Glückauf, Jg. 69, No. 34

(1)

G L Ü C K A U F “ B e r g - u n d H ü t t e n m ä n n i s c h e Z e i t s c h r i f t

N r . 3 4 2 6 . A u g u s t 1 9 3 3 6 9 . J a h r g .

V e r s u c h s a n o r d n u n g z u r B e s t i m m u n g d e s V e r h a l t e n s v o n K o h l e n b e i d e r E r w e i c h u n g u n d d e r K o k s b i l d u n g .

V o n P r o f e s s o r D r . K. B u n t e , D r . - I n g . H . B r ü c k n e r u n d D r . - I n g . W . L u d e w i g , K a r l s r u h e . ( M i t t e i l u n g a u s d e m G a s i n s t i t u t a n d e r T e c h n i s c h e n H o c h s c h u l e K a r l s r u h e . )

D e r V o r g a n g d e r K o k s b i l d u n g .

D e r K o k s b i l d u n g s p r o z e ß , d. h. die U m w a n d l u n g ein er K ohle in Koks, se tzt die A n w e s e n h e i t b e s t i m m te r I n h a l t s s t o f f e in d e r Kohle v o r a u s , die im T e m p e r a t u r g e b i e t v o n rd. 3 5 0 - 4 5 0 ° d a s E rw e ic h e n d e r K o h le b e d in g e n . In d ie sem E r w e ic h u n g s - o d e r p la s tis c h e n Z u s ta n d v e r la u fe n so w o h l p h y s ik a lis c h e G e f ü g e ä n d e r u n g e n d e r K ohle u n d g e g e n s e i t i g e L ö s u n g s e rs c h e i n u n g e n d e r s c h m e l z f ä h ig e n B e s t a n d t e i l e als auch c h e m is c h e Z e r s e t z u n g s r e a k t i o n e n u n t e r A b s p a l t u n g von G a s e n u n d D ä m p f e n u n d B ild u n g eines f e s te n R ü c k s ta n d e s .

Es ist h ie rb e i nicht e r f o r d e r l i c h , d a ß die g e s a m t e K o h l e n s u b s t a n z in d e n S c h m e lz flu ß o d e r einen t e ig ig e n Z u s t a n d ü b e r g e h t. So z e ig t d e r H a u p t a n t e i l d e r K ohle, d e r bei i h r e r p h y s ik a lis c h e n T r e n n u n g d u r c h L ö s u n g s m i tte l a ls a - B e s ta n d tc i le u n g e l ö s t ble ibt, kein S c h m e lz v e rh a lte n , s o n d e r n n u r d a s B itu m e n (ß- u n d y - B e s ta n d t e ile ) . F ü r die B ild u n g eines S c h m e lz f lu s s e s ist es e r f o r d e r l ic h , d a ß sich die s c h m e l z f ä h ig e n B e s ta n d te ile im K o k s b ild u n g s - T c m p c - r a t u r b e r e i c h z u n ä c h s t n ic h t c h e m is ch z e rse tz e n , s o n d e r n sc h m elzen , w o b e i eine g e g e n s e i t i g e L ö s u n g o d e r Q u e l l u n g d e r v e rs c h ie d e n e n B e s ta n d te i le s t a t t findet, die in f e i n s t e r V e r te ilu n g zw ischen d e n n ic h t

sc h m e l z b a r e n a - B e s t a n d t e i l e n e i n g e l a g e r t sind. D aß d ie se h ie rb e i im B itu m e n zu m Teil lö slich sin d, w ir d als w a h r s c h e in li c h a n g e n o m m e n . E r s t bei w e i t e r e r E r w ä r m u n g b e g i n n e n d a n n ch e m is ch e Z e r s e t z u n g s r e a k tio n e n , w o b ei die e in z e ln e n B e s ta n d te ile nicht n e b e n e i n a n d e r , s o n d e r n m it e i n a n d e r r e a g ie r e n . Ein Bew eis h i e r f ü r k o n n te bei U n t e r s u c h u n g e n ü b e r den E in f lu ß d e r K o h len Bestand teile a u f M e n g e u n d Be

s c h a f f e n h e i t d e s G a s e s bei d e r V e r k o k u n g 1 e r b r a c h t w e r d e n . E s ze ig te sich, d a ß bei d e r E n t g a s u n g eines G e m i s c h e s v e r s c h ie d e n e r K o h l e n b e s t a n d t e i l c die e n t w ic k e lte n G a s m e n g e n zu m Teil e rh e b lic h vo n den M e n g e n ab w e ic h e n , die sich a u s d e n z u s a m m e n g e z ä h l t e n E n t g a s u n g s w e r t e n d e r E i n z e lb e s ta n d te il e e r g e b e n . Die G e s a m t m e n g e e i n e r K ohle an ß- u n d y - B e s ta n d t e ile n h a t a u f d a s S c h m e lz v e rh a lte n e i n e r K o h le n ic h t d e n e n ts c h e id e n d e n E i n f l u ß ; so e r g e b e n F la m m k o h le n , die s te ts e r h e b lic h e M e n g e n v o n B itu m e n e n t h a l t e n , k einen Koks, w eil d a s B itu m e n kein S c h m e lz v e rm ö g e n hat, s o n d e r n sich bei 3 0 0 ° ü b e r s t e i g e n d e n T e m p e r a t u r e n s o f o r t c he m isch ze rsetz t. A n d e r s e i t s k ö n n e n K o h len m it n u r 1 °/o G e h a l t a n B itu m e n ( a lt e K o k s k o h le n m it e t w a 1S o/o f lü c h t ig e n B e s ta n d te i le n ) noch a u s g e p r ä g t e S c h m e lz

1 B r ü c k n e r und L u d e w i g , Brennst. Chem. 1931, S. 465.

e ig e n s c h a f te n a u f w e i s e n . In d ie sem F a lle s in d die K o h le n b e s ta n d te i le in f o lg e d e s h o h e n I n k o h l u n g s g r a d e s d e r a r t h o c h p o ly m e r , d a ß ein S ch m e lze n u n d Z e r s e t z u n g s r e a k t i o n e n e r s t bei er h e b lic h h ö h e r e r T e m p e r a t u r zu e r w a r t e n w ä r e n .

Im ein ze ln en l ä ß t sich die E r w e i c h u n g u n d K o k s b ild u n g e i n e r B a ck k o h le in f o lg e n d e Z o n e n u n t e r te i l e n : 1. In d e r E r w e i c h u n g s z o n e b e g in n e n die s c h m e l z b a r e n K o h le n b e s ta n d te i le u n t e r g e g e n s e i t i g e r L ö s u n g zu s c h m elzen u n d bilden m it d e n a - B e s t a n d te ilen eine m e h r o d e r m in d e r v iskose, te ig ig e M a sse , ln d ie s e m Bereich e r f o l g e n v o rn e h m l ic h p h y s ik a lis c h e R e a k tio n e n . 2. ln d e r d a r a u f f o l g e n d e n W i e d e r v e r f e s t i g u n g s z o n e fin d e n u n t e r g e g e n s e i t i g e r R e a k tio n z w is ch e n den e i n z e ln e n K o h le n b e s ta n d te i le n Z e r s e t z u n g s r e a k t i o n e n u n d d e r Z e r f a ll d e r h o c h m o l e k u la r e n K o h le n b e s ta n d te i le u n t e r A b s p a l t u n g von G a s e n u n d T e e r d ä m p f e n u n d B i ld u n g e ines k o h l e n s to f f re ic h e n R ü c k s ta n d e s ( H a l b k o k s ) s ta tt. 3. D er g e b i l d e t e H a l b k o k s m it nahe zu v o l l s t ä n d i g g e sc h lo s s e n e m P o r e n v o lu m e n e n t g a s t in d e r sich d a n n a n s c h li e ß e n d e n H a l b k o k s z o n e u n t e r S c h w in d u n g , Z e r s p r e n g u n g z a h lre ic h e r G a s z e l le n d e s H a l b k o k s e s u n d B ild u n g d e s o f f e n e n P o re n v o lu m e n s .

F ü r d a s S c h m e lz v e r h a lte n e i n e r K o h le s in d d a h e r f o l g e n d e T e m p e r a t u r e n a ls F e s t p u n k t e b e s o n d e r s k e n n z e i c h n e n d : 1. E r w e ic h u n g s b e g in n , 2. h ö c h s te P la s t iz i tä t, 3. H a lb k o k s p u n k t , 4. K o k sp u n k t.

