GLÜCKAUF
Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift
Nr. 8 24. Februar 1923 59. Jahrg.
Fortschritte im Dampfkraftmaschinenbau durch Verwendung von Höchstdruckdampf.
Von Direktor O. H. H a r t m a n n , Kassel.
(Mitteilung aus dem Ausschuß für Bergtechnik, Wärme- und Kraftwirtschaft.) Ober die jahrzehntelangen Arbeiten und Versuche,
die von Baurat Dr.-Ing. e. h. Wilhelm S c h m i d t und seinen Mitarbeitern zur Einführung höchstgespannten Dampfes vorgenommen worden sind, habe ich 1921 auf der Hauptversammlung des Vereines deutscher Ingenieure in Kassel berichtet1. Hier sollen nur in großen Zügen die Versuchsanlagen, die erzielten praktischen Ergebnisse und
1 H a r t m a n n : Hochdruckdampf bis zu 60 at in der Kraft- und W ärm e
wirtschaft, Z . V. d. I. 1921, S. 663. Auf diesen Aufsatz, dem auch ein großer Teil der nachstehend wiedergegebenen Abbildungen entnommen ist, w ird hier mehrfach zu ruckgegriffen.
Schnfft Orb ScAniftc-d
Abb. 3.
Engrohriger Steilrohrkessei für 60 at.
die Anwendungsmöglichkeiten des Höchstdruckdampfes in der Kraft erzeugenden und Wärme verbrauchenden Industrie, besonders auch im Steinkohlenbergbau, behandelt werden.
Gegen die Einführung von höchstgespanntem Dampf mit Anfangsspannungen über 20 at in den Betrieb von Dampfkraftanlagen hegte sowohl die wissenschaftliche als auch die praktische Technik lange Zeit erhebliche Bedenken.
Die in dieser Richtung liegenden Arbeiten Schmidts waren sogar oft als nutzlos verschwendet bezeichnet worden.
fff) Dieses Urteil hatte sich anschei
nend gebildet, weil der theoretisch mögliche Gewinn bei 50 at An
fangsdruck und 400° Anfangs
temperatur für eine verlustlose Kondensationsmaschine mit 95 % Luftleere und vollständiger adia
batischer Expansion gegenüber 15 at Anfangsspannung nur 12 °/o beträgt.
E r z e u g u n g
h ö c h s tg e s p a n n te n D am p fe s . Die meisten Bedenken brachte man wohl der Erzeugung des höchstgespannten Dampfes ent
gegen, und da diese Frage tat
sächlich von grundlegender Be
deutung für die Praxis ist, sei sie hier zuerst erörtert. Auch früher hatte man schon Kessel für Dampf
drücke bis zu 50 und 60 at gebaut, aber dabei handelte es sich fast nuu' immer um kleine Fahrzeugkessel,
die nur geringe Lebensdauer auf
zuweisen hatten und auch für den Großbetrieb nicht als entwicklungsfähig angesehen werden konnten.
Als Wilhelm Schmidt im Jahre 1910 erneut seinen seit dem Jahre 1885 verfolgten alten Gedanken aufnahm, zur Verbesserung der Dampfkraftmaschine höchstge
spannten Dampf zu verwenden, entschloß er sich, um schnell den Nachweis zu erbringen, daß dessen Erzeugung keinerlei Schwierigkeiten bietet, einen Kessel nach be
kannten Vorbildern als engrohrigen Steilrohrkessel für
4. Abb. 5.
Engrohriger Steilrohrkessel fiir 60 at.
60 at Überdruck ausführen zu lassen. Der Kessel wurde von der Schmidtschen Heißdampf-Gesellschaft entworfen und von der zu damaliger Zeit mit ihr in Interessen
gemeinschaft stehenden Aschersiebener Maschinenbau- Aktiengesellschaft, vormals W . Schmidt & Co., nach diesen Plänen gebaut und in Aschersleben aufgestellt. Er erhielt eine Rostfläche von 1 qm und einschließlich Überhitzer eine gesamte Heizfläche von 72 qm. Er sollte stündlich bei einer Rostbelastung von 100 kg/qm Steinkohle von 7500 WE/kg etwa 700 kg bis auf 450° überhitzten Heiß
dampf von 60 at erzeugen. Der Aufbau des Kessels ist aus den Abb. 1—5 zu erkennen.
Da die Kesselwassertemperatur von 275° bei 60 at Dampfdruck schon reichlich hoch ist, so daß eine genügende Abkühlung der Feuergase an Verdampfungsheizflächen nicht erwartet werden konnte, wurde der letzte von den Feuergasen bestrichene Kesselteil als Vorwärmer ausgebildet und dadurch bei normaler Rostbeanspruchung eine Ab
kühlung der Feuergase auf etwa 20 0 - 2 3 0 ° erzielt. Der Höchstdruckkessel hat bei seiner Inbetriebnahme im Jahre 1911 von vornherein allen Betriebsanforderungen ent
sprochen; nur die Wasserstandsgläser machten Schwierig
keiten, die aber inzwischen durch andere Ausbildung der Wasserstandsanzeiger behoben worden sind. Ferner zeigten sich in dem im letzten Heizzug liegenden, als Vorwärmer wirkenden Kesselteil nach 12 000—13 000 Heizstunden die üblichen Korrosionserscheinungen, da eine Speisewasser
entgasungsanlage nicht vorhanden war.
Nach etwa 5000-6000 st Betriebszeit wurde die* Rost
fläche des Kessels zur Steigerung der Dampferzeugung auf 1,44 qm vergrößert und die Kesselleistung bei angestrengtem Betrieb und gutem Kesselzug bis auf 1340 kg/st erhöht.
Die auf den Verdampferteil entfallende Dampfleistung erreichte dadurch eine Höhe wie bei den besten Hoch
leistungskesseln bekannter Bauart (52 kg/qm). Auch dieser angestrengte Betrieb hat dem Kessel nicht geschadet.
Zuzugeben ist, daß der erste Versuchskessel in seinem Aufbau verbessert werden kann, er hat jedoch trotz seiner Mängel in den Jahren 1911 — 1914 und 1916 — 1918 bei den Aschersiebener Versuchen, zeitweilig auch als Betriebskessel der Aschersiebener Maschinenfabrik in mehrmonatigem Tag- und Nachtbetriebe mit außergewöhnlich schmutzigem Speisewasser, teilweise z. B. mit Grubenwasser aus einer Braunkohlengrube, gut gearbeitet. Nach Kriegsende konnte der Kessel ohne Änderung in der Wernigeroder Zweig
niederlassung der Schmidtschen Heißdampf-Gesellschaft zur Fortsetzung der während des Krieges zeitweise unter
brochenen Höchstdruckversuchö wieder aufgebaut werden.
Er hat bis jetzt überschläglich 15 000-16 000 Heizstunden aufzuweisen. Dabei ist er mindestens 1500 mal angeheizt worden, was bekanntlich erheblich ungünstiger wirkt als eine längere gleichmäßige Beheizung.
Auf Grund der mit diesem Kessel gemachten Erfahrungen können jetzt Höchstdruckkessel mit 20 und mehr Quadrat
meter Rostfläche durchaus betriebssicher ausgeführt werden.
Auf der Hauptversammlung des V. D. I. im Juni 1921 in Kassel wurde der Einwand erhoben, daß die Dampf- und Wassersammler des Versuchskessels zu klein seien, um für den Großbetrieb verwendet werden zu können. Das mag unter gewissen Verhältnissen als zutreffend zugegeben werden, jedoch muß man auch die neuen Gesichtspunkte, die bei Verwendung höchster Betriebsspannungen auf- treten, in Berücksichtigung ziehen. So ist z. B. zu erwarten, daß die Dampfblasen bei hohem Druck eine wesentlich geringere Größe besitzen als bei üblichem Druck; sie werden daher beim Aufsteigen nicht soviel Wasser mit
reißen wie sonst. Auch werden bei den durch die Entnahme großer Dampfmengen verursachten Druckschwankungen
Abb. 9. Aus einem Stück geschmiedete Trommel.
Betriebsdruck ein derartiges Dampf
gewicht aufspeichern, so müßte der Dampfraum einen Inhalt von 33 cbm haben, was bei Steilrohrkesseln ohne Dampfsammler bei auf der Mitte liegendem Wasserspiegel zwei Ober
trommeln von 2,5 m Durchmesser erfordern würde.
Im vorliegenden Falle sind Ober
trommeln von 1200 und Untertrom
meln von 900 mm Durchmesser vor
gesehen. Ich bin aber der Ansicht, daß in sehr vielen Fällen eine weitere Beschränkung der Trommeldurch
messer zulässig und aus Rücksicht auf die Anlagekosten auch er
wünscht ist.
Zum Vergleich seien die bemer
kenswerten Erfahrungen der Marine im Wasserrohrkesselbau herange
zogen. Dort hat man Belastungen der Verdampfungsoberfläche bis zu 6000 kg/qm und bei Kesseln von 58 t stündlicher Dampferzeugung einen Wasserinhalt von 17 cbm und einen Dampfraum von 5,8cbm. Dampfsammler sind über
haupt nicht vorhanden. Dabei treten dort bei weitem größere Schwankungen im Kraftbedarf auf als in ortfesten Betrieben.
