Titel: | Polytechnische Schau. |
Fundstelle: | Band 332, Jahrgang 1917, S. 269 |
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Polytechnische
Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau.
Aus dem Jahresbericht 1915 des Königlichen
Materialprüfungsamtes der technischen Hochschule zu Berlin in
Berlin-Lichterfelde-West. Der vorliegende Jahresbericht gibt einen
Ueberblick über die Tätigkeit des Amtes im Jahre 1915/16. Der Krieg hat die Arbeiten
außerordentlich beeinflußt; insbesondere waren große Anforderungen zu erfüllen, die
von der Heeres- und Marineverwaltung und von der mit Kriegslieferungen beschäftigten
Industrie gestellt wurden. Leider muß von Mitteilungen dieser Versuche, die vielfach
die Verwendung von Ersatzstoffen betreffen, Abstand genommen werden. Es ist aber
dringend zu wünschen, daß nach Friedensschluß die wichtigsten Ergebnisse im
Interesse der Industrie und unserer Volkswirtschaft veröffentlicht werden.
1. Abteilung für Metallprüfung: Es wurden 584 Aufträge gegen 505 im Vorjahre
erledigt. Besonders zahlreich waren die Untersuchungen von
Materialprüfungseinrichtungen, ein Beweis, wie sehr die Materialprüfung durch den
Krieg gefördertVgl. Müller. Die volkswirtschaftliche Bedeutung der
Materialprüfung unter besonderer Berücksichtigung der Kriegswirtschaft. Der
Staatsbedarf 1916 Nr. 40.Müller. Wie können wir uns vor dem Wucher mit
Kriegsersatzstoffen schützen? Technische Rundschau 1917 Nr. 10.
wurde.
Bekanntlich werden zur Prüfung der Maschinen Spiegelapparate und Kraftprüfer
verwendet. Erstere werden auch für gewöhnliche Dehnungsversuche gebraucht, und es
genügt für die praktischen Versuche das Ausmessen der Schneidenbreiten zur
Ermittlung des Uebersetzungsverhältnisses. Bei Maschinenuntersuchungen ist jedoch
ein Vergleich mit den zur Eichung des Kontrollstabes benutzten Spiegeln zu
empfehlen.
Die Kraftprüfer erfreuen sich infolge ihrer verhältnismäßig einfachen Handhabung
zunehmender Verbreitung; mit ihnen ist die gleiche Genauigkeit wie mit
Kontrollstäben zu erreichen.
Die Tatsache, daß die Maschinenprüfungen in der Mehrzahl Fehler unter 1 v. H. der
Lastanzeige ergaben, bezeugt den hohen Stand dieses Zweiges des Maschinenbaues. Als
Fehlerquellen kommen die Schleppzeiger der Manometer infolge großer
Reibungswiderstände oftmals in Betracht; andererseits treten Fehler durch
Wärmeeinflüsse bei solchen Maschinen gern auf, bei denen der Flüssigkeitsdruck im
Arbeitszylinder gemessen wird, wobei das Fehlen einer Dichtung besonders ungünstig
wirkt. Bei Hebelwagenmaschinen ist die gleichmäßige Anlage der Pfannen an den
Schneiden auch bei entlasteter Maschine sicherzustellen.Müller. Ueberblick
über die gebräuchlichsten Festigkeitsprobiermaschinen. D. p. J.
1912.
Die Meßdosenmaschinen sind insofern ungünstig, als bei ihnen leicht mit einer
Veränderlichkeit der Kraftmessung zu rechnen ist; öftere Nachprüfungen sind
unbedingt erforderlich.
Aus den erledigten Prüfungen mögen folgende Ergebnisse mitgeteilt sein.
Zur Ermittlung der durchschnittlichen Festigkeitseigenschaften starker Schmiede- und
Walzstücke werden am zweckmäßigsten Proben aus Kern, Rand und mitten zwischen diesen
entnommen. Es ergaben sich folgende Werte (Tab. 1 S. 270).
Die Folgerungen aus den Werten sind leicht zu ziehen. Der Einfluß der Wärme auf
Messing gibt sich bekanntlich in einer Festigkeitsverminderung kund, wie folgende
Ergebnisse zeigen:
Wärmegrad
°C
200
250
300
Streckgrenze
kg/mm2
15,3
12,1
8,7
Bruchfestigkeit
„
31,1
25,2
17,1
Dehnung
v. H.
37,1
32,3
23,3
Querschnittsverminderg.
„
33
31
30
Rübelbronze hatte folgende Eigenschaften:
Elastizitätsmodul E
kg/mm2
7900
–
Proportionalitätsgrenze σP
„
12,1
–
Streckgrenze σs
„
26,5
23,0
Bruchfestigkeit σB
„
53,9
55,5
Verhältnis \frac{\sigma_S}{\sigma_B}\,.\,100
v. H.
48
41
Bruchdehnung δ11,3
„
10,4
11,9
Zwei Drahtseile aus sechs und sieben Litzen mit je 14 Drähten ergaben folgende
Werte:
Anzahl der Litzen
7
7
6
6
Drahtdurchmesser
mm
0,5
0,5
0,5
0,25
Einzeldrahtbruchlast d.
kg
38,5
39,9
39,5
10,9
Drahtfestigkeit σD
kg/mm2
192
192
192
219
Gesamtdrahtbruchlast (abzüg- lich Kerndrähte) D
kg
3504
3630
3080
850
Seilbruchlast S
„
3630
3533
3118
741
Verhältnis \frac{\mbox{Seilbruchlast}}{\mbox{Ges.-Drahtbruchlast}}\,\frac{S}{D}\,.\,100
v. H.
104
97
102
87
Tabelle I.
Material
Abmessungenmm
Lage der Probeim Querschnitt
Spannungen kg/mm2
Bruch-dehung δ11,3v. H.
Querschnitts-vermind. qv. H.
Streckgrenzeσs
BruchσB
Verhältnis\frac{\sigma_S}{\sigma_B}\,100 v. H.
Rundstahl
72 φ
RandMitteKern
35,433,734,5
62,763,664,9
565353
21,121,919,3
474434
Rundstahl
72 φ
RandMitteKern
35,035,535,6
68,268,668,8
515252
17,413,4 9,0
322212
Schmiedestück
490 φ
RandMitteKern
31,326,6218
62,955,851,3
504843
17,821,722,1
465147
Rundstahl
104 φ
RandKern
38,237,9
74,070,0
5254
14,2 5,2
236
Rundstahl
42 φ
RandKern
44,642,5
69,267,2
6463
24,723,5
4636
Rundstahl
51 φ
RandKern
39,138,0
67,565,7
5858
24,1–
4645
Flachstahl
40 × 52
RandKern
38,139,8
67,268,5
5758
27,825,8
4745
Quadrateisen
36 × 36
RandKern
22,222,5
35,135,8
6363
31,627,6
––
Wagenachse
100 φ
RandMitteKern
29,829,227,0
51,753,151,8
585552
22,823,121,3
494639
Welle
38 φ
RandKern
30,628,7
55,652,6
5555
21,7–
5653
Bei den Seilen mit 0,5 mm Drähten war also die Seil- und Gesamtdrahtfestigkeit
nahezu gleich, während bei den Seilen mit 0,25 mm Drähten erstere um 13 v. H.
kleiner als letztere war.
Eine Keramiksäule hatte nach dem Verfahren von Rudel off eine Wärmeausdehnungszahl
von β = 67 × 10–7.