F ü r die A u s b i l d u n g e ines g u t g e f lo s s e n e n Kokses ist in e r s t e r Linie v o n B e d e u t u n g eine l a n g s a m e un d v o r a llem g le ic h m ä ß ig e E n tw ic k lu n g e i n e s S ch m e lz

f l u s s e s bis z u r h ö c h s te n P la s t iz i tä t, d a r a n a n sc h lie ß e n d eine n u r k u r z e W i e d e r e r s t a r r u n g s d a u e r u n d ein l a n g s a m e r K o k s b ild u n g s p r o z e ß , d a m i t keine zu s t a r k e Z e r k l ü f t u n g d e s H a l b k o k s e s e i n tr itt.

D a n e b e n w i r d die K o k s b e s c h a f f e n h e it w e s e n tli c h b e e i n f l u ß t d u rc h den V e r la u f d e r G a s e n tw ic k lu n g . S ta r k e G a s e n t b i n d u n g in d e r E r w e i c h u n g s z o n e b e r u h t a u f e i n e r v o r z e itig e n ch e m is ch en Z e r s e tz u n g eines T e i le s d e s f ü r d e n K o k s b i l d u n g s v o r g a n g w ic h tig e n B itu m e n s u n d b e w ir k t bei h o h e r V isk o sitä t d e r K o h le n s c h m e lz e d e r e n B l ä h u n g , d. h. bei u n g e h i n d e r t e r A u s d e h n u n g eine s t a r k e V o lu m e n v e r m e h r u n g d e r sich z e r s e tz e n d e n K o h le u n d die B ild u n g e in e s s c h a u m i g e n K okses. S ta r k e G a s a b s p a l t u n g r u f t in d e r W i e d e r v e r f e s t i g u n g s z o n e ein T r e ib e n d e r K ohle h e r vor, d. h. V o l u m e n a u s d e h n u n g u n t e r A u s ü b u n g eines s ta rk e n D r u c k e s a u f e t w a i g e W i d e r s t ä n d e . S ta r k e N a c h e n t g a s u n g in d e r H a lb k o k s z o n e v e r u r s a c h t R i ß b ild u n g , Z e r k l ü f t u n g u n d S c h w in d u n g d e s K okses.

(2)

V e r f a h r e n z u r B e u r t e i l u n g d e r V e r k o k u n g s e i g e n s c h a f t e n e i n e r K o h l e .

Z u r B e u r t e i l u n g d e r E i g n u n g e i n e r K ohle o d e r e i n e s K o h le n g e m is c h e s ist d a h e r n eb e n d e r g e n a u e n K e n n tn i s d e s E r w e i c h u n g s v e r h a l t e n s eine B e s tim m u n g d e s E n t g a s u n g s v e r l a u f e s e r f o r d e r l i c h . Die V e r f a h r e n z u r B e s t i m m u n g d e s E rw e ic h u n g s v e r h a l t e n s von K o h le n la s s e n sich in d r e i A rte n u n te rt e ile n . Die e in f a c h s t e b e r u h t a u f B e o b a c h tu n g s i c h tb a r e r V o r g ä n g e u n d w u r d e b e s o n d e r s von K a t t w i n k e l 1 e n t w ickelt. N a c h d ie s e n V e rfa h r e n w ir d ein K o h l e n p r e ß ling in einem A lu m in i u m b lo c k m it f e s t g e l e g t e r A n h e i z g e s c h w in d ig k e it e r h itz t, w o r a u f d a s E rs c h e in e n d e r e r s t e n T e e r t r ö p f c h e n d en B i tu m e n z e r s e t z u n g s p u n k t , die E n t w i c k l u n g v o n b r a u n e m bis s c h w a rz e m T e e r d e n E r w e i c h u n g s p u n k t , d e r B e ginn d e r V o lu m e n v e r m e h r u n g d e n B l ä h p u n k t u n d die E r s t a r r u n g d e r e r w e i c h te n K ohle den W i e d e r v e r f e s t i g u n g s p u n k t b e d e u te t. G e g e n ü b e r d ie sem q u a lita tiv e n V e rfa h re n lä ßt d a s v o n A g d e u n d v o n L y n c k e r 2 a u s g e b il d e te und v o n S c h i m m e l 2 u n d G i e s e l e r 1 v e r w e n d e te P e n e t r o m e t e r v e r f a h r e n z a h le n m ä ß i g e V e r s u c h s e r g e b n is s e zu. H ie r b e i w ir d die E i n s in k g e s c h w i n d ig k e it o d e r die E in s in k tie f e e i n e r N a d e l u n d d a m it bei g e n ü g e n d e r P l a s t iz i tä t d e r e r w e i c h e n d e n K ohle u n m i t t e l b a r die P la s t i z i t ä t d e r K o h len s ch m e lze g e m e s s e n .

D a s v o n F o x w e l l 5 a u s g e a r b e ite te , v o n H a y n g u n d H a t h o r n e 6 so w ie von S c h r o t h 7 v e r b e s s e r t e V e r fa h r e n b e r u h t d a g e g e n a u f e in e r M e s s u n g d e r Ä n d e r u n g d e r G a s d u r c h l ä s s i g k e i t e i n e r K o h len s ch ic h t bei g le ic h m ä ß i g e r T e m p e r a t u r s t e i g e r u n g u n d d a h e r m it t e l b a r e b e n f a lls d e s E r w e i c h u n g s v e r m ö g e n s d e r Kohle. G e g e n ü b e r d e m P e n e t r o m e t e r v e r f a h r e n w e is t d a s V e r f a h r e n d e r A u f n a h m e d e r G a s d u r c h l ä s s i g k e i t s kurve einen e r h e b lic h v e r b r e it e r te n M e ß b e r e ic h auf, d a im A n s c h lu ß a n die P l a s t iz i tä ts e n tw ic k lu n g u n d die W i e d e r e r s t a r r u n g die G e s c h w in d ig k e it d e r Ö f f n u n g d e s z u n ä c h s t g e s c h lo s s e n e n P o r e n v o lu m e n s d e s H a lb k o k s e s g e m e s s e n w e r d e n k a n n . D e r von H o f m e i s t e r 8 g e g e n d a s V e r f a h r e n von F o x w e ll e r h o b e n e E in w a n d , d a ß die p la s tis c h e Z o n e in f o lg e ein es T e m p e r a t u r g e f ä l l e s in n e rh a lb d e s R o h r e s nach d e r M it te hin w a n d e r e , w a s eine Ü b e r l a g e r u n g u n d ein N e b e n e i n a n d e r b e s t e h e n d e r ein z e ln e n V e r k o k u n g s z o n e n b e d i n g e n w ü r d e , ist n u r bei zu h o h e n A n h e iz g e s c h w in d ig k e ite n b e re c h tig t. Bei d e r d e n w a h r e n V e r k o k u n g s b e d i n g u n g e n am n ä c h s te n k o m m e n d e n u n d d a m i t z w e c k m ä ß ig s te n E r h i t z u n g s g e s c h w i n d i g k e i t von l ° / m i n e r h ä l t m a n d a g e g e n e i n w a n d f r e i e E r g e b nisse.

Z u r B e s tim m u n g d e s E n t g a s u n g s v e r l a u f e s k an n e n t w e d e r eine .M essung d e r j e w e ils e n t w i c k e lte n G a s v o l u m i n a o d e r eine g r a v im e tr is c h e W ä g u n g des K ohlen- o d e r K o k s r ü c k s ta n d e s d u r c h g e f ü h r t w e r d e n . Die e r s t e M ö g lic h k e it w u r d e e r s t m a l i g vo n F i s c h e r u n d S c h r ä d e r bei T i e f t e m p e r a t u r v e r k o k u n g e n a n g e w a n d t u n d v o n A g d e u n d v o n L y n c k e r 9 w e it e r

1 O lü c k a u f 1932, S. 51S.

3 B re n n s t. C h e tn . 1929, S. 80.

3 B re n n s t. C h e m . 1929, S. 319.

* G lü c k a u f 1932, S . 1102; 1933, S. 604.

