Versuche mit selbstaufzeichnenden Dampfmessern. 1) Von K. Rummel, Aachen - Rothe Erde. Bis vor wenigen Jahren gab es noch keinen brauchbaren Messer zur Bestimmung der in einer Leitung strömenden Dampfmenge. Dampfverbrauchsmessungen konnten daher, wenn man von der unzulänglichen Bestimmung des Dampfvolumens aus dem Indikatordiagramm von Kolbenmaschinen absieht, nur vor dem Dampfkessel durch Messung der Speisewassermenge oder hinter der Verbrauchstelle durch Bestimmung des in einem Oberflächenkondensator niedergeschlagenen Wassers vorgenommen werden. Beide Möglichkeiten versagen oft, namentlich bei großen Maschinen, weil die Dampfverbrauchstellen selten allein an eine Kesselanlage, eine Oberflächenkondensation angeschlossen sind; beide Meßarten sind umständlich und zeitraubend, beide liefern nur ein Bild der mittleren Dampfmenge im Verlauf einer gewissen Zeit, während man oft den augenblicklichen Verbrauch und seine Schwankungen wissen will. Die ungeheure Entwicklung des technischen Messens in den letzten Jahrzehnten hat den Wunsch nach brauchbaren Meßverfahren für strömende Dampfmengen sowohl bei Abnahmeversuchen und der Erprobung technischer Neuerungen, als auch bei der geordneten Betriebsüberwachung und Selbstkostenbestimmung zu einem dringenden Bedürfnis anwachsen lassen. Wurde doch unlängst die Einfachheit der Messung elektrischer Energie als ausschlaggebender Faktor für die Wahl elektrischer statt Dampf-Walzenzugmaschinen ins Feld geführt! Aus dieser Notwendigkeit geboren, sind in letzter Zeit eine ganze Reihe von Dampfmesserbauarten entstanden). Sie lassen sich ihrer Wirkungsweise nach in zwei Hauptgruppen einteilen. Da nämlich die Dampfmenge, welche durch eine Leitung strömt, nach der Formel: Dampfmenge = freier Strömungsquerschnitt × Dampf geschwindigkeit bestimmt ist, so ergeben sich als einfachste Meßverfahren die beiden Möglichkeiten, entweder den Strömungsquerschnitt veränderlich zu machen und diese Veränderung zu messen, während die Dampfgeschwindigkeit stets die gleiche bleibt, oder bei gleichbleibendem Strömungsquerschnitt die Dampfgeschwindigkeit zu ändern und zu messen. Die erste Ausführungsform werde als Querschnittsmesser, die zweite als Geschwindigkeitsmesser bezeichnet. Fig. 1. Querschnittsmesser. Den Grundgedanken eines Querschnittsmessers stellt Fig. 1 dar. Der Ventilteller a schwimmt auf dem Dampfstrom; der Strömungsdruck des Dampfes drückt den Teller so weit nach unten, bis der Druckunterschied auf den beiden Seiten des Tellers gleich dem Gewicht G ist; nimmt die Dampfgeschwindigkeit und damit der Druckunterschied zu, so senkt sich der Teller weiter nach unten, bis das Gleichgewicht zwischen Druckunterschied und Gewicht wiederhergestellt ist. Der bei den verschiedenen Lagen des Tellers sich jeweilig ergebende freie Strömungsquerschnitt ist so bemessen, daß die Absenkung des Tellers aus der Nullage unmittelbar dem durchströmenden Dampfvolumen verhältnisgleich ist; man könnte also z. B. mit dem Gewicht Geinen Schreibstift verbinden, welcher dann das Dampfvolumen in der Zeiteinheit aufzeichnen würde. Diese Bauart kann man als Ventilmesser bezeichnen. Als Vertreter der andern Ausführungsmöglichkeit, der Geschwindigkeitsmesser, zeigt Fig. 2 den Drosselscheibenmesser. In die Dampfleitung wird eine Scheibe mit kleinerem als dem Leitungsdurchmesser ein 1) Sonderabdrücke dieses Aufsatzes (Fachgebiet: Dampfmaschinen) werden abgegeben. Der Preis wird mit der Veröffentlichung des Schlusses bekannt gemacht werden. 