22. November 1919. a Maßstab 1; 12,5. Abb. 29 uud 30. Kühler. 115 wellen nur durch die Drehmomente der Antriebkräfte beansprucht werden. Auf den Rohrteilen des Hinterachsgehäuses sitzen ferner in Messingbüchsen beweglich die Federn, die von den Hinterachsschüben und Drehmomenten völlig entlastet und deren Enden in neuartiger Weise an den Rahmenträgern befestigt sind. Wie nämlich Abb. 20 und 21 zeigen, sind in die obersten Federblätter Kugelabschnitte aus Stahl eingenietet, die sich gegen entsprechende Pfannen an Rahmenträger stützen und durch lose darüber greifende Bügel gegen Herausspringen gesichert sind. Das Federspiel äußert sich in wagerechten Verschiebungen der unter den Plannen liegenden Platten, deren Laufflächen gut geschmiert und gegen Eindringen von Staub gesichert werden. Die Erfahrungen haben gezeigt, daß sich diese Kugelzapfen, die nur beim Einbau der Federn mit etwas Fett und Graphit geschmiert zu werden brauchen, bei Wahl der richtigen Stahlart im Be Abb. 31. Küblerelement. Die Vorderachse, Abb. 25 und 26, ist als sogenannte Faustachse gebaut, bei welcher der das Vorderrad tragende Lenkschenkel a den in der Achse befestigten Lenkzapfen b gabelartig umgreift und der Raddruck in der unteren Lage durch einen Spurzapfen abgefangen wird. Damit beim Abbau der Lenkschenkel die Lenkzapfen nicht herausgeschlagen werden müssen, hat man die Gabelstücke der Lenkzapfen zweiteilig gemacht, derart, daß das obere Halslager c des Lenkzapfens gegen den Gabelkörper festgeschraubt werden kann. Da die ebenen Paßflächen der beiden Teile im gewöhnlichen Betriebe durch die Wirkung der Raddrücke gegeneinander gepreßt we den, so sind die Schrauben in der Regel entlastet, und sie werden eigentlich nur dann auf Zug beansprucht, wenn seitliche Stöße das Rad treffen. Bei Motoromnibussen werden die Lenkräder nicht auf Buchsen, sondern auf Kugeln gelagert. Auch bei den Lenkzapfen ist statt der gebräuchlichen Fettschmierung Oelschmierung verwendet. deutscher Ingenieure. träger und gegen die Spritzwand vor dem Führersitz verspannt ist, s. Abb. 7 und 8, damit es bei Verbiegungen des Rahmens nicht beansprucht wird, ist auch von dem Winkelring völlig getrennt, auf den sich die Vorderkante des Motorhaubenbleches auflegt, so daß es auch dann nicht beschädigt werden kann, wenn bei scharfem Bremsen durch die Masse des Wagenkastens die Spritzwand vorwärts gebogen und die Haube nach vorne verschoben wird. In entsprechende erkerähnliche Ausnehmungen dieses Gehäuses a, s. Abb. 31, das den Wasserkasten des Kühlers bildet, werden nun ein An der Steuersäule, Abb. 27 und 28, deren Schneckengetriebe in einem Oelbade läuft, ist das Verstellgestänge für die zweite Drosselklappe des Vergasers gelagert, die entweder von dem Hebel a am Lenkrad oder durch den Fußhebel b betätigt werden kann. Statt der sonst üblichen Schlitzführung für das Gestänge ist hier ein Exzenter e mit Rolle d an der Lenkspindel benutzt; das Abheben der Rolle von dem Exzenter schafft dann den erforderlichen toten Gang des Gestänges. Bei den Berliner Motoromnibussen, deren Führer beide Hände für die Lenkung freibehalten sollen, fällt der Hebel a und damit auch das Exzenter c mit Rolle d fort, und das Verstellgestänge wird fest am Fuße der Steuerwelle gelagert. Eine Neuerung, die allerdings schon während des Kr.eges bekannt geworden war, ist endlich der nach der Bauart der Süddeutschen Kühlerfabrik, Feuerbach, hergestellte Kühler, Abb. 29 bis 31, dessen endgültige Ausführung von der bisherigen, vergl. z. B. Abb. 25, durch die nach vorne keilförmige Gestaltung noch etwas abweicht. Das aus Stahlblech gepreßte Gehäuse des Kühlers, das federnd gegen die Rahmen 63. Nr. November 1919 Ueber die Dampferzeugung im Lokomotivkessel.') Von Dipl.