Titel: | Polytechnische Schau. |
Autor: | Marx |
Fundstelle: | Band 336, Jahrgang 1921, S. 167 |
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Polytechnische
Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau.
Betontechnik.
Ueber Zisternenwagen aus Eisenbeton berichtet Ing. Viktor
Lazarus, Wien, in Heft VI, 1920 von „Beton und Eisen.“ Darnach laufen auf
französischen Strecken schon eine Reihe solcher Wagen. Diese wurden erstmals 1919
von der „Société Technique et Industrielle d'Enteprises“, Paris gebaut; sie
dienen zum Transport von Petroleum. Bei einem Eigengewicht von 25 t beträgt das
Ladegewicht 15 t. Die recht scharfen Erprobungen hat der Versuchswagen gut
bestanden.
Die neueren 1921 fertiggestellten Wagen haben nur mehr ein Eigengewicht von 15,9 t
bei einem Ladegewicht von 16,5 t. Es sollen neuerdings Wagen geschaffen werden, bei
denen durch Verwendung von Leichtbeton das Eigengewicht noch weiter
herabgedrückt wird, etwa auf 12 t bei gleichzeitiger Erhöhung des Ladegewichts auf
17 t. Marx.
Ueber Versuche mit Zement und Zementmörteln, welche in der
Materialprüfungsanstalt der Technischen Hochschule Stuttgart ausgeführt wurden,
berichtet Professor Otto Graf (Beton u. Eisen Heft 4/6, 1921). Diese Versuche
sollten weitere Aufklärung über die Größe der Raumänderungen von Zement und
Zementmörtel beim Abbinden schaffen. Zu ihrer Bestimmung dienten kreisrunde Platten
von 15 mm Dicke und 150 mm Durchmesser, die in rund 100 mm Abstand zwei Kupferbolzen
von etwa 5 mm Durchmesser und 15 mm Länge enthielten. Gemessen wurde der Abstand der
Bolzen mittels einer Mikrometerschraube, wobei der Faden des Mikroskopes auf den Rand
der Bohrung der Bolzen eingestellt wurde.
Verwendet wurden 4 verschiedene Portlandzemente, die eine (mittlere) Abbindezeit von
etwa 9½ Stunden, und nach 28 Tagen eine (mittlere) Druckfestigkeit von 379 kg/cm2 hatten.
Die Probekörper, 1 Teil Zement: 1 Teil Sand waren α) mit
mit 10 v. H. Wasser (erdfeuchter Mörtel), ß) mit 15 v. H. Wasser (weicher Mörtel)
und 7) mit 19 v. H. Wasser (gießfähiger Mörtel) hergestellt. Während der der ersten
neun Stunden, also beim Abbinden verkürzte sich die Meßstrecke des weichen um etwa
0,24 und die des gießfähigen Mörtels um etwa 0,32 mm, so daß also die Raumänderungen
in hohem Grade von der Größe des Wasserzusatzes abhängig sind. Auch bei 20 v. H.
Wasserzusatz ergab sich das gleiche Bild. Die Ergebnisse zeigen, „daß die weichen
Mörtel, wie sie bei Eisenbeton verwendet werden, während der ersten 6 Stunden
erhebliche Raumänderungen erfahren haben; erdfeuchte Mörtel wiesen in diesem
Zeitraum mit der angewandten Einrichtung meßbare Aenderungen nicht auf“. Bei
18,5 v. H. Wasserzusatz betrug die Verkürzung während der ersten 6 Stunden 2,3 mm
auf 1 m.
Bei der Prüfung verschiedener Mörtel, z.B. aus reinem Zement; 1 : 1 und 1 : 4, hat
letzterer die geringsten Verkürzungen ergeben; es hängen also auch hier die
Raumänderungen beim Abbinden des Zements wesentlich vom Zementgehalt ab.
Ferner wurden Probekörper von der Mischung 1 Teil Zement: 1 Teil Sand geprüft, wobei
jeweils verschiedene Zemente zur Anwendung gelangten. Die Raumänderungen fielen für
die verschiedenen Zemente sehr verschieden groß aus.
Bei der II. Versuchsreihe hatten die Versuchskörper die Form quadratischer Prismen,
in welche eine gerade Eiseneinlage einbetoniert war (von 10 bezw. 4 mm Durchmesser).
Die Eiseneinlagen waren an jedem Ende mit einem Kupferblättchen versehen, welches
eine zu optischer Messung der Stablänge geeignete Marke trug. Die verwendete
Mischung bestand aus 1 Teil (Gewichtsteil) Portlandzement: 1 Teil Neckarsand und und
20 v. H. Wasser. Während nun der Mörtel am ersten Tag, also während seiner Erhärtung
bedeutende Verkürzungen erfahren hat, sind „wahrnehmbare Kräfte auf die
Eiseneinlagen nicht ausgeübt worden“.
