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durchbohrt, daß die Becherstutzen in die Bohrlöcher passen. Diese Latten werden nun in zwei senkrecht aufeinander stehenden Durchmessern des Wirkungskreises auf das Pflaster gelegt und mit den Regenbechern besetzt. Nachdem die Düse bei bestimmter Oeffnung und bei bestimmtem Wasserdruck eine bestimmte Zeit lang Wasser gegeben, wird die aufgefangene Regenmenge in einem Meßglase gemessen und auf Millimeter Regenhöhe umgerechnet. Unter den gegebenen Verhältnissen entspricht 1 ccm Wasser im Becher der Regenhöhe von 0,2 mm.
Wenn auch die Meßstelle zwischen hohen Gebäuden ziemlich im Windschutz liegt, so genügten doch schon sehr geringe Luftströmungen, um die Regenverteilung im Wirkungs
Produkte gibt die Gesamtregenmenge an. Um die Richtigkeit dieser Rechnung zu prüfen, wurde außerdem noch die Regenmenge nach der Guldinschen Regel bestimmt, und zwar auf Grund der zeichnerischen Darstellung der Regenverteilung, Abb. 11 bis 23. Die rechnerisch gefundenen Abstände s der Flächenschwerpunkte von der Düsenachse sind in die Bilder der Regenhöhen eingeschrieben.
26 34 43 40
Schließlich wurde Wert darauf gelegt, diese Rechnungsverfahren außerdem noch durch unmittelbare Messung nachzuprüfen. Das geschah mit dem zu diesem Behuf hergestellten Meßtopf, Abb. 25. Er besteht aus einem oben offenen Zylinder aus schwachem Eisenblech von 200 mm Höhe und 200 mm Dmr., der mit Gewinde auf das Düsenrohr geschraubt wird. Nachdem in ihm die Düse verschraubt ist, wird der Topf oben mit einem Deckel versehen, der nach Einlage eines Dichtungsringes mit vier Schraubzwingen wasserdicht geschlossen wird. An dem Boden des Meßtopfes befindet sich ein 20 mm weiter Ausflußstutzen, an den sich ein kurzes Schlauchende schließt. Nachdem die Düse mit bestimmter Oeffnung und bei gewolltem Wasserdruck in Gang gesetzt ist, wird das aus dem Schlauch ausströmende Wasser eine bestimmte Zeit
951 53
105 111
$ +1340 158
43
焰
h=5,0m 33 -h=90" Dauer 360 sk
+39 57 -57 057
38
+48 +59
-168
F Versuch d, dz
53 70
40
86
+33
172
h = 5,0m
h = 8,5m
kreise zu beeinflussen und ungleichmäßig zu gestalten. Um diesen Einfluß auszuschalten und der Windstille entsprechende Mittelwerte zu erhalten, wurde der Regeninhalt der vier in demselben Abstande von der Düse stehenden Becher gemittelt. Daher erscheinen die so ermittelten Regenhöhen völlig symmetrisch zur Düse, Abb. 11 bis 23.
In der Regel wurden die Becherlatten so verlegt, daß ihre Richtung mit der der Außenstützen der Düse einen Winkel von 450 im Grundriß bildete, weil sie dem Augenschein nach in dieser Lage von dem Regenschatten unbeeinflußt waren, Abb. 24.
Die so erhaltenen Regenhöhen wurden zur Ermittlung der gelieferten Regenmenge benutzt, indem die zugehörige 0,5 m breite Kreisringfläche mit der auf sie gefallenen mittleren Regenhöhe vervielfältigt wurde. Die Summe dieser
lang meistens 10 sk in ein Auffanggefäß geleitet und in diesem gemessen.
Die derart gemessenen Leistungen zeigten allermeist recht befriedigende Uebereinstimmung mit den, wie vorhin angegeben, berechneten Werten.
Die befriedigende Uebereinstimmung der durch Rechnung und Messung gefundenen Werte der Leistung beweist, daß das eingeschlagene Rechnungsverfahren zulässig ist, d. h., daß man die unter 450 zu den Außenstützen der Düse aufgefangenen Regenhöhen als Mittelwert ansehen darf, daß der Regenschatten seinen Einfluß bis hierher nicht mehr erstreckt. Die beiden Versuche gi 92, Abb 23, zeigen den Einfluß des Regenschattens unmittelbar in der Richtung der bei der Versuchsdüse recht ungeschickt gestalteten Außenstützen.