-Ing. Meineke. Obgleich es schon seit Zeuner bekannt ist, daß die Dampfbildung in der Lokomotive nach ganz anderen Gesetzen vor sich geht als im ortfesten Dampfkessel, ist diese Erkenntnis immer noch sehr wenig im Lokomotivbau verbreitet. Findet man doch sogar in dem von v. Borries und Leitzmann herausgegebenen Lehrbuch des Lokomotivbaues, daß die Zeunersche Lehre vollständig übergangen und die Ansicht vertreten wird, als ob dem Lokomotivkessel, wie dem ortfesten, eine ganz bestimmte Dampferzeugungsfähigkeit zu komme, die von seiner Bauart abhängt. Wir müssen stets eingedenk bleiben, daß wie für die Gasmaschine, so auch für den Dampfkessel der Satz gilt: » Luft ist Kraft«. Denn jedes Kilogramm Luft enthält eine bestimmte Zahl Sauerstoffmoleküle, durch deren Verbindung mit den Kohlenstoff molekülen des Brennstoffes eine ganz bestimmte Wärmemenge gebildet wird. Die übrigen Bestandteile des Brennstoffes bilden dem Kohlenstoff gegenüber für die Wärmeentwicklung eine nur untergeordnete Rolle und ziehen eher, als unliebsame Beimengungen, die Brenntemperatur mehr oder weniger herab. Die entwickelte Wärmemenge ist nur davon abhängig, wieviel Kohlenstoffmoleküle sich mit den verfügbaren Sauerstoffmolekülen verbinden können. Nach Abzug eines nur wenig schwankenden Teiles geht die so gebildete Wärme in das Kesselwasser über und bildet dort den Dampf. Nennen wir L das Luftgewicht, D das stündliche Dampfgewicht, so sehen wir also, daß das Verhältnis einen ganz bestimmten Wert hat. Beim ortfesten Kessel ist L bedingt durch den Schornsteinzug, der eine gewisse Stärke nicht überschreiten kann, während bei einer Lokomotive die Luft ja durch das Blasrohr und den Schornstein angesaugt wird. Der ortfeste Kessel hat demnach eine ganz bestimmte Verdampfungsfähigkeit, während sie bei der Lokomotive mit wachsendem Dampfverbrauch steigt, weil der ausströmende Dampf ja selbst die Feueranfachung steigert. L D L D Es ist nun ein Verdienst Zeuners, gezeigt zu haben, daß das Verhältnis in sehr weiten Grenzen für den Lokomotivschornstein unveränderlich ist, daß also, solange die Lokomotive nur richtig entworfen und unterhalten ist, bei allen Anstrengungen eine dem Verbrauch entsprechende Dampfmenge erzeugt wird. Daß eine so einfache Beziehung so wenig erkannt und gewürdigt wird, liegt offenbar daran, daß theoretisch demnach eine Lokomotive überhaupt nie unter Dampfmangel leiden könnte, während doch die Sorge um den nötigen Dampf den Lokomotivführer viel in Anspruch nimmt. Es gibt eben zu viele Ursachen für eine Störung der Dampfbildung, wie Kesselsteinbelag, verschmutzte Siederohre und Funkenfänger, verschlackter Rost, ferner ungenauer Zusammenbau von Schornstein und Blasrohr und so fort. Da nun obendrein beim Ueberschreiten einer gewissen, sehr großen