Titel: | Polytechnische Rundschau. |
Fundstelle: | Band 328, Jahrgang 1913, S. 233 |
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Polytechnische Rundschau.
Polytechnische Rundschau.
Kondensatpumpe für geringes Gefälle und große
Förderhöhe. Im Sommer 1902 wurde von der Kgl. Hüttendirektion in Gleiwitz
eine Oberflächenkondensationsanlage für den Adolph-Schacht ausgeschrieben, und deren Ausführung und Vergebung an die
Bedingung geknüpft, daß dem Projekt eine Schnittzeichnung der Kondensatpumpe beizugeben sei. Mit
Rücksicht auf die gegebenen schwierigen Verhältnisse würde die Anlage nur dann
ausgeführt werden, wenn der Oberingenieur des Hüttenwerkes auf Grund der
Schnittzeichnung zur Ueberzeugung kommt, daß die Kondensatpumpe der ihr gestellten
Aufgabe gerecht zu werden vermöge. Die Firma, welche den besten Vorschlag in dieser
Hinsicht macht, würde dann den Auftrag erhalten.
Textabbildung Bd. 328, S. 234
Kondensatpumpe für den
Adolphschacht in Gleiwitz. A = Zwischenventil. B = Druckventil. K = Kolben. S =
Saugkammer mit Schlitzen. I = Saugraum des Stiefels. II = Verbindungsrohr zum
Druckraum III des Stiefels.
Trotz des Wettbewerbes von 13 großen Spezialfirmen Deutschlands blieb die erste
Ausschreibung erfolglos, so daß sie wiederholt wurde. Keiner der Bewerber hatte eine
Pumpe vorzuschlagen vermocht, welche verläßlich imstande gewesen wäre, aus dem in
einem abgedämmten Stollen liegenden Bündelkondensator das Kondensat mit nur ¾ m
Sauggefälle abzusaugen und 75 m hochzudrücken.
Als Projekt- und Offertingenieur der Maschinen- und
Armaturenfabrik A.-G. vorm. Klein, Schanzlin & Becker in Frankenthal
hatte ich mich mit dieser Angelegenheit zu befassen und verfiel schließlich auf die
in der Abbildung dargestellte Lösung.
Die stehend angeordnete Pumpe sieht zwar wie eine doppeltwirkende Pumpe aus, ist aber
in Wirklichkeit einfachwirkend. Sie hat kein Saugventil, da ein solches bei nur ¾ m
Sauggefälle nicht mehr verläßlich arbeiten würde, sondern Saugschlitze in einer
umlaufenden Saugkammer S, durch die das Kondensat dem
Saugraum des Zylinders zufließt. Der als Plunger geformte Kolben K ist mit der bekannten Una-Stopfbüchse gedichtet und außerdem in die Metallbüchsen des Pumpenstiefels
genau eingepaßt. An den Saugschlitzen dichtet er nur durch genaues Passen.
Wenn nicht eine besondere Vorkehrung getroffen wäre, so würde trotzdem viel Kondensat
wieder beim Druckhub durch die Saugschlitze in den Kondensator zurückfließen. Um den
Saugraum der Pumpe sowohl beim Ansaugen als auch besonders beim Drücken sicher zu
entlasten, ordnete ich über dem Kolben einen besonderen Druckraum III an, an dem erst der Druckventilkasten B sitzt. Diesem Druckraum wurde der gleiche Inhalt
gegeben wie dem Saugraum, und zwischen beiden ein Verbindungsrohr II und ein Zwischenventil A eingeschaltet. (Diese beiden Teile wurden vom Konstruktionsbureau trotz
meiner Einwendungen überreichlich groß gemacht.)
Die Pumpe arbeitet daher in folgender Weise: Wenn der Kolben hinaufgeht, so wird das
Zwischenventil A geschlossen, so daß der Saugraum I vollständig entlastet ist und gleichzeitig das im
Druckraum III von früheren Hüben her angesammelte
Kondensat durch das Druckventil B gefördert.
Sobald der Kolben die Saugschlitze freigibt, fließt aus dem Kondensator durch die
Saugkammer S das Kondensat in den jetzt vollständig
entlasteten und evakuierten Saugraum I.
Geht der Kolben herab, so schließt sich das Druckventil B, die Räume II und III werden evakuiert, während gleichzeitig nach Abschluß der Saugschlitze
der Raum I unter Druck kommt. Durch diese Doppelwirkung kann sich das Zwischenventil A leicht öffnen, und das Kondensat ohne besonderen
Ueberdruck nach II und III
gelangen, so daß nur wenig davon durch die Saugschlitze zurückgetrieben wird.
Die Pumpe kann daher trotz des geringen Sauggefälles leicht und verläßlich ansaugen
und mit Sicherheit gegen 75 m Förderhöhe drücken.
Erwähnt sei noch, daß die Kgl. Hüttendirektion Gleiwitz die Anlage nach Empfang
dieses Vorschlages umgehend der Maschinen- und Armaturenfabrik
vorm. Klein, Schanzlin & Becker in Auftrag gab, welche sie Ende 1902
ablieferte und montierte.
Bruno Leinweber, Wien.
