Dampfmesser miteinander zu vergleichen, ohne die Speisewassermenge nachzumessen. Auf diese Weise konnten Versuche von ganz kurzer Dauer unter den verschiedensten Verhältnissen vorgenommen werden. Es wurde daher, während in allen andern Gruppen mehrere Dauerversuche stattfanden, in Gruppe 4 nur der eine Versuch 12 mit Speisewassermessung durchgeführt und im übrigen eine besondere Untersuchung des Drosselscheibenmessers durch Vergleich mit dem Ventilmesser angestellt. Der Fehler des ersteren schwankte bei diesen Versuchen von + 4 bis + 15 vH. Er war, wie zu vermuten ist, bei Schwankungen kleiner Schwingungsweite und großer Schwingungsdauer klein, und umgekehrt. Auf diese Versuche soll indessen hier nicht näher eingegangen werden, da der Fehler noch mehr als bei den Versuchen der Gruppe 3 von der baulichen Ausführung des Messers, insbesondere der die Wurzel ziehenden Registriervorrichtung, abhängt. Die letzteren Vorrichtungen können beim Drosselscheibenmesser, wie bereits erwähnt, so gebaut werden, daß der Fehler vollständig verschwindet. (Bei der untersuchten Bauart z. B. würde der Fehler bei genügend weiten Strömungswegen des Quecksilbers, in welchen bei den Versuchen eine starke Dämpfung durch Drosselung stattfand, vermieden werden. Ein nach diesem Gesichtspunkte entworfener Messer befindet sich zur Zeit im Bau.)

Zusammengefaßt kann das Ergebnis der Versuche wie folgt ausgedrückt werden:

Beide Meßgeräte zeigen bei gleichmäßiger Strömung richtig, bei stoßweiser Strömung dagegen nur dann, wenn die Stöße genügend abgeschwächt werden; letzteres läßt sich in der Mehrzahl der Fälle durch Einschaltung eines hinreichend langen Strömungsweges ges zwischen der Einbaustelle des Messers und dem Entstehungsort der Stöße erreichen. Selbstaufzeichnende Dampfmesser müssen in ihren mechanischen Teilen so gebaut sein, daß hier die lebhaften Schwankungen, welche im Dampfverbrauch gewisser Maschinenarten stattfinden, nicht zu stark durch Reibung gedämpft werden.

Die Messer gestatteten unter den Druck- und Temperaturverhältnissen der Anlage einen höchsten Dampfdurchgang von rd. 4000 kg/st. Die tatsächlich gemessenen Dampfmengen betrugen zwischen 1,3 und 2,3 t/st Dampf. Nicht entschieden ist die Frage, ob es unbeschadet der Meßgenauigkeit zulässig ist, zur Messung sehr großer oder sehr kleiner Dampfmengen die betreffenden Teile der Messer linear zu vergrößern oder zu verkleinern und die Maßstäbe der aufgezeichneten Schaubilder nach Maßgabe dieser Veränderung einfach umzurechnen. Dieser Gesichtspunkt ist von besonderer

deutscher Ingenieure.

Es

Bedeutung für den Drosselscheibenmesser, da hier eine einzige Uebertragungs- und Aufzeichnungsvorrichtung für die verschiedensten lichten Weiten von Drosselscheiben Verwendung findet; je nach der zu erwartenden Dampfmenge ist der Durchtrittquerschnitt der Drosselscheibe vorher zu berechnen. ist indessen anzunehmen, daß die Strahlkontraktion, der Reibungsfaktor und, abgesehen von sehr kleinen Drosselquerschnitten, der Anteil des Strömungsdruckes unabhängig von der Größe der Scheibenbohrung sind, daß also die aus den Versuchen gezogenen Schlüsse auch bei andern Durchmessern der Drosselscheibe als dem bei den Versuchen benutzten von 70 mm Gültigkeit haben. Genauere Untersuchungen hierüber wären allerdings sehr erwünscht. Diese Versuche könnten der Einfachheit halber bei geringen statischen Drücken und auch mit Luft statt mit Dampf durchgeführt werden, etwa durch Ausblasen gemessener Luftmengen aus einer mit einer Drosselscheibe endigenden Leitung ins Freie. Umgekehrt lassen sich die bei den besprochenen Dampfmengenmessungen ermittelten Ergebnisse auch auf Gas- und Luftmessungen übertragen; es sind nur die jeweiligen spezifischen Gewichte umzurechnen. Tatsächlich hat man z. B. bereits als Dampfmesser gebaute Meßwerkzeuge mit Erfolg zur Bestimmung von Preßluftmengen benutzt.