Auch die Untersuchungen „über die Geschwindigkeit des Quellens und Schwindens von
Natursteinen“ zeitigten interessante Ergebnisse. Geprüft wurden 2
Kiessteine, ein Sandstein und ein Kalkstein. Bei Sandstein trat die Verlängerung
beim Durchfeuchten hauptsächlich während der ersten Stunde ein; beim Austrocknen
wurde nach 9 Stunden die Anfangslänge erreicht. Beim Kalkstein ist die entsprechende
Verlängerung wesentlich kleiner ausgefallen und hat sich auch langsamer entwickelt;
auch war beim Austrocknen schon nach 6 Stunden die Anfangslänge erreicht.
Prof. Marx.
Wärmedurchlässigkeit von Bau- und Isolierstoffen. Seit 1½
Jahrzehnten werden im Laboratorium für technische Physik der Technischen Hochschule
München praktische Messungen ausgeführt, welche für die Beurteilung der
Baukonstruktionen grundlegende Bedeutung haben. Näheres darüber berichtet Max Jakob
in Nummer 15,1920 der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure. Darnach läßt
sich die Wärmedurchlässigkeit einer Baukonstruktion aus den Wärmeleitzahlen ihrer
einzelnen Baustoffe berechnen; bei Vorhandensein größerer Luftschichten gestaltet
sich indessen diese Berechnung ziemlich schwierig. Aus diesem Grunde haben die
Münchener ForscherProf. Dr. Osk. Knoblauch, W. Nusselt, Max Jacob u.a.m.
Baukonstruktionen an Versuchshäuschen untersucht, welche in einem Raum von ziemlich
konstanter Temperatur aufgebaut wurden. Jedes Häuschen bestand aus einem
Eisenblechrahmen, in den Wandkonstruktionen in Form von 2 parallelen Mauern von 2 .
2 m2 Fläche mit einem Abstand von 0,8 cm
eingesetzt wurden. Die übrigen Wände, Decke und Boden aus Blech wurden mit 10 cm
starken Korkplatten verkleidet. Im Inneren der Häuschen war ein elektrischer
Heizkörper und ein Ventilator zum Temperaturaüsgleich angeordnet. Dadurch konnte die
von den Forschern „Wärmedurchlässigkeitszahl“ genannte Größe bestimmt werden.
(Wärmedurchlässigkeitszahl ist die bei 1° Temperaturabfall quer zur Wand stündlich
durch 1 qm der Baukonstruktion strömende Wärmemenge). Für einige Baustoffe sei hier
die Wärmeleitzahl λ in kcal nr1 h-1 Grad-1
mitgeteilt.
Stoff
Raum-gewichtkg m-3
Feuchtigkeitv. H. desVolumens
λkcal m-1 h-1Grad-1
Beton
2300
rd. 10,2
1,04
Bimsbeton od. Schlackenbeton
800
rd. 10,3
0,24
Erdboden, gewachsener (lehmiger Feinsand)
2020
28,3
2,0
Kalksandstein
1650
15,3
0,80
Kiefernholz, senkr. zur Faser
546
–
0,12
Lehmwand, gestampft
1900
5,7
0,52
Schwemmsteine, rheinische
630
–
0,11
Ziegelsteine, hochporöse
812
–
0,16
Baukonstruktion
Wand-dicke cm
Wärmedurchlässigkeitszahlkcal m-2 h-1
Grad-1
Beobachtet
berechnet
1 ½ Stein dicke, beiderseits mit Kalkmörtel
verputzte Ziegelmauer, normal trocken
42,5
1,41
–
1 Stein dicke, einerseits mit Kalkzementmörtel,
ander- seits mit Kalkmörtel ver- putzte
Kalksandsteinmauer
28
2,85
–
Betonhohlsteinwand mit senk- rechten Luftschächten
von 18 . 18 cm2
32
1,71
–
Dieselbe, die Luftschächte mit Kohlenschlacke
gefüllt
32
0,88
0,86
Prof. Marx.
Werkstattstechnik.
Elektrische Signierapparate. Das Signieren der Werkzeuge,
Maschinenteile usw., zu dem man bisher fast ausschließlich Stahlstempel und
Aetzvorrichtungen verwendete, vereinfacht und verbessert der elektrische
Signierapparat der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft, Berlin. Der Apparat
besteht aus einem Transformator, einer Schreibplatte und einem beweglichen Kabel mit
wassergekühltem Handgriff und eingestecktem Spezialschreibstift. Der Transformator
von 1 kW Leistung kann an Einphasenstromnetze bzw. auch einphasig an Drehstromnetze
mit Spannungen bis 500 Volt angeschlossen werden und hat 6 Anzapfungen, die eine
feinstufige Einstellung der Schreibspanuung ermöglichen; diese ist so niedrig
gewählt, etwa 1,5 Volt, daß ein ungefährlicher und sicherer Betrieb gewährleistet
ist. Das zu bezeichnende Werkzeug wird auf die Schreibplatte gelegt und der
Schreibstift nach Einstellung der Schreibspannung mit ungefähr der halben
Schriftgeschwindigkeit unter leichtem Druck über das Werkzeug bewegt. An den
Berührungsstellen des Stiftes mit dem Werkzeug ergeben sich infolge des
Herausschmelzens bezw. Herausreißens von Metallteilchen die beabsichtigten
Signierungsschriftzüge in durchaus gleichmäßiger Weise, und durch die Möglichkeit
der feinstufigen Regulierung der Schreibspannung bezw. Schreibstromstärke können
selbst die feinsten Schriftzüge erreicht werden. Beim Nichtgebrauch des Apparates
wird der Handgriff in ein auf der Schreibplatte aufgesetztes Isolierstück
eingesteckt. Der Stromverbrauch des Apparates beträgt höchstens 400 Watt, sodaß die
Stromkosten unerheblich sind.