5 F u el 1924, S. 122, 174, 206, 227, ’276, 315 u n d 371.

I n d . E n g g . C liem . 1925, S. 165.

7 G a s W a s s e rfa c h 1930, S o n d e r h e f t, S. 18.

' G lü c k a u f 1932, S. 405.

a B re n n s t. C h em . 1929, S. 89.

entw ic k e lt. Sie h a t j e d o c h den N ac h teil, n u r d a s V o lu m e n d e r g a s f ö r m i g e n Z e r s e tz u n g s e r z e u g n i s s e zu e r f a s s e n . T r o t z d e m g e w ä h r t sie, b e s o n d e r s in V e r b i n d u n g m i t d e r g r a v im e tr is c h e n B e s t i m m u n g d e s G e w ic h ts v e r lu s te s , b e m e r k e n s w e r t e Einblicke in d e n V e r l a u f d e r G a s e n t b i n d u n g w ä h r e n d d e s E r w e i c h u n g s v e r h a l t e n s d e r Kohle. N ac h B e e n d i g u n g d e r T e e r a b s p a l t u n g s in d die e r h a l t e n e n W e r t e v ö llig e i n w a n d f r e i.

E in e g e w i c h t s m ä ß i g e B e s tim m u n g d e s E n t g a s u n g s v e r l a u f e s w u r d e z u e r s t v o n D a m m 1 sow ie von T e r r e s u n d K r o n a c h e r 2 d u r c h g e f ü h r t . H o c k u n d K ü h l w e i n 3 s o w ie H o f m e i s t e r 1 u n d P i e t e r s 5 e r m ö g l ic h te n d a r a u f d u r c h e n t s p r e c h e n d e A b ä n d e r u n g e n d e s V e r f a h r e n s eine u n u n t e r b r o c h e n e B e

s t i m m u n g d e s E n t g a s u n g s v e r l a u f e s d u r c h f o r t l a u f e n d e F e s t s t e l l u n g d e s G e w i c h t s v e rl u s t e s d e r K o h le n p r o b e .

D a s B i ä h v e r m ö g e n v o n K ohlen w i r d z u m e is t a u s d e r B e s c h a f fe n h e it d e s K o k s r ü c k s t a n d e s bei d e r B o c h u m e r T i e g e l p r o b e o d e r ä h n l ic h e n V e r k o k u n g s p r o b e n 0 b e u r te ilt. E ine von d e r T i e g e l p r o b e g än z lic h a b w e ic h e n d e A rb e its w e is e v o n L e s s i n g 7, bei d e r f e i n g e p u lv e r te K ohle in e in em Q u a r z r o h r e r h it z t un d m it H ilf e e ines a u f g e l e g t e n S te m p e ls a u s Q u a r z die V o lu m e n v e r ä n d e r u n g d e r K o h l e n p r o b e b e s t i m m t w ird , e r m ö g l i c h t e inen z a h le n m ä ß i g e n V erg le ich des B l ä h g r a d e s u n d d a m i t eine s c h ä r fe r e U n t e r s c h e i d u n g d e s B l ä h v e rla u fe s bei d e n e in z e ln e n K ohlen.

E i n r i c h t u n g f ü r d i e g e m e i n s a m e B e s t i m m u n g d e s E r w e i c h u n g s v e r h a l t e n s u n d d e s B l ä h g r a d e s v o n K o h l e n s o w i e d e s E n t g a s u n g s

v e r l a u f e s .

F ü r die B e s t i m m u n g d e s E r w e i c h u n g s v e r h a l t e n s , d e s v o lu m e tr is c h e n u n d g r a v i m e t r i s c h e n E n t g a s u n g s v e r la u f e s s o w ie d e s B l ä h g r a d e s w u r d e ein n e u e s V e r f a h r e n a u s g e a r b e i t e t , d a s g e s t a t t e t , in e i n e m V e r s u c h s g a n g d ie se s ä m tli c h e n V o r g ä n g e g le ic h z e itig m e s s e n d zu v e rf o lg e n .

Die V e r s u c h s a n o r d n u n g (A bb. 1) b e s t e h t in ihrem w e s e n tli c h s te n T e il a u s e in e m R o t g u ß b lo c k von 30 cm L än g e u n d 12,5 cm D u rc h m e s s e r , d e r vie r u m 9 0 u g e g e n e i n a n d e r v e r s e tz t e B o h r u n g e n von je 24 mm D u r c h m e s s e r un d w e i t e r h i n eine e n g e r e B o h r u n g in d e r B lo ck m itte f ü r die A u fn a h m e ein es T e m p e r a t u r m e ß g e r ä t e s e n th ä lt. Die B e h e iz u n g d e s s te h e n d a n g e o r d n e t e n B lockofens e r f o l g t n ac h A u fl a g e e i n e r G lim m e r s c h i c h t d u r c h C h r o m n i c k e l d r a h t b e h e i z u n g , w o b e i die h o h e W ä r m e l e i t f ä h i g k e i t d e s R o t g u s s e s in V e r b i n d u n g m i t e i n e r g u t e n I s o lie r u n g d e s Blockes g e g e n W ä r m e a b g a b e nach a u ß e n eine v o r z ü g li c h e T e m p e r a t u r v e r t e i l u n g im g e s a m t e n Block g e w ä h r leistet, w ie Abb. 2 zeigt. Die T e m p e r a t u r m e s s u n g e r f o l g t in d e r m it tle rn B o h r u n g m it H ilfe e in e s P l a t i n - P l a t i n r h o d i u m - T h e r m o e l e m e n t e s , die A n h e iz g e s c h w in d ig k e it d e s B lo c k o fe n s bis 280° m it 10°/m in, d a r a u f m it l ° /m in .

1 G lü c k a u f 1923, S . 1073.

- G as W a s s e rfa c h 1930, S. 675.

5 G lü c k a u f 1931, S. 1197.

* G lü c k a u f 1932, S. 405.

' F u el 1931, S. 4S4.

ä K o r t e n , G lü c k a u f 1920, S . 652; S c h r e i b e r , S tah l E ise n 1920, S. 1278; L e n t , B re n n s t. C h e m . 1922, S. 9 7 ; K r ö n i g , B re n n s t. C h e m . 1925, S. 17; D o l c h , B re n n s t. C h e m . 1926, S. 199; L a m b r i s , B re n n s t, C h em . 1928, S. 3 4 1 ; 1929, S. 44.

7 J. S o e. C h em . In d . 1912, S . 465.

(3)

B e stim m u n g d e s E rw eich u n g sve rh a lten s.

F ü r d ie se B e s t i m m u n g w ir d in e in em Q u a r z r o h r von 16 m m L än g e u n d 1 m m W a n d s t ä r k e a u f eine K u p fe r s p i r a l e von 10 cm L än g e Kohle d e r K ö r n u n g

s tä rk e e i n g e f ü llt, d a s am u n te rn E n d e einen A u s d r ü c k - s te m p e l e n t h ä l t u n d d e s s e n E in s a t z h ö h e im O fe n d u rc h einen F ü h r u n g s r i n g f e s t g e l e g t ist. Auf die K ohle w i r d ein S te m p e l von n u r 20 g G e w ic h t lose a u f g e le g t, den eine a u f g e s e t z t e K a p p e f ü h rt. D ie M e s s u n g d e s B l ä h g r a d e s e r f o l g t d u r c h B e o b a c h tu n g d e r H ö h e n v e rs c h ie b u n g d e s a u f g e le g te n S te m p e ls in m m . V o lu m e trisch e B e stim m u n g d e s E n tg a su n g sv e rla u f es.

Die v o lu m e tr is c h e B e s tim m u n g d e s E n t g a s u n g s v e r la u f e s e r f o l g t d u r c h E n t g a s u n g von 3 g d e r K o h le n p r o b e in einem r e c h tw in k lig g e b o g e n e n E n t g a s u n g s r o h r von 10 cm I n n e n d u r c h m e s s e r s o w ie 1 m m W a n d s tä r k e u n d A u ff a n g e n d e s e n t w i c k e lte n G a s e s in einer 300 c m 3 f a s s e n d e n M e ß b ü r e tte .

G ra vim etrisc h e B e stim m u n g d e s E n tg a su n g sv e rla u fe s.