2) Vergl. Z. 1909 S. 13, 142. Fig. 2. Drosselscheibenmesser. gebaut; strömt Dampf durch die Leitung, so entsteht in den beiden Rohren a und b ein Druckunterschied, hervorgerufen einmal durch die Drosselwirkung in dem verengten Querschnitt, zweitens aber dadurch, daß der Strömungsdruck der Leitung (= kinetische Energie) sich an der Mündung der Rohre a und b in die Scheibe in statischen Druck umsetzt, d. h. auf die Mündung des Rohres a eine drückende, auf die Mündung von b eine saugende Wirkung ausübt. Die Summe aller dieser Einflüsse kommt als ein Druckunterschied zur Geltung, welcher dem Quadrate der Strömgeschwindigkeit mit genügender Annäherung verhältnisgleich ist; er wird mit einem Manometer gemessen, das beispielsweise aus zwei mit Quecksilber gefüllten kommunizierenden Rohren bestehen kann. Die Wurzel aus dem Höhenunterschied der Quecksilberspiegel ist dem strö mendem Dampfvolumeu verhältnisgleich. Bei selbstaufzeich nenden Messern ergeben sich aus der Art, wie die Wurze gezogen wird, verschiedene Bauarten. Bezüglich der Verlegung der Rohre a und bist noch ein wesentlicher Umstand zu erwähnen. Diese Rohre füllen sich im Beharrungszustande des Messers mit Kondensationswasser; führte man nun diese Leitungen von der Drosselscheibe aus unmittelbar in senkrechter oder schräger Richtung zum Quecksilbermanometer, so würde bei Zunahme der Dampfgeschwindigkeit das Wasser in die + Leitung hineingetrieben werden, der Wasserspiegel in der +-Leitung sinken und über ihm sich Dampf befinden, welcher allmählich kondensiert und die Leitung wieder auffüllt. Die --Leitung dagegen würde ganz mit Wasser gefüllt bleiben. Durch die verschiedene Höhe der Wassersäulen in den beiden Manometerschenkeln über dem Quecksilber während dieser Vorgänge würden dann Fehler in die Messung hineingebracht werden. Dies wird vermieden, indem man die von der Drosselscheibe abgehenden Rohre zunächst in solcher Länge wagerecht führt, daß selbst bei den stärksten Schwankungen in der Dampfentnahme der in die Leitungen hineingetriebene Dampf nicht über diese wagerechte Strecke heraustreten kann. Je nach der Bauart des Manometers, welche infolge der Notwendigkeit, die Wurzel aus dem Höhenunterschied zu ziehen, oft sehr verwickelt ausfällt, müssen die wagerechten Stränge verschieden lang sein, bei einigen Ausführungen beispielsweise über 3 m. Sowohl Querschnitts- als auch Geschwindigkeitsmesser haben sich in einer ganzen Reihe von Betrieben eingeführt, ohne daß man einen sicheren Anhalt über die Meßgenauig keit gehabt hätte. Die Eichung solcher Meßwerkzeugė ist sehr schwierig und eine zweckmäßige Prüfanlage, etwa bestehend aus Dampferzeuger, Meßleitung und Oberflächenkondensator, welche die innerhalb weniger Minuten niedergeschlagene Dampfmenge genau zu bestimmen gestattet, ist meines Wissens noch bei keiner Firma, welche Dampfmesser baut, vorhanden. Die veröffentlichten Eichversuche von Kesselrevisionsvereinen usw. beziehen sich fast ausschließlich auf gleichmäßige Strömung des Dampfes; wenn aber hierbei die Messer auch richtig zeigten, so ist damit noch nicht erwiesen, daß sie auch bei stoßweiser Strömung des Dampfes richtige Werte angeben. In der Mehrzahl der Fälle aber hat man es in der Praxis mit stoßweiser Strömung zu tun, z. B. in den Zuleitungen von Kolbenmaschinen; die Stöße sind hier in der Nähe der Maschine am stärksten und gleichen sich um so mehr aus, je weiter die Meßstelle von der Maschine entfernt ist. Stöße herrschen ferner in den Zuleitungen von Dampfturbinen, 1 welche mit einem absetzenden Drosselregelventil versehen sind, wie z. B. die Parsons-Turbinen in der Ausführung von Brown, Boveri & Co. u. a. m. Auch heftige Schwankungen in der Dampfentnahme, wie sie bei stark wechselnder Belastung der Maschinen auftreten, bei Dampfwinden, Walzenzugmaschinen, Dampfhämmern und dergl., können unter Umständen eine ungünstige Wirkung auf die Genauigkeit des Messers haben. Für Querschnittsmesser erscheint in solchen Fällen eine richtige Anzeige fraglich, weil die Kräfte, welche auf die im Dampfstrom schwimmende Scheibe wirken, bei Auf- und Niedergang derselben verschieden