Titel: | Polytechnische Rundschau. |
Autor: | Schmolke |
Fundstelle: | Band 329, Jahrgang 1914, S. 313 |
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Polytechnische Rundschau.
Polytechnische Rundschau
Schiffsdieselmaschinen. An der Entwicklung dieser
Maschinengattung hat Holland lebhaften Anteil genommen. Für ein Passagierschiff hat
kürzlich die Werft Gusto, Schiedam bei Rotterdam, eine
200 PSe-Zweitaktölmaschine fertiggestellt. Die
Spülluftpumpen sind hier in bekannter Weise mit Stufenkolben versehen, die mit dem
Kolben des Arbeitzylinders aus einem Stück hergestellt sind. Zweifellos erhält
dadurch die Maschine ein gefälligeres Aussehen, da eine besondere Spülluftpumpe, die
durch Hebel, Stangen usw. von der Hauptmaschine angetrieben wird, nicht vorhanden
ist. Ebenso kommen dann die Rohrleitungen von der Spülluftpumpe zu den einzelnen
Arbeitzylindern in Wegfall. Die Vor- und Nachteile des Stufenkolbens sind zur Genüge
bekannt, eine allgemeine Verwendung hat er nicht gefunden, und bei größeren
Leistungen (über 300 PS) werden meist besondere Spülluftpumpen angeordnet. Der Ein-
und Ausbau solcher Stufenkolben bei Maschinen gedrängter Bauart, wie
Schiffsmaschinen und besonders Unterseebootmaschinen ist schwierig und
beansprucht verhältnismäßig viel Zeit.
Die vom Stufenkolben geförderte Spülluft tritt hier mit einem Ueberdruck von weniger
als 0,2 at durch die Spülkanäle in den Arbeitzylindern ein. Der Arbeitkolben ist
dabei so profiliert, daß die eintretende Spülluft nicht sofort durch die
gegenüberliegenden Auspuffkanäle entweichen kann. Auf diese Weise erhält man eine
noch gute Ausspülung der Arbeitzylinder. Die Spülluft wird bei ihrem Eintritt in den
Spülluftbehälter durch einen Kolbenschieber gesteuert. In dem Zylinderkopf ist somit
nur das Brennstoffventil und das vereinigte Druckluftanlaß- und Sicherheitsventil
einzubauen. Bei der Eröffnung der Auspuffkanäle sinkt durch die Saugwirkung der
austretenden Auspuffgase der Druck unter die Atmosphäre, wie die Indikatordiagramme
zeigen, die mit schwacher Indikatorfeder aufgenommen sind. Dieser Unterdruck im
Zylinder trägt ebenfalls dazu bei, eine gute Ausspülung der Arbeitzylinder zu
erhalten, Die Zylinder mit Zylinderkopf und Kühlmantel bestehen aus einem Stück,
große Reinigungsöffnungen sind dabei vorgesehen.
Das Anlassen der Maschine geschieht durch Drehung eines Handrades, wodurch die
Druckluftanlaßventile und die Spülluftventile betätigt werden. Reguliert und
umgesteuert wird mittels eines Hebels, durch dessen Bewegung die
Druckluftanlaßleitung geöffnet oder geschlossen und die Saugventile der
Brennstoffpumpen beeinflußt werden. Druckluft zum Anlassen und Einspritzluft wird in
einem zweistufigen Kompressor erzeugt, der am Ende der Maschine von der Kurbelwelle
angetrieben wird.
Von 300 PS an verwendet diese Firma für ihre Maschinen Kreuzköpfe, die als Kolben
einer einfachwirkenden Spülluftpumpe ausgestaltet sind. Um hier den Arbeitskolben
leichter ausbauen zu können, ist zwischen Spülluftpumpe und Arbeitzylinder ein
Zwischenstück eingebaut, das zugleich in bekannter Weise als Spülluftbehälter
ausgebildet ist. Die Maschinenhöhe wird durch diese Anordnung allerdings größer, als
bei Maschinen mit Stufenkolben, aber die Gesamtanlage wird übersichtlicher und
betriebssicherer. Besitzt die Maschine vier Zylinder und mehr, so kann die Hälfte
mit Druckluft oder Brennstoff betrieben werden, während die andern Zylinder
abgeschaltet sind. Diese Einrichtung ist besonders bei langsamer Fahrt und beim
Manöverieren mit geringer Umdrehungszahl der Maschine von großem Wert. Jeder
Zylinder hat seine eigene Brennstoffpumpe, die unabhängig von den andern ein- und
ausgeschaltet werden kann. [Engineering 1913 S. 816 bis 819.]
W.
–––––
Dampfreibungsverluste von Turbinenrädern. Bemerkenswerte
Versuche über die Dampfreibungsverluste von Turbinenrädern sind in neuerer Zeit von
Kerr im Maschinenlaboratorium der Technischen
Hochschule in Glasgow vorgenommen worden. Sie verdienen nicht nur der Art ihrer
Anordnung wegen besonderes Interesse, sondern auch deswegen, weil sie die
Möglichkeit einer Nachprüfung der von Stodola und Lasche gegebenen Formeln für den Reibungs- und
Ventilationsverlust von Turbinenrädern geben. Für die Versuchsarbeiten wurde eine
einstufige, dreikränzige Aktionsturbine der Firma Parsons
& Co. benutzt, die bei 3000 Umdr./Min. eine Leistung
von 250 KW abgibt.