Aus dem bisher Gesagten geht hervor, daß die vorhandenen Dampfmesser zwar nicht unbedingt brauchbar sind, wohl aber in vielen Fällen zuverlässige Ergebnisse verzeichnen. Wenn man ihnen in der Praxis noch häufig mit Mißtrauen begegnet, so liegt dies an den schlechten Erfahrungen, die man mit ihnen bei stoßweisen Dampfströmungen gemacht hat. Es ist ja z. B. klar, daß man bei Einschaltung von Messern unmittelbar vor Dampfhämmern unmögliche Ablesungen erhalten wird. Auch die Mißerfolge in andern Fällen erklären sich in gleicher Weise. Tatsächlich aber ist die Einführung von Dampfmessern in einer großen Zahl von Betrieben unbedingt zu empfehlen, und zwar überall da, wo Dampf zum Kochen und Heizen (Brauereien, Zucker- und Papierfabriken, chemische Betriebe aller Art), zum Betriebe von Dampfstrahlgebläsen, Gasgeneratoren, Dampfturbinen mit reiner Drosselregelung verwandt wird, ferner zur Bestimmung der von Turbokompressoren erzeugten Druckluftmengen und schließlich bei Verdampfungsversuchen aller Art an Kesseln usw. Bei Kolbenmaschinen ist eine gewisse Vorsicht geboten; in vielen Fällen ist auch hier die Verwendung möglich, zumal es nicht einmal immer darauf ankommt, nur die Mengen zu messen, sondern oft bereits eine Uebersicht über die wechselnden Betriebsverhältnisse und die Schwankungen des Dampfverbrauches sehr wertvoll sein können.

(Schluß folgt.)

Maßgebend für den Wert einer Maschine ist ihre Gesamtwirtschaftlichkeit im weitesten Sinne des Wortes. Darunter wird verstanden: vor allem Betriebsicherheit, weiterhin: dauernd wirtschaftliches Arbeiten, einfache und billige Unterhaltung ohne große Betriebsunterbrechungen, rasche Betriebsbereitschaft, lange Lebensdauer; ferner fällt unter diesen Begriff: günstiges Verhältnis der Anlagekosten zur Maschinenleistung.

Daraus folgt: Eine Maschine bleibt wirtschaftlich, wenn sie Unvollkommenheiten in der einen oder andern Beziehung durch über den Durchschnitt hinausgehende Erfüllung andrer Bedingungen ausgleicht, und ferner: Ein einer bestimmten Maschinengattung grundsätzlich gegenüber andern eigentümlicher Vorteil ist nur dann ausschlaggebend, wenn auch in ausreichendem Maße den weiteren Bedingungen genügt wird, die auf wirtschaftliches Arbeiten der Maschine Einfluß haben.

Der Arbeitsprozeß der Gasmaschine gibt ihr wärme

ökonomisch eine große Ueberlegenheit über die Dampfmaschine. Dafür sind aber mit der Durchführung dieses Prozesses Beanspruchungen der Gasmaschine verbunden, wie sie bisher nach Art und Größe unbekannt waren; ihre Beherrschung gestaltete sich anfänglich äußerst schwierig, und die Folge war gegenüber der Dampfmaschine eine verringerte Betriebsicherheit, welche die Gesamtwirtschaftlichkeit der Gasmaschine sehr ungünstig beeinflußte, und deren Nachteile durch die bessere Wärmeausnutzung nur schwer ausgeglichen werden konnten.

Erst in dem Maße, wie es den Ingenieuren gelang, Erfahrungen an ausgeführten Maschinen nutzbringend beim Entwerfen neuer zu verwenden und dadurch vor allem die Betriebstörungen immer weiter gehend zu beseitigen, kam auch der Vorteil besserer Wärmeausnutzung der Gasmaschine voll zur Geltung und hat ihr in vielen Verwendungsgebieten den Vorrang vor der Dampfmaschine verschafft.

Diese Entwicklung vollzog sich bei der Großgasmaschine unter dem Zwange der Verhältnisse, trotz der großen zu überwindenden Schwierigkeiten, verhältnismäßig rasch.

12. Februar 1910.

Die harten Anforderungen des Betriebes räumten ganz außerordentlich schnell unter den aus Unkenntnis der Verhältnisse im Großmaschinenbetrieb und auf Grund falscher Vorstellungen entstandenen vielgestaltigen untauglichen Konstruktionen auf, und es entstanden mit der Zeit fast einheitliche Zweckformen.

Der Vorteil dieser schnellen Entwicklung ist, daß sie sich leicht übersehen läßt, weil selbst ihre Anfänge nur wenige Jahre zurückliegen; nachdem jetzt ein gewisser Abschluß erreicht ist und hinreichend praktische Erfahrungen gemacht worden sind, um den Wert einzelner Konstruktionen richtig zu beurteilen, erscheint ein solcher Rückblick auf den Entwicklungsgang der Großgasmaschine und eine Betrachtung ihrer heutigen Gestalt lehrreich.