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Künstliche Steinkohle. Es hat nicht an Versuchen gefehlt,
den Vorgang der Steinkohlenbildung im Laboratorium nachzuahmen, ohne daß man dies
bisher völlig erreicht hätte. Die gewonnenen Produkte enthielten stets viel weniger
Wasserstoff als die natürlichen Kohlen. Auf der diesjährigen Tagung des Vereins
deutscher Chemiker in Freiburg i. B. konnte nun nach der Z. d. Zentr.-Verb. der
Bergb.-Betr. Oesterreichs Profossor Bergius eine
Mitteilung machen, die in der wissenschaftlichen Welt berechtigtes Aufsehen Wegen
wird. Professor Bergius ist es, gemeinschaftlich mit
seinem Mitarbeiter Dr. Specht, gelungen, den in der Natur
vor sich gehenden Steinkohlenprozeß vollkommen nachzubilden. Bei diesem Problem
handelt es sich darum, bei einem sehr hohen Druck, etwa 200 at, zu arbeiten,
was experimentell mit nicht unerheblichen Schwierigkeiten verknüpft ist. Vor allem
gelang es nicht immer, die Apparate genügend gasdicht abzuschließen. Hier konnte Bergius allerdings auf der von Professor Haber-Karlsruhe geschaffenen Grundlage für die
synthetische Darstellung des Ammoniaks aus den Elementen aufbauen. Bergius benutzte für seinen Versuch druckfeste Bomben und
wandte nur solche Rohrverbindungen und Verschlüsse an, bei denen Metall auf Metall
abgedichtet war. In diesen Bomben wurde gewöhnlicher Torf mit etwa 85 v. H. Wasser
erhitzt, und zwar steigend bis zu einer Temperatur von 350 °C. Die erhaltene Kohle
glich der natürlichen Fettkohle in jeder Beziehung. Bei diesen Versuchen konnte auch
der Verlauf der Verkohlungsreaktion bei verschiedenen Temperaturen festgestellt
werden. Aus den gefundenen Daten läßt sich annähernd auf die Dauer des
Verkohlungsprozesses bei tieferen Temperaturen schließen, man kann also Rückschlüsse
auf das Alter der Steinkohle ziehen. So hat man für die Bildung der Steinkohle einen
Zeitraum von ungefähr acht Millionen Jahren ermittelt. Interessant ist die Tatsache,
daß auch von den Geologen ein Alter für die Steinkohle angenommen wird, das nicht
wesentlich von dem genannten abweicht. Bei dem von Jahr zu Jahr wachsenden Verbrauch
an Steinkohle ist wiederholt die Frage aufgeworfen, was später einmal geschehen
soll, wenn die Kohlenvorräte erschöpft sind. Von diesem Gesichtspunkte aus darf man
allerdings die angeführten Tatsachen nicht etwa als eine Lösung dieses Problems
ansehen; trotzdem kommt ihnen theoretisch und wissenschaftlich eine hervorragende
Bedeutung zu. [Zeitschr. d. Zentralverb, der Bergb.-Betriebsl. Oesterreich-Ungarns
1913.]
Schorrig.
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Die technische und wirtschaftliche Entwicklung der
Leuchtgasindustrie. Im Verein zur Beförderung des Gewerbefleißes in Berlin
sprach Dr. Ing. A. Sander aus Karlsruhe vor kurzem über
dieses Thema. Wir entnehmen dem Vortrage die folgenden Angaben. Deutschland besitzt
heute fast 1400 Steinkohlengasanstalten. Die Entwicklung der Gasindustrie, die im
Jahre 1912 auf ein hundertjähriges Bestehen zurückblicken konnte, war in keiner
früheren Periode so lebhaft wie gerade in den letzten 25 Jahren. Die Gasanstalten
der Großstädte sind heute wohlorganisierte Großbetriebe, die für die
Finanzwirtschaft der Städte von höchster Bedeutung sind. In gleichem Maße wie die
Gasabgabe ist auch der Kohlenverbrauch der Gaswerke in den letzten Jahren sehr stark
gestiegen; die städtischen Gaswerke von Berlin verbrauchen z.B. rund 800000 t Kohlen
im Jahre, zu deren Lagerung ausgedehnte Kohlenspeicher erforderlich sind. Die
Entladung und der Transport der Kohlen erfolgt unter Ausschluß jeglicher Handarbeit
durch Anwendung von Waggonkippern, Selbstgreifern, Aufzügen und Hängebahnen. Auch im
Ofenhaus ist die anstrengende und ungesunde Handarbeit auf ein Mindestmaß begrenzt
worden. Trotzdem leisten die neueren Ofentypen mehr; sie liefern ein besseres Gas,
höherwertige Nebenprodukte und erfordern weniger Grundfläche. An Hand von
Lichtbildern zeigte Vortragender die Konstruktion der Oefen mit geneigten und
senkrechten Retorten, die Münchener und Koppersschen
Kammeröfen. Eine besonders interessante Kammerofenanlage wurde in jüngster Zeit von
der Stadt Wien errichtet; das Generatorgas zur Beheizung der Kammeröfen wird hier in
einer Zentral-Generatorenanlage in Drehrostgeneratoren nach dem System Kerpeley erzeugt, wodurch sich mancherlei Vorteile
ergeben. Nicht so grundlegende Veränderungen sind auf dem Gebiete der Gasreinigung
zu verzeichnen, hier sind aber durch Einführung der nassen
Schwefelwasserstoffreinigung nach Feld oder Burkheiser in den nächsten Jahren wichtige Aenderungen zu
erwarten; der Fortfall der ausgedehnten Trockenreinigung würde für viele
Gasanstalten einen großen Raumgewinn bedeuten. Die Gasbehälter haben ebenfalls in
letzter Zeit an Größe stark zugenommen; Behälter von 100000 cbm Inhalt sind keine
Seltenheit mehr. In Wien wurde ein Gasbehälter von 250000 cbm Inhalt erbaut. Viele
Gaswerke haben Wassergasanlagen errichtet und setzen dem Steinkohlengas 10 bis 20 v.