Im Vergleich mit anderen Arbeitsweisen hat die elektrische Signierungsweise
wesentliche Vorzüge: während zum Signieren von gehärteten Werkzeugen,
Aetzvorrichtungen und von ungehärteten meist Stahlbuchstaben und Stempel verwendet
werden, können mit dem elektrischen Signierapparat gehärtete und ungehärtete
Werkzeuge gleich gut gezeichnet werden. Das elektrische Signieren geht einfacher und
rascher vor sich, da die Bezeichnung in freihändiger, Fälschungen ausschließender
Schrift erfolgen kann und das Heraussuchen und Bereitstellen von Stempeln usw.
unterbleibt. Ein weiterer, in den jetzigen Zeiten bedeutender Vorzug der
elektrischen Signierung ist darin zu erblicken, daß bei Werkzeugen, die gestohlen
und bei denen das Signierzeichen zwecks besserer Verwertungsmöglichkeit entfernt
wurde, dieses durch ein einfaches Verfahren in den weitaus meisten Fällen wieder
leserlich gemacht und damit der Eigentümer der Werkzeuge festgestellt werden
kann.
J.
Maschinentechnik.
Die deutsche Einheits-Güterzuglokomotive. Als eine
zeitgemäße Güterzuglokomotive kann die 1 E Bauart mit 5 gekuppelten Achsen und einer
vorderen Laufachse angesehen werden. Sie hat neben großer Schleppleistung die
Befähigung zum schnellen Lauf. Dies ist bei der bevorstehenden Einführung der
durchgehenden Güterzugbremse und der daraus folgenden vergrößerten
Güterzuggeschwindigkeit von großer Bedeutung. Die ersten Lokomotiven dieser Bauart
wurden im Jahre 1913 für für Elsaß-Lothringen ausgeführt. Die im Jahre 1915 für die
preußischen Staatsbahnen ausgeführten Lokomotiven hatten 17 t Achsdruck. Um eine
Lokomotive zu erhalten, die für alle deutschen Bahnen in Betracht kommt, wird nun
die leichtere Einheitslokomotive mit 16 t Achsdruck ausgeführt. Eine solche
Lokomotive hat 3 Zylinder mit 560 mm Dmr. und 660 mm Hub. Die Treibräder haben 1400
mm Dmr. Der Dampfdruck beträgt 14 at. Die Rostfläche hat 3,9, die Heizfläche 195,
der Ueberhitzer 68 und der Vorwärmer 13,6 m2. Das
Dienstgewicht ist 93, das Reibungsgewicht 30 t. (Z. d. V. D. I. 1920, Seite
653/653.)
W.
Brennstofftechnik.
Der Verbrennungsvorgang in der Oelmaschine.
Dieselmaschinen werden zurzeit für ortfeste Anlagen und auch zum Schiffsantrieb
häufig verwendet. Die allgemeine Kohlenknappheit und die hohen Kohlenpreise führen
zur Erkenntnis von der großen Wirtschaftlichkeit der Dieselmaschine. Die
Dieselmaschine kann aber noch weiterhin verbessert werden. Besonders der
Verbrennungsvorgang bedarf noch weiterer Aufklärung. Viele Physiker und
Chemiker haben sich bereits früher mit Verbrennungsvorgängen und
Explosionserscheinungen befaßt, so z.B. Bunsen, Berthelot,
Mallard, Le Chatelier und Dixon.
