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Band XXIX. No. 8. 21. Februar 1885.
Ohne weiteres wird man für Constructionsglieder, welche einfache Zug- oder Druckbeanspruchung zu erleiden haben, die Richtigkeit folgender Sätze erkennen: Von zwei Materialien mit gleichem specifischem Arbeitsvermögen ist dasjenige das bessere, welches die höheren Spannungen an der Elasticitäts- und Bruchgrenze hat. Von zwei Materialien mit gleichen Spannungen an der Elasticitäts- und Bruchgrenze ist dasjenige das bessere, welches das grössere specifische Arbeitsvermögen besitzt. Wir wollen sehen, ob die Wertziffer (Gleichung 5), zu welcher die hier dargelegten Entwicklungen geführt haben, Ergebnisse liefert, welche mit den soeben ausgesprochenen Sätzen im Einklange stehen. Dass von zwei Materialien mit gleichen Spannungen der Elasticitäts- und Bruchgrenze dasjenige mit grösserem Arbeitsvermögen das bessere sei, kann unmittelbar aus der Form des Ausdruckes (5) ersehen werden. Dass von zwei Materialien mit gleichem Arbeitsvermögen dasjenige mit der höheren Elasticitäts- und Bruchgrenze nach Wertziffer (5) den Vorzug verdient, ist am deutlichsten an einem Beispiele zu sehen. Die Eigenschaften zweier Materialien seien durch folgende Zahlen ausgedrückt:
Beide Sorten haben das nämliche specifische Arbeitsvermögen, welches sich nach Gleichung (2) zu 1160 ergiebt. Nimmt man die zulässige Beanspruchung bei ruhender Last zu 128 an, so ergeben sich die Wertziffern dieser Materialien nach Gleichung (5) zu: 1) z=Ä (26+2:45–3:12) = 67, 20 Z . 12 Man erkennt, dass das letztere Material mit der höheren Bruchgrenze vorzuziehen sein wird. Es erscheint auffallend, dass in der Wertziffer (5) die specifische Spannung k, welche normaler Belastung entspricht, vorkommt. Bei genauerer Ueberlegung erscheint es aber eigentlich ganz natürlich, dass das Wertverhältnis verschiedener Materialien wechseln wird, je nach der Beanspruchung, welche man für ruhende Last als zulässig erachtet. Ein weiches Material, welches eine Bruchfestigkeit von 20*é pro 14" Querschnitt hat, ist für eine Construction, die durch ruhende Belastung bereits mit 208 beansprucht werden soll, vollständig unbrauchbar, wie gross auch die Dehnung desselben sein möge. Soll die Construction aber nur mit 5*5 beansprucht werden, so wird dieses Material vielleicht recht verwendbar sein, möglicherweise infolge seiner bedeutenden Dehnbarkeit sogar verwendbarer als ein Material mit grösserer Bruchfestigkeit. Man erkennt: eine absolute Wertschätzung eines Materiales ist nicht möglich; bevor man an die Beurteilung herantritt, muss man wissen, wie das Material beansprucht werden soll. Will man beispielsweise eine Construction unter normalen Verhältnissen mit 8”5 pro qmm belasten, so wird man in Lieferungsbedingungen vorzuschreiben haben, dass der Wert
2) - (34 + 2 - 70 – 3 : 12) = 77.
Aachener Bezirksverein: Ueber Dimensionirung von Eisencoustructionen und über Wertziffern. 157
die Frage, wenn die Zerknickungsgefahr des Stabes zu berücksichtigen ist. Während das auf Zug beanspruchte Material bei gleichbleibender Bruch- und Elasticitätsgrenze proportional seiner Dehnbarkeit an Güte zunimmt, wird bei Stäben, welche auf Zerknickung beansprucht sind, da ein weicheres Material sich stärker ausbiegt, mit wachsender Dehnbarkeit auch die Gefahr des Zerknickens sich vergrössern. Dem günstigen Einflusse der Dehnbarkeit steht also ein schädlicher Einfluss derselben gegenüber.
