Ueber die Konservierung von Grubenholz und Telegraphenstangen macht Br. Simmersbach ausführliche Mitteilungen. Er erörtert zunächst die Einteilung der verschiedenen Holzarten, ihre chemische Zusammensetzung und ihre Festigkeitseigenschaften. Alle Hölzer vertragen sehr schlecht den Wechsel zwischen Trockenheit und Feuchtigkeit, es ist daher eine überaus wichtige Aufgabe der holzverwertenden Industrien, die Widerstandsfähigkeit der Holzarten zu erhöhen. Bei der Zerstörung des Holzes spielen Bakterien eine wesentliche Rolle, sie rufen Verwesung, Vermoderung oder Fäulnis hervor, wobei der Holzsaft die Nahrungsstoffe für die Kleinlebewesen liefert. Als weitere Schädlinge des Holzes sind gewisse Pilze zu nennen, die die bekannten Erscheinungen der Trockenfäule, der Rotstreifigkeit, der staubigen Verwesung und andere hervorrufen.

Eines der wirksamsten Schutzmittel gegen alle diese Schädigungen ist die Imprägnierung des Holzes, die unter Anwendung der verschiedenartigsten chemischen Stoffe sowie mannigfacher Methoden heute sehr verbreitet ist. Von einem guten, praktisch brauchbaren Imprägnierungsmittel verlangt man, daß es tief in das Holz eindringt und eine gut konservierende Wirkung hat, daß es der Auslaugung widersteht und endlich billig ist. Folgende Methoden haben sich hierfür am besten bewährt: Die Imprägnierung mit Quecksilberchlorid nach dem Verfahren von Kyan, Imprägnierung mit Kupfersulfat nach dem Verfahren von Boucherie, Imprägnierung mit Zinkchlorid nach dem Verfahren von Burnett, Imprägnierung mit kreosothaltigen schweren Teerölen nach dem ursprünglichen Verfahren von Bethell und schließlich die Imprägnierung mit Salzen der Fluorwasserstoffsäure nach Malenkovic und Netzsch. Daneben sind noch andere Schutzstoffe, wie z.B. Wolframverbindungen in Gebrauch. Der Imprägnierung unterworfen werden Eisenbahnschwellen, Telegraphenstangen, Grubenholz sowie Holz für Pflasterungen und Wasserbauten.

Die Holzimprägnierung mit Quecksilberchlorid, welches Salz unter allen genannten chemischen Verbindungen die größte antiseptische Wirkung hat, wurde im Jahre 1832 von Kyan erstmalig in größerem Maßstabe angewandt. Die Anwendung dieses Verfahrens ist sehr einfach, denn man braucht nur das lufttrockene, fertig bearbeitete Holz durch Eintauchen in eine schwache Sublimatlösung zu tränken. Wegen der Giftigkeit des Sublimats ist das Verfahren nicht verwendbar, wenn es sich um die Imprägnierung von Bauholz für Wohnhäuser handelt, ebensowenig läßt sich für Wasserbauten bestimmtes Holz auf diesem Wege imprägnieren, weil das Sublimat von dem Wasser leicht ausgelaugt wird; das Verfahren kommt somit in erster Linie für Eisenbahnschwellen in Betracht. Zum Tränken benutzt man verschließbare Bottiche aus Holz oder Zementbeton, die mit Sublimatlösung gefüllt sind, und in die die Hölzer schichtweise derart eingelegt werden, daß sie weder sich selbst noch die Wandungen berühren. Die Tränkung erfordert bei weichem Holz acht bis zehn Tage, bei hartem Holz zwölf bis vierzehn Tage. Nach beendeter Tränkung wird der Bottich ausgepumpt und das Holz mit Wasser abgespült. Hierauf muß das Holz noch einige Monate an der Luft lagern, damit die Sublimatlösung recht tief eindringt.

Die Holzimprägnierung mit Kupfervitriol, die 1846 von dem französischen Arzt Boucherie vorgeschlagen wurde, ist zwar billiger, dafür aber auch viel weniger wirksam, sie findet hauptsächlich zur Imprägnierung von Telegraphenstangen Anwendung. Ursprünglich wurde das Verfahren in der Weise ausgeführt, daß man den zu imprägnierenden, schräg liegenden Baumstamm auf der einen Stirnseite mit einer Verschlußplatte versah, wodurch eine kleine Kammer gebildet wurde, in die die Kupfervitriollösung aus einem in etwa 10 m Höhe aufgestellten Druckbehälter eingeleitet wurde. Durch den Flüssigkeitsdruck von 1 at wird der Holzsaft aus dem Baumstamm herausgedrängt und durch die Imprägnierungsflüssigkeit ersetzt. Die Imprägnierung dauert bei Buchenholzschwellen etwa 48 Stunden, bei Eichenholzschwellen dagegen etwa 100 Stunden. Man hat festgestellt, daß 1 m3 Eichenholz ungefähr 25 kg, Kiefernholz dagegen 57 kg und Buchenholz gar 95 kg Kupfervitriollösung aufsaugt. Ende 1909 waren von unseren hölzernen Telegraphenstangen etwa 90 v. H. nach dem Boucherie-Verfahren imprägniert, alle anderen Tränkverfahren stehen hier also weit zurück. Die Tränkung einer Telegraphenstange nach dieser Methode erfordert neun bis dreizehn Tage; die Stangen werden ferner, so weit sie in die Erde getrieben werden, außen noch mit einem Teeranstrich versehen. Von Pfister wurde vorgeschlagen, die Tränkung des Holzes mit Kupfervitriollösung mit Hilfe einer Druckpumpe auszuführen, wodurch die Imprägnierungszeit für den einzelnen Holzstamm erheblich verkürzt wird.