Für den in den Abb. 6 - 8 dargestellten Kessel sind nahtlose, aus einem Stück geschmiedete Trommeln vor
gesehen, von denen die Firma Krupp bereits einige Probe
ausführungen geliefert hat. Eine davon mit 1200 mm lichtem Durchmesser zeigt Abb. 9. An den mit solchen das denkbar Vollkommenste darstellenden Behältern ver
sehenen Höchstdruckkesseln ist jede Niet- und Schweiß
verbindung vermieden. Zusätzliche Materialspannungen, die durch Nieten oder Schweißen entstehen können, treten i I !
! i !
Abb. 7.
Entwurf eines Höchstdruckkessels für 60 at Betriebsdruck.
nach unten n icht plötzlich so große Dampfmassen aus dem Wasservorrat frei wie bei den üblichen Spannungen.
Das Überkochen der Höchstdruckkessel ist daher lange nicht in dem Maße zu befürchten wie bei den landläufigen Spannungen. Aus 1 cbm heißen Wassers von 15 at Über
druck werden z. B. bei Druckentlastung auf 14 at Über
druck 5,15 kg Dampf frei, während bei einer Druckabnahme um 1 at bei 60 at Überdruck nur 2,3 kg Dampf entstehen.
Für gleiche Druckschwankung ist also die Belastung der Verdampfungsoberfläche wesentlich geringer. Die Abb. 6 - 8 zeigen den Entwurf eines Höchstdruckkessels für 60 at Betriebsdruck bei einer stündlichen Dampferzeugung von 10 t. Der Kessel ist wie der Versuchskessel in Vorwärmer, Überhitzer und Verdampfer gegliedert. Wenn es gelingt, das Speisewasser völlig zu entlüften, dann sind auch gegen diese Bauart keine Bedenken geltend zu machen. Der Wasser- und der Dampfraum dieses Kessels lassen sich nämlich verhältnismäßig günstig gestalten. Der Wasserraum enthält 21 cbm bei einer Verdampfungsoberfläche von 2X8,7 qm, der Dampfraum etwa 9 cbm bei einer Fassung von 260 kg Dampf. Wollte man in einem Kessel mit !5at
daher nicht auf. Das Behältermaterial selbst ist völlig spannungsfrei, da die Behälter nach ihrer Bearbeitung noch einmal ausgegliiht werden.
Gegen das Verhalten des Behältermaterials bei den in Frage kommenden Dampftemperaturen von 260—280°
sind wiederholt Bedenken geltend gemacht worden. Man hat angeführt, daß das Material gerade in der Zone der Blaubrüchigkeit beansprucht werde und daher mit der Zeit Ermüdungserscheinungen zeigen müsse. Bei dieser Folgerung ist man wohl von den an ändern Stellen ge
machten ungünstigen Erfahrungen bei Steilrohrkesseln aus
gegangen und hat diese auf die neue Bauart der Höchst
druckkessel übertragen, dabei aber vergessen, daß hier bei der Konstruktion völlig neue Gesichtspunkte maßgebend gewesen sind. Die Wandtemperaturen an Höchstdruck
kesseln sind z. B. nicht höher als jetzt schon vielfach bei 15—20 at Betriebsdruck. Da diese Frage von größter Bedeutung für die Einführung von Höchstdruckdampf ist, soll kurz darauf eingegangen werden.
Die Höchstdruckkessel werden so gebaut, daß keine heißen Feuergase die Trommelwände berühren, und zwar erfolgt der Schutz durch Böden, die in gewissen Abständen von der Behälterwand angebracht sind. Diese Anordnung gestattet im Betriebe eine Überwachung der Rohreinwalz
stellen. Der Schutzboden ist außerdem so unterteilt, daß sich die Wasserrohre bei Wärmedehnungen zu bewegen vermögen, Schwingungen dagegen, die ein Lockern der Einwalzstellen verursachen könnten, verhindert werden.
Die Behälterwände selbst können infolge dieser Maßnahme durchweg nur die Sättigungstemperatur des Dampfes an
nehmen, da in ihnen an keiner Stelle ein merklicher Wärmefluß vorhanden ist. Messungen des Halberstädter Dampfkesselüberwachungsvereins haben ergeben, daß die Temperatur im Isolierraum unterhalb der vordem Ober
trommel nur 300° beträgt. Die Wandtemperatur der Kesseltrommeln beläuft sich z. B. bei 60 at Überdruck an allen Stellen gleichmäßig auf etwa 275°. Außer der Betriebsspannung treten also in der W and keine Wärme
spannungen irgendwelcher Art hinzu. Höchstenfalls dürfte das Behältermaterial an den Einwalzstellen der Rohre durch das Walzen im kalten Zustande eine zusätzliche Beanspruchung erhalten, die aber keinesfalls schädlich sein kann, denn die dauernde Dichthaltung der Einwalz- stellen der Verdampferrohre an dem Versuchskessel hat keine Schwierigkeiten bereitet. Der Zwischenboden bietet überdies den Vorteil, daß man für die Herstellung der Behälter nicht auf Feuerblech von geringer Festigkeit beschränkt ist, sondern Material von höherer Festigkeit verwenden und infolgedessen den Betriebsdruck noch weiter als auf 60 at steigern kann. Die Firma Krupp will z. B. für die Behälter eine Stahlsorte verwenden, die bei 2 S 0 - 3 0 0 0 das Höchstmaß der Festigkeit besitzt.
Die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften der für die geschmiedeten Behälter zu verwendenden Stahlsorte ver
anschaulicht Abb. 10.
Vergleichsweise seien die Wandtemperaturen an einem Steilrohrkessel für 20 at Betriebsdruck betrachtet, der im Rohrboden eine Wandstärke von 42 mm besitzt und dessen obere vordere Trommel auf der Unterseite durch die Feuergase in üblicher Weise beheizt wird. Nimmt man eine Wärmeübertragung von rd. 30000 W E auf 1 qm
Abb. 10. Festigkeitseigenschaften des Behältermaterials von Höchstdruckkesseln.
Heizfläche an, so ist in der W and selbst zur Ableitung dieser Wärme ein Temperaturgefälle von etwa 27° er
forderlich. Von der W and an hat das Wasser bei reiner Oberfläche noch eine Temperaturerhöhung von 10° zu erwarten. Die Außentemperatur derTrommelwand auf der Unterseite muß daher mindestens 214 + 27 + 10 = 251° sein.
Findet auf der Innenseite starkes Aufkochen des Wassers statt, oder ist ein Kesselsteinbelag vorhanden, so sind Wandaußentemperaturen von 275° und noch weit mehr nicht zu vermeiden. Zu den Beanspruchungen durch den innern Betriebsdruck treten also noch erhebliche Wärmespannungen. Ermüdungserscheinungen im Material müssen sich daher geltend machen. Die einseitige Be
heizung ruft bei genieteten Trommeln infolge Werfens außerdem starke Beanspruchungen in den Nietnähten her
vor, die in neuerer Zeit zu vielfachen Störungen Anlaß gegeben haben. Diesen Erscheinungen sollte von den Kesselbauern mehr Aufmerksamkeit als bisher geschenkt werden. Auch bei Kesseln für die üblichen Betriebs
spannungen würde, wie aus dieser Betrachtung hervor
geht, die Anbringung eines Schutzbodens vor den im ersten Heizzuge liegenden Behältern von großem Wert sein.
Zur Beseitigung aller Bedenken hinsichtlich der Er
müdungserscheinungen des Kesselmaterials bei Hochdruck hat die Hanomag vorgeschlagen, eine der im Betrieb gewesenen Trommeln des Versuchskessels auszubauen und ihr zu Versuchszwecken zur Verfügung zu stellen.
Diesem Wunsch ist entsprochen worden und das Versuchs
ergebnis für die ausgebaute hintere Obertrommel dem
nächst zu erwarten. Die Firma liefert zum Ersatz eine von Krupp hergestellte Trommel von 800 mm Durch
messer, die in den Versuchskessel eingebaut wird.
Auf die schon berührte Vorwärmerfrage sei noch einmal kurz eingegangen. Wenn man Bedenken gegen
über den schmiedeeisernen Rauchgasvorwärmern hegt, steht nichts im Wege, gußeiserne der üblichen Bauart für niedrigen Druck hinter den Kessel zu schalten. Speist man den Vorwärmer durch eine Zentrifugalpumpe, so hat man nur die Speisepumpe zu regeln, die das vor
gewärmte Speisewasser dem Vorwärmer entnimmt und in den Hochdruckkessel weiterdrückt. Bei einer solchen
Anordnung läßt sich auch bequem eine Speisewasser
entgasung anwenden. Weiter hat man es natürlich in der Hand, zwecks einfacher Bedienung der Höchstdruck
kessel selbsttätige Speisevorrichtungen wie bei ändern Kesseln zu verwenden. Da die vordere Kesseltrommel vor der Einwirkung der Feuergase geschützt ist, kann man zudem selbst bei kleinen Trommeldurchmessern mit den Schwankungen des Wasserspiegels sehr weit gehen und auf diese Weise einen ausreichenden Speiseraum schaffen. In dem in den Abb. 6—8 wiedergegebenen Kessel kann man zwischen höchstem und tiefstem Wasserstand einen Unterschied von 600 mm zulassen, was einem zu verdampfenden Wassergewicht von 6900 kg entspricht.