Es ist nun möglich, auch diese Verhältnisse auf Grund der bekannten empirischen Zerknickungsformel
d = ––==-
zu behandeln. In dieser Formel bedeutet wieder t die Tragfestigkeit des Materiales, F ist der Querschnitt, l die Länge des Stabes; ferner ist J das Trägheitsmoment des Querschnittes und ox ein Coëfficient, welcher von der Ausbiegung des Stabes im Augenblicke des Bruches, also von der Bruchdehnung des Materiales abhängig ist.
Die Rechnung kann ganz ähnlich wie für Zugstäbe durchgeführt werden. *) Die Wertziffer, zu welcher man gelangt, hat folgende Form -
t – g
Vergleicht man diesen Ausdruck mit der Wertziffer für Zugstäbe, so ist zunächst ersichtlich, dass, während dort der Wert des Materiales proportional der Bruchdehnung ö wächst, hier das Verhältnis ein wesentlich anderes ist. Wird ö = 0, so ist das Material auch für Druckstäbe wertlos; Gleichung (6) lehrt aber, dass auch für ö = oo, Z = 0 wird, da immer n > 1 ist. Es wird demnach für die Bruchdehnung ö einen gewissen Wert geben, bei welchem das Material am besten geeignet für Druckstäbe ist; sowohl grössere als geringere Dehnbarkeit verschlechtert das Material. Diesen günstigsten Wert für ö kann man finden, indem man den Ausdruck
§ (1+»ö). nach ö differenziirt und die Ableitung gleich Null
F2
Es war v = 0,000006 J; man sieht also, dass das MateH H D Gs F2 s rial um so härter sein muss, je grösser der Wert 7 oder je kleiner das Trägheitsmoment J im Verhältnis zur Querschnittsfläche und zur Länge des Stabes ist, ein Ergebnis, welches durchaus zutreffend erscheint. Auch hier kommt man also wieder zu dem Schlusse, dass für verschiedene Constructionen dasselbe Material durchaus nicht gleich geeignet sein wird; die Beurteilung des Materiales ist nur möglich, wenn man weiss, wozu dasselbe verwendet werden soll.
F2 D G
Der Wert 7 schwankt in praktisch vorkommenden
Fällen etwa zwischen 2000 und 10000. Setzt man, um ein
2 Beispiel zu haben, Ä=5000, t = 40 und g = 18, so ergiebt sich nach Gleichung (7): ô = 10.
In diesem Falle wäre also eine Dehnung von 10 pCt. die vorteilhafteste.
!) Vergl. Krohn, Beitrag zur Frage der Wertziffern für Constructionsmaterialien, Civilingenieur, 1884, Heft 6.
Weicht der Wert von Ö nach oben oder unten vom günstigsten Wert ab, so verschlechtert sich dadurch das
Material nur sehr unbedeutend, da der Coëfficient (1 + vö)"
gegen Aenderungen von ö in der Nähe seines Maximalwertes ziemlich unempfindlich ist. Die Brauchbarkeit des Materiales ist bei Druckstücken in viel geringerem Masse von der Bruchdehnung ö abhängig, als bei Zugstücken. Es wird demnach genügen, in Abnahmebedingungen für ô gewisse Grenzwerte vorzuschreiben, innerhalb welcher sich die Dehnung halten muss. Man würde beispielsweise im oben durchgerechneten Falle verlangen, dass die Dehnung nicht unter 8 pCt. und nicht über 14 pCt. betrage. In der Wertziffer Gleichung (6) kann man dann den Ausdruck Ts als Constante fortlassen. Das Material wird also um so besser, je grösser der Klammerausdruck (g + 2 t – 3k) ist, und in
den Bedingungen würde man vorschreiben, dass die Zahl g + 2 t nicht unter einem gewissen Werte liegen darf.
Wie ich schon anfangs aussprach, m. H., ist die Frage der Querschnittsbemessung einer Construction und die hiermit im engsten Zusammenhange stehende Frage der Wertziffern eine recht schwierige, und war ich mir wohl bewusst, dass ich nicht hoffen durfte, eine allseitig befriedigende Lösung derselben zu finden. Wenn ich trotzdem versucht habe, einige neue Gesichtspunkte zu gewinnen und Ihnen die Ergebnisse dieser Betrachtungen in möglichster Kürze vorzulegen, so erfolgte dies in der Meinung, dass jeder nach seinen Kräften dazu beitragen müsse, diese für die Technik so wichtige Frage
ihrer Lösung näher zu bringen.«
Das der Sitzung folgende gemeinschaftliche Abendessen erfreute sich einer zahlreichen Beteiligung. Gewürzt durch heitere Reden und sinnige Lieder verlief dasselbe in aussergewöhnlich froher Weise und fesselte die Beteiligten bis zur späten Abendstunde.