Das zuerst von Burnett benutzte Zinkchlorid zeichnet sich zwar durch seine Billigkeit aus, steht aber hinsichtlich seiner antiseptischen Wirkung dem Quecksilberchlorid sowie dem Kupfervitriol nach. Infolge seiner leichten Löslichkeit in Wasser wird das Zinkchlorid ferner aus dem Holze leicht ausgelaugt. Die Imprägnierungsflüssigkeit wird allgemein durch Auflösen von Zinkspänen oder Zinkasche in Salzsäure hergestellt; die Lösung soll in 60 Teilen ein Teil Zinkchlorid enthalten und darf nicht sauer reagieren. Durch einfaches Tränken des Holzes in dieser Lösung läßt sich keine ausreichende Konservierung erzielen, vielmehr muß man zunächst den Holzsaft durch Dämpfen und durch Anwendung der Luftpumpe entfernen, worauf die Zinkchloridlösung unter hohem Druck eingepreßt wird. Hierzu benutzt man eiserne Kessel von etwa 12 m Länge und 2 bis 2,5 m ∅, in die das zugeschnittene Holz auf kleinen Wagen eingebracht wird. Die Kessel besitzen eine abnehmbare, mit einem Kran bewegliche Kopfwand, die luftdicht aufgeschraubt werden kann, ferner sind sie mit Sicherheitsventil, Lufthahn, Wasserablaßhahn sowie mit Verbindungsrohren für den Dampfkessel, die Luftpumpe und die Druckpumpe ausgerüstet. Das Holz wird in diesen Kesseln bei einem Druck von 3 bis 4 at mindestens zwei Stunden lang gedämpft, dann wird eine Luftverdünnung von etwa 523 mm Quecksilbersäule hergestellt, wodurch das Wasser und der Saft aus dem Holze heraustreten; hierauf läßt man die auf 50 bis 65° vorgewärmte Zinkchloridlösung eintreten, stellt die Luftpumpe ab und erzeugt mit Hilfe der Druckpumpe einen Ueberdruck von 7 at, der bis zu drei Stunden aufrecht zu erhalten ist. Während dieser Zeit werden die Hölzer ihrer ganzen Länge nach von der Zinkchloridlösung durchsetzt; sie müssen dann noch sechs bis zwölf Wochen lagern, ehe sie verwendungsreif sind. Die Lebensdauer der in dieser Weise imprägnierten Eisenbahnschwellen beträgt bei Eichenholz im Mittel 19½ Jahre, bei Buchenholz 15 bis 18 Jahre und bei Kiefernholz 14 bis 16 Jahre. Die Gewichtzunahme infolge der Imprägnierung beträgt bei Eichenschwellen 5 bis 10 v. H., bei Buchen- und Kiefernschwellen 30 bis 45 v. H. Mit Zinkchlorid imprägnierte Hölzer ertragen einen Oelanstrich, die nach den beiden vorhergehenden Verfahren imprägnierten Hölzer dagegen nicht ohne weiteres. Anstelle von Zinkchlorid verwendet man auch naphthalinsulfosaures Zink, welche Verbindung infolge ihrer geringeren Löslichkeit weniger leicht ausgelaugt wird.

Auf derselben Grundlage beruht auch die von Bethell angegebene Methode zur Holzimprägnierung mittels kreosothaltiger Teeröle, nur tritt hier an die Stelle des Dämpfens das Dörren des Holzes mittels heißer Luft in großen Trockenöfen. Schon im Jahre 1840 erhielt Bethell in England ein Patent auf sein Verfahren, das jedoch erst in Deutschland größere Verbreitung erlangte. Anfangs wurden nur die Hartholzschwellen mit Teeröl imprägniert, und erst als die Teerölerzeugung durch die Ausbreitung der Kokereiindustrie stark zunahm, konnte das Teeröl auch für die kiefernen Schwellen in Frage kommen. Das Imprägnieröl ist ein Gemisch von verschiedenen zwischen 200 und 240° siedenden Verbindungen, unter denen namentlich die neutralen Bestandteile und nicht, wie man früher annahm, die Phenole die Träger der konservierenden Eigenschaften sind. Obwohl das Teeröl zur Holzkonservierung bei weitern am besten geeignet ist, hat es doch erst in neuerer Zeit große Verbreitung erlangt, seitdem wir in dem von Rüping erfundenen Verfahren eine wirtschaftliche Imprägnierungsmethode besitzen. Bei allen älteren Ausführungsarten des Verfahrens wurde nämlich zu viel Teeröl verbraucht, so daß die Imprägnierung recht kostspielig war. Bei dem Rüping-Verfahren werden die Zellen vor dem Eindrücken des Teeröls nicht wie bisher leergepumpt, sondern im Gegenteil mit Druckluft angefüllt. Hierauf wird unter noch höherem Druck Teeröl in das Holz gedrückt, bis es nichts mehr aufnehmen kann. Sodann wird das überschüssige Teeröl abgelassen und das Holz noch einige Zeit einem Vakuum ausgesetzt. Hierdurch wird das nicht von den Zellwandungen aufgenommene Teeröl wieder aus dem Holz entfernt, was eine große Ersparnis an Teeröl bedeutet. Ferner nimmt die Festigkeit des Holzes durch diese Art der Imprägnierung bis zu 30 v. H. zu. Nach dem Rüping-Verfahren wurden im Jahre 1910 in 52 Imprägnierungsanstalten schon mehr als 20 Millionen Eisenbahnschwellen durchtränkt. Die wissenschaftlichen Grundlagen dieses Verfahrens wurden durch die eingehenden Untersuchungen von Dipl.-Ing. Seidenschnur erforscht und vertieft. Er beobachtete unter anderem, daß die Kohlenwasserstoffe des Erdöls an sich keine holzkonservierenden Eigenschaften haben, wohl aber, wenn sie mit Schwefel destilliert werden. Diese Erkenntnis ist wichtig für solche Länder, die über Erdöl verfügen, wo jedoch Steinkohlenteer schwer zu beschaffen ist.

Die bei den deutschen Eisenbahnverwaltungen üblichen Tränkungsverfahren sind im Original in einer Tabelle übersichtlich zusammengestellt. Man erkennt daraus, daß die Teeröltränkung heute bei weitem vorherrscht. Das Chlorzinkverfahren, aber auch nur in Verbindung mit der Teeröltränkung, ist noch in Sachsen und bei einigen Privatbahnen in Anwendung. Bei dem Rüping-Verfahren nimmt 1 m3 Kiefernholz 63 kg Teeröl auf, die Tränkkosten betragen 6 bis 9 M für 1 m3.

