Titel: | Polytechnische Rundschau. |
Fundstelle: | Band 325, Jahrgang 1910, S. 155 |
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Polytechnische Rundschau.
Polytechnische Rundschau.
Bakelit.Chemical News
1909, S. 4, 18, 28.
Ebenso wie das künstliche Harz Resinit (s. D. p. J.
1909, Bd. 324, S. 719) wird die von ihrem amerikanischen Erfinder Baekeland „Bakelit“ genannte Substanz durch
Erwärmen von PhenolenZu den Phenolen,
welche im Steinkohlenteer vorkommen, gehört als einfachster Vertreter die
Karbolsäure. mit Formaldehyd hergestellt, und zwar mischt Baekeland etwa gleiche Mengen von Phenol und käuflichem
Formaldehyd, gibt eine kleine Menge Alkali hinzu und
erwärmt. Dann entsteht unter Wasserausscheidung ein flüssiges Kondensationsprodukt,
das von der überstehenden wässrigen Lösung getrennt wird. Bei weiterem Erhitzen wird
die Substanz fest und geht schließlich in eine spröde Masse über, die vom
Fingernagel nicht mehr geritzt wird, die Dichte 1,25 hat, unschmelzbar, unlöslich
ist, den meisten Chemikalien widersteht und gegen Wärme wie Elektrizität sehr gut
isoliert.Ausführliches findet
man über diese und ähnliche Umsetzungen in der Chemikerzeitung 1909, S. 317
ff.
Der Erfinder unterscheidet die beiden Uebergangsformen A (flüssig) und B (fest, aber
formbar) vom starren Endprodukt Bakelit C. Er hat sein
Verfahren nach vielen Richtungen durchgearbeitet.
Als Ausgangsmaterial für alle technischen Verwendungen dient A und zwar in vier
Formen, erstens als „extra dünnflüssiges A“, um solche Substanzen zu tränken,
die Flüssigkeiten nicht leicht aufsaugen, z.B. Holz, zweitens als „flüssiges
A“, eine sirupartige Flüssigkeit, welche bei schwachem Erwärmen dünner
fließt, aber bei längerem Erwärmen auf 60–70° sich allmählich verdickt und dann in
Bakelit B übergeht. Drittens verwendet Baekeland
„gelöstes A“ mit einem kleinen Zusatz von Alkohol. Zuviel Alkohol fällt den
Bakelit aus, der durch Aceton wieder in Lösung
gebracht werden kann. Die alkoholische Lösung hinterläßt beim Verdunsten wieder den
flüssigen Bakelit A.
„Festes A“ stellt eine brüchige, durchscheinende Masse dar, die dem
Kolophonium ähnelt. Es schmilzt je nach seiner Herstellung zwischen 40° und 100° und
löst sich in Natronlauge, wie in Aceton und in einem Gemisch von Aceton und Alkohol.
Es läßt sich leicht fein pulvern und mit vielen Füllstoffen mischen. Beim längeren
Erwärmen wandelt es sich in Bakelit B um, der
äußerlich ihm gleicht, aber nicht mehr schmilzt, sondern nur noch erweicht und
sich in neutralen Lösungsmitteln nicht mehr löst.
Die Uebergangsformen A und B führt man schließlich in das Endprodukt C über, indem
man unter Druck auf 160° erhitzt. Unter Druck zu erhitzen ist nötig, da sonst die
Gase, welche bei der Umwandlung von A entweichen, die Masse porig und schwammig,
also technisch wertlos machen würden.
Erhitzt man in geschlossenen Formen, so genügt der selbsterzeugte Druck. Anderenfalls
bringt man die Gegenstände in einen Kessel, in den Luft von 4–7 at Druck eingepreßt
wird und der durch einen Dampfmantel auf 140–180° erhitzt wird.Der Erfinder nennt diesen Kessel
„Bakelizer“. Je höher die Temperatur, um so rascher
entsteht Bakelit C. Enthalten die Gegenstände Stoffe,
welche höhere Temperaturen nicht ertragen, z.B. Holz oder Papier, so muß man bei
niedrigerer Temperatur entsprechend länger erhitzen.
Die Anwendungen des Bakelits lassen sich einteilen in
die Herstellung massiver Stücke, die Tränkungs-, die Bekleidungs- und die
Formprozesse.
