Titel: | Polytechnische Schau. |
Fundstelle: | Band 333, Jahrgang 1918, S. 121 |
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Polytechnische
Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau.
$$$Ein neuer Torsionsindikator mit Lichtbildaufzeichnung
und seine Ergebnisse. In Z. d. V. d. l. Nr. 14 beschreibt Frahm einen von ihm auf der Werft von Blohm & Voß entwickelten
Torsionsindikator zur photographischen Aufzeichnung der Verdrehungsschwingungen
schneilaufender mehrzylindriger Kraftmaschinen. Die gegenseitige Verdrehung zweier
um etwa den doppelten Wellendurchmesser auseinanderliegender Wellenquerschnitte wird
dazu benutzt, einen auf der Welle befindlichen Hohlspiegel zu bewegen, der das Licht
einer mitrotierenden Glühlampe auf den proportional der Drehzahl fortbewegten
Papierstreifen in einer gleichfalls mitrotierenden Lichtbildkammer wirft. Auf diese
Weise sind alle weiteren mechanischen Uebertragungsmittel und die durch sie
bedingten Fehler vermieden.
Textabbildung Bd. 333, S. 121
A = Anschlußdose für
Stromzuführung. G = Gegengewicht. P = Papiervorschub bei einer Wellenumdrehung
19,3 mm im Mittel. S = Eingekuppelt bei Nichtgebrauch der Schreibvorrichtung.
S1 = Eingekuppelt bei Gebrauch der
Schreibvorrichtung.
Abb. 1 stellt
die Einrichtung im Längsschnitt dar. Auf dem Wellenquerschnitt a ist durch zwei Spannschrauben und den ringförmigen
Vorsprung g die zweiteilige Hülse f festgeklemmt, die an ihrem anderen Ende mit dem
Flansch k durch nachziehbare Pendelstützen h (Abb. 2) so abgestützt
ist, daß sie gerade noch reibungslos verdrehbar ist. Bei Verdrehung der Welle c bewegen sich die Flansche i (auf Wellenquerschnitt b) und k
gegeneinander und bewegen damit einen quer zur Wellenachse angeordneten
Hohlspiegel l, dessen Fassung mit Schneide und
Pendelstütze mit beiden Flanschen derart verbunden ist, daß eine tangentiale
Relativbewegung der letzteren eine Verdrehung der Hohlspiegelstrahlung quer zur
Wellenachse bewirkt. Der Hohlspiegel sammelt die Lichtstrahlen der Glühlampe E (die ihren Strom durch die beiden Schleifringe m zugeführt erhält) und wirft sie gegen den quer zur
Wellenachse verlaufenden, engen Schlitz der Lichtbildkammer n. Das scharfe Abbild des glühenden Kohlefadens wandert entsprechend der
Verdrehung der beiden Wellenquerschnitte a und b in Richtung des Schlitzes senkrecht zu ihm hin und
her.
Der Papierstreifen in der Lichtbildkammer n wird durch
ein auf einer besonderen Grundplatte gelagertes Rädergetriebe r s bewegt, das während des Laufes der Welle nach
Belieben umgeschaltet werden kann, in der Weise, daß entweder das Papier stillsteht
oder sich in einem gewissen Verhältnis zur Geschwindigkeit der Welle bewegt.
Eine Zeitmarkierung erfolgt dadurch, daß ein zweites Abbild des glühenden Kohlefadens
durch Spiegelung in einem fest mit dem Flansch k
verbundenen Hohlspiegel x gegen ein Planglas geworfen
wird, das auf einer in der Ebene des Kammerschlitzes schwingenden Feder v sitzt und beim Schwingen der Feder, die bei jeder
Trommelumdrehung angestoßen wird, auf den Rand des photographischen Papiers eine
Wellenlinie schreibt, deren Frequenz unveränderlich gleich ist der Schwingungszahl
der Feder. Man hat damit ein Maß für die Vorschubgeschwindigkeit des Papierstreifens
und für die Drehzahl der Welle. Eine Markierung der einzelnen Umdrehungen erfolgt
weiterhin in der Weise, daß während jeder Umdrehung einmal auf kurze Zeit die
Stromzuführung zur Glühlampe unterbrochen wird, so daß immer eine scharf begrenzte
Lücke in den Linienzügen entsteht.