H. Wassergas zu. Von sehr großer Bedeutung für den Gaswerksbetrieb sind die
Nebenprodukte, namentlich der Koks, das Ammoniakwasser und der Teer. 100 kg Kohle
liefern etwa 16 bis 18 kg Gas (=29 bis 33 cbm), 64 bis 70 kg Koks, 4 bis 6 kg Teer
und 6 bis 10 kg Ammoniakwasser. In diesen Stoffen findet sich das Gewicht und ebenso
der Heizwert der ursprünglichen Kohle fast unvermindert wieder. Es handeft sich bei
der Gaserzeugung demnach um einen höchst wichtigen Veredelungsprozeß. Die
Verarbeitung und Verwertung der Nebenprodukte wurde näher besprochen, sodann ging
Vortragender auf die Verbesserungen bei der Gasbeleuchtung, auf die selbsttätige
Zündung und Löschung der Gaslaternen, sowie auf die Gasfernleitung ein. Es werden
zurzeit in Deutschland bereits 300 Orte von Gruppengaswerken aus oder auf andere
Weise durch Fernleitung unter erhöhtem Druck mit Gas versorgt. In engstem
Zusammenhang damit steht die Versorgung der Städte rheinisch-westfälischen
Industriegebietes mit Koksofengas, die in letzter Zeit große Fortschritte gemacht
hat. Durch eine 120 km lange Fernleitung, die im November 1912 in Betrieb genommen
wurde, werden die Städte Remscheid und Solingen sowie zahlreiche andere Orte von den
in der Nähe Essens gelegenen Kokereien aus mit Koksofengas versorgt. Die Produktion
der deutschen Gaswerke beträgt etwa 2,5 Milliarden cbm Gas, zu deren Herstellung
etwa 7,5 Mill. t Kohlen verbraucht werden; die dabei entstehenden Nebenprodukte
haben einen Wert von rd. 80 Mill. Mark. Der außerordentliche Aufschwung der
Gasindustrie im Zeitalter der Elektrizität beweist deutlich, daß beide Energiearten
sehr wohl nebeneinander bestehen können, und daß an eine Verdrängung des Gases durch
die Elektrizität vorläufig nicht zu denken ist.
A. Sander.
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Rundblickfernrohr (Panoramafernrohr). Mit diesem Namen
werden Fernrohre bezeichnet, mit Hilfe deren der Beobachter durch Drehen des Eintrittsreflektors
um seine senkrechte Achse im ganzen Kreis herum alle Punkte der Landschaft, die um
ihn herum liegen, nacheinander beobachten kann. Das Fernrohr muß natürlich seine
Hauptausdehnung in der senkrechten Richtung haben und mindestens so hoch sein, daß
der Beobachter über seine Kopfbedeckung hinwegsehen kann. Wenn man nun vor und
hinter ein senkrecht gestelltes Fernrohr je einen unter 45° geneigten Spiegel
einschaltet, so könnte es scheinen, daß ein derartiges Fernrohr dem gewünschten
Zweck entspricht. Durch Drehen des oberen Spiegels (des Objektivreflektors) um die
Fernrohrachse kann man erreichen, daß nacheinander alle Punkte der Landschaft im
Gesichtsfeld abgebildet werden. Es würde aber bei dieser einfachen Einrichtung der
Uebelstand eintreten, daß das Landschaftsbild sich beim Drehen des
Eintrittsreflektors um die Mitte des Gesichtsfeldes dreht. Ist die Einrichtung so
getroffen, daß das Bild richtig steht, wenn der Eintrittsreflektor nach vorn
gerichtet ist, so steht das Bild auf dem Kopf, wenn der Eintrittsreflektor nach
hinten gerichtet ist; ist er nach der linken oder rechten Seite gerichtet, so liegt
das Bild um 90° nach der einen oder anderen Seite geneigt.