Aus dieser Erwägung entstand die nachstehende Arbeit, deren Aufgabe es insbesondere sein soll, den Werdegang der wichtigsten Teile der Gasmaschinen von Ehrhardt & Sehmer, Schleifmühle-Saarbrücken, zu schildern und im Zusammenhang von den Erfahrungen zu sprechen, die mit diesen Konstruktionen gemacht wurden.

Wo es angebracht erscheint, sind Hinweise auf die Ueberlegungen gegeben, die für die Ausbildung der einzelnen Teile maßgebend waren.

Neben dem Streben nach größtmöglicher Betriebsicherheit zielt die ganze Ausbildung der Gasmaschinen von Ehrhardt & Sehmer darauf hin, sie so einfach und übersichtlich wie nur erreichbar zu gestalten.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte gußeiserne einteilige Gasmaschinenzylinder wurde nach dem Vorbilde der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg von einer ganzen Anzahl Fabriken in zahlreichen Ausführungen hergestellt.

Die Vorteile dieses Zylinders sind: größte Einfachheit, gute Materialverteilung, weite, leicht zugängliche Kühlräume, Uebertragung der Arbeitsdrücke durch Innen- und Außenmantel. Ferner ermöglichte diese Bauart zuerst leichte Zugänglichkeit zu allen Teilen der Maschine, wie man sie vorher nicht gewohnt war. Eine Bemessung des Innenzylinders derart, daß er den durch die Zündspannungen hervorgerufenen Beanspruchungen in betriebsicherer Weise widersteht, ist ohne besondere Schwierigkeiten möglich. Besondere Aufmerksamkeit ist auf die Ausbildung der Durchdringungsquerschnitte zwischen Laufzylinder und Ein- und Auslaßstutzen der sogenannten gefährlichen Ecken - zu richten, da dort leicht unzulässig hohe Beanspruchungen, die zu Zerstörungen führen, auftreten können. Gute Abrundung und Vermeidung jeder Materialanhäufung sind die einzigen Mittel, um diese Querschnitte möglichst haltbar zu gestalten. Alle Versuche, auf andre Weise ihre Haltbarkeit zu erhöhen, haben irgend welchen Wert nicht gehabt und meistens das Gegenteil des Erstrebten herbeigeführt.

-

Im Laufe der Zeit haben diese einteiligen gußeisernen Zylinder immer vollkommenere Formen angenommen; örtliche Schwächen, Gußanhäufungen usw. wurden mit Erfolg bei Neukonstruktionen vermieden, so daß die heute übliche Bauart dieses Zylinders in konstruktiver Beziehung kaum noch verbesserungsfähig ist und geeignet erscheint, in betrieb

sicherer Weise den Beanspruchungen infolge der Arbeitsdrücke zu widerstehen.

Mit der Durchführung des Arbeitsprozesses der Gasmaschine sind jedoch nicht nur hohe Drücke, sondern auch ungewohnt hohe Temperaturen verbunden. Die Teile des Zylinders, die mit diesen hohen Temperaturen unmittelbar in Berührung kommen, werden trotz reichlichster Kühlung wärmer als die nicht von den Verbrennungsgasen berührten Teile. Es entstehen so ungleiche Wärmedehnungen und dadurch Wärmespannungen in dem einteiligen Zylinder. Für die Größe derselben sind die Temperaturunterschiede zwischen Innen- und Außenzylinder maßgebend. Die Angaben, die man über diese Temperaturunterschiede findet, weichen ziemlich erheblich voneinander ab. Bei Versuchen, die von Ehrhardt & Sehmer in geeigneter Weise angestellt worden sind, wurden als geringster Temperaturunterschied 75° Cim normalen Betriebe festgestellt. Berechnungen der Kräfte, die infolge dieser ungleichen Wärmedehnungen in dem einteiligen Zylinder auftreten, ergeben, daß je nach den Abmessungen der Zylinder Kräfte entstehen, die 4- bis 5mal so groß sind wie die Zündspannungen. Es sind also auch die Beanspruchungen, die durch diese Wärmedehnungen hervorgerufen werden, 4- bis 5mal so groß wie die durch die Explosionsspannungen hervorgerufenen. Durch Frühzündungen wird die Ungleichheit der Wärmedehnungen selbstverständlich noch wesentlich vermehrt und damit die Gefahr der Ueberanstrengung des Materials erheblich vergrößert. Da Frühzündungen durch Staub- und Oelrückstände im Zylinder entstehen, spielt die Verwendung eines guten Schmieröles und eines genügend gereinigten und getrockneten Gases für die Haltbarkeit der Zylinder eine große Rolle.

Der Natur der Sache nach wirken die Wärmespannungen im Innenzylinder als Druckkräfte, im Außenzylinder als Zugkräfte. Zwischen dem Innen- und Außenzylinder liegende Flansche, Stutzen usw. werden auf Biegung, und zwar sehr erheblich, beansprucht.

