Titel: | Polytechnische Schau. |
Fundstelle: | Band 343, Jahrgang 1928, S. 204 |
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Polytechnische Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau.
Ein hochwertiger Bürstenhalter für Kommutatormaschinen.
Im Elektromaschinenbau, der sich anfangs, d.h. nach der Aufstellung des
dynamoelektrischen Prinzips durch Werner Siemens (1867)
auf die Erzeugung von Gleichstrommaschinen beschränkte, wurden für den wichtigsten
und empfindlichsten Teil der Maschine, den Kommutator, zur Abnahme des durch diesen
gleichgerichteten Stromes der Maschine, Metallbürsten aus
Messing- oder Kupferblechen oder auch aus Metallgaze verwandt. Erst später, etwa um
die Mitte der neunziger Jahre des vorigen Jahrhunderts ging man allmählich dazu
über, die Retortenkohle, die man für die Kohlenstifte der Bogenlampen bereits
künstlich durch ein bewährtes Verfahren herstellte, in einer geeigneten Form auch
als Kohlenbürsten an elektrischen Maschinen zu verwenden.
Zunächst kamen sie hier nur bei Elektromotoren zur Anwendung. Als Stromabnehmer für
Gleichstromerzeugungsmaschinen wurden dabei weiterhin immer noch ausschließlich
Metallbürsten bevorzugt, weil Kohlenbürsten sich an Stromerzeugungsmaschinen nicht
recht bewähren wollten. Der Mißerfolg hatte seine Ursache entweder in der hierfür
ungeeigneten Beschaffenheit des Kommutatormaterials oder in der der
Kohlenbürsten. Die bis dahin angestellten Versuche befriedigten nicht.
Mit der fortschreitenden Verbesserung des Kohlenmaterials durch besonders geeignete
Fabrikationsmethoden und unter Verwendung geeigneter Metalle für die
Kommutatorlamellen (Hartkupfer, Kupferlegierungen, Bronze) ist man schließlich aber
doch auch bei den Gleichstromerzeugungsmaschinen, wie bei allen Kommutatormaschinen
überhaupt, zur Verwendung von Kohlenbürsten gelangt. Nach den voraufgegangenen
Mißerfolgen ist man sehr vorsichtig und etwas mißtrauisch zu Werke gegangen. Man hat
bei größeren Maschinen, die auf jedem Bürstenhalterbolzen je nach der
Nennstromstärke der Maschine mit einer mehr oder weniger größeren Anzahl von Bürsten
in Einzel-Bürstenhaltern ausgerüstet waren, immer eine Kohlenbürste mit einer
Metallbürste nebeneinander abwechseln lassen und ebenso hintereinander um den
Kommutator herum auf den verschiedenpoligen Bürstenbolzen, was zur Schonung des
Kommutators unerläßlich schien, weil es diesen – dank der Eigenschaften des
damaligen Kohlenmaterials – gewissermaßen schmierte. Zu damaliger Zeit
besaßen die Maschinen auch alle noch hohe
Armaturreaktionen, weil man die Mittel, diese zu beseitigen, noch nicht
kannte. Die hohe Armaturreaktion der elektrischen Maschinen hatte zur Folge, daß bei
der geringsten Bürstenverschiebung und bei falsch stehenden Bürsten, ebenso wie bei
verhältnismäßig geringfügigen Be- oder Entlastungen der Maschinen ein mehr oder
weniger heftiges Bürstenfeuer am Kommutator der Maschine entstand, das bei
Unachtsamkeit des Maschinenwärters leicht durch starkes Einbrennen den Kommutator
schwer beschädigen oder auch völlig zerstören konnte.
Dieser Uebelstand wurde bei den neueren Maschinen mit geringer
Armaturreaktion mehr und mehr behoben und heute ist er bei den modernen
Gleichstrommaschinen mit den Kompensations- oder
Hilfspolen völlig beseitigt. Durch die weitere Verbesserung des
Kohlenmaterials (Edelkohle) ist man schließlich dahin gelangt, daß Metallbürsten
fast gar nicht mehr verwandt werden. Alle elektrischen Maschinen jeder Stromart und
Größe, ob Dynamo oder Motor, werden heute fast ausnahmslos mit Kohlenbürsten
betrieben.
Wie der Kommutator der Gleichstrommaschinen – fälschlich auch Kollektor genannt – als
wichtigster und empfindlichster Teil der Maschine bei seiner Anfertigung die
allergrößte Sorgfalt erfordert, in bezug auf gute und sichere Isolierung der
Kommutatorlamellen im soliden fest aneinander gefügten Aufbau, so bildet heute auch
die zweckmäßige Konstruktion des Bürstenhalters ein wichtiges Glied zur Durchführung
der bis ins Kleinste durchgreifenden Rationalisierung der Maschinenbetriebe. Es ist
heute bei dem hohen Stande des Elektromaschinenbaues und bei der Ausnutzung aller
nur möglichen Betriebsvorteile in den industriellen und gewerblichen
Produktionsstätten durchaus erforderlich, darauf bedacht zu sein, daß alle
Betriebsanlagen und insbesondere die Betriebsmaschinen mit höchstem wirtschaftlichen
Nutzen arbeiten. Bei den elektrischen Gleichstrommaschinen, sowie bei allen
Kommutatormaschinen überhaupt, sind dafür auch hochwertige Kommutator- und
Bürstenhalterverhältnisse und ein in jeder Hinsicht, besonders in mechanischer und
elektrischer Hinsicht erstklassiges Material erforderlich.