Das jüngste Imprägnierungsverfahren ist die Tränkung des Holzes mit Lösungen von Fluoriden; hierauf hat zuerst Malenkovic im Jahre 1907 hingewiesen, weitere Versuche veröffentlichte Netzsch im Jahre 1909.

Zur Beurteilung des Wertes der verschiedenen Imprägnierungsmittel sind nur solche Erfahrungen aus der Praxis verwendbar, die sich über eine längere Reihe von Jahren erstrecken. Sehr wertvolle Beiträge hierzu liefern die statistischen Aufzeichnungen unserer Reichstelegraphenverwaltung über die Standdauer der Telegraphenstangen. Diese Statistik, die einen Zeitraum von mehr als 50 Jahren umfaßt, enthält getrennte Angaben über die Standdauer von nicht konservierten Stangen sowie von solchen Stangen, die nach den einzelnen Verfahren behandelt sind; aus diesem Grunde ist sie für die Beurteilung der einzelnen Verfahren besonders wertvoll. Wie die folgende Zusammenstellung zeigt, ist bei der Telegraphen Verwaltung ganz überwiegend die Imprägnierung mit Kupfervitriol in Anwendung. Im Jahre 1909 kamen auf 100 Telegraphenstangen

mit Kupfervitriol getränkt 89,9 mit Zinkchlorid getränkt 0,4 mit Teeröl getränkt 3,0 mit Quecksilberchlorid getränkt 5,5 nach anderen Verfahren behandelt 0,1 überhaupt nicht konserviert 1,1

Diese Angaben beziehen sich auf eine Gesamtzahl von mehr als 6,5 Millionen Telegraphenstangen. Die mittlere Gebrauchsdauer der Stangen beträgt nach Christiani bei Imprägnierung

mit Kupfervitriol 13,4 Jahre mit Zinkchlorid 12,2 „ mit Teeröl 22,3 „ mit Quecksilberchlorid 14,5 „ nach anderen Verfahren 6,0 „ ohne Imprägnierung 7,9 „

Diese Zahlen, die die bis zum Jahre 1909 gemachten Beobachtungen darstellen, zeigen deutlich die große Ueberlegenheit des Teerölverfahrens, weshalb dieser Imprägnierungsmethode denn auch in den letzten Jahren erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt wird.

Von hoher Bedeutung sind die verschiedenen Imprägnierungsverfahren auch für die Konservierung des Grubenholzes, das in einer Menge von mehr als 5 Mill. Kubikmeter jährlich in Deutschland verbraucht wird. Für die Tränkung des Grubenholzes werden außer den genannten Methoden noch einige andere benutzt, so die Imprägnierung mit schwefelsaurer Tonerde, Eisenvitriol, Chlormagnesium und andere. In den letzten Jahren sind zahlreiche weitere Konservierungsmittel und -Verfahren vorgeschlagen worden, die Verfasser kurz aufführt. Wegen der Einzelheiten sei auf das Original verwiesen. (Telegraphen- und Fernsprechtechnik 4. Jahrgang Nr. 1 bis 3.)

Sander.

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Stand der Kohlenstaubfeuerungen in Deutschland. (A. B. Helbig. Stahl und Eisen 1915 S. 1174.) Die Einführung des Drehofens in die deutsche Zementindustrie bot die Anregung für die Durchbildung und Vervollkommnung der Kohlenstaubfeuerung in Dampfkesselbetrieben, die anfänglich an den zu hohen Mahlkosten, dem zu groben und daher zu wenig zweckentsprechend verbrennlichen Kohlenstaub und den mangelhaften Kohlenstaub-Zuteilapparaten scheiterte. Gefördert wurde sie auch wesentlich durch die Anwendung der Rohrmühle, die allerdings eine sorgfältige Trocknung der Kohle, die wieder erst durch Einführung der Trockentrommeln möglich war, zur Bedingung machte. Mit der Vervollkommnung der Mahlvorrichtungen steigerten sich bald auch die Anforderungen an die Feinheit des Staubes dergestalt, daß man sich im Anfange mit 8 bis 10 v. H. Rückstand auf dem Siebe von 900 Maschen für 1 cm2 begnügte, während heute vielfach mit demselben Rückstande auf dem Siebe von 4900 Maschen gearbeitet wird.

Dieser Vervollkommnung der Mahlvorrichtungen folgte auch notwendigerweise eine Verbesserung der Zuteilvorrichtungen. Während früher hierzu Bürsten und Bänder genügten, haben sich zur Zuteilung des feinen Staubes nur Schnecken mit Reibradantrieb bewährt.

Für den Betrieb des Drehofens hat sich Kohle mit 14 bis 24 v. H. flüchtigen Bestandteilen am besten bewährt. Andere Kohle muß feiner gemahlen werden.

Die allgemeine deutsche Arbeitsweise ist die, einen Teil der Verbrennungsluft als Kohlenstaubträger in die Feuerstellen zu blasen und den Rest der Luft durch künstlich geschaffenen Unterdruck an die Verbrennungsstelle zum Feuer zu leiten. Dabei kann man durch Abstimmen der Ventilatorluft auf den Ofenzug, richtige Feinung der Kohle und richtiges Arbeiten der Zuteilvorrichtungen, mit Sauerstoffgehalten von höchstens 0,5 v. H. in den Abgasen der Drehofen arbeiten. Da die richtige Zündung des Kohlenstaub-Luftgemisches vor allem von der hohen gleichmäßigen Temperatur der Feuerstelle abhängt, kann dieser geringe Luftüberschuß auch bei metallurgischen Oefen sicher eingehalten werden, zumal dort meist noch ein großer Wärmespeicher vorhanden ist. Hier scheint sich auch der Abfallkoks der Hütten verwenden zu lassen, sobald er wirtschaftlich so fein gemahlen werden kann, daß er in Staubform zur Verbrennung gelangt.