Kurz vor dem oberen Totpunkt wird in die auf etwa 30 at verdichtete und dadurch auf
500 bis 650° erhitzte Luft der Brennstoff durch Preßluft in den Zylinder
eingeblasen. Dieser Abschnitt ist die Einspritzung, darauf folgt die Vergasung in
der hocherhitzten Luft, daran schließt sich die Entzündung, an die sich die
allmähliche Verbrennung des Brennstoffes anschließt. Man unterscheidet im
allgemeinen drei Arten der Einspritzung: Die Drucklufteinspritzung, die
Druckeinspritzung ohne Luft und die Einspritzung durch Teilzündung in einer
besonderen Retorte. Die Drucklufteinspritzung ist die allgemein bekannte. Die
Druckeinspritzung ist in Deutschiana in erster Linie bei Glühkopfmaschinen
angewendet worden. Bei Dieselmaschinen wird die Druckeinspritzung von der englischen
Firma Vickers verwendet. Patent Nr. 27579 (1916). Es ist
hier wie bei der Drucklufteinspritzung eine Brennstoffpumpe und ein Brennstoffventil
vorhanden. Statt unter dem Druck der Luft steht der Brennstoff unter dem Druck einer
Feder. Die Firma Vickers führt allerdings bei Verwendung
dieses Einspritzverfahrens bei einer Leistung von 1300 PS 12 Zylinder aus. Bei den
deutschen U-Booten dagegen ging man erst bei 1800 PS zu mehr als 6 Zylindern über.
Es ist wahrscheinlich, daß die mechanische Zerstäubung bei größerem
Zylinderdurchmesser nicht mehr eine genügend gute Verteilung des Brennstoffes
erzielt, wodurch eine schlechte Verbrennung entsteht.
Bei einer 1700-PS-U-Boot-Viertaktmaschine ist bei Drucklufteinspritzung pro Zündung
und Nadel eine Brennstoffluftmenge von etwa 75 cm3, bei der Druckeinspritzung nur eine Brennstoffmenge von etwa 3 cm3 einzuführen. Bei der Drucklufteinspritzung
rechnet man mit einer Geschwindigkeit von 300 m/sek. Will man bei der
Druckeinspritzung ebenfalls das Gleichdruckverfahren verwenden, so ist die gleiche
Brennstoffmenge mit der gleichen Geschwindigkeit einzuführen. Die Düsenquerschnitte
müßten dementsprechend den 25. Teil des Querschnittes gegenüber der Lufteinspritzung
erhalten. Um den Brennstoff mit der genannten Geschwindigkeit einzuführen, ist ein
Flüssigkeitsdruck von 300 at erforderlich, bei Brennstoffpumpen für
Drucklufteinspritzung dagegen nur 70 bis 100 at.
In der Zeitschrift „The Engineer“ vom 14. Nov. 1919 sind einige
Indikatordiagramme von Maschinen mit Druckeinspritzung erschienen. Die Verdichtung
beträgt 25 at. Die Verbrennung erfolgt explosionsartig und ist mit beträchtlicher
Drucksteigerung während der Brennstoffeinführung verbunden. Aus dem Verlauf der
Ausdehnungslinie ist außerdem zu entnehmen, daß auch bei niedriger Belastung
Nachbrennen vorhanden ist.
Die Einspritzung des Brennstoffes kann auch durch Zündung eines Teiles des
eingeführten Brennstoffes in einer besonderen Kammer erfolgen. Im D. R. P. 238832
vom 22. Juli 1908 ist dieses Verfahren bereits beschrieben. In neuerer Zeit ist der
Steinbeckermotor bekannt geworden, bei dem dies Verfahren weiterhin ausgebaut wurde.
Das Verfahren scheint hier für Motoren kleinerer und mittlerer Leistung auch für
schwer zündliche Brennstoffe anwendbar zu sein. Durch eine Brennstoffpumpe wird etwa
3° vor Erreichung des Totpunktes der Brennstoff in den Schußkanal eingeführt. Ein
Teil des Brennstoffes gelangt mit der noch strömenden Luft in die Retorte, die mit
hocherhitzter Luft von 30 at angefüllt ist. Hier entzündet sich der Brennstoff, so
daß der Druck auf 65 at steigt. Die Drucksteigerung in der Retorte ruft ein
kräftiges Einblasen des durch die Brennstoffpumpe in den Schußkanal eingeführten
Brennstoffes hervor.
Als Brennstoffe kommen für die Schwerölmaschinen die Erdöle, die Braunkohlenteer- und
die Steinkohlen-teeröle in Betracht. Das Haupttreiböl der Oelmaschine, das aus den
Erdölen gewonnen wird, ist das Gasöl. Die Destillationsprodukte des bei dem
Schwelprozeß der Braunkohle gewonnenen Braunkohlenteers werden als Paraffinöl
bezeichnet. Im Gegensatz hierzu stehen die Treiböle, die aus dem Steinkohlenteer
gewonnen werden. Sie sind Gemenge von hochsiedenden Kohlenwasserstoffen. Ist das
Treiböl in den Zylinder eingespritzt, wird es in der durch die Verdichtung auf 500
bis 650° erhitzten Luft zunächst verdampfen.