Hierfür hat die Firma Schunk & Ebe in Gießen, Kohlenbürsten- und Bürstenhalterfabrik, unter der
Bezeichnung „Reaktions-Bürstenhalter“ einen beachtenswerten, patentamtlich
geschützten Bürstenhalter mit Feineinstellung auf den
Markt gebracht, den sie in zwei Ausführungsformen, wie in Abb. 1 und 2 dargestellt, liefert. Dieser
Reaktions-Bürstenhalter ist hauptsächlich auch für Großmaschinen geeignet.
Auf dem die Feder tragenden Bolzen (vergl. Abb. 1 und
2) ist ein Schneckenrad fliegend aufgesetzt, über
welches durch Drehen der Triebschraube die gewünschte Federspannung, der
Auflagedruck der Kohlenbürste, eingestellt wird. Der Federbolzen trägt auf der
Triebwerkseite die Klinke, die bei der Ausführung nach Abb.
1 in eine Ausklinkung des Bürstenhaltergehäuses, bei der Ausführung
nach Abb. 2 in eine Ausklinkung des Schneckenrades
eingreift. Im übrigen ist die Wirkungsweise bei beiden Ausführungen die gleiche.
Textabbildung Bd. 343, S. 204
Abb. 1.
Textabbildung Bd. 343, S. 204
Abb. 2.
Die Gesichtspunkte, die für die Konstruktion und Durchbildung des Bürstenhalters
leitend waren, sind:
1. Genaue Bürstenführung, die eine stets vollwirksame Auflagefläche gewährleistet und
dadurch u.a. das Vibrieren vermeidet, das bei Maschinen mit hoher Umlaufzahl oder
großer Umfangsgeschwindigkeit leicht störend auftritt.
2. Kontrolle und Regulierung des Auflagedruckes, der einheitlich und gleichbleibend
bei allen Bürstenhaltern der gleichen Maschine durchgeführt werden soll, wodurch
auch der Uebergangswiderstand zwischen Bürste und Kommutator auf gleicher Höhe
gehalten wird.
3. Anwendung aller Maßnahmen, die geeignet sind, direkt
oder indirekt die Bürsten- und Kommutatorpflege an den Gleichstrommaschinen, sowie
an allen Kommutatormaschinen überhaupt; zur Geltung zu bringen.
Näheres ist den Prospekten der Firma zu entnehmen, die in verschiedenen Städten, wie
in Berlin, Duisburg, Frankfurt a. M., Köln-Deutz und Wien Büros oder Läger
unterhält.
Oberingenieur F. A. Förster, Berlin.
Schleudergußstücke für Dieselmaschinen. Beim Gießen von
Zylindern aus Gußeisen nach dem üblichen Verfahren besteht die Unannehmlichkeit, daß
bei diesen meistens vertikal gegossenen Zylindern die Gase und etwaigen
Verunreinigungen nicht rechtzeitig vor der Erstarrung entweichen bzw. hochsteigen
können und daß die Stücke infolgedessen undicht und ungleichmäßig werden. Auch ist
die Erstarrung auf der Innenwand nicht gleichverlaufend mit der auf der Außenwand,
so daß sich in ein und dem gleichen Gußstück verschiedene
Festigkeitsziffern ergeben können. Das Schleudergußverfahren stellt nun eine
neue Möglichkeit dar, zylinderförmige Gegenstände herzustellen und die dem
vertikalen Sandform-Guß verfahren anhaftenden Mängel zu beseitigen. Dieses Verfahren
kann Anwendung finden für Zylinderfutter, Kolbenringzylinder, Kolbenventilfutter und
viele andere zylinderförmige Stücke, von denen hohe Eigenschaften verlangt werden.
Der grundsätzliche Vorteil des Schleudergußverfahrens für diese Zwecke besteht in
der sicheren Erhaltung eines vollständig gesunden Gußstückes. Die Erstarrung des
geschleuderten Eisens beginnt auf der Außenseite und schreitet nach der Innenseite
zu, wodurch eine Entgasung der Masse gewährleistet wird. Dazu kommt noch, daß die
Zentrifugalkraft das Eisen nach außen treibt und daß infolgedessen die leichteren
Gase nach innen gedrängt werden. In geschleuderten Gußstücken sind Hohlräume oder
Innenfehler praktisch unmöglich. Der schnelle Schleudervorgang der kristallierenden
Schmelze übt einen kennzeichnenden Einfluß auf die Kristallisationsfeinheit aus in
dem Maße, daß in bezug auf die Graphitfeinheit geschleuderte Gußstücke von keinem
anderen Verfahren übertroffen werden. Der dichte Guß, das Freisein von Innenfehlern
und der äußerst dichte und gleichmäßige Gefügeaufbau finden ihren Niederschlag in
den guten mechanischen Eigenschaften des Metalles. Für Kolbenringe von Dieselmotoren
sind folgende Zusammensetzungen angewendet worden:
Nr.
