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Unter Mitwirkung von

Präsident des VerwaltnngsratS der Gotthardbahn Dr.-Zng. R. Abt, Prof. Dr. phil. L. Ambronn, Dipl.-Zng. Oberingenieur Fr. Barth, Prof. Dr. E. Berdel, R. Blanckertz, Prof. Dr.-Zng. A. Blum, Dr. H. Clemens, Ingenieur H. Dominik, Hofrat Prof. Dr. Z. M. Eder, Reg.-Rat G. Fritz, Prof. Dr. C. Fruwirth, Fabrikdirektor a. D. H. Geyer, Ober- und Geh. Reg.-Rat Dipl.-Zng. H. Glafey, Dipl.-Zng. Prof. Dr. A. Haußner, Beratender Ingenieur S. Herzog, Hanptmann a. D. Dr. phil. A. Hildebrandt, Univ.-Prof. Dr. med. S. Zellinek, Gerichtschemiker Dr. phil. P. Zeserich, Geh. Banrat Dr.-Zng. G. Kemmann, Hofrat Ing. A. Klaude, Direktor O. Krahner, Berufsbrandmeister a. D. Dr. med. Fr. Lenz, Dipl.-Zng. Prof. Dr.-Zng. C. Matschoß, Studien-Prof. Dr. B. Müller, Wirklicher Geh. Oberbaurat Dr.-Zng. C. Müller, Geh. Hofrat Prof. Dr.-Zng. E. Müller, Dr. phil. A. Neuburger, Prof. H. Chr. Nußbaum, Dr. E. Praetorins, Dr. Paul Ritter v. Schrott, Prof. Dr. phil., Dr.-Zng. G. Schultz, Dr. L. Sieder, Fabrikdirektor Dipl.-Zng. N. Stern, Dr. F. Toggenburg, Dr. phil. O. Bolz, Kapitän zur See a. D. P. Walther

Herausgegeben von Dber- und Geh. Regierungsrat

Max ©eitel

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Union Deutsche Verlagsgesellschast Stuttgart • Berlin • Leipzig

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Nachdruck verboten

Alle Rechte, insbesondere das übersetzungsrecht/ vorbehalten Druck der Union Deutsche Verlagsgesellscbaft in Stuttgart

Inhaltsübersicht

Einleitung

Das Wesen und die Bedeutung der Technik (Von Ober- und Geh.

Regierungsrat Max Geitel) ♦. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. Einst und jetzt — Der Begriff der Erfindung — Der Techniker im Urteil der Mitwelt — Die Natur als Lehrmeisterin der Technik — Die Baustoffe Kleinbetrieb und Großbetrieb — Statistisches — Der Patentschutz — Der erzieherische Einfluß der Technik auf die Menschheit — Die Unvollkommenheit des Menschenwerkes

Die Fesselung und Verwertung der Naturkräfte

Die Erzeugung und Verwertung von Wärme und

Licht (Von Hans Dominik)

33

l. Die Heiz- und Leuchtstoffe .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

Die Gewinnung des Feuers — Die Verbrennung — Das Holz — Die Holzkohle — Der Torf — Die Braunkohle — Die Steinkohle — Schwarze und „weiße" Kohle — Die Brikettfabrikation — Die flüssigen Brennstoffe — Die gasförmigen Brennstoffe

59

ii. Die Erzeugung von Wärme .. .. .............. .. .. .. .. .. ..

Das Kaminfeuer — Die Öfen — Die Zentralheizung — Der Petroleumofen — Die elektrische Heizung — Das Kochen — Der Schornstein — Die Messung der Temperaturen — Die Dampfkessel

- .. ..    87

in. Die Erzeugung von Licht.. .. .. ..

Der Kienspan — Die Öllampe — Die Kerze — Photometrisches — Das Steinkohlengaslicht — Das elektrische Bogenlicht — Das elektrische Glüh-licht — Der Regenerativbrenner — Das Auerlicht — Die Nernstlampc —

Die Tantallampe — Die Osramlampe — Das hängende Gasglühlicht —

Der Fernzünder — Das Petroleum- und das Spiritusglühlicht — Die Flammenbogenlampe — Die Quecksilberdampflampe — Das Preßgas —

Das Azetylenlicht — Die Sicherheitslampe — Kaltes und warmes Licht —

Das Vakuumlicht — Die Teslaströme

.. .. 134

Die Erzeugung und Verwertung von Kraft l. Allgemeines (Von Dr. Albert Neuburger).. .. .. ..

Das Gesetz von der Erhaltung der Kraft — Der Wirkungsgrad — Die Pferdekraft und die Kilowattstunde — Volt, Ampere, Watt, Neupferd — Das Perpetuum mobile — Praktisches über den Wirkungsgrad — Die direkte Umwandlung der Kohle in Elektrizität — Die Ausnutzung der Hochofengase, der Torfmoore, der Wasserkräfte und der Ebbe und Flut — Die Kraftübertragung

II. Die tierischen Motoren (Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern) .. .. 163 Das Tretrad — Der Göpel

HL Die Windmotoren (Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern) .. .. .. .. 168 Die Windmühle — Die Windmotoren im engeren Sinne — Die Windturbine

IV. Die Waffermotoren (Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern) .. .. .. 178 Die Wasserräder — Die Wasserturbinen — Die Wasserkräfte der Erde

V.    Die Dampfmaschinen

a. Allgemeines (Von Ober- und Geh. Regierungsrat Max Geitel).. ..    197

Gesättigter und überhitzter Dampf — Die Wirkungsweise der Dampfmaschine — Der Kondensator — Die Zwillingsdampfmaschine — Die Woolssche Maschine — Die Kompound- oder Verbundmaschine — Die Gleichstrommaschinc

d. Die Entwicklung der Dampfmaschinen (Von Conrad Matschoß) 207 Papins Maschine — Die „Feuermaschine" und die atmosphärische Maschine — Die Wattsche Darnpfmaschine — Die Hochdruckmaschine — Die Corliß-maschine — Die Ventilmaschine — Die Zweifach- und Mehrfachexpansions-maschine — Die Westinghousemaschine — Die Lokomobile — Die Dampf-turbine

Friedrich Barth) .. .. ..

VI.    Die Verbrennultgskraftmaschinelt (Von Dipl.-Jng. Oberingenieur

.. .. .. 246

Die Gasmotoren — Die Ölmotoren — Die Sauggasmotoren — Die Großgasmaschine

.. .. 273

vii. Die Heißluftmaschinen (Volt Dipl.-Jng. Oberingenieur Friedrich Barth) .. .. ..

.♦ ♦♦ 274

VIII. Die Kaltdampfmaschine (Von Dipl.-Jng. Oberiltgeltieur Friedrich Barth .. .. .* .. .. .. .. .. .. ..

IX. Die elektrische Starkstromtechnik

a.    Die Elektromotoren (Von Dr. Albert Neuburger) .. .. .. .. ..    276

Die Induktion — Das dynamoelektrische Prinzip von Werner von Sieinens

— Gleichstrom/ Wechselstrom/ Drehstrom — Die Dynalnolnaschinen mtb die Elektromotoren — Praktische Anwendungsformen der Elektromotorelt — Die Transformatoren — Die Akkumulatoren

.... 299

b.    DieGefahrendeSelektrischenStromes (Von Univ.-Professor Dr. S. Jellinek) .. ..

Der Grad der Gefährlichkeit — Die Äußerungen der Gefährlichkeit — Praktische Beispiele — Leistung der ersten Hilfe bei Unfällen

x. Sonstige Motoren (Von Ober- und Geh. Regierungsrat Max Geitel) 311

Die Kapillarmaschine — Die motorische Ausnutzung des wechselnden Luftdrucks/ der Sonnenwärrne/ der Meereswellen und der Ebbe und Flut — Die Waffersäulenlnaschine — Motor für flüssige Luft — Herons Opfertanz — Brancas Heißluftrad — Die Quecksilberdampfturbine

Die Gewinnung und Verarbeitung der Rohstoffe Die Metallindustrie

1. Bergbau und Hüttenwesen (93on Dr. Albert Neuburger) .. .. .. 325

Allgemeines — Die Bergwerke — Eisen — Gold — Silber — Platin Quecksilber — Kupfer — Blei — Zinn — Zink — Nickel und Kobalt — Aluminium — Radium

II.    Die Verarbeitung der Metalle (Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern) 413

Einleitung — Das Gießen — Das Schmieden und Pressen — Das Schweißen — DasLöten — Das Walzen und Ziehen-Das Drehen und Bohren —Das Hobeln, Fräsen und Schleifen — Die Verschönerungsarbeiten und die Montage

III.    Praktische Beispiele aus der Verarbeitung der Metalle .♦ ...... 516

Die Fabrikation der Ketten (Von Hans Dominik) — Die Fabrikation der Münzen und Medaillen (Von Hans Dominik) — Die Herstellung der Glocken (Von Hans Dominik) — Die Fabrikation der Achsen und Räder der ELsen-bahnsahrzeuge (Von Hans Dominik) — Die Herstellung der Nadeln (Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern) — Die Herstellung der Röhren (Von Hans Do-nrinik)—Die Herstellung der Panzerplatten (Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern)

— Kunstschmiedearbeiten (Von Ober- und Geh. Regierungsrat Max Geitel)

Die Industrie der Steine und Erden

.. - 574

I.    Die Gewinnung und Verarbeitung der Steine einschließlich der Edelsteine (Von Hans Dominik) .. .. ..

Die Werkzeuge der Steinzeit — Der Steinbruchbetrieb — Die Maschinen für Steinbearbeitung — Der Diamant — Die wichtigsten Edelsteine — Die künstliche Herstellung vor: Edelsteinen — Die Edelerden

II.    Die Baumaterialien (Von Fabrikdirektor a. D. H. Geyer) .. .. .. 589

Die Rohmaterialien — Die Ziegel — Der Gips — Der Mörtel — Der Kalk — Der Zement — Kunststein, feuer- und säurefeste Erzeugnisse

ui. Die keramische Industrie (Von Prof. Dr. Eduard Berdel) .. .. .. 604

Die Rohmaterialien — Der Töpferofen — Das Porzellan — Das Steingut — Die Gewinnung und Verarbeitung des Tons — Die Formgebung — Das Brennen und Glasieren — Die keramischen Öfen