Der Kessel könnte also ohne Speisung und ohne Gefahr des Erglühens irgendwelcher Teile länger als 40 min mit normaler Belastung betrieben werden.
Die noch vielfach bestehenden Bedenken gegen die Erzeugung höchstgespannten Dampfes dürften demnach als beseitigt gelten können.
Neben der Erzeugung so hoch gespannten Dampfes hat auch seine Fortleitung erhebliche Bedenken erregt.
Diese bietet jedoch erst recht keine Schwierigkeiten. Da das spezifische Dampfvolumen z. B. bei 60 at und 4 0 0 0 nur etwa 0,05 cbm/kg beträgt, erhalten die Dampfleitungen bei gleicher Dampfgeschwindigkeit und anteilig gleichem Spannungsabfall weniger als 1k des Querschnittes für 10 at.
Eine Leitung, die für l Oat Dampfdruck und ein Dampf
gewicht von 25 000 kg/st einen Durchmesser von 300 mm erhält, erfordert für 60 at bei einer Dampfgeschwindigkeit von 30 m/sek nur noch einen Durchmesser von 120 mm.
Die Dichtung der Rohrflansche bietet ebenfalls keine Schwierigkeiten, denn kleine Rohrflansche sind viel leichter zu dichten als große.
V e r s u c h e m i t H ö c h s t d r u c k m a s c h i n e n . Gleichzeitig mit der Inbetriebnahme des Höchstdruck
versuchskessels wurden Versuche mit Höchstdruck-Kolben
maschinen aufgenommen, und zwar sowohl mit langsam
laufenden Maschinen unter Verwendung der üblichen Konstruktionselemente nach Art der bekannten Schmidt- schen Heißdampf-Tandemmaschine (s. die Abb. 11-14) als auch mit Schnelläufern mit dampfgesteuerten Einlaß
ventilen. Nach jahrelangen Studien und Versuchen fand Schmidt schließlich durch Anwendung des Höchstdruck
dampfes in Verbindung mit Zwischenüberhitzung und mehrstufiger, sehr weitgehender Expansion das Mittel zur Verbesserung der Kolbendampfmaschine mit Kondensation.
Als Mittel für die Zwischenüberhitzung benutzte er höchstgespannten, gesättigten Kesseldampf mit einer Tem
peratur von etwa 275°. Damit gelang es, Dampftem
peraturen von 220 — 250° in den untern Stufen zu erhalten.
Eine auf Grund dieser neuen Erkenntnisse nach Zeich
nungen der Heißdampfgesellschaft von der Hanomag gebaute vierstufige Höchstdruckmaschine (s. die Abb.
11—14), die im Laufe des Jahres 1921 erprobt worden ist, ergab bei 55 at Anfangsdruck, 95 °/o Luftleere im Kondensator, 435° Frischdampftemperatur, 250° vor dem zweiten Mitteldruck- und 2 2 0 0 vor dem Niederdruck
zylinder einen Betriebsdampfverbrauch von 2,33 kg, ohne den für die Zwischenüberhitzung erforderlichen Sattdampf, und einen gesamten Wärmeverbrauch einschließlich der Zwischenüberhitzungswärme für 1 PSi/st von 2070 W E.
Rechnet man die für die Zwischenüberhitzung aufgewendete Wärme auf überhitzten Frischdampf um, so stellt sich ein gesamter Dampfverbrauch von 2,62 kg für 1 PSi/st ein.
Auf Grund der gefundenen Ergebnisse läßt sich wohl behaupten, daß die Kolbendampfmaschine für Konden
sationsbetrieb nunmehr am Ende der Entwicklung an
gelangt ist und in Zukunft, wenigstens auf dem bisher beschrittenen Wege, nur noch geringfügige Verbesserungen möglich sein werden. Kondensationsmaschinen der vor
stehend erwähnten Bauweise werden sich zum Antrieb von Fluß- und Seeschiffen, von Kolbenpumpen, Kolben
kompressoren u. dgl. ein weites Anwendungsgebiet sichern, und zwar besonders in den Größen, in denen die Dampf
turbine mit der Kolbenmaschine noch nicht wettbewerbs
fähig ist, d. h. für Leistungen unter 1500 PS.
Die Versuche an der vierstufigen Höchstdruckmaschine haben gegenüber den heutigen besten Versuchszahlen im Dampfmaschinenbau eine Wärmeersparnis von 22 °/o nach
gewiesen. Ein Vergleich der Zahlen von erstklassigen Betriebsmaschinen mit den neuen Ergebnissen zeigt eine Verminderung des Wärme- bzw. Kohlenverbrauches um 3 0 % , denn mit den Schmidtschen Höchstdruck-Konden
sationsmaschinen ist bei 80 °/o Kesselwirkungsgrad ein Steinkohlenverbrauch von 0,366 kg erreichbar.
Vielfach wird nun die Frage auftauchen, ob der Weg, der zur Erzielung des angegebenen Fortschrittes ein
geschlagen werden muß, nicht zu verwickelt ist. Wie vorhin schon erwähnt wurde, erfolgt die Zwischenüber
hitzung durch hochgespannten Kesseldampf. Die Zwischen
überhitzer erfordern keine besondere Bedienung; sie sind gleichzeitig Aufnehmer und daher in der Nähe der Maschine aufgestellt. Wenn man jede Kondensatrückförderpumpe ersparen will, ordnet man sie so hoch an, daß das Kondensat aus den Heizschlangen von selbst nach dem Kessel zurück
fließen kann. Besondere Beobachtung erfordern also diese Vorrichtungen nicht, und daher ist auch keine Erschwerung des Betriebes mit ihrer Verwendung verknüpft.
Bei den heutigen Verhältnissen wird es natürlich nicht immer möglich sein, vorhandene unwirtschaftliche Anlagen einfach stillzusetzen und dafür neue Höchstdruckanlagen aufzustellen. Aber auch schon unter Aufwand ge
ringerer Mittel lassen sich beträchtliche Ersparnisse erzielen. Beispielsweise kann man bei Vergröße
rung von Dampfanlagen oder beim Ersatz alter Kesselanlagen Höchstdruckkessel mit möglichst hohem Betriebsdruck aufstellen und den in diesen Höchstdruckkesseln erzeugten Dampf zunächst nach dem in Abb. 15 wiedergegebenen Schema in Höchstdruckmaschinen entspannen und dann mit in die Frischdampfleitung der übrigen Maschinen Abb. 11. Höchstdruck-Versuchsmaschine (Hochdruckseite).
Abb. 13.
Vierstufige Höchstdruck - Versuchsmaschine.
hineinschicken. Da für diesen vorgeschalteten neuen Kraftmaschinenteil als Wärmeaufwand nur der wirklich in Arbeit umgesetzte Wärmebetrag sowie die etwa auf
tretenden Strahlungs- und mechanischen Verluste zu rechnen sind, ist hier mit einem sehr günstigen Tilgungs
satz zu rechnen. Aus derart vorgeschalteten Höchstdruck
anlagen können übrigens ganz erhebliche Leistungen
erzielt werden. Der Dampfverbrauch für 1 KWst beträgt z. B.
bei 60 at Anfangsspannung und einem Betriebsdruck von 10 at Überdruck in der vorhandenen Kesselanlage, der hier als Gegendruck in Betracht kommt, nur etwa 12,5 kg. Ver
größert man also eine Anlage um beispielsweise 25 000 kg Dampf in 1 st, so können bei nur wenig mehr Brennstoffauf
wand 2000 KW elektrische Energie mehr gewonnen werden.
anlagen eingebaut oder durch Abhitze von G lüh
öfen oder durch Abhitze liefernde andere Wärme
quellen beheizt, womit ein weiterer Wärmegewinn erzielt wird. Diese Kessel wirken dann nur als Heizungskessel, bei denen der Heizdruck von 1,5 af abs. auf 60-100 at erhöht worden ist. Wenn man sie mit Rohrsystemen verbindet, die z. B. in dem Kesselwasser der Hauptkesselanlage oder in einem Wärmespeicher liegen, läßt sich der Druck in diesen Heizungskesseln leicht auf einer bestimmten Höhe halten, auch wenn einmal die Maschine gering belastet oder gänzlich abgestellt ist. Die überschüssige Wärme geht in einem solchen Betriebszustande an das Kessel- oder Speicher
wasser über. Wärmeverluste werden dabei ver
mieden.
Abb. 14. Ansicht der vierstufigen Höchstdruck-Versuchsmaschine. Neue große Anlagen für reine Krafterzeu- Ein Plan dieser Art ist für ein großes Stahlwerk im
Ruhrbezirk bearbeitet worden. Die Anlagekosten der vor
geschalteten Höchstdruckanlage sind doppelt so hoch ver
anschlagt wie die für eine gleich starke Anlage mit Konden
sationsbetrieb. Die entwerfende Kesselfabrik hat die Kessel
bauart aus Sicherheitsgründen für die Erstausführung etwas teuer gewählt, so daß sich bei gleicher Abschreibung eine etwas ungünstigere Verzinsung des Anlagekapitals errechnet als bei einer Anlage für 15 at und Kondensationsbetrieb.