Diese Wärmespannungen gefährden insbesondere die Haltbarkeit des Außenzylinders, in dem sie Zugbeanspruchungen hervorrufen; Brüche im Außenmantel haben ihre Ursache fast ausschließlich in Wärmedehnungen. Die Wärmespannungen sind am gefährlichsten bei wirklich spannungsfrei

gegossenen Zylindern. Sind dagegen vom Gießen

her Spannungen im Zylinder, so sind sie in fast allen Fällen derart, daß der Innenzylinder Zugbeanspruchungen hat, der Außenzylinder also Druckbeanspruchungen. In dem Maße, wie der Innenzylinder wärmer wird als der Außenzylinder, verschwinden diese Gußspannungen mehr und mehr, bis bei einem bestimmten Temperaturunterschied der Zylinder spannungsfrei ist, bei einem größer werdenden Temperaturunterschied dagegen im Innenzylinder Druck- und im Außenzylinder Zugspannungen auftreten.

Die Annahme, daß diese Beanspruchungen durch den bei einteiligen Zylindern üblichen hohen Stirnflansch vermindert würden, ist nicht haltbar, da die Kräfte nicht allein durch den Stirnflansch, sondern gemeinsam durch den Stirnflansch und die Stutzen von dem Innenzylinder auf den Außenzylinder übertragen werden. Das Widerstandsmoment von Stirnflansch und Stutzen zusammen ist so groß, daß diese Verbindung zwischen Innen- und Außenzylinder als starr angesehen werden kann. Die Annahme, daß sich die Spannung durch das Federn des Stirnflansches vermindert, verliert ferner dadurch immer mehr an Wert, daß sich überall Bestrebungen erkennen lassen, den bisher üblichen ungewöhnlich weiten Kühlraum zu verkleinern, weil mit der Größe des Kühlraumes die Gefahr des ungleichen Erkaltens der einzelnen Zylinderteile nach dem Gießen wächst, wodurch hohe Gußspannungen entstehen.

Daß die ungleichen Wärmedehnungen, die in jedem Gasmaschinenzylinder auftreten müssen, sich nicht noch unangenehmer bemerkbar gemacht haben, als es bisher bereits geschehen ist, hat seinen Grund darin, daß nur sehr wenige einteilige Gasmaschinenzylinder spannungsfrei oder annähernd spannungsfrei die Gießerei verlassen. Das Vorhandensein von Gußspannungen bei diesen Zylindern ist in ihrer Doppelwandigkeit begründet. In Anbetracht der vielen Umstände, die auf die Erzielung eines spannungsfreien Gusses von Einfluß sind, kann es als ausgeschlossen gelten, daß es jemals gelingen wird, doppelwandige Gußstücke größerer Abmessungen mit Sicherheit spannungsfrei zu gießen. Die Gußspannungen bei solchen Stücken sind, wie bereits erwähnt, fast allgemein derart, daß der Innenzylinder Zugbeanspruchungen hat und der Außenzylinder Druckbeanspruchungen, und zwar erreichen diese Gußspannungen zumeist sehr erhebliche Werte, die ein Vielfaches der Explosionsdrücke darstellen. Da Gußeisen gegenüber Zug sehr empfindlich ist, genügen bereits geringe Schwindungsunterschiede, um in dem erkaltenden Gußstück unzulässig hohe Beanspruchungen

hervorzurufen.

Wenn auch die Wärmedehnungen den Gußspannungen entgegenwirken, so überwiegen im allgemeinen doch, auch im warmen Zustande des Zylinders, die letzteren, die sich zu den Betriebsbeanspruchungen addieren. Die Gesamtbeanspruchungen werden dabei leicht unzulässig hoch, und es treten dann schon während des Betriebes Brüche ein. Erhöht wird jedoch unter diesen Verhältnissen die Gefahr der Zylinderzerstörung, wenn beim Stillsetzen der Maschine der Zylinder erkaltet und die Gußspannungen in ihrer ganzen Größe auftreten. Es fallen dann zwar die Beanspruchungen durch den Arbeitsdruck fort; an deren Stelle treten jedoch erheblich höhere Beanspruchungen infolge der Zunahme der Gußspannungen, die Brüche in dem bereits er

müdeten Material verursachen. Diese Ueberlegung erklärt die verhältnismäßig große Zahl von Zylinderbrüchen während des Stillstandes der Maschinen.

Fig. 3 und 4 geben eine Zusammenstellung der am häufigsten infolge von Gußspannungen aufgetretenen Risse. Besonders zahlreich waren die Risse a, deren Auftreten durch die Vorspannung infolge Anziehens der Zylinderdeckel, deren Dichtungsfläche bei b liegt, begünstigt wurde. Es zeigte sich jedoch, daß an dieser Stelle Risse auch eintraten, wenn die Deckel bei c abgedichtet waren. Daraus geht hervor, daß die Hauptursache für diese Brüche Gußspannungen waren. Unterstützt wurde das Auftreten dieser Risse durch die fehlerhafte Ausbildung des Uebergangsquerschnittes zwischen Zylinder und Zylinderflansch. Der Krümmungshalbmesser r ist außerordentlich klein; infolgedessen sind die Biegungsbeanspruchungen sehr groß.