Die Versuchsdüse war gemäß Abb. 26 und 27 eingerichtet; sie leidet an dem Uebelstande, daß die Außenstützen zu nahe an dem Düsenaustritt stehen, auch reichlich niedrig sind, so daß sowohl sie wie auch das von ihnen getragene Querstück die gleichmäßige Verteilung des austretenden Wassers beeinträchtigen und den Regenschatten unnötig vergröBern. Indes zeigten die Versuchsergebnisse, wie vorhin bereits bemerkt wurde, daß diese Beeinträchtigung trotz der ungünstigen Bauweise nur gering ist. Sie kann unschwer noch mehr herabgemindert werden, da es keinerlei Schwierigkeiten macht, den Außenstützen eine günstigere Form zu geben, etwa wie bei der Düse von Borek, Abb. 7 bis 9.
finden, wurden in die in Abb. 26 und 27 dargestellte Düse verschieden geformte Druckleit- oder Verteilstücke eingebaut, und zwar
1) ein Umdrehungshyperboloid von 30 mm Höhe und 60 mm Dir.,
2) ein Kegel mit rechtem Spitzenwinkel und 50 mm Dmr., 3) ein Kegel mit stumpfem Spitzenwinkel von 1200 und ebenfalls 50 mm Dmr.,
4) eine Kugelkappe mit 40 mm Kugelhalbmesser, 11 mm Sehnenhöhe und 52 mm Sehnenlänge,
5) eine Kugelkappe mit 28 mm Kugelhalbmesser, 50 mm Sehnenlänge und 15 mm Sehnenhöhe,
6) Mögelins Düse, Abb. 1 bis 4.
Alle Düsen wurden in zwei Stellungen des Verteilstücks geprüft. Ihre jeweilige Stellung ist in Spalte 3 der Zahlentafel, S. 53, festgelegt, die daraus sich ergebende Austrittöffnung in Spalte 4.
Das Versuchsergebnis.
Das Endergebnis der Versuche ist in seinen Hauptwerten in der Zahlentafel zusammengestellt, während die Regen
deutscher Ingenieure.
genhöhe in der Kreismitte schon bei 1 bis 2 m Entfernung von der Düse den größten Wert der Regenhöhe. Die gleichmäßigste Regenhöhe wurde bei der Düse mit Kegelleitflächen beobachtet.
Der Durchmesser des Wirkungskreises schwankt zwischen den Grenzen 8 und 13 m. Die Drucksteigerung von 5 m auf
h = 9,0m
Dauer 300 sk
Versuch 9192
•h=5,0m
-h=9,0"
links ausserhalb d. Regenschattens rechts innerhalb """"}}
Abb. 21 bis 23.
verteilung über den Wirkungskreis in Abb. 11 bis 23 bildlich dargestellt ist.
Daraus folgt zunächst, daß alle Düsen weit davon entfernt sind, das Wasser auch nur einigermaßen gleichmäßig
über den Wirkungskreis zu verteilen. Fast immer entsteht an der Düse ein Minderwert an Regenhöhe, in 3 bis 4 m davon liegt
Düsenabstand ag=ef= 6 m Düsenvorrückung aegf= 5,4 m Abb. 28.
Das Ueberschneiden der Regenkreise.
8 bis 9 m vergrößert den. Durchmesser nur um 1 bis 2 m.
Am ungünstigten auch in dieser Beziehung verhält sich wieder Düse e mit einer kleinen Kugel als Leitfläche. Durch sie wird das Wasser zu steil in die Höhe geleitet, als daß es sich weit und gleichmäßig ausbreiten könnte.
Nun ist aber nicht ohne weiteres gesagt, daß die gleichmäßigste Wasserverteilung über den Wirkungskreis auch die gleichmäßigste Verteilung über das Feld ergibt, wie bereits oben angedeutet wurde, denn man muß beachten, daß ein Feldpunkt von verschiedenen Düsen gleichzeitig oder nacheinander beregnet wird, sobald der Wirkungskreis größer ist als die Entfernung der Düsen voneinander, oder größer als die Vorrückung der Regenwagen, und so muß die Anordnung getroffen werden, damit nicht einzelne Feldzwickel unberegnet bleiben. Will man sich ein Bild von der Verteilung der Gesamtregenmenge bilden, so muß man die Einzelwirkungen zusammenzählen und danach eine Regenkarte zeichnen. Das geschieht in folgender Weise.
In Abb. 28 bedeutet a gef =ef=6 m die Entfernung der Düsen in einer Reihe der Regenwagen nach Bauart Mögelin, ae=gf= 5,4 m die Vorrückung der Wagen beim Stellungswechsel, nachdem die gewollte Regenhöhe in einer Stellung erzielt wurde. Die eingezeichneten, zur Düse konzentrischen Kreise mit um je 1 m zunehmendem Halbmesser geben die Orte gleicher Regenhöhe an. Wo die Kreisflächen einander überdecken, findet mehrfache Beregnung statt. Der Halbmesser des Wirkungskreises ist zu 6 m angenommen.