Durch geeignete Konstruktionen werden sich die Anlage
kosten um 30 bis höchstens 50°/o höher stellen als bei An
lagen für 15—20 at Betriebsdruck. Dann ergibt sich aber gleich ein anderes Bild von der Wirtschaftlichkeit. Außer
dem ist die volkswirtschaftliche Bedeutung der jährlichen Er
sparnis von 11 000 t Kohle in Anschlag zu bringen. Unsere Hüttenwerke können vielfach nicht voll betrieben werden, weil ihnen infolge des Versailler Vertrages der erforderliche Brennstoff fehlt. Mit den auf einem Hüttenwerk durch die Höchstdruckanlage freiwerdenden 11 000 t Steinkohle ließen sich mindestens 11 000 t Stahl mehr erzeugen. Da die Einrichtungen zur Stahlerzeugung an sich vorhanden, nur zurzeit nicht voll ausnutzbar
sind, kann man den erzielbaren mittelbaren Vorteil leicht veran
schlagen. Er übertrifft erheblich die in Mark ausdrückbare Kohlenerspar
nis und gestattet die Abschreibung einer solchen Neuanlage in kürzester Frist.
Auch für die Verbesserung vor
handener Dampfkraftanlagen bieten sich ohne Steigerung der Betriebs
spannung neue Wege. Entweder braucht man nur Zwischen
überhitzung einzuführen, oder man schafft noch besser neue große Niederdruckzylinder an, die mit Zwischenüber
hitzung und hoher Luftleere betrieben werden. Dadurch sind, je nach den vorliegenden Verhältnissen, bei Konden
sationsbetrieb 8 - 1 5 % an Wärme zu ersparen. Für Ab
dampfmaschinen ist dies von besonderer Bedeutung. Die Zwischenüberhitzung müßte in einem solchen Falle durch hochgespannten Dampf besorgt werden, den ein beson
derer Höchstdruckkessel liefert. Solche Überhitzungskessel
gung sollte man als Höchstdruckdampfanlagen von vornherein derart bauen, daß man die Höchstdruck
stufe als Kolbenmaschine und die Niederdruckstufe unter Vorschaltung eines Wärmespeichers oder Zwischenver
dampfers als Turbine ausbildet, wobei der Zwischendampf in der beschriebenen Weise überhitzt wird. Auf diese Weise gestaltet sich die Wirtschaftlichkeit einer Dampf
kraftanlage bei Kondensationsbetrieb am günstigsten.
H ö c h s t d r u c k d a m p f i m G e g e n d r u c k b e t r i e b . Noch größere wirtschaftliche Vorteile als bei Kon
densationsbetrieb ergibt die Anwendung höchstgespannten Dampfes im Gegendruckbetrieb mit Abwärmeverwertung, denn hierbei sind die erzielbaren Leistungen aus einem bestimmten Dampfgewicht ganz erheblich höher als bei Verwendung der üblichen Betriebsspannungen. Auffallend ist, daß man sich bisher ängstlich mit dem Anfangsdruck bei Gegendruckmaschinen in den Grenzen der Kon
densationsmaschine bewegt und sich für die Gegendruck
maschine mit ihren ab-
t
weichenden Betriebsbedingungen nicht um eine unabhängige Ent
wicklung bemüht hat.
Schmidt hatte bereits im Jahre 1911 in Aussicht genommen, eine Ver
kupplung von Kraft- und Wärmewirtschaft derge-
werden zweckmäßig in die Feuerzüge vorhandener Kessel- Abb. 15. Schema für die Vorschaltung einer Höchstdruckanlage.
stalt herbeizuführen, daß er hochgespannten Dampf von 60-100 at in wasserlosen, explosionssichern Schnell
verdampfern erzeugte und diesen Dampf in Hochdruck- Schnelläufern mit 1000 -1500 Uml./min bis auf 2 at Gegen
druck entspannte. Der Abdampf dieser Schnelläufer sollte dann zur Beheizung von Häusergruppen und die erhaltene Dampfarbeit zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden. Letztere sollte zu Beleuchtungszwecken, zum Betriebe von Aufzügen, des Kleingewerbes usw. dienen und der damals einsetzenden Zentralisation durch Über
landkraftwerke entgegenwirken. Ehe diese Pläne sich bis zur praktischen Erprobung verdichteten, trat der Krieg ein und lenkte die ganzen Arbeiten in ein anderes Fahrwasser.
dargestellt im Druck-Volumendiagramm.
Nach Kriegsende habe ich die Frage der Höchstdruck- Gegendruckmaschine erneut aufgenommen und bin nach eingehender Untersuchung des ganzen Gebietes zu Er
kenntnissen gelangt, die der Verkupplung von Kraft- und Wärmewirtschaft neue Wege und Entwicklungsmöglich
keiten weisen. Wenn man beispielsweise den Anfangs
druck bei Gegendruckbetrieb auf 30 at erhöht, ist der Einfluß der Höhe des Gegendruckes auf den Dampf
verbrauch nur gering. Dieses Verhalten sei zunächst an Hand des Druck-Volumendiagramms in Abb. 16 er
läutert. Die Kurve v ist für einen Anfangsdruck von 60 at und 400° Anfangstemperatur als Adiabate gezeichnet und die darunterliegende Fläche F stellt in bekannter Weise das Arbeitsvermögen für 1 kg Dampf in bestimmtem Maßstabe dar. Bei Gegendruckbetrieb, im vorliegenden Falle also z.B. bei 6at Gegendruck, kommt nun der untere Flächenteil / i für die Arbeitsabgabe nicht mehr in Betracht.
Bei dem üblichen Anfangsdruck von 15 at ist also als Arbeitsfläche nur noch / 2 wirksam. Der Flächenteil f 2 ist im Verhältnis zu der in Fortfall kommenden Fläche f i klein. Eine Gegendruckmaschine der bis jetzt üblichen
Bauart kann also nur einen geringen Bruchteil des Arbeits
vermögens des Dampfes ausnutzen. Je höher der Gegen
druck wird, desto kleiner wird die Fläche und daher bringt bei Gegendruckbetrieb schon eine verhältnismäßig geringe Druckerhöhung einen entsprechenden Arbeits
gewinn. Für 60 at Anfangsdruck wird die Fläche / 3 im Verhältnis zu / 2 recht groß und der Arbeitsgewinn er
heblich. Daher wird der Einfluß hohen Anfangsdruckes auf die Arbeitsleistung desto größer, je höher der Gegen
druck ist, wie aus Abb. 16 ohne weiteres hervorgeht.
Am deutlichsten kommt das bei Gegendruckmaschinen vorhandene eigenartige Zusammenwirken von Hochdruck
anfangsspannung und Gegendruckspannung bei Frisch
dampfspannungen von 30 at an in einem D-G-Diagramm zum Ausdruck, in dem als Abszissen die Gegendrücke und als Ordinate der Dampfverbrauch für 1 PS/st der verlustfreien Maschine aufgetragen sind. In Abb. 17 ist dies für überhitzten Dampf von 400° geschehen. Die Punkte gleichen Anfangsdruckes sind miteinander ver
bunden. Dann ergibt sich eine kennzeichnende Kurven
schar. Die Kurven bis zu 25 at Anfangsdruck zeigen mit steigendem Gegendruck ein starkes Anwachsen. In der Nähe von 30 at bilden sie für die in der Praxis üblichen Gegendrücke annähernd eine unter einem spitzen Winkel zur Abszissenachse geneigte gerade Linie, und bei noch hohem Dampfspannungen sind sie anfangs schwach gekrümmte Kurven, von denen die Tangenten des Neigungswinkels mit zunehmendem Gegendruck etwas abnehmen.
Hieraus folgt also: Für niedrige Anfangsdrücke nimmt bei höhern Gegendrücken der Dampf verbrauch für die Leistungseinheit sehr große Werte an, wodurch die Aus
nutzung des Dampfes zur Arbeitsleistung vor seiner Ver
wendung als Heizdampf nicht mehr lohnt.
Bei Dampfspannungen über 30 at ist dagegen die Zu
nahme des Dampf Verbrauches für Gegendrücke bis l Oat
0 2 V <f 10 12 wat
GeasndrucM
Abb. 17. Zunahme des Dampfverbrauchs für verschiedene Anfangsdrücke und steigenden Gegendruck für
überhitzten Dampf von 400 °.
und mehr mit steigendem Gegendruck nur klein und unveränderlich oder sogar abnehmend, so daß die aus einem bestimmten Fieizdampfgewicht erzielbare Leistung nur wenig abnimmt.
Aus einigen besonders hervorgehobenen Beispielen für 2, 6 und 12 at Gegendruck in den Zahlentafeln 1 und 2 sind die erreichbaren Vorteile leicht zu ersehen.
Zahlentafel 1.
The or e t i s c h e r hä l t l i c h e L e i s t u n g in PSo aus 1000 kg D a m p f je st für t r ocken-gesä t t i gt en
A n f a n g s z u s t a n d .
Gegendruck in at abs. 2 6 12
Anfangsdruck in at abs.
.15 134,0 64,0 17,4
30 181,0 116,0 70,0
60 222,0 160,0 117,0
Zahlentafel 2.
The or e t i s c h e r h ä l t l i c h e L e i s t u n g in PSo aus 1000 kg D a m p f je st f ü r 400° An f a n g s t e mp e r a t u r .