Der Entzündung geht die Oelgasbildung voraus. Durch Versuche ist der Zündpunkt für
Gasöl zu 440 bis 480° C, für Paraffinöl zu 440 bis 480 und für Steinkohlenteer 590
bis 630 bestimmt. Um eine rauchfreie Verbrennung zu erhalten, muß der Brennstoff so
eingeführt werden, daß eine vollkommene Verbrennung entsteht. Das Nachbrennen, d.h.
die Verbrennung von Brennstoff während der Expansion hängt in erster Linie von der
Verbrennungsgeschwindigkeit ab. Bei einer ausgeführten U-Boot-Viertaktmaschine von
1450 PSe bei u = 500 beträgt die Zeit für den Verbrennungshub 6/100 sk. und für das
Einspritzen des Brennstoffes 1,5/100 sk. Das Brennstoff-Luft-Gemisch strömt mit
einer Geschwindigkeit von etwa 300 m/sk. in den Verbrennungsraum und erzeugt dadurch
starke Wirbelungen. Der Einfluß der Wirbelung auf die schnelle Verbrennung ist sehr
groß.
(Zeitschrift d. Ver. deutsch. Ing. 1920, S. 637–642).
W.
Die Beeinflussung der Brennlinie bei Dieselmotoren. Jener
Teil des Indikatordiagramms zwischen dem Ende der Verdichtung und dem Uebergang zur
Ausdehnung kann als Brennlinie bezeichnet werden. Sie ist bei Gleichdruckmotoren mit
geschlossener Düse von der Drehzahl, der Belastung, von der Gestaltung des
Brennstoffventils (Zerstäuber, Nadelform, Düsenplatte, Form der
Ventilerhebungskurve) und vom Einblasedruck abhängig. Die Brennlinie zeigt einen
ungefähr wagrechten Verlauf. Bei Schnellauf enden und hochbelasteten Maschinen wird
die Verbrennung meistens mit Drucksteigerung durchgeführt.
Bleiben bei gleichbleibender Füllung Einblasedruck und Ventilerhebung unverändert, so
wird der Brennstoff stets in der gleichen Zeit, ohne Rücksicht auf Drehzahl
eingeblasen. Um eine gute Zündung zu erhalten, ist, abgesehen von der richtigen
Brennstoffsteuerung, genügende Verdichtung, richtig durchgebildete Einblaseteile und
richtig ausgebildeter Verbrennungsraum notwendig. Der Verlauf der Drucksteigerung
hängt von der sehr unbestimmten Geschwindigkeit der Verbrennung ab. Der für die
Vollast und Höchstdrehzahl als zulässig angenommene Höchstdruck darf bei niedriger
Drehzahl nicht überschritten werden. Dies ist aber ohne Aenderung des
Einblasedruckes oder der Einblasesteuerung nicht möglich. Bei geringen Drehzahlen,
insbesondere wenn, wie bei Schiffsmaschinen, gleichzeitig die Füllung stark abnimmt,
kann schließlich der Einblasedruck niedriger als der Enddruck der Verdichtung
werden.
Verwickelter werden die Erscheinungen, die bei Aenderung der Füllung bei
gleichbleibender oder ebenfalls veränderter Drehzahl auftreten. Bei
gleichbleibender Drehzahl und abnehmender Füllung tritt schlechtere Verbrennung und
schlechterer thermischer Wirkungsgrad ein, dadurch wird der Brennstoffverbrauch
erhöht. Bei kleinen Füllungen, besonders im Leerlauf, wird die Zündung unsicher.
Außerdem werden die Ventile verschmutzt infolge unvollkommener Verbrennung.
Aendert sich mit der Füllung auch die Drehzahl, so stellen sich bei geringeren
Drehzahlen in erhöhtem Maße Betriebsschwierigkeiten ein, insbesondere nimmt die
Möglichkeit von Fehlzündungen zu, da die Zeit zum Lehrblasen des Zerstäubers länger,
die Zylindertemperatur aber sehr niedrig ist.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird der Einblasedruck oder die Erhebungskurve
der Brennstoffventile geändert. Ein zweckmäßiges Mittel, um den Einblasevorgang im
Betriebe zu beeinflussen, ist die Aenderung der Bewegung der Brennstoffnadel. Dabei
kann die Oeffnungsdauer oder der Hub oder beides zugleich geändert werden. Der
Beginn des Oeffnens soll aber in allen Fällen gleich bleiben.
Der Zeitpunkt und die Geschwindigkeit der Ventilöffnung sind dabei von der
Hubbegrenzung unabhängig. Die Aenderung der Ventilerhebung ist die beste, wo der
Anlauf der Kurve unverändert bleibt, sodaß die Brennlinie bei abnehmender Füllung
zunächst wie bei Vollast verläuft. Die Expansionslinie beginnt dementsprechend
früher.
Die Einblasedruckregelung läßt sich baulich einfacher ausführen als die
Nadelhubregulierung. Der Einblasedruckregler braucht zum Verstellen wenig Kraft,
sodaß er durch den Fliehkraftregler der Maschine betätigt werden kann.
Nadelhubregler müssen dagegen von Hand- oder durch selbsttätige Krafteinschalter
betätigt werden, da erhebliche Kräfte und Rückdrücke auftreten. Durch
Einblasedruckregler werden im allgemeinen heftige Zündungen beim Anlassen vermieden.