.. .. .. 623

IV.    Die Glasfabrikation einschließlich des Mosaiks und des Emails (Von Studien-Prof. Dr. Bernhard Müller) .. .. ..

Die Rohmaterialien — Die Öfen — Das Glasblasen — Das Gießen — Das Blasen mittels Maschinen — Das Tafelglas — Die Verzierungsarbeiten —

Das Email — Das Glasmosaik — Das Glas als Baumaterial

Die Papierfabrikation (Von Prof. Dr. Alfred Haußner).. .. 638

Das Pflanzenpapier — Das Hadern- und Lumpenpapier — Die Ersatzstoffe — Die Herstellung des Papiers und der Pappe — Die Tapetenfabrikation — Besondere Papierarten

Die Kautschukindustrie (Von Dr. Albert Neuburger) .. .. .. 666

Die Rohstoffe — Die Verarbeitung der Rohstoffe — Der künstliche Kautschuk

Die Holzindustrie (Von Ober- und Geh. Regierungsrat Max Geitel) 677

Die Eigenschaften deö Holzeö — Die Gewinnung des HolzeS — Die Verarbeitung des Holzes

Verzeichnis der Kunstbeilagen

Die erste Ziffer bedeutet die Seite, nach der die Kunstbeilage eingeschaltet ist, die zweite die Seite des dazugehörigen Tertes

430

1.    Tiegelguß im Schmelzbau der Gußstahlfabrik Friedrich Krupp Aktiengesellschaft in Essen a. d. Ruhr (Nach einem Gemälde von Otto Bollhagen) .. .. .. .. .. Vor dem Titel

29

2.    Eine zwanzig Tonnen schwere Lokomotive wird an zwei Seilzügen über das Tal des Rio Grande del Norte befördert 16

40

42

3.    Waldinneres aus der Steinkohlenzeit.. .. ..    ..    ..    ..    ..    ..

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4.    Vertikalschnitt durch ein Steinkohlenbergwerk    ..    ..    ..    ..    ..

196

5.    Druckrohre und Krasthaus der Jnawashiro-Gesellschast .. 192

208

207

6.    Otto von Guericke führt auf dem Reichstage zu Regensburg ain 17. Mai 1654 seinen Versuch mit den luftleeren Halbkugeln vor (Nach einem im Deutschen Museum in Müncheit befindlichen Wandgemälde von W. Räuber) .. .. .. .. .. ..

244

7.    Gehäuseinneres einer Dampfturbine des „Imperator" .. 240

8.    Das aus einem Stück gegossene Gehäuseoberteil einer Turbo-

288

282

dynantv von fünfzigtausend Kilowatt Leistung mit den eingebauten Leitschaufelkränzen .. .. .. .. .. .. ..    ..    ..    ..    ..    ..

320

9.    Sonnenmotor bei Los Angeles tu Kalifornien    ..    ..    ..    ..    ..

480

10.    Das Eisenwalzwerk (Nach einem Gemälde von A. von Menzel).. .» .. .. .. .. .. .. .. .. .. .» .. .. .. .. .» .. .. «, .*

492

11.    Schwere Spitzendrehbank von 2500 Millimeter Spitzenhöhe und 16 000 Millimeter Weite zum Drehen der stärksten Turbinenwellen und Trommeln bis zu 150000 Kilogramm Stückgewicht (Maschinenfabrik Schieß A.G. in Düsseldorf) 496

544

12.    Das Schmieden eines Lokomotivrades (Nach einem im Besitz der Familie Borsig in Berlin-Tegel befindlichen Gemälde von Paul Meyerheim) .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

568

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13.    Joly-Treppe mit Kunstschmiedegeländer in einem Warenhaus ..

587

14.    Rubinsucher in Birma .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

619

616

15.    Tiere aus Steinzeug. Angefertigt in der Keramischen Fachschule in Hohr .. .. .. .. .. .. .» .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

680

16.    Die letzte Fahrt eines Königs der kalifornischen Wälder.. 672

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17.    Maschine zum Schneiden von Holzpflasterblöcken. Tagesleistung 240000 Blöcke .. .. .. ..

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Tiegelguß im Schmelzbau der Gußstahlfabrik Friedrich Krupp Aktiengesellschaft in Essen a. d. Ruhr. Nach einem Gemälde von Ttto Bollhagen

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Abb. i. Der Ehrensaal des Deutschen Museums in München

Einleitung

Das Wesen und dic Bedeutung bet Technik

Von Ob er- und Geh. Regierungsrat Max Geitel

cnn ich aber in den Gegenständen, die in meinem Wege lagen, etwas geleistet, so kam mir hierbei zugute, daß mein Leben in eine Zeit fiel, die an großen Entd eckun g en in d er Natur reicher war, als irgend eine andere...... Jetzt werden Fortschritte getan, auch aus

den Wegen, die ich einleitete, wie ich sie nicht ahnen konnte, und es ist mir wie einem, der der Morgenröte entgegengeht und über den Glanz der Sonne erstaunt, wenn diese hervorleuchtet."

Diese Worte äußerte G o e t h e, der „menschlichste aller Menschen", der be-rusenste Kenner und Förderer der Technik und ihrer Hilfswissenschaften, als jene sich auf Grund der Vertiefung und Ausgestaltung der Naturwissenschaften zu ihrem Siegeslauf anschickte.

Und als dieser Siegeslauf sich zu ungeahnter Höhe emporschwang, da beschloß Werner von Siemens, einer der gottbegnadetsten Geister, die jemals im Dienste der Technik gestrebt haben, seine Lebenserinnerungen mit den Worten: „Denn mein Leben war schön, weil es wesentlich erfolgreicheMühe u n d n ü tz l i ch e A r b e i t war, und wenn ich schließlich der Trauer darüber Ausdruck gebe, daß es seinem Ende entgegengeht, so bewegt mich dazu der

Schmerz, daß ich von meinen Lieben scheiden muß, und daß es mir nicht vergönnt S.d.T.l.    ,

Abb. 2. Der Schornstein eines Kriegschiffes

ist, an der vollen Entwicklung deS naturwissenschaftlichen Zeitalters erfolgreich weiter zu arbeiten."

GroßeEntdeckungen in derNatur!ErfolgreicheMühe u n d n ü tz l i ch e A r b e i t! In ihrem Zeichen hat sich der Siegeslauf der Technik vollzogen, und in ihrem Zeichen steht jede Zeile unseres der Darlegung dieses Siegeslaufes gewidmeten Werkes.

Die großartigen Triumphe, die die moderne Technik im Zeitalter ihrer wifsen-schaftlichen Ausgestaltung, im Zeitalter des Dampfes und der Elektrizität, in schneller Aufeinanderfolge erringt, sind nur allzusehr geeignet, den Maßstab zu verschieben, den wir bei der Würdigung der technischen Leistungen unserer Urväter und Väter anzuwenden haben, wollen wir diesen völlig gerecht werden.

Mit Recht sagt Lazarus Geiger in den Vorträgen zur Entwicklungsgeschichte deS Menschen bei Besprechung der Wichtigkeit deS Hammers, den man füglich als potenzierte Menschenfaust ansprechen kann: „So groß der Gegensatz einer Dampfmaschine unserer Tage mit dem ältesten Steinhammer immer sein mag: dasjenige Geschöpf, das zuerst seine Hand mit einem solchen Werkzeug

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Abb. 3. 45 Meter lange, hohl ausgebohrte Stahlwelle der Firma Friedr. Krupp. A.G.

Einleitung

bewaffnete, das vielleicht einen Fruchtkern zum ersten Male auf diese Weise einer harten Schale abgewann, eS mußte, so scheint es, e in e n H a u ch jenes Geistes in sich verspüren, der einen Entdecker unserer Zeit unter demAufblitzen eines neuenGedan-k e n s b e se elt."--

Wenn sich bei einer großen Zahl unserer Jeitge-nosten die Bewertung der technischen Leistungen unserer Väter auf einer sehr niedrigen Höhe bewegt, so kann dies von Haus aus nicht allzusehr überraschen und findet zwanglos eine Erklärung in dem gewaltigen Unterschied zwischen dem Einst und dem Jetzt.

Welch ein Unterschied in der Beherrschung des toten Stoffes vollzieht sich beispielsweise zwischen der unter unsäglichen körperlichen Anstrengungen d ent Stein abgerungenen Bohrung des Beiles der Urzeit und der 45 Meter langen, hohl ausgebohrten Stahlwelle (Abb. 3), einer der vielen Glanzleistungen der bekannten Firma Friedr.

Krupp A.G. in Essen.

Welch ein Unterschied zwischen dem schwankenden Floß, dem ein Sterblicher als Erster aufdcn Wogen des Meeres sich anvertraute, und dem gewaltigen Ozeanriesen, der Tausende, ohne eine wesentlicheÄnderung der gewohnten Lebensführung, zu den fernsten Breiten dahinträgt, und von dessen ungeheurm Abmessungen die Abb. 2 und 4 einen Begriff geben.

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Abb. 4

„Imperator" und Kölner Dom, ein Größenverhältnis

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Abb. 5. Einbau der Strebepfeiler der Brücke über die Nami-ti-Schlucht

Aus Schlingpflanzen, brüchigen Seilen und rohem Gebälk spinnt der Be-w ohner Afrikas gleich seinen Urahnen den schwankenden Steg über den seinen Pfad durchquerenden Fluß. Nur wenige Schritte trennen sein zerbrechliches

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Abb. 6. Die Jusammenfügung der Strebepfeiler der Nami-ti-Brücke

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9166.7. Die alte und die neue Brücke über den Bulklepfluß

Bauwerk von einem der höchsten Triumphe moderner Technik, von der in schwindelnder Höhe über die Stromschnellcn des Zambesi dahingeführten Brücke der Kap-Kairo-Bahn. Neben der Zambesibrücke ist hier die Überbrückung der Nami-ti-Schlucht im Zuge der Vünnaneisenbahn zu nennen. Hier konnten die einzelnen Bauteile nur auf dem Rücken von Trägern und Maultieren an die Baustelle herangeschafft werden, mußten also innerhalb geringer Gewichtsgrenzen gehalten und in der schwindelnden Höhe von 90 Meter über der Talsohle zusammengefügt werden. Die die Fahrbahn tragenden Strebepfeiler wurden in Gestalt zweier um ihr eines Ende drehbarer Balken ausgeführt (Abb. 5), die unter der Wirkung der Schwere dachförmig gegeneinander gestellt wurden (Abb. 6).