Gegendruck in at abs. 2 6 12
Anfangsdruck in at abs.
15 185,5 92,7 23,7
30 228,0 149,0 90,0
60 268,0 196,0 147,0
Die Zahlen geben bei drei verschiedenen Anfangs
spannungen die aus 1000 kg Dampf je st erhältliche theoretische Leistung in PSo an. Bei 2 at Gegendruck und 15 at Anfangsdruck ist z. B. (s. Zahlentafel 2) die Leistung aus 1000 kg Dampf je st 185,5 PS, bei 60 at Gegendruck bereits 268 PS, also um 45 % größer. Bei 6 at Gegen
druck und 15 at Anfangsdruck ist die Leistung nur noch 92,7 PS, bei 60 at dagegen noch 196, also um 112 % größer. Für 12 at Gegendruck wird der Unterschied noch augenfälliger. Während man bei 15 at Anfangsdruck nur noch eine Leistung von 23,7 PS erhält, die Gegendruck- maschine für 15 at Anfangsdruck also nur noch eine tot?
Eisenmasse darstellt, ist die Leistung bei 60 at immer noch 147 PS, also sechsmal so groß. Aus diesen Beispielen erhellt die große Bedeutung höchstgespannten Dampfes im Gegendruckbetriebe, besonders wenn man sich immer vor Augen hält, daß die Kilowattstunde, mit reichlichen Zuschlägen für Kesselverlust sowie Ausstrahlungs- und mechanische Verluste gerechnet, nur einen Wärmeaufwand von 1400 W E in Brennstoff erfordert. Das bedeutet für 1 KWst, auf Kohle von 7500 WE/ kg bezogen, einen Kohlenverbrauch von 0,187 kg. Voraussetzung ist dabei, daß die Abwärme für andere Zwecke, sei es für weitere Kraft
erzeugung oder für Heizzwecke, voll nutzbar gemacht wird.
Betrachtet man jedoch die für Heizzwecke zur Ver
fügung stehende Wärme als zur Leistung von 1 PSe/st mit aufgewendet, dann kann man leicht durch die in Abb. 18 gezeigte Darstellung einen Überblick gewinnen, welcher Anfangsdruck und welche Betriebsart der Maschine bei Abgabe einer bestimmten Heizwärme und bei einem bestimmten Heizdruck am zweckmäßigsten ist. Diesem Schaubild liegt ein Heizdruck von 3 at abs. zugrunde, der bei einer Hochdruck-Gegendruckmaschine mit 60 at Anfangsdruck eine größte Heizwärmeabgabe von 2410 W E für 1 PSe/st erlaubt. Diese Maschine ist für diesen Fall
zugleich auch die wirtschaftlichste. Je mehr Gesamtwärme die Maschine zu ihrem Betriebe erfordert, desto größer ist natürlich die erhältliche Heizwärme für 1 PSe/st, ohne daß dies etwa ein Zeichen ihrer besondern Zweckmäßig
keit wäre. Für die Verkopplung von Kraft- und Wärme
wirtschaft ist immer diejenige Maschine die beste, die aus einem bestimmten Heizdampfgewicht die größte Leistung ergibt.
kca//PSch
Abb. 18. Wärmeverbrauch und Heizwärme von Kolbenmaschinen bei 3 at abs. Heizdruck.
ln den Zahlentafeln 3 und 4 sind noch die Wärme
verbrauchszahlen von Gegendruckkolbenmaschinen und Gegendruckturbinen für 1 Nutz-PSst bei 15, 30 und 60 at Anfangsdruck mit 2, 6 und 12 at Gegendruck zusammen
gestellt. Wie aus der Zahlentafel 3 hervorgeht, sind mit Kolbenmaschinen bei niedrigen Gegendrücken bis zu 6 at und hohem Anfangsdruck von 60 at ungefähr dieselben Wärmeverbrauchszahlen zu erhalten wie mit Konden
sationsmaschinen der üblichen Bauweise. Zahlentafel 4 zeigt, daß sich auch bei Gegendruckturbinen durch Ver
wendung des Höchstdruckdampfes recht erhebliche Erspar
nisse erzielen lassen, wenn sie auch nicht ganz so hoch Zahlentafel 3.
W ä r m e v e r b r a u c h von G e g e n d r u c k k o l b e n ma s c h i n e n f ür ver s ch i e d e n e Anf angs - u n d
G e g e n d r ü c k e f ür 1 PSe/st in WE.
Gegendruck in at 2 6 12
Anfangsdruck in at 15
30 60
5 200 3 860 2 990
10 000 5 730 3 880
8 600 4 990 Zahlentafel 4.
W ä r m e v e r b r a u c h v o n G e g e n d r u c k t u r b i n e n f ü r v e r s c h i e d e n e A n f a n g s - u n d G e g e n
d r ü c k e f ü r 1 PSe/st in W E.
Gegendruck in at 2 6 12
Anfangsdruck in at 15
30 60
5 860 5 150 4 310
11 500 7 300 5 680
11 150 7 240
sind wie bei Kolbenmaschinen, denn bei Turbinen muß man bei hohen Anfangsdrücken mit niedrigerm thermo
dynamischen Wirkungsgrad rechnen.
An anderer Stelle1 bin ich ausführlicher auf diese Ver
hältnisse eingegangen. Hier möge nur erwähnt werden, daß bei höchstem Anfangsdruck und niedrigerm Heizdruck die Zwischendampfentnahme bei Kolbenmaschinen an Bedeutung verliert. Dies trifft auch unter bestimmten Betriebsverhältnissen im Vergleich mit Dampfturbinen für Zwischendampfentnahme zu. Eine Entnahmeturbine für 15at Anfangsdruck ist z. B. einer Höchstdruck-Gegen
druckmaschine nur dann überlegen, wenn weniger als
■ s. Z . V. d. I. 1921, s. 848.
Neuerungen im Feuersc
Von Bergrat Professor Für die Sicherheit des Grubenbetriebes und die ge
brauchsfähige Erhaltung der bergtechnischen Einrichtungen über- und untertage verdienen auch die Fortschritte auf dem Gebiete des Feuerschutzes mit dem wachsenden Werte der Anlagen eine aufmerksamere Beachtung. Zweck
mäßigkeit und Einfachheit der Hilfsmittel sind dabei Haupterfordernisse, zumal da bekanntlich die wohler
wogenen besten Betriebsmaßnahmen und bergpolizeilichen Vorschriften niemals in 'ausreichendem Maße das Ver
ständnis gerade derjenigen finden, die am meisten der Belehrung bedürfen.
Auf dem Gebiete der Feuerverhütung und Feuerbe- kämpfung sind in den letzten Jahren zwei bemerkens
werte Neuerungen bekannt geworden, die im Grubenbe
triebe, besonders von Steinkohlenbergwerken, erfolgreiche Verwendung finden könnten. Die eine ist das dem Metall
spritzverfahren ähnliche sogenannte Torkretverfahren, bei dem man mit Hilfe von Preßluft durch Schläuche Ge
mische von Zement und Sand, Beton, Aschen, Schlacken
grus u. dgl. unter beliebig geregelter Wasserzufuhr an Flächen so fest anspritzt, daß Wände und Stöße aus Gestein, Mauerung und Eisen sowie Holzausbau auf schnellstem Wege verfestigt, vvasser- und luftdicht ab
gekleidet und feuersicher gemacht werden können. Die andere Neuerung ist ein Trockenlöschverfahren, bei dem sich mit einfachen Vorrichtungen Brandherde aller Art, besonders auch von flüssigen Brennstoffen, schlagartig durch Löschpulver und Kohlensäurewolken ersticken lassen.
Das T o r k r e t v e r f a h r e n ist in Amerika schon während des Krieges auf zahlreichen Steinkohlengruben mit überraschendem Erfolge eingeführt worden. Die ersten Versuche erfolgten fast gleichzeitig mit der Ein
führung des Versteinungsverfahrens und lehnten sich an die Bauart der zum Anstreichen und Tünchen dienenden Anstrichspritzmaschinen an, bei denen Farbe oder Tünche in flüssiger Form durch Preßluft aus einer Düse aus
geschleudert wird. Im Gegensatz dazu beruht das Torkretverfahren, das zum ersten Male im Oktober 1914
1 Auf der Technischen Tagung des rheinisch-westfälischen Steinkohlen
bergbaues in Essen am 4. Oktober 1922 gehaltener Vortrag (s. G lückauf 1922, S, 1297).
25 o/o der zugeführten Wärme für Heizzwecke verwertet werden. Selbst die Höchstdruck-Entnahmeturbine übertrifft nur dann die Höchstdruck-Gegendruckkolbenmaschine, wenn weniger als 4 0 - 5 0 % der gesamten zugeführten Wärme zu Heizzwecken dienen. Die Turbine hat jedoch die Ölfreiheit des Abdampfes voraus, was unter Umständen für ihre Verwendung ausschlaggebend sein kann. Es wäre verfrüht, schon heute ein Urteil abzugeben, ob die Höchstdruck-Gegendruckkolbenmaschine oder die Höchst
druck-Gegendruckturbine den Sieg davontragen wird.
