Polytechnische Schau. (Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge – nur mit Quellenangabe gestattet.) Polytechnische Schau. Einiges über Feilen. Das Geradefeilen ist eine Fertigkeit, die der Arbeiter in etwa einem Jahre, wie angenommen wird, durch rein handwerksmäßige Uebung erlangt. Da die Feile, nach den Begriffen der Mechanik betrachtet, ein doppelarmiger Hebel ist, dessen Drehpunkt in der jeweiligen Berührungsstelle mit dem zu befeilenden Werkstück liegt, und dessen Lage beim Feilen ständig Wechselt, so bedeutet Geradefeilen nichts weiter als den Hebel im Gleichgewicht zu erhalten. Es muß also der mit der rechten bzw. der linken Hand ausgeübte Arbeitsdruck sich stets umgekehrt proportional der zugehörigen Hebellänge ändern, wobei natürlich noch eine reine Schubkraft aufzuwenden wäre, die den beim Feilen entstehenden Arbeitswiderstand überwindet. Bei Werkstücken, deren Arbeitsfläche in der Feilrichtung nicht sehr ausgedehnt ist, ist es Anfängern ziemlich schwierig, das Schaukeln der Feile zu beobachten. Sie können sich das richtige Gefühl für die Handhabung einer Feile viel schneller aneignen, wenn sie sich folgender Einrichtung bedienen. Zwei verhältnismäßig schmale Flacheisenstücke werden mit Hilfe einer Zwischenlage so in den Schraubstock gespannt, daß ihr Abstand etwa 4 bis 5 cm beträgt. Beide Stücke werden gleichzeitig von der Feile bestrichen. Jedes Schaukeln macht sich hier besonders auffallend bemerkbar und läßt das gewünschte Gefühl für Geradeführung sich schneller entwickeln. Mit fortschreitender Uebung kann der Abstand immer mehr verringert werden. Die Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Feilen ist nicht ohne weiteres möglich. Nicht nur die Güte der Feile, sondern auch die Ausdehnung der gefeilten Fläche, wie die Härte des gefeilten Stoffes sind neben anderen Umständen von Einfluß. Die Schätzung mit Hilfe eines Feilversuchs durch einen Arbeiter liefert naturgemäß sehr schwankende Ergebnisse. Um die Leistungsfähigkeit einer Feile zu bestimmen, die ausgedrückt ist durch die Gewichtsmenge des abgefeilten Stoffes in einem bestimmten Zeitraum und durch das Maß der aufgewendeten Arbeit in kgm auf die Feilstaubmenge bezogen, wurde eine Maschine gebaut, bei der die zu prüfende Feile in einen Rahmen gespannt wird und von einem Kurbelgetriebe unter einstellbarer Gewichtsbelastung über einem Stoff von bestimmten Eigenschaften in Nachahmung der Feilbewegung in einer bestimmten Anzahl von Hüben hin und her bewegt wird. Die Gewichtsbelastung wird im allgemeinen zu 25 kg für mittlere Feilen angenommen, die Zahl der Hübe zu 60 bis 70 in der Minute, die Länge des Hubes zu 25 cm. Der Feil widerstand wird unter Vermittlung einer zwischen Kurbelgetriebe und Feilenrahmen eingeschalteten geeichten Feder gemessen, deren Längenänderung als Maß für die aufgewendete Stoßkraft auf ein Registrierwerk übertragen wird. Die beistehenden Schaulinien geben ein recht übersichtliches Bild über das Verhalten einer Feile auf einem Stoff von 78 kg Festigkeit, 25000 Feilenhübe entsprechen etwa einem zwanzigstündigen Gebrauch in der Hand des Arbeiters. Während jedoch bei der neuen Feile 1 kg Feilstaub sich etwa auf 