Abb. 7 bringt den Gegensatz zwischen dem Einst und dem Jetzt überzeugend zum Ausdruck. Sie stellt zwei den Bulkleyfluß in Britisch-Kolumbien überschreitende Brücken dar, deren eine der Jndianerzeit, deren andere der Gegenwart entstammt.

Im Kampf mit den Tieren der Wildnis und seinen Feinden mußte der Mensch alsbald darauf sinnen, seine natürlichen Verteidigungs- und Angriffsmittel zu ergänzen durch Waffen zu Schutz und Trutz. Welch kaum faßbarer Unterschied drängt sich uns hier wiederum auf bei Vergleichung des nur über wenige Meter

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Himalaja.

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Abb. 8. Vermutliche Geschoßbahn eines modernen Ferngeschützes. Europa, höchster Punkt: Montblanc 4810 Meter, Afrika: Kilima-Ndscharo 6010 Meter, Amerika: Aconcagua 6970 Meter, Asien: Gaurisankar 8840 Meter

mit unsicherem Erfolg sein Geschoß dem Feinde entgegensendenden Schleu-derers und der Tragweite modemer Geschütze.

Abb. 8 bringt die vermutliche Geschoßbahn eines solchen modernen Fem-geschützes zur Anschauung.

Allmählich begann das Bedürfnis nach Übermittlung von Nachrichten sich geltend zu machen, ohne Aussendung von Boten, durch Zeichen, die von Ort zu Ort dahingegeben wurden. Die ersten Leuchtfeuer flammten empor und gaben Kunde von wichtigen Ereignissen oder dienten zur Kennzeichnung der sicheren Fahrstraße der Schiffe.

Auö der Nachrichtenübermittlung durch Flammenzeichen entwickelt sich allmählich eine weitere Ausgestaltung des Nachrichtenwesens; es folgt die Übermittlung

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Abb. 9. Wagen emes Schnellzugs mit Einrichtung für drahtlose Telcvhonie (System Erich F.Hulh)

des in Zeichen umgesetzten Wortes, des gesprochenen Wortes (Abb.9) und schließlich als höchster Triumph die telegraphische Übermittlung des BildeS (Abb. 10).

Was das Altertum in der Sage vom Dädalus nur vorzuahnen wagte, der Verkehr durch die Luft, ist in die Wirklichkeit umgesetzt.

Was noch vor etwa einem Jahrhundert, als Napoleon einen Einfall in England plante, den Gegenstand geistreicher Karikatur bildete (Abb. 11), die Anwendung des Luftfahrzeuges als ernsthaft zu nehmendes Kampf- und Verkehrsmittel, ist jetzt zur Tat geworden.

Angesichts der Tatsache, daß der Siegeslauf der Technik sich als die Aneinanderreihung einer Unzahl großer und kleiner Erfindungen darstellt, liegt die Frage nahe: „W a s ist eine Erfindung?" Viele unserer Leser werden erstaunt sein, daß diese Frage überhaupt gestellt werden kann, und mancher wird annehmen, daß die weitestgehende Einigkeit über den Begriff der Erfindung herrschen müsse, insbesondere unter den Leuten vom Fach. DaS ist nun aber durchaus nicht der Fall, und die geistreichsten Männer der Technik und der Rechtst Wissenschaft, welch letztere in einem ihrer wichtigsten Zweige dem Schutze des Erfinders dient, haben sich bisher vergeblich bemüht, eine allgemein anerkannte Erklärung des Begriffs „Erfindung" zu geben. Aus der großen Zahl der

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Abb. io. Kornscke Fernphotographie: Der Erbprinz von Monaco eröffnet die Moiorbovl-Ausstellung zu Monaco am 4. Marz 1912

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Abb. 11. Witzbild aus dem Jahre 1804 auf den von Napoleon I. geplanten Übergang

nach England

gegebenen Auslegungen lasten wir nachstehend nur zwei folgen, und zwar stammt die eine von einem der hervorragendsten deutschen Techniker und die andere von einem der hervorragendsten deutschen Rechtsgelehrten.

Nach R e u l e a u x ist die Erfindung „eine Einrichtung oder ein Erzeugnis auf gewerblichem Gebiet, das bezüglich eines Stoffes oder eines Werkzeugs oder eines Verfahrens oder der Zusammensetzung der zur technischen Wirkung vereinigten Teile von bestehenden Einrichtungen und Erzeugnissen durch weitergehende Wirkung abweicht".

Nach K 0 h l e r ist die Erfindung „eine zum technischen Ausdruck gebrachte Jdeenschöpfung des Menschengeistes, die der Natur eine neue Seite abgewinnt uitd hierdurch mit Erfolg darauf abzielt, durch Benutzung voit Naturkräften menschliche Postulate zu erfüllen".

Die wissenschaftliche Vertiefung der Technik hat die erfreuliche Folge gehabt, daß — um mit Max Maria von Weber zu reden — die Technik salonfähig geworden ist, und daß der Staat dem Techniker die ihm gebührende Stellung zuerkannte. So war es nicht immer und überall. Trotz der gewaltigen Leistungen der römischen Architekten und Ingenieure bewertet Martial die Baumeister wie folgt: „Laß deinen Sohn die Grammatiker und Rhetoren meiden, nichts mache er sich zu schaffen mit dem Cicero oder Maro; macht er Verse, so enterbe ihn, will er eine Kunst lernen, die Geld einbringt, so werde er Sänger oder Musiker, und wenn er einen harten Kopf hat, laß ihn Auktionator oder B a u m e i 6 e r werden."

Die Techniker des Altertums mußten sich im allgemeinen mit dem Bewußtsein begnügen, ihre Pflicht getan zu haben. Die Sage überliefert uns aber ein interessantes Beispiel, wie ein Baumeister in grauester Vorzeit es verstand, gegen die Absicht der Machthaber seinen Namen der Nachwelt zu überliefern: An dem zu den sieben Wunderwerken der Alten Welt zählenden Leuchtturm von Alexandrien, dem sogenannten Pharus, wurde eine Inschrift angebracht, die die Namen der Könige Ptolemäus Soter (323 bis 283 v. Chr.) und Ptolemäus Phila-delphus, unter deren Regierung der Bau erfolgte, aufwies. Der Baumeister Sostratos führte diese Inschrift aber nicht in Stein, sondern in Jementputz aus, so daß sie allmählich verwitterte und verschwand. Nun aber trat die den Namen des Baumeisters enthaltende Inschrift zutage: „Sostratos, Sohn des Dexiphanes aus KnidoS, den rettenden Göttern zum Heile der Schiffe."

Noch im Jahre 1867 konnte Max Maria von Weber nicht mit Unrecht in die Klage ausbrechen: „Es gibt noch keinen Ruhm für den deutschen Techniker!"

Diese Klage ist gegenwärtig nur zum Teil noch berechtigt. Je mehr Vorteile ein Volk durch die Fortschritte der Technik iin Wettbewerb tritt anderen Völkem erntete, desto bereitwilliger erkannte eö die dem Techniker gebührende Stellung in Gesellschaft und Staat an.

Die immer mehr sich steigernde Wertschätzung, die die dankbare Mitwelt und Nachwelt dm führenden Geistern im Reiche der Technik entgegenbringt, hat zur Folge gehabt, daß zahlreichen Technikem Denkmäler in Stein und Erz gesetzt sind.

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Als Beispiele von Denkmälern erfolgreicher Techniker bringen wir in Abb. 12 das dem Erfinder der Schiffschraube,

Ressel, vor der Technischen Hochschule zu Wien errichtete Standbild.

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9166.12. Das dem Erfinder der Schiffscdraude. Ressel, vor der Technischen Hochschule zu Wien errichtete Denkmal

Die Neuzeit erachtet es als eine Ehrenpflicht, auch der treuen Mitarbeiter der zu Ruhm und Ehre gelangten Techniker in Dankbarkeit zu gedenken. Aus diesem Bewußtsein entspringt die Gepflogenheit, auf den Ausstellungen die Zeichen der Anerkennung,

Diplome und Medaillen, nicht nur den höchsten Spitzen der ausstellenden Werke, sondern auch deren besonders verdienten Mitarbeitern zu verleihen.

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Abb. 13. Denkmal bei Jselle für die beim Bau des Simplon-tunnels tödlich Verunglückten

Zahlreich sind die Opfer, die alljährlich auf dem Felde der Arbeit ihr L ebm lassen im Dienste der Technik. Auch ihrer wird jetzt pietätvoll gedacht. Als Beispiel einer solchen Ehrentafel im Kampfe mit den Na-turkräften Gefallener bringen wir in Abb. 13 das bei Jselle den bei dem Bau des Sim-plontunnels tödlich Verunglückten gewidmete Denkmal: Aus einer Felswand ist eine Tafel herausgearbeitet, die neben der lebensgroßen Gestalt eines Tunnelarbeiters in zwei Spalten die Namen der 42 bei dem Bau des eigentlichen Simplontunnels Getöteten nennt; hiervon forderte 22 Opfer der Briger und 20 Opfer der Jseller Tunnelabschnitt. Eine dritte Spalte führt die Namen der 16 bei dem Bau der bei Varzo belegenen Tunnelschleife Verunglückten auf.

Das in Abb. 14 dargestellte Denkmal wurde den am 30. Januar 1912 durch einen explodierenden Ölmotor getöteten zehn Angehörigen der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg errichtet, die, wie die Inschrift treffend besagt, als Opfer technischen ForsschrittS in treuer Pflichterfüllung ihren Tod fanden.