Die Regelvorrichtung ist mit derjenigen der Brennstoffpumpen verbunden, oder wird
mit ihr gemeinsam verstellt. Bei großen Unterseebootmaschinen hat man aber außer dem
Einblasedruckregler auch die Nadelhubregulierung verwendet.
Bei Maschinen mit annähernd gleichbleibender Drehzahl, also auch bei Landmaschinen
sind Nadelhubregler nicht notwendig, Einblasedruckregler nur dann, wenn schwierige
Betriebsverhältnisse vorliegen. Bei dem Einblasedruckregler für ortfeste Maschinen
ist das Druckminderventil durch die Feder nicht unmittelbar, sondern mittels
Hebelübersetzung belastet. Das Uebersetzungsverhältnis wird durch den Regler
verändert. Der Einblasedruck ändert sich mit der Lage der Rollen, also mit der
Füllung. (Z. d. V. D. I. 1920, S. 425–431.)
W.
Feuerungstechnik.
Wasserdampfzerfall und Dampfstrahlgebläsein Lehre und Anwendung. Eine in letzter Zeit von
verschiedenen Seiten angepriesene Verbrennungsanlage mit Dampfstrahlgebläse besteht
aus einem rechteckigen, nach unten zu offenen Kasten von feuerfestem Gußeisen. Er
wird „im Flammrohr in die Feuerbrücke eingebaut und mit Schamotteplatten
abgedeckt.“ Nach dem Roste des Kessels zu hat der Kasten eine maulartige
Oeffnung. In ihr befinden sich eine wechselnde Anzahl Dampfdüsen von 1 bis 1,5 mm
lichtem Durchmesser. Diese sind schräg nach aufwärts gerichtet, so daß der die
Mündungen mit 2,5 at. Spannung verlassende Dampfstrahl das Blech des Flammrohres
nicht trifft. Die Wirkung der Vorrichtung soll nun folgende sein: Es rufen die Dampf
strahlen eine Kraft hervor, welche den über die Feuerbrücke abziehenden Rauchgasen
entgegenwirkt. Daher tritt eine Stauung ein, deren Folge ist, daß die Gase kräftig
durchwirbelt werden und sich an der oberen Wandung des Flammrohres entlang ziehen,
was eine bessere Wärmeabgabe hervorruft. Die in den Gasen befindlichen,
unverbrannten Kohleteilchen werden abgefangen, zum Teile auf dem Roste
niedergeschlagen und verbrannt. Der Dampf verbrauch des Gebläses wird von dem
Erfinder auf weniger als 1 v. H. des im Kessel erzeugten Dampfes angegeben. Auf
Grund von nicht amtlichen Versuchen will man ferner festgestellt haben, daß durch
den Einbau des beschriebenen Apparates in Dampfkesselfeuerungen Kohlenersparnisse
von 16,9 v. H. erzielt wurden. Die Herstellerin betont schließlich besonders die
eintretende Dissoziation des Wasserdampfes, aus der sie günstige Folgen erwartet,
während ein Gutachten dem Dampfe eine katalytische Wirkung zuschreibt. Die
letztgenannte Annahme beruht zweifellos auf einem Irrtume. Katalysatoren beteiligen
sich nämlich in keiner Weise an den chemischen Prozessen, deren Beschleunigung sie
verursachen. Diese Voraussetzung trifft aber im vorliegenden Falle nicht zu. Aber
auch hinsichtlich des Wasserdampfzerfalles und seiner Wirkungen scheinen Zweifel
sehr berechtigt. Nimmt man beispielsweise die Temperatur im Feuerraum eines
Dampfkessels zu 1500° an, so ist der Dissoziationsgrad des Dampfes = 0,14. Es
enthält also 1 kg 0,14 v. H. des Gewichtes dissoziierten Wasser- und Sauerstoff.