sind. Nimmt die Dampfmenge zu, so wirkt auf die Oberfläche des Tellers ein wachsender Druck Ein näheres Eingehen auf diese Gleichungen stößt wegen der Unsicherheit in der Bestimmung des jeweiligen Strömungsdruckes und der Abhängigkeit der Reibung von der Geschwindigkeit der Tellerbewegung auf Schwierigkeiten; es mag daher der Hinweis genügen, daß die Kräfte beim Hinund Rückgang des Ventiltellers verschieden sind, und daß infolgedessen bei schwankender Dampfmenge Fehler in der Anzeige des Messers entstehen können. Man kann sich dies in grober Weise klar machen, wenn man annimmt, es handle sich um stoßweises Strömen von Wasser, welches von einer Kolbenqumpe durch den Meßquerschnitt hindurch angesaugt wird. Die Drosselscheibe könnte ja ohne weiteres auch zur Wassermessung benutzt werden. π (mittlere Wassermenge × 7) entspricht. Sinkt 2 nun Um zu starkes Auf- und Abschwanken des Zeigers bei jedem Kolbenhub zu vermeiden, müßten sehr kräftige Bremsen angewandt werden; trotzdem wird der Teller bei der Vergrößerung der Wassermenge im Verlauf der ersten Hälfte des Saughubes entsprechend den starken auf ihn ausgeübten Kräften mehr oder weniger nahe an die Lage kommen, welche der größten im Verlaufe des Kolbenhubes angesaugten Wassermenge die Wassermenge in der zweiten Hubhälfte, so ist die rückziehende Kraft des Gewichtes der lebhaften Bremswirkung nur wenig überlegen. Der Teller wird also sehr langsam zurückgehen. Folgt nun die nächste Vermehrung der Wassermenge, nachdem nur ein kleiner Teil des Weges zurückgelegt ist, und zwar wieder mit erheblicher Kraftwirkung auf die Oberfläche des Tellers, so wird er diesem Druck schnell folgen, und die Wirkung dieses Kräftespieles ist, daß der Messer einen größeren Ausschlag zeigt, als der mittleren Strömungsmenge entspricht. Die Bremse wirkt also wie ein Gesperre, welches beim Zurückgehen des Ventiltellers in die Nullage eingreift. Bei den Querschnittsmessern erhellt aus dieser Ueberlegung zum mindesten die Möglichkeit eines Fehlers in der Anzeige. Bei Geschwindigkeitsmessern erscheint ein Fehler aus einem andern Grunde wahrscheinlich. Dieser ist darin zu suchen, daß diese Meßwerkzeuge in der üblichen Ausführungsform den Mittelwert der Schwankungen in der Dampfentnahme falsch bestimmen. Wie erwähnt, ist bei den Geschwindigkeitsmessern der gemessene Druckunterschied dem Quadrat der Strömungsmenge verhältnisgleich; die üblichen deutscher Ingenieure. Bauarten arbeiten nun in der Weise, daß starke Stöße in den von der Drosselscheibe zu den Quecksilberspiegeln führenden Leitungen a und b in Fig. 2 abgebremst werden; letzteres geschieht einmal durch die Massenträgheit der in den Leitungen pulsierenden Wassermengen und des Quecksilbers, ferner durch die in den Leitungen auftretende Reibung, welche bisweilen noch durch Drosselung mittels eingebauter Ventilchen verstärkt wird. Aus dem so erhaltenen Mittelwert der Quadrate der Dampfmengen wird dann die Wurzel gezogen. Dies ist aber unzulässig! Es müßte vielmehr erst die Wurzel aus dem jeweiligen Wert des Quadrates der Dampfmenge gezogen und aus diesen Zahlen das Mittel bestimmt werden. Es wird also in den von dem Messer aufgezeichneten Schaubildern in Wirklichkeit der Wert bestimmt: Der Fehler kann sehr beträchtlich werden. Ein überschlägiges Beispiel möge hierfür einen Anhalt geben. Es sei eine Drosselscheibe unmittelbar vor dem Einlaßstutzen einer doppeltwirkenden, einzylindrigen Kolbendampfmaschine eingebaut, so daß also der bei jedem Hub auftretende Stoß sich ungedämpft auf den Messer äußern wird. Die Steuerung, etwa eine zwangläufige Ventilsteuerung, wirke so, daß bei jeder Füllung die Dampfmengen, als Ordinaten zu den Zeiten als Abszissen aufgetragen, einen sinusförmigen Verlauf haben. Die Füllung der Maschine betrage 10 vH des Hubes, entsprechend etwa 20 VH einer halben Kurbelumdrehung. Der Dampfmesser müßte also bei ungedämpfter Uebertragung der Stöße eine Kurve nach Fig. 3 aufzeichnen. 