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deutscher Ingenieure.
Ventilflächen ergiebt sich sofort in überzeugender Weise. Wie wenig die herrschenden Ventilsysteme den praktischen und zunächstliegenden Anforderungen der Einfachheit und Zuverlässigkeit entsprechen, möge aus einzelnen Beispielen klar werden.
Gewöhnliche unterirdische Wasserhaltungsmaschinen mit 4 einfach wirkenden Pumpen für ungefähr 3" Wasserlieferung auf 300" Druckhöhe wurden ausgeführt mit 100, selbst bis 300 Ventilen, in Gruppen zu je 20 bis 45 vereinigt, mit zusammen 6- bis 70009" Sitzflächen, oder mit 20 bis 30 Ringventilen mit zusammen 4- bis 5000° Sitzflächen. Hierbei sind verhältnismässig einfache Ventilconstructionen vorausgesetzt, welche im übrigen der Bedingung nicht entsprechen, dass der Durchgangsquerschnitt ein vielfaches des Kolbenquerschnittes betragen soll. Wird dieser Bedingung Rechnung getragen, oder ist sonst schwierigeren Verhältnissen zu entsprechen, dann wachsen die für die Herstellung und Instandhaltung unbequemsten Abmessungen in's riesenhafte; Constructionen dieser Art sind sehr zahlreich, und selbst mässig grosse Pumpwerke machen mehrere Quadratmeter Sitzflächen in den Ventilen erforderlich.
Ich erwähne einige ausgeführte unterirdische Wasserhaltungsmaschinen: eine Maschine für 2° Wasser, mit nur 2 einfach wirkenden Pumpen, arbeitet mit 336 Ventilen mit zusammen 8400q°" Sitzflächen unter 20 Atm. Druck. Eine Maschine, welche 5°" auf 200" mit 4 einfach wirkenden Pumpen hebt, ist mit 96 Ventilringen mit zusammen 15000" Sitzfläche ausgeführt. Eine andere Maschine hebt ebenfalls mit 4 Plungern 5ebm auf 80m und besitzt 720 Kugelventile mit zusammen 12000qem Sitzflächen. Eine Wasserwerkspumpe für 9" und 50m Druckhöhe mit 2 Plungern arbeitet mit 360 Ventilen mit 5000qe" Sitzflächen. Eine andere Wasserwerksmaschine betreibt 3 einfach wirkende Pumpen für Druckhöhen von 50", 120m bezw. 200m und besitzt 1080 Ventile mit zusammen 17 500qem Sitzflächen!
Die vorstehenden Tabellen geben eine Uebersicht über die besprochenen ungünstigen Verhältnisse bei ausgeführten Maschinen gewöhnlicher Anordnung, bei welchen alle Einzelheiten als durchaus normal zu bezeichnen sind, und zwar für unterirdische Wasserhaltungsmaschinen (Uebersicht I) und
für Wasserwerkspumpen (Uebersicht II). Diese Beispiele gewähren einen Ueberblick, wohin die Constructionsgrundlagen der gegenwärtig üblichen Ventile in ihren Folgen geführt haben, und wohin sie unter Beibehaltung der Grundlagen noch führen müssen, gegenüber noch höheren Anforderungen und noch schwierigeren Fällen. Die praktischen Folgerungen betreffend die Frage der schwierigen Instandhaltung solcher Ventile und auch ihrer geringen Zuverlässigkeit, der grossen Kosten ihrer Herstellung, ihrer schwierigen Zugänglichkeit und Handhabung usw. ergeben sich von selbst. Inbezug auf die erforderlichen grossen Wandstärken der Ventilkästen ist noch besonders hervorzuheben, dass, namentlich bei unterirdischen Hochdruckpumpen, die Betriebssicherheit in dem Masse immer mehr gefährdet werden muss, als diese Wandstärken immer grössere werden. Pressungen über 25 Atm. erfordern bei den unvermeidlichen grossen Durchmessern der Ventilkasten Wandstärken bis 70mm; selbst 100" sind bei solchen Pumpen gegenwärtig nichts aussergewöhnliches mehr, und im Bewusstsein der Unsicherheit solcher Ausführungen glaubt man in neuerer Zeit Ursache zu haben, der Verwendung des Gusseisens für solche Zwecke überhaupt nicht mehr zu trauen, und beginnt Versuche mit Pumpenkörpern aus Stahlguss.