Hieran ist der Wasserstoff mit 1/9 beteiligt. Es kämen somit auf 1 kg Dampf etwa
0,155 g Wasserstoff, dessen Heizwert 29 WE/g ist. Demnach würden bei einer
Wiedervereinigung der dissoziierten Bestandteile rund 5 WE/kg frei. Nimmt man ferner
an, daß in dem betrachteten Falle die stündliche Dampferzeugung 3000 kg und der
Verbrauch für die Düsen 0,75 v. H. der Kesselleistung ist, so werden im genannten
Zeitraume 22,5 kg verarbeitet. Hieraus könnte man bei der angenommenen Temperatur
infolge der Dissoziation 5 . 22,5 = 112,5 WE/St. gewinnen, was praktisch natürlich
ganz bedeutungslos ist. Erst bei Temperaturen von 2–3000° tritt ein
Wasserdampfzerfall ein, dessen Wirkung bemerkenswert wäre. Nun erscheint es aber
überhaupt fast undenkbar, daß an der Feuerbrücke freier Wasserstoff in Gegenwart von
Sauerstoff auftritt, denn ein solches Gemenge gibt schon bei 580–590° und 1
at.-Ueberdruck Knallgas. Fernerhin dürfte man infolge der geringen eingeblasenen
Dampfmengen auf ein wirksames Abfangen von Flugkoks nicht rechnen können. Der
Nutzen, welchen der Einbau der beschriebenen Vorrichtung bietet, wird also hinter
den Erwartungen sehr zurückbleiben. Recht bemerkbar werden sich aber gewisse Mängel
machen. Blasen nämlich die Düsen stark nach vorn, so liegt die Gefahr vor, daß die
Wärme gegen die Feuertüren getrieben wird. Ueberdies muß die Drosselung des
Düsendampfes von der Kesselspannung auf 2,5 at. als unwirtschaftlich bezeichnet
werden. Wenn Dampf von mindestens 2 at. Druck nicht zur Verfügung steht, so soll mit
Hilfe einer durch Wasser gespeisten „Patrone“ der Zerfall und die Verdampfung
der zugeführten Flüssigkeit bewirkt werden. Hierzu sei bemerkt, daß bei Benutzung
von Natriumamalgam zur Zerlegung 23 kg Natrium notwendig sein würden, uni den
Wasserstoff aus 18 kg Wasser freizumachen. Eine Zersetzung auf elektrolytischem Wege
ergäbe einen sehr bedeutenden Verbrauch an elektrischer Energie. Auch ein
Herbeiführen des Zerfalles durch glühendes Eisen scheint ausgeschlossen, denn dieser
würde gemäß der Formel 3 Fe + 4 H2O = Fe2O3 + 4 H2 erfolgen und der hierdurch gekennzeichnete Vorgang
führt oberhalb 150° zu einem Gleichgewichte, da Fe2O3 durch H2O reduziert wird. Außerdem besäße eine Wasserdampfdissoziation durch
chemische Mittel nicht die Betriebssicherheit, welche man für Kesselhäuser fordern
muß.
Nicht unerwähnt möge es bleiben, daß es überhaupt falsch ist, den Einbau von
Dampfstrahlgebläsen schematisch ohne Berücksichtigung der Eigenart der Anlage zu
empfehlen. Es wäre beispielsweise bei Verfeuerung von Rohbraunkohle mit hohem
Wassergehalte das Ein-blasen von Dampf geradezu schädlich. Bei derartigem Brennstoff
ist es vielmehr angezeigt, einen Ventilator zur Erzeugung des Unterwindes zu
benutzen. Für dessen Antrieb empfiehlt man neuerdings vielfach Klein-Dampf-turbinen.
Es darf aber nicht vergessen werden, daß diese Maschinen bisher bei den in Frage
kommenden geringen Baugrößen verhältnismäßig unwirtschaftlich arbeiten. Auch laufen
sie erst bei hinreichender Entwicklung von Dampf an, was zur Folge hat, daß gerade
beim Anfeuern der Unterwind fehlt.
(Doevenspeck in Heft 14 der Zeitschrift für Dampfkessel und Maschinenbetrieb.)
Schmolke.
Kohlenstaubfeuerung in Amerika. Obgleich Versuche mit
Kohlenstaub schon nahezu vor 100 Jahren angestellt worden sind, wurde er praktisch
als Brennstoff erst seit 1895 angewandt. Die Zementindustrie, durch das dauernde
Steigen der Oelpreise gezwungen, machte sich die 1894 mit Kohlenpulver angestellten
Versuche zunutze, und so wurde 1895 die Kohlenstaubfeuerung in amerikanischen
Zementfabriken eingeführt. Heute werden 90 v. H. der Erzeugung Amerikas an Zement in
kohlenstaubgefeuerten Oefen gebrannt. In andere Industriezweige hat gepulverte Kohle
erst während des letzten Jahrzehnts Eingang gefunden. 1919 wurden in Amerika etwa
10–12000000 t Kohlenstaub für industrielle Zwecke verbraucht; davon 6000000 t in
Zementfabriken; 2000000 t verfeuerte die Eisen- und Stahlindustrie, 1500000 wurden
in Kupferraffinerien verbraucht und 2500000 zur Krafterzeugung in Zentralen.
(Chemical and Metallurgical Engineering, 1921,9. Febr., S. 251).
K.
Brunnentechnik.