geb. C
ges. C
Si
Mn
S
2P
Zerreiß-festigkeitkg/mm2
1
0,60
3,55
1,79
0,75
0,10
0,85
27,6
2
0,55
3,40
1,80
1,06
0,12
0,76
30,9
3
0,62
3,57
2,02
0,66
0,10
0,55
31,2
4
0,70
3,38
1,96
0,70
0,07
0,40
32,2
Der dichte Guß und das Fehlen von Innenfehlern stellen
Eigenschaften dar, die die Stücke widerstandsfähig gegen Verschleiß und gegen Wärme
machen. Neue Untersuchungen haben ergeben, daß die Verschleiß- und
Wärmebeständigkeit beeinflußt werden a) durch einen niedrigen Si-Gehalt, b) durch
einen niedrigen Gesamt-C-Gehalt, c) durch einen hohen Gehalt an gebundenem C, d)
durch die Korngröße, e) durch die Art des gebundenen C, f) durch geeignete
Legierungszusätze. Von diesen Faktoren kommen den drei ersten die größere Bedeutung
zu. Da Zylinderfutter gleichzeitig gut bearbeitbar und dicht sein muß, so wird man
für diesen Zweck ein Eisen mit niedrigem Si- und ges, C-Gehalt und mit hohem Gehalt
an gebundenem C verwenden, welches Eisen widerstandsfähig gegen das Wachsen, gegen
Wärme und gegen Bruch sein wird. Die besten Eigenschaften erhält man bei einem neu
entwickelten Verfahren, dem sogenannten sorbitischen Schleudergußverfahren nach
Hurst, das es ermöglicht, Gußstücke zu erhalten mit niedrigem Si-und Ges. C-Gehalt
und dem höchsten Gehalt an gebundenem C in Verbindung mit einer guten
Bearbeitbarkeit. Bei diesem Verfahren werden die sonst beim Schleudergußverfahren
angewendeten Metallformen durch Sandformen ersetzt. Der Arbeitsvorgang ist sonst der
gleiche, indem auch hier die Form um ihre Achse gedreht und das geschmolzene
Metall auf die gleiche Weise eingeführt wird. Würde das Eisen langsam abgekühlt, so
er hielte man den gesamten gebundenen C als Perlit. Bei diesem Verfahren wird aber
das Gußstück durch eingeblasene feuchte Luft abgekühlt, so daß sich an Stelle eines
perlitischen ein sorbitisches Gefüge ergibt. Dieses sorbitische Eisen zeichnet sich
durch eine hohe Verschleißfestigkeit aus. Auf die Weise lassen sich Kolbenringe
herstellen der Zusammensetzung: 3,00 v. H. Ges. C, 2,03 v. H. Graphit, 0,97 v. H.
geb. C, 1,31 v. H. Si, 0,42 v. H. Mn, 0,11 v. H. S, 0,34 v. H. F mit
Zerreißfestigkeiten von 41,6 bis 45,5 kg/mm2. (The
Foundry Trade Journal.)
Dr.-Ing. Kalpers.
Der Kupolofen und der Schwarzkern-Temperguß. Bei dem
Kupolofen der Tempergießerei handelt es sich in der Regel um einen Ofen von 600 mm
Durchmesser, dessen Auskleidung aus einer einzigen Steinlage besteht und der
ebenfalls nur eine Düsenreihe besitzt. Das Verhältnis der Gesamtfläche der
Düsenquerschnitte zu der des Kupolofens in der Schmelzzone ist 1 : 10. Für die
Gleichmäßigkeit des Kupolofenganges in der Schwarzkern-Tempergießerei sind folgende
Grundsätze richtunggebend: 1. der Ofen muß das seiner Leistung entsprechende
Luftvolumen erhalten; 2. der Druck muß genügen, um die Ofenmitte zu erreichen und
eine bestimmte Oxydation hervorzurufen; 3. die Chargen müssen sehr genau berechnet
sein; 4. der Füllkoks muß trocken sein und in großen ausgesuchten Stücken eingeführt
werden; 5. das Eisen muß heiß hinuntersteigen; 6. die Gußzusammensetzung soll
konstant, 7. der Abbrand möglichst gering und 8. die Selbstkosten so niedrig wie
möglich sein.
Unter Zugrundelegung einer Stundenleistung des 600-mm-Ofens von 2,5 t, eines
Koksverbrauches von 120 kg je t geschmolzenes Eisen und eines Luftbedarfes von 12
m3 je kg Koks ergibt sich ein notwendiges
Luftvolumen von 3600 m3/st, während bei einem
Druck von 500 mm und einer Geschwindigkeit von 89,44 m/sec der Querschnitt der
Windleitung 0,11 m2, ihr Durchmesser 0,37 m
betragen wird. Für die Erhaltung eines Eisens von stets gleichmäßiger
Zusammensetzung ist die unbedingte Kenntnis der Oxydations- und Vergasungsperiode
des Ofens für jedes Element und der genauen Zusammensetzung der in die Charge
eingeführten Stoffe erforderlich. Von den verschiedenen Elementen ist der
Kohlenstoff am wichtigsten. Angenommen es würden folgende Stoffe aufgegeben:
Ges. C
Si
Mn
S
P
10 % Hämatit
3,40
2,50
0,80
0,04
0,15
45 % Eingüsse
2,80
0,80
0,35
0,15
0,15
45 % Stahl
0,60
0,15
0,90
0,03
0,04,
so ergibt sich ein Kohlenstoffgehalt von 2,72 %; bei 40 %
Hämatit und nur 15 % Stahl würde der Kohlenstoffgehalt 2,99 % betragen. Um einen
Gehalt von 0,80 % Silizium zu erhalten, muß bei Annahme eines Oxydationsverlustes
für das Si von 35 % in der Gattierung von einem berechneten Gehalt von 1,22 % Si
ausgegangen werden. Enthält die Gattierung z.B. 0,51 % Si, so sind 0,71 % in Form
von Ferro-Silizium einzuführen in diesem Falle 1,80 kg 40 %iges Ferro-Silizium je
100 kg
Charge. Unter den gleichen Arbeitsbedingungen wird man, um 0,35 % Mangan zu
erhalten, 80 gr 77 %iges Ferro-Mangan je 100 kg Charge zugeben müssen. Die Kokshöhe
im Ofen ist empirisch so zu bestimmen, daß das Eisen nach rund 15 Minuten Blasezeit
an der Abflußrinne erscheint. Ein Abweichen von dieser Zeit hat eine Versetzung der
Schmelzzone zur Folge und mithin einen Einfluß auf den Ofengang, d.h. auf die
Oxydation und die Kohlung. Eine kürzere Zeit ergibt infolge der niedrigeren
Schmelzzone ein kaltes Eisen, während bei einer längeren Zeit die Ofenleistung
geringer wird. Die Temperatur des Eisens in der Schwarzkern-Tempergießerei sollte
1425° betragen; bei einem zu heißen Eisen wird die Schwindung größer. Nach den
Schlackenmengen ist der Verlust durch Abbrand zu bewerten, der beim Temperguß höher
ist als bei weichem Eisen, nämlich um 40 %. Auch der Verschleiß des Kupolofenfutters
ist in der Tempergießerei größer. Was die Selbstkosten für die aufgegebenen Stoffe
(Hämetit, Stahl, Ferro-Mangan, Ferro-Silizium, Eingüsse) anbetrifft, so sind diese
Ausgaben am teuersten beim Flammofen, während sie beim Kupolofen für
Schwarzkern-Temperguß noch niedriger sind als beim Kupolofen für Weißkerntemperguß.