Textabbildung Bd. 333, S. 121
Abb. 3.
Die Festlegung der Nullinie des Diagramms geschieht bei stillstehender Maschine in
der Weise, daß die Lichtlinie auf das von Hand bewegte Papierband geschrieben wird,
nachdem vorher die unbelastete Welle ein wenig vorwärts oder rückwärts gedreht
wurde. Das Mittel aus beiden Werten ergibt die wahre Nullinie.
Der Apparat erfordert eine sehr sorgfältige Einstellung und Behandlung, vermag aber
auch außerordentlich genaue Aufzeichnung zu geben. Die mitgeteilten Resultate
beziehen sich auf Messungen an einer sechszylindrigen Kraftmaschine von 1200 PS.
Die Meßlänge betrug 462 mm, der Wellendurchmesser außen 240 mm, innen 150 mm. Das
Uebersetzungsverhältnis zwischen Verdrehung am Wellenumfang und Ablenkung der
Lichtlinie in der Schlitzebene ist 60,6. Die Gesamtbreite des photographischen
Papierstreifens beträgt etwa 5 cm.
Es ist eine große Anzahl von Diagrammen wiedergegeben, aus einem 5,5 m langen
Originalstreifen, der bei allmählicher Steigerung der Drehzahl von 100 auf 500
Umdrehungen erhalten wurde. In denselben ist in außerordentlich klarer Weise die
Veränderung der Drehschwingungen mit der Drehzahl und die enorme Beanspruchung der
Welle bei den kritischen Drehzahlen zu ersehen. Die stärksten Schwingungen sind die
sechster Ordnung und treten bei 358 Uml./Min. auf. Die Beanspruchung bei mittlerem
Drehmoment beträgt nur 66 kg/cm2, bei maximalem
Drehmoment aber 750 kg/cm2, also rund elf mal so
viel.
Abb. 3 gibt eines der Diagramme in zweifacher linearer
Vergrößerung wieder. Die Aufzeichnung ist so scharf, daß auch die Oberschwingungen
des Meßrohres mit einer Frequenz von 830 Per/Sek. deutlich zu erkennen sind.
Der Apparat ist in erster Linie zum Studium der Verdrehungsschwingungen geeignet, zur
Leistungsbestimmung auf Grund des mittleren Drehmomentes ist er weniger brauchbar,
weil bei der geringen erreichbaren Diagrammhöhe von 10 bis 15 mm wohl immer erst das
Bild vergrößert werden muß, damit eine Planimetrierung mit hinreichender Genauigkeit
möglich wird.
Dr. Keinath.
Die Dampfmaschinenschmierung. Bei gut gewarteten
Dampfmaschinen kann man nach Schmid den stündlichen
Zylinderölverbrauch in Gramm nach der Gleichung 0 = 1,6 Dn
s n berechnen, wobei Dn den Durchmesser des Niederdruckzylinders in m, 5
den Hub in m und n die
minutliche Umlaufzahl bedeutet. In ähnlicher Weise hat Weiß dafür die Gleichung 0 =
2 Dh
n aufgestellt, wobei Dh den Durchmesser des Hochdruckzylinders
bezeichnet.
Wenn die beiden Gleichungen richtig sind, so müssen sie für gleiche Maschinen
annähernd gleiche Werte geben. In Tab. 1 sind für einige Maschinen die stündlichen
Oelverbrauchzahlen nach beiden Gleichungen berechnet.
Tabelle 1.
Zylinderdurchmesser
Hub
Uml./Min.
Zylinderölverbrauchin
g/Std.berechnet nach
Schmid
Weiß
680 und 1000
1200
80
153
109
475 „ 740
900
103
109
98
320 „ 500
470
109
40
68
200
360
120
14
48
Die Ergebnisse der beiden Gleichungen stimmen wenig miteinander überein. Durch beide
Formeln werden demnach nicht die Mindestverbrauchzahlen zum Ausdruck gebracht.