Die g e w i c h t s m ä ß i g e B e s tim m u n g d e s E n t g a s u n g s v e r la u f e s e r f o l g t e nach dem von H o f m e i s t e r 1 v o r g e s c h la g e n e n G r u n d s a t z , je d o c h m it w e s e n tlic h e n A b ä n d e r u n g e n . D u rc h U m g e s t a l t u n g ein e r se lb s ttä tig e n W a a g e ( W c k a 1) d e r V e re i n ig te n G ö t t i n g e r W e r k -

30 0

eoo

I

£

too

a O f e n , b M a n o m e t e r , c S t r ö m u n g s m e s s e r , d S i c h e r h e i t s v e n t i l , e W a a g e , f B l ä h g r a d m e s s e r , g G a s p i p e t t e .

A b b . 1. E i n r i c h t u n g z u r g e m e i n s a m e n B e s t i m m u n g d e s E r w e i c h u n g s v e r h a l t e n s , B l ä h g r a d e s s o w i e g e w i c h t s m ä ß i g e n

u n d v o l u m e t r i s c h e n E n t g a s u n g s v e r l a u f e s v o n K o h l e n .

Oben

L/nfen 060 03 0 500 ° C 530 A b b . 2. T e m p e r a t u r v e r l a u f i m B l o c k o f e n .

0,5 1 m m e i n g e f ü llt (rd . 10 g ) , d e re n H ö h e n ac h k r ä f t i g e m Z u s a m m e n s c h ü t t e l n , d a s sic h a m le ich teste n d u r c h se itlich es A n s c h l ä g e n an d a s R o h r m it einem H o lz s tü c k erzielen lä ß t, 5 cm b e t r a g e n soll. D a r a u f w ir d eine w e it e r e K u p fe r s p i r a l e von 2 cm L ä n g e lo cker a u f g e s e tz t. Z w e c k s B e s tim m u n g d e r Ä n d e r u n g d e r G a s d u r c h l ä s s i g k e i t u n d d a m i t d e s E r w e i c h u n g s v e r h a lte n s leitet m a n d u r c h d a s R o h r einen S tic k s to ff s t r o m von 50 c m 3/m i n , d e s s e n E i n s t e l l u n g m it H ilfe e ines S t r ö m u n g s m e s s e r s u n d ein es H o f e r s c h e n Fcin- r e g lu n g s v e n t i l s m ü h e lo s e r f o lg e n kann. F ü r die M e s s u n g d e s D u r c h g a n g s w i d e r s t a n d e s w e r d e n in die G a s z u l e i t u n g d rei M a n o m e t e r e i n g e s c h a lt e t, die m it W a s s e r , A z e ty le n te t r a b r o m i d u n d Q u e c k s ilb e r g e f ü ll t sind (sp e z ifisc h e G e w i c h t e 1, 3 u n d 13,6) u n d bei v e r s c h ie d e n e n D u r c h g a n g s w i d e r s t ä n d e n w a h l w e i s e v e r w e n d e t w e r d e n k ö n n e n ; f e r n e r ist in die G a s z u l e i t u n g e in m it Q u e c k s ilb e r g e f ü l l t e s S ic h e rh e its v e n til für e inen H ö c h s t d r u c k von 3000 cm W S e i n g e s c h a lt e t.

B e stim m u n g d e s B läh grades.

F ü r die B e s t i m m u n g d e s B l ä h g r a d e s w e r d e n 5 g f e in g e p u lv e r te K ohle in ein S t a h l r o h r von 300 mm L än g e , 12 m m in n e rm D u r c h m e s s e r u n d 2 m m W a n d

s tä t t e n g e l a n g es, d a s m ü h s e lig e la u fe n d e , m e h r e r e S tu n d e n d a u e r n d e A u s w e c h s e ln d e r G e w ic h te f ü r die B e s tim m u n g d e r G e w i c h t s a b n a h m e zu v erm e id en .

In einen P la tin tie g e l, d e r an e in em 0,1 m m dicken P l a t i n d r a h t e t w a 40 cm u n t e r d e r W a a g e a u f g e h ä n g t ist, w i r d 1 g d e r K o h le n p r o b e c i n g e b r a c h t . D e r T ie g e l h ä n g t in d e r M it te e ines im B lockofen befin d lich e n Q u a r z r o h r e s u n d w i r d s o m i t m it d e r T e m p e r a t u r s t e i g e r u n g d e s O f e n s g l e i c h m ä ß i g e rh itz t. Z w e c k s A b f ü h r u n g d e r d a m p f f ö r m i g a b g e s p a l t e n e n Z e r s e t z u n g s e r z e u g n i s s e le ite t m a n einen s c h w a c h e n S tick s t o f f s t r o m vo n u n te n d u r c h d a s d o r t m it einem G u m m i s t o p f e n a b g e s c h lo s s e n e R o h r .

Die W a a g e e n t h ä l t eine a u f 2 m g u n te r t e i l t e Skala f ü r einen G e s a m t m e ß b e r e i c h von 500 m g , so d a ß d e r E n t g a s u n g s v o r g a n g a u f 1 m g e n t s p r e c h e n d 0,1 °/o d e r E in w a a g e g e n a u b e s t i m m t w e r d e n k ann. Zu B eginn d e s V e r s u c h e s w i r d die W a a g e d u r c h e n t s p r e c h e n d e B e la s tu n g a u f einen A u s s c h la g von rd. 300 m g e in g e s t e l l t ; d a h e r k a n n eine G e w i c h t s a b n a h m e d e r K o h le n p r o b e bis zu 30 o/o s ta t t f i n d e n , o h n e d a ß ein G e w i c h t s a u s g l e i c h e r f o r d e r l ic h ist.

1 Brennst. Chem. 1932, S. 184.

(4)

D u rc h D i f f e r e n z b il d u n g z w is c h e n g r a v im e tr is c h e m u n d v o lu m e tr is c h e m E n t g a s u n g s v e r l a u f — u n t e r A n n a h m e e ines sp e zifisc h en G e w i c h t e s d e s S c h w e lg a s e s von 1 — e r h ä l t m a n m it g e n ü g e n d e r A n n ä h e r u n g ein Bild ü b e r den V e r l a u f d e r A b s p a l t u n g f l ü s s ig e r Z e r s e tz u n g s p r o d u k t e ( W a s s e r T e e r ) .

P r ü f u n g s e r g e b n i s s e m i t d e r n e u e n V e r s u c h s e i n r i c h t u n g .

D er e r h e b lic h e V o rte il d e r n e u e n V e r s u c h s - c i u r i c h t u n g b e r u h t a u f ein e r z w e c k m ä ß ig e n A u s g e s t a l t u n g d e r einzelnen B e s tim n n m g s v c r f a h r e n , die n u r eine Ü b e r w a c h u n g u n d A u fz e i c h n u n g d e r fest- g e s te l lte n W e r t e e r f o r d e r n . D u rc h d ie se V e r e i n f a c h u n g ist es m ö g lic h , in einem A rb e i t s g a n g g le ic h ze itig sä m tli c h e f ü r die B e u rt e il u n g d e s K o k s b i l d u n g s v o r g a n g e s e r f o r d e r l ic h e n M e ß e r g e b n i s s e zu e r h a lte n , o h n e d a ß d e r B e o b a c h te r in fo lg e zu s t a r k e r B e

a n s p r u c h u n g den Ü berblick ü b e r die g e s a m t e V e r s u c h s a n o r d n u n g verliert.

N a c h s t e h e n d sind die E r g e b n i s s e von v e r sc h ie d e n e n je f ü r die b e t r e f f e n d e K o h le n a r t k e n n ze ic h n en d e n K ohlen w ie d e r g e g e b e n , un d z w a r f ü r

A R u h r g a s f l a m m k o h l e ,

B O b e r s c h l e s i s c h e G a s f la m m k o h le , C O b e r s c h l e s i s c h e S ta u b k o h le , D S a a r g a s k o h le ,

E O b e r s c h l c s i s c h e Kokskohle, F K o k sk o h le a u s d e m W u r m b e z ir k , G R u h r m a g e r k o h l e .

Die R o h a n a l y s e n d ie s e r K ohlen sind n a c h s te h e n d z u s a m m e n g e s te l lt.

Z a h l e n t a f e l 1.