Auch die Risse in den sogenannten gefährlichen Ecken haben zum Teil ihre Ursache in den Gußspannungen. Die Stutzen nämlich, die Innen- und Außenzylinder verbinden, bekommen beim Erkalten Zugspannungen, die in radialer Richtung den Innenzylinder nach außen ziehen und demgemäß die durch die Arbeitsdrücke hervorgerufenen Beanspruchungen in den gefährlichen Ecken noch vergrößern.

Die Größe der Gußspannungen nimmt zu mit den Abmessungen und den Massen der doppelwandigen Gußstücke. Ungünstig wirkt weiter die Größe der Gußstücke insofern, als der obere Teil des stehend gegossenen Zylinders keinen so dichten und sauberen Guß aufweisen wird wie der untere.

Die Erfahrung hat gelehrt, daß unter den angegebenen

deutscher Ingenieure.

schwierigen Verhältnissen einteilige Zylinder nicht unbedingt betriebsicher sind. Ihre Haltbarkeit ist gut, wenn die Maschinen nicht schwer belastet werden und wenn vor allen Dingen dem Auftreten von Frühzündungen vorgebeugt wird.

Besonders bei großen Maschinen ist der einteilige Zylinder heute noch der empfindlichste Teil. Muß er ersetzt werden, so ist damit ein unliebsamer Maschinenstillstand von längerer Dauer verbunden, ganz abgesehen von den erheblichen Kosten für den neuen Zylinder und die Aus- und Einbauarbeiten.

In neuerer Zeit sind auch bei den einteiligen Zylindern Risse etwas seltener geworden, weil einesteils örtliche Schwächen vermieden wurden, anderseits die Konstrukteure die Leistung der Zylinder im Verhältnis zu ihren Abmesund damit die Beanspruchung herabgesetzt haben. Weiterhin werden auf vielen Werken zugunsten eines ungestörten Betriebes in richtiger Erkenntnis der Verhältnisse die Maschinen nicht bis aufs äußerste beansprucht. Grundsätzlich jedoch kann die Haltbarkeit der Zylinder nur wirksam gesteigert werden durch eine möglichst weitgehende Beseitigung der Guß- und Wärmespannungen.

Dieser Ueberlegung zuliebe muß die Einteiligkeit des Zylinders aufgegeben und an ihre Stelle eine richtige Teilung gesetzt werden.

Allein durch Verwendung eines besseren Materials an Stelle des bisher fast allgemein üblichen Gußeisens ohne Aenderung der Bauart kann an und für sich nichts gewonnen werden, da Guß- und Wärmespannungen dadurch nicht beseitigt werden. Einteilige Stahlgußzylinder können deshalb eine wesentliche Aenderung zum Besseren nicht bringen. Bereits ausgeführte einteilige Stahlgußzylinder haben die Richtigkeit dieser Anschauung bestätigt. Der doppelwandige einteilige Gasmaschinenzylinder ist nicht das einzige derartige große Gußstück, das die Wandlung zur Mehrteiligkeit durchmachen mußte; man kann eher sagen, es ist das einzige, das diese Wandlung noch nicht durchgemacht hat.

Die Aufgabe, das Auftreten von Wärmespannungen im Zylinder möglichst zu vermeiden, wird durch die Teilung des Außenmantels gelöst. Durch diese Maßregel wird auch die Größe der möglichen Gußspannungen schon ganz erheblich herabgemindert. Dagegen bleiben die Gußstücke noch groß und massig und damit eine Reihe von Nachteilen des einteiligen Zylinders bestehen, insbe

sondere die Verschiedenheit der Dichte und Güte

des Materials am Kopf- und Fußende des Gußstückes und die Gefahr ungleichen Erkaltens und damit des Auftretens von noch erheblichen Gußspannungen; nur eine Teilung auch des Innenzylinders hilft hier grundsätzlich. Letztere empfiehlt sich auch aus wirtschaftlichen Gründen; ist ein Ersatz notwendig, so braucht nicht der ganze, sehr kostspielige Zylinder, sondern nur ein Teil erneuert zu werden.