Darüber kann erst die zukünftige Entwicklung im Betriebe
entscheiden. (Schluß f.)
utz beim Grubenbetrieb1.
r. L. T ü b b e n , Berlin.
in Pittsburg gelegentlich einer Versammlung des American Institute of Mining Engineers praktisch vorgeführt wurde, auf dem Grundsatz, Zement und Sand sowie andere Mischungen t r o c k e n durch einen Schlauch mit Hilfe von Preßluft zu befördern und das Gemisch erst an der Düse anzufeuchten. Die hierbei verwandte, als »cement gu n « 1 bezeichnete Vorrichtung dient seitdem auf amerikanischen Gruben vorzugsweise zur Herstellung von feuersichern Auskleidungen sowie zum luftdichten Berappen von Kohlenstoßen, wodurch man, abgesehen von der Gefahr der Selbstentzündung, die Verwitterungs
einflüsse und den Nachfall wirksam bekämpft.
Das Verfahren bietet vor der Handstampfung oder dem Gießen den Vorteil einer wesentlichen Zeit- und Kostenersparnis neben dem der großem Festigkeit und Haftfähigkeit des Überzuges bei sachgemäßer Ausführung.
Vorbedingung ist eine gute Mischung des Trockengutes von gleichmäßiger scharfer Körnung bis zu 10 mm, eine ausreichende Menge (4 — 6 cbm/min) wasserfreier Preß
luft von 2 - 3 at, Druckwasser von 3 - 4 at und eine sorgfältige vorherige Befreiung der Spritzflächen von losem Schmutz und Krusten oder unter Umständen ihre Bewehrung mit Streckmetall oder Drahtgeflecht. Bei dieser vorbereitenden Reinigung kann man die Spritz
vorrichtung selbst als Sandstrahlgebläse benutzen. Die Betonspritze (s. Abb. l) besteht aus den beiden überein
ander angeordneten Trichtern a und b, von denen der obere als Schleuse dient und eine dauernde Nachfüllung ohne Arbeitsunterbrechung ermöglicht, während der untere die Masse unter Zutritt von Preßluft verteilt. Zu diesem Zweck befindet sich auf dem Boden des Trichters das durch einen gewöhnlichen Druckluftmotor angetriebene Verteilungsrad c, welches das Trockengut in abgemessenen Mengen dem Ausblasestutzen d zuführt; an diesen ist der die Masse unter Preßluftwirkung zur Spritzdiise leitende Druckschlauch angeschlossen. Die Spritzdüse hat einen besondern Anschlußstutzen für einen Druckwasserschlauch,
1 Die amerikanische Maschine ist in Deutschland unter dem Namen Tector, das verwendete Material mit der Bezeichnung Torkret bekannt ge
worden. Der Vertrieb der Vorrichtungen und die'Ausführung des Verfahrens erfolgen durch die Torkret-Oesellschaft m .b .H . in Berlin.
durch deri das Trockengut beim Austritt aus der Düse die gewünschte Feuchtigkeit erhält.
Die Arbeitswirkung ist derart, daß das Spritzgut mit einer Austrittsgeschwindigkeit bis zu 75 m/sek durch Schläuche von mehr als 100 ni Länge in beliebiger Krümmung und Höhe gegen Flächen oder Verschalungen
Abb. 1. Betonspritze für die Ausführung des Torkretverfahrens.
angespritzt werden kann. Zunächst bleiben nur die feinsten Gemengeteilchen, die eine Klebefähigkeit besitzen, haften, während die grobem zurückprallen. Erst wenn sich eine gewisse Schicht angesammelt hat, die sozusagen als Matrize dient, schlagen sich auch die gröbern Gemeng
teile fest. Mit zwei Bedienungsleuten erreicht man bei 2 cm Schichtstärke einen Arbeitsfortschritt von mindestens 8 qm/st; unter gewöhnlichen Verhältnissen kann man in 1 st mit der Verarbeitung von 1 cbm loser Masse oder bei Berücksichtigung der Verdichtung und der Rückprall
verluste mit 0,6 cbm fester Masse rechnen.
W o Preßluft und Druckwasser nicht zur Verfügung stehen, verwendet man eine Maschinenanordnung, die aus drei zu einer Einheit zusammengefaßten, auf Förder
gleisen fahrbaren Einzelteilen besteht, einem Luftkompressor, einem Wasserbehälter und der Betonspritze.
Für den Grubenbetrieb über- und untertage ist es von besonderer Bedeutung, daß sich durch das Torkre- tieren neben dem vollkommenen Feuerschutz eine wesentlich höhere Festigkeit und eine längere Standdauer aller Holz- und Eisenausbauten erreichen läßt. Das Verfahren hat zu besonders hochwertigen bautechnischen Auswertungen geführt und ist von namhaften deutschen Baufirmen, u. a.
der Siemens-Bauunion, in ihr umfangreiches Arbeitsgebiet aufgenommen worden. So haben sich beim Bau des Heimbach-Kraftwerkes, der Nord-Süd-Bahn in Berlin, des Murgwerkes in Baden, bei der Wiederherstellung der ab- gebrannten Sarotti-Fabrik in Berlin und anderswo schon überraschende Leistungen ergeben, besonders in bezug auf die Verringerung der Materialmengen sowie der Arbeitslöhne und Arbeitszeiten. Vereinzelt sind auch im Ruhrkohlengebiet untertage bei der Auskleidung und Aus
besserung von Strecken, Schächten und großem Räumen, zur Verfestigung und Isolierung sowie zum Feuerschutz schon bemerkenswerte Erfolge erzielt worden. DieTorkret- Umwehrung eines großen Zechenplatzes erforderte nach Angabe der Verwaltung gegenüber der Umwehrung mit einer gleich hohen 1 Stein starken Mauer bei größerer Festigkeit nur ein Viertel des Preises und ein Zehntel des Zeitaufwandes.
Für die Bedienung einer Torkretvorrichtung sind höchstens 5 —6 Mann nötig, von denen nur zwei, der Maschinen- und der Düsenführer, gelernte Facharbeiter sein müssen. Diese leisten aber mit ihren 3 —4 Hilfs
arbeitern erfahrungsgemäß dieselbe Tagesarbeit, zu der bei Handarbeit 15—20 Facharbeiter allein erforderlich wären.
Dieser Vorteil verdient neben der Lohn- und Zeitersparnis bei dem heutigen Mangel an tüchtigen gelernten Arbeitern besondere Beachtung.
Es ist einleuchtend, daß das Verfahren auch zur un
mittelbaren Bekämpfung von Bränden in der Grube gute Dienste leisten wird, da es auf schnellstem Wege die Herstellung zuverlässiger Dämme und die luftdichte Ab
schließung des Brandherdes gestattet. Als Verschalung für den Torkretdamm genügt eine dünne Schwartenwand oder eine schnell aufgebaute Trockenmauer. Als wesent
licher Vorteil eines solchen Dammes ist neben seiner eigenen Dichtigkeit sein zuverlässiger Abschluß an der Firste, den Stößen und der Sohle zu nennen. Außerdem läßt sich im Anschluß an den Damm die rückwärtige Strecke auf einige Meter leicht und schnell mit einer dünnen Torkretschicht auskleiden, welche die Luft daran hindert, den Damm durch Klüfte im Gebirge zu umgehen.
Gegen Wasser ist eine Torkretschicht von 1-2 cm Stärke schon undurchlässig. Auch die Isolierung von .heißem Gestein, von Wetterlutten und Wetterscheidern kann sich unter Umständen als zweckmäßig erweisen.
Übertage wird sich außer dem Feuerschutz noch ein weites Betätigungsfeld finden lassen, sei es zur Aus
besserung von Gebäuden aller Art, besonders bei Berg
schäden, sei es bei der Errichtung von Siedlungsbauten oder zum Schutze von Holz- und Eisenbauwerken, worauf hier nur hingewiesen sei.
Bei der Neuerung auf dem Gebiete des Feuerlösch
wesens, dem T r o c k e n f e u e r l ö s c h e r 1, handelt es sich um eine für den Grubenbetrieb bestimmte fahrbare Vor
richtung, die nach dem Grundsatz der bekannten Total
handfeuerlöscher auch an entlegenen Stellen und bei starkem Brandherden eine schnelle Feuerbekämpfung er
möglichen soll. Zu diesem Zweck wird trocknes, Kohlen
säure erzeugendes Löschpulver durch unter Druck stehende Kohlensäure auf den Brandherd geschleudert, wodurch die Flammen aller brennbaren Stoffe, besonders auch von
■ Herstellerin ist die Total O . m , b. H . in Charlottenburg.
Flüssigkeiten, fast unmittelbar in der Kohlensäurewolke ersticken. Gegenüber den zum Feuerlöschen verwendeten Löschflüssigkeiten besitzt ein solcher trockner Löschstrahl den wesentlichen Vorzug, daß er zwischen dem löschenden Bedienungsmann und dem Brandherd keine elektrisch leitende Verbindung herstellt, was besonders in der Nähe von Starkstromleitungen, in Transformatorräumen usw.
von Bedeutung ist. Außerdem übt das benutzte Druckgas ebensowenig wie das Löschpulver eine schädigende W ir
kung auf die Umgebung des Feuerherdes aus.