K o h l e

B e z o g e n a u f l u f t t r o c k n e K o h l e

A s c h e W a s , , , < £ £ £ ,

0/0 % , °/o

A 4 , 4 3 , 9 3 5 , 6

B 6 , 6 4 , 2 3 2 , 9

C 12,2 4 , 6 3 1 , 2

D 1,9 1,3 3 2 , 9

E 5, 4 1,5 28,1

F 9,1 1,0 17 , 9

G 2 , 3 0 , 5 1 2 , 6

D e r g r a v i m e t r i s c h e u n d d e r v o l u m e t r i s c h e E n t g a s u n g s v e r l a u f d e r u n t e r s u c h t e n K ohlen sind in den A bb. 6 un d 7 w ie d e r g e g e b e n . D iese zeigen deu tlic h d e n g r o ß e n E in flu ß d e s I n k o h l u n g s g r a d e s au f den T e m p e r a t u r b e r e i c h d e r H a u p t z e r s e t z u n g .

Die D r u c k w i d e r s t a n d s - ( P l a s t i z i t ä t s - ) K u rv e n d ie s e r K ohlen v e r a n s c h a u l i c h t A b b . 3. A u s d ie s e r Z u s a m m e n s t e llu n g g e h t h e rv o r, d a ß s o w o h l die n ic h t s c h m e lz e n d e M a g e r k o h l e G als a u c h die S in te r k o h le n A, B u n d C keine S c h m e lz e ig e n s c h a fte n a u fw e i s e n . G u t a u s g e b i ld e t e P la s t iz i tä ts k u r v e n e r g e b e n d a g e g e n die B a ckkohlen D, E un d F.

Die K e n n z e ic h n u n g d e r P la s t iz i tä ts e n tw ic k lu n g e r f o l g t z w e c k m ä ß ig e n ts p r e c h e n d einem V o r s c h la g von L a y n g , H a t h o r n e u n d C o f f m a n 1 d u r c h A uf- S te llu n g d e r - j-- K u rv e n ( A b b . 4), d . h . d e r Z u n a h m edp

d e r P la s t iz i tä t je Z eitein h e it. D iese k a n n f e r n e r ü b e r d en H a lb k o k s b c r e ic h a u s g e d e h n t w e r d e n , w o d u r c h m a n g e n a u e m Einblick in d e n V e r l a u f d e r K o k s b ild u n g g e w in n t .

B lähen z e ig te n von den u n t e r s u c h t e n K ohlen n u r die G a s k o h l e D u n d die K o k sk o h le E (Abb. 5).

1 I n d . E n g g . C h e m . 1925, S . 1 65; 1927, S. 9 2 4 ; v g l. f e r n e r L ö h r , D is s e rta tio n K a r ls r u h e , 1933,

2 7 5 0 m m

IY6

2 5 0 0

2 2 5 0

2000

1 7 5 0

X 3

^{1 5 0 0}

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^{1 2 5 0}

4

1000

7 5 0

5 0 0

2 5 0 ---

ÇasFoh, /fo/rs/ro.

'e O V e F

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A b b . 3. E r w e i c h u n g s v e r h a l t e n v e r s c h i e d e n e r B a c k k o h l e n .

1 5 0

100

5 0

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5 0

7 0 0

7 5 0

200

2 5 0

3 0 C

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A b b . 4 . E r w e i c h u n g s v e r h a l t e n j ^ j v e r s c h i e d e n e r B a c k k o h le n .

(5)

F ü r die A u s w e r t u n g “ d e s E n tg a s u n g s v e r l a u f e s h a t es sich e b e n f a l l s a l s z w e c k m ä ß ig e r w ie s e n , d ie s e n nicht n u r s c h a u b ild lic h d a r z u s t e l l e n , s o n d e r n bei d e n K urve n

d g dv

auch eine D a r s t e l l u n g a l s u n d -—- K u r v e n v o r -

d t d t

zu n e ln n e n (A bb. S u n d 9).

5 0 mm

50

\ 3 0

I.

^ 10 0 10

... - tf3s/roO/e ß _____/fo,

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3 0 0 3 5 0 5 0 0 <150 5 0 0 °C 5 5 0

A b b . 5. B l ä h g r a d z w e i e r K o h l e n .

DiS w ic h t ig s te n K e n n p u n k te d e r u n te r s u c h t e n K ohlen sind in d e r Z a h l e n t a f e l 2 z u s a m m e n g e s t e l l t .

Z a h l e n t a f e l 2.

K o h l e ... D E F E r w e i c h u n g s v e r h a l t e n

E r w e i c h u n g s b e g i n n . . . . » C 3 8 2 3 8 5 4 1 0 H ö c h s t e P l a s t i z i t ä t . . . . » C 391 4 0 2 4 4 5 H a l b k o k s p u n k t . . . . . . » C 4 0 7 4 0 7 4 6 4 K o k s p u n k t ... . . . » C 4 6 0 4 9 0 5 2 0 H ö c h s t e r W i d e r s t a n d . m m W S 7 5 5 9 3 0 2 7 2 0

K o h l e ... . A | B 1 C | D | E | F | O E n t g a s u n g s v e r l a u f ( g r a v i m e t r i s c h ) 1

B e g i n n d e r E n t-

m

°c

g a s u n g . d g m a x .

d t

E n t g a s u n g b i s E r w e i c h u n g s 

b e g i n n . . G e w . - % h ö c h s t e P l a 

s t i z i t ä t . . G e w . - ° / o H a l b k o k s 

p u n k t . . G e w . - ° / o

3 2 0 3 2 0 3 3 0 3 3 0 3 3 0 3 6 0 3 6 0 4 0 2 3 9 8 4 1 7 4 2 5 4 3 4 4 5 5 5 0 0

3 5 0 °

( 3 5 0 ° ) 6 , 5 1 4 , 5 1 5 , 8 4 , 4 5 , 2 3 , 9 1, 2

( 4 0 0 » )

( 4 0 0 ° ) 1 2 , 5 9 , 0 1 9 , 2 5 , 6 6, 4 5 , 5 1,7

( 4 5 0 ° )

( 4 5 0 ° ) 2 , 4 1 9 , 6 11 6 , 0 115 ,2 8 , 3 7 , 0 7,1

( 5 0 0 » )

( 5 0 0 ° ) 3 , 2 2 0 , 6 11 8 , 5 11 7 , 0 1 7 , 2 1 7 , 8 10, 4 K o k s p u n k t . G e w . - %

E n t g a s u n g s v e r l a u f ( v o l u m e t r i s c h ) 1 B e g i n n d e r E n t -

d v

g a s u n g ... ° C

° C m a x

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E n t g a s u n g b i s E r w e i c h u n g s 

b e g i n n . . . h ö c h s t e P l a 

s t i z i t ä t . . . H a l b k o k s 

p u n k t . . .

K o k s p u n k t . . c m 3/ g

c m 3/ g

c m 3/ g 3 4 0 4 6 0

3 5 0 4 6 0

( 3 5 0 » ) 3 5 0 4 6 0

5 , 5 1 5 , 5 1 5 , 5 ( 4 0 0 « ) 1 2 . 5 11 2 . 0 1 1 6 . 0

( 4 5 0 » ) 3 9 . 0 13 0 . 0 13 7 . 0

( 5 0 0 ° ) 6 4 , 0 15 2 , 0 16 2 , 5

3 4 0 3 8 0 3 8 0 4 2 0 4 4 0 4 6 5 4 6 5 > 5 0 0

8 , 0 4 , 5 5 , 5 ( 3 5 0 ° )

6 , 0

9 , 5 6 , 5 2 0 , 0 ( 4 0 0 ° )

6 , 5

1 6 , 0 7 , 5 3 3 , 0 ( 4 5 0 ° )

1 0 , 0

4 7 , 5 5 5 , 0 6 9 , 0 ( 5 0 0 ° )

3 2 , 0

u n d M a g e r k o h l e n ) zeig en kein S c h m e lz v e rh a lte n . D e r E r w e i c h u n g s b e r e i c h von G a s - u n d K o k sk o h le n lie g t f ü r jü n g e r e B ack k o h len bei e t w a 3 5 0 - 4 5 0 ° C u n d v e r sc h ie b t sich m it z u n e h m e n d e m I n k o h l u n g s g r a d u n d a b n e h m e n d e m G e h a l t an f lü c h tig e n B e s ta n d te i le n bis a u f 4 2 0 - 5 2 0 ° . M it s te ig e n d e m I n k o h l u n g s g r a d w ä c h s t im a l l g e m e in e n d e r D u r c h g a n g s w i d e r s t a n d d e r in den p la s tis c h e n Z u s t a n d ü b e r g e g a n g e n e n K o h le u n d d a m it d e r e n V is k o s itä t.