Dieser Fehler ist natürlich für eine gute Beobachtung sehr störend und muß beseitigt
werden. Es geschieht das in der Weise, daß zwischen Eintrittsreflektor und Objektiv
des Panoramafernrohres ein Prisma eingeschaltet wird, welches die Eigenschaft hat,
daß durch seine Drehung das Bild ebenfalls gedreht wird, und zwar doppelt so schnell
wie das Prisma sich dreht. Dieses wird mit dem Eintrittsreflektor durch
Zahnradübertragung so verbunden, daß es durch seine Drehung den Einfluß der Drehung
des Eintrittsreflektors gerade aufhebt; es dreht sich also halb so schnell wie
dieses und in entgegengesetztem Sinne.
Textabbildung Bd. 328, S. 236
In der nebenstehenden Abbildung ist dieses Aufrichteprisma mit A bezeichnet, der Eintrittsreflektor mit P, das Objektiv mit O und
das Okular mit o. Das Prisma p trägt eine sogenannte Dachkante, damit die Anzahl ven Reflexionen
erreicht wird, die für eine richtige Stellung des Bildes nötig ist.
Derartige Panoramafernrohre finden in den Armeen der verschiedenen Staaten eine sehr
ausgedehnte Anwendung. Sie werden gebraucht als Zielfernrohre beim indirekten
Richten für Geschütze mit Schutzschild. In diesem Fall ist die senkrechte Höhe der
Fernrohre so bemessen, daß der Zielende über seine Kopfbedeckung und über die Räder
des Geschützes hinwegsehen kann.
Als Beobachtungsfernrohre werden die Rundblickfernrohre für gepanzerte Unterstände,
Kommandotürme und dergl. benutzt. Die Panzerung braucht dann keine Sehschlitze oder
sonstige Oeffnungen zum Hinausblicken zu bekommen, sondern es wird nur in die Decke
des Panzers ein einziges Loch gemacht, durch welches das Panoramafernrohr
hindurchgeführt wird. Die senkrechte Länge des Instrumentes richtet sich nach
der Dicke der Turmdecke und der Höhe der Kopfbedeckung des Beobachters.
Für die Unterseeboote ist ein Sehrohr natürlich ganz unentbehrlich. Im allgemeinen
sind diese Instrumente so eingerichtet, daß sie in der Stopfbuchse, durch die sie in
das Boot hineingeführt sind, gedreht werden, wenn der Beobachter eine andere
Blickrichtung zu erhalten wünscht. In diesem Fall muß er um das Fernrohr herumgehen,
um immer in das Okular hineinsehen zu können. Das ist umständlich und erfordert den
genügenden Platz, der im Unterseeboot sehr knapp bemessen ist. Diesem Uebelstand
wird dadurch abgeholfen, daß man die Sehrohre als Rundblickfernrohre einrichtet. Die
Länge dieser Instrumente richtet sich nach der Tauchtiefe der Boote.
Die Einrichtung dieser Rundblickfernrohre ist ganz allgemein der Firma Goerz allein patentiert.
Dr. v. Hofe.
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Wärmeübertragung. Es wird auf keinem Gebiet so viel nach
dem Handgelenk gearbeitet wie bei der Konstruktion und Herstellung von Apparaten,
die der Wärmeübertragung dienen.
Der Grund liegt wohl darin, daß es meistens an der notwendigen Kenntnis der
Wärmeleitungsfähigkeiten wie der spezifischen Wärmen, der wärmeaustauschenden Medien
(Flüssigkeiten, Luft und Gase) und der die Heiz- oder Kühlfläche darstellenden
Materialien mangelt.
Die Heiz- oder Kühlfläche eines Erwärmers oder Kühlers hängt bekanntlich von der
Wärmemenge, die in der Zeiteinheit übertragen werden soll, von den mittleren
Temperaturdifferenzen der wärmeaustauschenden Medien und von dem
Wärme-Transmissionskoeffizienten ab; und dieser ist wieder abhängig von dem
Wärmeleitungsvermögen der wärmeaustauschenden Medien und den dazwischen geschalteten
Materialien der Heiz- oder Kühlfläche. Im weiteren ist er davon abhängig, ob durch
eine geeignete Konstruktion eine mehr oder weniger schnelle Auswechslung der an der
Heiz- oder Kühlfläche erwärmten oder gekühlten Atome der Medien gegen solche, die
noch nicht diese Fläche berührten und dementsprechend noch keine
Temperaturveränderungen erlitten, vorgesehen ist. Die möglichst schnelle
Auswechslung der an der Heiz- oder Kühlfläche gelagerten Atome hat einen
wesentlichen Einfluß auf die Höhe des Wärme-Transmissionskoeffizienten, der dadurch
auf einen vier bis fünffachen Wert gesteigert werden kann.
Der Vorwärmer oder Kühler, nach diesen Erfahrungen und Tatsachen gebaut, kann um das
vielfache kleiner und billiger werden, obwohl die vorgeschriebene Leistung der
Wärmeübertragung präzise eingehalten wird.
Man hat nun durch besondere Konstruktionen den vorgenannten Eigenarten der
Wärmeübertragung gerecht zu werden versucht. So baute man in die Rohre der Apparate
Blechspiralen ein, um den Medien beim Durchfließen der Rohre eine rotierende
Bewegung zu geben. Im weiteren baute man die Apparate mit Heiz- oder Kühlrohren
engster Querschnitte usw. Alle diese Mittel haben sich jedoch nicht bewährt, zumal
überall da nicht, wo mit Schmutz oder Kesselstein absetzenden Flüssigkeiten zu rechnen ist.
