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Band XXIX. No. 52.
26. December 1885.
Berliner. Bezirksverein: Verwertung von Hochofenschlacken.
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hängenden Masse, in welcher die Schlackenkörner lose eingebettet sind.
Die vollständige Entschwefelung der physikalisch reducirten, d. h. unfühlbar gewordenen, Masse erfolgt bei einigen Sorten erst bei beginnender Weissglut (etwa 13000), bei anderen schon bei Hellkirschrot, und muss die Schlackenwolle bei etwas niedrigerer Temperatur in den Ofen eingebracht werden als diejenige, bei welcher das Schwinden beginnt. Die für das gleichmässige Schwinden und Oxydiren kritische Temperatur lässt sich deshalb im allgemeinen nur mit Rotglut bezeichnen.
Die aus der ungerösteten Schlackenwolle ausgesiebten Schlackenkörner verschlacken leicht; die aus der entschwefelten Masse ausgesiebten, nur oberflächlich entschwefelten Körner lassen sich hingegen als fein zermablene Masse vollständig durch Umrösten entschwefeln und zerfallen dabei zum Teil noch in eine ebenso unfühlbare Masse, wie die Fasern in dem ersten Rösten.
Durch die beiden Methoden der directen Behandlung der abgestochenen Schlacke, das Verglasen einerseits und das Zerblasen zu Schlackenwolle andererseits, wird insofern dasselbe Resultat erreicht, als die fein zerteilte Masse durch Rösten entschwefelt werden kann, nach dem Rösten ausscheidbare Oxyde enthält und im Umschmelzen nicht mehr verschlackt, sondern erweicht, dass sie nach dem Ausscheiden der aufgeschlossenen und löslichen Bestandteile verhältnismässig leicht trocknet und sich ohne anderweitigen Zusatz nicht von selbst verkittet.
Das Aufgiessen der Schlacke in aufeinander gehäufte und
und die Entschwefelung der Schlackenwolle durch Erhitzen im Zusammengedrückten Zustande sind patentrechtlich geschützte Verfahren, die sich derart in der Anwendung ergänzen, dass vermöge derselben die Schlacke für die verschiedenartigsten Verwendungen, von der Mörtelbereitung bis zur feinsten Glasur und Emaille, zubereitet werden kann.
Zum Unterschiede von der gewöhnlichen nenne ich das nach meinen obigen Erfindungen dargestellte Material raffi. nirte Schlacke.
Da die Eigenschaften der raffinirten Schlacke nicht mit denjenigen identisch sind, auf welchen die bisherigen Anwendungen der gewöhnlichen Schlacke beruhen, so muss auch die industrielle Wertschätzung der ersteren von neuen Gesichtspunkten ausgehen, und sollen nachstehende Ausführungen dazu dienen, die sich aus meinen Versuchen ergebenden wichtigsten charakteristischen Vorgänge, welche für die Cement-, Glasund Thonwarenmanufactur von Interesse sind, in kurzen Umrissen anzudeuten.
Die durch schnelles Abkühlen verglaste, nicht raffinirte Schlacke ist nach der Entschweflung, d. h. nach dem Raffiniren, noch wie weiche Kreide zerteilbar, und es lässt sich, wenn der Thonerdegehalt der Schlacke (einschl. Eisenoxyd) von 12 bis 17 pct. beträgt, durch Mischung mit annähernd gleichen Gewichtsteilen Kreide oder zermahlenem Kalksteine die Zusammensetzung der Portlandcemente in ihren wesentlichen Bestandteilen, aber immerhin mit einem Ueberschuss an Kieselsäure, erreichen. Die trocken gemischte Masse geht in der Erhitzung schon zwischen hellkirschrot und beginnender Weissglut (1300° C.) in den gesinterten Zustand über, die zerkleinerte gesinterte Masse bindet sich unter Wasseraufnahme und hält die Glasprobe aus. Vergleicht man die Anwendung der raffinirten Schlacke zur Portlandcementfabrikation mit dem sonst üblichen Verfahren, so ist das Zerkleinern der verglasten Schlacke dem des Kalksteines gleich. Da bei der üblichen Cementfabrikation etwa auf 100 Teile Thon 200 Teile Ca CO2 zu rechnen sind und letzteres beim Brennen theoretisch 44 pct. Gewichtsverlust hat, so wird das Ausbringen des Brenngutes bei Anwendung raffinirter Schlacke des geringeren Kalkzusatzes wegen bedeutend grösser. Die Brennhitze ist niedriger und die Brennzeit kürzer. Diese Vorteile überwiegen die Mehrkosten des Schlackenverglasens und Röstens. Die Kieselsäure der raffinirten Schlacke wird sowohl in vorstehender Weise durch Brennen, als auch durch Nassmischen mit gebranntem oder gelöschtem Kalk so vollständig aufgeschlossen, wie es bei der gewöhnlichen Schlacke wohl nie der Fall sein kann. Die mit der raff. Schlacke auf Portlandcementzusammensetzung
gemachten kleineren Proben, nach dem Binden und längerem Stehen im zerkleinerten Zustande nass verrieben, erhärten von neuem unter Wasser, und bleibt nur noch festzustellen, in welchen Verhältnissen die Kieselsäure und Thonerde der Schlacke sich mit Kalk am besten vereinigen, um inbezug auf Binden und Erhärten dem echten Portlandcemente gleichwertige oder bessere Resultate zu erreichen. Ich gehe dabei von der Ansicht aus, dass die in der Puzzolandarstellung gebräuchlichen basischeren, im Erkalten zerfallenden und sich unter Wasseraufnahme von selbst bindenden Schlacken, wie sie schon Percy in seiner Metallurgie beschrieben hat, sich wegen ihres löslichen Schwefelgehaltes nicht für Qualitätsware eignen, dass aber die anerkannt gute Binde- und Erhärtungsfähigkeit derselben der raffinirten Singulosilicatschlacke in richtigen Mischungsverhältnissen beigebracht werden könne.