Der Siegeslauf der Technik war nur dadurch möglich, daß an Stelle der reinen Erfahrung die wissenschaftliche Vertiefung, die auf mathematischer Grundlage aufgebaute Erkenntnis und Verwertung der Naturkräste trat, wie sie nur auf Grund einer technischen Hochschulbildung sich vollziehen konnte. Der Ruhm, die älteste Pflanzstätte technischer Bildung, die älteste technische Hochschule der Welt zu sein, gebührt der „Karolo-Wilhelmina", der

Abb. 14. Denkmal für die am zo. Januar 1912 durch einen erplvdierenden Ölmotor getöteten zehn Angehörigen der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg

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TechnischenHochschulezuBraun schweig, die bereits im Jahre 1745 durch den feinsinnigen Herzog Karl, den Schwager Friedrichs des Großen, errichtet wurde. Unsere Abb. 15 gibt eine Ansicht dieser Hochschule in ihrer ältesten Gestalt. Der eigentliche Begründer war der geistreiche Abt Jerusalem, dessen Sohn als junger Rechtsbeflissener zu Wetzlar freiwillig aus dem Leben schied und Goethe als Vorbild zu „Werthers Leiden" diente. Als Beispiel für den weiten Blick Jerusalems lassen wir hier einige Stellen aus dem Bericht folgen, den er an den Herzog Karl richtete, als er den Auftrag erhalten hatte, für die neuartige Lehranstalt einen Plan zu entwerfen.

„DasPublikum,"so führt Jerusalem aus,

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Abb. 15 Das Kollegium Karolinum zu Braunschweig in seiner ältesten Gestalt

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„hat einmal gewissen Wissenschaften besondere Vorzüge eingeräumt, und wir Gelehrten, die wir diesen wichtigen Ehrentitel uns dadurch er-worbmhaben,sind seit

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Abb. >6. Das Deutsche Museum in München

undenklichen Jahren in dem Besitz, uns einbilden zu dürfen, als wenn wir allein die Stützen der menschlichen Gesellschaft wären, und daß außer unseren vier Fakultäten weder Heil noch Vernunft zu suchen sei. Wir behalten aber Ehre genug, wenn wir gleich unseren Nächsten, die in anderen Ständen leben, einen Teil, und w e n n eS auchdieHälftewäre, davon überlassen. Diejenigen, die in den größten Welthändeln der Welt nutzen, die mit Einrichtung gemeinnütziger Anstalten, der Handlung, der Verbesserung der Naturalien, Vermehrung des Gewerbes und der Haushaltung, das ist die Landwirtschaft, umgehen, diesichauf mechanisch e K ü n st e l e g e n, die zu Wasser und zu Lande, über und unter der Erde das gemeine Beste suchen, machen einen ebenso wichtigen Teil deS gemeineir Wesens als die Gelehrten aus. Und dennoch hat man bei allen Unkosten, die inmt auf die Einrichtung der Schulen und Akademien verwandt hat, für diese bisher so wenig und oft gar nicht gesorgt."

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Abb. 17» Die Industrie. Nach einem Relief von Constantin Meunier. Photographieverlag des Kunstsalons Keller L Reiner in Berlin W 35

Während zahlreiche technische Hochschulen Gelegenheit zu fachlicher Ausbildung bieten, bringen technische Museen die Leistungen der Technik der Allgemeinheit näher. Unter diesen Bildungstätten stehen an erster Stelle daö Kensington-Museum zu London, das Conservatoire des Arts et Metiers zu Paris und das Deutsche Museum von Meisterwerken der Naturwissenschaft und Technik in München. Letzteres, in dessen Neubau unsere Abb. i und 16 einen Einblick gewähren, verdankt seine Entstehung einer vonOSkarvonMiller

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Abb. 18. Arbeiterstadt. Nach einer Radierung von Hans Baluschek. Erschienen im Kunstverlag Oertel in Berlin-Schöneberg

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Abb 19 Die Hermannshütte bei Hörde in Westfalen. Nach einem Gemälde

von E. Bracht

am 5. Mai 1903 gegebenen Anregung. Es gibt nach dem Willen seiner Stifter und Leiter Forschern und Technikern, Industriellen und Arbeitern, ja dem ganzen Volke Anregungen und Belehrungen und erweist sich als eine Quelle, die sich erfrischend und befruchtend über die nationale Arbeit ergießt, hundertfache Ernte versprechend für die Saat, die das Museum in den Boden legt.

Die sich stetig steigernde Wertschätzung der Technik läßt sich auch an einer Art der Betätigung des menschlichen Schaffenstriebes messen, die sich in früheren Zeiten so gut wie gar nicht mit den Taten der Jünger der Technik befaßt hat. Wir meinen die Verwertung und Darstellung technischer Vorgänge und Leistungen durch die bildenden Künste. Die diesem Werke beigegebenen Abbildungen weisen eine Anzahl von Gemälden auf, die die Meisterhand eines Menzel, Meyerheim, Liebermann, Baluschek (Abb. 18), Bracht (Abb. 19) geschaffen hat, und die sich durch die dem spröden Stoff gegebene künstlerische Verklärung auszeichnen. Leider gilt dies nicht allgemein von den Darstellungen technischer Vorgänge. Noch heute begegnen wir in den illustrierten Zeitschriften, insbesondere in den auf Sensation ausgehenden, sachwidrig ausgeführten Abbildungen, von denen sich das Auge des Technikers schaudernd abwendet. Da

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Alb. 2c. Teilanftcht der Fabrikanlagen der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft in

Berlin, Brunnensiraße

begegnet man Lokomotiven, bei denen ohne jegliches Bedenken ein großes und ein kleines Rad miteinander gekuppelt sind, Kranen mit Zahnradvorgelegen, die überhaupt nicht imstande sind, eine einzige Umdrehung ohne den verderblichsten Jahnbruch zu vollbringen, Dampfmaschinen mit bis zur Naivität schwachen Kurbeln und Kolbenstangen.

Als ein der Plastik angehöriges Meisterwerk bringen wir in Abb. 17 das Relief

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Abb. 2i. Portal derLokomotivsabnk A. Borsig in Berlrn-Tegel

„Die Industrie" des belgischen Bildhauers Con-stantin Meunier. Wir fühlen den heißen Odem der lodernden Flammen, wirhörcn das Rollen und Mahlen der Räder, den Zuruf der die widerstrebenden Naturkräfte meisternden Herren der Schöpfung.

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Abd. 22. Lavoisier und Frau. Nach einem Gemälde von Jacques Louis David

Das Ansehen und der Wert der Technik prägt sich jetzt auch in dem Äußeren der Stätten ihrer Wirksamkeit aus. Während in früheren Zeiten eine abstoßendeNüchtern-heit die Fabrikstädte bleiern belastete, in denen endlose Backsteinbautcn mit eintönigen Fenstern und Rolltüren sich aneinander reihten, baut der heutige Fabrikherr seine Hallen nicht allein nach den Regeln der Nützlichkeit, sondern zugleich nach ästhetischen Rücksichten. Als Beispiele bringen wir eines der von Peter Behrens geschaffenen Fabrikgebäude der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft (Abb. 20), sowie das Portal der Lokomotivfabrik A. Borsig (Abb. 21).

Von Homers Schilderung des Schildes des Achilleus bis zu Max Maria von Webers „Vom rollenden Flügelrad", Max Eyths „Hinter Pflug und Schraubstock", Ibsens „Baumeister Solnes" und Kellermanns meisterhafter Schilderung des Baues des Unterseetunnels haben technische Motive eine dichterische Behandlung gefunden. Goethe, der durch seine langjährige amtliche Tätigkeit in engste Beziehungen zu der Technik und ihren Hilfswissenschaften trat, den es verdroß, nicht die Erfindung des Luftballons gemacht zu haben, der er nahe war, schildert mit vollkommenster Beherrschung des Technischen in „Wilhelm Meister" den Kampf zwischen der Hand- und der Maschinenarbeit und läßt sein Ebenbild Faust als erfolgreichen Wasserbauingenieur sterben.

Die zunehmende Wertschätzung und Salonfähigkeit der Technik äußert sich erfreulicherweise auch in der wachsenden Teilnahme, die ihr das s ch ö n e G e-schlecht entgegenbringt. Während das Heer der Techniker — abgesehen von wenigen Ausnahmen — bisher sich lediglich aus Angehörigen des starken Geschlechts ergänzte, weisen die Hörerlisten der Technischen Hochschulen neuerdings Damen in stets zunehmender Anzahl auf. Wir müssen daher damit rechnen, daß

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Eine zwanzig Tonnen schwere Lokomotive wird an zwei Seilzügen über das Tal des Rio Grande bet Norte befördert

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Abb. 23

Senkrechter Schnitt durcb einen menschlichen Oberschenkelknochen

die bisher im wesentlichen unS durch Madame Lavoisier und Madame Curie vergegenwärtigten berühmten Technikerin-nen in Zukunft zahlreiche Nachahmung finden werden. Die erstere, deren Bildnis wir in Abb. 22 in Gemeinschaft mit ihrem Gemahl bringen, der die phlogistische Lehre durch die Sauerstofftheorie ersetzte, wird für immer in den Annalen der wiffen-schaftlichen Chemie leuchten. Die andere hat sich durch die in Gemeinschaft mit ihrem Gatten ausgeführte Radiumforschung ein Denkmal gesetzt.

Die ersten Waffen, die ersten Werkzeuge, die sich der Mensch ersann, wurden unwillkürlich unter dem Gesichtspunkt erschaffen, daß sie gewisse natürliche, angeborene Organe ergänzen oder ersetzen sollen. So erfand der Mensch in Nachahmung der geballten Faust den Hammer, in Nachahmung der Fingernägel und der Zähne das Messer und die Säge. Das Ruder schuf er in Anlehnung an die Schwimmfüße der Waffervögel, die Pfeife als Nachahmung der Sprechorgane, das Schiff als Nachahmung des Körpers der Schwimmvögel. Derartiger bewußter Anlehnungen an die von der Natur gebotenen Vorbilder läßt sich noch eine große Anzahl anführen bis zu den Bestrebungen der Aviatiker unserer Tage, die die Lösung des Flugproblems durch Nachahmung deS Flugapparates der Meisterflieger unter den Vögeln anstreben. Hierher gehört unter anderem auch das Dampfroß, das Brunton im Jahre 1813 ersann; dieses bewegte sich in der Weise, daß mehrere die Beine des Pferdes nachahmende Hebel, durch Dampfkraft angetrieben, abwechselnd sich gegen den Erdboden stemmten.