Die Westfälische Maschinenbau-Industrie Gustav Moll & Co.
Akt. -Ges. in Neubeckum hat nun neuerdings, um ihre Erfahrungen auf dem
Gebiete der Wärmeübertragung besser ausnutzen zu können, eine besondere Abteilung
hierfür ihrem Werk angegliedert. Sie bringt außer normalen, nach eigenen
Konstruktionen ausgeführten Vorwärmern und Kühlern mit festen und mit
freiausdehnbaren Rohrbündeln, vornehmlich Apparate auf den Markt, die den jeweiligen
Anforderungen in Konstruktion und Art des verwendeten Materials besonders angepaßt
sind.
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Das Schalten großer Gleichstrommotoren ohne
Vorschaltwiderstände.Carl Trettin, Berlin. Es ist allgemein bekannt, daß zum
Anlassen von Gleichstrommotoren Vorschaltwiderstände (Anlasser) benutzt werden.
Mittels dieser Widerstände wird erreicht, daß zu keiner Zeit während des Anlassens
der Strom über einen dem Motor angemessenen Wert steigt, um sowohl den Motor selbst
gegen übermäßige Erwärmung und mechanische Zerstörung, als auch das stromliefernde
Netz gegen unzulässige Spannungsabfälle zu schützen. Ausnahmen hiervon sind nur die
Kleinmotoren bis zu einer gewissen Größe, bei welchen man wegen der geringen
Energiemengen auf den Vorschaltwiderstand verzichtet, und die Leonardbetriebe, bei welchen das Anlassen durch veränderliche Spannung der
Anlaßmaschine erfolgt. Bei Benutzung von Anlaßwiderständen läßt man, je nach
Betriebsart, als Anlaufstrom im Höchstfalle etwa den 2,5-fachen normalen zu. Da nun
bei großen Maschinen der Spannungsabfall im Ankerkreis zwischen 5 und 10 v. H.
beträgt, so würde der vom Motor aufgenommene Strom bei Weglassung aller
Vorschaltwiderstände etwa den 20-bis 10-fachen normalen Wert erreichen, wenn der
Anker festgehalten würde. Nun besitzt aber jeder Anker eine gewisse Selbstinduktion
und diese bewirkt, daß der Strom eine bestimmte Zeit braucht, um seinen durch
Klemmenspannung und Ankerwiderstand gegebenen Höchstwert anzunehmen. Mit dem Strom
steigt auch das von der Ankerwicklung ausgeübte Drehmoment, so daß der Motor
anläuft; hierdurch wird aber im Anker eine elektromotorische Kraft erzeugt, welche
dem Strom entgegengerichtet ist und deswegen auch gegenelektromotorische Kraft
heißt, und diese elektromotorische Kraft verringert den Anstieg des Stromes. Infolge
dieser Umstände wird also der Motorstrom den durch Klemmenspannung und
Ankerwiderstand gegebenen Wert gar nicht erreichen, sondern von Null auf einen
gewissen, durch die Selbstinduktion des Kreises, das Trägheitsmoment der umlaufenden
Massen und andere Umstände bedingten Höchstwert ansteigen und dann wieder abfallen.
Wählt man nun die Verhältnisse für den Motor derart, daß dieser Höchstwert des
Stromes unterhalb einer für den Motor gefährlichen Grenze liegt, wobei natürlich
auch die außerordentlich kurze Zeitdauer dieses Stromstoßes zu berücksichtigen ist,
so kann man unter Umständen den Anlasser entbehren. Ist dies aber möglich, so
bedeutet es zunächst eine einmalige Ersparnis der Anschaffungskosten für den
Anlasser, ferner aber auch eine dauernde Ersparnis, da in den Widerständen eine ganz
beträchtliche Energie vergeudet wird, was besonders bei häufigem Anlassen wohl
mitsprechen dürfte.
In seiner Arbeit untersucht nun Trettin das Verhalten
eines Motors, der an ein Netz mit konstanter Spannung angeschlossen wird und weist
analytisch und experimentell nach, daß die allgemeine Furcht vor der
„Kurzschlußgefahr“ ganz unberechtigt und das Einschalten der Motoren ohne
Vorschaltwiderstand praktisch sehr wohl durchführbar ist. Das Netz gibt zu jedem
Zeitpunkt eine ganz bestimmte Energiemenge ab und diese setzt sich im Motor erstens
in magnetisch-potentielle Energie, zweitens in Wärme und drittens in die Nutzarbeit
um. Diese letztere wird dann teils dazu verbraucht, die Last anzutreiben, also zur
Erzeugung der eigentlichen Nutzarbeit, teils die umlaufenden Massen zu
beschleunigen, also in ihnen kinetische Energie aufzuspeichern. Auf diese Weise
werden die beiden Differentialgleichungen erhalten
E=L\,\frac{d\,i}{d\,t}+W\,i+e,
e\,i=M\,\omega+T\,\omega\,\frac{d\,\omega}{d\,t},
worin bedeutet
E = die Klemmenspannung,
L = die Selbstinduktivität des
Kreises,
W= den Widerstand des
Kreises,
i = den Strom des Ankers,
e = die elektromotorische Kraft
des Ankers,
ω = die Winkelgeschwindigkeit des
Ankers,
M= das Lastdrehmoment,
T = das Trägheitsmoment der
umlaufenden Massen,
t = die Zeit.