Um massive Stücke von Bakelit herzustellen, kann man
eine Mischung von Phenolen und Formaldehyd bei Gegenwart einer den Vorgang
beschleunigenden Substanz, z.B. einer Base, unter Druck erhitzen. Vorteilhafter geht
man aber von dem Zwischenprodukt A aus, indem man dies in eine Form gießt; man kann
es vorher mit Farbstoffen oder Füllstoffen (z.B. Eisenoxyd, Beinschwarz, Asbest,
Ton, Sägespäne, Graphit) versetzen. Erhitzt man nun auf 140–180° bei passend
anwachsendem Druck, so erstarrt die Masse zu einem festen Block, der genau die
Gestalt der Form hat und sich dank einer leichten Schwindung bequem herausheben
läßt. Im allgemeinen dauert der Prozeß 2-3 Stunden.
Die so erhaltenen Blöcke können gesägt, gedreht, poliert und ebenso wie Elfenbein
oder Knochen zu mannigfachen Gegenständen verarbeitet werden.
Große Blöcke sind schwerer gleichmäßig in C überzuführen; sie erhalten auch leicht
Risse. Es ist deshalb im allgemeinen zweckmäßiger, zunächst nur in B umzuwandeln,
den Block in Stücke von dir benötigten Größe zu zerschneiden und diese weiter zu
erhitzen.
Die Substanz B wird bei mäßigem Erwärmen weich wie Schweizerkäse und etwas elastisch, ändert aber
bei weiterem Erhitzen ihre Form nicht.
Zur Umwandlung von A in B braucht man nicht unter Druck zu setzen. Man erwärmt auf
höchstens 70° solange, bis die Masse zu einer elastischen Gallerte erstarrt ist.
Dann nimmt man aus der Form, schneidet in passende Stücke und läßt erkalten. In der
Kälte ist B hart und brüchig, wird aber wieder weich und elastisch, wenn man es in
warmes Wasser taucht.
Um B in C überzuführen, kann man in dem oben beschriebenen Kessel, aber auch, da B
von heißem Wasser nicht angegriffen wird, in einem gewöhnlichen Dampfkessel
erhitzen. Formen sind unnötig, weil B seine Gestalt bewahrt.
Tränkungsprozesse. Taucht man harzfreies Holz in
„extra dünnflüssig A“, so nimmt es in einigen Stunden das doppelte bis
dreifache seines Gewichtes davon auf, wobei es etwas schwillt und an den Ecken
durchscheinend wird. Ebenso wie Holz kann man Papier, Asbest, Zement und andere
poröse Stoffe tränken. Leicht absorbierende Stoffe kann man mit gewöhnlichem
flüssigem A behandeln. Zusatz von Lösungsmitteln wie Alkohol ist im allgemeinen
unvorteilhaft, weil diese Lösungen nicht so gut einzudringen scheinen und der Zusatz
die Umwandlung verlangsamt.
Harziges Holz, z.B. Fichtenholz, ist sehr schwer zu tränken. Im luftverdünnten Raum
zu tränken scheint nicht besonders vorteilhaft zu sein, weil flüssiges A unter
vermindertem Drucke Formaldehydgas unter Schäumen abgibt. Man erhitzt besser die zu
tränkende Substanz mehrere Stunden lang auf 120°, bis alles Wasser ausgetrieben ist
und taucht sie dann noch heiß in das Bad. Um vollständiger zu tränken, wendet man
Ueberdruck an.
Die getränkten Gegenstände wandern in den Kessel, um A in C umzuwandeln. Um den
Gegenständen eine glänzende Oberfläche zu geben, kann man sie schließlich mit einer
Schicht von dickerem A überziehen, solange sie heiß sind.
Durch die Tränkung mit Bakelit wird das Holz viel
härter, fester und ein besserer elektrischer Isolator; es fault nicht und widersteht
auch verdünnten Säuren.
Bakelit ist ein bequemes Mittel, um Wicklungen von
Dynamos, Motoren und Transformatoren mit einer harten und festen Isolationsmasse zu
bekleiden, die der Hitze besser als Gummi und Schellack widersteht.
Der umsponnene Draht wird mit gelöstem A getränkt und bei gelinder Wärme getrocknet;
dann wird die Spule gewickelt, wobei man, um den Draht biegsamer zu machen, mäßig
erwärmt; zwischen die einzelnen Drahtlagen kann man Zeugstreifen oder Asbest legen,
welche mit A getränkt sind. Dann wandert die Spule in den Kessel. Schließlich
trocknet man langsam, um alle Spuren von Feuchtigkeit auszutreiben, am schnellsten
im Vakuumtrockner.
Auch in gewöhnlichen Heizapparaten kann man bei einiger Vorsicht die Spulen
fertigstellen, indem man langsam von 60–70° auf 120–140° erhitzt. Es genügt auch nur
bis B umzuwandeln und die Ueberführung in C der künftigen Selbsterhitzung der Spule
bei Stromüberlastung anzuvertrauen.
