Titel: Polytechnische Rundschau.
Autor: P. Weiske
Fundstelle: Band 323, Jahrgang 1908, S. 798
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Polytechnische Rundschau. Polytechnische Rundschau. Die weitere Entwicklung der Zoelly-Turbine. Seit dem Jahre 1903, in welchem die erste Zoelly-Turbine in die Oeffentlichkeit getreten ist, hat der Bau dieser Turbinen eine große Ausdehnung angenommen. Die ursprüngliche Ausführung in zwei Gehäusen für größere Maschinen ist jetzt verlassen; seit zwei Jahren werden die Turbinen auch bis zu den größten Leistungen eingehäusig ausgeführt; das mittlere Lager fällt dabei fort und die Baulänge der Maschine wird kleiner. Bei den neueren Ausführungen ist der Abdampfraum vom Gehäuse getrennt und mit diesem verschraubt; das Gehäuse wird dadurch ein einfaches Gußstück. Dadurch, daß das Gehäuse in den Abdampfraum hineingezogen ist, verringert sich die Baulänge der Turbine. Das in der wagerechten Mittelebene geteilte Gehäuse ist auf vier Gleitfüßen gestützt; in der Nähe des Abdampfraumes ist ein Anschlag, welcher die Wärmedehnungen begrenzt, die sich nach der Hochdruckseite hin ausbilden können und dort von der Dampfleitung aufgenommen werden, während die Verbindung mit dem Kondensator auf diese Weise von den Wärmedehnungen unbeeinflußt bleibt. Die Lager haben eine reichliche Oelzufuhr unter Druck; das Oel gelangt zunächst in einen Ring in der Lagerschalenmitte und wird von dort durch allmählich in der Tiefe abnehmende Nuten auf die Schalenfläche verteilt. Das Oel wird durch eine Kühleinrichtung in der Grundplatte gekühlt, so daß eine besondere Lagerkühlung entbehrlich ist. Die Turbinenwelle aus geschmiedetem Stahl wird ausgebohrt, um ihr Gewicht zu verringern und um ihre innere Beschaffenheit zu untersuchen, ferner um sie von Spannungen frei zu machen, die sie bei Erwärmung verbiegen können. Ihre kritische Tourenzahl liegt immer unter der Betriebstourenzahl. Damit beim Durchgang durch die kritische Tourenzahl keine zu starken Erschütterungen und Verbiegungen entstehen, müssen die Radscheiben aufs genaueste ausbalanziert sein. Die Laufradscheiben sind aus Stahl geschmiedet und tragen am Umfang Schaufeln aus Nickelstahl, die durch ein außen herumgelegtes Band einen geschlossenen Kanal bilden. Zur Ausgleichung des Druckunterschiedes, der infolge der ejektorartigen Wirkung des Dampfstrahles beim Durchströmen durch die Schaufeln vor und hinter der Scheibe auftritt, sind die Laufradscheiben mit Löchern versehen. Die Leiträder werden jetzt durchwegs aus Gußeisen hergestellt und die Leitschaufeln aus Nickelstahl eingegossen, eine Arbeit, die an die Gießerei hohe Anforderungen stellt. Die Abdichtung der einzelnen Druckräume untereinander erfolgt an den Naben der Laufräder, bis zu denen die Leitradscheiben heranreichen. Durch eingedrehte Rillen in den Naben wird eine Art Labyrinthdichtung erzielt. Die Abdichtung der Welle erfolgt durch eine Reihe mehrteiliger Ringe, welche zwischen sich und der Welle einen kleinen Spielraum lassen und durch herumgelegte Schraubenfedern zusammen gehalten werden. Der durchtretende Dampf, dessen Druck sich von Ring zu Ring vermindert, wird zu einer Niederdruckstufe geleitet, wo er noch Arbeit leistet. Die Regelung geschieht durch Drosselung des Dampfes mit Hilfe eines Druckölservomotors. Das doppelsitzige Regelventil ist nicht ganz entlastet, sondern erfährt noch einen Ueberdruck, der auf Schließen des Ventiles wirkt, im normalen Falle aber durch den Servomotor überwunden