Beanspruchung, die Dampfbildung allmählich ungenügend wird, glaubte man es auch hier mit einer eng begrenzten Verdampfungsfähigkeit zu tun zu haben. Schließlich kommt noch ein sehr wichtiger Grund hinzu, der die Arbeit Zeuners in Vergessenheit geraten ließ. Dies war die praktische Unbrauchbarkeit seiner Formel zur Berechnung der Schornsteinabmessungen; denn in ihr kommt eine Wertzahl für die Strömungswiderstände der Heizgase vor, die Zeuner selbst nur in sehr weiten Grenzen bestimmen konnte. Hierin hat Strahl in seiner Abhandlung »Untersuchung und Berechnung der Blasrohre und Schornsteine von Lokomotiven«2) Wandel geschaffen, indem er sich das große Verdienst erwarb, die Berechnung des Lokomotivschornsteines auf eine wissenschaftliche Grundlage gestellt und dem Konstrukteur die Möglichkeit gegeben zu haben, den für die Leistung wichtigsten Teil zuverlässig und richtig zu entwerfen. Den entwerfenden Ingenieur erfüllt jede neue Arbeit Strahls mit Freude; denn er gibt nicht nur eine Theorie, sondern auch Zahlen, mit denen man rechnen kann: Zahlen, die zwar oft nur wenigen Ausführungen oder Versuchen entnommen sind, die aber, weil unmittelbar aus der Praxis stammend, auch leicht wieder für sie verwertet werden können. Die Ableitung der Strahlschen Schornsteinformeln übergehe ich hier, verweise auf den oben erwähnten Aufsatz und bringe hier nur die Endformeln. Vorher habe ich jedoch noch einige Bemerkungen zu machen. Wie bei allen Strahlschen Formeln ist als Bezugsgröße die Rostfläche eingesetzt, während man bisher die Berechnung meist nur auf die Heizfläche bezogen hatte. Man ging dabei von der Ueberlegung aus, daß die Heizfläche in erster Linie für die Leistung der Lokomotive maßgebend sei, denn da Kesselwirkungsgrad, Rauchkammertemperatur und Verdampfung auf 1 qm Heizfläche eng miteinander verknüpft sind, so konnte man mit der Leistung auf 1 qm Heizfläche über ein bestimmtes, von der Heizfläche abhängiges Maß nicht hinausgehen, wenn man den Wirkungsgrad des Kessels in gewissen Grenzen halten. wollte. Es kommt noch hinzu, daß das Gewicht der Lokomotive in erster Linie von der Heizfläche abhängt. VergröBert man sie z. B. um 30 qm, so bedeutet das ein Mehrgewicht des Kessels von rd. 3 t, während der Rost nur um rd. 1/60. d. h. 0,5 qm, vergrößert zu werden braucht, was mit einer Gewichtzunahme von rd. 1 t verknüpft ist. Da man sich aber der Erkenntnis nicht verschließen konnte, daß der Rost, als der Ort, auf dem die Wärme erzeugt wird, doch auch eine gewisse Bedeutung habe, stellte man Formeln auf, in denen die Rostfläche R und die Heizfläche H enthalten sind. Strahl bezieht nun die Leistung ausschließlich auf die Rostfläche, indem er davon ausgeht, daß die Verbrennung auf 1 qm/st ein gewisses Maß nicht übersteigen kann, weil sonst durch den zu stark werdenden Luftzug in den Rostspalten das Feuer gestört wird, indem es z. T. unverbrannt fortgerissen wird. Wie bereits erwähnt, erfordert die Erzeugung einer bestimmten Wärmemenge eine Luftmenge, die von der Art des Brennstoffes unabhängig ist, und deshalb schließt Strahl ist auch für alle Arten von Brennstoff nur eine bestimmte Rostfläche erforderlich. Die wahre Grenze der Leistung ist also durch die Größe der Rostfläche gegeben, und deshalb ist es