Man kann auch die getränkte Spule in eine geschlossene Form bringen, diese, wenn
nötig unter Druck, mit A anfüllen und im Kessel erhitzen. Dann erhält man eine
Spule, welche entsprechend der Form ganz genaue, regelmäßige Abmessungen zeigt, so
daß mit Hilfe dieses Verfahrens der Bau von Dynamos und die Auswechselung von Spulen
sehr vereinfacht werden kann.
Bekleidungsverfahren. Um Gegenstände mit Bakelit zu bekleiden, taucht man sie einfach in flüssig
A und macht sie im Kessel fertig. Man kann das Verfahren, besonders für
Metallgegenstände, abkürzen, indem man die Gegenstände anwärmt und dickeres A
benutzt. Man kann mehrere Lagen Bakelit übereinander
aufbringen, bis die gewünschte Dicke der Schicht erreicht ist; bringt man eine dicke
Schicht mit einem Male auf, so kann sie leicht springen und absplittern.
Die plötzliche Volumenverminderung während der Umwandlung kann man vermindern, indem
man passende Füllstoffe, z.B. Kieselguhr, feinen Sand, gemahlenen Asbest, zusetzt.
Diese Füllstoffe ergeben mit einer passenden Menge von A eine kittartige Masse, die
sich besonders in der Wärme leicht kneten und zu dünnen Lagen auswalzen läßt, die
auf die Wandungen von Metallgefäßen aufgelegt werden. Das Ganze wird dann im Kessel
fertiggemacht.
So kann man eiserne Röhren, Pumpen u. dergl. mit einer Schutzschicht bekleiden und
gegen Chemikalien widerstandsfähiger machen.
Dicke Lagen von reinem Bakelit haften nicht gut an
Metallflächen. Der reichliche Zusatz besonders von sandigen Füllstoffen läßt den
Ueberzug ausgezeichnet haften. Z.B. haftet eine Mischung von Schmirgel mit 10–15 v.
H. flüssig A nach dem Fertigstellen so gut auf Glas, daß man sie nicht entfernen
kann, ohne Stücke aus dem Glas zu reißen.
Man kann auch so verfahren, daß man eine Asbesttafel in A taucht, durch Erwärmen zum
Teil in B verwandelt, dann mit Hilfe von dickem A an die zu bekleidende Fläche
anklebt und darauf eine heiße, glatte Platte preßt. Ist dann die Preßplatte heiß
genug, so ist nach 10–15 Min. der Prozeß vollendet. Preßt man mit einer polierten
Metallplatte, so erhält man einen schönen glatten Bakelitüberzug.
Auf ähnliche Weise erhält man sehr schöne Ueberzüge auf Holz. Entsprechend kann man
auch Holzbottiche oder metallene Kästen mit getränktem Asbest auskleiden und so zu
Akkumulatorengefäßen oder elektrolytischen Trögen brauchbar machen.
Um sehr dünne Lagen von Bakelit aufzutragen, benutzt man
am einfachsten eine alkoholische Lösung von A als Firnis; sehr geeignet ist
„gelöst A“, das mit der drei- bis vierfachen Menge Methylalkohol verdünnt
wird. Der Firnis wird in wenigen Minuten klebrig und trocknet in einigen Stunden. Um
aber den Ueberzug widerstandsfähig zu machen, muß im Kessel auf 120–140° erhitzt
werden.
Eiserne Gefäße, die mit einer dünnen Schicht Bakelit
ausgekleidet sind, widerstehen kochender, verdünnter Schwefelsäure.
Wegen der Sprödigkeit des fertigen Bakelits können
Platten, die damit bekleidet sind, nicht gebogen werden, ohne daß die Decke
absplittert. Alles Biegen muß also ausgeführt werden, bevor der Bakelit in C umgewandelt ist.
Formverfahren. Am vorteilhaftesten verwendet man festes
A und eine Presse, die durch Dampf oder Gas geheizt und durch Wasser gekühlt werden
kann. Da sich A in der Wärme zunächst verflüssigt, so gibt der geformte Gegenstand
haarscharf alle Einzelheiten der Form wieder. Der Druck braucht nicht groß sein,
wenn man genügend erhitzt; er verhindert hauptsächlich die schon früher erwähnte
Entwicklung von Gasen, welche die Masse porös machen würden. Man kann auf diese
Weise sogar Phonographenplatten machen.
Zur Herstellung geformter Isolatoren ist eine Mischung von 20–30 v. H. festem A und
50–70 v. H. Asbest sehr geeignet. Sägemehl erfordert gegen 40 v. H. Bakelit, wenn die Gegenstände kochendem Wasser
widerstehen sollen, ohne ihren Glanz zu verlieren.