wird. Im Falle aber die Pumpe für die Druckölförderung und Lagerschmierung versagt, schließt sich unter dem Ueberdruck das Regelventil und stellt die Maschine ab. Ein besonderer Sicherheitsregler schließt außerdem das Hauptabsperrventil bei Ueberschreitung der normalen Tourenzahl um 10 v. H. Das Sinken des Oeldruckes in der Druckleitung für die Lagerschmierung wird dem Maschinenführer durch ein Läutwerk angezeigt. Die Ausführung der Zoelly-Turbine durch die verschiedenen Firmen, welche diese Maschine bauen, ist abgesehen von geringen Aenderungen von Zubehörteilen und in der Form dieselbe wie hier beschrieben. Nachstehend sind Versuchs werte einiger neuerer größerer Zoelly-Turbinen mitgeteilt. Nr. 1 ist eine Turbine von 5 – 6000 KW für das Rheinisch-Westfälische Elektrizitätswerk in Essen mit 20 Druckstufen und 1000 Umdreh. i. d. Minute und mit einer größten Umfangsgeschwindigkeit der Laufräder von 120 m/Sek. Nr. 2 ist eine Turbine von 3500 KW für die Società Anonima Elettricità „Alta Italia“ in Turin mit 16 Druckstufen und 1500 Umdreh. i. d. Minute und einer größten Umfangsgeschwindigkeit der Laufräder von 145 m/Sek. Nr. 3 ist eine Turbine von 1500 KW für die Société Lilloise d`Eclairage Electrique in Lille mit der gleichen Stufen- und Umdrehungszahl wie Nr. 2, aber mit einer größten Umfangsgeschwindigkeit der Laufräder von 132 m/Sek. Die drei Maschinen sind mit Drehstromgeneratoren gekuppelt. Die Versuche Nr. 1 wurden im normalen Betrieb des Elektrizitätswerkes vorgenommen. Textabbildung Bd. 323, S. 798 Fig. 1.a Dampfverbrauch für die KW/Std., b Dampfverbrauch für die PSe/Std., c Gesamtdampfverbrauch i. d. Stunde. In der Aufstellung sind die Dampfverbrauchszahlen, welche sich unter den erreichbaren besseren Verhältnissen von 13 at Anfangsspannung, 350° Dampftemperatur und 96 v. H. Luftleere durch Umrechnung ergeben, aufgeführt. Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung der Versuchswerte von Nr. 2, bei denen besonders die geringe Aenderung des spezifischen Dampfverbrauchs mit der Leistung bemerkenswert ist. Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Leistung KW 5118 3540 1583 Umdrehungen i. d. Minute 1025 1485 1505 Wirkungsgrad d. Stromerzeugersv. H. 95,3 94,3 94,0 Nutzleistung der Turbine PSe 7345 5100 2286 Dampfdruck vor demerstenLeitrad at abs. 9,4 10,9 10,8 Temperat. °C 287 243 282 Luftleere im Turbinenausström-röhr v. H. 92,1 94,3 92,7 gemessener Dampf-verbrauch für KW/Std. 6,89 6,86 6,99 für PSe/Std. 4,79 4,76 4,84 Für 13 at vor derTurbine, 350° und96,5 v. H. Luftleereumgerechnet für KW/Std. 5,33 5,53 5,97 für PSe/Std. 3,73 3,83 4,13 (Weishäupl.) [Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1908, 52, S. 1429 – 1438.] M. Bahnmotoren mit Wendepolen. Für besonders schwere Bahnbetriebe und für solche, bei denen ausgiebiger Gebrauch von der elektrischen Bremse gemacht wird, haben Dick, Kerr & Co. eine Reihe von Wendepolmotoren gebaut, die unter allen praktisch vorkommenden Belastungen funkenlos arbeiten, deren Erwärmung in mäßigen Grenzen bleibt und die ölsicher sind. Die funkenlose Kommutierung wird durch die Wendepole erhalten, die eine Ueberlastung bis zu 100 v. H. ermöglichen. Ferner wird durch die Wendepole die Abnutzung des Kommutators und der Bürsten verringert und ein Herumschlagen des Bürstenfeuers um den Kommutator ausgeschlossen. Es wird behauptet, daß Wendepolmotoren noch unter Bedingungen arbeiten können, denen gleich starke Motoren ohne Wendepole in keiner Weise gewachsen sind. Was