1 Bei den nichtbackenderf Kohlen A, B, C und O sind an Stelle der Temperaturen für Erweichungsbeginn, höchste Plastizität, Halbkokspunkt und Kokspunkt die willkürlichen Temperaturen 350, 400, 450 und 500° ein

gesetzt worden.

A us d e n f ü r z a h lr e ic h e K o h len g e w o n n e n e n V e r s u c h s e r g e b n i s s e n , von d e n e n o b ig e B eispie le n u r e in e n A u s s c h n itt bieten, e r g i b t sich f o lg e n d e s . N i c h t sc h m e l z e n d e u n d S in te r k o h le n ( F la m m - , G a s f l a m m -

20

16

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A b b . 6. G e w i c h t s m ä ß i g e r E n t g a s u n g s v e r l a u f v e r s c h i e d e n e r K o h l e n .

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A b b . 7. V o l u m e t r i s c h e r E n t g a s u n g s v e r l a u f .

Ein B lähe n d e r in den E r w e i c h u n g s z u s t a n d ü b e r g e g a n g e n e n K o h le t r i t t v o r n e h m l ic h bei b i t u m e n reic hen B a c k k o h le n von n ic h t zu h o c h v i s k o s e r S c h m e lz f l ü s s i g k e i t u n d e r h e b lic h e r G a s e n t b i n d u n g in d e r S ch m e lzz o n e ein. So zeigen die G a s k o h l e D u n d die K o k s k o h le E a n n ä h e r n d g le ic h e s S c h m e lz v e rh a lte n .

(6)

E n ts p r e c h e n d d e m v e r s c h i e d e n a r t i g e n E n t g a s u n g s v e r l a u f ist je d o c h für die G a s k o h l e D ein s t ä r k e r e s B lähe n zu e r w a r t e n .

A b b . 8. G e w i c h t s m ä ß i g e r E n t g a s u n g s v e r l a u f

Ein T r e i b e n von B a ckkohlen h a t eine h o c h v isk o se S c h m e lz e n tw ic k lu n g ( h o h e n D u r c h g a n g s w i d e r s t a n d ) n e b e n e r h e b lic h e r G a s e n t b i n d u n g , v o r allem in d e r W i e d e r v e r f e s t i g u n g s z o n e , zu r V o r a u s s e t z u n g .

Die a lte K o k sk o h le F s te llt d a s k e n n z e ic h n e n d e Beispie l einer tr e i b e n d e n K o h le d a r. Bei h o h e r E r

w e i c h u n g s t e m p e r a t u r zeigt die P l a s t iz i tä ts k u r v e eine s ta r k e V is k o s i tä t d e s ¡S c h m elzflu sse s« bei gle ic h z e itig s t a r k e r g r a v i m e t r i s c h e r u n d v o l u m e t r i s c h e r G a s e n t b i n d u n g an.

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ß o b s b o b /e ß /la g e r b o b /e (j

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A b b . 9. V o l u m e t r i s c h e r E n t g a s u n g s v e r l a u f ( ^ j -

Z u s a m m e n f a s s u n g .

Die U n t e r s u c h u n g d e r S te in k o h l e n r ic h t e t sich im m e r m e h r d a r a u f , die p h y s ik a lis c h e n u n d c h e m i

sc hen V o r g ä n g e bei d e r e n p y r o g e n e r Z e r s e t z u n g zu e r f a s s e n . V o r a u s s e t z u n g f ü r die K o k s b i l d u n g ist, d a ß ein g e n ü g e n d e r A nteil d e r K o h l e n s u b s t a n z in einen E r w e i c h u n g s z u s t a n d ü b e r g e h t . E in e n e u e V e r s u c h s a n o r d n u n g e rm ö g l ic h t, in einem ein z ig e n V e r s u c h s g a n g d a s E r w e ic h u n g s v e r h a l t e n , d en B l ä h g r a d sow ie d e n v o lu m e tr is c h e n u n d g e w i c h t s m ä ß i g e n ' E n t g a s u n g s v e r l a u f m e s s e n d zu v e r f o lg e n . An H a n d von S c h a u b ild e r n u n d Z a h l e n t a f e l n w i r d f ü r v e r s c h ie d e n e je die b e t r e f f e n d e K o h l e n a r t k e n n z e i c h n e n d e K o h le n d e r e n V e r k o k u n g s v e r h a l t e n b e s p r o c h e n .

M e s s u n g d e r S t o f f m e n g e n i m B e t r i e b e .

V o n D r . - I n g . W . S c h u l t e s , E s s e n .

Die M e s s u n g d e r S to f f m e n g e b ild e t in vielen I n d u s tr ie n die e r s t e G r u n d l a g e e i n e r B e t r ie b s ü b e r w a c h u n g . Bei c h e m is c h e n u n d m e ta l lu r g i s c h e n A r b e it s v o r g ä n g e n m ü s s e n die r e a g i e r e n d e n S to f f m e n g e n im ric h tig e n V e r h ä l t n i s a u f g e g e b e n u n d g e m i s c h t w e r d e n , in F e u e - r u n g s - u n d K e s s e la n la g e n g ilt es, den B r e n n s to f f - u n d S p e i s e w a s s e r a u f w a n d zu r F e s t s t e l l u n g d e r W i r t s c h a f t lichkeit la u f e n d zu m e s s e n , in K okereien u n d G a s a n s t a l t e n sin d die v e r b r a u c h te n K ohlen-, K oks- u n d G a s m e n g e n s o w ie d a s Koks-, G a s - u n d N eb e n - p r o d u k t e n a u s b r i n g e n zu e r m i tte l n . A b e r auch in je d em F a b r i k a t i o n s b e t ri e b e t r e t e n d e r a r t i g e A u fg a b e n auf.

V e r s c h i e d e n a r t i g sind die A u fg a b e n d e r M e s s u n g u n d ihre L ö s u n g je n a c h d e m A g g r e g a t z u s t a n d u n d d e r F o r m d e s zu m e s s e n d e n G u te s . Bei fe ste m A g g r e g a t z u s t a n d , e in h e itlic h e r F o r m u n d ein h e itlic h e r G r ö ß e r e ic h t die F e s t s t e l l u n g d e r S tü c k z a h l aus. Bei g le ich e n S tü c k g e w i c h te n k a n n sie d u r c h die M e s s u n g d e s G e w i c h t e s e r s e tz t w e r d e n , die bei lo se n M a s s e n - u n d S c h ü t t g ü t e r n , a b e r a u c h bei F lü s s ig k e ite n eine b r a u c h b a r e L ö s u n g d e r A u f g a b e e rg ib t. F ü r M a s s e n g ü t e r m it ein h e itlic h e m , g le ic h b l e ib e n d e m u n d b e k a n n t e m S c h ü t t g e w i c h t l ä ß t sich s t a t t d e r G e w i c h t s m e s s u n g w i e d e r die V o lu m e m n e s s u n g w ä h le n , die f ü r F lü s s ig k e ite n u n d G a s e die w ic h t ig s te n M e ß v e r f a h r e n lie f e r t. Endlich k an n m a n d a s V o lu m e n u n m i t t e l b a r m e s s e n o d e r a u s Q u e r s c h n i t t u n d G e s c h w in d ig k e it

e i n e r S t r ö m u n g e r m i tte l n u n d die G e s c h w in d ig k e it w i e d e r u n m i t t e l b a r o d e r m i t t e l b a r d u r c h M e s s u n g d e r S t r ö m u n g s e n e r g i e o d e r d u r c h I m p f v e r f a h r e n b e s tim m e n . D a r a u s e r g i b t sich die E in te ilu n g d e r M e ß v e r f a h r e n .

T h e o r i e d e r M e ß v e r f a h r e n .