Die Lösung dieser Gleichungen ergibt dann den vom Motor aufgenommenen Strom und die
Ankergeschwindigkeit als Funktion der Zeit. Vor allem werden drei Sonderfälle
untersucht. Das von einem Motor zu überwindende Lastdrehmoment kann nämlich in
verschiedener Weise von der Geschwindigkeit abhängen. Trettin nimmt lineare Abhängigkeit an, um das Problem nicht an
mathematischen Schwierigkeiten scheitern zu lassen und untersucht folgende Fälle
genauer.
1. Das Lastdrehmoment ist proportional der Geschwindigkeit; in angenäherter Weise ist
dies der Fall beim Antrieb von Kreiselrädern, also Ventilatoren, Zentrifugalpumpen
und Schiffspropellern.
2. Das Drehmoment ist konstant; diesen Fall kann man bei den meisten Betrieben
voraussetzen, z.B. Bahn- und Hebezeugbetrieben, Förder- und Walzanlagen.
3. Das Drehmoment ist Null, der Motor läuft also leer.
Die Anregung zu den im folgenden kurz besprochenen Versuchen bot sich beim Studium
elektrischer Schiffsantriebe, bei welchen ganz besonders sich zahlreiche Vorteile
durch das Weglassen der Anlaßwiderstände ergaben. Es sind hier immer zwei
Antriebsmotoren vorhanden, die ohne Anlasser oder ähnliche Hilfsvorrichtungen zuerst
in Reihe und dann
parallel direkt an die Stromquelle gelegt werden. Bei zwei Motoren ergibt sich dann
ein Stromstoß, der der halben Netzspannung entspricht, bei größerer Zahl ein noch
geringerer. Durch die Gruppenschaltung wird hierbei gleichzeitig eine gewisse
Geschwindigkeitsregulierung erreicht, die noch dadurch feiner gemacht werden kann,
daß man den Schalter periodisch schließt und öffnet. Wegen der großen Masse des
Schiffes kann dieses den entstehenden Geschwindigkeitsschwankungen nicht folgen,
sondern nimmt allmählich eine mittlere Geschwindigkeit an.
Die analytisch gefundenen Resultate werden dann in der vorliegenden Arbeit durch
Versuche mit einer für die Praxis vollauf genügenden Genauigkeit bestätigt gefunden.
Der zu untersuchende Motor, der für 240 Volt gewickelt war, wurde zunächst mit einem
Anker gleicher Größe gekuppelt. In zwei Stufen wurde der Motor angelassen und zwar
zuerst an 110 Volt, dann sofort an 240 Volt gelegt. Der Höchstwert des Stromes war
auf der ersten Stufe etwa 3200 Amp. (berechnet wurden 3380 Amp.), auf der zweiten
Stufe etwa 2860 Amp. (in fast vollständiger Uebereinstimmung mit der Rechnung),
während der normale Belastungsstrom 1120 Amp. betrug.
Hierauf wurde derselbe Motor mit einer fremderregten Nebenschlußmaschine gekuppelt
und diese arbeitete auf einen Widerstand, so daß der Sonderfall 1 nachgeahmt war.
Der Widerstand war so eingestellt, daß der Motor bei normaler Drehzahl mit seiner
normalen Stromstärke belastet war. Berechnet wurde für die zweite Schaltstufe (110
auf 240 Volt) ein Höchstwert von 3340 Amp., gemessen wurden 3000 Amp. Die
Strommessungen erfolgten durch den Oszillographen, da gewöhnliche Zeigerinstrumente
für die in Betracht kommenden sehr kurzen Zeiten zu träge waren; der Höchstwert
wurde nach 0,047 bis 0,116 Sek. erreicht. Von Bürstenfeuer war bei diesen Versuchen
nichts zu bemerken.
Ferner werden Bremsversuche mit einem 14 pferdigen Aufzugmotor für 220 Volt und 1200
Umdr. i. d. Min. beschrieben. Der Motor wurde bei Vollauf plötzlich kurz geschlossen
und kam mit ein bis zwei Umläufen zum Stillstand. Bürstenfeuer wurde erst bei dem
achtfachen Normalstrom deutlich sichtbar und bei etwa 13 bis 15-fachem Normalstrom
für regelmäßigen Dauerbetrieb unzulässig hoch.