Infolge der Unterbrechung des Außenmantels müssen die Arbeitsdrücke allein vom Innenzylinder übertragen werden. Rechnung und Erfahrung zeigen, daß er ohne weiteres genügend stark für die auftretenden Beanspruchungen ausgebildet werden kann. Die bisherige Unsicherheit für die rechnerische Festlegung der Abmessungen fällt fort, da Gußund Wärmespannungen und die dadurch verursachten sehr erheblichen Beanspruchungen nicht, oder nur noch in wesentlich verringertem Maße, vorhanden sind. Durch die Teilung werden Abdichtungen erforderlich. Diese sind einfach herzustellen für den Außenmantel, erfordern jedoch Sorgfalt und eine geeignete Konstruktion beim Innenmantel.

Die erste Ausführung eines mehrteiligen Zylinders ist in Fig. 5 dargestellt. Sie ist eine etwas abgeänderte Form eines Gasmaschinenzylinders, wie er zuerst von der Gasmotorenfabrik Deutz ausgeführt wurde; besondere Schwierigkeiten bei der Werkstattherstellung haben sich bei diesem Zylinder nicht ergeben.

Grundsätzlich nachteilig ist bei dieser Bauart, daß der Innenzylinder an zwei Stellen unterbrochen ist, und daß an jeder dieser Stellen eine Abdichtung gegen den vollen Druck der Zündspannung einerseits und gegen das Kühlwasser an

12. Februar 1910.

derseits herzustellen ist. Diese Aufgabe erschien sehr schwierig; sie ließ sich jedoch, wie das Verhalten dieser Zylinder im Betriebe gezeigt hat, gut lösen; nur war bei der Konstruktion des unteren Teiles des umgelegten zweiteiligen Kühlmantels der Fehler gemacht worden der mit der Bauart an und für sich nichts zu tun hat -, daß die auf der unteren Hälfte des Zylinders liegenden Schrauben a nicht zugänglich waren. Nach etwa dreijährigem Betriebe stellte sich heraus, daß wie das bei Schraubenverbindungen in der Natur der Sache liegt die Schrauben nachgezogen werden mußten; diese Arbeit war infolge der verfehlten Ausbildung des Kühlmantels mit einigen Schwierigkeiten verknüpft.

Auch sonst waren, da es sich um Erstlingskonstruktionen handelte, einige Fehler beim Aufzeichnen unterlaufen, die sich später beim Betrieb nicht gerade angenehm bemerkbar machten. Dafür aber hatte diese Bauart den Vorteil, daß Guß- und Wärmespannungen praktisch nicht vorhanden waren und daß, abgesehen von einem einzigen bisher nicht aufgeklärten Falle, trotz zahlreicher Ausführungen iu etwa sechsjährigem Betriebe Brüche bei diesen Zylindern nie aufgetreten sind. Zur Beurteilung dieser Bauart ist ferner anzuführen, daß sie aus einer Zeit stammt, in der man der Berechnung der Maschinenleistung wesentlich höhere mittlere Drücke zugrunde legte als heutzutage, und daß infolgedessen diese Maschinen alle mit ganz erheblicher Belastung dauernd im Betrieb sind.

Fig. 6. Mehrteiliger Gasmaschinenzylinder.

Die Erkenntnis, daß dieser mehrteilige Zylinder infolge des Fehlens der Guß- und Wärmespannungen den hohen Beanspruchungen, die dem Gasmaschinenbetrieb eigen sind, mit wesentlich besserem Erfolg widerstanden hat als der einteilige, und ferner die Einsicht, daß es nie mit Sicherheit gelingen wird, die hohen Beanspruchungen durch Guß- und Wärmespannungen, die in der Doppelwandigkeit so großer Gußstücke begründet sind, zu beseitigen, gaben Veranlassung, den Zylinder Fig. 6 zu entwerfen.

Dieser Zylinder besteht aus zwei Kopfstücken, einer

Laufbüchse und einem zweiteiligen Kühlmantel. Das besondere Kennzeichen dieser Zylinderbauart ist, daß der Innenzylinder nur an einer einzigen Stelle geteilt ist und daß die dadurch entstehende Dichtungsstelle durch die Laufbüchse, die eingeschrumpft wird, bereits wirksam gegen die Explosionsdrücke geschützt ist.

Weiterhin ist die Laufbüchse selbst durch einen Außenflansch in sehr einfacher Weise zwischen den beiden Verbindungsflanschen der Innenzylinder gehalten; sie kann sich nicht verschieben, und die damit verbundenen Zerstörungen sind also unter allen Umständen vermieden. Die Laufbüchse wird selbstverständlich aus hartem Material hergestellt, so daß der Verschleiß denkbar gering ist. Findet trotzdem aus irgendwelchen Gründen eine unzulässige Abnutzung statt, so ist diese Büchse mit geringen Kosten ersetzbar.

Die Verbindungsschrauben der beiden Zylinderhälften sind nach Abnehmen des Kühlmantels sehr gut zugänglich, besser als die Deckelschrauben und die Schrauben, die die Zylinder mit dem Rahmen, dem Zwischenstück und der hinteren Führung verbinden. Diese Verbindungsschrauben haben dieselben Kräfte zu übertragen wie die Zylinderdeckelschrauben, werden jedoch der Sicherheit halber stärker ausgeführt.