2. Abteilung für Baumaterialprüfung. Eine natürliche Folge der Kriegsverhältnisse mit
dem völligen Brachliegen der Bautätigkeit ist das Sinken der Anzahl der Anträge von
775 mit 24 693 Versuchen im Jahre 1914 auf 332 mit 10344 Versuchen im Berichtsjahr
1915.
Den weitaus größten Raum nahmen die Prüfungen von Bindemitteln, hydraulischen
Zuschlagstoffen, Mörtel- und Betonmischungen ein. Versuche ergaben, daß in der
Mischung 1 : 3 Raumteilen hergestellter Beton (weich angemacht) selbst bei höherem
Wasserdruck (4 at) wasserdicht war, und daß in weichem Beton 1 : 3 wie 1 : 4 aus
denselben Stoffen eingelagertes Eisen nach längerem Lagern der Betonproben in
5-prozentiger Salzlösung rostfreiVgl. Müller. Der elektrische Widerstand von nicht
bewehrtem Beton und seinen Einzelbestandteilen. Diss. Darmstadt
1910. blieb.
Ein weiterer Schutz wird durch einen dichten Glattstrich der Oberflächen oder
durch haltbaren Anstrichstoff erzielt.
Zerstörungserscheinungen an einer in Beton hergestellten Ufermauer ließen die
Notwendigkeit einer vor der Inangriffnahme der Bauteile vorzunehmenden Untersuchung
der Grundwasser erkennen.
Außer wissenschaftlichen Untersuchungen beteiligte sich die Abteilung noch an den
Arbeiten des Ausschusses für Revision der Normen, des Vereins deutscher
Portlandzement-Fabrikanten, des Vereins deutscher Eisenportlandzementwerke, des
Vereins deutscher Hochofenzementwerke, an den Versuchen für den deutschen Ausschuß
für Eisenbeton sowie an den vom Minister der öffentlichen Arbeiten angeordneten
Seewasserversuchen.
3. Abteilung für papier- und textiltechnische Prüfungen. Infolge des Mangels an Harz
kann heute billigerweise nicht mehr die gleiche Anforderung an die Leimfestigkeit
der Papiere gestellt werden, wie sie zu Friedenszeiten bestand. Um wirtschaftliche
Schäden der Papierindustrie durch Zurückweisung leimschwacher Papiere möglichst zu
vermeiden, hat das Amt die Herstellung eines auch für solche Papiere brauchbaren
Ersatzstoffes angeregt; nach Angaben des Amtes ist die Anregung auch auf fruchtbaren
Boden gefallen.
Textabbildung Bd. 332, S. 271
Chemische Zusammensetzung v. H.;
Schlagarbeit; Zapfen; Wange; Zugfestigkeit; Zapfen; Wange; Dehnung; Bemerkungen
über den Bruch; Dauerbruch; Siegerungsstellen u. nichtmetallische
Einschlüsse
Im Berichtsjahr wurden 594 gegenüber 865 im Vorjahre eingegangene Papiere
geprüft. Als Grund für diesen beträchtlichen Rückgang wird unter anderen angegeben,
daß manche Dienststellen während der Kriegszeit die Normalpapiere nicht prüfen
lassen wollen, weil die Industrie mit zu großen Schwierigkeiten zu kämpfen habe. An
sich erscheint diesem Entschluß eine gewisse Berechtigung inne zu wohnen; ob er in
der richtigen Erkenntnis der Sachlage gefaßt wurde, dürfte doch sehr zweifelhaft
sein, denn jeder Sachverständige wird der Ansicht des Amtes beipflichten, daß mit
abnehmender Kontrolle ein Sinken der Papiergüte eintreten wird. Es kann also vor
diesem Fehler nur gewarnt werden.
In der Abteilung wurden insgesamt 875 Anträge gegenüber 1086 vorjährigen
erledigt.
4. Abteilung für Metallographie. Gegenüber 160 Anträgen des Vorjahres wurden 109
erledigt. Zum Abschluß wurden folgende Arbeiten gebracht: Versuche über das Rosten
von Eisen in nach dem Permutit Verfahren enthärtetem Wasser, sowie über Mittel zur
Verhinderung des Rostangriffs; Beitrag zur Kenntnis der Aluminium-Zinklegierungen;
Verfahren zur Bestimmung der Wärmedurchlässigkeit von Geweben; einige Versuche mit
kaltgezogenem und wieder angelassenem Flußeisen; Zersetzungserscheinungen beim
Gußeisen.
Bei den Prüfungen wurden unter anderen folgende Ergebnisse über gebrochene Wellen aus
Sonderstahl gefunden (Tab. 2).
5. Abteilung für allgemeine Chemie. Hier wurden 395 gegenüber 1842 Untersuchungen
erledigt.
6. Abteilung für Oelprüfung. Die Zahl der Anträge belief sich auf 325 mit 485 Proben
gegenüber 300 mit 447 Proben im Vorjahre.
Auch in diesem Jahr konnte das Amt wieder die Beobachtung machen, daß besonders die
Schmiermittel hinsichtlich der Güte recht zu wünschen übrig lassen. Verfasser kann
dieses durch seine zahlreichen in der Praxis (Laboratorium und Betrieb) gesammelten
Erfahrungen mit Schmierstoffen bestätigen und immer wieder zur Vorsicht beim Einkauf
mahnen; man lege lieber etwas mehr Geld an und schone damit Maschinen und
Transmissionen. Bei sparsamem Verbrauch unter Verwendung von Oelfängern und anderen
Mitteln werden die Mehrkosten erheblich aufgewogen.
Endlich mögen noch die weiteren aus dem Amte hervorgegangenen literarischen Arbeiten
angeführt werden:
Erfahrungen über das Unbrauchbarwerden von Drahtseilen (Mitteilungen 1915).
Der Einfluß längeren Naßhaltens auf das spätere Schwinden von Beton beim Erhärten an
der Luft (Mitteilungen 1916).
Belastungsversuche mit einer Decke aus Koenenschen Voutenplatten (Deutscher Ausschuß
für Eisenbeton).
Erfahrungen bei der Herstellung von Eisenbetonsäulen (Deutscher Ausschuß für
Eisenbeton).
Längenänderungen der Eiseneinlagen in erhärtendem Beton (Deutscher Ausschuß für
Eisenbeton).
Der Einfluß der Nietlöcher auf die Längenänderung von Zugstäben und die
Spannungsverteilung in ihnen (Ausschuß für Versuche im Eisenbau).
Weitere Untersuchungen von Eisenbetonsäulen (Beton und Eisen 1915).
Asphaltprüfung (Mitteilungen 1915).
Abnutzbarkeit natürlicher Gesteine (Mitteilungen 1915).
Prüfung von Eisenportlandzement bei Lufterhärtung im Vergleich zur Wassererhärtung
(Mitteilungen 1915).
Prüfung von Eisenportlandzement im Vergleich zu Portlandzement (Mitteilungen
1915).
Die Eigenschaften von Portlandzementen, Eisenportlandzementen, Hochofenzementen und
anderen hydraulischen Bindestoffen (Mitteilungen 1915).
Sandfestigkeit der Zemente (Mitteilungen 1915).
Normalpapier 1914 (Mitteilungen 1915).
Neues auf dem Gebiete der Papierprüfung in den Jahren 1913 1914 (Mitteilungen
1915).
Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Papier (Mitteilungen 1915).