22,60 M stellt, kostet es nach der angegebenen Zeit bereits das Doppelte. Textabbildung Bd. 332, S. 357 Um die allerdings recht lange Prüfdauer abzukürzen, kann entweder der Arbeitsdruck gesteigert werden (bis etwa 100 kg) oder die Feile wird auf sehr hartem Stoff geprüft. Beide Verfahren wären allerdings nicht für alle Fälle frei von Bedenken, immerhin dürfte ein relativer Vergleich noch ein genügend zuverlässiges Bild ergeben. (Die Werkzeugmaschine Heft 16 Jahrgang 1917.) Rich. Müller. ––––– Amerikanische Personenzuglokomotiven. Seit dem Jahre 1900 werden in Nordamerika schwere Personenzuglokomotiven gebaut, mit drei Kuppelachsen, einem vorderen zweiachsigen Drehgestell und einer hinteren Laufachse. Diese 2 C 1-Lokomotiven werden in Amerika mit Pacific-Bauart bezeichnet. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Hauptabmessungen solcher Lokomotiven enthalten, wie sie bei verschiedenen amerikanischen Eisenbahngesellschaften Verwendung finden. Die Triebraddrücke sind dabei erheblich größer als bei den preußischen Personenzuglokomotiven dieser Bauart, bei denen ein Triebraddruck von etwa 8 t zugelassen ist. Die Raddrücke in Amerika sind meist 12 t, bei der Richmond-Frederickburg- und Potomac-Bahn sogar 14 t. Das Betriebsgewicht der amerikanischen Lokomotiven ist größer als das der preußischen Lokomotiven. Es wird zu 118 bis 127 t angegeben. Die amerikanischen Lokomotiven haben häufig gebirgiges Gelände mit Steigungen von 5 bis 10 v. T. ohne Vorspann zu durchfahren und haben aus zehn Wagen bestehende Personenzüge mit 620 t Gewicht bei 55 bis 70 km stündlicher Geschwindigkeit zu befördern. Hierzu sind Höchstleistungen von 1800 bis 2200 PS1 notwendig. Hierbei ist eine Rostbeanspruchung von 500 kg/Std. und m2 und ein kleinster Kohlenverbrauch von ∙,45 kg für 1 PS1 und Stunde angenommen. Der Dampfkessel enthält 200 bis 230 Stück Siederohre von 57 mm äußerem Durchmesser. Die Feuerbüchse ist mit einer Feuerbrücke versehen. Der Dampfdom ist aus Stahl gepreßt, während er bei den preußischen Lokomotiven aus Flußeisenblech zusammengenietet wird. Zur Bewegung der Feuertür und zum Schütteln des Rostes wird Druckluft verwendet. Alle Stehbolzen sind beweglich angeordnet. Manche Lokomotiven sind auch mit mechanischer Rostbeschickung ausgerüstet. Der Ueberhitzer ist nach der preußischen Bauart Schmidt-Kassel ausgeführt und besteht aus 32 bis 40 in vier bis fünf wagerechten und acht bis neun senkrechten Reihen angeordneten Röhren von 140 mm äußerem Rohrdurchmesser. Textabbildung Bd. 332, S. 358 Die außen liegenden Zylinder haben Luftsauge- und Ueberströmventile, im Zylinderdeckel sind außerdem Sicherheitsventile angeordnet. Zur Dampfverteilung dienen Kolbenschieber mit Heusinger-Waldegg Steuerung. Die hin und her gehenden Triebwerkteile sind aus Chromnickelstahl ausgeführt, um sie möglichst leicht halten zu können. Wellen, Zapfen und Reifen der Triebachsen sind aus Chromvanadiumstahl angefertigt. Bezeichnung Carolina undOhio-Bahn Richmond- undPotomac-Bahn Denver- undRio Grande-Bahn Chesapeake-und Ohio-Bahn Zylinderdurchmesser d mm 635 660 660 686 Kolbenhub s „ 762 711 660 712 Kesselüberdruck pk at 14 14 13 13 Heizröhren, Anzahl 249 