Den besten Ueberblick darüber, was man mit den jetzigen Dampfmessern erreichen kann, werden einige Beispiele von Schaubildern geben, welche im Betriebe eines großen Hüttenwerkes von solchen Messern aufgezeichnet sind. Des besseren Vergleiches und der größeren Uebersichtlichkeit wegen sind im folgenden allerdings nur Schaubilder vorgeführt, welche mit einem Drosselscheibenmesser aufgenommen sind. Es sei ausdrücklich bemerkt, daß dies nicht wegen irgend welcher größeren Vorzüge dieser Bauart gegenüber dem Ventilmesser geschehen ist; es hat vielmehr jede Bauart ihre Vor- und Nachteile, und man muß von Fall zu Fall entscheiden, welcher Messer für den erstrebten Zweck der geeignetere ist. Der Ventilmesser scheidet zunächst überall da aus, wo es sich um die Messung großer Dampfmengen handelt, da brauchbare Messer dieser Art meines Wissens bisher nur bis zu Anschlußweiten von 150 mm 1. W. gebaut werden. Ferner ist ihr Einbau nicht ganz einfach und erfordert erhebliche Aenderungen der Leitungsanlage, da im Gegensatz zu den Drosselscheibenmessern das gesamte Meßgerät einschließlich je eines Absperrventiles vor dem Eintritt und hinter dem Austritt in die Leitung geschaltet werden muß. Dies ist aber kostspielig und macht für jede Meßstelle einen vollständigen Messer mit zwei Ventilen erforderlich, oder zum mindesten erschwert es den Uebergang von einer Meßstelle zur andern.

Demgegenüber ist der Einbau der Drosselscheibe billig und verhältnismäßig einfach; er macht nur da einige Schwierigkeiten, wo der für die Scheibendicke erforderliche Spielraum von etwa 20 mm zwischen zwei Leitungsflanschen sich

nicht schaffen läßt. So gering dieses Maß auch ist, so wird doch hin und wieder, namentlich bei großen Leitungen, erhebliche Kraft nötig, um die Flansche für den Einbau auseinanderzuzwängen. Der Drosselflansch kann sowohl in wagerechten wie in senkrechten Leitungen Verwendung finden; die mechanischen Teile des Messers können leicht von einer Meßstelle zur andern geschafft werden und lassen sich bequein auf einem Tisch in gewisser Entfernung von dem Drosselflansch aufstellen, so daß das Beobachten einfacher ist als bei der üblichen Bauart der Ventilmesser. Ein großer Vorzug des Ventilmessers dagegen ist es, daß er auch sehr kleine Dampfmengen in der zu untersuchenden Leitung zu messen gestattet; beispielsweise lassen sich mit ihm die in einer Leitung niedergeschlagenen Kondensationswassermengen bestimmen. Die Drosselscheibenmesser eignen sich zu diesen Zwecken grundsätzlich schlechter, da bei kleinen Dampfmengen die an der Drosselscheibe auftretenden und auf den Quecksilberspiegel übertragenen Druckunterschiede sehr klein werden. Da nämlich die letzteren von dem Quadrate des Dampfvolumens abhängen, so sind sie und damit der an der Quecksilbersäule entstehende Höhenunterschied bei kleinen Dampfmengen sehr klein im Verhältnis zu den dem gewählten Drosselquerschnitt entsprechenden normalen oder größten Messerausschlägen. Entspricht z. B. einer größten Dampfmenge von 10000 kg/st ein Höhenunterschied des Quecksilberspiegels von 100 mm, so beträgt der Höhenunterschied bei 100 kg/st nur noch

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eine nicht zu unterschätzende Bedeutung hat. So z. B. gibt Fig. 8 die Dampflieferung eines Kessels im Verlauf einer Stunde wieder. Das Diagramm ist im normalen Betriebe zwischen 9 und 10 Uhr vormittags aufgezeichnet. Die starken Schwankungen der Kesselleistung zwischen etwa 6 und 40 kg Dampf in der Stunde auf 1 qm Heizfläche sind überraschend. An ihrer Entstehung wirken zwei Ursachen mit: einmal die stark wechselnde Dampfentnahme, dadurch bedingt, daß an die Leitung neben andern Maschinen mehrere schwere Walzenzugmaschinen angeschlossen sind; dann aber auch die ungleichmäßige Dampferzeugung. Der untersuchte Kessel

deutscher Ingenieure.