Im letzten Teile wird zunächst das Verhalten des Compoundmotors bei solchem
„Grobschalten“ untersucht. Eine Durchrechnung des oben besprochenen
Motors ergab eine Verringerung des Strommaximums von 3065 Amp. für den
Nebenschlußmotor auf 1830 Amp. beim Com-poundmotor, also auf 60 v. H. Schließlich
wird noch der Fall untersucht, daß bei Betrieben mit Leonard-Schaltung die Feldwicklung der Anlaßmaschine sofort an die volle
Spannung gelegt bzw. von ihr abgetrennt wird. Nachdem die analytische Rechnung
durchgeführt ist, wird als Zahlenbeispiel eine Kehrwalzenstraße gewählt und gezeigt,
daß der Höchstwert des Stromes etwa 2880 Amp. beträgt, somit nicht wesentlich über
den effektiven Dauerstrom (2400 Amp.) hinausgeht und noch nicht die Hälfte des
betriebsmäßigen Arbeitsstroms (6500 Amp.) erreicht. Versuche sind für die beiden
letzten Anwendungsarten der Grobschaltung nicht mitgeteilt. [E. T. Z. 1912, Heft 30
bis 32.]
E. Jasse.
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Die neue Dampfturbine von Franco Tosi in Legnano. Die
Turbine arbeitet im Hochdruckteil mit einem einzigen Curtis-Rad mit zwei Geschwindigkeitsstufen, im Niederdruckteil als
gewöhnliche Ueberdruckturbine. Besonderes Interesse beansprucht der Rotor. Dieser
besteht aus Schmiedestahl und ist aus verschiedenen Stücken zusammengesetzt, bei
denen jedoch wegen der hohen Temperaturen Verbindungen durch Warmaufziehen vermieden
sind. Es ist deshalb auch das Hochdruckrad mit der Niederdrucktrommel aus einem
Stück hergestellt. Die beiden Wellenstümpfe sind mittels Flanschen mit der Trommel
verschraubt und zwar so, daß auch bei ungleicher Erwärmung keine Lockerung entsteht.
Auf der Hochdruckseite trägt die Trommel einen Labyrinthkolben (mit der Trommel aus
einem Stück), welcher zur Entlastung des Achsdruckes dient. Außerdem ist noch ein
Kammlager mit Oeldruckausgleichung vorgesehen. Zur Wellenabdichtung sind Laufbüchsen
über die Welle geschoben, deren Rillen in entsprechenden Ausdrehungen des Gehäuses
laufen.
Interessant ist auch die Reguliervorrichtung der Turbine. Es sind zur Beaufschlagung
des Hochdruckrades vier voneinander unabhängige Ventile angeordnet, die den Dampf zu
ihren Düsen treten lassen. Eines dieser Ventile wird bloß bei Ueberlastung der
Maschine geöffnet. Die Ventile tragen auf ihrer Spindel einen federbelasteten
Kolben, unter den durch einen vom Regulator verstellbaren Schieber Drucköl geleitet
wird. Die Federn des Steuerkolbens sind so bemessen, daß sich die einzelnen Ventile
nacheinander öffnen. Dadurch, daß die Büchse des Schiebergehäuses mit den Schlitzen
für den Oeldurchtritt aus einem Stück mit einem Kolben besteht, auf welchem
ebenfalls das Drucköl wirkt, findet ein Ausgleich ähnlich der Rückführung der
üblichen Regulieranordnungen statt. Ein Sicherheitsregulator unterbricht beim
Ueberschreiten der Umdrehungszahl um 15 v. H. den Zutritt von Drucköl zur
Regulierung, wodurch alle Düsenventile geschlossen werden.
Als Kondensator ist ein solcher mit Gegenstrom angeordnet, der fest mit dem Gehäuse
verschraubt, aber nachgiebig unterstützt ist. Zum Absaugen der Luft dient eine
Verbindung von Dampf- und Wasserejektor Bauart Josse. Ein
Dampfstrahl saugt die Luft aus dem Kondensator ab, verdichtet sie und wird in einem
Hilfskondensator niedergeschlagen. Aus dem Hilfskondensator wird die Luft durch
einen Ejektor herausgeschafft, der von dem Kühlwasser des Hauptkondensators
betrieben wird, während das Kondensat des Hilfskondensators durch eine besondere
Kreiselpumpe entfernt wird. Die Benutzung des Wasserejektors allein würde schon eine
genügende Luftleere geben, die aber durch den Dampfejektor noch erheblich gesteigert
wird.
Auch die Schiffsturbinen von 7500 PS, welche zum Antrieb von sechs
italienischen Torpedobootzerstörern bestimmt sind und zurzeit auf der Werft von C.