Die Bestimmung der Fettdichtigkeit von Pergamentersatz und Pergamynpapieren
(Mitteilungen 1915).
Die in der Textilveredelungsindustrie angewandten Säuren und ihre azidischen und
spezifischen Eigenschaften (Mitteilungen 1915).
Theorien der Seidenbeschwerung und ihr augenblicklicher Stand (Mitteilungen
1915).
Vorschlag betreffend ein Verfahren zur Prüfung der elastischen Eigenschaften von
gesponnenem Polsterhaar (Mitteilungen 1915).
Beitrag zur Kenntnis der Festigkeitseigenschaften von Polster-Roßhaaren und über
Probeentnahme und Analyse von Polsterhaargespinsten (Mitteilungen 1915).
Versuche über das Rosten von Eisen in nach dem Permutitverfahren enthärtetem Wasser
sowie über Mittel
zur Verhinderung des Rostangriffs (Mitteilungen 1915).
Beitrag zur Kenntnis der Aluminium-Zinklegierungen (Mitteilungen 1915).
Verfahren zur Bestimmung der Wärmedurchlässigkeit von Geweben (Mitteilungen
1915).
Einige Versuche mit kaltgezogenem und wieder angelassenem Flußeisen (Mitteilungen
1915).
Untersuchungen über Lagermetalle; Antimon-Blei-Zinnlegierungen (Stahl und Eisen).
Verfahren zur Bestimmung der Art und Stärke der Verzinkung eiserner Gegenstände
(Stahl und Eisen).
Ueber das Verhalten von Portlandzementmörteln in verschiedenen Salzlösungen
(Mitteilungen 1915).
Bestimmung sehr kleiner Wassermengen in Alkohol mittels der kritischen
Lösungstemperatur (Mitteilungen 1915).
Untersuchungen über Eisengallustinten. 14. Mitteilung: Ueber die gewichtsanalytische
Bestimmung der Gerb- und Gallussäure (Mitteilungen 1915).
Die festen Bestandteile des Erdöles (Chemiker-Zeitung 1915).
Natur- und Kunstasphalt (Kunststoff 1915).
Die in Fetten vorkommenden Stearine und ihr Verhalten beim Hydrieren (Mitteilungen
1915).
Geruchlos gemachte Trane und ihre Erkennung (Chemiker-Zeitung 1916).
Ueber die Berechnung der Fadenberichtigung für geeichte Thermometer (Mitteilungen
1915).
Privatdozent Dr. Ing. W. Müller.
–––––
Ueber die Heranziehung der Gefügelehre zur Deutung einiger
alltäglicher Erscheinungen im Gießereibetriebe. (Aus einem Vortrage von
Geh. Bergrat Professor B. Osann, Clausthal, im Verein
deutscher Gießereifachleute.) Einleitend betonte der Vortragende, daß er unter
Gefügelehre etwas anderes verstehe, als unter Metallographie, indem er die
Metallographie als ein Sondergebiet der Gefügelehre auffaßt, also dem letzteren
Begriff einen weiteren Raum gibt. Sodann erläutert er die Erscheinungen der
Schwindung, Spannung, Verkrümmungen und des Reißens, die alle zusammengehören, d.h.
die Schwindung ist die Ausgangserscheinung, das Reißen und die Verkrümmung folgen
aus der Spannung. Schwindung bedingt an sich keine Spannung, auch selbst nicht die
starke Schwindung des Hartgusses und Stahlformgusses. Dies geschieht nur, wenn ihr
nicht freier Raum gegeben wird. Eingehend erläutert nun der Vortragende an
Beispielen aus der Praxis das Auftreten der Spannung und Schwindung. Die Spannung in
Gußstücken beseitigt man durch Ausglühen. Dies ist bei Stahlformgußstücken allgemein
im Gebrauch, bei Eisengußstücken aber bisher eine Ausnahme. Es ist sehr wohl
möglich, daß es auch hier mehr angewendet wird. Dieselmotorzylinder,
Dampfturbinengehäuse werden heute schon ausgeglüht, um Spannungen zu beseitigen.
Auch ist das Erkaltenlassen von gegossenen Eisenbahnwagenrädern in dicht
geschlossenen Gruben zu nennen. Die Temperatur von 600 ° ist die richtige, sie
gilt auch für das Ausglühen von Stahlgußformstücken, soweit es sich um Beseitigen
von Spannungen handelt. Abgesehen von diesem Glühen kennt man auch bei Stahlguß ein
Glühen, das in höheren Temperaturen mit dem ausgesprochenen Zweck vor sich geht,
neben der Beseitigung der Spannung auch das Gefüge zu verbessern. Ein Metallkörper
ist spannungslos, wenn sich die Moleküle beim Abkühlen so gelagert haben, wie es der
Gleichgewichtslage entspricht. Unter gewöhnlichen Verhältnissen kühlt aber ein
Metallkörper zu schnell aus; ehe Gleichgewicht erreicht ist, ist schon Starre
eingetreten, man spricht dann von Unterkühlung. Wenn man nun von neuem auf höhere
Temperaturen, meist etwa 900° erwärmt und dann wieder langsam und geschützt vor Zug
Wirkung abkühlen läßt, erreicht man eine Gefügeverbesserung, die sich bei
Stahlformguß zum Beispiel durch ein Wachsen der Dehnungsziffer auf den dreifachen
Betrag und durch ein feinkörnigeres Gefüge ausdrückt. Bei diesem Vorgange muß eine
bestimmte Temperatur innegehalten werden. Die Erfahrung hat gelehrt, daß es
bisweilen von Nutzen ist, die Abkühlung im Glühofen bei Stahlformgußstücken mit
einem genau bemessenen Sprunge vor sich gehen zu lassen. Schmiedestücke bringt man
im Gegensatz dazu nach dem Glühen unmittelbar in einen Oelbehälter oder einen
Wasserregen und hernach wieder in den Glühofen zurück, um sie bei niedriger
Temperatur noch einmal zu erwärmen. Ein derartiges, mit Härten und Anlassen gepartes
Glühen nennt man Vergüten.
Sodann erläutert der Vortragende die Erscheinung des Lunkerns und die verschiedenen
Erklärungen für die Entstehung des Lunkerhohlraumes, wobei er einen Unterschied
zwischen Schrumpfen und Schwinden macht. Das erstere bedeutet die Volumverringerung
beim Uebergange vom flüssigen in den festen Zustand, das zweite die regelrechte
Schwindung im festen Zustande. Ein Eisen, das stark schwindet, braucht deshalb auch
nicht stark zu lunkern und umgekehrt, wenn fast auch immer starkes Lunkern und
starkes Schwinden Hand in Hand geht. Die nach dem Erstarren des Eisens einsetzende
Graphitausscheidung, die eine Volumvergrößerung bedingt, wirkt der Hohlraumbildung
entgegen.