Der Verschleiß an feuerfesten Steinen dagegen ist beim amerikanischen Verfahren
doppelt so hoch als beim europäischen. (Fond. Moderne.)
Dr.-Ing. Kalpers.
Die Gasrußindustrie der Vereinigten Staaten hat sich in
den letzten Jahren recht lebhaft weiter entwickelt und im Jahre 1927 eine
Rekorderzeugung erzielt, wie folgende Zahlentafel zeigt:
Jahr
Gasrußerzeugung
Erdgasverbrauch(geschätzt)Mill.
cbf.
Menge inMill. lbs.
Wert inMill. Doll.
1920
51,32
4,03
40599
1921
59,77
5,45
50565
1922
67,80
5,82
53629
1923
138,26
11,69
109096
1924
186,87
11,57
156514
1925
177,42
9,64
140366
1926
180,58
9,93
130321
1927
198,43
11,00
144087
Die Gasrußerzeugung hat sich also seit dem Jahre 1920 der Menge nach nahezu
vervierfacht, dem Werte nach beträgt die Steigerung jedoch nur das 2,75fache, da der
Preis im Laufe der Zeit gesunken ist. Gegenüber dem Jahre 1926 ist im letzten Jahre
die Erzeugung um rd. 10 % gestiegen, der Gesamtabsatz dagegen, der 223,4 Mill. lbs.
erreichte, hat gegenüber dem Vorjahre um 33,4 % zugenommen. Von dieser Menge wurden
169 Mill. lbs. in den Vereinigten Staaten selbst verbraucht, während 54,4 Mill.
lbs., also rd. ein Viertel der abgesetzten Menge, zur Ausfuhr kamen. Der Rückgang
der Erzeugung im Jahre 1925 ist auf das Eingreifen der Regierung zurückzuführen, die
zum Schütze der Erdgasvorräte im Staate Louisiana den täglichen Erdgasverbrauch für
die Zwecke der Rußgewinnung auf 290 Mill. cbf. beschränkte, während bis dahin etwa
440 Mill. cbf täglich für den genannten Zweck verbraucht worden waren. Diese
behördliche Maßnahme hatte wesentliche technische Verbesserungen sowie den
Zusammenschluß zahlreicher Unternehmen zu einer großen Organisation zur Folge.
Da zu Anfang des Jahres 1925 die Lagervorräte an Gasruß sehr erheblich waren, wurde
die von der Regierung auferlegte Beschränkung im Gasverbrauch auch von den
Fabrikanten gutgeheißen.
Die Zahl der Unternehmungen, die Gasruß er zeugen, ist von 1920 bis 1927 von 19 auf
33 gestiegen; sie betreiben insgesamt 61 Anlagen, die sich auf acht verschiedene
amerikanische Staaten verteilen. Unter diesen steht aber Louisiana weit aus an
erster Stelle, wie folgende Uebersicht zeigt:
Gasrußerzeugung im Jahre 1927.
Louisiana
124188000
lbs.
Texas
56396000
„
Wyoming
6294000
„
West-Virginia
2796000
„
Kentucky
5669000
„
Andere Staaten
3086000
„
Gesamterzeugung
198429000
lbs.
Der Wert dieser Erzeugung beläuft sich, wie oben bereits erwähnt, auf 10995000 Doll.
ab Fabrik. 1 Ib. Gasruß stellt sich somit auf rd. 5,5 cts. und die durchschnittliche
Ausbeute auf 1000 cbf Erdgas beträgt gegenwärtig nur 1,4 lbs. Gasruß. Durch das seit
1926 eingeführte neue „Barbour“-Verfahren erwartet man eine nicht
unwesentliche Erhöhung der Rußausbeute, die vor wenigen Jahren noch unter dem
angegebenen Werte lag. Der wichtigste Abnehmer von Gasruß ist die
Kautschukindustrie, da heute in Amerika den Automobilreifen bis zu 10 % Ruß
zugesetzt werden, um die Dehnbarkeit zu erhöhen und die Oxydation zu vermindern. Die
Ausfuhr, die im Jahre 1922 erst 15 Mill. lbs. betragen hat, geht in der Hauptsache
nach Großbritannien, ferner nach Frankreich, Canada und Deutschland. Besonders
bemerkenswert ist die starke Steigerung der Gasrußgewinnung im Staate Texas, wo in
der letzten Zeit zahlreiche neue Anlagen, namentlich im Panhandle-Bezirk in Betrieb
kamen. In Texas dürfen auf Grund gesetzlicher Bestimmungen für die Rußgewinnung nur
die Abgase der Erdgas-Gasolinfabriken Verwendung finden; für 1928 rechnet man dort
mit einer Rußgewinnung von mehr als 75 Mill. lbs., während im Jahre 1926 erst 36,3
Mill. lbs. erzeugt wurden. (Chem. Ind. 1928, S. 838, und 1927, S. 834.)