Bei den bis vor kurzem hauptsächlich verwendeten Rohrmühlen, Kugelmühlen mit Windsichtung, Verbundmühlen und Horizontalkugelmühlen mit Sieben liegt bei einem Staube von nicht mehr als 10 v. H. Rückstand auf dem Siebe von 4900 Maschen die Leistung für die Nutzpferdestunde bei 30 kg und darunter. Neuerdings haben sich Ringmühlen mit Windsichtung für die Vermahlung besonders bewährt. Die sogenannte Offensiv-Ringmühle vermahlt Kohlen bis zu einem Wassergehalt von etwa 4 v. H. ungetrocknet ohne Betriebsschwierigkeiten, wobei Leistungen von 50 bis 70 kg für die PS-Stunde erreicht werden.

Bei der Einführung der Kohlenstaubfeuerung auf Hütten wird man zweckmäßig den ganzen Kohlen- und Koksabfall zusammen vermählen.

Die Betriebskosten für die Vermahlung betragen bei einem Preise von 2,5 Pf. für die KW/Std. je nach der Mahlbarkeit der Kohle 28 bis 40 Pf. für die Tonne, sind also sehr gering. Auch die Unterhaltungskosten sind gering.

Die Firma Gebr. Pfeiffer, Barbarossawerk in Kaiserslautern hat mit ihrer Versuchsanlage den Bau einer billigen Mühle bis 500 kg Stundenleistung ermöglicht und gezeigt, daß ruhendes Mauerwerk ohne Nachteil wochenlang mit der Kohlenstaubflamme befeuert werden kann, sobald es richtig ausgeführt ist. Die Temperatur des Feuerraums überschritt 1500° C. Bei einem theoretisch höchsten Kohlensäuregehalt von 18,7 v. H. wurden 18 v. H. erzielt. Der Verfasser behauptet, daß bei Oefen der Eisenindustrie Kammerschäden vermieden werden, auch durch Vorbau geeigneter Staubkammern Verunreinigungen des Gutes ebenso wie bei Beheizung mit Generatorgas verhütet werden können.

Eine Explosionsgefahr ist bei richtig gebauten Mühlen, Trockenanlagen und Silos nicht vorhanden. Gase entwickeln sich aus der fein gemahlenen Kohle nicht. Die deutsche Mahl- und Brenntechnik ist soweit entwickelt, daß die Hüttenindustrie mit wirtschaftlich großem Erfolge die Generatorgasfeuerung durch Kohlenstaubfeuerung ersetzen könnte.

Loebe.

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Graphisches Verfahren zur Vorausbestimmung der Erwärmung von Bahnmotoren. Die Ermittlung der richtigen Motorgröße macht besonders bei Motoren für Fahrzeugantrieb erhebliche Schwierigkeiten. Die Höchstwerte der Zugkraft und der Geschwindigkeit, also die entsprechenden Leistungen, lassen sich zumeist zwar aus den als bekannt anzusehenden Betriebsbedingungen ableiten und geben für die Festlegung der Charakteristik des gesuchten Motors genügende Anhaltspunkte. Die Veränderlichkeit dieser Werte nach der Zeit bzw. ihr Einfluß auf Erwärmung des Motors ist jedoch so unbestimmt, daß die Wahl der Motorgröße mit Rücksicht auf Erwärmung mehr Gefühlssache wird. Dieser Unsicherheit soll ein Ermittlungsverfahren von H. Engel (Elektr. Kraftbetriebe und Bahnen 14. November 1915) ein Ende machen. Es ist allerdings der benötigten umfangreichen Unterlagen wegen wohl nur größeren Firmen zugänglich, immerhin ist der Nutzen groß genug. Das Verfahren setzt voraus, daß von einer größeren Reihe ausgeführter Motoren Prüffeldaufnahmen der Art vorliegen, daß für verschiedene Belastungen und bei verschiedenen Geschwindigkeiten Kurvenscharen über die entsprechenden Erwärmungen aufgezeichnet werden können, wie die Abb. zeigt. Beispielsweise würde die Schaulinie a die Erwärmung eines Motors bei Belastung entsprechend ½ der Normallastverluste darstellen, g die Abkühlungslinie dazu, ausgehend von irgend einer höheren Temperatur, zweckmäßig 15° über der Grenztemperatur. Der Endpunkt sowohl des steigenden Astes a, als auch des fallenden g liegen nach Erreichung des Gleichgewichtzustandes naturgemäß auf gleicher Temperaturhöhe.

Weiter wird vorausgesetzt, daß ein den Verhältnissen der Strecke und dem vorgesehenen Fahrplan entsprechend ausgearbeitetes Fahrdiagramm vorliegt, das die Fahrgeschwindigkeit und die Leistungsaufnahme über die ganze Länge einer Betriebsperiode, die in der Regel wohl 24 Stunden umfassen wird, erkennen läßt.

Textabbildung Bd. 331, S. 78 Grenztemperatur; Erwärmung des Motors bei einer Leistung entsprechend Verlusten; Abkühlung; Leerlauf

Das Verfahren beginnt damit, daß das Fahrdiagramm in Abschnitte zerlegt wird, in denen die Arbeitsverhältnisse annähernd konstant sind. Es wird dann ein den Verhältnissen annähernd entsprechender Motor ausgewählt. Unter der Annahme, daß der Motor sich schon auf der Grenztemperatur befindet, entnimmt man den Erwärmungskurven für den ersten Streckenabschnitt den der Belastung und der Zeit entsprechenden Temperaturwert und trägt ihn über dem Fahrdiagramm ein. So wird für alle Streckenabschnitte verfahren, die zwischen den Kurven liegenden Werte werden interpoliert.