Patentbericht.
durch eine in der zweiteiligen, versetzbaren Mutter d drehbare Spindel b, welche durch ein Riemenwendegetriebe c c' c mit schnellem Rückgange betrieben wird; die Umsteuerung erfolgt durch Einwirkung des Vorsprunges h auf die versetzbaren Anschläge k k” der Schiene i und den labil pendelnden Gewichtshebel m. Das Gewicht G hält mittels Zugstange t, Kurbel u, Welle v und armartiger Greifkloben l l den Holzblock fest; am Schlusse des Rückganges läuft G auf die schräge Fläche des verstellbaren Winkels a und hebt die Greifer ll aus. Die Welle v kann in geschlitzten Ständern ww der Höhe nach verstellt werden.
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Patent bericht. so - d 159
oder schon vor dem Gebrauch an den Rändern mit a verlötet ist, Fig. 3 und 4. Durch ein Rohr d bezw. eine Oeffnung d in a wird nun Druckflüssigkeit in den Hohlraum h geleitet und b dadurch gegen die glatten oder mit Nuten n versehenen Rohrenden gepresst; bei Bleirohren, Fig. 3, nimmt ein eingesetzter fester Rohrstutzen S diesen Druck auf. Dann wird das Rohr d, Fig. 1, dicht bei b abgeschnitten und zugedrückt, oder es wird die Oeffnung d, Fig. 2 bis 4, sammt Hohlraum h mit einer breiigen erhärtenden Masse gefüllt und durch eine Schraube s und Kupferscheibe, Fig. 3, zuerst eine Nachpressung, dann ein dichter Abschluss bewirkt. Bei Zinnrohren, Fig. 4, kann man zwischen den Bleiring b und die Rohrenden weiche Eisenringe l oder eine Kautschukmuffe legen.
Kl. 49. No. 298O4. Doppeldrehbank. K. H. Behr, Chemnitz. Die Drehbankwange w ist mit den prismatischen Armen a” a” versehen, auf welchen zwei Spindelstöcke mittels der Schraubenspindeln c” und c” unabhängig von einander verschoben werden können. Die Antriebsstufenscheibe treibt sowohl durch Stirnräder die Leitspindel l zum Vorwärtsschieben des Werkzeugsupports f als auch durch entsprechende Kegelräderpaare die Drehspindeln s! und s”. Die Reitstöcke t! sind auf dem Schlitten u mittels der Schrauben d1 und d2 verschiebbar, und es sind behufs genauen Einstellens der Spindel- und Reitstöcke zu einander passende Scalen angeordnet. Die Arbeitsstähle e1 und e2 lassen sich durch zwischen denselben angeordnete Schrauben nur wenig mit ihren Schlitten verstellen, und dies nur deswegen, um kleine Ungenauigkeiten beim Bearbeiten der Werkstücke ausgleichen zu können.