Sander.
„Hochdruckkampf und seine wirtschaftliche
Voraussetzung“ von Dipl.-Ing. Ludwig Greiz (Selbstbericht aus
„Zellstoff und Papier“). Hochdruck ist der Begriff, der seit mehr als
einem halben Jahrzehnt unsere Dampfkrafterzeugung regiert. Lange Zeit hat man in der
Fachwelt den wärmewirtschaftlichen Nutzen des Hochdruckdampfes in der irrigen
Annahme angezweifelt, und erst der Versuch Schmidts, durch Einschaltung von
Zwischenüberhitzung diesen Nutzen zu vergrößern, und die Erkenntnisse der Vorzüge
des Hochdrucks für Gegendruck und Vorschaltbetrieb haben der Entwicklung Nährboden
gegeben. Die Kriegs- und Nachkriegszeit mit ihrem Mangel an Brennstoffen hatte die
rein wärmetechnische Entwicklung so weit in den Vordergrund gedrängt, daß man in der
Einsparung von Kalorien oft die gesamtwirtschaftliche Beurteilung vernachlässigte.
Anders ist das Bild heute in der geldarmen Zeit geworden. Da
unterliegt die kritische Beurteilung der technischen Ideen bei weitem mehr
einer nüchternen kaufmännisch-wirtschaftlichen Ueberlegung, und diese ist auch
bestimmend geworden für die Entwicklung des Hochdruckdampfes. Bei der vergleichenden
Prüfung der Wirtschaftlichkeit vorhandener abgeschriebener Kesselanlagen einerseits
und neu anzulegender Hochdruckeinrichtungen andererseits zeigt sich vielfach, daß
der hohe Kapitaldienst der letzeren es bei weitem wettmacht, was an wärmetechnischem
Gewinn zu erzielen ist, und es überall wirtschaftlicher erscheinen läßt, für die
vorhandene Anlage bestmöglichste Kohle zu wählen und damit noch für einige Jahre
höhere Leistungen herauszuholen.
Was ist nun Hochdruck? Noch vor ein bis zwei Jahrzehnten galten 12 und 15 atü als die
Grenze dessen, was bei der herrschenden Unsicherheit der Materialkenntnisse,
Speisewasserreinigungstechnik usw. ohne Gefährdung des Betriebes anwendbar war.
Heute ist man über 30, 60 und 100 atü schon bis zur Grenze des überhaupt
physikalisch Möglichen, bis zum kritischen Druck von 224,2 ata, vorgedrungen.
Während man bis 30 und 40 atü die bislang üblichen Wasserrohrkessel weiter
entwickelt, wählte man für höhere Drücke besondere Kesselformen. Erläutert werden
kurz als typische Vertreter der Hochdruckkessel der Schmidtschen
Heißdampfgesellschaft, der rotierende Atmos-Kessel, der Löffler-Kessel und der
Benson-Dampferzeuger. Die damit einschlagenden Ziele haben im wesentlichen den
Zweck, die mit steigenden Drücken teurer werdenden Kesseltrommeln an Zahl
weitmöglichst einzuschränken. So ist man vom Vieltrommelkessel zum Dreitrommel-,
Zweitrommel- und Eintrommeltyp gekommen. Neuerdings gewinnt im Zusammenhang mit der
Entwicklung des Strahlungskessels der Eintrommel-Schrägwasserrohrkesseltyp
besonderes Interesse, der in seiner Ausbildung als Rost-Strahlungskessel jedes
Mauerwerk vermeidet und damit bei wärmeübertragungsmäßig günstigster Arbeitsweise
spezifische Leistungen von 100 und mehr kg/qm/Std. erreicht. Die Entwicklung zum
rostbefeuerten Strahlungskessel war deshalb notwendig, weil die Kohlenstaubfeuerung
mit Rücksicht auf ihre außerordentlichen Kosten für Trocknung, Vermahlung, Mühlen-
und Brennkammerverschleiß die auf sie gestellten Erwartungen bei weitem nicht
erfüllt hat. Der Vorteil der Strahlungskessel mit einer Ausnutzung der hochwertigen
Strahlungsübertragung und der damit gesteigerten spezifischen Leistungsfähigkeit und
dadurch geringeren Gesamtheizfläche bringt die Möglichkeit, die Anlagekosten,
bezogen auf die erzeugte to Dampf, ganz wesentlich zu senken. Das ist heute
besonders von Bedeutung, weil die Anwendung des Hochdruckdampfes im heutigen
Entwicklungsstadium nicht mehr so sehr eine Frage der Erzeugung und Ausnutzung, wie
eine solche der Gesamtwirtschaftlichkeit ist. Man ist konstruktiv bemüht, die
relativ teuere Kesselheizfläche auf das Mindestmaß zu beschränken und mit
angeschlossener und wesentlich billigerer Economiser- und Lufterhitzer-Heizfläche
für genügendere Rauchgasabkühlung Sorge zu tragen.