& T. Pattison in Neapel gebaut werden, beanspruchen
einiges Interesse. Sie bestehen aus sechs Gleichdruckrädern, beim ersten Rad mit
vier, in den folgenden mit drei Geschwindigkeitsstufen und aus einer
Ueberdrucktrommel mit 14 Schaufelreihen. Für die Rückwärtsfahrt sind auf einer
Trommel angeordnet zwölf Ueberdruckschaufelreihen und ein Gleichdruckrad mit vier
Geschwindigkeitsstufen vorgesehen. Die Rückwärtsturbine läuft bei Vorwärtsfahrt leer
im Vakuum mit. Das Gehäuse ist wagerecht und vor der
Trommelhälfte auch senkrecht geteilt. Die Teilfugen sind nur metallisch abgedichtet,
das hintere Gehäuseende ist nur querbeweglich, zur Aufnahme des Wellenschubes in
dessen Richtung aber unbeweglich, während der vordere Teil den Wärmedehnungen längs
und quer zur Achse nachgeben kann. Der rotierende Teil
besteht aus einer Trommel in Verbindung mit einer hohlen Welle. Das vordere Ende der
Trommel ist gegen die Welle durch eine durchbrochene Scheibe abgestützt, wodurch der
Trommel eine Beweglichkeit bei Wärmedehnungen gegeben wird. Auf den Naben der
Einzelräder sind besondere Hülsen aufgeschraubt, welche die Laufflächen für die
Labyrinthdichtung zwischen zwei Stufen bilden und bei Abnutzung leicht ausgewechselt
werden können. Die festen Leiträder sind mehrteilig, mit gußeisernem Kranz, in
welchem die Nickelstahlschaufeln eingegossen sind. Im Ueberdruckteil haben die
Leitschaufeln eine Labyrinthdichtung, die mit messerscharfen Messingringen auf dem
Trommelumfang schleifen. 15 Düsen sind für das erste
Laufrad eingebaut. Davon dienen 11 zur Erzielung der Höchstleistung bei voller
Fahrt. 4 Düsen mit geringerer Erweiterung sind für die Marschfahrt bestimmt mit
Rücksicht auf die hier vorhandenen anderen Druckverhältnisse. Auch einzelne Düsen
der zweiten Druckstufe können abgeschaltet werden. Die Schaufeln sind mit eingedrehten Rillen an ihrem Fuß in den Kranz
eingesetzt und werden durch Distanzstücke, die in gleicher Weise eingesetzt sind, in
richtigem Abstand gehalten. Außen sind die Schaufeln durch flache oder U-förmige
Ringe versteift. Zur Abdichtung der Welle nach außen sind
Kohledichtungen verwendet, bestehend aus einzelnen Ringstücken, die durch eine
Schlauchfeder gegen die Welle gedrückt werden. Als Lager sind Gußeisenlager mit
Weißmetallausguß verwendet, die mit Wasser- und Oelkühlung arbeiten. Der
Schmieröldruck beträgt 2 kg/cm. Durch diesen wird auch der Wellenschub (im Maximum
etwa 4000 kg) teilweise im Gleichgewicht gehalten und das Kammlager geschont.
[Zeitschrift für das gesamte Turbinenwesen 1912, Heft 36 und 1913, Heft 1.]
Meuth.
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Ueber Wasserturbinen mit Heber berichtet H. Keller in „Die Turbine“ 1912 Heft V. Bei
Wasserturbinenanlagen bevorzugt man auch bei niedrigem Gefälle mit Rücksicht auf
eine günstige Gesamtanordnung eine wagerechte Lage der Achse. Bei direkter Kupplung
der Turbine mit der Dynamomaschine besteht dann jedoch die Gefahr, daß der
Maschinenraum bei Hochwasser oder auch schon bei Rückstau überflutet wird. Es war
also die Aufgabe zu lösen, die Turbine möglichst nahe dem Oberwasserspiegel
einzubauen und außerdem einen genügend hohen Wasserstand über dem Leitapparat zu
haben, durch den ein störungsfreier Eintritt des Wassers in die Turbine
gewährleistet wird. Das wird dadurch erreicht, daß die Decke der Turbinenkammer am
Wassereintritt hinter dem Rechen bis unter den tiefsten Oberwasserspiegel
heruntergezogen, über der Turbine jedoch höher als dieser gelegt wird. Der über der
Turbine sich bildende Luftraum wird durch besondere Vorrichtungen entlüftet, so daß
das Wasser infolge Heberwirkung die ganze Turbinenkammer ausfüllt. Mehrere Anlagen
dieser Art sind z.B. von der Firma Escher Wyss & Cie. in Zürich und Ravensburg ausgeführt, welche nach
ihrem Patent die in der Turbinenkammer sich ansammelnde Luft durch die Wirkung des
Saugrohres entfernt. Dieses geschieht z.B. in der Weise, daß vom Saugrohr aus ein
verhältnismäßig enges Rohr zum höchsten Punkt der Turbinenkammer geführt wird,
welches dort durch einen Schwimmer verschlossen werden kann. Infolge des
Unterdruckes im Saugrohr wird die Luft aus der Turbinenkammer abgesaugt, bis der
Schwimmer infolge Ansteigens des Wasserspiegels sich hebt und das Luftabführungsrohr
oben abschließt. Durch Einbau eines vom Betriebswasser der Turbine gespeisten
Ejektors in das Luftabführungsrohr kann die Wirkung des Saugrohrunterdrucks noch
unterstützt werden. Anlagen dieser Art können ohne besondere Vorkehrungen aus dem
Stillstand in Betrieb gesetzt werden, sofern das Oberwasser nur etwa mindestens bis
Mitte Wellenhöhe steht.
Eine derartige Anlage mit drei vierfachen Turbinen von je 650 PS bei 4,7 m Gefälle
besitzen die Ampèrewerke Elektr. A.-G. München. Außer
dieser Anlage befindet sich noch eine Reihe mit der gleichen Einrichtung mit bestem
Erfolge in Betrieb.
Dipl.-Ing. C. Ritter.