270 232 242 Heizröhren, Länge mm 6401 6248 6096 6248 Heizfläche der Feuerbüchse m2 19,32 21,55 21,74 0,44 Heizfläche der Heizröhren „ 347,81 366,21 303,13 328,44 Heizfläche des Ueberhitzers Hu „ 88,72 90,58 – 81,66 Rostfläche R „ 5,0 6,2 5,85 5,54 Triebraddurchmesser D m 1753 1727 1702 1854 Triebachslast Gr t 80,24 85,28 72,87 81,60 Triebraddruck „ 13,57 14,21 12,15 13,60 Betriebsgewicht GL „ 127 133 118 128 Fester Radstand mm 3962 3962 3810 3962 Zugkraftkennzeichen C_1=\frac{d^2\,s}{D} 1750 1790 1690 1780 ZugkraftkennzeichenC2 = Ct: Gr 21,9 21,0 23,2 21,8 Zugkraft Zimg = C1 pmi kg 7000 7160 6760 7120 Rostbeanspruchung \varrho=\frac{B}{R} kg/m2 500 500 500 500 Kohlenverbrauch für 1 PSi kg 1,45 1,45 1,45 1,45 Größte Leistung Ni PSi 1785 2210 2090 1990 Günstigste Geschwindigkeit V_1=\frac{N_i}{Z_{img}}\,270 km 69 83,4 83,4 83,8 Leistung für 1 m2 Rostfläche PSi 357 357 357 357 Die Stahlgußbarrenrahmen sind 127 mm stark. Der für hier geeignete Stahlguß hat eine Zugfestigkeit von 5300 kg/cm2, während die Zugfestigkeit des Schweißeisens nur 3800 kg/cm2 beträgt. Der Kohlenvorrat auf dem Tender ist 13 t, bei uns werden im Höchstfalle nur 7,5 t Kohle mitgeführt. Der Wasservorrat ist 30 m3. Die indizierte Zugkraft bestimmt sich aus der Gleichung Zimg=C1pmi etwa zu 7000 kg, wobei pmi = 4 kg/cm2 angenommen ist. Die in vorstehender Tabelle enthaltenen Rechnungswerte entsprechen den Ausführungen über Berechnung von Dampflokomotiven D. p. J. Bd. 332 S. 259. (Igel, Technische Rundschau 1917 S. 225 bis 226.) W. ––––– Theorie der Windkraftmaschinen. Die Theorie der Windkraftmaschinen ist bisher wenig entwickelt worden, scheint indessen in Anbetracht der nach dem Kriege erwünschten größten Sparsamkeit bei Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Naturkräfte durchaus nicht unwichtig. Daher verdienen die Betrachtungen, die H. Baudisch-Wien in Heft 16 und 17 der Zeitschrift für das gesamte Turbinenwesen über diesen Gegenstand anstellt, die Beachtung weiterer Kreise- Baudisch beschäftigt sich vornehmlich mit der Theorie der kranzlosen Räder, deren Drehachse mit der Windrichtung zusammenfällt. Da bei ihnen nur kleine Pressungsunterschiede auftreten, ist es zulässig, die Luft als unzusammendrückbar aufzufassen und sich demgemäß auf die für die hydraulischen Kraftmaschinen geltenden Gesetze zu stützen. Baudisch spricht daher wie vom Wasserspiegel, so auch vom Luftspiegel, unter dem das Windrad tief eingebaut erscheint. Es arbeitet unter dem Gefälle H=\frac{C^2}{2\,g}, wo C die Strömungsgeschwindigkeit der Luft parallel zur Radachse, g die Fallbeschleunigung ist. Nennt man ferner c1 und c2 die absolute Ein- und Austrittsgeschwindigkeit, w1 und w2 die relative Ein- und Austrittsgeschwindigkeit, u1 und u2 die Umfangsgeschwindigkeit beim Ein- und Austritt, sowie Hw die Förderhöhe, welche der Ueberwindung aller Widerstände entspricht, so ergibt sich die Arbeitsgleichung [2 g (H – Hw) – c12] = (w22 – w12) + (u12 – u22). In Anlehnung an sie kann man nachstehende Arten von Windrädern unterscheiden: Je nachdem 2 g (H – Hw) – c12 kleiner, gleich oder größer als Null, d.h. c_1\,≶\,\sqrt{2\,g\,(H-H_w)} ist, spricht man von Unterdruck-, Gleichdruck- oder