Um zu mischen, pulvert man festes A in einer Porzellankugelmühle und siebt durch. Ein
Zusatz von etwa 19
v. H. des Füllstoffes verhindert, daß die Masse an der Wand der Mühle klebt. Dann
mischt man mit dem feingepulverten Füllstoff und mahlt noch einmal. Die lockere
Mischung kann zusammengedrückt oder unter schwachem Erwärmen zu Platten ausgerollt
werden, die man ohne Schaden für spätere Verwendung aufbewahren kann.
Zur Verarbeitung bringt man die Mischung in erwärmte Formen und preßt in der Hitze
solange, bis A in B umgewandelt ist. Je nach Größe und Hitze dauert diese Umwandlung
25 bis 3 Min. und noch weniger bei kleinen Gegenständen.
Die Gegenstände sind dann so fest wie Schellack; sie werden später im Kessel ohne
Form fertiggemacht. Das Schwindemaß hierbei ist je nach der Mischung verschieden; es
läßt sich genau vorausberechnen.
Da Bakelit B in der Hitze erweicht und sich
zusammenschweißen läßt, kann man auch zum Formen gemahlenes B an Stelle von A
verwenden, benötigt aber dabei höhere Hitze und höhere Drucke. Dieses Verfahren ist
jedoch vorteilhaft, wenn die Gegenstände den in einer polierten Form erhaltenen
Glanz bewahren sollen, oder wenn man Mischungen mit mehr als 40 v. H. Bakelit anwendet, weil man dann der Gefahr entgeht, daß
flüssiges A aus der Form austropft.
Solche Isolatoren, die hoher Hitze widerstehen sollen, werden mit feingemahlenem
Asbest, Ton, Glimmer oder ähnlichen mineralischen Füllstoffen hergestellt. Brauchen
sie nicht so hitzebeständig zu sein, so sind organische Füllmaterialien, wie
Holzstoff oder Sägemehl zu empfehlen, da dann die Isolation besser ist. Einige Arten
von kanadischem Asbest isolieren verhältnismäßig schlecht, weil sie mineralische
Verunreinigungen und viel Wasser enthalten. Aber diese Unterschiede haben bei
Spannungen unter 40000 Volt keine große Bedeutung. Andererseits macht Asbest wegen
seines faserigen Baues den Bakelit widerstandsfähiger
gegen Stoß.
Bakelitgemische lassen sich je nach der Art des Füllstoffes mehr oder weniger kneten,
feilen, sägen. Auch hier bewähren sich faserige Füllstoffe am besten.
Isolatoren aus Bakelit widerstehen den atmosphärischen
Einflüssen besser als Schellack oder andere harzartige Stoffe und den
Erschütterungen besser als Porzellan.
Ohne Schwierigkeit kann man Metallstücke z.B. Schrauben, Bolzen usw. in die Masse
beim Formen einbetten.
Mit Graphit kann Bakelit A oder B in fast jedem
Verhältnis gemischt werden. Die Härte der Gemische steigt von großer Weichheit bis
zu ziemlicher Härte. Der Versuch, sie zu selbstschmierenden Lagern zu verwenden,
verlief günstig. Ein Vorzug ist, daß Bakelit von Oel
nicht angegriffen wird und in der Hitze nicht weich wird. Man könnte die Lager für
gewöhnlich mit Oel schmieren und den Graphit als Reserve betrachten, im Falle die
Oelung versagt.
Auch als Auskleidung für Pumpen, die ätzende Flüssigkeiten bewegen, kann man dieselbe
Masse anwenden.
Bakelit-Graphit gibt schließlich ein Mittel, um
Materialien herzustellen, deren elektrischer Widerstand in weiten Grenzen
willkürlich festgelegt werden kann.
Aus der beigegebenen Tabelle ist zu entnehmen, daß Platten aus Bakelit von 2–3 mm Dicke bei 20000 Volt durchschlagen
wurden und daß die mechanische Festigkeit die des Porzellans übertrifft.
A.
Die Entzündungstemperatur von Oasen.
Zuerst hat vor etwa 50 Jahren Bunsen die
Entzündungstemperatur von Knallgas zu bestimmen versucht; er nahm als besten
von mehreren sehr abweichenden Werten 744° an. Nach ihm haben sich Le Chatelier, Viktor Meyer, Falk und andere mit dieser
Aufgabe beschäftigt. Trotzdem fanden H. B. Dixon und
H. F. Coward notwendig, die Entzündungstemperatur
des Wasserstoffes und anderer Gase in reinem Sauerstoff und in Luft genauer
festzulegen. Sie nennen Entzündungstemperatur die Temperatur, auf welche die beiden
Gase (das brennbare Gas und der Sauerstoff bezw. die Luft), jedes für sich, erhitzt
werden müssen, um beim Zusammentreffen zu entflammen.