1) Ein Dampfmesser, der die obige Kurve selbst, nicht ihren Mittelwert, aufzeichnet, wäre natürlich, abgesehen von andern Gründen, schon deshalb unbrauchbar, weil bei allen praktischen Messungen der Abszissen-Maßstab der Schaubilder so klein ist, daß die einzelnen Sinuserhebungen zu einem unentwirrbaren Band zusammenfließen würden. 12. Februar 1910. Fehlergröße finden. Die Höhe des Fehlers läßt sich aber nicht in ein System bringen, etwa derart, daß man für verschiedene Maschinengruppen bestimmte Berichtigungskoeffizienten einführt. Der Fehler kann eben sehr verschiedene Höhe haben; dies wird einleuchtend, wenn man bedenkt, daß z. B. bei einer Zwillingsmaschine mit großen Füllungen von über 50 vH (bezogen auf das Volumen des Hochdruckzylinders), wie sie bei Walzenzugmaschinen zeitweise vorkommen, bei jeder halben Kurbelumdrehung vier Füllungen einander überschneiden, also die Stöße viel weniger heftig sein werden, als wenn der Dampfstrom nach jeder Füllung vollständig zur Ruhe kommt, wie dies bei der Einzylindermaschine in dem berechneten Beispiel der Fall ist. Ferner spielt natürlich die Entfernung der Meßstelle von dem Steuerorgan, welches die Stöße hervorruft, eine Rolle. Eine Abhülfe gegen die fehlerhafte Anzeige ließe sich nur schaffen, indem man die Dämpfung der Stromstöße in den Zuleitungsrohren a und b (Fig. 2) des Messers vermeidet. Da diese aber, wie oben ausgeführt ist, eine gewisse, oft recht beträchtliche Länge haben müssen und die Trägheit dieser Wassermasse viel zu groß ist, um schnell aufeinander folgenden Stößen nachgeben zu können (bei einer doppeltwirkenden Zwillingskolbenmaschine von nur 50 Uml./min kommen ja bereits Anzeige bedingen. So lange es keine fehlerfreie Bauart gibt, kann man sich in vielen Fällen damit helfen, daß man den Messer an einer Stelle einbaut, wo keine störenden Schwankungen auftreten; dies wird meist in größerer Entfernung von der Entstehungsstelle der Stöße der Fall sein. Diese theoretischen Erwägungen wurden durch eine Reihe von Versuchen bestätigt. Geprüft wurde als Vertreter der Ventilmesser ein Messer der Farbenfabriken vorm. Friedr. Bayer & Co. aus dem Jahre 1909 und als Drosselscheibenmesser ein im Jahre 1907 gebauter Gehre-Messer 1). Die Versuchsanordnung ist in Fig. 4 bis 6 dargestellt. Der Dampf wurde aus einem von drei nebeneinander liegenden Zweiflammrohrkesseln von je 90,6 qm Heizfläche entnommen. Diese Kesselbatterie liefert dem Dampf für eine Verbundmaschine mit zwangläufiger Ventilsteuerung, welche bei im Mittel 76 Uml./min und einer Füllung von 40 VH, bezogen auf das Volumen des Hochdruckzylinders, etwa 360 PS; leistet. Sie ist ziemlich gleichförmig belastet. Die Art des Leitungsanschlusses ist aus Fig. 4 bis 6 ersichtlich. Von den drei Kesseln sind stets zwei in Betrieb, da einer zur Erzeugung des Dampfes für die Betriebsmaschine, deren Kondensation und die Kessel bestehen bleiben, der Kontroll= Fehler nie ganz zu beheben. Die Vorbedingung für einen in allen Fällen brauchbaren Drosselscheibenmesser würde demnach der Fortfall der Ausgleichleitungen sein. Der nächst weitere Schritt auf dem Wege zum Ziele würde dann in der Erfindung einer masselosen Uebertragung des Druckunterschiedes dem Innern des Dampfraumes nach der Aufzeichnungsvorrichtung bestehen. Da der Dampfraum unter hohem Druck und hoher Temperatur steht, ist dies nicht ganz einfach. Der schwierigste Teil der Aufgabe aber wird darin liegen, auch die Wurzel masselos zu ziehen; alle mechanischen Vorrichtungen versagen hier. Soweit es zur Erzielung einer ruhigen Zeigerbewegung erforderlich ist, kann dann, nachdem der Messer die Wurzel ungedämpft gezogen hat, eine Dämpfung etwa in