Folg

setzenden Drosselregelung ausgerüstet, und hierin ist der Grund für die in Fig. 10 erkennbaren Schwingungen zu suchen. Die Hubzahlen der Regelvorrichtungen sind nämlich bei beiden Turbinen nicht gleich; die eine macht 172, die andre 168 Hübe in der Minute. Der größte gemeinsame Divisor dieser beiden Zahlen ist 4. lich werden in der Minuto viermal die Höchstwerte der Ventileröffnungen im Verlaufe der Ueberlagerung der beiden Einzelschwingungen zusammenfallen, oder die Schwingungsdauer der zusammengesetzten Schwingung in der Leitung muß 1/4 min 15 sk sein, wie dies auch tat

40 min

liegt nämlich in einer größeren Batterie; sobald er gespeist wird, läßt die Dampferzeugung in ihm nach, während die andern Kessel der Batterie stärker heranzogen werden.

Unerwartet groß sind auch die Schwankungen in den Hauptleitungen des Werkes; Fig. 9 zeigt dieselben während eines Zeitraumes von 10 Minuten.

An die betreffende Leitung waren zur
Zeit des Versuches angeschlossen:

eine schwere Schwungrad-Walzenzug-
maschine in einer Entfernung von
etwa 300 m von der Meßstelle,

eine etwas leichtere Schwungrad-Wal-
zenzugmaschine in einer Entfer-
nung von etwa 500 m von der
Meßstelle,

zahlreiche kleine Hülfsmaschinen.

Dumpf für 1sk

=

=

sächlich der Fall ist. Aehnliche Schwingungen treten in den Ansaugeleitungen von Gasmaschinen auf, und es ist bekannt, daß hierdurch beim Parallelschalten von Wechselstrommaschinen große Schwierigkeiten entstehen. Es ist vielleicht nicht ausgeschlossen, daß ähnliche Verhältnisse auch infolge der Schwingungen des Schaubildes Fig. 10 auftreten können. Die Abbildung ist aber noch aus einem andern Grunde bemerkenswert. Die betreffende Kraftanlage ist, wie in jedem Hüttenwerk, sehr schwankend belastet, und der Strom wird mit lebhaften Stößen entnommen. Von diesen Stößen nun ist auf dem Schaubilde nichts zu bemerken; sie werden durch die starken Läufermassen der Turbinen und Generatoren gepuffert. Bei den großen Trägheitskräften der schweren, mit 1500 Uml./min umlaufenden Massen ist dies auch ganz verständlich.

Die aus den besprochenen drei Schaubildern gezogenen Schlüsse verstehen sich unbeschadet der Meßgenauigkeit; der Dampfmesser erweist sich als ein schätzbares Meßwerkzeug, ganz gleich, ob die angezeichneten Zahlenwerte der

Fig. 10.

6

5

4

3

40 min

Der Leitungsdurchmesser beträgt an der Drosselscheibe 600 mm und nimmt dahinter auf 450 mm und schließlich auf 350 mm ab. Die Leitung hat zahlreiche Krümmungen. Man sollte meinen, daß sich bei einer so langen Leitung von großem Durchmesser, die also ein erhebliches Dampfvolumen enthält, die Schwankungen mehr ausgleichen werden, als dies in dem Schaubild ersichtlich