Zur Bestimmung der Dampfreibungsarbeit bediente man sich des Auslaufversuches. Das
Verfahren benutzt die bekannte Beziehung
M_{\mbox{d}}=J_{\mbox{m}}\,.\,\frac{d\,\omega}{d\,t}.
Während das in einem Medium konstanter Dichte umlaufende Rad unter dem Einfluß der
Dampf- und Lagerreibung seine Bewegungsenergie langsam abgibt, wird die
Umlaufgeschwindigkeit fortlaufend in bestimmten Zeitabständen ermittelt. Der
Auslaufversuch setzt für die Bestimmung des Drehmomentes die Ermittlung des
Massenträgheitsmomentes des Rotors voraus. Letzteres wurde durch Rechnung bestimmt.
Der Versuch beschränkt sich so auf drei Reihen von Beobachtungen, die laufende
Ablesung der Umlaufzahl und die Messung der im Turbinengehäuse vorhandenen
Temperatur und des Druckes zur Bestimmung der Dampfdichte.
Die Versuche wurden bei verschiedener Dampfdichte vorgenommen. Die ermittelten
Auslaufzeiten als Funktion der Umlaufgeschwindigkeit wurden für die verschiedenen
Dichtenverhältnisse getrennt in Raumkoordinaten aufgetragen. Der
Differentialquotient \frac{d\,\omega}{d\,t} wurde aus den so
aufgestellten Kurven graphisch abgeleitet, und hieraus durch Multiplikation mit dem
rechnerisch ermittelten Trägheitsmoment das jeweilige Drehmoment bestimmt. Da die
graphische Differentiation bei kleineren Drehzahlen bis hinauf zu 150 Umdr./Min. bei
den vorliegenden Versuchen annähernd konstante Werte lieferte, ist zu schließen, daß
innerhalb dieses Bereiches der ganze Widerstand auf die Lagerreibung entfällt.
Die hiernach rechnerisch ermittelten Drehmomente wurden wie vorher für jedes
Dichteverhältnis getrennt als Funktion der Umlaufgeschwindigkeit aufgetragen, und
aus dieser Kurvenschar graphisch die Kurve für die Lagerreibung (als Drehmoment
bezogen auf ein Dichteverhältnis von r-0) abgeleitet. Die Differenz des Drehmomentes
und des jeweiligen Wertes der Lagerreibung; gibt den Dampf reibungs- und
Ventilationsverlust des Turbinenrades. Der Exponent, mit dem sich dieser als
Funktion der Umlaufgeschwindigkeit ändert, wurde graphisch zu 2,04 ermittelt. Danach
läßt sich die Dampfreibungsarbeit in folgende Formel fassen
R = c ∙ ω2,04 ∙ γ
oder, anders ausgedrückt, unter Einsetzung des aus den Kurven
abgeleiteten Wertes der Konstanten:
N=3,016\,.\,\left(\frac{u}{100}\right)^3\,.\,\gamma.
Vergleichen wir diese Formel mit den auf die gleiche Form
gebrachten Formeln von Lasche und Stodola (auf englische Maßeinheiten umgerechnet), so sehen wir, daß sich
nach ersterer mit einem Werte der Konstanten k = 4,32
für das dreikränzige Rad zu hohe, nach letzterer mit k
= 1,923 zu niedrige Werte ergeben. Es ist hierbei jedoch zu
berücksichtigen, daß die Konstante von Stodola für ein
einkränziges Rad abgeleitet ist. Bilden wir den Quotienten der beiden Konstanten
nach Kerr und Stodola, so
zeigt sich die bemerkenswerte Tatsache, daß dieser fast genau gleich dem
entsprechenden Quotienten der Konstanten für das dreikränzige und einkränzige Rad
nach Lasche wird. Es muß dies als Beweis für die gute
Uebereinstimmung dienen, die die von Stodola gegebene
Formel mit den angeführten Versuchsergebnissen zeigt. Sie bedarf nur durch
Hinzufügung eines den Ventilationswiderstand der zusätzlichen Schaufelkränze
charakterisierenden Faktors einer entsprechenden Korrektur.
Kerr hat dementsprechend unter Benutzung der von Lasche gegebenen Konstanten die folgende Formel
aufgestellt:
N=(\alpha_1\,.\,d+n\,.\,\alpha_2\,.\,l^{1,5})\,.\,\left(\frac{u}{100}\right)^3\,.\,d\,.\,\gamma.
Mit Berücksichtigung des Beaufschlagungsbogens kann sie auch in folgender Form
geschrieben werden:
N=[\alpha_1\,.\,d+n\,.\,\alpha_2\,.\,(1-r)\,.\,l^{1,5}]\,.\,\left(\frac{u}{100}\right)^3\,.\,d\,.\,\gamma.
Hierin ist, ausgedrückt in englischen Maßeinheiten,
N die Reibungsarbeit;
d der mittlere
Schaufelkreisdurchmesser;
r das Verhältnis des
Beaufschlagungsbogens zum Umfang;
l die mittlere Schaufellänge;
u die Umfangsgeschwindigkeit;
a1 =0,0607; a2
= 0,458;
n = 1 für einkränzige Räder;
n = 1,23 für zweikränzige
Räder;
n = 1,8 für dreikränzige
Räder;
n = 2,9 für vierkränzige
Räder.