Der durch die aufgetragenen Punkte begrenzte Linienzug stellt also die Erwärmung des ausgesuchten Motors über das Fahrplanintervall dar. Das wesentlichste an ihm ist, ob die Erwärmung des Motors im Laufe des Linienzuges zu- oder abnimmt, und ob der Motor am Ende des Intervalls mit gleicher oder abweichender Temperatur als zu Anfang der Rechnung ankommt. Kommt er mit gleicher Temperatur an, und ist diese im Laufe des Zuges nirgends erheblich über die Grenze hinausgegangen, so war der Motor richtig bemessen. Fällt die Temperatur beständig, so war der Motor zu groß, im entgegengesetzten Falle war er zu klein. Ist weiterhin wohl die Endtemperatur annehmbar, doch übersteigt der Linienzug unterwegs die Grenzen, so würde auch dies besagen, daß der Motor nicht ausreicht. Jedoch bliebe in diesem Falle zu untersuchen, ob nicht die Zuglast oder die Zuggeschwindigkeit so abgeändert werden könnten, daß eine gleichmäßigere Beanspruchung eintritt, die gestatten würde, den gewählten Motor beizubehalten. Bei großer Unregelmäßigkeit im Verlaufe der Erwärmungslinie empfiehlt es sich, das Fahrdiagramm mehrfach zu durchlaufen und dabei die Anfangtemperaturen der zweiten Periode der Endtemperatur der ersten Periode gleichsetzen. Als Sicherheit gegen im Fahrplan nicht vorgesehene Unregelmäßigkeiten empfiehlt H. Engel, bei Bahnen für Personenbeförderung die zulässige Höchsttemperatur um 5°, für Lastbeförderung um 10° geringer einzusetzen.

Rich. Müller.

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Gemeinsame Probleme des Maschinenbaues. (Von K. Kutzbach, Z. d. V. d. I. 1915 Nr. 42, 44, 45.) Die Abhandlung stellt sich die Aufgabe, einige bisher wenig beachtete, aber doch wichtige Spezialbetrachtungen allgemein bekannt zu geben. Es handelt sich hauptsächlich um folgende Darlegungen:

Die Festigkeitsberechnung der Konstruktionsteile von Maschinen und Bauwerken ist in den vergangenen Jahrzehnten bis zu einer gewissen Vollendung gebracht worden; allerdings ist die Voraussetzung, auf der sich fast alle diese Rechnungen aufbauen, die, daß die Spannungen sich über einen gegebenen Querschnitt nach einem einfachen Gesetz verteilen, für das bei Zug, Druck, Schub die gleichmäßige Beanspruchung aller Querschnittsteile und bei Biegung und Verdrehung die dem Abstande von der Nullschicht oder -Achse proportionale Beanspruchung gilt. Die schon vor etwa 60 Jahren von St. Venant gefolgerte Tatsache, daß Aussparungen oder Einkerbungen in homogenen Materialien die Spannungen in der Nähe dieser Stellen auf mindestens das Doppelte erhöhen, wurde fast durchweg unberücksichtigt gelassen, bis Preuß im Jahre 1912 experimentelle Untersuchungen darüber veröffentlichte. Kutzbach gibt einige Beispiele solcher Spannungserhöhungen für Zug- und Verdrehungsbeanspruchung in den Abb. 1 und 2 wieder. Der Spannungsverlauf kann etwa nach dem Gefühl gezeichnet werden, wenn man sich merkt, daß die größte Spannung das 7/3-fache der mittleren ist und daß bei gleichen Kräften die Spannungsflächen – die der gleichmäßig verteilten und der ungleichmäßig wirkenden Spannungen – einander gleich sein müssen. In ähnlicher Weise wie Nuten wirken scharfe Uebergänge aus einem schwächeren in einen stärkeren Teil desselben Stückes. Als zweckmäßige Ausbildung von Wellenansätzen oder Teilen zusammengesetzter Wellen ist demnach die der Abb. 3 zu nennen, deren Ansatzstellen die Abb. 4 in vergrößertem Maßstab zeigt und wo der Spannungsübergang durch das aufsitzende Material wenig gehindert allmählich stattfindet.

Textabbildung Bd. 331, S. 78 Abb. 1.

Textabbildung Bd. 331, S. 78 Abb. 2.

Die Verhältnisse bei der Lagerreibung sind nach einer Untersuchung von Gümbel ungefähr durch die Abb. 5 zu beschreiben. Der Zapfen liegt bei Bewegung nicht zentrisch im Lager, sondern nähert sich bei Rechtsdrehung der Schale auf der linken Seite, und zwar am meisten in der wagerechten Mittelebene. Der Oeldruck ist am geringsten an der Oelzuführungsstelle und verläuft nach der Kurve p der Abb. 5, er hat in der wagerechten Mittelebene des Lagers beiderseits den mittleren Betrag p0.

Textabbildung Bd. 331, S. 79 Abb. 3.

Textabbildung Bd. 331, S. 79 Abb. 4.

Als Unterschied der in entgegengesetzter Richtung auf den Zapfen einwirkenden Drücke wird die Kurve pr erhalten und hieraus durch die eingetragene Zerlegung die Kurve des senkrecht auf die untere Schale kommenden Druckes ps. In der Nebenabbildung sind die ps noch einmal senkrecht zu dem wagerechten Zapfendurchmesser d aufgetragen, und man bemerkt, daß die übliche Rechnung mit einem mittleren ps dem sehr gut entspricht.

Textabbildung Bd. 331, S. 79 Abb. 5.

Jedes Lager hat einen bestimmten Mindestwert der Reibungsziffer μ, der von der Zähigkeit η des verwendeten Oeles, der Winkelgeschwindigkeit w des Zapfens und dem mittleren Druck pm abhängt nach der Formel \mu\sim c\,\sqrt{\frac{\eta\cdot \omega}{p_m}}. Bei guten Lagern kann dieser Betrag nach Stribecks Messungen 0,002 bis 0,005 erreichen, was ungefähr dieselbe Reibungsziffer wie die guter Kugellager ist. Freilich gehört dazu eine nicht durch Nuten oder Risse im Lagermetall gestörte Oeldruckverteilung.