Gegen den Kühlraum dichtet in der Hauptsache die eingeschrumpfte Büchse ab; trotzdem wird noch eine Kupferdichtung vorgesehen, die erneuert werden kann, ohne den Zylinder ausbauen zu müssen. Der zweiteilige Kühlmantel besteht bei dieser Ausführung aus Schmiedeisen, hat deshalb geringes Gewicht und ist sehr leicht zu entfernen.

Aeußerlich sieht dieser Zylinder genau aus wie der bis herige einteilige. Seine Anschlußmaße, Länge usw. sind genau die gleichen, so daß er ohne weiteres mit dem einteiligen Zylinder vertauscht werden kann. Gegenüber dem Zylinder Fig. 5 hat dieser Zylinder grundsätzlich den Vorteil, daß der Innenzylinder nur einmal geteilt ist, daß die dadurch entstehende Dichtungsstelle durch die eingeschrumpfte Laufbüchse ohne weiteres abgedichtet ist und daß die Verbindungsschrauben der beiden Zylinderhälften in bequemster Weise zugänglich sind.

Fig. 7.

Zylinderhälfte.

Weit erheblicher noch sind die Vorteile gegenüber dem einteiligen doppelwandigen Zylinder. Die Zylinderhälfte, die in Fig. 7 besonders herausgezeichnet ist, ist doppelwandig nur auf die Länge a, d. h. etwa 1/6 der bisherigen Länge; von dieser Länge a wird außerdem nur die Strecke b wärmer als die gleiche Strecke des Außenmantels. Auf der Strecke c sind Außen- und Innenmantel vollständig getrennt und können sich deshalb sowohl beim Gießen als auch im Betrieb unabhängig voneinander ausdehnen. Durch diese Ausbildung und weiterhin durch das wesentlich geringere Gußgewicht, das nicht die Hälfte von dem des bisherigen einteiligen Zylinders ist, werden Guß- und Wärmespannungen gegenüber dem einteiligen Zylinder ganz erheblich herabgemindert. Dazu kommt der in der Teilung selbst

begründete wirtschaftliche Vorteil, daß, wenn wirklich an irgend einer Stelle Brüche auftreten, nur ein verhältnismäßig geringer Schaden entsteht, weil nur der beschädigte Teil und nicht der ganze Zylinder ersetzt zu werden braucht.

Eine weitere Neuerung von erheblicher Bedeutung ist der in der Figur dargestellte Uebergang des Innenzylinders zur Stirnfläche, der an die Stelle des bisherigen scharfwinkligen getreten ist. Die Haltbarkeit an dieser Stelle wird fernerhin dadurch erhöht, daß bei der dargestellten Ausführung auf der Strecke d die rohe Gußhaut sitzen bleibt, wogegen bei der früheren Ausführung gerade das beste Material beim Ausdrehen des Zylinders fortfiel. Während außerdem bei der früheren Ausbildung dieser Ecken durch die Löcher für die Zylinderdeckelschrauben ein großer Teil des besonders hoch beanspruchten Uebergangsquerschnittes abgebolirt wurde, sitzen bei der neuen Ausführung diese Löcher in einem besondern Flansch.

Diesen Vorzügen kann der einteilige doppelwandige Zylinder zu seinen Gunsten nur seine größere Einfachheit entgegenstellen; gegenüber seinen Nachteilen kann sie nicht von ausschlaggebender Bedeutung sein.

Der neue mehrteilige Zylinder hat im Betrieb die auf ihn gesetzten Erwartungen vollkommen erfüllt. Bemerkenswert ist vor allem, daß sich die Mehrerwärmung des Innenzylinders gegenüber dem Außenzylinder dort, wo der zweiteilige Kühlmantel und der Außenmantel zusammenstoßen, deutlich zeigt, indem sich ein Zwischenraum von 1,5 bis 2 mm zwischen den Stirnflanschen bildet. Bei dem einteiligen Zylinder ist diese freie Wärmedehnung verhindert; es entstehen dadurch, wie bereits erwähnt, Wärmespannungen, welche die Beanspruchungen durch den Arbeitsdruck um ein Vielfaches übersteigen. Dabei ist zu bedenken, daß bei dieser Ausführung der Innenzylinder wesentlich kälter bleibt als bei der bisher üblichen einteiligen Bauart, weil die Laufbüchse als Schirm dient.

Demgegenüber war bei den mehrteiligen Zylindern festzustellen, daß die Explosionsdrücke keine sichtbare Bewegung an der Verbindungsstelle des Kühlmantels und des Außenmantels hervorrufen. Damit ist durch die Erfahrung bewiesen, daß bei dem einteiligen Zylinder die ungleichen

Fig. 8.