Der Vortragende wendet sich dann der Erscheinung der Dünnflüssigkeit und
Dickflüssigkeit zu und erläutert hierbei eingehend den Begriff des eutektischen
Punktes. Dieser Begriff hat sich als sehr nutzbringend erwiesen, um zu erklären,
warum eine Legierung dünnflüssig, eine andere dickflüssig ist. In letzterem Falle
ist die Zusammensetzung weit von der eutektischen entfernt. Ein Gußeisen von etwa
3,8 v. H. C bei sonst gewöhnlicher Zusammensetzung
entspricht dem Eutektikum. Flußeisen, wie es zur Herstellung von Stahlformguß
gebraucht wird, ist im Gegensatz zu Gußeisen dickflüssig. Ein hoher Siliziumgehalt
bewirkt Dickflüssigkeit, weil der eutektische Punkt verschoben wird; ein höherer
Phosphorgehalt wirkt gerade entgegengesetzt und nähert die Zusammensetzung der
eutektischen. Daher die Dünnflüssigkeit phosphorreichen Eisens. Deshalb braucht ein
dickflüssiges Eisen nicht unverwendbar zu sein. Wenn man es überhitzt, so gelangt es in die
feinsten Vertiefungen der Form, ehe die Ausscheidung der Kristalle erfolgt. Daher
kommt es, daß man gezwungen ist, eine phosphorarme Legierung heißer, also mit
höherem Kokssatz einzuschmelzen. Allerdings gibt es Legierungen, die schlechterdings
nicht gießbar sind, weil sie geradezu breiartig fließen. Dies gilt zum Beispiel von
Ferromangan, auch von sehr siliziumreichem Gußeisen und vielen Metallegierungen.
Noch in anderer Beziehung ist die Kennzeichnung des eutektischen Punktes von
Bedeutung, nämlich bei den Seigerungserscheinungen. Mit Seigerung bezeichnet man
jede Entmischung, die sich darin äußert, daß an verschiedenen Stellen der Oberfläche
eine verschiedene Zusammensetzung besteht. Eine Entmischung kann durch
Ueberschichten geschehen, eine andere Art der Entmischung findet bei der Erstarrung
statt. Nur wenn man eine eutektische Legierung erstarren läßt, haben wir keine
Verschiedenheiten in der chemischen Zusammensetzung der Schichten, wir haben also
bei einer eutektischen Legierung keine Seigerungserscheinungen. Aus diesem Grunde
wird man bemüht sein, für Metallteile, die besonders hohe Beanspruchung erfahren
sollen, eutektische oder annähernd eutektische Legierungen zu verwenden. Denn die
Ungleichförmigkeit der chemischen Zusammensetzung kann die Ursache einer Fehlstelle
sein. Für Gußeisen folgt aus diesen Ausführungen die Lehre, daß man sich nicht über
verschiedene Zusammensetzungen der Gußstücke und des Gußstückes an verschiedenen
Stellen wundern soll. Bei Gußeisen bedingen die Erstarrungsvorgänge viel größere
Unterschiede als bei Flußeisen.
In der Besprechung fragt Dr. Arsen, ob Versuche vorliegen,
bei welcher Temperatur bei verschiedenen Wandstärken die gewünschte Festigkeit
erhalten wird, und ob Versuche über die Dauer der Erwärmung, Abkühlung und den
Einfluß auf die Festigkeit vorliegen. Professor Osann ist
über die Eingliederung der Wandstärke weiter nichts bekannt. Er verweist dann noch
auf die Schliffbilder, die einen guten Anhalt über die Eigenschaften eines Metalles
geben.
Plohn.
–––––
Das Heulen der Steuerräder. Auch außerhalb der kritischen
Drehzahl tritt bei vielen Motoren mit Stirnradsteuerung ein lautes Rädergeräusch
auf, das vor allem durch die Biegungsschwingungen der Kurbel- und Steuerwelle
veranlaßt wird. Der Versuch, dies zu vermeiden, indem man an Stelle von Metall
Rohaut, Fiber usw. zur Herstellung des Zahnkranzes verwendete, scheiterte, da die
hohen Umfangsgeschwindigkeiten und der Einfluß des warmen Schmieröls zerstörend auf
derartige Stoffe wirkte und Veranlassung zum Quellen und Schrumpfen gab. Auch der
Gedanke, den Zahnkranz aus dämpfenden, lamellenförmig mit Metallringen
zusammengesetzten Stoffen anzufertigen, erwies sich nicht als glücklich. Bisweilen
versucht man, durch Aufsetzen eines Stahlkranzes auf eine Aluminiumnabe, oder durch
Armierung mit Blei bzw. Vernietung eines Aluminiumringes mit dem Radkörper eine
Geräuschdämpfung hervorzubringen. Gegen die zum gleichen Zwecke übliche Verwendung
von Pfeil- oder Schraubenrädern sprechen die erheblichen Mehrkosten. Dieselben
Bedenken bestehen bei Benutzung von federnden Rädern, deren Zahnkranz um seine
Mittelachse ein wenig verschiebbar angeordnet ist. Außerdem werden die
Ventilöffnungszeiten durch Verschieben des Zahnkranzes in unerwünschter Weise
beeinflußt. Zur Verringerung der das Rädergeräusch verstärkenden hohen
Umfangsgeschwindigkeit bzw. zur Vermeidung dies bei unmittelbarem Antriebe der
Nockenwelle infolge des Uebersetzungsverhältnisses 2 : 1 notwendigen großen
Nockenwellenrades schaltet man ein oder mehrere Zwischenräder ein. Eine Uebertragung
der Biegungsschwingungen der Kurbelwelle auf das Steuerrad versucht man zu
vermeiden, indem man letzteres nicht auf die Welle aufkeilt, sondern auf einer
Laufbuchse anordnet oder die Stirnräder in Kugellagern auf besonderen, mit der
Kurbel- bzw. Nockenwelle durch Gelenkkupplung verbundenen Bolzen lagert. Auch die
Uebertragung der Drehung mit Hilfe einer Mitnehmerscheibe ist üblich, um den Einfluß
der Biegungsschwingungen zu beseitigen. Indessen sind nicht nur diese, sondern auch
die Torsionsschwingungen zu berücksichtigen, die infolge von Kräften auftreten,
welche eine Beschleunigung oder Verzögerung der Drehbewegung herbeizuführen suchen.
Man verringert ihren nachteiligen Einfluß, indem man ein oder mehrere
Schwungscheiben auf der Steuerwelle anordnet, deren Wirkung durch radiale
Verstellung der Schwungmassen verändert werden kann. Auch versieht man zu demselben
Zweck die Nockenwelle bisweilen mit einer Bremsscheibe, gegen die eine Backe durch
Federn gepreßt wird. Eine ähnliche Wirkung tritt ein, wenn man mit Hilfe von
Schraubenrädern eine Oelpumpe von der Steuerwelle aus antreibt. Auch die Anordnung
der Steuerräder in der Mitte des Motors wirkt infolge der guten beiderseitigen
Lagerung und der Verkürzung der schwingenden Wellenteile in dem gleichen Sinne. Sie
hat allerdings den Nachteil einer schlechten Zugänglichkeit der Steuerräder. Daß bei
der Untersuchung der Drehschwingungen sowie zahlreicher anderer im Automobilbetriebe
vorkommenden Erscheinungen der Torsiograph (vgl. D. p. J. Bd. 332 S. 171) eine
hervorragende Rolle spielt, ist einleuchtend. (Der Motorwagen Heft 16 und 17.)
Schmolke.
–––––
Welche Betriebsmittel eignen sich am besten für
Maschinenanlagen in der Türkei? Die in den letzten Jahren überraschend
schnell vor sich gehende Entwicklung des türkischen Wirtschaftslebens läßt eine
ständige Steigerung der Maschineneinfuhr nach dem Orient erwarten. Es ist
selbstverständlich, daß die deutsche Industrie in erster Linie hieran interessiert
ist. Beachtung dürfte daher die in der Ueberschrift genannte von G. Goldberg in Heft 14 der Zeitschrift für Dampfkessel und
Maschinenbetrieb behandelte Frage finden. Ihre Beantwortung ist geeignet,
weitgehende Hoffnungen zu erregen. Zunächst besitzt die Türkei im Kohlenbecken von Heraklea
ein Gebiet, das bezüglich seiner Mineralschätze mit dem Ruhrbezirke wetteifern kann.