Die neue Feuerlöscheinrichtung (s. Abb. 2) besteht aus einem Förderwagen, in dem mehrere Trockenlöscher so untergebracht sind, daß man ohne weiteres nach Öffnung eines Hahnes oder Ventils durch Anschlußschläuche sowohl von der Stirnseite als auch von den Längsseiten des Wagens aus auf mehr als 40 m Entfernung dichte Kohlensäure
wolken auf den Brandherd schleudern kann. Der freie Raum der Förderwagen ist durch die Unterbringung von drei aufrechtstehenden Lösch pul verbehältern und vier miteinander gekuppelten Druckgasflaschen in zweckent
sprechender Weise ausgenutzt.
Bei Betrachtung dieses an sich sehr einfachen Hilfs
mittels drängt sich von selbst der Gedanke auf, zu ver
suchen, es mit entsprechender andersartiger Füllung der Gefäße und durch Anschluß der Druckgasleitung an eine vorhandene Preßluftleitungauch für die Zwecke des Torkret- verfahrens oder zur Gesteinstaubstreuung mitzuverwenden.
Die Durchführbarkeit dieses Gedankens bedarf jedoch noch der praktischen Erprobung.
An den vorstehend wiedergegebenen Vortrag knüpfte sich folgende E r ö r t e r u n g :
Bergwerksdirektor H o l d , Stinneszechen: Aus den gün
stigen Erfahrungen der Stinneszechen mit dem Torkretverfahren möchte ich erwähnen, daß die bekanntlich Schwierigkeiten be
reitende Dichtung eines undichten Luftsammlers mit Hilfe dieses Verfahrens fast vollständig gelungen ist. In einem ändern Falle handelt es sich um einen etwa 300 m langen Zaun aus alten, 90 mm starken Rohren, die in Abständen von 4—5 m in den Boden eingerammt und mit Drahtseilen durchzogen sind. Da der die Drahtseile umwindende Stacheldraht nicht genügt, um das Übersteigen des Zaunes zu verhindern, soll dieser an der einen Seite mit einem Torkretbelag versehen werden. Die Kosten stellen sich nach genauer Berechnung für 300 m auf ungefähr 690000.«, eine Mauer mit den nötigen Stützen würde dagegen bei gleicher Länge etwa 2 Mill. M kosten. Dabei ergibt sich noch der große Vorteil, daß die bei einer gefugten Mauer bestehende Möglichkeit, zur Erleichterung des Ober
steigens Haken und Nägel einzuschlagen, ausgeschlossen ist.
Direktor G. A. M e y e r , Berlin, beschrieb kurz die be
merkenswerte Verwendung des Torkretverfahrens bei der Wiederherstellung der abgebrannten Sarotti-Fabrik, mit dessen Hilfe eine außerordentlich schnelle Instandsetzung des in Eisen
beton errichteten und daher nur teilweise zerstörten Baues möglich gew'esen ist.
Dr.■ G a e r t n e r , Mölke: Auf der von mir geleiteten Wenceslaus-Grube sind schon viele hundert Meter Richt
strecken und Querschläge mit Spritzbeton nach dem Torkret
verfahren ausgekleidet worden. Nachdem eine Richtstrecke 1 >/2 m, also einen Abschlag weit, vorgetrieben ist, wird der ganze Querschnitt nach dem Torkretverfahren, wenn auch nur wenige Millimeter stark, angespritzt, dann der nächste Ab
schlag aufgefahren, wieder angespritzt und auf dem vorher schon berappten Abschlag der Auftrag verstärkt. Dieser Vor
gang wiederholt sich 20 -30 mal hintereinander, bis der Auf
trag auf dem fertigen Stück 40-50 mm dick ist. Nach meiner Ansicht, deren Richtigkeit sich noch ergeben muß, läßt sich auf diese Weise verhindern, daß die Gebirgsstöße dauernd mit Luft in Berührung kommen und daß der darauf zurück
zuführende Druck auftritt. Das gilt natürlich nicht, wenn von tektonischen Störungen her große Keile im Gebirge vorhanden oder solche Keile durch den Abbau herbeigeführt worden sind.
Zurzeit wird die Anwendung des Verfahrens auch in der Kohle erprobt. Bei einem Flöz von IV2 m Mächtigkeit und weniger dürften sich dabei keine Schwierigkeiten ergeben, wohl aber in einem Flöz mit viel Kohlensäure und etwa 4 m Mächtig
keit. ln einem solchen Falle wird die Strecke ganz kurz, etwa 1 '¡2 tu, vorgetrieben, über einer Holzlehre eine Streckmetall
bewehrung hergestellt und diese sofort ausgespritzt. Dieser Vorgang wiederholt sich wie oben, und über Sonntag wird auch der freie Stoß zugespritzt, um ihn vor dem Luftzutritt zu bewahren. Gerade in tiefen Gruben wird man, wie ich glaube, sehr viel dadurch erreichen können, daß man alle Strecken einfach als geschlossene Röhren hinstellt, einerlei, ob in Kohle oder in Sandstein. Der Ausbau fällt fort und die Wetter erfahren geringere Reibung und Temperaturer
höhung.
Auch bei Grubenbrand ist die Möglichkeit vorteilhaft, schnell und einfach eine gasdichte Schutzschicht aufzubringen, die auch weiterhin leicht gasdicht gehalten werden kann. Man muß nur alle zwei bis drei Monate die Strecke abklopfen und etwaige Risse wieder zuspritzen.
Jedenfalls bietet das Verfahren für tiefe, aber auch für alle ändern Gruben viele Vorteile. Ich glaube, meine Voraussage wird sich doch noch einmal erfüllen, daß man überhaupt kein Holz in der Grube mehr braucht und allerorts zu einem feuer
sichern Ausbau übergeht, der nicht den Druck aufnehmen, sondern seinem Auftreten vorbeugen soll.
Professor T ü b b e n : Das Torkretverfahren ist auch bei der Ausbesserung von Förderwagen in der Weise verwendet worden, daß man Löcher in den Blechwandungen durch beider
seitige Bewehrungen mit Drahtgewebe und nachfolgendes Torkretieren mit Beton plombenartig ausgebessert hat. Der
artige Ausbesserungen halten trotz der bekanntlich schlechten Behandlung der Wagen besser als die mit Eisenbeton aus
geführten. Vom amerikanischen Mining Institute ist nach diesem Verfahren sogar eine Versuchsstrecke ausgekleidet worden, in der Tag für Tag geschossen und die daher ganz erheblich be
ansprucht wird. Das Institut selbst und der Direktor Harring- to n berichten, daß die Torkretierung ganz einwandfrei ge
halten hat
Ingenieur S t a c h , Bergschule Bochum: Es wäre vielleicht durchführbar, die Dampfkesselmauerungen mit Hilfe dieses Verfahrens zu spritzen. Dann würde die Nebenluft von den Kesselzügen ferngehalten und eine ganz erhebliche Kohlen
menge gespart werden können. Ebenso würden sich die
Kamine damit von außen spritzen und dadurcli bessere Zug- verhältnisse erzielen lassen.
Bergassessor G r a h n , Bergschule Bochum: Es scheint wenig bekannt zu sein, daß man das Verfahren im Ruhrbezirk bereits zum Dichten von Koksöfen, ohne diese kalt zu stellen, verwandt hat. Hierbei sind z. B. gute Erfolge auf der Zeche Mont Cenis und auch auf ändern Gruben erzielt worden.
Professor S c h u l z , Clausthal: Die geschilderten Erfolge des Torkretverfahrens erscheinen im ersten Augenblick ver
blüffend, jedoch ist die Erklärung dafür meiner Meinung nach außerordentlich einfach. Während Eisenbeton immer eine feste, starre Masse darstellt, bildet der Spritzbeton beim Tor- kretverfahren nur eine ganz dünne Haut, die gewissermaßen elastisch wie Gummi ist. Daß aber ein elastischer Körper verhältnismäßig stärkere Beanspruchungen aushalten kann als ein starrer, bedarf keines Nachweises.
Großbritanniens Steinkohlengewinnung und -ausfuhr im Jahre 1922.
Nach der Erschütterung, die die britische Kohlenwirtschaft und damit das gesamte Wirtschaftsleben des Landes im Jahre 1921 durch den drei Monate währenden Bergarbeiterausstand erfahren hatten, waren im letzten Jahre wieder befriedigende Ergebnisse zu verzeichnen. In den einzelnen Vierteln des Berichtsjahres nahmen Förderung und Belegschaftszahl im britischen Steinkohlenbergbau die nachstehende Entwicklung.
1922 Förderung Belegschaft
1. t Mann
1. Vierteljahr . . . . 62201700 1 072200
2. ... 57 551 800 1 089 700
3. „ . . . . 63 335 800 1 093 300
4. „ . . . . 68760300 11220001
1922 insgesamt . 251 849 600 1 094 0001 1 geschätzt.
Die höchste Gewinnungsziffer wurde mit 68,8 Mill. t im 4. Vierteljahr erreicht, das auch die stärkste Belegschafts
zahl aufweist, während die niedrigste Förderung mit 57,6 Mill. t im 2. Vierteljahr erzielt wurde.
Wie sich die Kohlenförderung in den einzelnen Wochen des letzten Jahresviertels’ gestaltet hat, ist aus Zahlentafel 1 zu ersehen.
Zahlentafel 1.
E n t w i c k l u n g der w ö c h e n t l i c h e n K o h l e n f ö r d e r u n g Ok t o b e r bis D e z e mb e r 1921 u n d 1922.