Bei der symmetrischen Stellung der Düsen zu dem Feldviereck a gfe herrscht auch Symmetrie in der Regenverteilung in bezug auf beide Achsen des Vierecks, man braucht also nur für dieser Fläche die Regenverteilung zu ermitteln. Ueber die Fläche ist ein regelmäßiges Netz gelegt, für dessen Punkte die Regenhöhen in folgender Weise zu bestimmen sind. Punkt c1 z. B. bekommt aus den Düsen a, g und e Regen. Die Entfernungen dieses Punktes von den drei Düsen sind nach Abgreifen aus Abb. 28 ra 2,1 m, rg 5,4 m und re 3,7 m. Die Summe der diesen Längen entsprechenden Regenhöhen, die für den betreffenden Fall den in Abb. 11 bis 23 enthaltenen Darstellungen zu entnehmen sind, liefert die auf Punkt c 1 entfallende Gesamtregenhöhe.
Um diese Summenbildung leicht und sicher zu gestalten, ist folgender Schlüssel zu benutzen.
Die Zahlen geben den Halbmesser des Regenkreises an, der den fraglichen Punkt versorgt, und zwar in Dezimetern oder in Millimetern der Zeichnung. Sind so die auf die Netzpunkte entfallenden Regenhöhen berechnet, so brauchen aus ihnen nur noch die Linien gleicher Regenhöhe (Isohyetten)
11. Januar 1919.
58
49
40
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40
in bekannter Weise durch Einschaltung hergeleitet zu werden,
Die auf diese Weise entstandenen Regenkarten sind in
Aus diesen Regen karten folgt, wie ungemein ungleich
Diese Regenkarten gewähren indes nur ein allgemeines
Aus einem Vergleich dieser in Spalte 10 der folgenden
fi
1) Das Leitstück der Düse war um 3 bezw. 1 mm über die Schluß-
daß sie zwischen den ungeheuer weiten Grenzen von 1,9 bis
1) Im allgemeinen wird k kleiner, d. h. die Wasserver-
3) Am ungünstigsten ist die Wirkung der Düse ƒ.
Bei der Anordnung und Ausführung der Versuche wurde
sächliche Konstruktionsänderung dieses Ziel vereiteln kann.
deutscher lugenieure.
Einfluß der Gußköpfe zu bringen, so wird die Wirkung der letzteren auf den Gewindeteil durch die Schraubenbolzeneinfräsungen abgeschnürt, auch gibt der dicke Nocken von 120 mm Dmr. zu einer Lunkerbildung Anlaß. Formt man den Abguß umgekehrt ein, so werden die Flanschen undicht. Gießt man endlich als dritte Möglichkeit das Stück hochkant, so fallen, abgesehen von der Verteuerung der Formarbeit, die Warze und die unteren Teile der Flanschen porig aus. Wie einfach lassen sich die Schwierigkeiten beseitigen, wenn man die Mutter nach Abb. 26 und 27 konstruiert. Die Wand
920
1020
Abb. 24 und 25.
300
Abb. 26 und 27.
stärke 'des eigentlichen Körpers ist unter Wegfall der Rippen entsprechend erhöht, die Abmessungen des Nockens, der nur zur Aufnahme einer Rundstange zum Anziehen der Mutter dient, sind auf ein für den genannten Zweck genügendes. für das Gelingen des Gusses noch zulässiges Maß zurückgeführt, und die in ihrer Wirkung verhängnisvollen Einschnürungen an den' Bolzenauflagerflächen sind in erträglicher Weise beseitigt. Gießt man jetzt die halbe Mutter mit der offenen Seite nach oben, so wird man einen vollständig lunkerfreien Abguß erhalten.
Am meisten wird beim Entwerfen von Stahlformgußteilen wohl in der Elektrotechnik gesündigt. Leider verbietet Raummangel, näher auf dieses Sondergebiet einzugehen, so daß wir uns an dieser Stelle darauf beschränken müssen, in den Abbildungen 28 bis 32 zwei Musterbeispiele regelwidriger Konstruktionen vorzuführen. Ausgesprochen gerade an den Polen des Motorgehäuses, Abb. 28 und 29, an der Stelle, wo
Wenn
die Gußköpfe angebracht werden müssen, sind die Handgriffe ausgespart! Und wie soll der Stahlgießer die Pole des Rades, Abb. 30 bis 32, von deren Fehlerlosigkeit der Wirkungsgrad der Maschine ganz besonders abhängt, dicht erhalten? der Konstrukteur wenigstens den Polen an Stelle des ovalen einen rechteckigen Querschnitt gegeben hätte, dann wäre doch noch ein ehrlicher, wenn auch kostspieliger Ausweg möglich gewesen.