Bei rythmisch bewegten oder schwingenden Körpern macht sich leicht eine Verstärkung dieser Schwingungen an benachbarten, damit gekoppelten Teilen bemerkbar, und es handelt sich darum, die Verstärkung dieser Schwingungen zu vermeiden. Die Eigenschwingungszahl ne in der Minute für ein bestimmtes System ist näherungsweise aus der Gleichung n_e=\frac{300}{\sqrt{f}} zu bestimmen, wenn f die Federung infolge des Eigengewichts aus der mathematischen Mittellage in cm darstellt. Hat man mehrere Systeme miteinander verbunden, so ist bei reiner Parallelverschiebung die gemeinsame Schwerachse die Ruhestelle für jedes einzelne System, und damit kann ne leicht ermittelt werden. Bei drehenden Systemen gilt entsprechend l1 • (G1 • D1)2 = l2 • (G2 • D2)2, worin l die Abstände vom Ruhepunkt, G die Gewichte und D die Durchmesser sind, in welchen die Gewichte G konzentriert angenommen werden können. Aus der Grundgleichung für die Schwingungsschläge a2 und a1 zweier gekoppelter Systeme: a_2:a_1=\left(\frac{n}{n_e}\right)^2-1, worin ne die Eigenschwingungszahl des gesamten Systems und n die der einen Masse ist, folgt sofort, daß n=n_e\cdot\sqrt{2} den gefährlichsten Fall der „Resonanz“ darstellt, der unbedingt vermieden werden muß. Vorteilhaft ist n > 2ne, weil dann der Ausschlag der mitschwingenden Masse höchstens noch ein Drittel des Gesamtausschlages betragen kann. Bei schnellaufenden Wellen jeder Art sind diese ziemlich einfachen Untersuchungen von großer Bedeutung.

Stephan.

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Dieselelektrische Triebwagen. Durch die elektrische Kraftübertragung von der Verbrennungskraftmaschine auf die Wagenachse, ist es gelungen, die Schwierigkeiten zu überwinden, die sich einem unmittelbaren Antriebe der Wagenachsen durch die Verbrennungskraftmaschine entgegenstellen. Können an Stelle des teueren Benzols billige Treiböle durch Verwendung der Dieselmaschine treten, so werden die Betriebskosten für Triebwagen wesentlich verkleinert. Wird der Preis des Benzols für 100 kg noch zu 18 M angenommen, so kostet die Nutzpferdestunde 4,5 Pf., bei einem Brennstoffverbrauch von 250 g. Bei der Dieselmaschine entstehen für dieselbe Leistung 1,5 Pf. Kosten, da hier für die Nutzpferdestunde etwa 216 g Teeröl zum Preise von 5,50 M für 100 kg und 24 g Gasöl als Zündöl zum Preise von 14 M für 100 kg verbraucht werden.

Die Firma Brown, Boveri & Co. hat für die sächsischen Staatseisenbahnen mehrere Triebwagen mit dieselelektrischem Antriebe geliefert. Die Dieselmaschine stammt von der Firma Gebr. Sulzer, Winterthur, der Wagen von der Waggonfabrik A.-G., Rastatt und die elektrische Einrichtung von der Firma Brown, Boveri & Co., Mannheim, Die dieselelektrischen Triebwagen sind ähnlich den benzolelektrischen Triebwagen gebaut. Von einer mit der Dieselmaschine gekuppelten, fremderregten Dynamomaschine mit unmittelbar angebauter Erregermaschine wird elektrischer Strom erzeugt, der den Wagenmotoren mittels der einfachen Ward-Leonard-Schaltung zugeführt wird. Die Dieselmaschine läuft dabei mit annähernd gleichbleibender Drehzahl. Der Wagenkasten ruht auf zwei Drehgestellen, von denen das dreiachsige die Dieselmaschine, die Dynamo und die Erregermaschine, das zweiachsige Drehgestell dagegen die Elektromotoren trägt. Der Wagen hat an beiden Enden Führerstände, es sind zwei Abteile mit 49 bzw. 29 Sitzplätzen vorhanden. In jedem Führerstande sind außerdem noch 10 Stehplätze. Das Gesamtgewicht des Wagens ist 64 t, somit bestimmt sich das Platzgewicht zu 711 kg. Die Auspuffleitung mündet in ein über das ganze Wagendach hinführendes Rohr. Dieses ist beiderseits offen, so daß die Auspuffgase stets an dem in der Fahrtrichtung hinteren Rohrende austreten können. Ebenfalls auf dem Wagendache liegt der Luftkühler für das Kühlwasser. Zur Heizung des Wagens wird das Kühlwasser der Dieselmaschine teilweise herangezogen, das von der Kühlwasserpumpe durch die Heizrohrschlangen unter den Sitzen zum Kühler gedrückt wird. Beide Achsen des zweiachsigen und die Endachsen des dreiachsigen Drehgestells können gebremst werden. Die Bremsen können von jedem Führerstande aus mittels Handrad betätigt werden, wobei 35 v. H. des Raddruckes der gebremsten Achsen vom unbelasteten Wagen abgebremst werden. Die Betriebsbremse ist eine selbsttätige Luftdruckeinkammerbremse Bauart Westinghouse mit einer Bremskraft von 80 v. H. des Raddruckes. Die Bremsluft wird vom Luftverdichter der Dieselmaschine geliefert und auf 4 at Pressungsdruck verkleinert. Zum Sandstreuen vor den Rädern des zweiachsigen Drehgestells sind vier durch Druckluft von 10 at betriebene Vorrichtungen vorhanden.

Textabbildung Bd. 331, S. 80 Abb. 1.