Aus alledem ist der Schluss zu ziehen, dass mit den herrschenden Ventilsystemen Uebelstände verknüpft sind, Mängel schwerwiegender, durchaus praktischer Natur, die sämmtlich aus den äusserst complicirten Ventilformen sich ergeben. Diese Ventilsysteme haben bisher schon vielfach zu Constructionen geführt, die wohl ausführbar, aber gewiss nicht mehr zweckmässig sind. Ausführbar ist schliesslich mit den gegenwärtigen Mitteln der Maschinentechnik gar vieles und in gewissem Sinne sogar alles, wenn sich nur jemand findet, der für die Kosten aufkommt und weiters auch allfällige Nachteile der Ausführung zu tragen gewillt ist. Die gegenwärtigen Ventilformen haben die Grenze des zweckmässigen längst überschritten und entsprechen keineswegs den Anforderungen der Einfachheit und unbedingten Verlässlichkeit. Die wirklichen Erfolge sind mit schweren Opfern erkauft, grosse Mängel müssen mit in den Kauf genommen werden, und bei weiterem Fortschreiten in der bisher befolgten Richtung müssen sich notwendigerweise Riedler, Ueber die Constructions-Grundlagen der Pumpen- und Gebläse-Ventile. 509
Band XXIX. No. 27. 4. Juli 1885.
noch complicirtere Ausführungen ergeben, so dass die Zweckmässigkeit derselben unbedingt, zum Teile sogar die Möglichkeit ihrer einfachen Ausführung, in Frage gestellt werden muss. «
Diesen Auseinandersetzungen widerspricht die Thatsache nicht, dass es eine grosse Anzahl von Ausführungen giebt, welche nie zu Klagen Anlass gegeben und nie erhebliche Betriebsstörungen verursacht haben. Diesen Maschinen gegenüber gilt zunächst das schon früher besprochene, dass für jede Beurteilung die Anforderungen massgebend sind, die an eine Maschine gestellt werden. Diese Anforderungen sind in vielen Fällen so geringe, dass es nicht schwer fällt, denselben mit den verschiedenartigsten Mitteln nachzukommen. Es hat sich in der Entwicklung des Maschinenbaues oft wiederholt, dass ganze Maschinengattungen den gehegten Erwartungen in der zufriedenstellendsten Weise entsprachen, dass niemand andere, bessere Leistungen beanspruchte, und dass plötzlich diese selben Maschinen gegenüber nur wenig geänderten, höheren Anforderungen sich als höchst mangelhaft herausstellten. Ein lehrreiches Beispiel solcher Art bilden u. a. die Fördermaschinen, die noch vor wenig mehr als 10 Jahren in zahlreichen Ausführungen ein harmloses Dasein führten und die Besitzer und Constructeure vollkommen befriedigten, wenn sie ruhig umliefen und willig gehorchten. Einige höhere An
forderungen der neueren Zeit haben genügt, die Construction
dieser Maschinen zu sehr schwierigen Aufgaben des Maschinenbaues zu gestalten, die eine durchaus entsprechende Lösung bisher noch gar nicht gefunden haben. Der grossen Zahl durchaus befriedigender Ausführungen von Pumpenventilen sind weiters eine viel grössere Zahl von Ausführungen entgegen zu stellen, welche selbst mässigen Anforderungen wegen grosser praktischer Mängel nicht entsprochen haben.
Für die Beurteilung ist weiters von besonderer Wichtigkeit, wie mit den Ventilconstructionen die schwierigen Aufgaben gelöst werden können, die gegenwärtig schon zahlreich an den Maschinenbau gestellt werden und in nicht allzuferner Zukunft noch zahlreicher und schwieriger zu bewältigen sein werden. Als diejenigen Ziele, die wir verfolgen müssen und eigentlich längst erreicht haben sollten, müssen vor allem bezeichnet werden: Pumpen für Wasserwerke und Wasserhaltungen allgemein mit denselben Geschwindigkeiten und Hubzahlen andauernd zu betreiben, wie sich letztere für Dampfmaschinen als die zweckmässigsten herausgestellt haben, und weiters für Wasserhaltungen die sichere Ueberwindung beliebiger Druckhöhen, selbst solcher über 500", in einer einzigen Wassersäule. Von diesen zunächst liegenden Zielen sind wir aber, wenn wir ungestörten dauernden Betrieb voraussetzen müssen, noch weit entfernt; hingegen ist es wahrscheinlich, dass das praktische Bedürfnis in kurzer Zeit noch weitere schwierige Anforderungen stellen wird, Anforderungen, denen mit den herrschenden Ventilsystemen überhaupt nicht nachzukommen sein wird.