Die Größe des Dampfreibungsverlustes ist relativ klein. Bei der für die Versuche
benutzten Turbine betrug er bei einer Leistung von 10 PS etwa 3 v. H. In dieser
Größenordnung dürfte er sich allgemein bei schnellaufenden Turbinen halten. Bei
langsamer laufenden Schiffsturbinen ist der Verlust naturgemäß wesentlich geringer.
Bei einer 7500 PS – Curtis – Turbine mit 450 Umdrehungen
in der Minute wurde für das erste vierkränzige Aktionsrad mit einem Durchmesser von
2030 mm bei einer absoluten Dampfspannung im Gehäuse von 6,6 kg/cm2 ein Dampfreibungsverlust von rund 60 PS
errechnet. So klein dieser Wert im Verhältnis zur Gesamtleistung der Turbine ist, so
ist er doch, bezogen auf die Arbeitsleistung des einzelnen Rades, nicht zu
unterschätzen. [Engineering.]
Kraft.
–––––
Graphisches Verfahren zur Bestimmung des
Blechscheibendurchmessers beim Ziehen. Die richtige Größe des zum Ziehen
eines bestimmten Gegenstandes benötigten Blechstückes wird in der Praxis meist durch
Probieren ermittelt, was natürlich mehr oder weniger zeitraubend und umständlich
ist. Ein anderes Verfahren, das auf Gewichtsbestimmung beruht, wird mit Vorteil
verwendet, wenn bereits ein Muster zur Verfügung steht. Zweckmäßig wird dabei ein
der Größe nach genau bestimmtes Stück Blech der gleichen Art, wie beim Muster
verarbeitet, abgewogen und aus dem Verhältnis zum Gewicht des Musters dessen
Flächeninhalt berechnet.
Schließlich kann man natürlich auch auf rein mathematischem Wege die Oberfläche eines
Gegenstandes berechnen. Bei schwierigeren Gebilden werden aber zu große
mathematische Hilfsmittel benötigt, als daß dieses Verfahren für die Praxis von
Bedeutung sein könnte.
Statt genannter Methoden befürwortet F. Sparkuhl in
Zeitschr. für prakt. Maschinenbau S. 06/1914 das graphische Verfahren. Es stützt
sich auf die Guldinsche Regel, wonach die Oberfläche A eines durch Rotation einer beliebig gekrümmten Linie
um eine Achse X entstandenen gedachten Körpers gleich
ist dem Produkt aus der Länge L dieser Linie und dem
Wege ihres Schwerpunktes. Bezeichnet noch R0 den Abstand des Schwerpunktes von der Achse X, so
folgt: A = 2 π ∙ Ro
∙ L,
oder, da A=\frac{\pi\,.\,D^2}{4} ist, so ergibt sich, wenn
D den Durchmesser der gesuchten flächengleichen
kreisrunden Blechplatte bedeutet, nach Umformung:
D=\sqrt{8\,.\,R_0\,.\,L}.
Als Beispiel möge Abb. 1 dienen. Die gebrochene Linie
\overline{A\,B\,C\,D} erzeugte diese Topfform, und daher wird
ihr gemeinsamer Schwerpunkt gesucht. Den Schwerpunkt der einzelnen Linienstücke
\overline{A\,B} bzw. \overline{B\,C} und
\overline{C\,D} bezeichnen G1, G2 und G3. Von ihnen werden parallel zur Achse X X Senkrechte gezogen. Nun wird zunächst daneben das
Poldiagramm errichtet, und darin werden auf einer zu X
X Parallelen die Strecken \overline{A_1\,B_1} gleich
\overline{A\,B}, ferner
\overline{B_1\,C_1} gleich
\overline{B\,C}, und ebenso
\overline{C_1\,D_1} gleich \overline{C\,D}
abgetragen. Von ihren Endpunkten werden zu dem beliebig gewählten Pol 0 Strahlen gezogen. Zu diesen Strahlen parallel
geführte Linien schneiden die aus den Schwerpunkten Gl , G2, G3 kommenden Senkrechten und bilden das Polygon,
dessen Spitze G0 den
gesuchten Schwerpunktsradius R0 begrenzt.
Textabbildung Bd. 329, S. 314
Abb. 1
Textabbildung Bd. 329, S. 314
Abb. 2.
Textabbildung Bd. 329, S. 314
Abb. 3.
Textabbildung Bd. 329, S. 314
Abb. 4.
Auch der Durchmesser D läßt sich graphisch ermitteln.
Wir tragen (Abb. 2) die Strecke
\overline{D\,E}=8\,R_0 und die Strecke
L=\overline{A\,B\,C\,D} ab und schlagen darüber einen
Halbkreis. Die in E errichtete Senkrechte D ist der gesuchte Wert.
Bei einem Gefäß mit kugelförmigem Boden (Abb. 3)
wird zunächst der Schwerpunkt G1 der geraden Linie
\overline{A\,B} angemerkt. Der Schwerpunkt des Bogenstückes
\overline{B\,C} liegt auf seiner Symmetrielinie, also auf der
Halbierungslinie des eingeschlossenen Winkels (Abb.