Eine derartige Übertragung der natürlichen Waffen und Werkzeuge hat K a p p treffend als Organprojektion bezeichnet. Wenngleich die jetzige moderne Technik infolge ihrer weitgehenden Ausgestaltung zahllose Werkzeuge und Hilfsmittel aufweist, deren Zusammenhang mit den natürlichen Organen nicht nachzuweisen ist, so taucht doch auch jetzt noch hin und wieder vor dem staunenden Auge deS Forschers das Beispiel einer solchen Organprojektion auf.

Ein solches Beispiel bildet die innere Struktur des menschlichen Oberschenkel-knochenS. Wenn wir das Innere eines menschlichen oder tierischen Knochens beobachten, so erblicken wir dort das scheinbar regellose und willkürliche Gewirr der sogenannten Spongiosabälkchen (Abb. 23 und 24), deren Bedeutung erst allmählich seitens der Anatomen erkannt worden ist. Ein glücklicher Zufall hat es gefügt, daß ein hervorragender Anatom, der Züricher Professor Hermann von Meyer, und ein hervorragender Ingenieur, der Züricher Professor Cul-m a n n, sich im Jahre 1867 zusammenfanden und feststellen konnten, daß die S.d.T.I.    2

Abb. 25

Der Verlauf der Zug- und Drucklinien in dem Ausleger eines Kranes

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Abb. 24

Schematische Darstellung der Spongiosa-bälkchen im menschlichen Oberschenkelknochen

inneren Knochenbälkchen des Oberschenkels genau so verlaufen, wie sie der Ingenieur anordnen muß, will er einen Lastenkran theoretisch richtig so entwerfen, wie er nach Maßgabe seiner Beanspruchung bei dem Heben von Lasten mit denr geringsten Aufwand von Material gebaut werden muß. Unsere Abb. 25 zeigt, wie die den Ausleger eines Kranes bildenden Eisenstäbe verlaufen müßten, und läßt die Übereinstimmung mit dem in dm Abb. 23 und 24 dargestellten natürlichen Vorbild auf das deutlichste erkennen. In der Praxis, für die die Verwertung der Lastenkrane von stetig wachsender Wichtigkeit ist, muß man sich nun aber aus Gründen der bequemeren Fabrikation damit begnügen, das eiserne Maschennetz des KranS in einer der Theorie nur im allgemeinen sich anschließenden Form zur Ausführung zu bringen.

Ein weiteres interessantes Beispiel einer nur dem Forscherauge sich enthüllenden Organprojektion bildet das zylindrische Skelett des Schwammes Euplectella aspergillum, das, dem steten Drucke des Wassers ausgesetzt, genau die gleiche Anordnung des Materials aufweist, wie sie der Ingenieur anwendet, wenn er einen durch äußeren Druck beanspruchten zylindrischen Körper mit dem Minimalaufwand von Material konstruieren muß.

Die Anwendung der Ergebnisse der exakten Wissenschaft auf die Technik hat sich besonders auch in der Schaffung besserer Baustoffe und in deren rationeller Verwendung geltend gemacht. Hier steht an erster Stelle die Schaffung eines den weitestgehenden Ansprüchen genügenden Eisms als Ersatz des Steinbaumaterials. Man kann den hierdurch zwischen dem Einst und dem Jetzt geschaffenen Gegensatz nicht treffender kennzeichnen als durch Nebeneinanderstellung der

Abb. 26. Ägyptische Pyramiden

Pyramiden (Abb. 26) einerseits und des Eiffelturmes (Abb. 28), der Forthbrücke John Fowlers und Benjamin Bakers (Abb. 27) und der 260-Meter-Türme der Großstation Nauen (Abb. 28) des Oberingenieurs Bräckerbohm der Firma Hein, Lehmann & Co. zu Berlin anderseits. Dort die plumpe, durch das Material an eine geringe Höhenausdehnung und an ein sehr beschränktes Maß des zu überspannenden Raumes gebundene schwerfällige Masse, hier das zu früher nie geahnter Höhe graziös und mühelos emporstrebende oder weite Meereöarme überspannende luftige Netzwerk.

Die Forthbrücke, der Eiffelturm und die Nauener Türme bilden weithin leuchtende Wahrzeichen dessen, was Theorie und Praxis in glücklicher Vereinigung zu leisten vermögen. Das erstgenannte Meisterwerk der modernen Ingenieur-technik, daS man im Hinblick auf seinen den Schönheitsinn wenig befriedigenden Eindruck nicht zu Unrecht „eine Art Ausschweifung ungezügelten Nutzgrund-satzeö" genannt hat, mit seinen hoch über dem Meeresspiegel ausladenden Armen, deren Länge gleich der Höhe des Eiffelturmes ist (Abb. 29), stellt ein Produkt von Wissenschaft und Arbeit dar, wie es vor den Tagen der wissenschaftlichen

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Abb. 27. Die Brücke über den Firth of Fortb. Nach einer Originalaufnahme der Photoglob Co. in Zürich

Vertiefung der Technik völlig undenkbar war. Eiffelturm und Forthbrücke werden aber an Wagemut und kunstvollem Aufbau durch die Nauener Riesentürme übertroffen.

Die weitestgehende Ausnutzung der Spannkraft des Dampfes führte zu der Konstruktion der Mehrfachexpansionsmaschine, der Heißdampflokomotive und der Dampfturbine, welch letztere schon nach wenigen Jahren einen neuen Rekord für den überseeischen Verkehr schuf.

Der elektrische Strom führt uns auf eisernem Pfade sicher hinauf in die Gegenden des ewigen Schnees, in die schweigsame majestätische Welt der Berge. Mit Leichtigkeit überträgt der elektrische Strom die ihm innewohnende Kraft weithin über hie Lande. Kaum ein Gebiet menschlicher Tätigkeit ist noch vorhanden, das nicht von der Elektrizität befruchtet würde, von der Goethe einst zutreffend sagte, daß sie das durchdringende Element sei, das alle Vorgänge in der Natur begleite als die eigentliche Weltseele.

Als sich die Technik schnell und sicher aus dem engen Banne des Handwerksmäßigen und aus den Feffeln der reinen Erfahrung zu den lichten Höhen der Wissenschaftlichkeit erhob, da war eine andere Wandlung nur noch eine Frage der Zeit, der Übergang vom Kleinbetrieb zum Großbetrieb.

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Abb. 29. Forthbrücke und Eiffelturm

Eiffelturm

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Nauener rbo-Meter-Turm

Kölner Dom

denn, beginnend mit der Entwicklung der Dampfmaschine,einen Umschwung sich vollziehen, der an die Stelleder zahlreichen Kleinbetriebe den

Großbetrieb, die Großindustrie, setzt. Dieser Umschwung ist nicht immer des allgemeinen Beifalls teilhastig geworden; er hat im Gegenteil zahlreiche Widersacher gehabt, eine Tatsache, die nicht in Erstaunen setzen kann, wenn man bedenkt, daß bei der Bildung der Großbetriebe Tausende bislang selbständiger Individuen in Abhängigkeit von einer einzigen Persönlichkeit gerieten. Schon das Ungewöhnliche und Neue des äußeren Eindrucks, der einer Gegend durch die Industrie aufgezwängt wird, ist wohl geeignet, zartfühlende Seelen zu verletzen. England mit seinen gewaltigen natürlichen Schätzen an Kohle und Metallen war das Land, in dem sich die Umwandlung der idyllischen Landschaft in eine raucherfüllte, lärmende Jndustriestätte zuerst vollzog. Hier war es vor allem die Umgegend von Birmingham, die wegen ihrer durch die Industrie geschaffenen Unwirtlichkeit berüchtigt wurde. Ein beschauliches Idyll ist allerdings an den Stätten der rastlos strebenden und hastenden Technik, am Webstuhl der Zeit, nicht zu finden. Auch die mit dem Zusammenströmen großer Menschenmassen unvermeidlich verknüpften Mißstände sind nicht geeignet, das Bild erfreulicher zu gestalten. Und doch, trotz dieser äußeren rauhen Hülle, bietet das Bild unserer modernen Jndustriestätte» eine reiche Fülle des Erhabenen und Schönen. Thomas C a r l y l e bringt dieses treffend zum Ausdruck, indem er sagt: „Manchester mit feinen Baumwollabfällen, seinem Staub und Rauch, seinem Lärm, Zank und Schmutz ist dir zuwider? — Denke nicht so. Eine kostbare Substanz, schön wie Zauberträume und doch kein Traum, sondern Wirklichkeit liegt in jener Hülle verborgen, eine Hülle, die allerdings danach ringt, abzufallen und die Schönheit frei und sichtbar zu machen!--Baumwollspinnerei ist in ihrem

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Abb. 30. Heizerloses Dampfkesselbaus von A. Borsig in Berlin-Tegel

Ergebnis das Bekleiden der Nackten, in ihren Mitteln der Tri-umph des Menschen über den Stoff."

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Abb. zi. Die Insel Philä nach Fertigstellung des Nilstauwerks bei Assuan

Dieser Triumph des Menschen über denStoff kommt am segensreichsten dadurch zur Auswirkung, daß die Technik die Menschen befreit von schwerer körperlicher Arbeit, sie

frei macht für höheres, geistiges Schaffen. Als Beispiel einer solchen befreienden Tat neuzeitlicher Technik gewährt Abb. 30 einen Einblick in ein lediglich durch Maschinenkraft bedientes heizerloses Dampfkesselhaus von A. Borsig in Berlin-Tegel. .