Es ist nochmals besonders hervorzuheben, dass sich die vorgeführten Beispiele zum grössten Teil auf ganz normale, gegenwärtig allgemein übliche Maschinen beziehen, bei welchen der Ventilhub nur so klein ausgeführt ist, dass die angegebenen Geschwindigkeiten im Betrieb eben erzielt werden können, aber nicht klein genug, um weitere Steigerung der letzteren zuzulassen. Ebenso ist, wie aus der Tabelle ersichtlich, der Durchgangsquerschnitt durch die Ventile bei den meisten Ausführungen im wirklichen Betriebe weit unter derjenigen Grenze, welche theoretisch allgemein verlangt wird. Die meisten Pumpen arbeiten mit Durchgangsquerschnitten,
welche kleiner sind als die Kolbenquerschnitte, statt ein
vielfaches derselben zu sein. Die vorhin besprochenen zahlreichen praktischen Mängel sind daher keineswegs als Folgen von Uebertreibungen in den Constructionsgrundlagen anzusehen, sondern sie ergeben sich schon bei beschränkter Erfüllung derselben. Der unbedingt notwendige kleine Ventilhub erfordert eben unter allen Umständen grossen Ventilumfang und verursacht dadurch die früher besprochenen weitläufigen Constructionen und die zahlreichen Nachteile der grossen Dichtungsflächen, kostspieligen Anlage, schwierigen Instandhaltung usw. Nachteile, welche noch empfindlicher auftreten, wenn Ventile mit
grossen Durchgangsquerschnitten wirklich betrieben werden. Wenn man nun die früher erörterten wichtigsten Bedingungen, die an Ventile gestellt werden müssen, kritisch überblickt und hierbei von der bei Hochdruckpumpen ohnedies wenig einflussreichen Frage des Ventilwiderstandes gänzlich absieht und auch die Frage der Ventilgewichte und Belastungen unbeachtet lässt, weil für die Ausführung bestimmter Ventilgewichte oder Belastungen stets eine passende constructive Form gefunden werden kann, so stellt sich nach dem erwähnten heraus, dass ausser den rein praktischen Bedingungen der kleine Ventilhub und der grosse Durchgangsquerschnitt als für die Construction massgebende Forderungen zu betrachten sind. Die herrschenden Ventilconstructionen streben ausnahmslos diesen Bedingungen nach. Es wird nun zu erwägen sein, ob die erwähnten Mängel derselben unvermeidlich in den Kauf genommen werden müssen, ob dieselben Leistungen, wie sie gegenwärtig mit den weitläufigen Ventilconstructionen erzielt werden, nicht auch mit einfacheren Constructionen erreichbar sind, denen weniger gewichtige Mängel anhaften, und endlich wird zu erwägen sein, ob gegenüber höher gesteckten Zielen, selbst mit einfachen Mitteln, nicht auch grössere Leistungen als die bisherigen erzielt werden können.
Bei allen bisherigen Erörterungen wurden die Beispiele und Belege überwiegend den Pumpen, insbesondere den Hochdruckpumpen, entnommen, weil diese alle Mängel in auffälligerer Weise zeigen und auch den schwierigsten Bedingungen zu entsprechen haben. Gleichartige Mängel sind jedoch auch den Gebläse ventilen eigen, da die wesentlichsten Grundlagen für deren Construction gleichartige sind, und auch bei diesen ergeben sich die Mängel unmittelbar aus den allgemeinen Grundlagen. Die Anforderungen an Gebläseventile sind naturgemäss viel geringere und namentlich gegenüber geringen Windpressungen zum Teil leicht zu erfüllen. Gegenüber dem günstigeren Verhalten der Luft können auch sehr erhebliche Mängel geduldet werden, welche bei Pumpen die Ventile sofort betriebsunfähig machen würden.