Die Erschließung dieser Reichtümer ist allerdings noch der Zukunft vorbehalten. Fast
noch größere Erwartungen dürften sich an die Ausbeutung der türkischen Erdölquellen
in Mesopotamien, in den Vilajets Bagdad und Mossul knüpfen. Wenn sich auch
gegenwärtig die Nutzbarmachung der dort von der Natur gebotenen flüssigen
Brennstoffe noch im Anfange der Entwicklung befindet, so eröffnen sich doch schon
für die erste Zeit nach dem Friedenschlusse recht günstige Aussichten, da die
Bagdadbahn eines der reichsten Quellgebiete durchquert und somit für guten
Abtransport gesorgt ist. Vor allem wäre zu wünschen, daß die Erschließung dem
Kapital der verbündeten Mittelmächte vorbehalten bleibt, da schon vor Beginn des
Krieges deutscher Unternehmungsgeist begonnen hat, in erfolgverheißender Weise die
Ausbeutung der Petroleumquellen in Angriff zu nehmen. Auch an Spiritus hat die
Türkei nicht Mangel, weil die seit längerer Zeit an Ueberproduktion leidenden
Weinbauern der Provinz Smyrna gegenwärtig einen erheblichen Teil ihrer Ernte den
Spiritusbrennereien zuführen. In den verschiedensten Zweigen der Landwirtschaft
dürften gerade die beiden letztgenannten flüssigen Brennstoffe ein unbegrenztes
Absatzgebiet finden. Schließlich verdienen auch die bedeutenden der Türkei zur
Verfügung stehenden Wasserkräfte Erwähnung. Bei zweckmäßiger Ausnutzung zur
Erzeugung von Elektrizität sind sie in der Lage, zahlreiche industrielle
Unternehmungen mit Betriebskraft zu versorgen. In erster Linie dürften sie beim
Abbau der unerschlossenen Bodenschätze sowie für den Antrieb von Fördermitteln beim
Ausbau türkischer Häfen in Betracht kommen. Die Bedenken, welche die Bedienungsfrage
bisher bei der Verwendung größerer Maschinenanlagen im Orient wachrief, dürften
infolge der Errichtung zahlreicher Gewerbeschulen nach deutschem Muster jetzt nicht
mehr zu schwer ins Gewicht fallen.
Schmolke.
–––––
Textabbildung Bd. 332, S. 274
Abb. 1.
Kugellager im Werkzeugmaschinenbau. Bei den zur Genüge
bekannten Vorzügen des Kugellagers ist es eigentlich nicht recht erklärlich, weshalb
es im deutschen Werkzeugmaschinenbau im Gegensatz zum amerikanischen bisher eine verhältnismäßig nur geringe
Anwendung gefunden hat. Manche Mißerfolge mögen freilich durch ungenügende Beachtung
der besonderen Natur des Kugellagers veranlaßt sein. Kugellager brauchen bekanntlich
nicht einzulaufen, sie können es aber auch nicht, und deshalb muß der Einbau so
geschehen, daß beispielsweise Vereckungen, gegen die sie sehr empfindlich sind,
nicht möglich sind. Die Erkenntnis dieses Umstandes schuf für zweifelhafte Fälle das
Lager mit sogenannter sphärischer Einstellung. Entweder ist dabei der äußere
Laufring, wie Abb. 1 zeigt, außen kugelig geschliffen
und sitzt in einer passend dazu geformten Büchse, oder der äußere Laufring ist innen
an der Kugellauffläche nicht mit einer Rille versehen, sondern selbst kugelig
ausgeschliffen, so daß das ganze Lager bzw. der innere Laufring mit dem Kugelkäfig
bei einer Durchbiegung der Welle ohne weiteres folgen kann. Ob es sich um ein
radial, oder um ein achsial beanspruchtes Lager handelt, ist für diesen Fall
naturgemäß gleich. Bei dem in Abb. 1 links
dargestellten Drucklager wäre es allerdings richtiger, dem Lagerkäfig im
Durchmessersitz im Lagerbock Luft zu geben, statt es einzuzentrieren, da andernfalls
eine Selbsteinstellung ja nicht möglich wäre.
Textabbildung Bd. 332, S. 274
Abb. 2.
Normale Kugellauflager vertragen auch keinen großen Achsialdruck, wie zum Beispiel
durch Wärmeausdehnung von Wellen, ferner durch magnetischen Zug bei ungenau
sitzenden Elektromotorankern usw. leicht entsteht. Deshalb sollten von zwei Lagern
mindestens das eine am Außendurchmesser mit Schiebesitz und reichlicher Achsialluft
eingepaßt sein.
Bei manchen Maschinenformen herrscht die sonderbare Geflogenheit, das Kugellager,
besonders wenn es sich um kleinere Nummern handelt, einfach so zu wählen, daß es zu
einem sich aus irgend welchen Gründen ergebenden Wellendurchmesser paßt. Obschon
Kugellager, wenn es sich nicht um Dauerbetrieb handelt, auch gelegentlich ganz
erhebliche Ueberlastungen vertragen, sollten die vorkommenden Beanspruchungen lieber
etwas reichlicher in Rechnung gesetzt werden. Fast alle Kugellager werden für einen
gegebenen Wellendurchmesser in leichter, mittlerer und schwererer Ausführung
geliefert, gegebenenfalls kommen auch doppelreihige Lager in Frage, so daß eine
passende Auswahl kaum Schwierigkeiten machen dürfte.
Kugellager erfordern an sich äußerst wenig Schmierung. Da sie andererseits gegen
Fremdkörper noch empfindlicher sind als Gleitlager, so ist eine sorgfältige
Abdichtung beispielsweise durch Manschetten, Filzringe nicht nur zur Oelersparnis,
sondern auch zur Schonung des Lagers sehr wesentlich. Abb.
2 zeigt eine für aufrecht stehende Wellen, deren Lager natürlich besonders
schwer dicht zu halten sind, geeignete Ausführung, die Spindel einer
Holzfräßmaschine darstellend. Für Holzbearbeitungsmaschinen, wie auch besonders für
Schleifmaschinen sind überhaupt Kugellager nicht nur äußerst vorteilhaft, sondern
meist geradezu Bedingung, da bei Drehzahlen über 6000 bis 20000 und mehr Gleitlager
ihrer starken Neigung zum Warmlaufen und Fressen wegen eine große
Betriebsunsicherheit mit sich bringen.
Textabbildung Bd. 332, S. 275
Abb. 3.
Abb. 3 zeigt noch eine Spindellagerung für eine kleine
Innen-(Zylinder)-Schleifmaschine, bei der in bemerkenswerter Weise die einseitige
Belastung der Spindel durch den Riemenzug vermieden wurde. Alle Abbildungen
entsprechen Ausführungen der Riebe-Kugellagerfabrik.
Rich. Müller.