In der Glasmanufactur wird Hochofenschlacke gewöhnlich nur auf hohen Kieselsäuregehalt, der Verwertung von bereits zusammengeschmolzenem Sand und Kalk entsprechend, für geringere Glassorten verschmolzen, und für härteres Glas der niedrigst vorkommende Thonerdegehalt der Schlacke (4 bis 8 pCt.) schon als schädlich angesehen, weil er zur Entglasung Veranlassung giebt. Die raffinirte Schlacke von demselben Thonerdegehalt ist hingegen für feines Glas verwendbar und muss in der Zusammensetzung des Glassatzes in der Weise beansprucht werden, dass unter Verminderung der Alkalien mehr Quarz in derselben Schmelzzeit und Temperatur, oder, bei gleich bleibenden Elementen, Glas bei einer niedrigeren Temperatur verschmolzen wird als bisher.
Die Sättigungsfähigkeit der gereinigten Singulosilicatschlacke macht sich bereits bei einer Temperatur energisch geltend, in welcher sowohl basischere als kieselsäurereichere Silicate und freier Kalk noch zu träge sind; der Glassatz muss demnach schneller zusammenfritten und die schmelzende Masse sich schneller ausgleichen, so dass die Wände der Häfen weniger abschmelzen. Da infolge dessen weniger Thonerde in die Glasmasse hineingerät, so kann der Thonerdegehalt, welcher durch die raffinirte Schlacke in den Glassatz eingeführt wird und in den der Zusammensetzung des Glases entsprechenden Mischungen nur noch durchschnittlich 1 pCt. beträgt, die Qualität der fertigen Masse nicht wesentlich beeinflussen. Glas, welches im Porcellanofen geschmolzen wird und während der langsamen Abkühlung nicht entglast, dürfte sich auch in der Verarbeitung vor der Pfeife dementsprechend verhalten, so dass sich aus den mit raffinirter Schlacke gemachten Glasuren schon einigermassen auf ihre Verwendbarkeit für die Glasverarbeitung schliessen lässt.
In der Thonwarenmanufactur lässt sich die raffinirte Schlacke in fast allen vorkommenden Zusammensetzungen anwenden. Durch Zusatz von 1 bis 3 pct. zur Körpermasse für Fayence wird das poröse Biscuit im Brennen fester; durchscheinendes, aber noch poröses Biscuit kann mit 10 bis 20 pct. hergestellt werden, und ergiebt sich die ausserordentliche Verbindungsfähigkeit der raffinirten Schlacke wohl am schlagendsten aus der Thatsache, dass reiner, für sich allein im härtesten Feuer porös bleibender und nicht verglasender Kaolin mit Zusatz von 6 bis 8 pct. raffinirter Schlacke zu durchscheinendem Hartporzellan gebrannt werden kann.
Die auf der Internationalen Erfindungs-Ausstellung in London ausgestellten Glasur-, Emaille- und Masseproben dürften als Belege dafür dienen, dass sich die Schlacke mancher Hochöfen besser von den in der Schmelze färbenden Verunreinigungen befreien lässt, als die in der Keramik zur Verwendung kommenden Quarze, Feldspate und Thonsorten, und so lange die raffinirte Schlacke inbezug auf Reinheit genügt, kann ihre Verwendung zum Zweck der schnelleren oder vollständigeren Verbindung vorgenannter Materialien nur von entschiedenem Vorteil sein.
Die für keramische Verarbeitung genügend reine raffinirte Schlacke lässt sich wohl nur aus Schlackenwolle darstellen, die bisher, dem geringen Absatz entsprechend, auch hoch im Preise stand. Bei sachgemässer grösserer Betriebseinrichtung lässt sich Schlackenwolle in der für Halbfabrikat genügenden Feinheit zu 18 bis 24 M die 1000kg anliefern, und kann an manchen Hochöfen immerhin 10 bis 15 pct. des Schlackenabstichs in Schlackenwolle umgewandelt werden. Die zur fabrikmässigen Herstellung der raffinirten Schlacke erforderlichen Anlagen
deutscher Ingenieure.
37,50 17,17
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Si O

S: 1,14
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sowie die im Betriebe zu überwachenden Vorgänge sind so ofenschlacke mehr Nutzen gezogen werden kann, als der Er einfacher Natur, dass in dieser Hinsicht keine haltbaren Ein- sparnis aus der kostenfreien Abfuhr der für die üblichen Verwendungen gegen die praktische Ausführbarkeit meiner Metho- wendungen aufgebrauchten Schlacken entspricht, so dürfte den zu machen sind, und dürfte sich wohl die Daseinsberechti- dann auch in der von mir angedeuteten Richtung energischer gung einer derartigen neuen Industrie durch eingehende Unter- vorgegangen werden. Als Anhaltspunkt für die Beurteilung suchung der bereits erzielten Resultate oder durch Anstellung einer gegebenen Hochofenschlacke auf Raffinirbarkeit ist für ähnlicher Experimente bald nachweisen lassen.