Gewöhnlicher Gasmaschinenkolben.

Fig. 9.

deutscher Ingenieure.

meisten Fällen doppelwandige Gußstücke und deshalb ebenso wie die Zylinder den Gußspannungen und Beanspruchungen durch ungleiche Wärmedehnungen unterworfen.

In Fig. 8 ist der Gasmaschinenkolben dargestellt, der die bei weitem größte Verbreitung gefunden hat. Um an Baulänge zu sparen, ist die Kolbenmutter in den Kolben versenkt; die Druckfläche liegt bei a.

Ebenso wie bei den doppelwandigen Zylindern der Innenzylinder erleidet bei den Kolben die Nabe Zugbeanspruchungen. Durch das Anziehen der Kolbenmutter wird der Teil g der Nabe zusammengedrückt. Dadurch kommt in den Teil f zu der vom Gießen her vorhandenen Zugspannung noch eine weitere Zugbeanspruchung. Im Betriebe selbst wird der sehr dickwandige äußere Umfang des Kolbens, an dem die heißen Gase entlang streichen, wärmer als die gut gekühlte Nabe. Diese Mehransdehnung des äußeren Umfanges gegenüber der Nabe bewirkt in dieser eine weitere zusätzliche Zugbeanspruchung.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die gezeichnete Kolbenform diesen Beanspruchungen, zu denen noch die Explosionsdrücke kommen, nicht gewachsen war.

Bei Kolben ohne Rippen traten Risse auf, wie sie in Fig. 9 dargestellt sind; besonders häufig waren die Risse b und c, weil dieser Querschnitt infolge des sehr kleinen Krümmungshalbmessers besonders stark beansprucht wurde.

Fig. 10.

Kolben mit geschlitzter Nabe.

Wärmedehnungen im Betrieb im ganzen Zylinder erheblich größere Beanspruchungen hervorrufen als die Explosionsdrücke bei den mehrteiligen Zylindern.

Soweit die bisherigen Betriebserfahrunnen mit dem geteilten und dem einteiligen Zylinder einen Schluß zulassen, kommt jedenfalls unter sachlicher Berücksichtigung aller Vorund Nachteile bei großen Abmessungen nur der mehrteilige Zylinder in Frage, während bei kleineren Maschinen, bei denen der Natur der Sache nach Gußspannungen und Wärmedehnungen nicht so hohe Werte annehmen, der einteilige Zylinder am Platze ist.

Werden bei Gasmaschinen noch größere Einheiten gebraucht als bisher üblich, oder werden von den jetzt üblichen Zylindern große Mehrleistungen gefordert, durch die die Beanspruchungen erhöht werden, dann wird es sich empfehlen, an Stelle des Gußeisens für die Zylinderhälften Stahlguß zu verwenden. Bei richtiger Formgebung hat sich, wie die Erfahrung gelehrt hat, Stahlguß bei Gasmaschinenzylindern sehr gut bewährt. Es steht außer Frage, daß das in Fig. 7 gekennzeichnete Formstück allen Anforderungen entspricht, die an ein Stahlgußstück gestellt werden können.

Kolben.

Die Gasmaschinenkolben werden heute wohl ausnahmslos aus einem Stück hergestellt. Sie sind in den weitaus

Waren die Kolben mit Rippen versehen, so entstanden bei nicht geschickter Anordnung derselben, weil die Rippen später erkalteten als der äußere Kolben, weitere zusätzliche Beanspruchungen auf Biegung und Zug, die ebenfalls das Auftreten von Rissen begünstigten. Kolbenbrüche der geschilderten Art sind außerordentlich häufig aufgetreten. und haben zu sehr unliebsamen Betriebstörungen geführt.

In der Not der Zeit entstand zuerst der Gedanke, durch Verwendung besserer Baustoffe, d. h. Stahlguß und Bronze, Abhülfe zu schaffen. Stahlguß ist zwar teurer als Gußeisen, aber der Preis spielte keine Rolle, wenn es gelang, der Schwierigkeiten Herr zu werden.

In der Tat sind Stahlgußkolben haltbarer als gußeiserne; infolge der fehlerhaften Bauart jedoch sind auch sie nicht uneingeschränkt betriebsicher. Außerdem haben jedoch Stahlgußkolben den Nachteil, daß sie, falls sie z. B. infolge Heißlaufens einer Kolbenstange mit der Zylinderwand in Berührung kommen, die Laufbahn sehr schnell erheblich beschädigen.

Auch Bronzekolben wurden ausgeführt, trotz des unglaublich hohen Preises. Auch damit wurden bessere Ergebnisse erzielt als mit gußeisernen Kolben. Doch auch hier ließ die Betriebsicherheit zu wünschen übrig, und der hohe Preis verbot die allgemeine Verwendung dieses Baustoffes.

Ein weiteres Mittel war, die beim Gießen entstehende