Textabbildung Bd. 325, S. 156
Fig. 1.
Ihre Versuchsanordnung ist durch Fig. 1 angedeutet.
In ein senkrecht stehendes weites Porzellanrohr A, das
den Heizraum eines kleinen elektrischen Widerstandsofens bildet, wird unten bei B Sauerstoff (bezw. Luft) eingeleitet; das brennbare
Gas tritt in das engere Rohr C bei D ein und strömt bei E
aus. Zur Temperaturmessung befindet sich dicht bei E
die Lötstelle eines Thermoelementes F. Durch diese
Anordnung werden beide Gase auf die gleiche Temperatur vorgewärmt und treffen sich
erst bei E.Dixon vermeidet, die Gase gemischt in den
Heizraum einzuführen, weil sie dann schon unterhalb der
Entzündungstemperatur miteinander reagieren könnten.
Heizt man den Ofen langsam an und leitet die beiden Gase in langsamem Strome ein, so
erscheint, wenn die Entzündungstemperatur erreicht ist, mit einem leichten Knall
eine kleine Feuerkugel bei E und dann ein ruhig
brennendes Flämmchen.
Wie Dixon und Coward durch
planmäßige Abänderung der Versuche fanden, darf die Geschwindigkeit, mit der das
brennbare Gas ausströmt, nicht zu klein sein (bei Wasserstoff mindestens 8 ccm i. d
Minute); sonst erhält man zu hohe Entzündungstemperaturen. Auch dürfen die Rohre A und C nicht zu eng
seinDie Weite von A wurde zwischen 20 und 90 mm, die Weite von
C zwischen 0,5 und 2 mm
gewechselt.; sonst fallen die Werte ebenfalls zu hoch aus.
Die unter Berücksichtigung dieser Einflüsse für eine Reihe von Gasen erhaltenen
Entzündungstemperaturen sind in nachstehender Tafel zusammengestellt:
Entzündungstemperatur C°
Gas
in Sauerstoff
in LuftMittel
Grenzwerte
Mittel
Wasserstoff
580–590
585
585
Kohlenoxyd (feucht)
637–658
650
651
Acetylen
416–440
428
429
Aethylen
500–519
510
543
Schwefelwasserstoff
220–235
227
364
Cyan
803–818
811
856
Methan
556–700
–
650–750
Aethan
520–630
–
–
Propan
490–570
–
–
Ammoniak
700–860
–
–
Wie man sieht, ist es Dixon nicht gelungen, für Methan,
Aethan, Propan und Ammoniak die Entzündungstemperatur festzulegen. [Transactions of
the Chemical Society 1909, Bd. 95, S. 514 – 543].
Arndt.
Die Gleichstromdampfmaschine.
Eine Dampfmaschine, deren Zylinder aus zwei einfachwirkenden, mit den durch Schlitze
gesteuerten Auspuffenden an einander stoßenden Zylindern gebildet wird, und deren Einlaßventile in den
geheizten Zylinderdeckeln liegen, s. Fig. 1, wird
von Prof. Stumpf, Charlottenburg, als
Gleichstromdampfmaschine bezeichnet, weil der Dampf in stets gleichbleibender
Richtung durch jeden Zylinder hindurchgeführt wird. Der Frischdampf tritt von unten
in die Deckel ein, heizt die Deckelflächen, tritt dann durch die Ventile oben in die
Zylinder ein, folgt Arbeit verrichtend dem Kolben und tritt nach vollzogener
Expansion durch die am entgegengesetzten Ende des Kolbenhubes angebrachten, vom
Kolben gesteuerten Auslaßschlitze aus. Im Gegensatze hierzu bewegt sich der Dampf
bei den gewöhnlichen Dampfmaschinen im Wechselstrom, insofern er am Kopfende des
Zylinders eintritt, dem Kolben während der Arbeitsleistung folgt und wieder an dem
gleichen Kopfende austritt. Bei dieser Umkehr des Dampfes findet eine starke
Abkühlung der Deckel- und Zylinderflächen durch den nassen Auspuffdampf statt,
welche starke Zylinderkondensation bei der nächsten Füllung mit sich bringt. Bei der
Gleichstromdampfmaschine werden diese Verluste vermieden. Ebenso wird vermieden, daß
der Abdampf an den geheizten Flächen vorbei ausströmt, und auf diese Weise unnötig
geheizt wird. Mantelheizung ist hierbei nicht angenommen.
Textabbildung Bd. 325, S. 157
Fig. 1.