Ein Überblick ü b e r die T h e o r i e s c h e in t m i r n u r bei d e r in d ire k ten G e s c ln v i n d i g k e i t s m e s s ü n g e r f o r d e r lich zu se in. D e n k t m a n sic h g a n z a llg e m e in in e in em R o h r m it v e r ä n d e r lic h e m Q u e r s c h n i t t ein M a s s e n - e l e m e n t dm f - d s ,

g

so w i r k t d a r a u f , d a d e r D ru c k m it d em Q u e r s c h n i t t v e r ä n d e r lic h sein w ir d , in R ich t u n g d e r S t r ö m u n g d e r D ru c k p, e n t g e g e n g e s e t z t p + d p ein. M a n e rk e n n t, d a ß sich als v o r w ä r t s tr e i b e n d e K r a f t - f d p e r g ib t . N a c h d e m E n e r g ie s a tz ist d ie se gle ich d e m P r o d u k t M a s s e m a l B e s c h l e u n i

g u n g :

f d p = d m d w

d t

• | l £ d w .

_{g d t}

V e re i n fa c h t g e h t d a r a u s die b e k a n n te B e rn o u llis c h e G le i c h u n g h e r v o r :

— v d p = 1 w d w ... 1.

g

(7)

I n t e g r i e r t m a n , so e r h ä l t m a n f ü r t r o p f b a r e F lü s s ig k e ite n , bei d en e n sich v m it d e m D ru c k n ic h t ä n d e r t, die D r u c k h ö h e :

H = v ( P l - p 2) =

Pj-Z P j

= \ ( w 2 - w * ) . . 2 .

A n d e r s ist es bei G a s e n u n d D ä m p f e n . H i e r n i m m t m a n f ü r die D e h n u n g d e s G a s e s a d ia b a tis c h e Z u s t a n d s ä n d e r u n g a n :

p vy = k o n s t.

u n d e r h ä l t n a c h U m f o r m u n g u n d I n te g r a t io n die G le i c h u n g vo n D e S a in t V e n a n t u n d W a n tz e l:

i - x r « - i v . - n

■ R T i P i “ “ Ti LP2X - P » X

J

^{= 2 7} ^W„

R T , 7

7 . - 1

1

H = i w ^ - w j j - v , ( P i ~ p 2) . . . 3, Sie l ä ß t sich d u r c h eine Reihe vo n U m f o r m u n g e n 1 auc h a u f die F o r m b r in g e n

1 Jl^

s 2 ' 2 g

w o b e i e s ä m tli c h e d u r c h die A u s d e h n u n g d e s G a s e s b e d i n g te n A b w e ic h u n g e n in e in em v e rw ic k e lte n A u s d r u c k v e re in ig t. M a n s ie h t also , d a ß d ie se viel u n d o f t g e d a n k e n l o s b e n u tz te n G le i c h u n g e n n ic h ts a n d e r e s s ind als d e r S a tz vo n d e r E r h a l t u n g d e r E n e rg ie , a u f die S t r ö m u n g a n g e w a n d t .

In d e r M e n g e n m e s s u n g g e b r a u c h t m a n die G l e i c h u n g e n f ü r 2 F älle. M i t d e n S t a u g e r ä t e n , z. B.

d e m P r a n d t i s c h e n S t a u r o h r , w i r d d e r D r u c k u n t e r schied g e m e s s e n z w is c h e n ein er Stelle, an d e r die S t r ö m u n g s g e s c h w i n d i g k e i t N u ll ist, u n d ein em P u n k t, w o die v o lle G e s c h w in d ig k e it w , h e r r s c h t :

Ap ;

_{2 g} ₁

D a r a u s k a n n m a n w x b ere ch n en .

Ein D r o s s e l g e r ä t ist eine k ü n s tlic h e Q u e r s c h n i t t s v e r e n g u n g , eine D ü s e o. dgl., in d e r d e r D ru c k sin kt, w ä h r e n d die G e s c h w in d ig k e it ste ig t. B e ze ichne t m a n m i t a die D u r c h f l u ß z a h l d e s D r o s s e l g e r ä t e s 2, so e r g i b t sich die G le i c h u n g in d e r F o r m

Q = a f2s ]/2 g ( p , — p 2) • v . . . . 5.

D a m i t ist die A u f g a b e a u f die g e n a u e E r m i t t l u n g d e r D u r c h f l u ß z a h l a u n d d e r E x p a n s i o n s b e r i c h t i g u n g s z u r ü c k g e f ü h r t , die d u r c h die V e r su c h e v o n W i t t e 3 f ü r die w ic h t ig e n N o r m f o r m e n g e l ö s t w o r d e n ist.

An M e n g e n m e ß g e r ä t e w e r d e n g r u n d s ä t z l i c h 3 v e rs c h ie d e n e F o r d e r u n g e n g e s t e l l t : 1. A nze ige d e r au g e n b lic k lic h je Z e i te in h e it s t r ö m e n d e n M e n g e , d e r S t r o m s t ä r k e Q d M

dt

, w o n a c h m a n r e g e l n d in B e

t r i e b s v o r g ä n g e e i n z u g r e if e n v e r m a g , 2. A u fz eich n u n g d e r S t r o m s t ä r k e , d a m i t a u s d e n P a p i e r s t r e i f e n die B e la s tu n g e n , S p itze n u n d Z e i tp u n k te w ic h t i g e r B e t r i e b s v o r g ä n g e e n t n o m m e n w e r d e n k ö n n e n , 3. M e s s u n g d e r in l a n g e m Z e i t rä u m e n v e r b r a u c h te n M e n g e n , die

1 K r e t z s c h m e r : Die Ausflußgleichung von De Saint Venant und Wantzel, Z. V. d. I. 1926, S. 980.

* Regeln für die Durchflußmessung mit genormten Düsen und Blenden, 2. Aufl., DIN 1952, 1932; S c h u l t e s : Regeln für die Durchflußmessung mit genormten Düsen und Blenden, Glückauf 1931, S. 567.

s Wi t t e ; Die Durchflußzahlen von Düsen und Staurändern, Techn.

Alech. u. Thermodynam. 1930, S. 34, 72 und 113.

M e n g e n z ä h l u n g , als G ru n d l a g e f ü r W i r t s c h a f t l i c h k e i ts r e c h n u n g e n .

M e ß g e r ä t e .

Im f o l g e n d e n k a n n m it R üc ksic ht auf den R a u m keine v o lls tä n d i g e A u fz ä h l u n g g e b o te n , s o n d e r n n u r a u f e in ig e n e u e o d e r b e s o n d e r s b e m e r k e n s w e r t e , in ih r e r W i r k u n g s w e i s e w e n i g e r b e k a n n te G e r ä t e h i n g e w i e s e n w e r d e n .

G ew ic h tsm e ssu n g .

Die g e n a u s t e M e n g e n m e s s u n g im B e trieb e e r m ö g licht die W a a g e , die in ih r e n e ic h fä h ig e n A u s f ü h r u n g e n f ü r E in z e l w ä g u n g e n V e r k e h r s f e h le r g r e n z e n von bis - 1 2 d e r H ö c h s t b e l a s t u n g hat. D en A u fg a b e n d e r

A nzeige, A u fz e i c h n u n g u n d Z ä h l u n g w ir d sie in S o n d e r a u s f ü h r u n g e n g e r e c h t, im b e s o n d e r n als s e l b s t t ä t i g e S c h ü t t w a a g e u n d H ä n g e b a h n - o d e r F ö r d e r b a n d w a a g e .