Wassergewinnung durch Rohrbrunnen. Nicht nur zur
Beschaffung von Trink- und Nutzwasser für die Wasserwerksanlagen von Städten und
Ortschaften, sondern auch besonders für die Gewinnung der mitunter bedeutenden
Wassermengen, die die industriellen Werke für Fabrikations-, Kühl-, Kondensations-
und alle möglichen anderen Zwecke benötigen, hat sich die Anlage von Rohrbrunnen
immer mehr Bahn gebrochen und die früher übliche Ausführung großer und teurer
Schachtbrunnen nach und nach verdrängt. – Haupsächlich bei den ohne Unterbrechung
durcharbeitenden Fabriken stellte sich heraus, daß der etwas größere Fassungsraum
des alten Schachtbrunnens ohne jede Bedeutung ist, wenn ihm der nötige Wasserzufluß
fehlt. Handelt es sich also nicht etwa darum, nur für vorübergehenden stärkeren
Wasserverbrauch einen Wasservorrat in einem gemauerten Brunnen aufzuspeichern – was
in den meisten Fällen doch nur unvollkommen gelingt – sondern für den durchlaufenden
Betrieb jederzeit die erforderliche Wassermenge zur Verfügung zu haben, so kann dies
in durchgreifender Weise nur durch eine entsprechende Anzahl von Rohrbrunnen geschehen,
die im Gelände so angeordnet und verteilt werden, daß sie den Grundwasserstrom
soweit als möglich erfassen und seine Wassermenge voll zur Versorgung des Werkes
heranziehen. Die Dimensionierung dieser Rohrbrunnen, ihr Bau im Besonderen sowie
ihre Anordnung und Verteilung auf den zur Verfügung stehenden Grundstücken kann aber
jeweils nur nach den örtlichen, geologischen, hydraulischen Untergrundverhältnissen,
die nötigenfalls durch vorausgehende Versuchsbohrungen aufgeklärt werden müssen,
bestimmt und nur an Hand einer reichen Erfahrung befriedigend gelöst werden,
Textabbildung Bd. 336, S. 172
Rohrbrunnen-Anlage System Reuther v. 100–1850 mm l. W.
Es ist daher meist eine Vertrauensfrage, wem man die Projektierung und Ausführung
derartiger Arbeiten übertragen will, und es erscheint in einem solchen Falle stets
angezeigt, sich zuvor über die bisherige Tätigkeit und Erfolge des betr.
Unternehmers auf diesem Gebiete zu unterrichten.
Diesem Bestreben entgegenkommend hat die Firma Bopp &
Reuther in Mannheim-Waldhof, deren Tiefbau-Abteilung
sich schon seit dem Jahre 1882 in umfangreichem Maße auf diesem Gebiete betätigt und
bis jetzt schon über 5000 Anlagen erstellt hat, eine reich illustrierte Druckschrift
„Wasserbeschaffung durch Tiefbohrungen für alle
Zwecke – Wasserversorgung durch Rohrbrunnen eigenen Systems“
herausgegeben. Es ist daraus zu entnehmen, daß die genannte Firma mit Bohrgeräten
von 100 bis 1850 mm 1. W. ausgerüstet ist, daß sie über maschinelle Einrichtungen
für große Tiefen und außerdem über Apparate für pneumatische Abteufungen
verfügt und daß sie also wohl allen auf diesem Gebiete an sie herantretenden
Anforderungen gewachsen ist. Ihr Tätigkeitsgebiet erstreckt sich weit über die
Grenzen des Deutschen Reiches hinaus, denn sie kann in einem Verzeichnis
ausgeführter Anlagen eine ganze Reihe derartiger Arbeiten in den Niederlanden, in
Frankreich, Italien, Oesterreich, Rumänien, in der Schweiz usw. aufführen und sich
also auf einen internationalen Ruf stützen.
Wärmewirtschaft.
Rundschau. (Sonderheft des V. D. I.) Dipl.-Ing. Schulte, Essen, bespricht die „Wärme Wirtschaft auf
Zechen“. Für Zechen ist besonders die Verwertung der Abwärme, die Ansiedlung
wärmeverbrauchender Industrien von größter Wichtigkeit. Das Gleiche gilt für die
Verfeuerung minderwertiger Stoffe.
Ein Artikel von Dipl.-Ing. H. R. Trenkler, Berlin, ist den
„Aufgaben und Zielen der Vergasung in der Wärmewirtschaft“ gewidmet;
Dipl.-Ing. Berner, Magdeburg, erörtert das wichtige
Gebiet der „Dampfkesselfeuerungen“; Prof. Dr. A. Loschge gibt Mitteilungen über die „Verfeuerung minderwertiger
Brennstoffe auf Wanderrosten“. Ein weiterer, sehr lehrreicher Artikel von
Dipl.-Ing. Ludwig Schneider, München, befaßt sich mit den
„Problemen und Ergebnissen der Abwärmeverwertung“. Die „Kraft- und
Wärmewirtschaft in der chemischen Industrie“ schildert Dipl.-Ing. Sarazin, Berlin; „Die Wärme Wirtschaft in der
Rübenzuckerindustrie“ Dr. H. Claaßen, Dormagen;
„Ueber Betriebskontrollle und Dampfmesser“ gibt Dipl.-Ing. Anton Gramberg, Frankfurt a. M., nähere Mitteilungen.
In einem Anhange werden die Wechselwirkungen und die Grundlagen einer richtigen
Wärmeausnutzung in der Landwirtschaft, im Bauwesen, in der Lederindustrie usw. noch
weiter behandelt.
Prof. Marx.