Auch bei Gebläseventilen sind die Bestrebungen zunächst dahin gerichtet, möglichst grosse freie Ventilquerschnitte zu erzielen; nur hat dieser grosse Querschnitt bei Gebläsen unmittelbare grössere Berechtigung. Wenn sich nicht bedeutende constructive Schwierigkeiten ergeben würden, so wären sogar noch grössere Querschnitte als die gegenwärtig üblichen zweckmässig. Die Constructionen zielen zumeist darauf ab, die Cylinderdeckel für den Durchgangsquerschnitt auszunützen, soweit dies constructiv möglich ist. Das ist aber eben nicht viel. Sollen Saug- und Druckventile auf den Cylinderdeckeln untergebracht werden, so ist es in der Regel nur bei kurzhubigen, langsam laufenden Gebläsen möglich, so viel Ventilquerschnitt zu erzielen, dass die zulässigen Luftgeschwindig
keiten nicht überschritten werden. Bei rascher laufenden Ma
schinen müssen meist die Ventile getrennt angebracht werden, die Saugventile in den Deckeln und die Druckventile an den Cylinderenden, oder es müssen alle Ventile rings um den Cylinder in concentrischen Gehäusen ausgeführt werden. Durch diese Anordnungen gelingt es stets, den beabsichtigten freien Durchgangsquerschnitt zu erzielen, aber mit sehr umständlichen Mitteln, welche insbesondere bei rascher laufenden Maschinen bedeutende Schwierigkeiten verursachen. Diese Schwierigkeiten und die Weitläufigkeit der Construction sind derart, dass auch bei Gebläsen eine weitere Ausbildung in der herrschenden Richtung nicht zweckmässig erscheinen kann. Es wurden und werden u. a. mittlere Bessemer-Gebläse ausgeführt mit mehr als 30 Saugventilen in jedem Cylinderdeckel und mehr als 10 Druckventilen an jedem Cylinderende, also im ganzen für ein Zwillingsgebläse mit mehr als 150 Ventilen; grössere Bessemer-Gebläse mit concentrisch angeordneten Ventilen, mit je 40 Ventilen in jeder Reihe, im ganzen mit mehr als 300 Ventilen. Nachfolgende Tabellen geben eine Uebersicht über einige neuere Ausführungen und die diesbezüglichen Verhältnisse bei Gebläsen (III) und Luftcompressoren (IV). . Ueber - die Unbequemlichkeiten und Kosten, welche die Instandhaltung und die Herstellung so zahlreicher Ventile ver
Band XXIX.
No. 27. HH 4. Juli 1 ssj Brückenbau. Luftcompressionsmaschinen- S Ueb ersicht IV. Kolben - Ventile Sitzflächen d freier » Ventildurchgangs-t So 5 l . CD querschnitt Art # HS # | # Ä Ä | y - . . QD = = S GO # E Anzahl und Art * - # -Q - S2 (Q r-3 - -Q HS C/O der So .E.E 5 f B S S | s | ä5 S S E | E # S - SS, Ä J | c Maschine T Q -- | CO E> Q T Ö/Q "S Ventile F# Z Q F " S D F s) 7, d h 62 # f IM Il m m | qcm Ill pro Min. mm IN IN IY II) (1cm Qcm qcm qcm IN « 1 10 Saugventile (je 5 im Deckel) 340 150 13 | 10,4 38 800 500 | 1963 | 0,8 | 30 | 100 | 10 | 10 | 34 (so 1 eincylind. Compr. M » 6 Druckventile (je 3 im Deckel) | 204 90 20 16,0 1 8 Saugventile (je 4 im Deckel) 200 W 100 12 12,0 39 500 400 1256 | 1,0 | 60 | 80 | 10 | 10 2) » (s 1 eincylind. Compr. A 4 Druckventile (je 2 im Deckel) 100 s 50 24 24,0 M - As s | 1 - »16 Saugventile (je 4 im Deckel) 336 W 96 | T7 24,0 | 40 | 850 475 | 1772 | 1,42 | 50 104 | 10 6 e (“ 1 Zwillingscompr. 12 Druckventile (je 3 im Deckel) | 252 ( 72 Ä5 | 35,9 100 6 Saugringe soo 15 45 42 41 | 600 200 314 | 0,6 | 30 | 240 | 2 | – 1 eincylind. Compr. 175 2 Druckringe 350 ZO Z0 10 6,0 240 Saugklappen (je 60) 1200 43 2600 | 3o 42 | 1000 700 7853 | 1,0 30 80 | Klop- | – so 1 Zwillingscompr. pen 220 Druckklappen (je 55) 6600 Z6 | 1960 # 4,9 (Schluss folgt.) Brückenbau. Erneuerung des Anstriches pro Jahr etwa 0,2 bis 0,3 pCt.