4) und zwar in einem Abstande vom Mittelpunkt P, der gleich ist: r_0=\frac{c\,.\,r}{a} wo r den Radius des Bogens
=\overline{P\,D}, c die Länge
der Sehne =\overline{B\,C} und a die
Länge des Bogens \overline{B\,D\,C} bedeuten.
Zur graphischen Bestimmung von r0
= PG2 wird der halbe
Bogen D B auf einer in D
senkrecht auf der Halbierungslinie \overline{D\,P} errichteten
Senkrechten abgerollt \overline{D\,E}; eine von P nach E gezogene Linie
schneidet die von B auf
\overline{E\,F}, parallel zu
\overline{P\,D}, gefällte Linie in H. Die von hier aus gezogene Senkrechte zu
\overline{P\,D} trennt
r_0=\overline{P\,G_2} ab.
Im Poldiagramm werden wieder \overline{A_1\,B_1}=\overline{A\,B}
und \overline{B_1\,C_1}=\overline{B\,C} abgetragen, und die
Polstrahlen gezogen, dann schneidet die Parallele zu
\overline{O\,B_1}=\overline{G_1\,G_2} die aus Gl und G2 gefällten Senkrechten. Das Polygon wird in der
bekannten Weise vervollständigt und daraus G0 bzw.
R0 gefunden. An der
Ermittlung von D ändert sich ebenfalls nichts.
Verfahren dieser Art geben nur für dünne Bleche annähernd genaue Werte, da sie
voraussetzen, daß sich die Blechstärke beim Ziehen nicht ändert. Infolgedessen
müssen für starke Bleche entsprechende Korrektionen vorgenommen werden.
Rich. Müller.
–––––
Gipsmodelle. Zur Herstellung von Modellen und Kernbüchsen
für einzelne Abgüsse und Kerne, sowie zur Anfertigung von Zwischenmodellen wird in
Modellwerkstätten neuerdings vielfach Gips verwendet. Die Anfertigung von
Gipsmodellen ist wesentlich einfacher und billiger als die von Holz- und anderen
Modellen. Nach Mitteilung von Carl Irresberger (Stahl und
Eisen 1914, S. 356) erfolgt die Herstellung eines solchen Gipsmodells z.B. für einen
Krümmer zweckmäßig in der Weise, daß zunächst seine Form auf einem ebenen
Stampfboden vorgerissen wird. Darauf befestigt man ein sogenanntes Führungsbrett,
trägt Gipsbrei auf und streicht diesen mit einer Ziehlehre nach der Kernform zurecht
(Abb. 1). Nach Verfestigung dieses Kerns wird er
mit Schellack angestrichen, um die Poren des Gipses zu schließen, und mit Oel
eingerieben, damit die nächste Gipsschicht nicht auf ihm festklebt. Mit Hilfe einer
sogenannten Mantellehre, die die Schichtendicke bestimmt, wird nun auf den fertigen
Kern ein Gipsmantel in ähnlicher Weise aufgetragen (Abb.
2) und nach dem Trocknen von der Kernform abgehoben. Die Anfertigung der
zweiten Modellhälfte erfolgt in derselben Weise. Muffe und Spitzring werden mit
Hilfe einer drehbaren Spindel, die mit Stiften zum Festhalten des Gipsbreies
versehen ist, und auf deren seitlichen Stützbrettern eine entsprechend geformte
Lehre angebracht ist, hergestellt. Spindel und Lehre sind in Abb. 3 abgebildet. Von den beiden Hälften der Form
für Muffe und Spitzring kommt nur eine Hälfte zum Abguß in Metall zur
Verwendung.
Die Herstellung größerer Modelle aus Gips erfolgt durch Dreharbeit in ähnlicher Weise
wie das Formen runder Gefäße auf der Drehscheibe durch den Töpfer. Auch kleine
flache Modelle werden durch Dreharbeit angefertigt. Bei regelmäßigen Krümmern läßt
sich ein Gipsmodell zur Anfertigung beider Modellhälften benutzen.
Textabbildung Bd. 329, S. 315
Abb. 1.
Textabbildung Bd. 329, S. 315
Abb. 2.
Textabbildung Bd. 329, S. 315
Abb. 3.
Textabbildung Bd. 329, S. 315
Abb. 4.
Textabbildung Bd. 329, S. 315
Abb. 5.
Besondere Bedeutung hat der Gips zur Herstellung von Rinnen und Leistenmodellen
gefunden. Zu diesem Zweck werden zwei Ziehlehren aus Zink in der aus Abb. 4 ersichtlichen Weise an einem Holzrahmen
befestigt und auf einem Brett zwei seitliche Leisten angebracht, die über das Brett
vorstehen müssen (Abb. 5). Zwischen den Leisten wird
nun Gips aufgetragen und mit einer engen Lehre zurecht gestrichen und nach dem
Trocknen und Behandeln mit Lack und Oel mit Hilfe einer zweiten Lehre die Wandstärke
der Rinne abgestrichen. Auch Kernbüchsen als Zwischenglieder zur Herstellung einer
eisernen Kernbüchse oder zum Formen mehrerer Kerne werden oft zweckmäßig aus Gips
angefertigt.