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Ueber die Formgebung des Obermessers beiHebelscheren. Die wohl fast ausschließlich für
Handbetrieb gebauten Hebelscheren unterscheiden sich von den Maschinenscheren in der
Hauptsache darin, daß nicht wie bei letzteren das Obermesser sich in geradliniger
Bahn gegen das Untermesser verschiebt, sondern beide Messer sind an dem einen Ende
durch ein Gelenk miteinander verbunden. Der Betätigungshebel bildet entweder eine
Verlängerung des Obermessers, oder er wirkt vermittels einer Hebelübersetzung auf
dieses.
Von den Maschinenscheren ist bekannt, zur Erzielung eines leichteren Schnittes die
Schneidenbrust etwas kleiner als rechtwinklig zu nehmen, etwa zu 75°. Der zum
Durchtrennen eines Arbeitstückes erforderliche Arbeitsdruck geht hierbei theoretisch
auf einen Bruchteil des Wertes bei 90° Schneidenwinkel herab. Der Vorgang erklärt
sich in der Hauptsache dadurch, daß dann der Arbeitsdruck auf einer viel kleineren
Fläche, die durch das Eindringen der Messer in das Metall gegeben ist, und in
unmittelbarer Nähe der Scherstelle zur Wirkung kommt. Ferner ist es im gleichen
Sinne nützlich, die Schneide des Obermessers schräg zu stellen, so daß sie mit der
Schneide des Untermessers einen Winkel einschließt. Da hierbei eine fortschreitende
Abtrennung entsteht, wobei jeweilig immer nur ein Bruchteil der gesamten Blechbreite
sich im Schnitte befindet, so folgt hieraus ein sich zwar über einen längeren
Zeitraum erstreckender, aber zahlenmäßig geringer und dabei gleichmäßiger
Arbeitsdruck.
Diese erstrebenswerte Arbeitsweise läßt sich aber bei Hebelscheren nicht ohne
weiteres verwirklichen. Die Hebelschere ist, mechanisch betrachtet, ein einarmiger
Hebel, bei dem infolge des Fortschreitens der Schnittstelle der Angriffspunkt der
Last, und damit das Verhältnis von Lastarm zu Kraftarm stark veränderlich ist.
Noch ein anderer Umstand wirkt nach der gleichen Bedeutung. Angenommen, das
Obermesser habe eine gerade Schneide, so wird bei geöffneter Schere, also zu Anfang
der Schnittbewegung der Winkel zwischen den beiden Schneiden groß sein, zu Ende des
Hubes aber sehr klein, da dann die Messerschneiden fast parallel zueinander stehen.
Dementsprechend wechselt auch die erforderliche Kraft.
In der Zeitschrift Die Werkzeugmaschine Heft 9 und 10 untersucht G. Schmidt auf mathematischer Grundlage die Frage, wie das
Obermesser bei Hebelscheren zu formen ist, um sowohl den Einfluß des
Schneidenwinkels gleich zu halten, als auch die Veränderung des Hebelverhältnisses
auszugleichen. Die vollständige Lösung dieser Frage würde bedeuten, daß bei jeder
beliebigen Hebelstellung die gleiche Kraft zur Durchtrennung einer gegebenen
Materialstärke erforderlich wäre.
Eine Kurve (siehe Abbildung), die der erstgenannten Bedingung genügt, folgt aus der
Gleichung der logarithmischen oder Exponentialspirale r
= a ∙ emφ. Sie ist
mit BB' bezeichnet und schließt mit dem Untermesser O ∙ C in jeder Stellung den konstanten Winkel a ein. In der Gleichung ist e die Basis der natürlichen Logarithmen und m
eine Konstante. Die Bedeutung der übrigen Größen ergibt sich aus der Abbildung.
Textabbildung Bd. 332, S. 275
Um den Wechsel des Hebelverhältnisses bei fortschreitendem Schnitt zu eliminieren,
muß der Schnittwinkel α im gleichen Maße zunehmen, wie
das Hebelverhältnis abnimmt. Man kann einen allerdings verwickelten mathematischen
Ausdruck ableiten, nach dem die vorgenannte Exponentialspirale zu wandeln wäre, um
auch dieser Bedingung zu genügen, man kann sich aber einfacher vorstellen, daß
beispielsweise bei einer Veränderung des Hebel Verhältnisses von 1 : 20 zu Anfang
des Hubes auf 1 : 10 gegen Ende des Hubes der Schnittwinkel zuletzt doppelt so groß
als im Anfang sein mußte, um den gleichen Schnittwiderstand zu finden.
Die starke Krümmung des Obermessers bedingt einen bedeutend vergrößerten Hub. Bei
Scheren für lange Schnitte kann daher sehr wohl aus baulichen Gründen eine
Beschränkung hinsichtlich der Wahl eines günstigsten a
eintreten.
Rich. Müller.
–––––
Zur Leimbewirtschaftung. Mit dem 1. August 1917 traten die
neuen Ausführungsbestimmungen zur Verordnung über den Verkehr mit Leim in Kraft.
Danach müssen die am 1. August 1917 vorhandenen Vorräte tierischen Leims,
soweit sie eine Gesamtmenge von 50 kg übersteigen,
spätestens bis 10. August d. J s. beim Kriegsausschuß
für Ersatzfutter G. m. b. H., Berlin W. 35,
Lützowstr. 35/36, angemeldet sein. Die Unterlassung der Meldepflicht ist
unter Strafe gestellt.
Die Anzeige hat unter Benutzung der vom Kriegsausschuß ausgegebenen Vordrucke zu
erfolgen. Bestandsmeldeformulare sind bei allen
Handelskammern, Handwerkskammern und Fachorganisationen, sowie beim Kriegsausschuß für Ersatzfutter erhältlich. Sie werden
auf Anfordern sofort geliefert.
Leimverbraucher, die ihren Bedarf noch nicht angemeldet
haben, müssen diese Anmeldung sofort nachholen. Bedarfsanmeldeformulare sind für den allgemeinen
Maschinenbau (einschl. Lokomotivbau, Kraftwagenbau, Werkzeugmaschinenbau usw.),
Mühlenbau, Schiffbau, Elektrotechnik, Nähmaschinenfabrikation, Eisengießereien usw.
beim Verein deutscher Maschinenbauanstalten, Charlottenburg 2, Hardenbergstr. 3,
erhältlich.
Falls über die Zugehörigkeit zur einen oder anderen Gruppe Zweifel herrschen, wende
man sich direkt an den Kriegsausschuß für Ersatzfutter.
Eine doppelte Anmeldung des Bedarfs bei der einen oder anderen Organisation ist
unter allen Umständen zu vermeiden. Der Bezug von Leim erfolgt künftighin gegen
Bezugsscheine, die von der oben genannten Fachorganisation ausgestellt werden.
Ein Verzeichnis der Großhändler, durch die mittelbar oder unmittelbar der Vertrieb
von Leim erfolgt, ist von der genannten Fachorganisation zu erhalten.
–––––
Brennstoff und Verbrennungsvorgang.Trotz des bereits in Heft 13, S. 211 über den
gleichen Gegenstand gebrachten Berichtes glauben wir bei der Wichtigkeit des
Gegenstandes noch den folgenden Bericht, wenn auch mit unvermeidlicher
Wiederholung an einigen Stellen, zur Ergänzung des ersten Berichtes
aufnehmen zu sollen.Schriftleitung. Ueber dieses Thema macht Dr.
Aufhäuser in der Zeitschrift des Vereins deutscher
Ingenieure 1917 S. 266 bis 271 nähere Mitteilungen, denen wir folgendes entnehmen.