weisses Product als massgebend zu betrachten, dass der Hingegen ist es ein grosses Hindernis, dass an den Sauerstoff von Kieselsäure und Thonerde zusammen sich zu meisten Hochöfen die Schlacken nur 80 weit untersucht dem der übrigen Bestandteile nicht wesentlich höher als werden, wie es zur Feststellung der auf das Eisenausbringen 11/2: 1 stellen darf, wie aus den folgenden Analysen ersichtBezug habenden Vorgänge notwendig erscheint, und dass die lich ist (und dass nicht über ungefähr 1/2 pct. Manganoxydul zeitweilig erfolgreich scheinenden Versuche, die unbearbeitete in der Schlacke ist), da nach meiner Ansicht je nach den VerSchlacke in den grösseren Verkehr zu bringen, das Interesse hältnissen der Gruppirung Eisensulfid als ausscheidbare Vervon der mühevolleren Verarbeitung ablenken.
bindung oder Eisenoxyd in Lösung vorkommt, und letzteres Ein directer Verkaufswert, wie er aus der. Thomaseisen- sich aus dem Gemisch von Kalkaluminaten und Ferraten erschlacke erzielt werden kann, ist wohl von der gewöhnlichen giebt, welches bei höherer Temperatur in Silicat übergeht, Hochofenschlacke nie zu erwarten, und wenn sich die Ueber- aber bei langsamer Abkühlung sich teilweise wieder zerzeugung erst Bahn bricht, dass aus der bearbeiteten Hoch- setzen kann.
Sauerstoffverhältnis.
IV.
0 Si02
33,75
20
20
No. I 1:1 oder 1114:1
wenn SiO2 + Al2O3 4,29 2
8,58
No. II 1:1 oder 11/2:1
8 Ca 0
56
8
gegen Ca (Mg) 9,07 42
12 No. III 1:1 oder 11/2:17 Mgo
gerechnet wird.
No. IV 1:1 oder 13/4:
20 99,82 21,07 96,67
Analysen amerikanischer Hochofenschlacken.
Pittsburgh, Pa.
Conshohocken, Pa. 40,02 40,60 38,20 38,22 36 41,80 39,90
43,20 Al, 03 8,43 4,79 10,26 +Fe: 13,03 +Fe: 17,10 16 13,60
16,4 Cao 23,85 28,30 27,08 33,59 44,80 41 42,60
34,7 Mgo 20,48 21,49 19,63 11,39
1,1 Feo 0,51
1,04
1,2 Fez 03
2,53 Mn 0 0,58 0,60 0,23
Spur Cas 4,64 2,56
S: 3,77
2,3
99,20 weisse raff. Schlacke,
hellgelbe
zersetzt sich im Rösten. FeS + Fe (Mn) Si 03. Fe, 03 in Lösung.
probirt.
Fe, 03 in Lösung.
1:1 )
$14/:11
121/8:13
3:1
nicht
verglast in
nicht probirt. in dünnen Lagen.
probirt.
dünnen Lagen.
probirt. Für die weitgehendste Reinigung sind die drei folgenden, teilchen oft nur äusserlich oxydirt sind, so kann der in der auf die Entfernung des Eisengehaltes Bezug habenden Vorgänge Weiterverarbeitung blosgelegte metallische Kern dann unter die wichtigsten:
Wasser und Luftzutritt in Rost übergehen, wobei sich 1. Durch das Zerblasen der abgestochenen Schlacke werden auch kohlensaures Eisenoxydul bildet, welches an der Farbe die in ihr noch vorkommenden Eisenteilchen verschiedenartig nicht von der weissen Masse zu unterscheiden ist, sich aber, oxydirt und zerkleinert, vermischen sich im Niederfallen mit ebenso wie der Rost, auf der Oberfläche der absetzenden Masse der Schlackenwolle und sondern sich in dem abgesiebten ausscheidet. Röstgute zumeist mit den Schlackenwollekörnern ab, welche
2. Das Vorkommen des einfachen Schwefeleisens (FeS) durch 90 Maschen auf den laufenden Zoll fallen und auf ist daran erkennbar, dass sich in weisser Schlackenwolle oft 180 Maschen zurückbleiben. Dieser Teil beträgt im Mittel schwarze Fasern befinden, aus welchen sich im Rösten der 1/8 des ganzen Röstgutes, der durch 180 Maschen fallende Masse kleine rote Flecken lose zusammenhängenden, fast Teil etwas weniger, der unfühlbar feine Teil 1/4, und der Rest, unfühlbar feinen Eisenoxyds bilden, welches wohl infolge oder annähernd die Hälfte des Ganzen, ist grobes Korn, seiner feinen Zerteilung Feuchtigkeit aus der Luft anzieht welches auf 90 Maschen zurückbleibt. Von der körnigen Masse, und sich dann in der späteren nassen Behandlung weiter welche zermahlen wird, geht dann im Rösten noch soviel in hydratisirt. den vollständig aufgeschlossenen oder unfühlbar feinen Zustand
3. Wenn die Schlacke Alkali und Eisenoxydulsilicat entüber, als Schlackenteilchen rorhanden sind, welche im Zer- hält, so ist es auch immerhin möglich, dass in der nassen Zublasen durch Erkalten verhindert wurden, in den faserigen bereitung des Röstgutes eine Ferrosalzlösung entsteht, aus Zustand überzugehen, demnach nur eine rein mechanische welcher durch Kalilösung Eisenoxydulhydrat gefällt wird, oder Teilung erlitten hatten. Der durch 180 Maschen fallende Sand dass bei der Anwesenheit unvollständig entschwefelter Ferriist so innig mit der unfühlbar feinen Masse vermischt, dass salze dasselbe Resultat durch Natrongehalt bewirkt wird. er sich von der letzteren wohl am leichtesten durch die be- Wenn ein merkbares Schleimigwerden der in Wasser aufkannten Centrifugal- und Schüttelapparate abscheiden lässt, gerührten Masse Lösung von Kieselsäureanhydrit anzeigt, so wohingegen die in Wasser unlöslichen Eisenoxyde, welche der sind wohl derartige Reactionen zu erwarten. Schlackenwolle mechanisch beigemengt waren und nach dem
Für die Praxis sind die angeführten Vorgänge einfach Rösten der letzteren auch in Säuren schwer löslich sind, sich dahin zusammen zu fassen, dass die entschwefelte Masse in im Titriren schnell absetzen.