Bei der Herstellung von Gipsmodellen muß auf die Zusammensetzung des Gipsbreies
besondere Sorgfalt verwendet werden. Niemals darf das Wasser auf den Gips gegossen,
sondern dieser muß stets auf das Wasser gesiebt und der Brei ständig und rasch
gerührt werden. Als bestes Mischungsverhältnis empfiehlt Irresberger 8 Teile Wasser und 12 Teile Gips. Ein Zusatz von Kalk wirkt
härtend und festigend, verzögert aber das Abbinden. Alaun wirkt umgekehrt
beschleunigend. Zum Verzögern des Abbindens empfiehlt sich am besten Zusatz einer
Lösung von 1 Teil Borax in 12 Teilen Wasser oder 1 Teil Borax in 8 Teilen Wasser. Im ersten Fall
wird das Abbinden um 15, im andern Fall um 50 Minuten verzögert. Ein Gemisch von
Borax und Wasser im Verhältnis 1 zu 1 läßt erst nach 12 Stunden erhärten.
Loebe.
–––––
Ueber den ferrostatischen Druck auf Formen und Kästen
macht Hugo Becker in Stahl und Eisen 1914, S. 169
wichtige Angaben. In der Gießerei, insbesondere der Eisengießerei, ist oft die Frage
von Bedeutung, wie stark die Verankerung oder Belastung einer Gußform sein muß,
damit sie dem von selten des flüssigen Metalls auf die Innenwandungen der Formen und
Kästen ausgeübten sogenannten ferrostatischen Druck aufnehmen kann. Besonders bei
der Herstellung großer Gußformen ist eine sorgfältige Bestimmung dieser Druckgröße
erforderlich, die sich aus dem Produkt der die Form abdeckenden Unterfläche des
Oberkastens in dm2, der senkrechten Höhe der
sogenannten Steigeroberkante über dieser Fläche und dem spezifischen Gewicht des
Metalls berechnet. Bei Formen, welche Kerne enthalten, muß auch der auf die Kerne
wirkende Auftrieb in Betracht gezogen werden, namentlich wenn die Kerne in der Form
schweben. Auch bei solchen Kernen, die mit gerader Unterfläche auf dem Boden der
Form aufsitzen, ist wegen zahlreicher Unebenheiten der Unterfläche ein gewisser
Auftrieb zu berücksichtigen, wenn auch geschmolzenes Eisen nicht dünnflüssig wie
Wasser ist und daher nicht so schnell wie dieses in die kleinen Fugen und Spalten
eindringen kann. Abschwächend auf den ferrostatischen Druck wirkt andrerseits der
Umstand, daß die erstarrende Eisenmasse infolge Kontraktion bei der Kristallisation
den Kern fest umschließt, sowie die Reibung, die infolge des Seitendrucks an den
tiefer unter der Flüssigkeitsoberfläche liegenden Stellen der Kernflächen entsteht.
Die Lage des Kerns innerhalb der Form ist übrigens ohne Einfluß auf den Auftrieb.
Mehrere Kerne in einer Form wirken wie ein Kern von der Gesamtmasse aller
Einzelkerne. Der wirkliche Kernauftrieb und damit die Gewichtsbelastung, die zu
seiner Aufhebung erforderlich ist, beträgt das sechsfache vom Volum der Kernmasse.
Steht ein erheblicher Teil der Kernmasse mit größerer Oberfläche auf dem Formboden
auf, so kann je nach der Tiefe der Form und Dünnwandigkeit der Abgüsse mit
geringerem Auftrieb (½ bis ¾ des Gesamtauftriebs) gerechnet werden. Bei Gußstücken
mit einzelnen hochliegenden Teilen, für die besondere Ueberbauungen der Form
notwendig sind, muß die größte Druckhöhe des flüssigen Eisens genau festgestellt
werden.
Loebe.