den Aufbau der Motoren anbetrifft, so sind die Stahlgußgehäuse in der üblichen Weise zweiteilig ausgeführt und die Paßflächen zur Sicherung des magnetischen Schlusses, und um das Eindringen von Wasser und Staub zu verhindern, sauber gehobelt. Am Oberteile des Gehäuses sitzen die die Fahrzeugachse umfassenden Traglager; ferner ist an demselben das Gehäuseunterteil angelenkt. Die Ankerlager sind in besonderen, in die Gehäuseseiten eingepaßten Lagerschildern untergebracht. Da die Schilder aus einem Stück bestehen, ist das Eindringen von Oel in das Motorinnere nahezu ausgeschlossen. Die Hauptpole sind aus gestanzten Blechen zusammengesetzt und durch Bolzen in den Gehäusen festgeschraubt. Sie dienen gleichzeitig zum Festhalten der Feldspulen, indem sie die Widerlager für kräftige Stahlfedern bilden, die unter Zwischenschaltung einer Druckplatte aus Messing die Feldspulen an die Innenwand des Gehäuses anpressen. Die Kerne der Wendepole bestehen aus massivem Eisen und sind mittels Bolzen im Gehäuse festgeschraubt. Die zugehörigen Erregerspulen werden durch besondere Schrauben festgehalten. Sämtliche Spulen sind nach dem Einbau in das Gehäuse mit kräftigen Anschlußklemmen versehen. Der Anker ist in der üblichen Weise aufgebaut. Eine besonders gute Lüftung ist durch die zur ventilatorartigen Ausbildung aus Flachkupfer hergestellten Verbindungen der Ankerwicklung mit den Kommutatorlamellen erreicht. Die Verbindungen wirken als Zentrifugalventilator, so daß ihre Tätigkeit von der Drehrichtung unabhängig ist. Die auf diese Weise erzeugte Kühlung ist so wirksam, daß sie die Erwärmung um 25 v. H. herhabsetzt. Die besonderen Verbindungen zwischen Kommutator und Wicklung gestatten ferner ein leichtes Auswechseln des Kommutators, da an der Wicklung hierbei keine Arbeiten auszuführen sind. Für die Ankerlager ist Ringschmierung angewendet; das aus den Lagern ablaufende Oel fließt durch große Ablaufkanäle wieder in das Sammelgefäß zurück, so daß dauernd ein Oelstrom sowohl kühlend als auch schmierend die Welle umspült. Besondere Spritzringe dienen zum Abschleudern des Oeles, welches die Welle entlang nach dem Anker hin geflossen ist. Diese Lager sollen mit einer Füllung 14 Tage laufen können, jedoch wird eine wöchentliche Bedienung empfohlen. Für die Motortraglager ist gleichfalls Oelschmierung jedoch unter Verwendung von Kissen vorgesehen. Jedes Kissen wird zur größeren Sicherheit mittels zweier Federn an die Achse angepreßt. Die Ankerlagerschalen sind aus einer Spezialbronze hergestellt, während die aus Bronze oder Temperguß bestehenden Ankerlagerschalen mit Weißmetall ausgegossen sind. Zum Schütze des Zahnradvorgeleges dient ein zweiteiliger Kasten aus Temperguß, der besonders widerstandsfähig gegen Stöße ausgebildet und an drei Punkten aufgehängt ist. [The Electrician 1908, S. 792 bis 793.] Pr. Hochofen mit länglich rundem Querschnitt. Um die Leistung eines Hochofens ohne gleichzeitige Erhöhung des Gebläsedrucks steigern zu können, wurde in den Newport Ironworks in Middlesbrough ein Hochofen mit länglich rundem Querschnitt gebaut, durch welche Form der Abstand der Windzuführungsrohre von der Ofenmitte bei gleichem Fassungsvermögen verringert wird, oder umgekehrt bei gleichem Abstand ein größeres Fassungsvermögen erzielt werden kann. Bei manchen Anlagen sind die Gebläsemaschinen nicht im Stande einen höheren als den bisherigen Luftdruck zu liefern, wohl aber eine größere Luftmenge durch Erhöhung der Umlaufzahl dieser Maschinen. Durch