Dampfmengen absolut richtig sind oder nicht. Man kann die Reihe solcher Fälle durch diejenigen erweitern, bei welchen es in der Hauptsache auch weniger auf absolute Werte als auf Vergleichzahlen ankommt. Zum Beispiel: Eine Maschine kann mit Dampf von 6 oder von 10 at Ueberdruck betrieben werden. Es fragt sich, wie groß der Mehrverbrauch an Dampf im ersten Falle gegenüber dem zweiten ist. Oder: Es ist der Nutzen der Kondensation an einer großen Maschine zu bestimmen. Es gibt ja Tabellenwerte, nach denen sich diese Zahlen schätzen lassen. Allein es handelt sich im Hüttenbetrieb um sehr große Maschinen, deren Arbeitsweise vielfach nicht als »normal<< angesprochen werden kann. Jedenfalls ist der unmittelbare Versuch anschaulicher. Fig. 11 bis 13 sind cinem solchen Versuch entnommen, bei welchem eine Schwungrad-Walzenzugmaschine eine Stabstraße unter sonst gleichen Betriebsverhältnissen einmal mit 6 at Ueberdruck und Kondensation, dann mit 10 at Ueberdruck und Kondensation und schließlich mit 10 at Ueberdruck und Auspuff betrieb. Der Dampf war in allen Fällen schwach überhitzt.

ist. Dieses läßt jeden einzelnen Stich an den Walzenstraßen erkennen.

Eigenartige Leitungsschwankungen zeigt auch das folgende Schaubild, Fig. 10. Hier traten sehr regelmäßige Schwingungen mit einer Periode von etwa 15 sk auf. Das Bild entstammt der Zuleitung zu einer elektrischen Kraftananlage, in welcher zwei Parsons-Brown Boveri-Dampfturbinen arbeiten; auch diese sind mit der mehrfach erwähnten ab

10 min

Die Luftleere am Auslaßstutzen betrug etwa 62 cm Queck silbersäule. Man erkennt beint ersten Blick auf die Schaubilder, daß die Abdampfverbrauchzahlen sich etwa wie folgt

19. Februar 1910.

leiters bei der Erwähnung eines Dampfmessers wird sein: Kann man mit ihm eine wirtschaftlichere Kalibrierung durch Beobachten des Dampfverbrauches für die einzelnen Stiche erzielen? Die Antwort hierauf muß nun leider lauten, daß der bei den Versuchen benutzte Messer noch nicht alle Wünsche erfüllt. Wohl aber kann er so verbessert werden, daß man der gestellten Aufgabe gerecht wird. Auch hier kommt es ja hauptsächlich darauf an, relative Werte, den Mehrverbrauch eines Stiches gegen den andern, zu ermitteln; weniger wichtig ist der absolute Verbrauch. Fig. 15 zeigt den Dampfbedarf beim Auswalzen einer Reihe von Blöcken zu dem Normalprofil ☐ 22 an einer schwungradlosen TrioFertigstraße. Man erkennt wohl die einzelnen Stiche, man sieht auch, daß der Messer ein für das betreffende Profil charakteristisches Bild verzeichnet; aber das ist auch alles; der Messer ist zu träge; er geht bei dem jedesmaligen Stillsetzen der Maschine nach jedem Stich nicht in die Nullage zurück. Er geht auch zu langsam in die Höhe. Dadurch erscheinen die ersten Stiche, welche mit größter Füllung ge

Dampf für 1sk

3

2

Dampf für 1sk

Dampf für ish

3

2

fahren werden, aber bei der dann noch geringeren Länge des Blockes nur kurze Zeit dauern, mit zu kleinem Dampfverbrauch. Es wird aber, wie erwähnt, aller Voraussetzung nach möglich sein, den Messer empfindlicher zu gestalten. Versuche, die mit geringeren Dampfmengen am Ventilmesser

Auffällig erscheint das starke Steigen des Dampfverbrauches bei Auspuffbetrieb. Es hat sich indessen auch bei andern großen Walzenzugmaschinen ein ähnliches Ergebnis gezeigt.

