohne Stahlbüchsen (105 mm Bohrung und 140 mm Hub)
war das Gewicht der Zylindergüsse 21 kg, in Eisenguß dagegen 52 kg. Ein
Peugeot-Rennwagenmotor mit vier Zylindern und 16 Ventilen wurde aus Aluminium
hergestellt, ohne Stahlbüchsen und ohne besondere Ventilsitze. Der Rohguß in
Aluminium wiegt hier 28⅓ kg, derselbe in Gußeisen 76½ kg, bei etwa 94 mm
Zylinderbohrung. Bei einem Achtzylindermotor ergibt sich hierbei 90 kg
Gewichtsersparnis. Die Motoren laufen mit 2800 Umdrehungen in der Minute.
Es ist ohne weiteres verständlich, daß die Verwendung von Aluminiumzylindern für
Flugzeugmotoren von größter Wichtigkeit ist. Der Aluminiumzylinder der V-Bauart ist
in der Herstellung billiger als der Gnôme-Umlaufmotor, ist leichter zusammenzubauen
und in gutem Zustande zu erhalten. Sind dann auch beide Bauarten von gleichem
Gewicht, so ist der V-Motor doch im Vorteil, weil er den geringeren Benzin- und
Schmierölverbrauch hat. Dies ist bei längerer Betriebsdauer von großer
Wichtigkeit.
Der Aluminiumkolben ist nur wenig leichter als der Graugußkolben und nicht leichter
als der Stahlgußkolben bei den bisherigen Ausführungen. Er hat aber den großen
Vorteil, daß die Wärme sehr gut abgeleitet wird, was einen günstigen Einfluß auf die
Lebensdauer eines solchen Kolbens hat. Aluminiumkolben werden deshalb schwerer
ausglühen als Gußeisenkolben. Es kann deshalb auch eine höhere Verdichtung
zugelassen werden. Der Aluminiumkolben wird im Innern mit Rippen versehen, die den
Zweck haben, die Erhitzung von der Kolbenoberfläche abzuleiten und ihn zu
verstärken. Ohne diese Rippen, die nicht entbehrt werden können, wäre er viel
leichter als gußeiserne oder Stahlkolben. Unsere Flugzeugmotoren werden nun immer
mehr mit Aluminiumkolben ausgerüstet, und man geht hier so weit, daß man aus alten
Flugzeugmotoren die Stahlkolben entfernt und Aluminiumkolben einsetzt. Die Ursache
ist in der schlechten Beschaffenheit des jetzigen Schmieröles zu suchen. Vor dem
Kriege wurden nur Schmieröle verwendet, deren Flammpunkt bei etwa 300° lag. Der
Flammpunkt der jetzigen Schmieröle liegt etwa bei 200°. Die Flugzeugmotoren werden
stets bis zur äußersten Grenze ihrer Leistung ausgenutzt. Diese hohe Beanspruchung
in Verwendung mit dem schlechten Schmieröl hat eine Verrußung und ein Festbrennen
der Kolbenringe zur Folge. Die Anwendung von Aluminiumkolben hat diesen Umstand
vollkommen beseitigt. Die gute Wärmeleitung des Aluminiums ermöglicht auch die
Verwendung von schlechtem Schmieröl, ohne daß ein Festbrennen der Kolben
eintritt.
Bei Verwendung von Aluminiumkolben und Aluminiumzylinder hat man bis jetzt auch
Stahllaufbüchsen verwendet. Man hat bis jetzt ängstlich vermieden Aluminium auf
Aluminium laufen zu lassen. Man hat aber bereits versucht die Stahllaufbüchse
wegzulassen. Es kommt hier auf die Art der Legierung an. Viele Schwierigkeiten
entstehen aber noch beim Guß dieser Aluminiumlegierungen. Es hat sich gezeigt, daß
Aluminiumgußstücke von verschiedener Wandstärke eine ganz verschiedenartige
Beschaffenheit des Baustoffes zeigen, je nachdem die Wandstärken große oder kleine
Abmessungen besitzen. Es gibt dann im Guß Stellen, die sehr hart und solche, die
schwammig weich sind.
W.
Verein deutscher Brücken- und Eisenbaufabriken, Sitz
Berlin. Es wurden im abgelaufenen Geschäftsjahr insgesamt 365248 t gegen
263848 t im Jahre 1914/15 an neuen Aufträgen hereingenommen, was einem Zugang von
etwa 38½ v. H. entspricht. Hiervon entfielen rund 3¾ v. H. auf öffentliche
Ausschreibungen von Behörden gegen 9¾ v. H. im Vorjahr. Der Verein beteiligte sich
an den fünf Kriegsanleihen mit insgesamt 1½ Millionen Mark.
Die Geschäftsstelle des Vereins ist vom Reichsamt des Innern zur Preisprüfung für die
Ausfuhr von Eisenbauten bestimmt worden.
Der Verein führt vom 1. Januar 1917 ab den Namen „Deutscher
Eisenbau-Verband“.
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In dem Reichsverband der deutschen Metallindustrie sind
außer den norddeutschen Fabrikanten auch die süd- und westdeutschen Fabrikanten in
größerer Anzahl im Vorstande vertreten.
Nun hat auch Geh. Kommerzienrat Schiedmayer in Stuttgart
den stellvertretenden Vorsitz des Verbandes übernommen. Der Vorsitz wird also
jetzt geführt durch Dr. Fürstenheim i. Fa. J. Hirschhorn, Berlin, als ersten Vorsitzenden, und den Geh.
Kommerzienrat Schiedmayer i. Fa. Schiedmayer & Söhne, Stuttgart, und
Direktor Max Scholz i. Fa. Ehrich
& Graetz, Berlin, als stellvertretenden Vorsitzenden des Verbandes.
Die Beitrittserklärungen zu dem neuen Verbände mehren sich erfreulicherweise.
Angesichts der wichtigen Ziele, die der Verband verfolgt, kann es nur im Interesse
der Fabrikanten liegen, sich den gemeinsamen Bestrebungen anzuschließen, was um so
leichter ist, als die vom Verbände erhobenen Beiträge außerordentlich gering
angesetzt sind.
Die Geschäftsstelle des Verbandes befindet sich Berlin-Tempelhof, Hohenzollernkorso
1.
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Am 14. Januar d. J. war der 150. Geburtstag des Rathenower Predigers Johann Heinrich August Duncker, dem die Stadt Rathenow
ihren Weltruf als Brillenstadt verdankt.