Kl. 85. No. 298O9. WaSserpfosten, dessen Ausgussrohr durch Wasserdruck über das Strassenniveau gehoben wird. R. Reinicke, Plauen i/V. In dem Erdrohre c ist durch die Stopfbüchse v gedichtet das verschiebbare Standrohr d geführt, welches an seinem oberen Ende mit dem Hahne g und den beiden durch Kapseln i verschlossenen Schlauchstutzen h versehen ist. Wird der Hydrant nicht benutzt, so sinkt nach Oeffnung des Entwässerungshahnes k das Standrohr d in c zurück. Oeffnet man dagegen das Ventil b, so wird d durch den Wasserdruck über die Strassenfläche gehoben und in dieser Stellung gehalten, so lange b ge- _ ##„ “ „ öffnet ist. Das engere Rohr f ÄÄÄÄÄ Ä dient als Anschlag für d. SIT E §
Inneren des Hebers entsprechend der Wassersäule a verdichtet werden, bis das Wasser den Scheitel des Lockhebers erreicht, wonach dieser in Thätigkeit kommt und auf den Wasserverschluss im Hauptheber saugend wirkt. Durch diese Saug- und Druckwirkung soll der Wasserverschluss gebrochen werden, das Wasser nachstürzen und der Heber in Thätigkeit treten. Man s kann dem Lockheber auch die punktirte Gestalt geben, so dass sein kürzerer Schenkel frei in den Behälter mündet, der lange Schenkel dagegen wie zuvor jenseits des Wasserverschlusses in das Hauptheberrohr übergeht. Es muss in diesem Fall im Hauptheber ungefähr bei c eine feine Durchbohrung angeordnet werden, welche der Luft aus dem Heber so lange Austritt gewährt, bis das Wasser im Behälter die Oeffnung überdeckt; letztere darf aber nicht so gross sein, dass sie die Thätigkeit des Hebers beeinflusst.
No. 29718. Regulator. G. Miotti, Triest. Die Kraftmaschine treibt mittels Pleuelstange b und Kreuzkopfes a die doppeltwirkende Pumpe B; diese saugt Wasser aus dem Behälter A. durch die Saugventile d an und treibt es durch die Druckventile d1 in den Cylinder C und durch ein von e nach c führendes Rohr in den Behälter A zurück. Bei zu schnellem Gange fördert die Pumpe mehr Wasser, als durch das bei e angebrachte stellbare Ventil entweichen kann, die Spannung in C wird grösser, der Druck auf den Kolben F übersteigt die Spannung der durch die Schraube h regelbaren Belastungsfeder und der auf der Kolbenstange sitzende Schieber steuert eine kleine, durch Dampf, Druckwasser oder Pressluft getriebene Hilfsmaschine H um, deren Kolben dann mittels Gestänges l den Kraftzufluss vermindert bezw. abstellt. Ein bei n in B angebrachtes Sicherheitsventil hindert das Eintreten von Brüchen bei plötzlicher Geschwindigkeitszunahme.
K1. 50. No. 29732. (Abh. von No. 3668.) Walzenmühle. J. A. A. Buchholz, Twickenham (England). Die Mech wart'schen Entlastungs- » ringe J (Patent No. 3668), welche die Rollenlager i und i” der Mahlwalzen A und A! umfassen und zur Regelung des Druckes zwischen letzteren dienen, sind hier durch die Rollenlager i° gestützt, welche mit den um die Zapfen der Walze A” drehbaren Armen a gemeinschaftlich durch die Spindel b verstellt werden können, wobei sie in den Führungen des Gestelles verschoben werden. Die Arme a tragen die zwischen i und a eingeschalteten Rollen i?, so dass durch Aus- bezw. Aneinanderschieben der Arme a der Druck zwischen den Mahl
walzen nach Belieben vermehrt bezw. verringert werden kann.
Zuschriften an die Redaction.
Honigmann’s Aetznatronmaschine. Geehrte Redaction!
Zur Vervollständigung der Mitteilungen über den Natrondampfkessel sehe ich mich veranlasst, die neuesten Ermittelungen über dessen Leistungsfähigkeit bekannt zu machen, und bitte ich um baldige Aufnahme dieser Zeilen in Ihre Zeitschrift.
In voriger Woche waren bei mir zum Zwecke des Studiums meiner Erfindung ein Ingenieur-Officier im Auftrage des engl. Kriegsministeriums und ein Oberingenieur der renommirten Locomotivfabrik Beyer, Peacock & Co. aus Manchester. Diesen Herren war es darum zu thun, sich über die Verdampfungsfähigkeit des Natrondampfkessels ganz genau zu informiren, und wurden zu dem Ende an dem Kessel der Aachener Strassenlocomotive wiederholt Beobachtungen über dessen Verdampfungsfähigkeit angestellt. Dieser Kessel hat einen Durchmesser von 1200mm bei einer Gesammthöhe von 1900", von welcher 1400" auf den unteren Natronraum kommen, in welchen die 120 Heizröhren des Wasserkessels hineinragen. Letzterer hat eine Höhe von 500". Das Gesammtgewicht dieses Kessels incl. Natron und Wasser beträgt circa 3000*6.