–––––
Die norwegischen Eisenerze und ihre wirtschaftliche
Bedeutung. (Nach Dipl.-Ing. und Bergreferendar Gerhard Nicolai; Verlag von M. Krahmann, Berlin.) Norwegen besitzt,
besonders im Norden, eine Anzahl großer Eisenerzvorkommen, die bisher als
unbauwürdig gelten mußten; erst in den letzten Jahren ist man dazu übergegangen,
einem Abbau dieser Erze näherzutreten. Diese armen Eisenerze Norwegens sind der
Gegenstand der Studien des Verfassers gewesen und bilden den Inhalt einer der
Technischen Hochschule in Berlin vorgelegten Dissertation. Nach einer umfangreichen
geologischen Einleitung, auf die hier nicht näher eingegangen sei, werden zunächst
die bergtechnischen Fragen erörtert. Bezüglich des Abbaues kommt für die
norwegischen Eisenerze im allgemeinen nur Tagebau in Frage. Ueblich ist vor allem
der Etagenbau (eine Art Scheibenbau), in der Art, daß man bei genügender Mächtigkeit
der Lagerstätte gleichzeitig mehrere Etagen neben- bzw. untereinander abbaut. Zur
Hereingewinnung des Erzes werden zweckmäßig zwei Reihen von je um 3 m voneinander
entfernten Bohrlöchern gestoßen. Auf diese Weise schießt man mit etwa 2,5 t Dynamit
34000 t Erz herein, das dann mit großen Dampfschaufeln in die Kippwagen einer
Grubenbahn geladen und zu der Grobzerkleinerungsanlage gebracht wird. Als
Betriebskraft für die Bohrmaschinen ist bei den dortigen Verhältnissen die Preßluft
der Elektrizität vorzuziehen, da die Preßluftbohrmaschinen eine schlechte Behandlung
gestatten und selbst bei großem Lochdurchmesser einen kräftigen Stoß ausüben. Als
Sprengstoffe sind wegen ihrer hohen Brisanz Dynamite zu verwenden. Da jedoch der
gewöhnliche Dynamit schon bei + 8 ° C gefriert, wird ein Dynitrochlorhydrindynamit
verwandt. Die Gewinnungskosten schwanken zwischen 1 M und 2,25 M für 1 t Roherz. Auf
den Eisenerzlagerstätten mit einem höheren Eisengehalt kommt als Fortsetzung des
Tagebaues noch ein Tiefbau bis zu einer mäßigen Teufe in Frage. Für den Tiefbau
stellen sich die Abbaukosten naturgemäß höher, und zwar auf 5 bis 10 M/t. In
Sydvaranger würde man im Tiefbaubetrieb ohne durchgreifende Handscheidung ein
Eisenerz von etwa 50 v. H. Eisen gewinnen können. Zum Zweck der Aufbereitung wird
das Erz in besonderen Grobzerkleinerungsvorrichtungen auf eine handliche Größe
gebrochen. Die dabei verwendeten Backenbrecher leisten bis 240 t/Std. bei 150 PS
Kraftbedarf, Eine ideale Zerkleinerung findet in Dunderlandsdalen statt; hier ist
ein Stachelwalzwerk mit zwei Walzen von je 6' ø aufgestellt, das bei einem
Kraftbedarf von 700 PS bis 1500 t/Std. leistet. Die weitere Zerkleinerung der Erze
kann trocken und naß vorgenommen werden. Bei der trockenen Zerkleinerung fällt das
aus dem beschriebenen Grobwalzwerk herausfallende Gut unmittelbar zwischen ein
darunter angeordnetes zweites Walzenpaar, aus diesem in ein drittes und so fort, bis
es auf 13 mm Korngröße gebrochen ist. Wegen der sehr erheblichen Staubentwicklung
zieht man neuerdings die nasse Feinzerkleinerung vor. Das zerkleinerte Erz wird in
Vorratsbehältern aufgefangen, aus denen es mittels Stoßaufgabe unter Wasserzufluß
Naßkugelmühlen zugeführt wird, die es auf etwa 1,4''
Korngröße vermahlen. Die Feinmahlung endlich geschieht in der Naßgriesmühle
(Stahlkugeln), aus der das Erz mit ¼ mm Korngröße austritt. Hinsichtlich der Anreicherung der Erze ist man durch langjährige Versuche
zu dem Ergebnis gekommen, daß die skandinavischen Magnetiterze lediglich auf
magnetischem Wege wirtschaftlich angereichert werden können. Die erste Rolle spielt
für stark
magnetische Erze zurzeit noch der Gröndalsche elektromagnetische Naßerzscheider. Besonderes Interesse
verdient ein neuer Erzscheider des Dipl.-Ing. Brück,
Berlin, der in der Versuchsstation gute Resultate ergeben hat. Er weicht von den
bekannten Scheidern vollkommen ab. Das Bemerkenswerteste an ihm ist das Fehlen aller
beweglichen Teile. Die Trennung des Magnetischen vom Unmagnetischen erfolgt
vollständig unter Wasser. Der Magnet wirkt auf das Korn nur in wagerechter Richtung,
so daß keine Schwerkraft zu überwinden ist. Um zu verhindern, daß das unmagnetische
Gut an dem magnetischen anhaftet, findet durch fortwährend unterbrochene Erregung
des Magnetfeldes eine stetige Auflockerung des magnetischen Gutes statt, während ein
reichlicher Wasserstrom die unmagnetischen Teilchen herausspült. Dem Apparat wird
intermittierender Gleichstrom zugeführt. Von Interesse sind die Ergebnisse, die in
der Versuchsanlage der Königlichen Bergakademie zu Berlin erzielt worden sind.
Verarbeitet wurden aufgeschlossene Magnetiterze. Die Analysen und Messungen
ergaben:
Roherzv. H.
Konzentratv. H.
Eisen
43,8
69,4
Kieselsäure
35,04
2,56
Phosphor
0,02
0,006
Schwefel
0,06
0,00
Das Eisenausbringen betrug 95 v. H., der Wasserverbrauch 5 bis 6 cbm/t, der
elektrische Energieverbrauch 0,8 KW, die Leistung des Apparates ½ bis 1 t/Std. Ob
der Brück sehe Scheider sich auch für die Absonderung
schwächer magnetischer Eisenerze (Eisenglanz) wird einrichten lassen, muß allerdings
zunächst noch dahingestellt bleiben. In Dunderlandsdalen sind dann bereits vor
einigen Jahren größere Versuche mit Naßerzscheidern, Bauart Ullrich, gemacht worden, die ein günstiges Ergebnis hatten. Es zeigte sich
u.a., daß der Phosphorgehalt, der sich bei den Erzen zum Teil unangenehm bemerkbar
macht, ganz bedeutend herabgemindert wird.