Noch immer hat dieses gekennzeichnete Streben nach wirtschaftlicher
Ausgestaltung der Hochdruckdampferzeugung und -Verwendung nicht das Ausmaß erreicht,
das die Benutzung derselben allgemein empfehlen läßt. Durch die enormen
Anlagebeträge ist von vornherein in den Kosten für 1 to Hochdruckdampf eine
derartige kapitaldienstmäßige Belastung vorhanden, daß jeder noch so schöne
wärmewirtschaftliche Gewinn vielfach illusorisch wird. Was nutzt eine Verbilligung
des Dampfpreises im technisch feindurchdachten Hochdruckbetrieb um 10 bis 20
Prozent, wenn der Kapitaldienst dieser technisch so vollkommenen Anlage die
anteiligen Brennstoffkosten z. T. sogar um das Mehrfache übersteigt? In diesem
Zusammenhang sei auf die ernstlichen Ausführungen von dem Direktor des
München-Gladbacher Revisionsvereins Dr. Ebel hingewiesen, der zur kürzlichen Tagung
der Dampfkesselüberwachungsvereine in einem VortragVeröffentlicht im Sonderheft VDI-Nachrichten, betitelt: „Wirtschaftliche
Grenzen des Hochdruckes für Klein- und Mittelbetriebe.“
nachweist, daß insbesondere bei einschichtig arbeitenden Betrieben und vornehmlich
Textilwerken in den Kosten für 1 to Dampf bei Hochdruckneuanlagen 70 bis 75 v. H.
Kapitaldienstbeträge (Abschreibung, Verzinsung usw.) vorhanden sind und nur 25 bis
30 v. H. eigentliche Kohlenkosten. Noch wesentlich größer wie die genannten 70 bis
75 v. H. bei einschichtigen Anlagen ist naturgemäß der Kapitaldienstanteil im Preis
für 1 to Dampf bei Spitzenkraft- oder Fernheizwerken, welch letztere nur in
kurzzeitiger winterlicher Beanspruchung in Betrieb sind und zum größten Teil des
Jahres stilliegen. Für derartige Anlagen ist der beste hochkalorische Brennstoff
vielfach gerade gut genug, wenn es damit angängig ist, in Benutzung der alten
abgeschriebenen Anlagen die notwendige größere Dampfmenge zu erzeugen und damit die
genannten beträchtlichen Kapitaldienstquoten auszumerzen. Wer diese Zahlen mit dem
Auge des nüchternen Wirtschaftlers betrachtet, wird sich des Eindruckes nicht
erwehren können, daß die Technik hier den Belangen der Wirtschaft, insonderheit bei
der außerordentlichen, durch den verlorenen Krieg erklärlichen innerdeutschen
Kapitalarmut, nicht genügend Rechnung getragen hat. Die Forderung zur notwendigen
Verbilligung der Anlagekosten ist heute die Vorbedingung für jede weitere
Entwicklung der Wärmetechnik und speziell des Hochdruckdampfes geworden. Hier liegt
ein dankbares Betätigungsfeld für den Kessel- und Maschinenbauer, der seine höchste
Aufgabe eben darin erblickt, seine technischen Kenntnisse und Konstruktionen in den
alleinigen Dienst der Wirtschaft zu stellen.
Neuzeitliche Meereslotung. Nachdruck verboten! Ueber die
Beschaffenheit des Meeresbodens sind wir aus naheliegenden Gründen recht
unvollkommen unterrichtet. Im allgemeinen schreibt man ihm einen flachwelligen
Verlauf zu, der nur an den Festlandsrändern von schrofferen Geländeformen abgelöst
wird. Eine besondere Eigenart des Stillen Ozeans bilden die langgestreckten,
kesselförmigen Einsenkungen, die den beiderseitigen Küsten und einzelnen
Inselgruppen vorgelagert und schon länger als die tiefsten Tiefen
der Meeresböden bekannt sind. In dem den Japanischen Inseln benachbarten Großen
Japangraben liegt die im Jahre 1874 von einem amerikanischen Vermessungsschiff
gelotete und nach ihm benannte Tuscaroratiefe mit 8514 Metern, die lange Zeit für
die tiefste Absenkung des Meeresgrundes überhaupt galt. Noch größere Tiefen sind in
neuerer Zeit zumal im Philippinengraben angetroffen worden, wo die im Jahre 1912 von
einem deutschen Schiff gelotete Tiefe 9788 Meter erreicht, während die
Untersuchungen des Kreuzers Emden gelegentlich seiner letztjährigen Weltreise etwa
10 Seemeilen südöstlich des letztgenannten Punktes in einem Gebiet von ungefähr 600
Quadratkilometer allein 46 Punkte von mehr als 10000 Meter Tiefe ergaben. Daneben
wurden innerhalb einer kaum achtstündigen Untersuchungszeit nahe an 300 weitere
Tiefenbestimmungen vorgenommen, eine Leistung, die nach dem herkömmlichen
Drahtlotungsverfahren ein Ding der Unmöglichkeit gewesen wäre. Drahtlotungen von ein
paar tausend Metern beanspruchen eine stundenlange Arbeit der ganzen Besatzung,
wobei das Schiff zum völligen Abstoppen gezwungen ist. Hieraus erklärt sich
mindestens zum Teil die bisherige Spärlichkeit von Tiefenmessungen in
Hochseegebieten. Drahtlotungen haftet überdies, selbst bei Vorhandensein einer
Ablösungsvorrichtung zur Bestimmung des Zeitpunktes, an dem der Sinkkörper den
Meeresboden berührt, erfahrungsgemäß häufig eine ziemlich beträchtliche
Unzuverlässigkeit an, da infolge weiteren Abrollens des Drahtseils viel zu hohe
Tiefenwerte vorgetäuscht werden. Für wirkliche Reihenlotungen nach Art der Lotungen
der Emden bedurfte es einer neuen, genau arbeitenden Schnellmessung, wie sie die
auch vom fahrenden Schiff anwendbare Schallotung darstellt. Ihrer weitgehenden
Benutzung ist auch der außerordentliche Erfolg des deutschen Forschungsschiffes
Meteor zuzuschreiben, das auf seiner Kreuzfahrt im südatlantischen Meer vom April
1925 bis zum Juni 1927 fast 68000 Tiefenlotungen, unter diesen nur 433
Drahtlotungen, ausgeführt und damit zum ersten Mal die Grundlagen für eine genaue
Kenntnis der höchst eigenartigen Bodenverhältnisse jenes Meeresteiles beigebracht
hat.