Gestalt einer Oel- oder Luftbremse angebracht werden. Nach alledem dürfte es nicht leicht sein, den Drosselscheibenmesser so umzugestalten, daß er bei schnell aufeinander folgenden Stößen in der Leitung richtig zeigt. aus Zu erreichen ist in dieser Beziehung nur etwas hinsichtlich der durch schwankenden Dampfverbrauch in der Dampfleitung entstehenden langsamen Schwingungen, welche bei starker Dämpfung eine ähnliche Wirkung ausüben können wie die vorbesprochenen starken Stöße. Die Aufgabe muß auch hier sein, die Schwankungen ungedämpft, d. h. mit möglichst geringen Massenbeschleunigungen und Leitungsverlusten, auf den Quecksilberspiegel zu übertragen. Diese Möglichkeit wird hauptsächlich von der baulichen Ausführung der Vorrichtung abhängen, welche die Wurzel aus dem an der Drosselscheibe erzeugten Druckunterschied zieht. Hiernach sind die verschiedenen Bauarten zu beurteilen. Jedenfalls lassen sich Geschwindigkeitsmesser schaffen und sind bereits vorhanden, bei welchen ein Fehler infolge der langsam pendelnden Schwankungen des Dampfverbrauches, wie sie z. B. bei Walzenzugmaschinen auftreten, nicht ent 150L.W. Geschwindigkeits= vom Kessel speisepumpe nicht ganz genügt. Bei den Versuchen waren die Dampfmesser zwischen einen der Kessel und die zur Maschine führende Hauptdampfleitung geschaltet. Dieser Kessel wurde stark beansprucht und der zweite Kessel nur zur Aushülfe bei sinkendem Dampfdruck herangezogen. Bei allen Versuchen wurde mit überhitztem Dampf gearbeitet, da bei gesättigtem Dampf etwa mit übergerissenes Wasser von den Dampfmessern nicht angezeigt worden wäre. Diese letztere Fehlerquelle ist wohl von untergeordneter Bedeutung, da in denjenigen Betrieben, die überhaupt Interesse für Dampfmesser haben, wohl meist mit Heißdampf gearbeitet wird. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der Messer bei Versuchen an Kesseln (z. B. bei Verdampfungsversuchen) zweckmäßig hinter dem Ueberhitzer in die Leitung eingebaut wird. Die Speisewassermenge wurde in zwei Behältern von je 500 ltr Inhalt ihrem Volumen nach bestimmt und ihr Gewicht durch Multiplikation mit dem jeweiligen spezifischen Gewicht des Wassers, dessen Temperatur gemessen wurde, ermittelt. Der Inhalt der Behälter war vorher auf einer mit geeichten Gewichten nachgeprüften Wage festgestellt worden. An selbstaufzeichnenden Meßwerkzeugen waren außer den beiden zu untersuchenden Dampfmessern ein Thermometer und ein Manometer vorhanden. Außerdem waren ein geeichtes Quecksilberthermometer und ein Kontrollmanometer angebracht, nach deren Anzeige die selbstaufzeichnenden Instrumente eingestellt wurden. steht. Plötzliche starke Stöße aber werden bei allen Drosselscheiben- und Ventilmessern grundsätzlich eine fehlerhafte 1) Beschreibung und Bauart s. Z. 1909. S. 147, Fig. 46 bis 50, und S. 146, Fig. 42 bis 45. doch nur Die wichtigeren Versuche erstreckten sich bis zu einer Dauer von 9 Stunden; Versuche, bei denen es weniger darauf ankam, eine genaue Eichung vorzunehmen, als einen allgemeinen Einblick zu gewinnen, wurden in kürzerer Zeit abgeschlossen. Es sind in der nachfolgenden Zahlentafel jedie Ergebnisse solcher Versuche aufgenommen worden, welche mehr als zwei Stunden gedauert haben. Auch die kürzeren Versuche können als auf etwa 1 VH genau angesprochen werden, da der Wasserstand des Kessels sich bei einiger Uebung mit ziemlicher Sicherheit (auf rd. 1 mm genau) ablesen ließ. Zwischenabschlüsse bei längeren Versuchen bestätigten dies. Die Versuche wurden in vier Gruppen ge teilt: 1) Versuche mit angeschlossener Maschine (normale Betriebsweise der Anlage); 2) Versuche mit stoßloser Strömung des Dampfes. Das Ventil a (Fig. 4) schloß bei dieser Gruppe den Kessel von der Hauptleitung ab; Ventil b ließ den Dampf durch den ganz offenen Drehschieber c ins Freie entweichen; 