Textabbildung Bd. 325, S. 157
Fig. 2.
Durch die Anwendung der Auspuffschlitze wird die Steuerung der Maschine sehr
vereinfacht. Es sind nur die beiden Einlaßventile vorhanden, welche durch eine von
einem Exzenter angetriebene Stange betätigt werden. An der Ventilspindel, s. Fig. 2, ist eine schiefe Fläche und an der hin-
und hergehenden Stange eine Rolle angebracht, wobei die Nut, in welcher die Rolle
sitzt, zugleich als Oelbad dient. Die Führung der Stange ist so ausgebildet, daß die
Nut mit dem Oelbad niemals aus der Führung heraustritt, wodurch das Herausfließen
und Verschmutzen des Oeles vermieden wird.
Ausführungen von Gleichstromdampfmaschinen als Betriebsmaschinen, Lokomobilmaschinen,
Förder-, Walzenzug- und Schiffsmaschinen, die zum Teil von sehr bekannten Fabriken
herrühren, haben hauptsächlich den Vorteil, daß sie bei nur einstufiger
Dampfexpansion die Dampfverbrauchszahlen der Verbundmaschinen erreichen. Besonders
wertvoll sind die Vorteile beim Lokomotivbetrieb, weil sich hier der weite mittlere
Auspuff als das beste Mittel erweist, Wasserschläge ohne Anwendung von
Wasserablaßhähnen zu vermeiden und alle aus dem Kessel in den Zylinder gelangenden,
Kolben und Laufflächen schnell abnutzenden Verunreinigungen schnell
hinauszubefördern. Vergleichende Versuche, welche die Königl. Preußische
Eisenbahnverwaltung angestellt hat, haben zudem ergeben, daß eine
Gleichstromlokomotive um 28,5 v. H. weniger Kohlen verbraucht hat als eine
Lokomotive mit Lentz-Ventilsteuerung, und um 19 v. H.
weniger als eine Lokomotive mit Kohlenschiebern. Für den Schiffsantrieb ergibt sich
aus der Tatsache, daß jeder Zylinder eine, in sich geschlossene Maschineneinheit
bildet, eine große Sicherheit gegen Unfälle, weil bei Störungen jeder Zylinder für
sich abgeschaltet werden kann, ohne die Wirtschaftlichkeit der Anlage zu
beeinflussen. Dazu kommt noch, daß bei der vierkurbeligen Anordnung die
Gestängebeanspruchungen mit Gleichstromzylindern wesentlich günstiger ausfallen, als
bei einer Dreifach-Expansionsmaschine mit vier Zylindern. Für Fördermaschinen müssen
Einrichtungen zum Vermindern der hohen Kompression vorgesehen werden, damit das
Einstellen erleichtert wird; Walzenzugmaschinen erhalten für den leeren Anlauf eine
Hilfs-Drosselsteuerung, welche das Durchgehen verhindert. (Stumpf.) [Vortrag in der Schiffbautechnischen Gesellschaft, Herbst
1909.]
H.
Schrauben-Ventilator.
Textabbildung Bd. 325, S. 157
Fig. 1.
Der Maschinenfabrik E. Mertz in Basel ist unter D. R.-P.
214959 ein Ventilator geschützt, dessen Flügel a nach Fig.
1 aus schleifenartig gebogenen Metallstreifen bestehen, die auf der Nabe b
derartig schräg versetzt zur Umdrehungsebene befestigt sind, daß die
schleifenartigen Doppelbügel a je eine Schraubenlinie bilden. Die Gesamtanordnung
ist derart, daß die bewegte Luft zur Erzielung großer Leistungen unbehindert in der Richtung der
Ventilatorachse hindurchstreichen kann. Die Ausführung mehrerer oder aller
Doppelflügel zusammenhängend aus einem einzigen Streifen vereinfacht die Herstellung
und Befestigung auf der Nabe. Die Ventilatoren laufen ruhig und geräuschlos. Sie
sind drehbar, so daß sie sowohl zum Einblasen frischer als auch zum Absaugen
verdorbener Luft verwendet werden können. Der Antrieb kann entweder von der
Transmission oder elektrisch erfolgen.
ε
Sich selbsttätig umlegendes Wehr.
Unter den bekannten Bauarten von beweglichen Wehren lassen sich zwei Hauptgruppen
unterscheiden:
1. Wehre, die sich von der Flußsohle aus gegen den Spiegel
und
2. Wehre, die sich vom Spiegel aus gegen die Sohle
bewegen.
Textabbildung Bd. 325, S. 158
Fig. 1.