den reinsten Zustand übergeführt wird, wenn man sie, mit Da die mechanisch beigemengten gröberen Eisen- Wasser dünnem Brei angerührt, von den zuerst ab
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zu
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setzenden gröberen Teilen abzieht, von der abgezogenen Masse nach dem Setzen die oberste unreine Schicht dünn abschabt, dann erstere langsam austrocknen lässt und diese Behandlung wiederholt, bis die Ausscheidung fremdartiger Stoffe aufhört, und dass, besonders nach dem ersten Nassmischen, das Oberwasser langsam aber stetig abfliesst, damit der aus dem Schwefelcalcium entstandene, in Lösung gehende Kalk nicht als kohlensaurer Kalk niederfällt. Da der freie Kalk leichter ist als die Schlacke, so braucht er nicht vollständig gelöst zu werden, sondern fliesst mit dem abgezapften Wasser ab, nachdem sich die übrige Masse schon abgesetzt hat. Die Qualität der so hergestellten raffinirten Schlacke lässt sich durch die Schmelzprobe schnell feststellen. Die vorgezeigten 9 Muster raffinirter Schlacke sind von sehr verschiedener Farbe, aber aus Schlackenwollesorten hergestellt, welche sich äusserlich kaum von einander unterscheiden lassen. Bei einigen, besonders bei den manganreichen Sorten, zeigt sich die für die Zusammensetzung characteristische Farbe schon nach der Entschwefelung, bei anderen erst nach dem Waschen des Röstgutes, und erkläre ich mir das gleichmässige Aussehen der ungerösteten Wolle dadurch, dass das Schwefelcalcium, im Zerblasen der Schlacke vermittels Dampfstrahles, durch Wasserzersetzung oberflächlich vergypst.
Sämmtliche für die Musterdarstellung angewandten Schlackenwollesorten sind so leicht zersetzbar, dass schon durch Eintauchen in sehr verdünnte organische Sänren, in verdünnten Essig oder selbst in abgestandenes Bier, eine sehr merkbare Schwefelwasserstoffentwicklung eintritt, und lässt sich der lösliche Schwefelgehalt fein zermahlener Schlacke oft schon durch Reiben der letzteren zwischen den Fingern nachweisen.
Die verglaste Singulosilicatschlacke lässt sich dementsprechend leicht von der glasigen sauren Schlacke unterscheiden.
Geschmolzenes Glas lässt sich bekanntlich nicht in Fasern zerblasen, saure Schlacken ergeben nur sehr grobe glasige Fasern, und sehr basische Schlacken zerfallen im Zerblasen zu Staub.
Die Faserbildung ist demnach bei der Schlacke das characteristische Merkmal der Silicatstufe und ermöglicht, dass aus der veränderlichen unregelmässigen Hochofenschlacke ein Material erzielt werden kann, welches an Gleichmässigkeit wohl von wenigen in der Natur vorkommenden Rohmaterialien übertroffen wird.«
Eine Anfrage nach Fabriken, welche Torfgrus als Desinfectionsmittel liefern, beantwortet Hr. Dr. Frank dahin, dass solche sich in Gifhorn befinden.
Eingegangen 24. November 1885. Sitzung vom 4. November 1885. Vorsitzender i. V.: Hr. Herzberg. Schriftführer: Hr. Cramer. Anwesend 75 Mitglieder und Gäste.
An Stelle des Hrn. Geh.-Rat Reuleaux, der mit Rücksicht auf seine Lehrthätigkeit die Wahl in die Schulcommission ablehnte, wird Hr. Knoll gewählt. Hr. M. Grimm, Alt-Moabit 71, ladet zur Besichtigung seiner automatischen Bremse ein. Hr. Epstein trägt vor über
Elektrische Accumulatoren. 1) »M. H. Die Unentbehrlichkeit eines Mittels zur Ansammlung von Elektricität, welches erst ihre allgemeinere Anwendbarkeit sichern würde, macht sich täglich mehr und mehr fühlbar. Solange wir direct von der Maschinerie abhängig sind, laufen wir Gefahr, dass unser Licht vielleicht gerade wenn wir es am notwendigsten brauchen versagt, und wenn ein solches Versagen etwa zur Zeit einer Theatervorstellung, eines Concertes oder im allgemeinen dann stattfindet, wenn eine grössere Anzahl Personen versammelt ist, würden Gesundheit und Leben vieler Menschen gefährdet sein. Auch ist kaum darauf zu rechnen, dass die Abnehmer des Lichtes in nicht zu ferner Zeit noch damit einverstanden sein werden, die Elektricität nur während gewisser Stunden geliefert zu erhalten und daneben für eine zweite Art der Beleuchtung Sorge tragen zu müssen.
Ein Mittel, diesen Uebelständen abzubelfen, bieten die elektrischen Accumulatoren.