Von Wichtigkeit ist endlich auch die Frage der Brikettierung der Erze. Eine Brikettierung mit Bindemitteln ist für die
norwegischen Eisenerzschliche nicht anwendbar, da durch die Erniedrigung des
Eisengehaltes die Briketts minderwertig, dagegen die Fracht zu hoch werden würde. Es
kommt also nur Brikettierung oder Agglomerierung ohne besondere Bindemittel in
Betracht. Das einzige der bekannten Verfahren, das zu brauchbaren Ergebnissen
geführt hat, ist das Gröndalsche Brikettierungsverfahren im Kanalofen. Als Pressen kommen gleichfalls die
Gröndal-Pressen mit einem 400 kg schweren Fallstempel
in Frage, die allerdings den Nachteil eines erheblichen Verschleißes haben,
abgesehen davon, daß die hergestellten Briketts nicht ganz einwandfrei geformt sind.
In Salangen stehen pneumatisch-hydraulische Drehtischpressen in Anwendung. Der
schlechte Ruf der Gröndal-Briketts ist zum größten
Teil auf das häufige Umladen der Briketts zurückzuführen. Trotzdem schwindet das
Mißtrauen immer mehr, so daß man die Brikettierfrage für die norwegischen Eisenerze
heute als gelöst betrachten kann. Auf die Anlage guter Verladevorrichtungen zur
Schonung der Briketts ist natürlich nach wie vor besonders zu achten. Die Briketts
werden in gewöhnlichen Frachtschiffen versandt, während sich für den Transport
getrockneten Schliches nur in Kammern eingeteilte Schiffe eignen. Im letzten Jahre
hat die der Friedrich Krupp A. – G. gehörende
Alfred-Hütte in Rheinhausen 3000 t Dunderlandbriketts verschmolzen und sehr gute
Resultate erzielt. Infolgedessen soll sich die Gesellschaft entschlossen haben, die
Briketts einschließlich 10 v. H. Bruch zu vollem Marktpreis abzunehmen, da wegen der
vorzüglichen Reduzierbarkeit im Vergleich zu Stückerzen gleicher Metallgehalte der
Koksverbrauch geringer, die Leistung des Hochofens größer ist.
Die Untersuchungen des Verfassers lassen sich nach der wirtschaftlichen Seite hin
folgendermaßen zusammenfassen. Es ist insgesamt mit einem Vorrat von 100 Millionen
Tonnen handelsfähigen norwegischen Eisenerzes zu rechnen, sei es nun in Form von
Handscheideerz, Schlich oder Briketts. Nach voller Inbetriebnahme der besprochenen
Vorkommen zuzüglich der vom Verfasser nicht untersuchten Lagerstätten würden für
eine ganze Reihe von Jahren jährlich etwa 2 Millionen Tonnen handelsfähiger
Eisenerzprodukte auf den Markt gebracht werden. Dabei können die Werke, selbst wenn
die schätzungsmäßigen Gestehungskosten um 2 bis 3 M überschritten werden würden,
auch bei niedrigsten Preisen der Erzskala noch mit Gewinn arbeiten. Naturgemäß
gründen sich alle Erörterungen über Produktionsziffern, Gestehungskosten und
Wirtschaftlichkeit auf die Annahme, daß die Werke ohne nennenswerte
Betriebsstörungen arbeiten können. Zu berücksichtigen ist indessen, daß die
norwegischen Arbeiterverhältnisse zum Teil recht ungünstige sind. Große Gefahren
schließen vor allem die Streiks ein. Dies ist in der norwegischen Gesetzgebung
begründet, die die Arbeiter ganz besonders gegen ihre Arbeitgeber schützt, vor allem
aber verhindert, daß ausländische Arbeiter angenommen werden. So war es möglich, daß
der Generalstreik der Bergarbeiter im Jahre 1911 eine ganze Reihe von Monaten
dauerte. Es leuchtet ein, daß die gedeihliche Entwicklung des Eisenerzbergbaues von
der Entwicklung der Gesetzgebung wesentlich abhängig sein wird. Als Hauptabnehmer
für die in Norwegen gewonnenen phosphorarmen Eisenerze, besonders Eisenerzbriketts,
die ideale Bessemererze sind, kommt in erster Linie England in Frage, das fast
ausschließlich auf Bessemer-Betrieb eingerichtet ist und vor Deutschland
beispielsweise einen Frachtvorsprung von 0,50 M/t besitzt. Aber auch Deutschland
wird nicht zu unterschätzende Vorteile genießen. Der Haupteisenerzlieferant für
Deutschland ist zurzeit Schweden mit 3502185 t (1911), sodann Spanien mit 3154448 t
und Frankreich mit 2122860 t. Da der jährliche Eisenerzverbrauch um etwa 10 v. H.