Bei einer s e l b s t t ä t i g e n S c h ü t t w a a g e , die ein z ä h le n d e s G e r ä t d a r s te llt , ist d a s W ä g e g u t d em W ä g e b e h ä l t e r g e o r d n e t z u z u f ü h r e n , so d a ß die U n t e r b r e c h u n g d e s S tr o m e s s o f o r t e r f o lg e n k ann, w e n n d e r B e h ä l te r g e f ü l l t ist. Im A ugenblick, in d e m G e w i c h t s g le ic h h e it z w is c h e n W a a g s c h a l e u n d W ä g e g u t b e s te h t, m u ß d e r Z u s t r o m b e r e its u n t e r b r o c h e n sein u n d d e r A b la u f g e ö f f n e t w e r d e n ( B o d e n k l a p p e o d e r K ippen de s W ä g e b e h ä l t e r s ) . N a c h d e r E n t l e e r u n g h a t die G e w ic h ts s c h a le ein Ü b e rg e w ic h t, d a s z u r W i e d e r i n g a n g s e t z u n g d e r Z u f u h r u n d E i n l e i t u n g d e r n ä c h s te n W ä g u n g b e n u t z t w ir d . Ein e S p e r r e s o r g t je d o c h d a f ü r , d a ß die s e r s t e r fo lg e n k ann, w e n n die B o d e n k la p p e o d e r d a s K i p p g e f ä ß in die N o r m a l l a g e z u r ü c k g e k e h r t ist. Die G e n a u ig k e i t d e r a r t i g e r W a a g e n bei d e r M e s s u n g vo n fein g e m a h l e n e m K o h le n s t a u b w u r d e bei G e l e g e n h e i t ein es P r e i s a u s s c h r e i b e n s d e s R e ic h s k o h le n r a t e s s o w o h l f ü r die E i n z e l w ä g u n g als a u c h f ü r lä n g e r e R e i h e n w ä g u n g e n zu e t w a ± 1 »/o f e s t g e s t e l l t 1.

Ähnlich a r b e ite n d e W a a g e n fin d e n als A b sac k - u n d A b f ü l l w a a g e n fü r die V e r p a c k u n g u n d V e r w i e g u n g vo n M a s s e n g ü t e r n V e r w e n d u n g . Bei A b s a c k w a a g e n ist eine S ic h e ru n g d a g e g e n e r f o r d e r l ic h , d a ß v o r d e r A n b r i n g u n g e in e s n eu e n S acke s die n ä c h s te W ä g u n g b e g in n t. Die Z ä h l u n g e r f o l g t bei allen diesen W a a g e n d u r c h einen e in fa c h e n H u b z ä h l e r b e k a n n t e r B a u a r t, d e r die Z a h l d e r A u f- u n d A b b e w e g u n g e n des W a a g e b a l k e n s a u f r e c h n e t. F ü r stü c k ig e G ü t e r w e r d e n d e r a r t i g e W a a g e n bis zu b e t r ä c h tl ic h e n A b m e s s u n g e n r e i h e n m ä ß i g g e b a u t, z. B. f ü r die B e k o h lu n g von K e s s e lh ä u s e r n bis zu 400 k g A u s s c h ü t t u n g e in e r W ä g u n g .

G ü t e r , die ü b e r F ö r d e r b ä n d e r la u fe n , s in d o f t a u f d ie se n o h n e U n t e r b r e c h u n g d e s g le ic h m ä ß ig e n M a t e r i a l f l u s s e s zu v e r w ie g e n . Ein S tück d e s F ö r d e r b a n d e s s e lb s t d i e n t als B rücke d e r W a a g e (A bb. 1).

D a s H e b e l w e r k ü b e r t r ä g t d e n D ru c k d e r L a s t a u f eine N e ig u n g s w a a g e . In A b s tä n d e n , die d e r L ä n g e d e r B rücke e n t s p re c h e n , w i r d die W ä g e v o r r i c h t u n g f r e i g e g e b e n u n d s p ie lt n u n a u f die L a st ein. Sie w ir d d a n n f e s t g e k l e m m t u n d ih re S te llu n g d u r c h eine b e s o n d e r e E in r ic h t u n g , e t w a e inen T a s t z ä h l e r äh n lic h Abb. 14, a u f d a s S chreib- o d e r Z ä h l w e r k ü b e r t r a g e n . D iese

1 S c h u l t e s : Kohlenstaubmengenmesser, Arch. Wärmewirtsch. 1930, S, 371.

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bei d e m b e w e g lic h e K lap p e n je w e ils ein b e s t i m m t e s V o lu m e n e in sch ließ e n u n d n ac h d e r ä n d e r n Seite b e f ö r d e r n . D o r t w ir d d u r c h einen E in b a u am G e h ä u s e die K la p p e n i e d e r g e d r ü c k t u n d d a d u r c h die F lü s s ig k e it zum A b s t r ö m e n g e b r a c h t . W e s e n tlic h f ü r die M e ß g e n a u i g k e i t ist d a b e i n a tü rl ic h , w ie bei allen v o l u m e t r i schen M e ß g e r ä t e n , die S o r g f a l t d e r H e r s t e l l u n g . M a n h a t p r a k t i s c h m it einem a n n ä h e r n d m it d e r W u r z e l a u s d e m D r u c k v e r l u s t s te ig e n d e n S p a l t v e r l u s t zu r e c h n e n . Solche G e r ä t e e ig n e n sich n a m e n tl ic h f ü r zä he F lü s s ig k e ite n .

* B e s o n d e r e B e d e u t u n g u n t e r d e n v o lu m e tr is c h e n M e s s e r n h ab e n in le tz te r Z e it die D r e h k o l b e n - G a s - W a a g e e r f ü l l t a l s o alle 3 A u f g a b e n : A nzeige, Schreiben

u n d Z ä h l e n . W e n n d a s W ä g e g u t in einze lnen G e f ä ß e n ( F ö r d e r - u n d H ä n g e b a h n - , E i s e n b a h n w a g e n ) z u g e f ü h r t w ir d , d e re n E in z e lg e w ic h te v e r s c h ie d e n sind, fin d en s e l b s t t ä t i g e W i e g e v o r r i c h t u n g e n (Abb. 2) V e r w e n d u n g .

A b b . 1. G r u n d s ä t z l i c h e A n o r d n u n g e i n e r F ö r d e r b a n d w a a g e ( L o s e n h a u s e n w e r k in D ü s s e l d o r f ) .

D as V e rsc h ie b e n d e s L a u f g e w i c h t e s w ir d hie r d u r c h ein h e r a b s in k e n d e s G e w i c h t v o r g e n o m m e n . In d em A u genblick, in d em d e r W a a g e b a l k e n e inspie lt, g e l a n g t ein G e s p e r r e zum E in g riff, d a s die auge nblic klic he S t e l l u n g d e s L a u f g e w ic h te s f e s th ä lt; d ie s e w ird d a n n w ie d e r a u f ein Z ä h l- o d e r S c h r e ib w e rk ü b e r t r a g e n .

A b b . 3 . V o l u m e n m e s s e r f ü r F l ü s s i g k e i t e n v o n K l i n k h o f f .

m e s s e r e r l a n g t , die auch als F lü s s i g k e i t s m e s s e r b r a u c h b a r sind. Ein s o lc h e s G e r ä t ze ig t Abb. 4 im Schnitt. Z w e i V e r d r ä n g e r k ö r p e r d r e h e n sich m it k le in ste m Spiel in einem G e h ä u s e u n d b e f ö r d e r n bei je d em

A b b . 2 . S e l b s t t ä t i g e W ä g e v o r r i c h t u n g ( L o s e n h a u s e n w e r k ) .

A uch f ü r F lü s s ig k e ite n b e n u tz t m a n die G e w i c h t s m e s s u n g ; sie h a t hie r je d o c h N a c h te ile bei s o lc h e n F lü s s ig k e ite n , w elc h e die B e r ü h r u n g m it d e m L u f t s a u e r s t o f f n ic h t v e r t r a g e n , w ie b e s o n d e r s K e s s e l s p e i s e w a s s e r . S olche F l ü s s i g k e i t s w a a g e n w e r d e n e n t w e d e r als n o r m a l e K ip p w a a g e n a u s g e b il d e t, o d e r m a n v e r w e n d e t S o n d e r f o r m e n , w ie die b e k a n n te n Kipp- k a s t e n w a s s e r m e s s e r von S te in m ü lle r u n d von E ck a rd t.

V olu /n e/im essu n g.

Die G e r ä t e z u r u n m it te l b a r e n V o l u m e n m e s s u n g f ü r F lü s s ig k e ite n — T r o m m e l - , K olben-, D r e h k o lb e n - u n d T a u m e l s c h e i b e n w a s s e r m e s s e r — sind b e k a n n t.

A n d e r e F l ü s s i g k e i t s m e s s e r a r b e ite n nach ähnliche n G r u n d s ä t z e n w ie Z e l le n v e rd i c h te r. Ein Beispie l h i e r

f ü r ist d e r V o lu m e n m e s s e r von K lin k h o ff (A bb. 3), A b b . 4 . D r e h k o l b e n - G a s m e s s e r d e r A e r z e n e r M a s c h i n e n f a b r i k .

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