eine bestimmte Begrenzung der Dauer ziehen zu können. In
des Anlagekapitals zu betragen. Die referirende Eisenbahn-
) Ausserhalb des Vereines deutscher Eisenbahnverwaltungen, vorzugsweise in Nordamerika, liegen Erfahrungen über die Verwendung von Stahl und Flusseisen in grösserem Umfange vor; die Erfahrungen sind durchweg günstige (s. Z. 1885 S. 382). R. K.
Vierte Frage. Wird bei Berechnung der eisernen Brücken für Bahnen untergeordneter Bedeutung der verminderten Zuggeschwindigkeit durch Herabminderung des Sicherheitsgrades bezw. durch Erhöhung der zulässigen Materialspannung Rechnung getragen, event. in welcher Art und Weise? s
Aus den 25 eingegangenen Antworten zieht die referirende Verwaltung folgenden Schluss: Die Mehrzahl der Bahnen nehmen bei Berechnung der Brücken für Bahnen untergeordneter Bedeutung keine Rücksicht auf die verminderte Geschwindigkeit und wenden denselben Sicherheitsgrad bezw. dieselbe Materialspannung wie für Brücken in Hauptbahnen an. Eine Ermässigung des Sicherheitsgrades bezw. eine Erhöhung der Materialspannung erscheint indessen in den Fällen zulässig, in denen infolge der besonderen Verhältnisse der Bahn eine spätere Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit nicht zu erwarten ist. Die Inanspruchnahme des Schweisseisens kann in diesem Falle auf 900 bis 950*5 pro qcm gesteigert werden, wenn die thatsächlich vorkommende grösste Belastung für jedes einzelne Constructionsglied sorgfältig ermittelt wird. Eine weitere Ermässigung des Sicherheitsgrades ist nicht zu empfehlen.") Fünfte Frage. Welche Erfahrungen hat man mit dem Anstriche der eisernen Brücken gesammelt, welche Anstriche sind in Anwendung gekommen? Nach welchem Zeitraum ist deren Erneuerung erforderlich? Welche Anstriche haben sich im Verhältnisse zu den Kosten am besten bewährt? Die referirende Generaldirection der Oesterreichischen Nordwestbahn gelangt zu nachstehender Schlussfolgerung. Für den Anstrich eiserner Brücken sind derzeit weitaus am häufigsten und verbreitetsten die gewöhnlichen Oelfarbenanstriche in Anwendung. Als Ersatz für die Oelfarbenanstriche sind in neuerer Zeit verschiedene andere Anstrichmittel in Verwendung gekommen, und zwar: Diamantfarbe, Diamantanstrich (Patent Metzner), Pflug’sche Platin-Anstrichmasse, Platinfarbe von Rometsch & Co., Patentfarbe von Rathjen, Pulford’s magnetische Eisenfarbe, Silikatfarbe u. a. Die Dauer der Anstriche ist wesentlich abhängig von den herrschenden Witterungs- und örtlichen Verhältnissen, von der Güte der verwendeten Materialien und von der Sorgfalt der aufgewendeten Arbeit. Je nach dem Zusammenwirken dieser Einflüsse ergiebt sich die Dauer der gewöhnlichen Oelfarbenanstriche zum mindesten auf 3 Jahre und höchstens zu 10 bis 12 Jahren. Die Durchschnittsdauer der gewöhnlichen Oelfarbenanstriche ist 5 bis 6 Jahre. Bezüglich der Dauer aller übrigen in Anwendung gekommenen Anstrichmittel sind die Erfahrungen nicht abgeschlossen. Nach dem derzeitigen Stande der Erfahrungen haben sich im Verhältnisse zu den Kosten die gewöhnlichen Oelfarbenanstriche am besten bewährt. Sechste Frage. Durch welche Behandlung des Eisens wäre es