Die der Technik obliegende Aufgabe, Neues, Vollkominenes an die Stelle des Althergebrachten, durch die Tradition Geheiligten zu setzen, bringt sie nur allzuoft in Konflikte schärfster Art. Die schnurgerade, das Waldtal durchschneidende Regulierung des schäumenden Gebirgsfluffes, der am malerischen Abhang aufgeschüttete nüchterne Eisenbahndamm, der in romantischer Einsamkeit jäh und unvermittelt emporragende Schornstein haben schon oft den Widerspruch des Naturfreundes gefunden, und mit Recht sind die staatlichen Gewalten bestrebt, nach dieser Richtung in einer den Verhältnissen Rechnung tragenden Weise zu vermitteln. Wohl der am meisten Aussehen erregende Vorgang dieser Art ist die durch den Bau des Staudammes von Assuan bewirkte Überschwemmung der durch ihre Tempelbauten berühmten Nilinsel Philä (Abb. zi). Die Regierung glaubte mit Rücksicht auf die Interessen des Landes vor diesen Jeugen ältester Kultur nicht halt machen zu dürfen. In der neuesten Jeit hat man den Wasserspiegel des Stausees gegenüber dem aus unserer Abb. 31 ersichtlichen Stand noch erhöht, und es ist nunmehr geplant, hie Reste der alten Tempelbauten nach England oder Amerika zu schaffen und dort wieder aufzubauen.

In Deutschland bietet der Bau der Edertalsperre bei Hemfurt in Waldeck, des größten Stausees Europas, ein besonderes Interesse. Diese Sperre bezweckt, den West- und Ostdeutschland verbindenden Mittellandkanal aus der Weser zu speisen und zugleich eine Verbesserung der Fahrwaffertiefe des Weserstromes bei Niedrig-waffer zu schaffen. Außer großen Waldflächen, Feldem und Wiesen gingen in den Fluten des Stausees auch drei blühende alte Dörfer für immer unter: Bringhausen, Asel, Berich. Zwei andere Dörfer, Herzhausen und Niederwerbe, gingen zum Teil unter. 150 Familien verloren ihr angestammtes Heim. Iu ihrer Aufnahme dient das neuerbaute Dorf Neu-Berich.

Wie jedes Volk seine Nationalhelden, -dichter und -denker hat, so hat es jetzt auch seine Nationaltechnikcr, seine Nationalindustriellen. Aus den kleinsten.

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91 Mi. 32. Das Kruppsche Stammhaus

unscheinbarsten Anfängen, aus Not und Sorge haben sich fast alle unsere Großbetriebe zu ihrer jetzigen Höhe emporgerungen. Inmitten des gewaltigen Häusermeeres der Kruppschen Gußstahlfabrik zu Essen steht noch heute das kleine Bauernhaus, in dem der Begründer der heutigen Weltfirma, Friedrich Krupp, der Erfinder des Geheimnisses des Kruppschen Gußstahls, in Not und Sorge sein Leben beschloß. Überzeugender als langatmige Lobeshymnen auf diesen Märtyrer der Arbeit sprechen die unserer Abb. 32 beigefügten Worte, die der „Kanonenkönig" Alfred Krupp nach fünfundzwanzig Jahren beispiel-losm Erfolges dem Vater widmete.

Um die Bedeutung der Technik für das Leben der Völker darzutun, lassen wir hier einige statistische Angaben folgen, und zwar Zahlen, die sich zum Teil auf diechemischeJndustrieDeutschlands beziehen, eine Industrie, die sich seit der Mitte des vorigen Jahrhunderts, seit der Zeit des theoretischen Fortschritts, in einem solchen Maß entwickelt hat, daß sie nicht nur unser deutsches Vaterland mit chemischen Produkten versorgt, sondern auch einen großen Teil des deutschen Exporthandels lohnend beschäftigt.

Diese Erfolge sind an die Namen Liebig, Bunsen, Wöhler, A. W. von Hofmann, Kekule von Stradonitz, Mitscherlich und viele andere geknüpft. Liebig wirkte dadurch besonders fruchtbringend, daß er den praktisch-chemischen Unterricht in die Lehrpläne unserer Hochschulen einführte.

Im Jahre 1913 betrug der deutsche Außenhandel in Tausenden Mark:

Einfuhr

Ausfuhr

Chemische Grundstoffe, Säuren, Salze und sonstige Verbindungen chemischer Grundstoffe . Farben und Farbwaren ..........

Künstliche Düngemittel ..........

Sprengstoffe, Schießbedarf, Zündwaren. . . Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse .

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Von höchstem Interesse sind auch die großen Leistungen, die der deutschen Industrie aus Grund der Reichsversicherungsgesetze erwachsen, und die von den Gewerbetreibenden keines anderen Landes aufzubringen sind.

Die Firma Friedr. Krupp A.G. beschäftigte am i. Dezember 1912 auf ihren gesamten Werken 74 248 Personen.

In den Jahren 1908/09 bis 1917/18 hat sie rund 208 Millionen Mark oder 21 Millionen Mark jährlich für die verschiedensten Wohlfahrtseinrichtungen ihrer Untemehmungen aufgewendet.

Einen Zweig der Arbeiterfürsorge, der gerade bei Krupp von jeher unter Aufwendung erheblicher Opfer gepflegt wurde, bildet das Wohnungswesen. In welchem Umfang dies geschieht, erhellt aus der Tatsache, daß die Zahl der Werkswohnungen sich wie folgt vermehrte:

1. Juli 1916 7881

1. April 1914 6642

1. Juli 1917

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1. Januar 1918 8794.

Hierunter befinden sich nicht die 445 Wohnungen der Kolonie Altmhof, die dem invaliden alten Arbeiter für den Lebensabend ein trautes Heim bieten.

Häufig wird der Industrie der Vorwurf gemacht, daß sie das patriarchalische Verhältnis zwischen den Arbeitgebern und dm Arbeitnehmem zerstört und, unterstützt durch die Freizügigkeit, eine Arbeiterbevölkerung erzogen habe, die, von Ort zu Ort ziehend, bald hier bald dort sich niederlasse, um, sobald an einer anderen Stelle bessere Lohnverhältniffe winkm, den Staub von den Füßen zu schütteln. Dieser Vorwurf ist nur zum Teil gerechtfertigt. Die großen Werke sind vielmehr schon seit langem mit Erfolg bestrebt, sich eine seßhafte Arbeiterschaft zu erhalten.

Als Beispiel hierfür sei es gestattet, auf die Arbeiterverhältniffe der Badischen Anilin- und Sodafabrik in Ludwigshafen am Rhein und auf die Firma Friedr. Krupp A.G. hinzuweisen. Jene besteht seit dem Jahr 1865 und beschäftigte am 31. Dezember 1912 9172 Arbeiter, einschließlich Aufseher und Meister. Hiervon standen im Dienste der Firma:

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Zahl der Arbeiter

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Von den 70 249 Werksangehörigen — im engeren Sinne — der Firma Friedr. Krupp stehen 7749 in einem Dienstalter von mehr als 20 Jahren.

Schon vor dem eigcntlichm Einsetzen des Siegeslaufs der Technik machte sich das Bedürfnis geltend, dem Erfinder die Verwertung seiner Erfindung dadurch zu ermöglichen oder doch zu erleichtern, daß andere vom Wettbewerb ausgeschlossen wurden. England war dasjenige Land, das zuerst mit der Schaffung einer Patentgesetzgebung vorging. Im Jahre 1623 nahm das Parlament das von drei bedeutenden Rechtsgelehrten, William Noy, Ed-ivard Coke und Serjeant Crewe ausgearbeitete Statute of mono-polies an und schuf hiermit den Vorläufer des Patentschutzes im modemen Sinne, der hinfort berufen sein sollte, die Technik in ihren gesamten Zweigen derartig zu befruchten, daß man, wie Damme in seinem „Deutschen Patentrecht" treffend sagt, „ohne Vorbehalt behaupten darf, daß der gesamte Weltverkehr von heute im letzten Grund auf patentierten Erfindungen beruht".

Welche hohe Bedeutung diesem Patentwesen in früherer Zeit in den Vereinigten Staaten beigemessen wurde, geht aus dem Umstand hervor, daß der Präsident der Republik eigenhändig die Patmturkunden unterzeichnete (Abb. 33).

Im Deutschen Reiche sind, seitdem durch das Gesetz vom 25. Mai 1877 — an dessen Stelle später das Gesetz vom 7. April 1891 trat — der Patentschutz

geregelt wurde, bis zum zi. Dezember 1914 802245 Patentanmeldungen und 281 ^(-Patenterteilungen erfolgt. Hier griff der Weltkrieg mitrauherHandein. Die Zahl der Patentanmeldungen,die im Jahre 1913 49532 betrug,sank imJahre i9i4<mf 21041,60b sich jedoch im Jahre 1918,1919111161920 erfreulicherweise wieder auf 30 049, 43 279 und 5Z 527. Der tägliche Ver-• I kehr mit der Urkraft

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Abb. 33. Eine von Washington unterzeichnete Patenturkunde

in Auge mit den unheimlichen Gewalten

der ihrer Fesselung sich wild entgegenstemmenden Natur, die ungeahnte Entwicklung deS Verkehrs, die Einführung der Technik in den Dienst der Haushaltung hat ein Geschlecht herangezogen, das an Kaltblütigkeit, an Schnelligkeit und Sicherheit des Enffchluffes weit emporragt über seine Vorgänger. Der Betrieb unserer großen elektrischen Zentralstationen, die Lenkung unserer Schnellzüge, unserer Automobile, Luftschiffe und Flugzeuge, die Errichtung unserer himmelanstrebenden Bauten, unserer mit früher nicht geahnten Spannweiten die Flüsse und Meeresarme überschreitenden Brücken, der Verkehr mit den gefahrdrohenden tückischen Sprengmitteln, sie verlangen ein Maß von ruhiger Überlegung, von richtiger Enffchlußfassung, das unsere Vorfahren bei weitem nicht zu erfüllen hatten. Und wenn auch nicht jeder von uns eine so beneidenswerte Kaltblütigkeit und so unerschütterliche, stählerne Nerven besitzt, daß er den den „Wolkenkratzer" zu schwindelnder Höhe emportreibenden Eisenbauarbeitern Gesellschaft leisten möchte, etwas gewinnt doch ein jeder unserer Zeitgenossen von dem zielbewußten Wagemut, der dem Siegeslauf der Technik die Bahn ebnete und das jetzige Geschlecht von den Fesseln des Raumes und der Zeit befreite.