Mit dem Schaubild Fig. 12 werde noch Fig. 14 verglichen. Sie stellt eine Aufnahme der Leerlaufverhältnisse der Straße dar, genommen bei 10 at Ueberdruck und Kondensation. Angekuppelt sind an die Maschine zwei durch Seilvorgelege angetriebene Walzenstraßen mit 5 und 4 Gerüsten. Der Leerlaufverbrauch ist außerordentlich hoch; allerdings

vorgenommen sind, zeigten, daß dieser vollkommen genügend empfindlich ist. Nur wird er leider, wie gleichfalls schon erwähnt, noch nicht für so große Dampfmengen, wie sie bei Walzenzugmaschinen (und auch bei Fördermaschinen) in Frage kommen, gebaut. Das Schaubild Fig. 15 ist aber trotz aller Unzulänglichkeit doch beachtenswert, und zwar wegen des Blockes VII. Block VI und VII überschneiden sich; es sind also während der fünf letzten Stiche des Blockes VI und der vier ersten des Blockes VII beide Stäbe in der Walze. Nun zeigt sich aber, daß die Stiche 5 bis 9 von Block VII einen ganz erheblich höheren Dampfverbrauch haben als sämtliche vorhergehenden Blöcke. Dies liegt daran, daß Block VII kälter war; man ersieht daher aus Fig. 15 den großen Einfluß der Walztemperatur.

deutscher Ingenieure.

Für das Walzen von Draht darf man aber keinesfalls

die Annahme machen, daß die Temperatur während des Walzens gleich bleibt. Die Querschnitte sind hier bereits so klein, daß die im Eisen aufgespeicherte Wärme durch Leitung und Strahlung während des Walzvorganges zu schnell abgeführt wird. Tatsächlich verläßt der Draht bei kleinen Durchmessern die Polierwalze oft in nur noch dunkelrotem Zustand. Nun wird aber die Umbildungsfähigkeit des Eisens bei abnehmender Temperatur wesentlich geringer. Bei

Fig. 18.

Asymptote

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Verlängerung

Fig. 17 zeigt eine auf gleiche Weise an einer Drahtstraße bestimmte Kurve. Die Verschiedenheit in der Form der Kurven in Fig. 16 und 17 ist so kraß, daß einige theoretische Erläuterungen hierzu geboten erscheinen.

Der hyperbelartige Verlauf solcher Kennlinien ist durchaus bekannt. Fig. 16 bietet demnach nichts Außergewöhn

liches, es sei denn die Tatsache, daß die Kurve hier als Hyperbel angesprochen ist, während sie von andrer Seite als Parabel bezeichnet wird. Nehmen wir an, daß die Walztemperatur während des Walzens der Platinen annähernd dieselbe bleibt (eine allerdings recht rohe Annahme, die nur bei großen Walzquerschnitten ungefähr zutreffen mag), und ferner, daß zur Verdrängung der gleichen Materialmenge beim Walzen stets der gleiche Dampfaufwand forderlich sei, so ergibt sich als Gleichung für die Abhängigkeit des Dampfverbrauches y von der Verlängerung x die Gleichung

er

Hierzu ist noch

zu

ein Zuschlag für die Leerlaufarbeit machen. Setzen wir diese in erster roher Annäherung der Verlängerung verhältnisgleich, so folgt für den Gesamtdampfverbrauch:

x-1

+ bx.

Der Verlauf dieser Funktion ist in Fig. 18 dargestellt, ihre Form stimmt mit der in Fig. 16 gezeichneten Kurve überein.

017

Asymptote

Dampf für 1sk

19. Februar 1910.

2

wiedergegeben. An den Stellen a, bei welchen die Linie des Dampfverbrauches ohne starke Schwankungen während kurzer Zeiten wagerecht verläuft, arbeitet die Maschine mit ihrer größten Füllung; der Regler liegt in tiefster Stellung auf. Bei b läuft die Straße leer. Auch hier ist die Leerlaufarbeit wieder ziemlich erheblich. Man erkennt ferner aus dem Schaubild, wie die Straße gearbeitet hat: Die volle Leistung, welche die Antriebmaschine hergeben kann, ist nur an den Stellen a erreicht; an den Punkten c hätte schneller gesteckt und die Leistungsfähigkeit der Straße erhöht werden können, ohne daß die Maschine in ihrer Umlaufzahl abgeflaut wäre. An den Stellen b sind Störungen im Verlauf des Walzens vorgekommen. So geben die

Fig. 21 und 22.