Die Beobachtungen wurden auf einem ausserhalb der Stadt gelegenen Anschlussgeleise der Aachener Strassenbahn vorgenommen, indem mit grosser Geschwindigkeit und mit angezogener Bremse der Personenwagen hin- und hergefahren wurde. Ausserdem wurden, da auch selbst beim schnellsten Fahren die volle Verdampfungsfähigkeit des Kessels nicht einmal annähernd erreicht werden konnte, Ueberströmungsversuche gemacht, bei welchen der Dampf, ohne die Maschine zu passiren, direct in das Natron gelassen wurde. Es wurde hierbei constatirt, dass der Kessel in 40 Minuten circa 800 verdampfte, wonach also dieser kleine Kessel von nur 3000kg Gewicht und 1200mm Durchmesser bei 1900" Höhe soviel Dampf liefert, wie eine gute Maschine von 100 bis 120 N oder eine ,
mittelmässige von 70 bis 80 N consumirt. Der Dampfdruck konnte bei diesem Versuche durch Einspeisen von Wasser constant gehalten werden und betrug 5 bis 6 Atm. Eine andere Beobachtung, welche in Gegenwart des bekannten Physikers Prof. Wüllner, Regtor der Aachener techn. Hochschule, gemacht wurde, ergab sogar eine Verdampfungsfähigkeit von 1350°s Wasser in 1 Stunde. Interessant ist es dabei für denjenigen, welcher die letzten Besprechungen des Natrondampfkessels verfolgt hat, zu erfahren, dass die Heizfläche bei den obigen Verdampfungsbeobachtungen nur circa 109" betrug und die Temperaturdifferenz zwischen Natron und Wasser nur 79 C. war. Man rechnet nun bei stark arbeitenden Locomotiven oder Schiffskesseln auf 19" äusserst 3 N; der Natrondampfkessel giebt aber nach obigen Constatirungen mit 19" Heizfläche den Dampf für 8 bis 12 N. Es kann dieses Resultat übrigens nicht überraschen, sondern war von Anfang an selbstverständlich, da es ja die Eigentümlichkeit der Erfindung ist, dass für jedes Quantum benutzten Dampfes ein gleiches oder sogar grösseres Quantum gespannten Dampfes sofort producirt wird. Jedenfalls geht hieraus unwiderleglich hervor, dass der Natrondampfkessel eine Kraftquelle ist, deren Leistung durch keine andere, sei es der gefeuerte Dampfkessel, der Heisswasserkessel oder die Elektricität, nur annähernd erreicht werden kann. Zum Schlusse möge hier auch die Mitteilung Platz finden, dass
nach Einbau der kupfernen Abdampfkessel bei der Aachener
Strassenbahn neuerdings durch Hrn. M. F. Gutermuth, Assistenten an der techn. Hochschule, der Kohlenverbrauch beim Natronprocess ermittelt und dabei constatirt wurde, dass mit 1”é einer geringwertigen Förderkohle 7,1”é trockenen Dampfes producirt wurden. bige Beobachtungen werden auf Wunsch für Interessenten jederzeit wiederholt. Hochachtend
Aachen, d. 11. Februar 1885. Moritz Honigmann.
Selbstverlag des Vereines. – Commissionsverlag und Expedition Julius Springer in Berlin N. – A. W. Schad e’s Buchdruckerei (L. Schade) in Berlin S.
Arbeitsvermögen (Energie) kann inbetreff seiner Erscheinungsform unterschieden werden als freies und als gebundenes Arbeitsvermögen. Unter freiem Arbeitsvermögen (kinetischer Energie), gewöhnlich als lebendige Kraft bezeichnet, ist ein solches zu verstehen, welches eine bewegte Masse vermöge ihrer Bewegung inbezug auf einen anderen Körper (oder einen als ruhend gedachten Raum) besitzt, unter gebundenem (potentieller Energie) ein solches, welches einem Körper infolge seiner Lage gegen andere und der zwischen ihnen wirksamen Kräfte zukommt, so dass es als solches verkleinert, nämlich teilweise frei wird durch eine relative Bewegung im Sinne jener Kräfte, vergrössert durch eine entgegengesetzte relative Bewegung.