Einführung des Ofens mit länglichem Querschnitt wird es oft möglich sein die Leistung auch mit den alten Maschinen in der angegebenen Weise zu erhöhen. Mit den erwähnten Hochöfen in Middlesbrough wurden in den ersten drei Monaten wöchentlich im Mittel 1344 t Cleveland-Eisen erblasen, wobei das günstigste über vier Wochen gerechnete Mittel 1447 t betrug. Der Betrieb fand sehr regelmäßig statt ohne irgendwelche Störungen. Die Längen und Breiten der inneren Querschnittsellipsen betragen unterhalb der Windzuführungsrohre 5,49 und 3,05 m, an der weitesten Stelle 7 und 4,56 m, an der Mündung 5,8 und 3,2 m, die Gesamthöhe des Ofens ist 24,78 m. Der Gebläsedruck beläuft sich auf 0,4 at. Zur Verhinderung einer Ausbauchung infolge der dem inneren Druck weniger Widerstand bietenden länglichen Form ist der Ofen sowohl durch senkrechte Säulen wie durch wagerechte Eisenkonstruktionen versteift. Letztere sind an der kurzen Ellipsenachse 1,41 m breit. Die Gichtglocke hat ebenfalls eine länglich runde Form, zur Erreichung einer gleichmäßigen Verteilung des Materials. [The Engineer 1908, II, S. 225.] Ky. Gelenkquader aus Beton. In Lothringen sind in den letzten 10 Jahren fünf Brücken aus Stampfbeton mit Spannweiten von 29 – 44 m und Pfeilhöhen von 1/10 – ⅛ der Spannweite als Dreigelenkbögen hergestellt worden. Bei der Siercker Brücke wurden als Gelenke Bleiplatten von ⅓ Fugenbreite zwischen harten Sandsteinquadern eingelegt, bei den übrigen neueren Brücken wurden Gelenkquader aus Beton verwendet. In der folgenden Zusammenstellung bezeichnet R den Krümmungsradius im hohlen, r im gewölbten Gelenkstein, h seine Höhe, c seine Länge und b seine Tiefe senkrecht zur Gewölbeansicht. Die Scheiteldrücke beziehen sich auf 1 m Gewölbetiefe. Brücke bei Spannweitem Scheiteldruckt/m Abmessungen in cm Mischung AlterTage Sicherheitgegen Risse Sicherheitgegen Bruch R r h t b Haucoucourt 33 159 300 238 70,0 61,0 50 1: 2½: 2½ 1) 150 2,6 – 3 Mallingen 40 228 325 280 94,5 91,0 50 1: 2: 2 1) 400 3,1 Moulins 44    233,4 325 280 96,5 94,5 50 1: 2: 2 2) 115 3,3 – 3,4 Sauvage 36 130 327 250 65,0 70 50 1: 2: 2 3) 210 4,7 9,1 1) Quarzitkleinschlag, 4 cm Korn. 2) Dolomitkleinschlag, 4 cm Korn. 3) Dolomitkleinschlag, bis 3,5 cm Korn. Bei den Festigkeitsprüfungen für die drei ersten Brücken reichten die Prüfungsmaschinen nicht aus, um die Bruchfestigkeit festzustellen. Da jedoch die Mischungen und Baustoffe bei allen Versuchen ziemlich gleichmäßig sind, kann man aus dem letzten Versuche schließen, daß die Bruchsicherheit ungefähr doppelt so groß ist als die Sicherheit gegen Rißbildung. Die Risse treten in der Richtung des größten Druckes infolge Ueberwindung der Querzugspannungen auf. Es wurden daher bei dem Bau der Mallinger Brücke Probequader mit 16 eingelegten Eisenstäben von 72 cm Länge und 100/10 mm Querschnitt geprüft. Da die hohlen Quader zuerst Risse gezeigt hatten, wurde der eine Quader eben, der andere mit einem Radius von 12000 mm gewölbt hergestellt. Die Probekörper hatten nach 60 Tagen eine 3,4 fache Sicherheit gegen Rissebildung. Trotz dieses günstigen Ergebnisses wurde von Eiseneinlagen bei der Ausführung abgesehen, um eine größere Gleichmäßigkeit der Stampfarbeit zu erzielen. Es wird empfohlen für Drücke bis 230 cm Betongelenke an Stelle von Stahl- oder Granitgelenken zu verwenden, da die ersteren billiger sind und sich in natürlicher Weise in das Bild des Gewölbebogens einfügen. (Blumhardt.) [Zentralblatt der Bauverwaltung 1908, S. 395 ff.] Dr. Ing. P. Weiske.