3) Versuche mit kurzen starken Stößen. Ventil a war geschlossen, b geöffnet, der Drehschieber e von einer Transmission aus mit bei den einzelnen Versuchen verschiedener Umlaufzahl angetrieben. Die Arbeitsweise des Drehschiebers ist einer Hahnsteuerung mit etwa 40 vH Füllung zu vergleichen; 4) Versuche mit langsamen Schwankungen. Ventil a war geschlossen, Hahn c ganz geöffnet, Ventil b wurde mit der Hand wechselweise so geöffnet und geschlossen, daß die Dampfmesser Schwankungen aufzeichneten, wie sie bei früheren Versuchen an Walzenzugmaschinen aufgenommen waren. Ventil d (Fig. 6) war bei allen Versuchen geschlossen und diente nur zur Außerbetriebsetzung der Versuchseinrichtung. Sämtliche durchgeführten Messungen von mehr als zweistündiger Dauer sind ohne Ausnahme in der folgenden Zahlentafel zusammengestellt. Wie aus der Zahlentafel ersichtlich ist, herrscht bei Gruppe 1, d. h. den Versuchen unter normalen Betriebsverhältnissen von Kessel und Maschine, genügende Uebereinstimmung zwischen den Angaben der beiden Dampfmesser und dem festgestellten Wassergewicht. Aus der Skizze der Rohrleitung, Fig. 4 bis 6, geht hervor, daß eine Leitungslänge von etwa 20 m mit mehreren T-Stücken, Ventilen und Krümmern zwischen den Messern und den die Stöße verursachenden Einlaßventilen der Maschine vorhanden ist. Trotzdem machen sich die Stöße an den Instrumenten noch deutlich bemerkbar; insbesondere schwankten die Manometer, das selbstaufzeichnende wie das Kontrollmanometer, bei jedem Hube des Einlaßventiles mit einem Ausschlage von mehr als 0,1 at hin und her, und auch der Ventilmesser zeigte trotz nicht unerheblichen Anziehens der Bremse jeden Hub deutlich an. Es wurde versucht, die Bremse vollständig zu lösen; die Schläge nahmen dabei aber so stark zu, daß die Bremse, um Beschädigungen des Meßwerkzeuges zu verhüten, wieder angezogen werden mußte. Auch in den Rohrleitungen des Drosselscheibenmessers machten sich die Stöße bemerkbar, wie sich durch Einschalten eines mit Quecksilber gefüllten U-förmigen Manometerrohres aus Glas zwischen die +- und die --Leitung nachweisen ließ. Trotzdem also die Einzelstöße noch deutlich wahrnehmbar waren, zeigen die beiden Messer doch richtig. Eine richtige Anzeige fand auch bei Untersuchungsgruppe 2, d. h. bei stoßfreier Strömung, statt. Bei Gruppe 3, starken, kurzen Stößen in der Leitung, zeigen jedoch beide Messer falsch, und zwar, wie auf Grund der theoretischen Erörterung zu erwarten war, beide zu hoch. Der Fehler, in vH ausgedrückt, ändert sich mit der Umlaufzahl des Drehschiebers; es wäre jedoch eine müßige Arbeit, aus diesen Zahlen die für bestimmte Betriebsverhältnisse einzusetzenden Fehlergrößen ableiten zu wollen, da die Fehler in jedem Einzelfalle verschiedene Höhe haben werden. Auch waren bei den Versuchen der Gruppe 3 die Stöße immer noch gedämpft, einmal, weil zwischen den Messern und dem von der Transmission aus angetriebenen Hahn noch Ventile und Krümmer liegen, welche die freie Strömung hindern, vor allem aber, weil der Hahn auch bei geschlossener Stellung stark undicht war. Die Undichtheit wurde bei Versuch Nr. 11 zu etwa 0,25 kg Dampf in der Sekunde bestimmt. Schließlich würde ein solcher Berichtigungskoeffizient ja auch von der baulichen Ausführung des Messers abhängen. Man kann also aus den Ergebnissen dieser Versuchsgruppe nur die ganz allgemeine Erkenntnis entnehmen, daß alle Dampfmesser nicht an Stellen angebracht werden dürfen, wo die Dampfgeschwindigkeit stark und schnell schwankt. Im allgemeinen wird diese Forderung erfüllt, wenn die Messer in erheblicher Entfernung von der Stelle, an welcher die starke Schwankungen in der Dampf- 164 entnahme (Walzenzugmaschinenbetrieb) 5,85 240 3 500 91 3390 12 12.8.1909 { IV. 1) Die Wassermessung konnte infolge einer Störung nicht durchgeführt werden. 