Die Meteor war für die Tiefenmessung mit vier verschiedenen Vorrichtungen
ausgestattet, über deren Brauchbarkeit bis dahin kaum größere Erfahrungen vorlagen.
Für Tiefen bis hinab zu etwa 200 Metern fand das sogenannte Freilot der Kieler
Signalgesellschaft Verwendung, das zur Feststellung der Meerestiefe die Sinkdauer
eines torpedoförmigen Körpers von der Wasseroberfläche bis zum Grund benutzt. Seine
Ankunft auf dem Boden wird durch den Zerknall des in seinem vorderen Ende
eingebrachten Sprengstoffs angezeigt; man macht ihn durch einen am Schiffskörper
befindlichen Unterwasserhorcher wahrnehmbar. Die Tiefe berechnet sich dann einfach
an Hand der Sinkgeschwindigkeit des Lotes, die gleichmäßig zu 2 Metern in der
Sekunde angenommen wird, während die Bewegung der vom Zerknallherd ausgehenden
Schallwellen im Wasser, die nahezu 1500 Meter in der Sekunde erreicht, ohne
Gefährdung. der Genauigkeit bei Flachseemessungen unberücksichtigt bleiben kann.
Im Gegensatz zum Freilot beruhen alle weiteren Schallotungsverfahren auf der
Auswertung der Geschwindigkeit der Echowellen, wie sie zuerst der deutsche Gelehrte
Alexander Behm zur Ermittlung von Meerestiefen herangezogen hat, ohne daß seine vor
dem Kriege begonnenen Versuche recht zur Auswirkung kommen konnten. Bei dem Behmlot
der Meteor wird eine Sprengkapsel von Bord aus unter der Wasseroberfläche zum
Zerknall gebracht. Die dabei entstehenden Schallwellen treffen unmittelbar auf einen
an der Schiffswand angeordneten Empfänger auf, der mit einem den Zeitpunkt des
Abschusses genau verzeichneten Kurzzeitmesser in Verbindung steht. Die vom
Meeresboden zurückprallenden Echowellen werden von einem zweiten Empfänger an Bord
aufgefangen, wobei sich die Bewegung einer Haltevorrichtung des Kurzzeitmessers
mitteilt. Die von diesem in dem Zeitraum zwischen dem Abschuß der Kapsel und der
Ankunft der Echowellen ausgeführte Drehung ist darin leicht in Tiefenmeter
umzuwandeln. Der Nachteil des Behmlots liegt in den mit dem Zerknall
zusammenhängenden Erschütterungen des Schiffskörpers. Die Stärke des Knalls bedingt
die jeweils erreichbare Meerestiefe. Von der Meteor wurden auf diese Weise Tiefen
bis 750 Meter hinab gemessen.
Für eigentliche Tiefseelotungen standen zwei weitere, von der Kieler
Signalgesellschaft und den Bremer Atlaswerken herausgebrachte Vorrichtungen zur
Verfügung, die beide nach demselben Grundgedanken arbeiten, aber in der Art der
Ablesung unterschieden sind. Die Schallwellen gehen bei ihnen von einer in den
Schiffsboden eingebauten elektromagnetischen Schallplatte aus, während die vom
Meeresboden zurückkommenden Echowellen ein in der Schiffswandung liegendes Mikrophon
erregen. Da die Lotungen vom fahrenden Schiff aus und selbst bei hohem Seegang
vorgenommen werden können, so mußte Wert auf einen möglichst hohen Ton im
Sendeapparat gelegt werden, dessen Echo unter allen Umständen trotz aller
Nebengeräusche leicht erkennbar bleibt. Beim Signallot ist das Mikrophon mit einem
Fernhörer verbunden, in dem das Echo für den Beobachter hörbar wird. Die mit der
Stoppuhr ermittelte Zeit zwischen Absendung und Empfang der Tonwellen in Sekunden,
vervielfacht mit der Geschwindigkeit der Schallwellen im Wasser, ergibt dann ohne
Mühe die gesuchte Meerestiefe. Zur Erhöhung der Genauigkeit wird die Ablesung an
einer sich mit gleichbleibender Schnelligkeit drehenden Scheibe vorgenommen, die die
Einschaltung des Senders und des Empfängers in bestimmter Stellung selbsttätig
erledigt. Das Atlaslot arbeitet bis zu Tiefen von etwa 200 Metern mit einer kleinen
Signallampe, die beim Auftreffen der Echowellen in bestimmter Stellung aufblitzt.
Bei größeren Tiefen bedient man sich auch hier eines Fernhörers und hat dann im
Augenblick der Ankunft des Echos auf einer Tiefenskale die Ablesung vorzunehmen. Der
Anwendungsbereich beider Lote umfaßt die größten Tiefen. Die Sicherheit des
Messungsergebnisses wird durch die Möglichkeit mehrmaliger Wiederholung der Lotung
innerhalb einer Minute erhöht. Da die Geschwindigkeit der Schallwellen mit dem
Wärmegrad
des Wassers, dem Salzgehalt und dem nach der Tiefe des Meeres zu gewaltig
anwachsenden Druck erheblich steigt, so bedürfen die Ergebnisse der Echolotung
gewöhnlich noch einer nachträglichen Verbesserung.