Weitere Versuche zur Bestimmung des Zylinderölverbrauchs bei Dampfmaschinen hat Hilliger an einer Lokomobile der Maschinenfabrik Wolf, Magdeburg ausgeführt. Der Zylinder wurde dabei
durch eine Schmierpresse geschmiert, die bei 230 Uml./Min. der Maschine stündlich 12
g Oel in den Zylinder förderte. Der Zylinder hatte 130 mm ? und 260 mm Hub. Bei
jedem Versuch wurde zunächst der Zylinder mit einer bestimmten Oelmenge
geschmiert. Dann wurde die Schmierung unterbrochen und der zeitliche Verlauf des
mechanischen Wirkungsgrades ermittelt. Um die Güte der Zylinderschmierung genau
feststellen zu können, mußte einwandfrei der mechanische Wirkungsgrad bestimmt
werden. Zur Bestimmung der Effektivleistung wurde die Lokomobile durch Riementrieb
mit einer Gleichstromdynamo belastet.
Textabbildung Bd. 333, S. 122
Abb. 1. Abhängigkeit des mittleren indizierten Druckes vom Kesseldruck.J
= Diagrammfläche in mm2. l = Diagrammlänge in
mm. m = 3.42 mm/at Federmaßstab.
Textabbildung Bd. 333, S. 122
Abb. 2. Wirkungskurve der Versuche mit Sattdampf (Versuch 1 mit Oel B).
Textabbildung Bd. 333, S. 122
Abb. 3. Wirkungsgradkurve der Versuchet mit Oel B bei überhitztem
Dampf.
Die indizierte Leistung der Maschine bestimmt sich hier aus der Gleichung Ni = 0,015 pm
n, wobei pm den mittleren indizierten Druck in at bedeutet.
Der mittlere indizierte Druck konnte bei den Versuchen aus dem Indikatordiagramm
nicht mit der wünschenswerten Genauigkeit festgestellt werden. Deshalb wurde der
Regulator so festgestellt, daß er bis zu 245 Uml./Min. die Steuerung nicht
verstellen konnte. Aus einer Aufzeichnung von Diagrammen gleicher Füllung, aber
verschiedener Eintrittspannung kann festgestellt werden, daß sich der mittlere
indizierte Druck mit genügender Genauigkeit proportional dem Kesseldruck ändert. Da
die Expansionslinie des überhitzten Dampfes eine andere ist als die des Sattdampfes,
so mußte diese Abhängigkeit sowohl für überhitzten als auch für Sattdampf bestimmt
werden. Abb. 1 zeigt die Abhängigkeit des mittleren
indizierten Druckes vom Kesseldruck.
Bei den Versuchen wurde bei einem stets gleichen Kesseldruck von 11,8 at die
elektrische Leistung so eingestellt, daß die minutliche Umlaufzahl bei allen
Versuchen 230 betrug. Dadurch wurde bei allen Versuchen die indizierte Leistung
unverändert gehalten. Die effektive Leistung kann dann aus der Gleichung berechnet
werden:
N_{\mbox{e}}=\frac{\mbox{Spannung}\,\times\,\mbox{Stromstärke}}{736\,\eta_{\mbox{el}}\,\eta_{\mbox{R}}}
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Abb. 4. Wirkungsgradkurve der Versuche zur Bestimmung des Mindestölverbrauchs
bei Heißdampf (Versuch 1 mit Oel A).
Textabbildung Bd. 333, S. 123
Abb. 5. Zylinderölverbrauch von Schiffsmaschinen (Sattdampfmaschinen,
Seeschiffahrt).
Hierbei bezeichnet ηel den elektrischen Wirkungsgrad der Dynamomaschine,
ηR den Wirkungsgrad
des Riementriebes, der zu 0,95 angenommen wurde. Der mechanische Wirkungsgrad
bestimmt sich dann zu \eta_{\mbox{mech}}=\frac{N_{\mbox{e}}}{N_{\mbox{i}}} Für die Versuche standen drei Oelsorten zur
Verfügung, die in Tab. 2 zusammengestellt sind.
Tabelle 2.
Sorte
Spez.Gewichtkg/l
Flamm-punkt°C
Viskositätbei 100° C(Engler)
Kälte-punkt° C
Amerikanisches
Heiß-dampf-Zylinderöl
0,900
300
4,5
0
Deutsches Heißdamf-Zylinderöl
0,955
270
3,5
25
Deutsches Zylinderöl
0,965
235
6,5
10
Abb. 2 zeigt die graphische Darstellung der
Versuchsergebnisse mit deutschem Heißdampfzylinderöl bei Sattdampfbetrieb. Die Kurve
des Wirkungsgrades verläuft bei ordnungsmäßiger Schmierung bei etwa 95 v. H. Bei
Unterbrechung der Schmierung bleibt der Wirkungsgrad zunächst noch 0,95, dann fällt
er ziemlich schnell. Nachdem sich der Wirkungsgrad um etwa 5 bis 6 v. H. vermindert
hatte, wurden 50 g Oel in den Zylinder gedrückt. Dadurch wurde eine bedeutende
Steigerung des Wirkungsgrades erreicht.