möglich, eiserne Brückenbestandteile, namentlich aber der Erdfeuchtigkeit ausgesetzte Bestandteile, die überdies mechanischen Einwirkungen ausgesetzt sind, in dauerhafter Weise vor Rost zu schützen? Aus den Antworten, welche von 19 Verwaltungen eingegangen sind, wird folgender Schluss gezogen: Ein bewährtes Mittel, welches eiserne Brückenbestandteile in dauerhafter Weise vor Rost schützt, ist noch nicht erfunden. Die bis jetzt angewendete wirksamste Behandlung besteht in einer zunächst vorzunehmenden gründlichen mechanischen und chemischen Reinigung des Eisens und sodann nachfolgendem Anstriche mit siedend heissem Leinölfirniss und mit Oelfarbe. Zum Schutze der der Erdfeuchtigkeit ausgesetzten Bestandteile sind Anstriche mit Asphaltteer angewendet worden. Es dürfte zu empfehlen sein, das Verfahren, Eisen durch Verzinkung vor Rost zu schützen, versuchsweise in grösserem Umfange zur Anwendung zu bringen.
Siebente Frage. Welche Versuche sind bei eisernen
deutscher Ingenieure.
Dehnungszeichner angestellt, und welche Ergebnisse haben dieselben gezeigt? Sind die Ergebnisse praktisch anwendbar und in welcher Weise sind dieselben nutzbar gemacht? Die Frage wurde von sechs Verwaltungen beantwortet. Die etwas unbestimmt gehaltene Schlussfolgerung der referirenden Direction lautet: « Die mit dem Fränkel'schen Dehnungszeichner bei Brücken angestellten Versuche haben Ergebnisse geliefert, welche mehr oder weniger mit den theoretisch ermittelten Spannungen übereinstimmen. Da derselbe die Feststellung von Spannungen in einzelnen Constructionsteilen ermöglicht, so werden weitere Versuche mit demselben empfohlen. Aus den Antworten ist hervorzuheben, dass die Eisenbahndirection Berlin aus dem Vergleiche der Beobachtungsund Rechnungsergebnisse bei continuirlichen Trägern Mängel in der Lagerung und Befestigung der Trägerenden herausfinden konnte, und dass nach deren Beseitigung eine hinreichende Uebereinstimmung der Messungs- und Rechnungswerte erzielt wurde (über den Fränkel'schen Dehnungszeichner s. Z. 1883 S. 494, 1884 S. 159 u. 482). «- R. Krohn.
Werkzeugmaschinen.
Fräsmaschinen. Die Beschreibung einer von Heilmann, Ducommun und Steinlen in Mülhausen i./E. ausgeführten Fräsmaschine bringt der prakt. Masch.-Const. 1884 S. 214 mit guten, die meisten Masse enthaltenden Abbildungen. Die liegende Fräserwelle ist mit ihren Lagern in ihrer Längsrichtung um 0,25", der das Arbeitsstück tragende Tisch in derselben Richtung um 0,23", quer gegen dieselbe um 0,6" und in senkrechter Richtung um 0,32" zu verschieben. Sämmtliche Bewegungen können von der Antriebswelle aus hervorgebracht werden. Die gesammte Maschine zeugt von der Umsicht ihres Verfassers.
Eine kräftigere, aber mit weniger gegensätzlichen Beweglichkeiten ausgestattete Maschine, welche von C. E. Lipe in Syracuse, V. St.!), ausgeführt ist, stellen die Figuren 1 u. 2 in den wesentlichsten Teilen dar. Fig. 1 giebt die ganze Maschine, teilweise im Schnitt, wieder, Fig. 2 ist ein vergrösserter Querschnitt durch die Werkzeugsspindellagerung und deren Antrieb; die eingeschriebenen Zahlen bedeuten Centimeter. .
Die Werkzeugspindel ist 40" weit gebohrt, aber an