Wenn wir zum Schluß noch einen kurzen Blick auf die Lotungsergebnisse der Meteor
werfen wollen, wie sie sich in der heutigen Auffassung der Bodenbeschaffenheit des
südlichen Atlantischen Ozeans wiederspiegeln, so haben sie mit aller Deutlichkeit
die Scheidung des atlantischen Raumes in zwei große Längshälften erwiesen, deren
Trennungslinie durch die von 5000 Metern Tiefe allmählich bis auf 2500 bis 3200
Metern ansteigende mittlere Bodenwelle bezeichnet wird. Ihre höchste Erhebung
erreicht sie in der Goughinsel etwa 10 Grad westlicher Länge, 41 Grad südlicher
Breite. Teilweise lassen die Lotungen auch eine Spaltung der mittelatlantischen
Aufwölbung in mehrere Rücken erkennen. Im west- wie im ostatlantischen Gebiet
gewinnen weiter, von dem mittleren Höhenzug ausgehend, west-östlich gerichtete,
rippen- oder flächenförmige Bodenschwellungen an Bedeutung, die zumal die Osthälfte
in mehrere scharf geschiedene Tiefseebecken gliedern, so daß hier ein Austausch des
Tiefenwassers so gut wie unterbunden ist, während diese Becken im Westteil allgemein
durch tiefe Einschnitte miteinander in Verbindung stehen. Daß diese Verhältnisse
auch auf die Wärme und den Salzgehalt der tieferen Wasserlagen von Einfluß sind, ist
leicht verständlich. Auch hierüber, wie über die Strömung, die Tierwelt, die
Gesteinszusammensetzung des Meeresgrundes usw. haben die Untersuchungen der Meteor
reiche neue Tatsachen von unschätzbarem Wert beigebracht. Daß das Echolot in vielen
Fällen, besonders in solchen, wo es auf die Klärung der Bodenzusammensetzung des
Meeres ankommt, von vornherein ausscheidet und nur das Drahtlot in Frage kommt,
braucht kaum ausdrücklich hervorgehoben zu werden. Zur Erforschung der Tiefe der
Meere haben aber die neuen Lotverfahren unschätzbare Dienste geleistet.
Dr. Balduin Ernst.
„Technik im Heim.“ Wanderausstellung des Vereins
deutscher Ingenieure. Keine Veranstaltung ist geeignet, die Unmittelbarkeit der
Beziehungen der Technik zur Allgemeinheit deutlicher und überzeugender aufzuweisen
als eine Ausstellung unter der Devise „Heim und Technik“. In München hat man
sich dieser hochwichtigen Aufgabe mit dankenswertem Eifer angenommen und es
kann kein Zweifel bestehen, daß das von der Stadt München in Gemeinschaft mit dem
Deutschen Museum durchgeführte Unternehmen vielleicht gerade dort, wo es noch den
einen oder andern Wunsch unerfüllt läßt, am eindringlichsten die unbedingte
Notwendigkeit zum Bewußtsein bringt, die Technik weit mehr als bislang in den Dienst
der Hauswirtschaft zu stellen. Solcher Erkenntnis aber in der breitesten
Oeffentlichkeit in wünschenswertem Umfang den Boden zu bereiten, vermag keine
Veranstaltung, deren Wirkungsbereich durch die Bindung an einem einzigen Ort
notwendig begrenzt ist.
Darum hat es der Verein deutscher Ingenieure übernommen, durch eine Wanderausstellung
„Technik im Heim“ das in München begonnene Werk weiterzuführen und die
ihm zugrunde liegenden Absichten durch Aufklärung über das Wesen und den Wert
technischer Hauswirtschaftseinrichtungen allen Volksschichten nahezubringen,
insbesondere die Vereinfachungsmöglichkeiten der Hausfrauenarbeit durch technische
Hilfsmittel in Anpassung an die verschiedenen Einkommensverhältnisse nachzuweisen.
Zum ersten Male soll diese Wanderausstellung, deren Geschäftsstelle sich in Berlin
NW 7, Ingenieurhaus, befindet, im November d. J. in Bremen gezeigt werden. Ueber
nähere Einzelheiten berichtet die Fachbeilage „Heim und Technik“ der
VDI-Nachrichten Nr. 33 vom 15. August 1928.
Exzellenz von Miller übernimmt das Ehrenpräsidium der
Weltkraftkonferenz Berlin 1930. Der Vorstand des Deutschen Nationalen
Komitees der Weltkraftkonferenz hat beschlossen, das Ehrenpräsidium für die vom 16.
bis 25. Juni 1930 in Berlin tagende Zweite Weltkraftkonferenz Exzellenz Dr.-Ing. Oskar v. Miller zu übertragen, der durch seine außerordentlichen
Verdienste auf dem Gebiet der Wasserkraft-Elektrizitätsversorgung Deutschlands
gerade für diese Stelle in hervorragendem Maße berufen erscheint und als Schöpfer
des Deutschen Museums sich und seinem Werk einen Namen von internationaler Bedeutung
sichern konnte. Es wird in den Kreisen der deutschen Wissenschaft und Technik mit
Genugtuung begrüßt werden, daß Exzellenz v. Miller die Wahl angenommen hat, und daß
somit für die größte nach dem Kriege in Deutschland stattfindende internationale
Veranstaltung der Technik einer ihrer bedeutendsten Vertreter als Repräsentant
gewonnen ist.