1921 1922
Woche Woche
endigend am 1. t endigend am 1. t
Oktober 1. 4 114 200 Oktober 7. 5 209 000
S. 4 287 900 14. 5 254 900
15. 4 237 200 21. 5 355 400
22. 4 236 600 28. 5 388 300
29. 4 210 200 November 4. 5 423 400
November 5. 4 182 400 11. 5 440 500
12. 4 372 500 18. 5 376 000
19. 4 646 300 25. 5 471 S00
26. 4 673 600 Dezember 2. 5 573 300
Dezember 3. 4 693 300 9. 5 592 000
10. 4 855 100 16. 5 741 600
17. 5 030 700 23. 5 506 200
24. 4 965 400 30. 3 427900
31. 3 049 000
Danach ist die Förderung in diesem Zeitraum fast stetig von Woche zu Woche gestiegen, ihren Höchstumfang erreichte sie bei 5,7 Mill. t in der mit dem 16. Dezember endigenden Woche. Der starke Rückgang in der letzten Woche des Jahres erklärt sich aus dem Stilliegen der Zechen während der Weihnachtstage.
. . Für <jle Ergebnisse der einzelnen Wochen in den vorausgegangenen Urei Jahresvierteln sei auf unsere Veröffentlichungen S. 1017 und 1497 Jg . 1922 n L. hingewiesen.
Der Vollständigkeit halber sei in Zahlentafel 2 und Schau
bild 1 auch noch die Kohlengewinnung in den einzelnen Monaten des Berichtsjahres-und der beidenVorjahreangegeben.
Zahlentafel 2.
M o n a t l i c h e K o h l e n f ö r d e r u n g G r o ß b r i t a n n i e n s .
1920 1921 1922
20 559
in 10001 . 1
19 277 19 293 Februar ... 19 435 17 343 19 842 21 893 16 897 22 263
18 556 S35 19 854
19 113 56 21 366
20 628 60 17381
Juli . . . : ... 20 559 15 222 20 213 18 553 18 660 21 667 S e p te m b e r... 20 436 17 874 22 211 O k to b e r ... 10 909 18 355 23 015 N o v e m b e r ... 17 645 19524 23 619 D e z e m b e r ... 21 768 20 247 22 125 zus. 229 532* 163 2511 251 850
berichtigt.
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Jan. febn ffärz April tls i Ju n i Ju li Aug. Sept. OM. Nor. ßez.
Abb. 1. Steinkohlenförderung Großbritanniens in den einzelnen Monaten 1920, 1921 und 1922.
Danach hatte 1922 der November mit 23,6 Mill. t die höchste Gewinnungsziffer, die niedrigste weist mit 17,4 Mill. t der Juni auf, in den die Holidays« der Bergleute fallen.
Über die Entwicklung der britischen Ko h l e n Wi rt schaf t in den Jahren 1913-1922 bieten Zahlentafel 3 und Schaubild 2 eine Übersicht. Die letztjährige Gewinnung hält etwa die Mitte zwischen der Förderung der Jahre 1916 und 1917; der Abstand von der Friedenshöhe beträgt immer noch 35,6 Mill. t oder 12,38 %. Die Ausfuhr war größer als in irgend einem
Zahlentafel 3.
K o h l e n w i r t s c h a f t G r o ß b r i t a n n i e n s i n d e n J a h r e n 1913—1922.
Jahr Förderung Ausfuhr1 zu- zügl. Bunker
verschiffungen 1000 I. t
Verbrauch
Belegschaft
1913 287 430 98 339 189 092 1 127 890
1914 265 664 80 994 184 671 1 133 746
1915 253 206 59 952 193 254 953 642
1916 256 375 55 001 201 374 998 063
1917 248 499 48 729 199 771 1 021 340
1918 227 749 43 390 184 359 1 00S 867
1919 229 780 51 907 178 473 1 191 313
1920 229 532 43 667 185 S70 1 248 224
1921 163 251 37 699 129 059 1 144 311
1922 251 850 87 784 164 066 1 094 0002
> Koks und Preßkohle auf Kohle zurückgcrechnet. * Oeschätzt.
nm u
Abb. 2. Kohlenwirtschaft Großbritanniens 1913 — 1922.
Jahre nach Kriegsausbruch, und der Abstand gegen 1913 be
läuft sich nur noch auf 10,6 Mill. t oder 10,73%. Dagegen liegt die Verbrauchsziffer, wenn sie auch gegen 1921 einen erheblichen Aufschwung zeigt, wesentlich tiefer als in irgend einem der seit 1913 verstrichenen Jahre. Es war somit nicht zuletzt das Darniederliegen des britischen Geschäftslebens im letzten Jahre, das die bedeutende Steigerung der Kohlen
ausfuhr gestattete.
Auch die folgenden Zahlen über die Verbrauchsmenge an Kohle auf den Kopf der Bevölkerung für die Jahre 1913—1922
Cwts. Cwts.
1913 . . . . 82 1918 . . . . 88 1914 . . . . SO 1919 . . . . 84 1915 . . . . 84 1920 . . . . SS 1916 . . . . 91 1921 . . . . 62 1917 . . . . 95 1922 . . . . 79
sind eine Bestätigung für den schlechten Gang von Handel und Wandel des Inselreiches im letzten Jahre. Die letztjährige Verbrauchsmenge je Kopf wurde seit 1913 nur einmal, nämlich in dem Ausstandsjahr 1921, unterschritten.
Die B e l e g s c h a f t zählte, wie ferner aus Zahlentafel 3 hervorgeht, im Durchschnitt des letzten Jahres I 094 000 Köpfe und war damit um 50 000 Mann kleiner als im Jahre vorher.
Ihren Höchststand hatte sie im Jahre 1920 mit 1 248 000 Mann verzeichnet, im letzten Friedensjahr betrug sie 1 128000 Mann.
In Verbindung mit der stärken Zunahme der Förderung im letzten Jahre weist auch der Förcleranteil eines Arbeiters der Gesamtbelegschaft gegenüber 1921 (Ausstand) eine beträchtliche Steigerung auf, indem er sich von 142,66 t auf 230,16 t oder um 61,33 % erhöhte; hinter dem letzten Friedensjahr blieb er nur um 24,66 t oder 9,68 °/„ zurück. Der Förderanteil eines
Zahlentafel 4.
E n t w i c k l u n g d es F ö r d e r a n t e i l s i m b r i t i s c h e n S t e i n k o h l e n b e r g b a u . Jahr Gesamtbt
1. t
;legschaft
°l10
Belegschaf 1.1
: untertage
°lIo
1913 254,82 100,00 315,89 100,00
1914 234,31 91,95 290,20 91,87
1915 265,49 104,19 335,48 106,20
1916 256,S5 100,80 323,30 102,35
1917 243,28 95,47 306,19 96,93
1918 225,71 88,5S 286,49 90,69
1919 192,85 75,68 242,91 76,90
1920 183,89 72,16 231,77 73,37
1921 142,66 55,98 177,82 56,29
1922 230,16 90,32 . ■
untertage beschäftigten Arbeiters läßt sich für 1922 noch nicht ermitteln, da wir für dieses Jahr noch keine Angaben über die Zahl der Untertagebelegschaft besitzen. Bei der Betrachtung der vorstehenden Zahlen darf nicht außer acht gelassen werden, daß Mitte 1919 im britischen Bergbau die Siebenstundenschicht eingeführt wordeii ist.
Wir ergänzen die vorausgegangenen Angaben über die Kohlengewinnung durch die nachstehenden Zahlen über Ko k s e r z e u g u n g und P r e ß k o h l e n h e r s t e l l u n g . Für das letzte jahr liegen hierüber allerdings noch keine Angaben vor; doch ist es selbstverständlich, daß auch diesem Zweige des Kohlen
bergbaues die letztjährige starke Steigerung der Förderung in entsprechendem Maße zugute gekommen ist. 1921 hatte die
Zahlentafel 5.
K o k s e r z e u g u n g .
in Zechen in Gas insgesamt
Jahr kokereien anstalten Menge Wert
I.t 1. t l.t £
1913 12 798 996 7 830 736 20 629732 17 456 461 1914 11 050 256 7 920 669 18 970925 13 252 526 1915 11 908 940 8150 200 20059140 18 270 018 1916 13 2S8 474 8100 889 21 389363 26 725 482 1917 13 555 051 8 440 074 21 995 125 30 680 447 1918 13 121 311 7 945 055 21 066366 35 413 547 1919 11 6S1 153 7S83340 19 564 493 44 653 387 1920 12 611 435 8 307 141 20 918 576 59 568 810 1921 4 575 618 6 798 492 11 374110
Kokserzeugung infolge des Bergarbeiterausstandes einen er
heblichen Rückschlag erfahren, bei 11,4 Mill. t war sie nicht viel mehr als halb so groß wie im Vorjahre. Von dem Rück
schlag war im besondern die Herstellung der Zechenkokereien betroffen worden, die von 12,6 auf 4,6 Mill. t nachgegeben hatte, wogegen die Abnahme der Gewinnung der Gasanstalten nur 1,5 Mill. t oder 18,16 % betrug. Der Rückgang erstreckte sich im besondern auf die Öfen ohne Nebenprodukten-