Freies sowohl wie gebundenes Arbeitsvermögen kann weiter als äusseres und inneres unterschieden werden. Das äussere freie Arbeitsvermögen (in der Mechanik schlechtweg oder im engeren Sinne als lebendige Kraft bezeichnet) entspricht einer als solche wahrnehmbaren Bewegung, d. h. einer Bewegung, bei der die Punkte des betreffenden Körpers Wege von messbaren Längen durchlaufen, das innere dagegen den hypothetischen, als solche nicht wahrnehmbaren und messbaren relativen Bewegungen der die Körper constituirenden Atome bezw. Moleküle, insbesondere z. B. solchen Molekularbewegungen, die als Ursache der Wärme betrachtet werden. Aeusseres gebundenes Arbeitsvermögen kommt einem Körper von endlicher Grösse zu vermöge seiner Lage gegen andere solche Körper und der zwischen ihnen wirksamen Kräfte, inneres den Körpern an sich vermöge der relativen Lagen ihrer sie constituirenden Atome bezw. Moleküle und der zwischen diesen wirksamen hypothetischen Kräfte. Letzteres kann unterschieden werden in chemisch gebundenes, entsprechend der Gruppirung der Atome in den Molekülen und den chemischen Kräften, mit welchen die Atome auf einander wirken, und in physikalisch gebundenes, als beruhend zu betrachten auf der Gruppirung der ganzen Moleküle mit Aetherhüllen und auf den zwischen diesen wirksamen betreffenden Kräften.
Gemäss einem fundamentalen Principe der Naturwissenschaften ist die Gesammtgrösse des in der Welt vorhandenen Arbeitsvermögens unveränderlich, und sind nur die Formen desselben, durch die Arbeiten von Kräften vermittelt, vielfachen unaufhörlichen Wandlungen unterworfen. So z. B. kommt einem irdischen Körper, wenn er über die Erdoberfläche erhoben ist, vermöge dieser Erhebung und seiner Schwere ein gewisses gebundenes (äusseres) Arbeitsvermögen zu, welches frei, nämlich in freies (gleichfalls äusseres) Arbeitsvermögen, in sogen. lebendige Kraft verwandelt wird, wenn der Körper auf die Erde niederfällt, und zwar wird diese Umwandlung vermittelt durch die Arbeit der Schwerkraft. Allgemein ist die Wandlung von gebundenem in freies Arbeitsvermögen mit einer positiven Arbeit verbunden, um deren Betrag das gebundene Arbeitsvermögen abnimmt, das freie zunimmt. Umgekehrt verhält es sich bei der mit einer überschüssigen negativen Arbeit verbundenen Wandlung von freiem in gebundenes Arbeitsvermögen. Uebrigens kann auch freies in ein anderes freie, gebundenes in ein anderes gebundenes Arbeitsvermögen übergehen. So wird beim stossweisen Niederfallen eines irdischen Körpers durch Vermittelung negativer Arbeit der Stosskraft (des gegenseitigen Druckes) und positiver Arbeit von Molekularkräften äusseres in inneres freies Arbeitsvermögen, nämlich in Wärme, verwandelt, die sich z. B. bei wiederholten Schlägen eines Rammbäres gegen den Pfahl durch Erhitzung beider Teile zu erkennen gibt. Bei der Erhebung des Bäres einer Handramme wird inneres gebundenes (in den Muskeln der Arbeiter chemisch gebundenes) Arbeitsvermögen in äusseres gebundenes verwandelt durch Vermittelung positiver Muskelkraftarbeit und negativer Schwerkraftarbeit. Allgemein wird, während die Verwandlung von gebundenem in freies Arbeitsvermögen mit überschüssiger positiver, die umgekehrte Wandlung mit überschüssiger negativer Arbeit verbunden ist, die Wandlung von freiem in freies, von gebundenem in gebundenes Arbeitsvermögen durch sich compensirende teils positive, teils negative Arbeiten vermittelt.