Bei den Versuchen mit überhitztem Dampf wurde ebenfalls deutsches Heißdampfzylinderöl
verwendet. Auch bei diesen Versuchen änderte sich der Wirkungsgrad während der
ordnungsgemäßen Schmierung nicht, fiel jedoch nach Unterbrechung der Schmierung
sofort, wenn auch nicht so schnell wie bei Sattdampfbetrieb. Abb. 3 zeigt die graphische Darstellung der
Versuchsergebnisse.
Um einen genauen Einblick in die Vorgänge bei der Zylinderschmierung zu gewinnen, ist
noch die Oelmenge zu bestimmen, mit der die Maschine ordnungsgemäß betrieben werden
kann. Diejenige Oelmenge kann dabei als ausreichend bezeichnet werden, bei der der
mechanische Wirkungsgrad eben seinen Höhepunkt erreicht. Abb. 4 zeigt die graphische Darstellung der Wirkungsgradkurve bei
veränderlicher Oelzufuhr. Die reziproken Werte der Oelmengen, die zur Erzielung
einer ordnungsgemäßen Schmierung erforderlich sind, kann man als Wertzahlen für die
Schmieröle betrachten.
Die Abb. 5 zeigt die Art der Abhängigkeit des
spezifischen Oelverbrauchs von der indizierten Leistung. Die Verbrauchzahlen
beziehen sich auf Schiffsmaschinen von ähnlicher Bauart, bei denen der
Schmierölverbrauch sorgfältig überwacht wird. Aus der Abb.
5 läßt sich erkennen, daß mit steigender Leistung der spezifische
Schmierölverbrauch zunächst stark abnimmt, während bei hohen Leistungen keine
wesentliche Verminderung mehr eintritt. Der Schmierölverbrauch der Hilfsmaschinen
ist dabei mitgerechnet. Er beträgt etwa 8 bis 10 v. H. des Gesamtverbrauchs.
Textabbildung Bd. 333, S. 123
Abb. 6. Zylinderölverbrauch von Gleichstromdampfmaschinen.
Textabbildung Bd. 333, S. 123
Abb. 7. Zylinderölverbrauch von Dampfmaschinen liegender Bauart.
Die Landdampfmaschinen stehender Bauart zeigen einen höheren Oel verbrauch als die
Schiffsmaschinen. Die Gleichstrommaschinen, die in den letzten Jahren häufig genannt
wurden, zeigen im allgemeinen eine einheitliche Bauart. Darum ergibt sich bei ihnen
eine beinahe geradlinige Abnahme des spezifischen Oelverbrauchs mit der Leistung. Sie
haben aber einen sehr hohen Oelverbrauch, wie dies Abb.
6 zeigt. Die hohen Verbrauchzahlen rühren von den großen Kolbenflächen und
von der Anordnung von Auspuffschlitzen her. Der über die Auspuffschlitze gleitende
Kolben streift hier Schmieröl ab, das für die Schmierung verloren geht. Bei den
liegenden Landdampfmaschinen läßt sich eine Gesetzmäßigkeit im Oelverbrauch schwer
feststellen, da sie zu verschiedene Bauarten aufweisen. Abb. 7 gibt einen Ueberblick über die hier vorkommenden
Oelverbrauchzahlen. Die Zahlen geben den Gesamtölverbrauch an, d.h. außer dem
Zylinderöl ist auch das Schmieröl für die Stopfbüchsen der Kolbenstange,
Ventilspindeln und Schieberstangen mitgerechnet.
Textabbildung Bd. 333, S. 124
Abb. 8. Zylinderölverbrauch von Dampfmaschinen.a = Schraubendampfer
(Personenverkehr). b = Raddampfer (Güterverkehr). c = Gleichstromdampfmaschinen.
d = Dampfmaschinen stehender Bauart. e = Dampfmaschinen liegender Bauart. f =
Sattdampfmaschinen (Seeschiffahrt). g = Heißdampfmaschinen
(Seeschiffahrt).