Um die Gewichte der Dieselmaschine und des Generators zu tragen, erhält das Maschinendrehgestell drei Achsen. Die Stöße der Dieselmaschine werden vom Wagenkasten dadurch abgehalten, daß zwei getrennt auf den Achsen federnd gelagerte Rahmen angeordnet sind (Abb. 1). Der innere Rahmen b ist dabei mit der Dieselmaschine und dem Generator unmittelbar verschraubt und ruht nur auf den Innenachsbüchsen der beiden Endachsen, gegen die er mit starken Blattfedern abgestützt ist. Die Mittelachse wird also durch das Maschinengewicht nicht belastet. Der Außenrahmen c stützt sich mit Blatt- und Schraubenfedern auf die Außenachsbüchsen aller drei Achsen und nimmt das Gewicht des Wagenkastens auf. Durch geeignete Abmessungen der Blattfedern wird erreicht, daß der Raddruck der drei Achsen des Maschinendrehgestells gleich groß wird. Die elektrischen Motoren im zweiachsigen Drehgestell sind vollständig abgefedert. Zu diesem Zwecke war es notwendig, eine Blindwelle einzuschalten mit Antrieb der Achsen durch Kuppelstangen. Die Blindwelle wird durch Zahnräder mit einer Uebersetzung 1 : 3 angetrieben. Die Kurbeln sind um 90° gegeneinander versetzt, Blindwelle und Radsätze besitzen Gegengewichte.

Textabbildung Bd. 331, S. 80 Abb. 2.

Die Dieselmaschine ist als Viertaktmaschine gebaut. Die Verdichtung der Luft erfolgt in ihr bis auf etwa 35 at, wobei sich die Verbrennungsluft bis zu 600° C erwärmt. Der Brennstoff wird durch Preßluft von etwa 40 bis 65 at Druck, je nach der Maschinenbelastung, in die Zylinder fein zerstäubt eingeführt. Die Antriebsmaschine wird mit Preßluft angelassen, dann wird sie mit Gasöl betrieben. Ist die Maschine genügend erwärmt, was der Fall ist, wenn das Kühlwasser mit einer Temperatur von etwa 45° C abfließt, so wird auf den Betrieb mit Teeröl umgeschaltet. Das Treiböl besteht aus etwa 85 bis 90 v. H. Teeröl und 10 bis 15 v. H. Gasöl. Um beim Anlassen der Maschine sofort genügend viel Gasöl zur Verfügung zu haben, muß die Dieselmaschine vor ihrem Stillstande noch einige Zeit mit Gasöl laufen, damit sich die Brennstoffleitungen unterdessen mit Gasöl füllen. Die Dieselmaschine leistet bei etwa 440 Umdr./Min. und einem Brennstoffverbrauch von 240 g für die Nutzpferdestunde 200 PS und kann beim Anfahren auf kurze Zeit bis auf 250 PS überlastet werden. Mit Berücksichtigung des Oelverbrauchs für den Leerlauf sowie für den Verschiebedienst kann bei 50 km mittlerer Fahrgeschwindigkeit mit einem Brennstoffverbrauch von 0,65 kg für 1 km gerechnet werden. Die Brennstoffbehälter fassen 350 l Teeröl und 100 l Gasöl. Daraus ergibt sich für den Wagen ein Fahrbereich von etwa 600 km. Mit einer Maschinenleistung von 200 PS kann eine Wagengeschwindigkeit von etwa 70 km auf wagerechter Strecke erreicht werden. Zur Brennstoffersparnis und Geräuschverminderung kann die minutliche Drehzahl der Dieselmaschine auf der Fahrt im Gefälle, beim Auslaufen und während des Haltens auf Zwischenstellen von 440 auf etwa 180 verkleinert werden.

Textabbildung Bd. 331, S. 81 Abb. 3.Luftkompressor

Die Dieselmaschine besteht aus sechs in zwei Gruppen angeordneten Zylindern von 260 mm ∅ und 300 mm Hub. Um den verfügbaren Raum möglichst gut auszunutzen, sind die Zylinder in V-Form unter einem Winkel von 60° gegeneinander geneigt (Abb. 2). An die Dieselmaschine schließt sich ein dreistufiger Kompressor an, mit den Zylindern (Abb. 3). Die Kurbelarme der Welle sind mit Gegengewichten zum Massenausgleich versehen. An dem einen Wellenende befindet sich ein Schwungrad sowie die Kupplung für die Dynamomaschine. Das Anlaßventil 20 und der Indikatorhahn sind in den Zylinderkopf eingebaut. Außerdem ist hier noch das Ansaugeventil 18, das Auspuffventil 19 und das Brennstoffventil 17 angeordnet (Abb. 2). Sämtliche Ventile werden durch die Nockenwelle 21 gesteuert. Die Oeffnungsdauer und der Hub der Brennstoffventile werden von einem Regulator beeinflußt. Für je drei Zylinder ist noch eine gemeinsame Anlaßvorrichtung mit je einem Handgriff 15 und je einer Welle 15a vorhanden. Auf der Welle sitzt das Exzenter 15b, das als Lager für die Hebel zum Antrieb der Brennstoff- und Anlaßventile dient. In Stellung 1 sind die Exzenter so gedreht, daß beim Gange der Maschine die Steuerhebel die Anlaßventile nicht berühren und anheben. Es werden in dieser Stellung nur die Brennstoffventile betätigt. Stellung 2 ist die Ruhestellung der Maschine, in der weder Anlaß- noch Brennstoffventile bewegt werden. Stellung 3 ist Anlaßstellung. Die Brennstoffventile werden in dieser Stellung nicht mehr betätigt, die Anlaßventile werden aber zum Eintritt der Preßluft angehoben. Um die Maschine vor dem Anlassen in die richtige Stellung zu bringen, muß die Verdichtung in den Zylindern aufgehoben werden können. In Stellung 4 wird dies dadurch erreicht, daß die Anlaßventile an allen Zylindern offen gehalten werden, und durch die Anlaßluftleitung ein Druckausgleich zwischen den Zylindern stattfinden kann.

Textabbildung Bd. 331, S. 81 Abb. 4.Brennstoff- und Zylinderschmierpumpe.