Die Wirkung der Accumulatoren beruht auf den lange bekannten Polarisationserscheinungen und besteht im wesentlicben darin, dass die Elektricität zur Verrichtung einer gewissen chemischen Arbeit in der Zelle verwandt wird, welche Arbeit das Bestreben hat, sich — sobald ihr dazu Gelegenheit geboten ist wieder ungeschehen zu machen und dabei wiederum Elektricität zu entwickeln. Der wesentliche Unterschied zwischen einem Accumulator und einer primären Batterie besteht darin, dass im Gegensatze zu letzterer der Accumulator einer äusseren Stromquelle, der Ladung, bedarf, dass dafür aber in demselben kein Stoffverbrauch der Elektroden, also auch keine die Wirkung störende oder schliesslich aufhebende Veränderung des Elektrolytes, stattfindet, so dass der Accumulator einer unendlichen, oder mindestens sehr grossen, Zahl von Ladungen und Entladungen fähig ist, ohne einer Erneuerung der Stoffe, die ihn bilden, zu bedürfen.
Von allen bekannten zur Aufspeicherung von Elektricität verwendbaren Stoffen sind Blei und das Ueberoxyd desselben in Berührung mit verdünnter Schwefelsäure die besten und für praktische Zwecke die einzig brauchbaren. Unter den Blei- Accumulatoren unterscheiden wir hauptsächlich zwei Arten: solche, bei welchen zur Herstellung der Elektroden eine niedere Sauerstoffverbindung des Bleies zur Anwendung gelangt, und solche, welche aus metallischem Blei durch directe Oxydation mittels des elektrischen Stromes hergestellt sind. Diese letzteren weisen bedeutende Vorzüge auf, indem das in solcher Art gebildete Ueberoxyd viel härter und von kristallinischem Gefüge ist, sich mechanisch als viel dauerhafter bewährt und von der verdünnten Schwefelsäure nur in sehr geringem Grad angegriffen wird, so dass derartige SecundärBatterien ihre Ladung für sehr lange Zeit unverändert zu bewahren vermögen.
Nach meinem in den meisten Ländern patentirten Verfahren wird gewöhnliches Blei, wie es von den Werken geliefert wird, durch Schmelzen unter Zusatz von etwa 21/2 pCt. eines Bleioxydes oder Bleisalzes bei lebhafter Bewegung der Masse in einen Zustand feiner Verteilung gebracht. Dieser Stoff ist zur Herstellung von Accumulatoren von unvergleichlichem Werte. Er gestattet, mit Wasser zu einem steifen Brei angerührt, Würfel, Platten oder überhaupt Körper beliebiger Grösse und gewünschter Form zu bilden, welche bei einem ungemein festen cementartigen Gefüge doch durchaus porös sind und infolge dessen eine sehr bedeutende Aufspeicherungs-Fähigkeit besitzen.
Bei dieser Gelegenheit seien zwei sehr wichtige Punkte zur Sprache gebracht, und zwar die Oekonomie, d. h. das Verhältnis zwischen nutzbarer Ladung und Entladung, und die Dauer der Accumulatoren.
Eine grössere Anzahl sehr sorgfältig angestellter Versuche hat ergeben, dass die nutzbare Leistung meiner Accumulatoren in Quantität über 90 pCt., in Energie etwa 75 pct. beträgt. Diesen Zahlen liegen Messungen an Batterien, welche für praktische Zwecke benutzt werden, zugrunde; im Laboratorium oder bei besonderer Sorgfalt lassen sich selbstverständlich noch günstigere Ergebnisse erzielen.
Von weitgehendster Bedeutung ist die Dauer der Batterien. Nunmehr im ganzen seit 5 Jahre mit dem Studium und der Construction von Accumulatoren beschäftigt, hatte ich es mir vor längerer Zeit zur besonderen Aufgabe gemacht, den Ursachen nachzuforschen, welche eine Verschlechterung der Batterie und deren Zerstörung herbeiführen. Ich bin dabei zu dem Ergebnisse gelangt, dass der regelmässige Gebrauch der Constitution und dem Leben des Accumulators keinen Abbruch thut; wohl aber werden beide durch entweichenden freien Sauerstoff in hohem Grade geschädigt. Das Mittel zur Abhilfe liegt nun in unserer Hand, denn da bei Anwendung des passenden Stromes ein Entweichen von Sauerstoff erst dann stattfindet, wenn die Ladung beendet ist, so haben wir nur nötig, dafür zu sorgen, dass der Ladestrom zu diesem Zeitpunkt unterbrochen werde, was sich ohne Schwierigkeit selbstthätig bewirken lässt.
Die Dauer einer derartig sorgfältig betriebenen Batterie ist eine sehr lange, wahrscheinlich auf viele Jahre zu bemessende; vorläufig kann ich als Thatsache hinstellen, dass Platten, welche ein Jahr lang fast unausgesetzt im Gebrauche waren und zum Zwecke dieser Beobachtungen fortwährend
1) Z. 1884 S. 332, 851; 1885 S. 426.
deutscher Ingenieure
voraussichtlich in solcher Beziehung die weiteste Verwendung finden.
Bei Beleuchtung von Eisenbahnzügen wird die ladende Dynamo-Maschine entweder von einem kleinen Motor, welcher seinen Dampf dem Kessel entnimmt, oder durch Verbindung mit den Rädern eines beliebigen Wagens betrieben, oder es werden an passenden Stellen Ladestationen errichtet und die Accumulatoren nach Art der Wärmflaschen unter die Sitze eingeschoben.