Trotz der gewaltigen Erfolge, die die Technik im Laufe der Jahrhunderte erzielt hat, gibt es noch heute zahlreiche lauschige Winkel auf unserer schönen Erde, in die weder der schrille Pfiff des Dampfrosses, noch der Lärm der Industrie und daS jähe Hasten der Maschinen gedrungen sind. Sie vermindem sich aber von

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Praktische Beispiele aus der Verarbeitung der

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Abb. 34- Aufzug für Besucher eines Bergklosters tu Thessalien. Copyright Underwood L Underwood in London und Neuyork

Jahr zu Jahr zum Bedauern der Freunde der Idylle und der Beschaulichkeit immer mehr und mehr, und die Stimmen, die einen gesetzlichen Schutz der mit Naturschönheiten gesegneten Gegenden fordern, finden, wie wir bereits erwähnten, nicht mit Unrecht geneigtes Gehör. Noch gibt es stille Waldtäler, in deren Grunde das gemächlich sich drehende Wasserrad die moosbewachsene Mühle antreibt, mit einem so geringen Nutzeffekt, mit einer so mangelhaften Ausnutzung des Gefälles, daß der Erbauer moderner Wasserräder schaudernd das Antlitz verhüllt.

So trifft denn noch heute, im Zeitalter des Dampfes und der Elektrizität, der abseits der großen Verkehrstraßen dahinziehende Wanderer „technische" Einrichtungen, deren Existenz er nimmermehr vermutet haben würde.

In Abb. 34 gewahren wir einen anspruchslosen Sterblichen, der sich in der einfachsten Weise mittels Stricken zu der schwindelnden Höhe eines thessalischen

Abb. 35» Die am 29. August 1907 eingestürzte Niesenbrücke über den Sankt-Lorenz-Stronr

bei Quebec

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Abb. 36. Das 195 Meter lange Mittelstück der Quebecbrücke im Augenblick des Absturzes

am 11. September 1916

Klosters emporziehen läßt. Im Gegensatz hierzu bringt unsere Kunstbeilage zur Anschauung, wie eine zwanzig Tonnen schwere Lokomotive an zwei Seilzügen hoch durch die Lüfte über das Tal des Rio Grande bet Norte befördert wird.

Wie bei allem Menschenwerk, so zeigt sich auch hier die Ohnmacht gegenüber der übergewaltigen Macht der Elemente und die Fehlbarkeit des menschlichen Wollens und Könnens. Est modus in rebus, sunt certi denique fines. Mag der

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Abb. 37. Die Brücke über den Gottervn in Freiburg (Schweiz), die unter der Last eines Kraftwagens einstürzte

Menschenwitz noch so herrlich sich offenbaren, ihm ist eine Grenze gesetzt, über die er nie hinaus kann, und mit erschreckender Regelmäßigkeit berichtet der Telegraph immer wieder von gewaltigen Katastrophen, die sich an die Fersen der rastlos fortschreitenden Technik heften.

Trotz der weitgehenden Ausbildung der dm Eisenbahnverkehr sichernden Maßnahmen gehört der Eisenbahnunfall zu den stehenden Gegenständen der Tageö-presse. Mit Stolz blickte die technische Welt auf den mit Riesenschritten der Vollendung entgegeneilenden Bau der Brücke über den Sankt-Lorenz-Strom bei Quebec, der größten Fachwerksbrücke der Welt. Der 29. August 1907 verwandelte daö gewaltige Werk in einem seiner wesentlichsten Teile in einen Trümmerhaufen (Abb. 35). Als der auf Grund eines neuen Entwurfes erfolgende Wiederaufbau sich seiner Vollendung näherte, ereignete sich am u. September 1916 ein zweiter schwerer Unfall, indem das eine Stützweite von 195 Meter besitzende Mittelstück abstürzte und in den Fluten versank (Abb. 36). Auf Jahre hinaus wurde hierdurch die Fertigstellung der Brücke verzögert. Dem Leichtsinn eines Kraftwagenführers, der mit einem die Tragkraft der Brücke übersteigenden Gewicht diese befuhr, fiel die bekannte Freiburger Hängebrücke zum Opfer (Abb. 37).

Etwas von dem Fluche, den der das göttliche Feuer den Menschen bringende Prcmetheus auf sich lud, wird stets auf den Leistungen der Technik lasten, und wir haben daher einerseits diesen Leistungen gebührend gehuldigt, anderseits aber nicht unterlassen, die bei so viel Licht unvermeidlichen Schatten zu zeichnen.

Die große Aufgabe, die der Technik gestellt ist, hat der erfolgreichste und geistreichste Erfinder des Altertums, Archimedeö, vorahnmd in die Worte zusammengefaßt: „Aös [J.01 Ttou atm -zat xtvm rijv -pjv: Gib mir einen festen Punkt, wo ich stehen kann, und ich werde die Erde aus den Angeln heben."

neue

folgenden Kapitel.

Inwieweit die Nachkommen dem Geistesflug ihres Meisters gefolgt sind, indem sie die alte Welt nicht nur auS den Angeln hoben, sondern durch eine völlig Welt ersetzten, das im einzelnen darzutun, ist die dankbare Aufgabe der

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Abb. 38. „Faß an und du wirst sie bewegen!"

Vignette aus Varignons im Jahr 1787 erschienenen „Projet dune nouvelle mecanique⁸.

Die Fesselung und Verwertung der Naturkräste

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Abb.zy. Prometheus bringt den Menschen das Feuer. Nach einerSktzze von Anselm Feuerbach

gemalt von Chr. Griepenkerl

Die Erzeugung und Verwertung von Wärme und Licht

Von Hans Dominik

Die Heiz- und Leuchtstoffe

enden wir unseren Blick rückwärts in die Vergangenheit und verfolgen wir die Geschichte der Menschheit, soweit wir sie verfolgen können. Vorbei an den Pyramiden der alten Ägypter, vorbei an uralten chinesischen und indischen Tempeln gelangen wir in die Zeit des letzten Weltenwinters, in die jüngste Eiszeit, da die Menschheit noch in natürlichen Höhlen lebt. Immer tiefer sinkt menschliche Kultur, immer primitiver werden Werkzeuge und Geräte. Eines aber finden wir überall, soweit wir bis hinein ins Tertiär unser Geschlecht verfolgen können. Das ist die B r a n d-stätte, die Feuerstelle.

Das Werkzeug unterscheidet uns nicht vom Tier, denn auch unsere liebwerten Vettern, die großen menschenähnlichen Affen, benutzen den Stab als Stütze und den Stein als Wurfwaffe. Die Beherrschung des Feuers aber erhebt unS ein für allemal über die anderen Lebewesen der Erde. In dem Augenblick, da der Mensch jenes Element zu bändigen lernte, tat er den ersten Schritt zur Erringung der Weltherrschaft.

Die Sagen aller Völker verherrlichen den Bringer des ersten Feuerbrandes (Abb. 39) als einen Halbgott. Prometheus wird von den neidischen Griechengöttern S.d.T.i.

schwer für seine Tat gestraft, aber das Feuer ist einmal da, und die Herrschaft der Menschen damit begründet. Und die indische Djuggelsage erzählt: Während der Mensch mit einem Tonscherben voller Holzglut furchtlos und waffenlos durch den Urwald schreitet, weichen die Tiere ängstlich zurück, fliehen Balu, der braune Bär, Baghira, der schwarze Panther, und Kalanagh, die große Schlange, denn sie alle fürchten die rote Blume, die im Topfe wächst und deren Blüten schlimmer stechen als Dornen und Nesseln.

Das Feuer war da! Nach der Sage kam es vom Himmel. Vielleicht ein zündender Blitz, vielleicht auch der glühende Lavastrom eines feuerspeienden Berges brachten es zu den Menschen. Nun mußte man es halten und nähren, daß es ja nicht ausging. Noch kannte man ja nicht die Kunst, es jederzeit von neuem zu erzeugen. So war die Hütung eines ewigen Feuers eine lebenswichtige Sache für die Stämme jener längst verrauschten Zeiten, und die Nachklänge an das, was damals eine zwingende Notwendigkeit war, haben sich im Kultus durch die Jahrzehntausende hindurch erhalten. Wir begegnen ihnen im Feuer der römischen Vestalinnen, und die ewigen Lampen, die heute noch vor Heiligenbildern brennen, stellen am Ende den letzten Ausläufer dar.

Der Besitz des licht- und wärmespendenden Feuers erhob die Menschen auf eine höhere Kulturstufe. Am Feuer konnten sie ihre Speisen kochen und rösten, das Feuer gab ihnen die Möglichkeit, Ton und Lehm zu brennen und eines der ältesten Gewerbe, die Töpferei, zu betreiben. Die gebrannten Tonscherben prähistorischer Tage stellen wohl mit die ältesten Dokumente menschlicher Tätigkeit überhaupt dar, und etwas Wunderbares stellt sich dabei heraus. Auf den Scherben der ganzen Welt, mögen sie in Grönland oder in Patagonien, in Afrika oder in Asien gefunden werden, zeigt sich ein und dasselbe uralte Töpferzeichen in der nachstehenden Form des laufenden Kreuzes Lpj. Fast kann es danach scheinen, als habe wirklich ein Prometheus an einer Stelle zuerst den Gebrauch des Feuers und die Töpferei den Menschen gelehrt und als seien seine Jünger mit den Lehren seiner Technik alsdann über die ganze Welt gewandert.

Was Wunder, wenn das wohltätige Herdfeuer von den Menschen selbst für heilig erachtet wurde, wenn diese Heilighaltung bei einigen Stämmen sich bis zur Feueranbetung verstieg.