steigt, Schweden die Ausfuhr stark beschränkt, Bilbao bald erschöpft sein und
Frankreich den Bedarf allein nicht decken können wird, so wird Norwegen in die
entstehende Lücke treten können. Der Frachtunterschied zwischen England und
Deutschland könnte durch erhöhte Preise ausgeglichen werden. Für Deutschland bildet
die Unabhängigkeit von Schweden einen nennenswerten Vorteil. Ob schließlich die
norwegischen Erze auch nach Nordamerika verschifft werden, bleibt abzuwarten. In
Norwegen selbst ist bei den hohen Kokspreisen (hohe Fracht) ein wirtschaftlicher
Hüttenbetrieb zurzeit unmöglich. Sollten allerdings die Versuche, auf elektrischem
Wege unter Nutzbarmachung der norwegischen Wasserkräfte das Eisen in größerer Menge
wirtschaftlich auszuschmelzen, mit Erfolg gekrönt werden, dann würde Norwegen mit
Rücksicht auf seine niedrigen Gestehungskosten eine hervorragende Rolle auf dem
Roheisenmarkt spielen, wenn nicht denselben ganz beherrschen können.
Schorrig.
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Der Wärmeübergang in der Gasmaschine. Bisher wurde bei der
Gasmaschine der Wärmeaustausch zwischen Gas und Zylinderwand durch Annahme einer
Polytrope für Expansion und Kompression berücksichtigt. Erst in letzter Zeit ist es
Dr.-Ing. Nusselt,
Dresden, gelungen, Gesetze für die Wärmübertragung in diesem Fall aufzustellen. Er
gelangt zu dem Ergebnis, daß die Wärmeübergangzahl eine Funktion der Zeit ist. Sie
ist um so größer, je kleiner der Zeitraum seit Beginn der Abkühlung ist, sofern die
übrigen Zustandsgrößen die gleichen sind. Ferner zeigten die Versuche, daß der
Wärmeübergang nicht nur durch Leitung, sondern auch durch Strahlung stattfindet. Die
Wärmeübergangzahl a wird definiert durch die Gleichung
d Q = a F (t1
– t2) d z, in welcher d Q die
Wärmeabgabe, F die Oberfläche eines Heizkörpers und t1 deren Temperatur
darstellt; t2 ist die
Temperatur der Umgebung, welche bei einer großen Gasmasse unabhängig von der Lage
des Heizkörpers ist. Letztere muß aber berücksichtigt werden, wenn die starre äußere
Begrenzungsfläche des Gases zusammenschrumpft. Man nimmt in diesem Fall an, daß die
Wärme an das Gas mit der Wärmeübergangzahl a1 und von diesem an die Wand mit einer
Wärmeübergangzahl a2
abgegeben wird. Zu den Versuchen wurden drei auf gußeisernen Gestellen befestigte
Kugeln aus Stahlguß benutzt. Um eine genaue Bestimmung der Temperatur der Ladung zu
ermöglichen, waren sie mit wassergefüllten Blechgefäßen umschlossen, deren Inhalt
durch Propeller in Bewegung gehalten wurde. Die kleinste Bombe war mit Manometer,
Luftpumpe und dem Kubizierapparat für die Mischung der Gasladung verbunden. Ferner
war eine Gasentnahmevorrichtung vorgesehen. Die Zündung erfolgte durch einen
Hochspannungsfunken. Zur Druckmessung befand sich in der unteren Kugelhälfte eine
Stahlmembran mit Spiegel, durch den der reflektierte Strahl einer Bogenlampe
auf eine mit lichtempfindlichem Papier bespannte Trommel gelenkt wurde. Die
Zeitmessung erfolgte durch Schwingungen einer Stimmgabel gleichfalls auf optischem
Wege, indem ein überschlagender Funken im Diagramm einen Strich erzeugte, wodurch
der Zeitpunkt der Zündung erkennbar war. Mit Hilfe der Hempel sehen Apparate wurde die Zusammensetzung der Gasgemische
festgestellt. Aus der Analyse vor und nach dem Versuch wurde die Gaszusammensetzung
nach der Verbrennung berechnet. Die für die Feststellung der Wärmeübergangszahl
notwendigen Größen wurden in Tabellen eingetragen. Ferner wurde in einem Diagramm
die Wärmeübergangszahl als Ordinate und die Temperatur als Abszisse aufgezeichnet.
Es zeigte sich, daß die ausgetauschte Wärme nicht proportional dem Quadrate der
Temperaturunterschiede ist. Wie die Abbildung erkennen läßt, fällt der Beginn der
für die bei niedrigerer Temperatur vorgenommenen Versuche gültigen Kurven nicht auf
den zu dem betreffenden Wärmegrad gehörigen Punkt des Linienzuges für den Versuch
bei höchster Temperatur. Im Laufe der Abkühlung nähern sich die Kurven. Es folgt
hieraus die Abhängigkeit der Wärmeübergangszahl von der Zeit, wofür eine
physikalische Erklärung gegeben wird.
Textabbildung Bd. 329, S. 318
Das zweite Ergebnis der Versuche, die Zerlegung der Wärmeabgabe in ausgestrahlte und
abgeleitete Wärme, wurde mit Hilfe des verschiedenen Absorptionsvermögens schwarzer
und goldener Oberflächen für Wärmestrahlen gewonnen. [Dr.-Ing. Nusselt in Z. d. V. d. I. Nr. 10, 11, 12, 1914.]
Schmolke.