Einfluß des Maschinenreglers.

:

Schaubilder wichtige Aufschlüsse. An einer Walzenzug. maschine traten die in Fig. 21 veranschaulichten großen Schwankungen auf, welche sich nicht aus der Art der Belastung der Straße erklären ließen. Der Grund für diese Unregelmäßigkeit wurde darin gefunden, daß infolge ungenügender Schmierung der Maschinenregler einen viel zu großen Unempfindlichkeitsgrad hatte. Nachdem diesem Uebelstand abgeholfen war, ergaben sich Schaubilder nach Fig. 22.

Fig. 23 gibt Aufschluß darüber, wie am Montag Morgen der Betrieb des Werkes wieder aufgenommen wird. Das Schaubild ist an der Hauptdampfleitung des Werkes entnommen. Bis zum Sonntag Abend gegen 61/2 Uhr zeigt sich so gut wie gar kein Dampfverbrauch. Da nichtsdestoweniger den ganzen Sonntag über die Leitungen unter Dampf gehalten werden, zeigt der Messer hier falsch. Es ist dies ein Beweis für die oben ausgesprochene Anschauung, daß alle Drosselscheibenmesser bei sehr kleinen Dampfmengen grundsätzlich unzu

verlässig in ihren Angaben sind. Immerhin aber hätte es sich bemerkbar machen müssen, wenn die Kondensationsverluste in den Leitungen sehr groß wären; sie sind ja in der Literatur mitunter auf 10 VH des normalen Dampfverbrauches geschätzt worden. Davon ist natürlich keine Rede. Zwischen 6 und 7 Uhr am Sonntag Abend beginnt die elektrische Anlage zu arbeiten; der Strom dient in der Hauptsache zur Beleuchtung. Kurz nach 12 Uhr nachts wird der Betrieb im Martinwerk aufgenommen, von 3 Uhr an läßt man einige schwere Maschinen, an welchen am Sonntag Lagerschalen ersetzt worden sind usw., wieder einlaufen. Gegen 4 Uhr beginnt die Frühschicht im Thomaswerk; um 6 Uhr nehmen die Walzenstraßen den Betrieb auf (man erkennt, wie pünktlich die Eröffnung des Betriebes im Walzwerk mit dem Glockenschlage 6 Uhr hier erfolgt!); um 8 Uhr findet die Frühstückspause statt. Von dem Augenblick an, wo die Walzenzugmaschinen mit ihrem stoßweisen Betrieb zu arbeiten beginnen, verwischt sich das Bild. Der Abszissenmaßstab ist zu klein, die Schwankungen der Dampfentnahme zu groß. Die gleiche Erscheinung ist bei Hüttenwerken an vielen Leitungen bemerkbar und macht so die lockende Aussicht zu nichte, durch Einbau von Dampfmessern an allen wesentlichen Verbrauchstellen eine geregelte Dampfverteilung rchzuführen, welche ja für die Selbstkostenbestimmung sehr wichtig ist. Letzteres ist ohne Schwierigkeit nur bei chemischen Fabriken mit ihrem gleichmäßigen Dampfverbrauch möglich. Bei Hüttenwerken würde die Länge der Diagrammstreifen ins Ungemessene wachsen und die Arbeit ihrer Auswertung viel zu groß sein. Auch die Ausbildung der Meßwerkzeuge zu integrierenden Zählern (d. h. solchen, welche die Auswertung selbsttätig besorgen, wie z. B. ein lowattstundenzähler) wird bei so schnellen Schwankungen auf Schwierigkeiten stoßen. Zwar gibt es bereits sinnreiche Vorrichtungen dieser Art; über ihre Zuverlässigkeit und Genauigkeit bin ich jedoch nicht imstande, mir ein Urteil zu bilden.

Fig. 24 und 25 geben zwei weitere kennzeichnende haubilder des Betriebes wieder, Fig. 24 das ruhige Bild