richtig, sie als Bezuggröße anzunehmen. Der Rost ist eben die Quelle der Kraft, während die Heizfläche nur ein Zwischenglied in der Energieumsetzung darstellt. Diese ganz richtige Auffassung bedarf nun aber doch noch einer Ergänzung; denn es gibt Brennstoffe, die trotzdem größere Rostflächen erfordern oder kleinere zulassen; und wie soll man bei Oelfeuerung rechnen, wo es überhaupt keinen Rost gibt? Für unsere deutschen Verhältnisse wird sich ein Bedürfnis nach einer Vervollständigung kaum fühlbar machen, in Ländern aber wie Rußland, wo mit Holz, Torf, Anthrazit, Feinkohle, Stückkohle, Preßkohle und Masut gefeuert wird, muß die Rostfläche dem Brennstoff angepaßt werden. Die Nötigung, das Feuer aufzureißen, ist um so größer, je feinkörniger der Brennstoff ist; denn sein Gewicht nimmt mit der dritten Potenz ab, seine Querschnittsfläche, die dem Luftstrom ausgesetzt ist, dagegen mit dem Quadrat seiner Abmessungen. Dann ist aber noch zu bedenken, daß ein Brennstoff um so mehr Oberfläche und Widerstand gegen das Durchströmen der Luft bildet, je feinkörniger er ist; deshalb kann ein feiner Brennstoff in niedriger Schicht verbrannt werden, erfordert aber eine große Rostfläche, damit die Luftgeschwindigkeit vermindert wird. Man kann also eher sagen, daß zur Erzeugung einer bestimmten Leistung nicht die Rostfläche, sondern der nutzbare Kubikinhalt der Feuerbüchse eine bestimmte Größe haben muß, und zwar rechnet man statt mit 1 qm Rostfläche besser mit 0,4 cbm Brennstoffraum in der Feuerbüchse; dieser ist zu rechnen von Rostoberkante bis 100 mm unter Feuertürunterkante und der untersten Siederohrreihe oder dem Feuergewölbe. Während also bei leichtem Brennstoff der Konstrukteur vor allem für eine große Rostfläche sorgen muß, hat er bei grobstückigem auf genügende Tiefe der Feuerbüchse zu achten. Die Bedeutung der Rost- und Heizfläche kann man sich auch noch durch folgende Ueberlegung klar machen: Hat man zwei Kessel von gleicher Leistung zu entwerfen, von denen der eine mit Staubkohle, der andre mit Holz zu heizen ist, so wird man zwar die Heizflächen gleich groß wählen, dem Rost und der Feuerbüchse aber ganz verschiedene Abmessungen geben. Soll anderseits ein Kessel mit einer um 1/3 vergrößerten Leistung gebaut werden, so würde die Vergrößerung der Heizfläche allein um 1/3 wenig nützen, dagegen würde man bei Vergrößerung des Rostes allein um 1/3 guten Erfolg haben, da die Leistung nur deshalb nicht ganz um 1⁄2 steigt, weil der Kesselwirkungsgrad infolge verhältnismäßig zu kleiner Heizfläche etwas abgenommen hat, wie später noch gezeigt werden wird. Man sieht also, daß der Streit, ob die Heiz- oder die Rostfläche als Bezuggröße einzuführen sei, nicht eindeutig entschieden werden kann; der Konstrukteur muß vielmehr auch die Eigenart des Brennstoffes im Auge behalten. In der Berechnung berücksichtigte man diese Verhält nisse, indem man die wirkliche Rostfläche R ersetzte durch die äquivalente Rostfläche R, die aus praktischer Erfahrung nach folgender Zahlentafel gewählt werden kann: Brennstoff し Die wirkliche Rostfläche R wird also mit dem Beiwert g multipliziert. Hierzu ist noch folgendes zu bemerken: Anthrazit erfordert die große Rostfläche auch bei größeren Stücken deshalb, weil die Roststäbe verhältnismäßig