3) nicht in die Zahlentafel aufgenommen, da das Ergebnis zu falschen Schlüssen verleiten könnte. 12. Februar 1910. Stöße erzeugt werden, in die Leitung geschaltet sind. Einen Anhalt dafür, welche Entfernung (unter Würdigung der sonstigen Leitungswiderstände, wie Krümmer usw.) genügt, geben die Versuche der Gruppe 1. Bei geringer Umlaufzahl muß sie natürlich größer sein als bei hoher. Unter Umständen kann aber auch eine sehr lange Leitung nicht genügen, um die Fehler auszuschalten, nämlich dann, wenn sich in der Leitung stehende Schwingungen bilden. Man kann solche Schwingungen häufig an den starken Erzitterungen von Dampfleitungen beobachten. Lehrreich ist für diese Verhältnisse das folgende Beispiel. In eine Leitung, welche zu einer Dampfturbine, Bauart Parsons-Brown-Boveri, mit sehr gleichmäßiger Belastung, also auch sehr gleichförmigem Dampfverbrauch führte, wurde ein Drosselscheibenmesser eingebaut. Der Messer war von der Turbine etwa 35 m entfernt; die Leitung hatte mehrere Krümmungen. Die Anzahl der Stöße betrug etwa 180 in der Minute. Es wurde nun während des Betriebes die absetzende Drosselregelung des Dampfzutrittes allmählich ausgeschaltet und statt dessen von Hand mit reiner Drosselung durch das Haupteinlaßventil der Turbine geregelt. Es ist anzunehmen, daß sich der Dampfverbrauch hierbei nicht ändert, da ja im einen Falle so gut wie im andern mit Drosselung gearbeitet wird, nur daß der Druck hinter dem Drosselventil das eine Mal schwankt, das andre Mal auf gleicher Höhe bleibt. Das Schaubild Fig. 7 zeigt, daß bei stoßlosem Betrieb ein viel geringerer Dampfverbrauch verzeichnet wird als bei der normalen Arbeitsweise der Turbine, trotzdem die Entfernung zwischen Drosselscheibe und Turbine recht beträchtlich ist. Der Fehler wurde auch nicht geringer, als man versuchte, größeren Widerstand in die Leitung zwischen Turbine und Messer zu bringen, indem ein in ihr befindlicher Dampfschieber halb geschlossen wurde; er wurde aber auch nicht größer, als man den Dampfmesser unmittelbar vor dem Haupteinlaßventil der Turbine einschaltete. Hier hat also die Länge der Leitung in keiner Weise als Puffer gewirkt. Diese Erscheinung ist wohl darauf zurückzuführen, daß durch die Abmessungen der Leitung eine gewisse Resonanz ermöglicht wurde; sie war so stark, daß die aus Metallschläuchen gebildeten Zuleitungen zu dem Messer deutlich im Takt der Bewegung des Turbinenventiles schwankten. Wenn in solchen Fällen auch bei beträchtlicher Entfernung der Meßstelle von der Stoßstelle Fehler in der Messung auftreten können, so ist es anderseits auch möglich, daß die Messer unter Umständen selbst in ziemlicher Nähe der Stoßstelle richtig zeigen. So hat sich beispielsweise nach glaubwürdigen Berichten bei Drosselscheibenmessern, welche nur wenige Meter vor Parsons-Brown-Boveri-Turbinen eingebaut waren, in mehreren Fällen eine genügende Uebereinstimmung mit dem gemessenen Speisewasser ergeben. Wenn dies der Fall war, so ist zu vermuten, daß hier trotz der geringen Entfernung von der Turbine Schwankungen in der Dampfgeschwindigkeit nicht, oder doch nur in so geringem Maße aufgetreten sind, daß ein nennenswerter Fehler in der Anzeige nicht entstand. Tatsächlich kann bei absetzender Energieentnahme, wie sie bei derartigen Dampfturbinen und bei Kolbenmaschinen auftritt, noch nicht unter allen Umständen gefolgert werden, daß notwendig in der Zuleitung eine der wechselnden Energieentnahme entsprechende Geschwindig keitschwankung stattfinden muß. Der jedesmal beim Oeffnen des Absperrventiles aus der Leitung entnommene Energiebetrag ist durch die Dampfmenge und den Zustand des Dampfes gegeben. Letzterer ist durch Temperatur, Druck und spezifisches Volumen bedingt. Nehmen wir an, daß die Temperatur unveränderlich bleibt, so brauchen wir zur Bestimmung des Dampfzustandes