Ueberdruckrädern. Windkraftmaschinen, bei denen w_2\,\overset{\geq}{<}\,w_1 ist, sind Räder mit Relativbeschleunigung, gleichbleibender Relativgeschwindigkeit oder Relativverzögerung der Luft in den Zellen. Wenn u1 ≷ u1 ist, hat man äußere, achsiale bzw. innere Beaufschlagung. In der Abbildung werden die kennzeichnenden Werte in sinnfälliger Weise zur Darstellung gebracht. Die Geschwindigkeitsdreiecke, in denen die absoluten und die Umfangsgeschwindigkeiten beim Ein- und Austritt zu den betreffenden relativen Geschwindigkeiten zusammengesetzt wurden, sind übereinander gelegt. Eine Betrachtung der Abbildung zeigt, daß die Strecke E\,H=\sqrt{2\,g\,(H-H_w)-{c_1}^2} beziehungsweise E\,J=\sqrt{2\,g\,(H-H_w)} wird, wenn HJ = AB = c1 ist. Eine besondere Bedeutung hat die parallel zur Umfangsrichtung gemessene Entfernung Δ = (w2 cosβ2 – w1 cosβ1) der Punkte E und D voneinander. Sie ist ausschlaggebend für die von der Luft auf das Windrad übertragene Umfangskraft: P_u=\frac{\gamma}{g}\,\int_0^{Q}\,\Delta\,d\,Q, wo γ das spezifische Gewicht der Luft, d Q die auf ein Flächenelement des Windradflügels entfallende Luftmenge bezeichnet. Pu hat einen positiven Wert nur, wenn w2 cosβ2 > w1 cosβ1 ist. Der Wert Δ kann wachsen, entweder sofern w2 gegenüber w1 zunimmt – was damit gleichbedeutend wäre, daß eine Relativbeschleunigung in den Zellen auftritt – oder wenn β2 < β1 wird, also die Schaufel des Windrades dem Winde die Hohlfläche zukehrte. Die Ausführungen Baudischs gewinnen dadurch an Bedeutung, daß sie sich ohne weiteres auf die kränz- und leitradlosen Wasserkraftmaschinen übertragen lassen. Schmolke. Textabbildung Bd. 332, S. 359 ––––– Die umfassendste Gleichung der Thermodynamik. Infolge ihres weiten Gültigkeitsbereiches verdienen die drei Wärmesätze die größte Beachtung. Nicht nur der Physiker, auch der wissenschaftlich arbeitende Techniker wird sich eingehend mit ihnen beschäftigen müssen. Daher dürfte es von Interesse sein, auf eine Gleichung hinzuweisen, die die thermodynamischen Grundanschauungen zusammenfaßt. Bekanntlich ergibt sich durch Vereinigung der Formel U = A – Q, d.h. des Satzes von der Erhaltung der Energie, mit der die Verwandelbarkeit der Wärme in Arbeit kennzeichnenden Beziehung d\,A=Q\,\frac{d\,T}{T} nach Elimination von Q die Gleichung A-U=T\,\frac{d\,A}{d\,T}, wo A die bei einem Vorgange geleistete äußere Arbeit, Q die währenddessen aufgenommene Wärmemenge, U die Veränderung der gesamten Energie, zu deren Berechnung die Kenntnis der spezifischen Wärmen erwünscht ist, und T die absolute Temperatur bedeuten. Da die durch Anwendung der beiden ersten Wärmesätze entstandene Gleichung die Form einer Differentialgleichung, hat, bleibt eine Frage unbeantwortet, denn, multipliziert man zum Zwecke der Integration beide Seiten mit d T und teilt durch T2, so folgt \frac{U\,d\,T}{T^2}=\frac{A\,d\,T-T\,d\,A}{T^2}=-d\,\left(\frac{A}{T}\right) oder A=-T\,\int\,\frac{U\,d\,T}{T^2}+J\,T wo J die Integrationskonstante ist. Diese müßte man aber kennen, wenn die Aufgabe vorliegt, A aus U zu berechnen, das heißt der absolute Wert der äußeren Arbeit ist zunächst thermodynamisch unbestimmt, oder, was auf dasselbe hinauskommt, zu