breit gewählt werden müssen, wodurch die freie Rostfläche vermindert wird. Die breiten Roststäbe sind notwendig, um die Brennzone höher zu legen und die Stäbe dadurch der Einwirkung der sehr hohen Verbrennungstemperatur zu entziehen. Nimmt man an, daß die Luft nach Verlassen des Rostspaltes sich unter 45o nach beiden Seiten ausbreitet, so haben wir über dem Roststab eine Dreieckfläche abc, Abb. 1, in der keine Verbrennung statt findet; die eigentliche Brennzone beginnt erst an der Spitze b der Dreiecke, die natürlich um so höher liegt, je größer die Grundfläche, also die Rostbreite ist. Der feinkörnige amerikanische Anthrazit machte die großen Wootten Roste erforderlich, weil er keinen scharfen Luftzug verträgt. Staubkohle war besonders in Belgien sehr viel in Gebrauch und führte zur Konstruktion der Belpaire-Feuerbüchsen mit H: R30. Rostflächen von 1/50 bis 1/75 H sind das in Mitteleuropa übliche Maß, während man in England bei vorzüglicher Kohle 1/80 bis 1/90 H findet. Holz braucht nur wenig Rostfläche, weil die Luft zwischen den lose liegenden Scheiten überall durchtreten kann, dagegen ist eine große Tiefe erforderlich. Torf läßt sich auf Rosten von 1/60 bis 170 H gut verbrennen. Zu erwähnen sind dann noch die Fälle, in denen man den Rost größer als rechnerisch erforderlich macht, z. B. bei Straßenbahn- und Kleinbahn Lokomotiven. Man will hier entweder mit einer Rostbeschickung möglichst lange auskommen, muß auch auf schlechteste Brennstoffe gefaßt sein, oder die ungünstige. Gestalt des Aschkastens läßt die Rostfläche nicht voll zur Wirkung kommen, auch ist die meist unzureichende Tiefe der vollen Ausnutzung der Rostfläche hinderlich. Hier sollte man vorsichtig sein und der Größe von R in der erwähnten Weise den nutzbaren Brennstoffraum der Feuerbüchse zugrunde legen. Ebenso sollte bei Oelfeuerung R auf den Feuerbüchsinhalt bezogen werden, damit die Flamme Zeit findet, vor dem Eintritt in die Siederohre auszubrennen; der Naẞdampflokomotiven B'='% ß, desgl. bei Heißdampflokomotiven 22. November 1919. aber theoretisch nicht begründet und hat seinen Grund eher darin, daß diese Werte wirklichen Ausführungen entnommen sind; da nun die Heißdampflokomotiven neuer und stärker waren, war bei ihnen weniger Höhe zur Entwicklung des vorteilhaftesten Schornsteins wit m = 15,5 vorbanden, weshalb man dort für m und a kleinere Werte findet. Nachdem man für das Blasrohr den Durchmesser und seine Höhenlage zum Kessel bestimmt hat, ist das Maß h durch die Höhenlage des Kessels über S.O. und die obere Umgrenzung des lichten Raums gegeben. Dann zeichnet man den Dampfstrahl ein, der einen Kegel von 1:6 über dem Durchmesser d bildet; für d, gibt Strahl den nur durch einen Versuch gestützten Wert d1 = d + 85 mm an, der für d = 130 d, ermittelt war. Es wäre wünschenswert, wenn diese Formel durch weitere Versuche erhärtet würde; denn möglicherweise unterliegt di doch einem andern Gesetz, wie z. B. d1 = 5 3 d. Nun zeichnet man den kegeligen Teil des Schornsteins so ein, daß der Dampfstrahl einerseits den Schornstein mit Sicherheit oben ausfüllt und unten ihn erreicht, also nicht gegen den Einlauf stößt. Der Kegel des Schornsteins erhält den Anlauf 1:10 bis 1:20; je schlanker er ist, desto unempfindlicher ist das Blasrohr