Für Telegraphensignalzwecke können Accumulatoren, welche von Zeit zu Zeit geladen werden, die jetzt in Gebrauch befindlichen Batterien wohl mit Vorteil ersetzen, da sie sauberer und sparsamer sind.
In der Chirurgie dienen sie dazu, Platindrähte zum Glühen zu bringen und kleine Glühlampen zur Beleuchtung bei Kehlkopf- u. a. Untersuchungen zu betreiben.
Ein sehr wichtiges Gebiet gedenke ich ausführlicher zu besprechen; es ist dies die Verwendung als Betriebskraft für Strassenbahnen.
Zunächst erlaube ich mir einige darauf bezügliche Angaben anzuführen, welche dem Werke »On Tramways« von Clark entnommen sind: Kraft, welche 2 Pferde vor einem Strassenbahnwagen mit
Fahrgästen im Gesammtgewicht von 4,5t ausüben: (Die Zugkraft ist mit 15kg pro 1t Gewicht angenommen).
(grossenteils Tag und Nacht) geladen und entladen wurden, weder die geringste mechanische Einbusse noch einen Rückgang ihrer Ladungsfähigkeit aufweisen.
Der Anwendung eines praktischen Accumulators, welcher ökonomisch und dauerhaft sein muss, bietet sich ein sehr weites Feld. Zunächst gestattet er das Aufspeichern von Elektricität, welche durch eine Dampfmaschine, einen Gasmotor oder durch Wasserkraft oder sonstwie erzeugt werden mag, und deren Verwendung für Beleuchtungszwecke zu irgend einer beliebigen Zeit. Bei gewerblichen Anlagen ist sehr häufig ein Ueberschuss an Kraft vorhanden, welcher nicht oder nicht regelmässig gebraucht wird. Dieser lässt sich vorteilhaft zum Betriebe von Accumulatoren verwenden, und zwar würden beispielsweise schon verfügbare 10 Pfkr. (welche bei directer Benutzung nur etwa 80 16 kerzige Lampen betreiben können) bei einer Ladezeit von 8 Stunden genügen, um 200 Lampen je 21/2 Stunden lang zu speisen. Ein kleiner Dampf- oder Gasmotor, welcher tags über geht und dessen Bedienung leicht nebenbei besorgt werden kann, genügt auf diese Weise zur Beleuchtung eines Wohnhauses und gewährt den Bewohnern die Annehmlichkeit, jederzeit durch blosses Drehen eines Hahnes sich ein Licht zu verschaffen, welches angenehm ist, die Gesundheit nicht schädigt, Möbel, Bücher und Gemälde nicht verdirbt.
Die Meinung, dass Einrichtung und Betrieb mit Accumulatoren teurer als directe Beleuchtung sei, ist eine irrige, wie die folgenden Beispiele beweisen mögen.
Für eine Einzelanlage seien 450 Glühlampen zu je 16 bis 20 N.-K. in Aussicht genommen. Bei directem Betrieb ist eine Dampfmaschine von 65 Pfkr., entsprechender Kessel und Dynamo-Maschine nötig, und die Kosten der Anlage betragen 39500 M.
Wenn wir indessen Accumulatoren anwenden, welche die halbe Anzahl Lampen speisen sollen, während die andere Hälfte von der Maschine direct. besorgt wird, so bedürfen wir nur einer 35 pfd. Maschine, entsprechend kleineren und billigeren Kessels und Dynamo - Maschine, und unter Hinzurechung der Batterie sind wir imstande, die Anlage mit 37500 M herzustellen. Bei einem Preise von 2 M für 100kg Kohle und einem Kohlenverbrauche von 2,5kg für 1 Pfkr, und Stunde stellt sich die Lampenstunde im ersteren Fall auf 21/4 Pfg., mit Accumulatoren auf 2,5 Pfg. Die Mehrkosten von 1/4 Pfg. für 1 Lampenstunde werden reichlich dadurch aufgewogen, dass wir eine viel grössere Sicherheit des Betriebes erzielen, das Licht jederzeit zu unserer Verfügung haben und von der Energie nur im genauen Verhältnisse zur Zahl der gerade benutzten Lampen verbrauchen, während dieses Verhältnis selbst bei der bestregulirenden Maschine ein viel ungünstigeres ist.
Für eine Centralanlage sei eine Batterie in Aussicht genommen, welche 600 Stück 16 N.-K. -Lampen 5 Stunden lang speisen soll. Die Selbstkosten der Lampenstunde für die Unternehmer betragen in diesem Falle 19/3 Pfg., was gegenüber den 4 Pfg. für 1 Lampenstunde, welche die Consumenten bezablen, einen sehr bedeutenden Nutzen ergiebt.
In solchen Fällen, wo die vorhandene Kraft wohl ausreichend, aber zu unregelmässig für elektrisches Licht wäre, genügt die Einschaltung einer Secundär-Batterie von schon ganz geringer Capacität und entsprechend niedrigem Preise, um die Schwankungen im Lichte vollständig verschwinden zu machen.