Zur ersten Gruppe gehört das seit mehreren Jahren in Anwendung befindliche
Walzenwehr, das seiner grundsätzlichen Bewegungsart entsprechend bei Flüssen, die
große Geschiebemengen führen, sehr vorteilhaft, dagegen bei Treibeis nachteilig ist.
Außerdem ist aber der Umstand nachteilig, daß das Walzenwehr beim Versagen des
Triebwerkes zum festen Wehre wird und bei rasch eintretendem Hochwasser das
Auftreten von Ueberschwemmungen begünstigt, wobei gerade durch den steigenden
Hochwasserdruck der Bewegung des Walzenwehres entsprechend höhere Widerstände
entgegengesetzt werden. Zum Beispiel würde bei dem Walzenwehr des
Elektrizitätswerkes der Stadt Stuttgart bei Hochberg-Poppenweiler am Neckar bei
Bruch der das Walzenwehr betätigenden Kette ein Aufstau entstehen, bei dem
unabsehbarer Schaden angerichtet werden könnte. Da endlich die Länge des Wehres
einen bestimmten Mindestdurchmesser der Walze bedingt, so kann es vorkommen, daß man
den beweglichen Stau unter Umständen größer machen muß, als beabsichtigt war. Für
die Anlage bei Poppenweiler hatte man seinerzeit, bevor die Anlage des Walzenwehres
in Frage kam, einen beweglichen Stau von 1 m in Aussicht genommen. Die Ausführung
zwang aber, Walzen von 2,8 m ⌀ zu verwenden.
Die angeführten Mängel werden von dem der zweiten Gruppe angehörenden Klappenwehr der
Maschinenfabrik Albert Bezner in Ravensburg
vermieden. Das Wehr besteht aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Klappen, von
denen die eine, die Stirnplatte, an der Flußsohle befestigt, die andere, die
Rückenplatte, beweglich gelagert ist. Durch Anziehen der beweglichen Klappe auf
einer schiefen Ebene wird die Wehrkrone erhöht, während sich die Klappe beim
Nachlassen des Zuges selbsttätig unter dem Wasserdruck niederlegt und dadurch das
Wehr vollständig an die Flußsohle angelegt wird, so daß Treibeis und Geschiebe glatt
darüber hinweggehen können. Zum schnellen und bequemen Aufrichten oder Niederlegen
des Wehres dient eine zwischen den Platten am Flußmauerwerk geführte Stange,
die an mehreren Stellen durch Seile mit dem beweglichen Ende der hinteren Klappe
verbunden ist. Durch Längsverschiebung der Stange ziehen die Seile an oder lassen
nach, wodurch das Wehr erhöht oder gesenkt wird. Eine einfache Form des Wehres ist
in Fig. 1 dargestellt. Die Stirnklappe a besteht aus hölzernen Bohlen mit Eisenverstärkungen
und trägt eine Wehrkrone b. Das Gelenk c wird mittelst der Winkeleisen n abgedichtet. Lagerschalen und Buchsen sind in Rotguß ausgeführt. Das
Gelenk der einseitig freien Rückenklappe d ist zwischen
Winkeleisen der Stirnklappe angebracht. Die einzelnen von je zwei Lagern getragenen
Teile der Klappen a und d
haben zweckmäßig eine Länge von etwa 2 m. Der Absatz e
in dem Wehrfundament trägt eiserne Führungstücke f für
die Zugstange g, an welcher die Seile k befestigt sind. V/ehre dieser Bauart sind bei
Markersdorf bei Chemnitz für 20 m Flußbreite und 0,35 m bewegliche Stauhöhe und für
das städtische Elektrizitätswerk in Haigerloch mit 22 m
Staulänge und 0,50 m bewegliche Stauhöhe ausgeführt worden. Hauser. (Zeitschr. d. Vereines deutscher Ingenieure 1909 S.
1783–1784).
H.
Die Wasserkraftanlage der „A.-G. Elektrizitätswerk
Lonza“ bei Visp (Schweiz).
Die oben genannte Gesellschaft hat schon vor einigen Jahren die Genehmigung zur
Ausnutzung der Wasserkräfte an der Zermatter und der Saaser Visp erworben, von denen
die letztere ausgebaut und im Laufe dieses Jahres in Betrieb kommen wird. Das
verfügbare Rohgefälle beträgt 754 m, das Niederschlagsgebiet bis zu der bei
Saas-Balen gelegenen Wasserfassung umfaßt etwa 199,5 qkm, wovon 75 qkm auf Firne und
Gletscher entfallen. Die Wassermenge ist wie bei allen Walliser Rhonezuflüssen
außerordentlichen Schwankungen unterworfen, ohne daß, was auch zur Reinigung des
trüben Gletscherwassers von dem feinen, scharfen, den Turbinenlaufrädern so
gefährlichen Sand höchst erwünscht wäre, die Möglichkeit vorhanden ist, Staubecken
anzulegen. Auf Grund von früheren und von besonders für die vorliegende Anlage
vorgenommenen Messungen rechnet man auf eine Mindestwassermenge von 586 l i. d.