in bezug auf die Höhenlage. m ergibt sich dann aus den so gefundenen Schornstein durchmessern, wobei nötigenfalls a verkleinert werden muß. Erhält das Blasrohr einen Steg von der Breite s, so wird sein Durchmesser so weit vergrößert, daß F unverändert bleibt; die Neigung des Dampf d strahlkegels beträgt dann nicht mehr 1 : 6, sondern 1:6 :6 (259). Ꮮ Ꭰ d Zum Schluß rechnet man noch nach, das dem Wert 2,6 möglichst nahe kommen sollte. Strahl hat diesen Wert aus der Nachrechnung von mehr als 100 Staatsbahnlokomotiven abgeleitet, und ich kann bestätigen, daß man auch bei Lokomobilen und Kleinlokomotiven mit dieser Zahl gute Ergebnisse erhält. Das aus den Blasrohr-, Schornstein- und Kesselabmessungen sich ergebende für geringe Dauerleistungen geeignet ist und nur bei häufigen Erholungspausen, in denen man mit dem Bläser dem gesunkenen Dampfdruck nachhelfen kann, zu größeren Anstren gungen fähig ist. Bei ()=2,6 macht der Kessel gut Dampf; (1). 2,7 aus, so hat man führt man die Lokomotive mit immer reichlich Dampf und ist auch gegen allerhand Unregelmäßigkeiten, wie verstopfte Siederohre, Rohrlecken, Kessel stein usw., gesichert. Betrug ()=2,8, so waren manche Führer von der Maschine entzückt, andere zogen schon das ·· noch. Ausbohren des Blasrohres in Frage; geht man mit () höher, so ist die Dampfentwicklung kaum zu bändigen. Bei Lokomotiven mit Oelfeuerung wird ein Teil des Dampfes, den man gewöhnlich auf 7 vH schätzt, zum Zer Ꮮ Heißdampflokomotiven begründet; denn (), ist hier ja nicht mehr ein Festwert, sondern steigt mit wachsender Anstrengung der Lokomotive. So kommt es, daß Lokomotiven mit () = 2,6 selbst bei Rauchkammertemperaturen über 400° noch sehr gut Dampf halten. Die große Leistungsfähigkeit der Heißdampflokomotive läßt sich ja auch aus dem sparsameren Kohlenverbrauch allein gar nicht erklären: sie würde bei gleicher Rostfläche vielleicht 20 vH mehr betragen, und da die Heißdampflokomotive zugleich schwerer ist, würde die Mehrleistung, auf das Gewicht bezogen, noch geringer sein. Tatsächlich kann man aber eine bis zu 60 vH größere Höchstleistung aus der Heißdampflokomotive herausholen; diese bedeutende Ueberlastbarkeit hat ihr ja auch da Anhänger erworben, wo infolge ungünstiger Betrieb verhältnisse die Koblenersparnis nicht groß war, oder diese des billigen Brennstoffes wegen nicht hoch eingeschätzt wurde. Da nun aber bei kleinen und mittleren Leistungen () sich nicht günsti b ger stellt als bei Naßdampflokomotiven, so wird man auch Blasrohr und Schornstein genau wie dort berechnen, was die Erfahrung auch als richtig erwiesen hat. (), kleiner zu wählen, würde bedeuten, daß man der Heißdampflokomotive ihre beste Eigenschaft raubt. Jetzt sind noch die Lokomotiven mit Abdampfvorwärmer zu betrachten. Da hier zur Erzeugung von 1 kg Dampf weniger Wärme erforderlich ist, weil bei einer Vorwärmung von 100 auf 100o 90 kcal dem Kessel durch das Speisewasser zugeführt werden, so nimmt D zunächst zu, (5), also ab. Anderseits wird dem Blasrohr ein Teil des Dampfes zum Zweck der Vorwärmung entzogen, so daß (), zunehmen und das Blasrohr enger werden müßte. Es fragt sich nun, wie weit diese beiden Einflüsse sich gegenseitig aufheben. Durch Vor wärmung bis auf 100° vermindert sich die Erzeugungswärme |