Zwischen den festen und flüssigen Brennstoffen bestehen bekanntlich große
Unterschiede, dennoch lassen sich gewisse gesetzmäßige Zusammenhänge feststellen,
wenn man diese beiden Brennstoffarten vom chemischen Standpunkt aus betrachtet. Denn
die Hauptbestandteile sämtlicher Brennstoffe sind Kohlenstoff und Wasserstoff, zwei
Elemente, die die größten Extreme unter den uns bekannten chemischen Elementen
darstellen. Die Eigenschaften dieser beiden Elemente finden wir gewissermaßen in den
Eigenschaften der Brennstoffe vereinigt, und zwar derart, daß ein Brennstoff, je
wasserstoffreicher er ist, um so mehr dem Wasserstoff in seinen Eigenschatten
gleicht. Je kohlenstoffreicher dagegen ein Brennstoff ist, um so mehr werden
sich seine Eigenschaften dem Kohlenstoff nähern, d.h. er wird fest sein und seine
Fähigkeit, leicht in den flüssigen oder gar gasförmigen Zustand überzugehen, wird
vermindert sein. Nach diesen Gesichtspunkten lassen sich sämtliche Brennstoffe in
eine Reihe einordnen, deren Endglieder der Koks (Kohlenstoff) und das Leuchtgas
(Wasserstoff) sind. Es ist bemerkenswert, daß alle Brennstoffe verhältnismäßig viel
mehr Kohlenstoff als Wasserstoff enthalten und daß der Kohlenstoffgehalt erheblich
weniger schwankt als der Wasserstoffgehalt. So haben Benzin und westfälische
Gasflammkohle (auf aschen- und wasserfreie Substanz berechnet) denselben
Kohlenstoffgehalt von 85 v. H., wogegen der Wasserstoffgehalt der Gasflammkohle 5,5
v. H., der des Benzins aber 15 v. H. beträgt. Somit ist der Kohlenstoff
gewissermaßen als der Grundstock eines Brennstoffes, der Wasserstoff dagegen als
lebendige Variante aufzufassen, und aus dem wechselnden Verhältnis des Wasserstoffs
zum Kohlenstoff ergeben sich alle Eigenschaften der Brennstoffe. Wenn die
Brennstoffe auch keine einheitlichen chemischen Verbindungen sind, so muß man doch
annehmen, daß sie mindestens Komplexe von chemischen Verbindungen darstellen, für
die ebenfalls das Grundgesetz der Stöchiometrie gilt. Somit erhält man durch
Berechnung des Aequivalentverhältnisses von Wasserstoff zu Kohlenstoff höchst
charakteristische Zahlen, worauf zuerst Rieppel
gelegentlich seiner Arbeiten über Verwendbarkeit verschiedener Treibmittel für den
Dieselmotor hingewiesen hat. Verfasser hat dieses Aequivalentverhältnis für die
wichtigsten gasförmigen, flüssigen und festen Brennstoffe in einer Tabelle
zusammengestellt, die zeigt, wie die Fähigkeit des Vergasens und der flüssige
Aggregatzustand mit allen seinen Folgeerscheinungen von dem Wasserstoffgehalt
abhängig ist. Die flüssigen Brennstoffe sind chemisch gesprochen Kohlenwasserstoffe,
die im einfachsten Falle eine geradlinige Kette von der mathematischen Formel CnH2n+2 sind. So läßt
sich eine ganze Reihe von Kohlenwasserstoffen aufstellen, beginnend mit dem Methan,
bei dem das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff wie 4 : 1 ist, während sich
bei den höheren Gliedern dieser Reihe dieses Verhältnis mehr und mehr dem Grenzwerte
2 : 1 nähert. Im Einklang hiermit stehen die technischen Eigenschaften der
Kohlenwasserstoffe, wie ihre Vergasungsfähigkeit, ihr Aggregatzustand und ihr
Siedepunkt. Daneben besteht noch eine zweite Reihe von Kohlenwasserstoffen, die eine
ringförmige Bindung des Kohlenstoffes aufweisen und deren bekanntester Vertreter das
Benzol ist. Diese sind wasserstoffärmer als die Kohlenwasserstoffe mit offener
Kette, beim Benzol zum Beispiel ist das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff
wie 1 : 1. Die Kohlenwasserstoffe mit ringförmiger Bindung sind ferner weniger
leicht angreifbar als diejenigen mit offener Kette; hieraus erklärt sich auch das
verschiedene Verhalten des Benzins und Benzols bei der Verbrennung sowie bei der
Vergasung. Die Verwendung der flüssigen Brennstoffe beruht bekanntlich auf ihrer
Vergasungsfähigkeit; dies gilt sowohl für den Explosionsmotor als auch für den
Dieselmotor, bei welchem die Vergasung ein verwickelterer Vorgang ist. Hier geht der
Vergasung eine Spaltung der großen Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere voraus, und
dieser Vorgang geht bei den kettenförmigen Kohlenwasserstoffen (Petroleumgasöl,
Paraffinöl aus Braunkohlenteer) viel leichter vor sich als bei den ringförmigen
Kohlenwasserstoffen (Teeröle). Dies ist auch der Grund, weshalb das Teeröl in seinen
Verbrennungseigenschaften hinter dem Gasöl zweifellos zurücksteht.
Die festen Brennstoffe sind viel verwickelter zusammengesetzt als die flüssigen
Brennstoffe. Sie sind durch Zersetzungsvorgänge aus der Zellulose der vorweltlichen
Pflanzenwelt entstanden, und zwar in einer Entwicklungsreihe, die vom Torf als der
jüngsten Kohle über Braunkohle, Steinkohle, Magerkohle bis zum Anthrazit als der
ältesten Kohle führt. Dieser Vorgang, der sich auch heute noch in der Natur in sehr
großen Zeiträumen abspielt, läßt sich durch Anwendung sehr hoher Drucke in viel
kürzerer Zeit auch künstlich durchführen. Die festen Brennstoffe enthalten viel
weniger Wasserstoff als die flüssigen, und auch die Unterschiede im
Wasserstoffgehalt sind bei den einzelnen festen Brennstoffen viel geringer, denn der
Wasserstoffgehalt schwankt hier nur zwischen 5 und 6 v. H. Hierzu kommt noch, daß
die festen Brennstoffe stets mehr oder weniger Sauerstoff enthalten, durch den ein
Teil des Wasserstoffes bei der Verbrennung gebunden wird; deshalb muß man hier
unterscheiden zwischen „freiem“ und „gebundenem“ Wasserstoff. Der
freie Wasserstoff allein ist für die Feuerungstechnik ausschlaggebend; er berechnet
sich aus dem Gesamtwasserstoff durch Subtraktion von ⅛ × Sauerstoff, Mit zunehmendem
Sauerstoffgehalt nähern sich die brennbaren Körper mehr und mehr den festen
Brennstoffen und ihre Vergasungsfähigkeit nimmt ab, wie Verfasser an der Reihe
Aethan, Alkohol, Glykol zeigt.