einem UT-Schaubilde gehört eine Schar unendlich vieler A-Kurven (vgl. Abb.). Aus der Gleichung für A – U läßt sich nun folgern, daß im absoluten Nullpunkt A = U ist, das heißt alle Kurven müssen in einem Punkte der Ordinatenachse zusammentreffen. Völlige Klarheit schafft der dritte Wärmesatz \mbox{lim}\,\frac{d\,A}{d\,T}=\mbox{lim}\,\frac{d\,U}{d\,T}\,(\mbox{für}\,T=0). Er besagt, daß die Veränderungen der Gesamtenergie und der äußeren Arbeit bei Zunahme der Temperatur in unmittelbarer Nähe des absoluten Nullpunktes gleich sind. Es müssen sich somit dort die A Kurve und die U-Kurve berühren. Hierdurch ist unter der Schar der Kurven, die die Abhängigkeit der äußeren Arbeit von der Temperatur mit gleicher Berechtigung zu kennzeichnen schienen, eine einzige festgelegt worden, die den Anforderungen aller Wärmesätze entspricht. Textabbildung Bd. 332, S. 360 Diese lassen sich in einer Formel vereinigen, wenn man die Aenderung der gesamten Energie U gleich U0 + f(T), das heißt gleich ihrem Werte nahe bei dem absoluten Nullpunkte zuzüglich einer Funktion der absoluten Temperatur setzt, was bei festen oder flüssigen Stoffen unbedingt zulässig ist. Dabei muß f(T) für  T = 0 verschwinden. Ferner würde durch Differentiation der Gleichung A-U=T\,\frac{d\,A}{d\,T} für T = 0 folgen \underset{T=0}{\mbox{lim}}\,\left(\frac{d\,U}{d\,T}\right)=-\underset{T=0}{\mbox{lim}}\,\left(T\,\frac{d^2\,A}{d\,T^2}\right). Hieraus ergibt sich unter der Annahme, daß \underset{T=0}{\mbox{lim}}\,\frac{d\,A}{d\,T} irgend einen endlichen Wert besitzt oder = 0 ist, \underset{T=0}{\mbox{lim}}\,\int\,\frac{d\,U}{d\,T}=0, und auf Grund des dritten Wärmesatzes kann man somit auch schreiben \underset{T=0}{\mbox{lim}}\,\frac{d\,A}{d\,T}=0. Führt man jetzt in die oben gefundene Gleichung für A den Wert von U ein, so folgt A=U_0-T\,\int\,\frac{f\,(T)\,d\,T}{T^2}+J\,T und durch Bildung des Differentialquotienten \frac{d\,A}{d\,T}=-\int\,\frac{f\,(T)\,d\,T}{T^2}-\frac{f\,(T)}{T}+J. Wenn die linke Seite dieser Gleichung für T = 0, entsprechend der soeben abgeleiteten neuen Form des dritten Wärmsatzes, gleich Null gesetzt wird, ergäbe sich -\underset{T=0}{\mbox{lim}}\,\int\,\frac{f\,(T)\,d\,T}{T^2}-\underset{T=0}{\mbox{lim}}\,\frac{f\,(T)}{T}+J=0. Da im absoluten Nullpunkte auch \frac{d\,U}{d\,T}=f'\,(T) verschwindet, fällt das Glied \underset{T=0}{\mbox{lim}}\,\frac{f\,(T)}{T} fort. Dasselbe gilt für \underset{T=0}{\mbox{lim}}\,\int\,\frac{f\,(T)\,d\,T}{T^2}, und somit wird endlich gefunden, daß für kondensierte Systeme J = 0 ist. Sofern aber die maximale Arbeit, die man bekanntlich als ein Maß der Affinität auffassen muß, für die feste oder flüssige Phase bestimmt wurde, läßt sich A auch für die Gasphase berechnen, wenn ausreichende Messungen des Dampfdruckes der in Frage kommenden Stoffe vorliegen. Man könnte daher wohl die für kondensierte Systeme geltende Beziehung A=-T^{T}\,\int\,\frac{U\,d\,T}{T^2} als die allgemeinste Gleichung der Thermodynamik auffassen. Die gebrachte Abbildung ist einer sehr lesenswerten Darstellung des dritten Wärmesatzes durch Pollitzer entnommen. An diese sowie an Vorträge von Nernst lehnen sich die gebrachten Ausführungen an. Schmolke.