Was Wunder, wenn [der Stahlgießer immer mehr und mehr seine Zuflucht zu Kniffen und Notbehelfen nehmen muß, deren Wirkung ihrer Natur nach unsicher und zweifelhaft ist, und die schließlich nur darauf hinauslaufen, die infolge unsachgemäßer Formgebung unvermeidlichen Hohlräume so zu verschieben und zu verbergen, daß sie bei der Bearbeitung nicht gefunden werden.
Gußspannungen entstehen dann, wenn unbeweglich miteinander verbundene Teile eines Abgusses, die nicht ausweichen und sich nicht verziehen können, verschieden schnell abkühlen. Da das Schwindmaß des Stahles etwa doppelt so groß ist wie bei Gußeisen, so sind, wenn nicht andre Ein
Abb. 30 bis 32.
t
flüsse dazu treten, die während der Abkühlung entstehenden bleibenden Spannungen bei Stahlformguß im allgemeinen auch entsprechend größer und unter denselben Verhältnissen ungleich gefährlicher als in Eisengußstücken. Dem Konstrukteur erwächst infolgedessen beim Stahlformguß noch mehr als beim Gußeisen die Pflicht, seinerseits durch zweckentsprechende Formgebung in der Hauptsache durch die Wahl richtiger Abmessungen und durch Vermeidung aller das Schrumpfen störenden Hindernisse für eine in allen Querschnitten möglichst gleich schnell verlaufende Abkühlung zu sorgen. Da Teile gleichen Querschnittes in der Regel gleich schnell, Teile mit großem Querschnitt langsamer als solche mit kleinem erkalten und umgekehrt, so ergibt sich von selbst, daß eine möglichst gleichmäßige Wandstärke nicht nur, wie wir sahen, der Entstehung von Schwindhohlräumen vorbeugt sondern auch gleichzeitig das Bilden von Spannungen erschwert. Der Konstrukteur kann also beide Uebel durch ein und dasselbe Mittel beseitigen helfen. Er hat hierauf um so mehr zu achten, weil rein gießtechnische Maßnahmen, die für das Gelingen des Gusses erforderlich sind, der verlangten gleichmäßigen Abkühlung vielfach ungewollt entgegenwirken. Schon die richtige Bemessung der verlorenen Köpfe, die, wenn sie ihren Zweck erreichen sollen, größere Querschnitte als die entsprechenden Teile des Abgusses erhalten müssen, ist ein solches Hemmnis. Auch das Aufbrechen der Gußform unmittelbar nach dem Guß, das gerade bei Gußstücken, die großen Spannungen unterworfen sind, notwendig ist, kann ein ungleichmäßiges Abkühlen fördern, statt es zu hindern. Der Konstrukteur hat demnach alle Ursache, die ohnehin schwierige Aufgabe der Gießerei nicht noch mehr durch seine Konstruktion zu erschweren. Daß er außerdem in seinen Entwürfen nach Möglichkeit auch noch alle Hemmungen zu vermeiden hat, die einem ungehinderten Schrumpfen im Wege stehen, wird beim Kapitel >Warmrisse<< noch eingehender zu besprechen sein.
wenn der
Wirklich ganz frei von Gußspannungen wird der Stahlgießer wohl nur ausnahmsweise einen Abguß aus der Form heben. Auch hier wird das meist schon durch den Zweck der Konstruktion vereitelt. Alle Gußstücke von Ausdruck gestattet ist geschlossener Bauart, deren Teile starr miteinander verbunden sind und nicht ausweichen können, wie Zahnräder, Schwungräder, Hohlgußkörper usw., müssen unter allen Umständen unter sehr großen Wärmespannungen erkalten, ohne daß der Konstrukteur daran etwas Wesentliches ändern kann. Der Zweck der Konstruktion läßt eben keine andre Lösung zu. Natürlich sind nicht in allen Fällen die Gußspannungen so gefährlich, daß sie ohne ihre vollständige Beseitigung die Verwendbarkeit des Gußstückes ausschließen. Trotzdem sollte grundsätzlich daran festgehalten werden, in jedem Gußstück, besonders in denen, die den höchsten Ansprüchen zu genügen haben, die Spannungen nach dem Guß möglichst restlos zu entfernen.
Ein sicheres Mittel hierfür steht dem Stahlgießer in dem Ausglühen der Gußstücke zur Verfügung'), was aber nicht ausschließt, daß auch der Konstrukteur in dieser Beziehung manchmal helfend eingreifen kann; denn es kommt vor, daß die Spannungen so gefährlich werden, daß sie eine Zer
1) Daß man mit dem Ausglühen auch noch die Zerstörung der Gußstruktur und damit eine Verbesserung der Stoffeigenschaften, insbesondere eine beträchtliche Erhöhung der Dehnung und der Kerbzähigkeit erreichen will, sei nebenbei bemerkt.