Da sich Accumulatoren dazu eignen, Ströme von hoher Spannung und geringer Quantität in solche von niederer Spannung und bedeutender Quantität zu verwandeln, und umgekehrt, so können sie zur Fortleitung und Verwenduug der Elektricität auf weite Entfernungen, zur Nutzbarmachung von Wasserfällen
dergl. u. a. dienen. Als nicht an den Ort gebundener Vorrat elektrischer Ströme werden sie zu vorübergebenden Beleuchtungszwecken verwandt. Von ausserordentlichem Wert ist diese Beleuchtungsart beispielsweise bei Nachtbauten und in einer Reihe von Fällen, wo die Aufstellung von Maschinen factisch unmöglich ist, oder wo man wegen der vorübergehenden Verwendung davon Abstand nehmen muss. Hier bietet sich als einfachstes Mittel und bestes Auskunftsmittel der Accumulator, welcher an einer Centralstelle geladen und mittels eines Wagens auf die Verbrauchsstelle übergeführt werden kann. Für militärische Zwecke wird der Accumulator
7,2
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5,4 Der Zuschuss an Kraft, welcher erforderlich ist, um die Curven zu durchfahren, lässt sich nicht mit gleicher Genauigkeit festsetzen; legt man die relative Abnutzung der Schienen zugrunde, so dürfte sie ungefähr das fünffache der geraden Linie betragen. Ebenso ist die erforderliche Kraft, um den Wagen in Bewegung zu setzen, selbstverständlich grösser als diejenige, ihn darin zu erhalten.
Bekanntlich ist die Arbeit der Pferde hierbei eine schwere, und dieselben nutzen sich, trotzdem nur besseres Material zur Verwendung kommt und trotz guter Pflege, rasch ab. Als man sich um einen Ersatz für Pferde umsah, verfiel man · naturgemäss zunächst auf Dampfkraft, und zweifellos sind hierin Fortschritte gemacht und diese Art der Fortbewegung mit Erfolg zur praktischen Anwendung gebracht worden. Ohne auf diese Frage hier weiter einzugehen, wollen wir untersuchen, ob nicht Bewegung mittels Elektricität begründete Aussicht hat, durch grössere Sicherheit und Billigkeit die vorerwähnten Arten des Betriebes zu verdrängen.
Wir müssen vorerst zwei Arten des Betriebes unterscheiden. Bei der einen, welcher alle bisherigen elektrischen Bahnen angehören, ist die den Strom liefernde Anlage feststehend, und die Elektricität wird dem auf der Locomotive befindlichen Motor durch eine besondere Leitung zugeführt. Die Anlage sowohl als auch die Unterhaltung solcher Bahnen bieten bekanntlich erhebliche Schwierigkeiten, und der Verlust an Energie ist bei langen Leitungen oder mangelhafter Isolirung ein sehr bedeutender.
Bei einer andern Art des elektr. Betriebes wird die im Accumulator gesammelte Elektricität vom Wagen mitgeführt, was Vorteile ergibt, die sich im wesentlichen darin zusammenfassen lassen, dass wir die Zuleitungen entbehren, das vorhandene Gleis benutzen können, und dass wir Energieverlusten und Betriebsstörungen weit weniger ausgesetzt sind, weil wir den Speicher der Energie stets bei uns führen.
u.
· 1. Einrichtung und Betrieb mit Pferden.1)
a. Einrichtungskosten: (Nur diejenigen Posten sind aufgeführt, welche Unterschiede ergeben
oder ihrer Natur nach wesentlich verschieden sind.) 660 Pferde zu M 750
M 495000 Geschirr usw.
55000 (Grunderwerb für Wagenremisen in beiden Fällen gleich, deshalb nicht aufgeführt.
Grunderwerb für Ställe, Räume für Geschirr, Futter und Leute ausgeglichen gegen den für die Ladestationen nötigen Grunderwerb, da · letztere zwar erheblich kleiner an Fläche, dagegen aber ungefähr im nämlichen Verhältnis teurer sein werden.)
M 550000 b. Betriebskosten: Abnutzung für Tag und Pferd .
M 0,484 Futter
» 1,572 Hufbeschlag und Pflege
> 0,1613
M 2,2173 also für 660 Pferde in 365 Tagen
M 534140 Geschirr-Erneuerung usw.
5860 M 540000
zusammen
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Um brauchbar zu sein, muss die hierzu verwendete Accumulator-Batterie vielfachen Ansprüchen genügen: Sie darf nicht zu viel Gewicht haben, muss sich leicht im Wagen anbringen und auswechseln lassen, obne die Fahrgäste zu belästigen, sie muss zuverlässig arbeiten, und der Betrieb muss sich billiger als ein andersartiger stellen.
Als Ergebnis langjähriger und in der jüngsten Zeit mit Rücksicht auf die vorliegende bestimmte Verwendung von besonderen Gesichtspunkten aus unternommener Versuche bin ich instande, für diesen Zweck Accumulatoren herzustellen, von welchen eine Batterie, bestehend aus 60 Zellen im Gesammtgewichte von nur 600kg, an den Polen eine Leistung von 20 Std.-Pfkr. ergiebt. Den Nutzeffect eines guten Elektromotors mit 50 pCt. angenommen, würde die Hälfte hiervon, also 10 Std.-Pfkr., verwendbar sein, was einer vierstürdigen Betriebszeit auf ebener und gerader Bahn und verhältnismässig kürzerer Zeit je nach Steigungen und Curven entspricht. (Siehe obige Tabelle.) Wo es im Interesse der Adhäsion wünschenswert erscheint, den Wagen mehr zu belasten, wird man die Batterie entsprechend schwerer construiren und eine desto längere Arbeitsdauer erzielen können.