Sekunde, wobei aber die Wassermenge nur an etwa 98 Tagen unter 1000 l i. d. Sekunde
sinken dürfte.
Da die Gesellschaft verpflichtet ist, an verschiedene Gemeinden Wasser für
Bewässerungszwecke abzugeben, so ist der wasserbauliche Teil der Anlage für eine
Höchstwassermenge von 4,5 cbm i. d. Sekunde berechnet. Die Wasserfassung liegt an
einer Stelle, wo sich die Visp in zwei eine Insel umschließende Arme teilt, und
besteht aus einer Grundschwelle in dem einen Arm, die bei niedrigem Wasserstand das
gesamte Wasser auffängt, bei bei hohem Wasserstand als eine Art Ueberfall wirkt. Die
eigentliche Wasserfassung befindet sich in dem zweiten Arm und besteht aus einem
hohlen Stauwehr, das im Innern ein oben durch einen wagerechten Rechen aus gelochtem
Blech abgedecktes Gerinne von 4,0 m Breite und 2,0 m Höhe aufnimmt. Die Oberfläche
dieses Einlaufsiebes bestimmt auch die Stauhöhe. Vor dem Einlaufsieb befinden sich,
zwischen den Pfeilern des Wehrmauerwerkes geführt, vier Regulierschützen von je 3 m
lichter Breite, außerdem ist das Gerinne selbst durch einen Schützen absperrbar. Das
durch die runden 12 mm weiten Oeffnungen des Einlaufsiebes eintretende Wasser fließt
durch eine 3 m breite Kiesfalle und einen kurzen Verbindungsstollen in einen zur
Kläranlage ausgebauten Sandfang, der im wesentlichen aus einer Reihe hintereinander
angeordneter Holzwände besteht und das Wasser nur mit geringer Geschwindigkeit hindurchläßt. Von
dieser Kläranlage zum Wasserschloß führt ein annähernd 11 km langer Stollen von 2,5
v. T. Gefälle, der vollständig ausbetoniert ist und 2,6 bis 3,0 qm Querschnitt
besitzt. Aus dem Stollen, dessen steil abfallende Sohle sich zum Sandfang vertieft,
tritt das Wasser im Wasserschloß über seitliche, je 10 m lange Ueberlaufkronen auf 3
m breite Einlaufsiebe und durch diese hindurch in zwei Kanäle, die es in quer vor
den Rohreinlaufschützen liegende Wasserkammern führen. Das hier überlaufende Wasser
wird zum Teil zur Bewässerung verwendet. Im Innern des Wasserschlosses befinden sich
drei Rohranschlüsse, die mit selbsttätigen, im Falle eines Druckrohrbruches in
Tätigkeit tretenden Ventilen versehen sind.
Von den Druckleitungen ist erst eine verlegt. Sie besteht zunächst aus 480 m
genietetem und 717 m geschweißtem Rohr und hat 700 mm ⌀ bei einer von 5 bis auf 30,5
mm wachsenden Blechstärke. Diese Leitung ist am unteren Ende in zwei 500 mm weite
Stränge gegabelt und diese beiden Stränge mit je 220 m Länge bilden das
unterste bis zu 75 kg/qcm Druck aufnehmende Stück der Rohrleitung, das aus geschweißten 23 bis
24 mm dicken Flanschenrohren zusammengebaut ist.
Der Hauptraum des im Ackersand gelegenen Maschinenhauses ist 12 m breit, 66 mm lang
und 20 m hoch und für fünf Maschineneinheiten von je 5500 PS bemessen. Von diesen
sind gegenwärtig zwei an die beiden 500 mm langen Druckleitungen angeschlossen. Die
Turbinen sind Pelton-Turbinen von je 5500 PS bei 500
Umdrehungen i. d. Minute und treiben Drehstromerzeuger von 5100 KVA bei 15500 Volt
Spannung. Das Betriebswasser wird jeder Turbine durch eine einzige mit der Hand
einstellbare Düse zugeführt, während durch einen Druckölregulator einerseits die
Nadel, andererseits ein Strahlablenker verstellt wird. Durch diese doppelte
Regulierung werden Rückwirkungen auf die Druckleitung vermieden. [Schweiz.
Bauzeitung 1909, II, S. 263–259 und S. 279–283].
H.