nur noch den jeweiligen Druck zu kennen, da das Volumen alsdann durch die Zustandsgleichung gegeben ist. Wir können demnach in unserm Falle sagen, daß die Energiemenge durch die Dampfmenge und den Dampfdruck gekennzeichnet ist. Schwankt nun diese Energiemenge zeitlich zwischen einem Höchstwert und einem Mindestwert, so kann sich dies grundsätzlich sowohl in einer Schwankuug der Dampfmenge (d. h. in einer Geschwindigkeitsschwingung), als auch in einer Schwankung des Druckes (Druckschwingung), als auch in einer gleichzeitigen Mengen- und Druckschwankung äußern. Es können, durch die örtlichen Verhältnisse bedingt, auch innerhalb der Leitung Umsetzungen der Geschwindigkeitsschwingung in eine Druckschwingung und umgekehrt stattfinden. Wenn also der Drosselscheibenmesser in einem bestimmten Fall auch in der Nähe des absatzweise arbeitenden Turbinenventiles richtige Werte angab, so muß sich an dieser Stelle die Geschwindigkeitsschwingung in eine Druckschwingung verwandelt haben. In der Tat zeigte auch ein an die Meßstelle angeschlossener Indikatorkolben auffällig starke Schwingungen. Die Möglichkeit des Entstehens von Druckschwingungen an der Stelle von Geschwindigkeitsschwingungen mag noch an einem Beispiel nachgewiesen werden. Es führe eine längere Dampfleitung von den Kesseln zu einem reichlich bemessenen Wasserabscheider oder Dampfsammler und von diesem Sammler eine zweite, kurze Leitung zu einer Dampfturbine der oben geschilderten Art. An der Turbine werde nun eine gewisse Dampfmenge entnommen. Die Folge ist eine Druckerniedrigung, welche sich ziemlich schnell bis in den Dampfsammler fortpflanzt. Aus der Verbindungsleitung zwischen den Kesseln und dem Sammler kann aber der Dampf erst allmählich nachströmen, da die in ihr ruhende große Dampfmenge beschleunigt werden muß. Ebenso wird, nachdem durch dieses Nachströmen ein Druckausgleich stattgefunden hat, die beschleunigte Dampfsäule erst allmählich zur Ruhe kommen und infolgedessen der Druck im Sammler noch weiter bis zu einem Höchstwert steigen. Von diesem Zeitpunkt an wird er wieder fallen. Trifft die Periode dieser so hervorgerufenen Druckschwingung mit der Periode der Ventileröffnungen an der Turbine zusammen, so werden unmittelbar hinter dem Ventil und in dem Sammler zwei gleichzeitige Druckschwingungen entstehen; der Druckunterschied zwischen beiden Stellen kann dabei unverändert bleiben, und wenn dies der Fall ist, wird auch die Strömgeschwindigkeit in dem Rohr zwischen Sammler und Turbine stets gleich bleiben; wir haben also dann tatsächlich eine unveränderliche Geschwindigkeit unter Schwingungen des Druckes. Das sicherste Mittel, durch das Auftreten von Geschwindigkeitsschwingungen hervorgerufene Meßfehler zu vermeiden, wird darin bestehen, daß man sich im Zweifelsfalle vor Einbau des Messers mit Hülfe eines zweckentsprechenden Instrumentes davon überzeugt, daß an der gewählten Stelle keine unzulässigen Geschwindigkeitsschwingungen herrschen. Dem Bau eines solchen Instrumentes dürften sich keine unüberwindlichen Schwierigkeiten entgegenstellen. Zu untersuchen sind noch die Ergebnisse der Gruppe 4 (starke Schwankungen des Dampfverbrauches, wie beispielsweise bei Walzenzugmaschinen). Hier ergab sich, daß der Ventilmesser richtig, der Drosselscheibenmesser dagegen falsch zeigt. Der Fehler des letzteren wechselte im Verlauf des Versuches je nach der Art der Schwankungen. Infolgedessen wurde das vom Drosselscheibenmesser angezeigte Dampfgewicht nicht in die Zahlentafel aufgenommen, da diese Angabe sonst zu falschen Schlüssen über die Fehlergrößen verleiten könnte. Es wurde vielmehr ein besonderer Weg der Untersuchung eingeschlagen. Dieser entsprang aus folgender Ueberlegung: Da der Ventilmesser ja richtige Werte angab (vergl. Versuch 12), so genügt es, die Angaben der beiden |