Die von mir für locomotorische Zwecke hergestellten Zellen zeichnen sich ausser durch ihre Capacität noch dadurch aus, dass sie eine nur geringe Anzahl sehr massiv hergestellter Elektroden enthalten, welche ihrer ganzen Dicke nach zur Wirksamkeit gelangen. Da das Ganze in Gummi gelagert ist und mit einem gedichteten Deckel abschliesst, die Elektroden weite Abstände haben und ein kurzer Schluss infolge der eigentümlichen Construction gänzlich ausgeschlossen erscheint, so erfordern sie nur geringe Aufmerksamkeit und bieten die Sicherheit für tadelloses Arbeiten selbst unter den denkbar schwierigsten Verhältnissen. Neben den Accumulatoren kommen die Elektromotoren, welche durch ersteren betrieben werden, die Transmission, welche die Umdrehungen des Motors auf die der Räder umzusetzen bestimmt ist, sowie die Vorrichtungen zur Regelung der Geschwindigkeit bezw. der Kraft, inbetracht. Zur Vermeidung von Energieverlasten sowie behufs einer gleichmässigen Behandlung aller die Batterien bildenden Zellen empfiehlt es sich, von der Benutzung von Widerständen und von der Einteilung der Zellen in Gruppen möglichst abzusehen. Wir können dagegen die Regelung vorteilhaft in der Weise bewirken, dass wir zwei oder mehrere Motoren auf dem Wagen anbringen und dieselben nach Bedarf einzeln oder parallel oder hinter einander geschaltet arbeiten lassen, und sind somit imstande, jede gewünschte Steigerung der Leistung bis zu 18 Pfkr. zu erzielen.
Zum Bremsen kann die bisher gebräuchliche Einrichtung dienen; es kann aber auch eine elektrische Bremse eingeführt werden, welche von der Batterie betrieben wird, und ist es ein leichtes, die letztere, wenn gewünscht, selbstthätig einzurichten.
Ich komme nun zur wichtigen Frage der Kosten des Betriebes mittels Accumulatoren und fasse ein Beispiel in's Auge, bei welchem es sich darum handelt, einen Betrieb für 60 zweispännige Wagen einzuführen. Ich habe dabei Wagen zugrunde gelegt, deren Gesammtgewicht sich bei voller Belastung auf etwa 6800kg stellt und sich wie folgt zusammensetzt: Wagen und Räder 3100kg, 35 Personen 2500kg, Accumulatoren und Motor 1200kg.
Unter der Voraussetzung, dass die Linien von 5 Uhr früh bis 1 Uhr nachts befahren werden, und dass ein Pferd durchschnittlich im Tage 26,40km, in der Minute 150m, zurückzulegen imstande ist, würden für obige 60 Wagen, unter Hinzurechnung von 1/3, der Fahrzeit für Haltestellen und 10 pct. Reserve, 660 Pferde erforderlich sein.
Das weitere ergiebt sich aus der nachstehenden Tabelle, aus welcher hervorgeht, dass sich im vorliegenden Falle die Einrichtung abgesehen von Grunderwerb und Baulichkeiten bei Betrieb mit Pferden auf. M 550000
Accumulatoren auf » 680000 die Betriebskosten in 1 Jahr bei Pferden auf .
» 540 000 » Accumulatoren auf
» 264000 stellen.
2. Einrichtung und Betrieb mit Accumulatoren.
a. Einrichtungskosten:
Maschinen-Anlage. Dampfmaschinen von zus. 750 Pfkr. 2) M 150000 Dampfkessel
80000
M 230000 Elektrische Anlage. 8 Lade-Dynamomaschinen, jede von 150 Volt und
400 Amp. (6 für Betrieb, 2 in Ersatz) zu M 7000
M 56000 140 Accumulatorbatterien zu M 1800
(60 laufend in Wagen, 60 in
Ladung begriffen, 20 in Ersatz) » 252000 Kabel, Hilfsapparate usw.
22000 Motoren und Transmission, für je 1 Wagen M 2000
120000
» 450 000
M 680000 b. Betriebskosten: Bei einer Ladung von täglich 24 Stunden ergiebt
sich eine Ladearbeit von 18000 Pfkr.-Std. in 1 Tag 6570000 Pfkr.-Std. in 1 Jabr, zu 2 Pfg. für Kohle für 1 Pfkr.-Std. .
M 131 400 20 pct. Erneuerung der Accumulatoren
50000 20 pct.
und Reparatur der Motoren 24000 15 pct. Abschreibung auf Maschinen und Kessel von M 230000
34500 Schmiermaterial, Schwefelsäure u. verschiedenes 24 100
M 264000
Es geht daraus hervor, dass die erste Einrichtung des Betriebes mit Accumulatoren etwas teurer als bei Anwendung von Pferden ist; dagegen stellt sich der Betrieb auf nur 50 pct. der Kosten des letzteren.
Ein in solcher Weise betriebener Wagen unterscheidet sich im äusseren Ansehen fast gar nicht von einem gewöhnlichen und ist vollständig in der Gewalt des Führers. Für die Gemeinden bezw. die Strassenbahn-Gesellschaften erwächst eine ganz erhebliche Ersparnis bei elektr. Betriebe durch den Umstand, dass das zwischen den Schienen befindliche Pflaster keiner Abnutzung unterworfen ist und die dadurch bedingte kostspielige Erneuerung ganz entfällt. Gegebenenfalls kann eine Befestigung des Raumes zwischen den Schienen ganz entbehrt werden.
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1) Die einschlägigen Annahmen beruhen auf dem Bericht der Grossen Berliner Pferdebahn für das Jahr 1884.
2) Unter der Voraussetzung, dass im regelmässigen Betriebe je 10 Batterien parallel geladen werden, würden hierfür 554 Pfkr. der Maschinen erforderlich sein; um für Unregelmässigkeiten im Wagenwechsel genügend Deckung zu haben, sind hierfür 750 Pfkr. als dauernde Leistung angenommen worden.