Unmittelbar über der Maschine ist der zylinderförmige Brennstoffbehälter für Teer- und Gasöl angebracht. Von dem Behälter fließt das Oel der Brennstoffpumpe (Abb. 4) zu. Das Oel wird hier durch die gesteuerten Saugventile 23 von zwei dreifachen Tauchkolben angesaugt und in Einzelleitungen nach den Brennstoffventilen der Zylinder geführt. Außerdem ist eine besondere Zündölpumpe vorgesehen. Der dreistufige Kompressor (Abb. 3) liefert die Druckluft zum Anlassen, Einblasen des Brennstoffs, für die Bremse, die Pfeife und den Sandstreuer. Die Niederdruckstufe 30 gibt etwa 5 at Pressung und wird von einem Kolbenschieber 34 gesteuert. Die Mittelstufe für 15 bis 20 at Endspannung wird wie die Hochdruckstufe 32 durch Ventile gesteuert. Hinter jeder Druckstufe wird die Luft je einem der drei Kühlräume des Kühlers 28 zugeführt. Alle Zylinder der Dieselmaschine und des Kompressors, sowie die Luftkühler werden durch Wasser gekühlt. Die Temperatur des Kühlwassers soll beim Eintritt in die Zylinderkühlmäntel 40°, beim Austritt 70° betragen.

Die mit der Dieselmaschine gekuppelte achtpolige Dynamomaschine hat eine Leistung für 1 Stunde von 190 KW und eine Dauerleistung von 140 KW bei 300 V Klemmenspannung. Mit dieser Maschine ist eine sechspolige Erregermaschine von 7,5 KW Dauerleistung bei etwa 70 V Klemmenspannung gekuppelt. Sie gibt außerdem noch Strom zum Betriebe des Ventilators von 6 PS, zur Ladung der Batterien von 35 Zellen mit einer Kapazität von 95 Amperestunden, sowie zur Speisung von Hilfs- und Lichtstromkreisen ab. Die beiden Triebmotoren sind als Hauptstrommotoren gebaut. Sie haben zusammen eine Leistung für 1 Std. von 360 PS und eine Dauerleistung von 160 PS. Bei Störungen eines Motors lassen sich die Feld- und Ankerwicklungen sowie die Ausgleichsleitung durch je einen gemeinsamen Motorschalter abschalten. Der andere Motor ist dann noch imstande, den Wagen allein weiter zu fördern.

Der Betriebsbrennstoff wird in zwei im Erdboden eingebauten Behältern von je 15 m3 Inhalt gelagert, die mit Dampfheizschlangen zur Erhaltung des flüssigen Zustandes auch bei Kälte ausgerüstet sind.

Strecke Gasöl Teeröl Trieb-stoffkg/km kg kg/km kg kg/km Dresden – Döbeln (64 km)   9,8 0,15 49,2 0,77 0,92 Döbeln – Leipzig (70 km) 15,9 0,23 43,8 0,50 0,73

Bei der sächsischen Eisenbahn sind bereits auf verschiedenen Linien Probefahrten ausgeführt worden. Auf einer Steigung von 5 v. T. vermochte der Triebwagen mit einer Geschwindigkeit von 40 km die Stunde einen Anhängewagen von 47 t zu ziehen. Die größte Geschwindigkeit ohne Anhänger wurde auf wagerechter Strecke zu 75 km und mit einer Anhängelast von 47 t mit 50 km in der Stunde erreicht. Der Brennstoffverbrauch kann aus der vorstehenden Tabelle entnommen werden. (Elektrische Kraftbetriebe und Bahnen 1915 S. 301 bis 303, 309 bis 313 und 321 bis 326.)

W.

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Wirtschaftliche Behandlung der Eisen- und Stahlspäne. Im Anschluß an unseren Schaubericht über den gleichlautenden Aufsatz von R. Philipp (D. p. J. Bd. 331 Heft 3) legt Herr Philipp Wert darauf, festzustellen, daß die Gesellschaft Lauchhammer nur die Schrottpresse geschaffen und die Firma Henschel & Sohn die Firma Schmidt & Co. bei der Schaffung zweckmäßiger Zerkleinerungsanlagen unterstützt hat.

Loebe.

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Beschlagnahmefreie Lötlampen für Spiritus. In zahlreichen Handwerkzweigen ist die Lötlampe ein unentbehrliches Werkzeug. Da bisher in den weitaus meisten Fällen Benzinlötlampen im Gebrauch sind, so wurde infolge der Beschlagnahme dieses Brennstoffes die Benutzung der üblichen Lötlampen mehr und mehr unmöglich. Der einzige, ohne besondere Umstände zu beschaffende Brennstoff ist Spiritus, der jedoch in gewöhnlichen Benzinlötlampen nicht brennt.

Es wurde daher von der Spezialfabrik für Lötapparate, Gustav Barthel in Dresden 131 A. 19 ein für Spiritus besonders durchgebildetes Modell auf den Markt gebracht.

Textabbildung Bd. 331, S. 82

Diese unter dem Namen Topas bekannten Spirituslötlampen sind mit Luftpumpe und unmittelbarer Flammeneinstellung versehen, werden in verschiedenen Größen geliefert und entsprechen in bezug auf Wirkung und Leistungsfähigkeit den Benzinlötlampen ähnlicher Größe. Die Topaslampen sind auch für Arbeiten im Freien, Hartlötungen usw. geeignet und haben sich in mehrmonatlichem Gebrauche bewährt. Leider konnten die Apparate bisher nur gegen Heeresbelegschein bzw. Freigabeschein geliefert werden, da für die Anfertigung der Brennerteile beschlagnahmte Metalle verwendet werden mußten.

Nunmehr ist es gelungen, diese Spirituslötlampen völlig aus freien Ersatzmetallen herzustellen, so daß sie jetzt auch für Friedensbedarf ohne weiteres geliefert werden dürfen. Der Erfolg ist um so mehr zu begrüßen, als er ein weiterer Schritt ist, uns von der Einfuhr ausländischer Werkzeuge unabhängig zu machen.

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Am Freilag, den 11. Februar d. J., verstarb nach kurzer Krankheit in Obertürkheim der bevollmächtigte Ingenieur der Inspektion der Fliegertruppen bei der Daimler-Motorenfabrik Herr Oberleutnant Dipl.-Ing. Paul Béjeuhr, der den Lesern unserer Zeitschrift durch seine zahlreichen trefflichen Aufsätze aus dem Gebiet der Flugtechnik bekannt geworden ist. Die Schriftleitung wird dem ausgezeichneten Mitarbeiter ein dankbares Andenken bewahren.