Da der Wasserstoff der Kohle nicht ausreicht, bei ihrer Zersetzung in der Wärme den
gesamten Kohlenstoff zu vergasen, so bleibt immer ein großer Teil des Kohlenstoffes
unvergast zurück, nämlich der „fixe“ Kohlenstoff oder technisch ausgedrückt
der Koks. Die Kohle spaltet sich also in einen flüchtigen Teil und in Koks. Der
flüchtige Teil ist sehr reich an Wasserstoff und somit sehr leicht verbrennlich,
wovon man im Gasmotor Gebrauch macht. Der Teer, der bei der Zersetzung der Kohle nur
in geringer Menge gebildet wird, steht in der Mitte zwischen dem Koks und dem Gas;
er besitzt nur wenig ausgeprägte „flüssige“ Eigenschaften. Zwischen den
festen und flüssigen Brennstoffen bestehen somit folgende Unterschiede: Die festen
Brennstoffe können unzersetzt weder geschmolzen noch vergast werden, sie verhalten
sich praktisch vielmehr so, als ob sie aus zwei Teilen, Koks und Gas, beständen. Die
flüssigen Brennstoffe dagegen verhalten sich beim Erwärmen einheitlich und können
sowohl fest (infolge von Abkühlung), als auch flüssig und gasförmig auftreten. In
dieser Fähigkeit, den Aggregatzustand zu ändern, nicht in dem flüssigen
Aggregatzustand an sich, besteht ihr eigentliches Merkmal.
Diese chemischen Betrachtungen über die Brennstoffe lassen auch den
Verbrennungsvorgang in ganz anderem Lichte erscheinen; sie erklären, warum die
Verbrennung bei den einzelnen Brennstoffen ganz verschieden verlauft. So erkennt man
nun, daß die augenblickliche Verbrennung der flüssigen Brennstoffe gegenüber der
allmählichen Verbrennung der festen Brennstoffe nicht nur darauf beruht, daß der zur
Verbrennung nötige Luftsauerstoff bei den flüssigen Brennstoffen leichter
herangeführt werden kann, sondern daß auch der höhere Gehalt der flüssigen
Brennstoffe an dem reaktionsfähigen Wasserstoff hierbei eine wesentliche Rolle
spielt. Somit ergeben sich für die flüssigen Brennstoffe folgende wesentlichen
Merkmale: Sie sind leicht zu handhaben und ihre Beweglichkeit, die durch Vorwärmung
noch erhöht werden kann, gestattet eine leicht regelbare Zuführung und eine innige
Mischung mit der Verbrennungsluft. Sie entzünden sich unmittelbar und ihre
Verbrennung verläuft durch die dabei stattfindende Vergasung schnell und sehr
vollkommen; schließlich sind Wärmeverluste durch Rückstände (Asche) nicht vorhanden.
Die Feuerung mit flüssigen Brennstoffen empfiehlt sich daher überall, wo es auf
schnelle Anpassung an wechselnde Beanspruchung ankommt (zum Beispiel bei den Kesseln
von Kriegschiffen), ferner wo es auf hohe Temperaturen ankommt (metallurgische
Zwecke), und schließlich für das Gebiet der Motoren. Wesentlich anders verläuft die
Verbrennung der festen Brennstoffe.
Sie lassen sich zunächst einmal nicht unmittelbar entzünden, sondern müssen durch
einen leicht entzündbaren Stoff erhitzt werden, bis sich an einer Stelle Gas
entwickelt und eine Flamme bildet. Gasbildung und Flammenbildung hängen also
miteinander zusammen und beide sind abhängig von dem Verhältnis Wasserstoff zu
Kohlenstoff. Aus diesem Verhältnis ergeben sich auch die praktischen Bezeichnungen,
wie langflammige und kurzflammige, fette und magere Kohlen usw. Nur in dem Maße, wie
eine Kohle freien Wasserstoff enthält, kann sie Gas bilden, d.h. Kohlenstoff
mitvergasen. Der größere Teil der Kohle verwandelt sich dabei in „fixen“
unvergasbaren Kohlenstoff, d. i. Koks, dessen Verbrennung von derjenigen des
vergasbaren Anteils grundverschieden ist. Somit sind bei der Verbrennung der festen
Brennstoffe immer zwei Stufen zu unterscheiden, die Vergasung und Verbrennung der
flüchtigen Anteile und die Verbrennung des Kokses. Für gewöhnlich laufen beide
Vorgänge nebeneinander her, weil ja auf den Rost immer frische Kohle aufgegeben
wird. Nur bei reiner Koksfeuerung sowie bei den Generatoren tritt die zweite
Verbrennungstufe allein in Erscheinung; sie ist gekennzeichnet durch die Bildung von
Kohlenoxyd neben dem normalen Verbrennungsprodukt, der Kohlensäure. Die Annahme, die
Bildung von Kohlenoxyd sei die Folge einer unvollkommenen Verbrennung, ist nicht
zutreffend, vielmehr tritt das Kohlenoxyd immer neben Kohlensäure auf, und das
Verhältnis dieser beiden Verbrennungsprodukte ist von verschiedenen
Gleichgewichtsbedingungen abhängig. Der Kohlenstoff als solcher verbrennt nämlich
überhaupt nicht, sondern er wird zu Kohlenoxyd vergast, das seinerseits an der
Oberfläche der Koksschicht zu Kohlensäure verbrennt. Somit ist also im Grunde auch
die zweite Verbrennungstufe, die wir oben unterschieden haben, eine gasförmige
Verbrennung, sie unterscheidet sich von der ersten Stufe nur dadurch, daß diese
bedeutend rascher und mit lebhafter Flammenbildung verläuft.
Aus dieser Eigenart des Verbrennungsvorganges bei den Kohlen ergeben sich denn auch
ihre Verwendungsgebiete; sie sind der gegebene Brennstoff überall, wo es nicht auf
rasche Betriebbereitschaft, wohl aber auf große Wärmeleistungen von Dauer und von
annähernder Gleichmäßigkeit ankommt. Weiter sind der Kohle ausschließlich
vorbehalten das Gebiet der Kokerei und der Leuchtgaserzeugung. Der bei diesen
Prozessen entstehende Teer ist das Bindeglied zwischen den festen und flüssigen
Brennstoffen, denn er liefert uns flüssige Brennstoffe (Benzol und Teeröl) für den
Motorenbetrieb. Die unmittelbare Verwendung der Kohlen für Verbrennungsmaschinen,
die wiederholt erstrebt wurde, ist dagegen nicht durchführbar, und zwar einzig und
allein deshalb, weil der größte Teil der Kohle, wie wir oben sahen, nicht so
rasch verbrannt werden kann, wie dies der Be trieb der Verbrennungsmaschine
erfordert.
In Zukunft werden weder die flüssigen Brennstoffe noch die Kohlen eine
alleinherrschende Macht werden; denn die Verwendung der Brennstoffe ist durch ihre
Eigenschaften genau vorgezeichnet und damit auch beschränkt. Wir müssen uns aber
daran gewöhnen, die Brennstoffe sowie den Verbrennungsvorgang künftig mehr unter
chemischen Gesichtspunkten zu betrachten, denn wenn auch der Verbrennungsvorgang an
sich sehr einfach ist, so sind doch die Zersetzungsvorgänge, die der eigentlichen
Verbrennung vorangehen und sie überhaupt erst ermöglichen, recht verwickelt.
Sander.
–––––
Die Schichau-Werke haben am 4. August d. J. das tausendste
Schilf vom Stapel gelassen. Das erste von Schichau
erbaute Schiff, der Schraubendampfer Borussia, zugleich der erste auf einer
preußischen Werft erbaute eiserne Seedampfer, wurde im Jahre 1854
fertiggestellt.
–––––
Unser Mitarbeiter, Herr Dr. Loebe, Privatdozent an der
Königl. Technischen Hochschule Berlin, hat den Professortitel erhalten.