Die Abb. 8 zeigt schließlich eine Zusammenstellung des
Zylinderölverbrauchs der verschiedenen Dampfmaschinenbauarten. (Zeitschr. des
Vereins deutscher Ingen. 1918 Heft Nr. 14, 15 und 16.)
W.
––––––––––
Technik und Neuordnung in Sachsen. Der sächsische
Ingenieur- und Architektenverein hat an die sächsischen Ständekammern, die Kgl.
Staatsregierung und die größeren sächsischen Städte eine Denkschrift über die
Stellung der wissenschaftlich gebildeten Techniker in den gesetzgebenden
Körperschaften, den Staats- und Gemeindeverwaltungen des Königreichs Sachsen
gerichtet.
Die Erfolge Deutschlands im Weltkriege, die Möglichkeiten des Durchhaltens im vierten
Kriegsjahre beruhen zum größten Teil auf den hervorragenden Leistungen der deutschen
Technik in ihren verschiedenen Zweigen. Es gilt daher, die Folgerung aus dieser
Tatsache zu ziehen und der deutschen Technik und ihren Vertretern bei
Wiederaufbau und Neuordnung des Staats- und Wirtschaftslebens nach dem Kriege eine
führende Rolle zuzuweisen. Man kann ja an der Beobachtung nicht vorübergehen, daß
die Tätigkeit derjenigen Berufsklasse, der die Leitung der Staats- und
Gemeindeverwaltungen bisher ausschließlich vorbehalten war, nämlich der Juristen,
ein gleich günstiges Ergebnis nicht aufzuweisen hat. Sind doch die Mißstände und
Unzulänglichkeiten unserer Kriegswirtschaft darauf zurückzuführen, daß die leitenden
Stellen nicht mit sachkundigen Fachleuten, sondern Juristen besetzt wurden. Es muß
die Forderung erhoben werden: „Das Fachgebiet dem Fachmann, weg mit dem
Vorurteil, daß der Fachmann einer Leitung bedürfe und daß die Rechtskunde allein
der Wegweiser sei zur Erkennung der Zusammenhänge alles staatlichen Lebens und
daß sie die Voraussetzung bilde für die Belehnung mit einer Führ er Stellung im
öffentlichen Leben“. Die Erreichung dieses Zieles ist eine Hauptbedingung
für die Sicherstellung des deutschen Wirtschaftslebens und insbesondere für die
weitere Entwicklung der deutschen Technik und damit für die Behauptung unseres
Volkes im scharfen wirtschaftlichen Wettbewerb der Völker nach dem Kriege.
Den wissenschaftlich gebildeten deutschen Technikern muß der Weg geöffnet werden zu
den Aemtern und leitenden Stellen, die nur sie zum vollen Segen und Nutzen des
Volksganzen ausfüllen können; sie müssen von der Zurücksetzung gegenüber den
Verwaltungsjuristen befreit werden. Es ist für unsere Zukunft unhaltbar, daß
zwischen die Techniker als Erzeuger und das Volk als Verbraucher technischer
Arbeitsfrüchte Dritte treten, die das gegenseitige Verstehen erschweren, die das
Zusammenarbeiten der Verwaltung mit der Bevölkerung verwickelt gestalten und die
Verwaltung verteuern. Technischer Geist muß in Zukunft überall zu Worte kommen
können und der wissenschaftlich gebildete Techniker in den Staats- und
Gemeindeverwaltungen sein verantwortungsvolles Arbeitsgebiet auch nach außen
sichtbar verantwortlich vertreten.
––––––––––
Die Schiffsmotorenindustrie. Wie Lloyds vom 26. März
schreibt, hat die Firma Tetters Ltd. Verbesserungen in
ihren Halb-Dieselmaschinen (Glühkopfmaschinen) vorgenommen. Diese arbeiten jetzt mit
Wassereinspritzung und können bis zu 500 PS erbaut werden. Die Motoren dieses Typs
haben vier Zylinder und sind direkt umstellbar.
––––––––––
Der Direktor des Wernerwerks von Siemens & Halske A.-G. Prof. Dr. A. Raps konnte am 1. Juli d. J. auf eine 25-jährige
Zugehörigkeit zur Firma zurückblicken.