Die Zeit schritt fort, und die Menschheit lernte das Feuer jederzeit selbst zu entzünden. Man kam dazu, daß es nicht mehr von einer heiligen ewigen Feuerstelle aus in Töpfen und Schalen durch das Land getragen zu werden brauchte. Bei irgend einer Gelegenheit hatte man gesehen, daß geriebenes Holz sich bis zur Rauchentwicklung, ja bis zur Funkenbildung erhitzen konnte. Allerorten wurde diese Beobachtung ausgenutzt, und so entstanden jene primitiven Verfahren der Reibungszündung, die wir bei den Naturvölkern der ganzen Erde finden, und die im Prinzip ausnahmslos auf der gegenseitigen Reibung zweier zur Zündung möglichst geeigneter Hölzer beruhen. Unsere Abb. 40 veranschaulicht einiges davon. Sie zeigt die Form der Reibung als quirlende Bewegung bei den Huronen und Irokesen. Sie zeigt dann weiter eine Erleichterung der Quirlbewegung durch Herstellung einer Art Bohrvorrichtung bei den Eskimo und

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Abb. 40. Verschiedene Arten des Feueranmachens. Nach einer Originalzeichnung von H. Grober

Bei den Huronen und Irokesen Malaiische Feuersage

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eine Verstärkung der hin und her gehenden Reibung durch Verwendung gezackter oder gezahnter Hölzer bei der malaiischen Feuersäge.

Durch diese Ersindungen wurde der einzelne Mensch selbständiger Besitzer des Feuers^ aber das Feueranmachen blieb eine harte Arbeit/ deren Erleichterung

man sich stetig angelegen sein ließ. Auch dem geschlagenen Stein entsprang ja ein zündender Funke, und die Verwertung dieser Erscheinung führte zu den Feuersteinfeuerzeugen, führte späterhin zum Feuerzeug aus Stein, Stahl und Zunder, das die Menschheit bis ins 19. Jahrhundert begleitet hat.

Zweifellos stand der Bauersmann dieser Zeit, der den von: Stein spritzenden Funken auf den Zunder fallen ließ, weit über dem Menschen der alten Steinzeit, der anhaltend im Schweiße seines Angesichts quirlen und bohren mußte, bis endlich ein schwachglimmender Feuerbrand seine Mühen lohnte. Aber dieser Fortschritt verteilt sich auf dreißigtausend Jahre. Die folgenden dreißig Jahre dagegen brachten uns in schneller Folge das chemische Tauchholz, das PhoS-phorholz und endlich das schwedische Streichholz.

Bevor in Deutschland im Jahre 1910 ei,re ganz gewaltige steuerliche Belastung der Streichhölzer eintrat und die Streichholzindustrie bis an den Rand des Ruins brachte, kaufte man ein Paket Streichhölzer für zehn Pfennig. Man hatte für diese Summe zehn Schachteln mit je rund sechzig Hölzchen, kaufte also für einen Groschen sechshundert bequeme und handliche ZündungSmöglichkciten. Durch die Steuer wurde der Preis verdreifacht. Aber schon trat die Technik mit einem glänzenden Auskunftsmittel auf den Plan. Das alte Schlagfeuerzeug entstand in neuer und wunderbar modernisierter Form. An die Stelle des immerhin nur matte Funken gebenden Feuersteines trat das Zereisen. Der Schlagstahl wurde als wirksames Feilenrad ausgebildet, und an die Stelle von schwerbrennendem Zunder trat der Benzindocht. Ein Fingerdruck genügt, um mit solchem Feuerzeug eine Flamme zu erhalten.

Nach dem Weltkrieg ist der Preis einer Streichholzzündung auf einen halben Pfennig gestiegen. Dagegen erzielt man mit einem Aufwand von einer Mark fünfzig Pfennig für Zereisen und drei Mark für Benzin etwa 3000 bis 5000 Zündungen. Das Zereisenfeuerzeug ist also etwa fünfmal so wirtschaftlich wie das Streichholz und drängt dieses mehr und mehr zurück, ein Umstand, der im Interesse der Holzersparnis und der Schonung unserer Wälder auf das wärmste zu begrüßen ist.

Das Holz war und blieb der wichtigste Brennstoff bis tief in das achtzehnte Jahrhundert hinein. Holzscheite brannten in den Lagerfeuern der alten Naturvölker, mächtige Eichen- und Buchenscheite schwelten in den Kaminen mittelalterlicher Ritterburgen. Die wohlriechenden Hölzer Indiens und des Morgen-lands flackerten in den Gemächern mittelalterlicher Handelsfürsten, und bäuerliche Armut wärmte sich an den Flammen von Raff- und Leseholz.

Was ging nun überall dort vor sich, wo Flammen das Holz umzüngelten? Um das zu erklären, gehen wir wieder am besten rückwärts, schreiten wir auS der dunklen Winternacht, die durch unser Feuer erhellt und erwärmt wird, zurück in die Sommer verflossener Jahre. Da steht der Baum, dem unsere Scheite entstammen, noch frisch und lebenskräftig im Walde. Um sein Blätterwerk spielt die warme Sommerluft, und im hellen Sonnenschein erstrahlt das Grün seines Laubes. Scheinbar ist alles ruhig, aber in Wirklichkeit sehen wir hier eine chemische Fabrik in voller Tätigkeit. Was noch kein Chemiker bis auf den heutigen Tag vermochte, das treiben die grünen Blätter unserer Pflanzen seit unvordenklichen Zeiten. Diese Blätter sind lebendig und atmen. Unaufhörlich dringt die Kohlensäure in das Blattfleisch ein. Unaufhörlich auch fangen sich die Strahlen der Sonne im grünen Blatt, und daS Blattgrün selbst, das Chlorophyll, bleibt bei alledem nicht müßig. Unter seiner Vermittlung geht der Sonnenstrahl der Kohlensäure zu Leibe und zersprengt sie in gewaltigem Anstoß zu Kohle und Sauerstoff. Damit ist die Kraft des Strahles gebrochen, sein Werk getan. Reiner Sauerstoff rauscht aus den Blattporen in die Luft zurück. Den eben frei gewordenen Kohlenstoff aber behält das Chlorophyll und kuppelt ihn in eigenartiger Weise mit dem Wasser des Blattkörpers zusammen. Ein chemisches Wunder vollzieht sich dabei. Die schwarze Kohle und das klare Wasser ergeben verbunden Kohlenhydrate mancher Art, den zelligen Holzstoff, den weißen Zucker, bett braunen Gummi, ergeben all das, was wir gemeiniglich Holz zu nennen pflegen. Sonnenwärme und Sonnenlicht werden gebunden, um diesen Zauber zu vollenden. Aber sie liegen im Holzscheit gefesselt, und wir können sie wieder auferstehen lassen.

In unser Kaminfeuer schieben wir ein frisches Scheit. Von allen Seiten umspielen es die Flammen, und knisternd und prasselnd werden die Waldgeister wieder wach. Die Flamme trennt, was das Chlorophyll einst gebunden hat. Für unsere Augen nicht sichtbar, entweicht Wafferdampf aus dem Scheit, während der Kohlenstoff der zersetzten Kohlenhydrate in Form schwarzer Kohle zurückbleibt. Die Verkohlung des Scheites hat begonnen. Da plötzlich ein besonders lautes Knistern, und aus einer frischen Spalte des Scheites schießt eine blendend weiße Stichflamme. Die Vergasung deö Holzes setzt damit ein. Die Kohlenwasserstoffe, die in ihm teils schon enthalten waren, teils auch bei der Verkohlung, daS heißt bei der Zersprengung der Kohlenhydrate, gebildet wurden, entweichen aus tausend Rissen und Spalten, entzünden sich am Feuer und verbrennen mit weißem Licht.

Weiter wirkt die Glut. Sie umspielt und umzüngelt das Scheit, das jetzt schon zum größten Teil aus reinem Kohlenstoff besteht. Solchem Locken und Werben kann auch der Kohlenstoff nicht widerstehen. Die Erinnerung wird wach an jene Sommertage, da Kohlenstoff und Sauerstoff noch zu Kohlensäure innig verbunden im Raume schwebten. Die alte Liebe erglüht von neuem. In wirbelndem Tanz stürzen die Sauerstoffatome der Verbrennungsluft und die Kohlenstoffatome des Scheites zu einander hin und verbinden sich wieder zu Kohlensäure. Im Augenblick der Vereinigung aber gewinnt der Sonnenstrahl, der im Blattgrün des Waldes zur Ruhe ging, von neuem Leben. In heller Weißglut leuchtet das Scheit und sendet Wärme- und Lichtstrahlen, der Sonne vergleichbar, weithin durch den Raum.

Das Holz war für uns in der Tat nur ein Speicher der Sonnenstrahlung. Als wir eS entzündeten, setzten wir die gefangenen und gebundenen Sonnenstrahlen wieder in Freiheit, brachten so Licht und Wärme in das Dunkel und in die Kälte der Nacht. Ein Speicher der Sonnenarbeit war uns das Holz und ein Speicher von gutem Fassungsvermögen. Birgt doch ein Holzscheit von nur

i Kilogramm Gewicht etwa zoooWärmeein-heiten, daS heißt eine Wärmemenge, genügend, um 3000 Kilogramm Wasser um i Grad Celsius erwärmen zu können. Wenn wirnun weiter wissen, daß eine Wärmeeinheit einer mechanischen Arbeit von 428 Meterkilogramm (1 Meter-kilogramrmstdieKraft, die i Kilogramm um i Meter hebt) entspricht, so birgt also unser Kilogramm Holz genügend Arbeit, um sein eigenes Gewicht 1284 Kilometer oder 171 deutsche Meilen hoch in die Luft zu schleudern. So weit freilich, diese Arbeit selbst zu fangen und imDienste derMensch-heit wirken zu lassen, sind wir erst im Zeitalter der Dampfmaschinen und der Dampfkessel gekommen. Während der vorangegangenen hunderttausend Jahre kam das Feuer nur als Licht- und Wärmequelle in Betracht.

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Abb. 41. Kohlenmeiler im Walde; oben Durchschnitt durch einen Meiler

Wir sahen, wie unser Scheit erst dampfte und schwelte, bevor die eigentliche Verbrennung begann. Wir sahen, wie zuvor erst Wasserdämpfe und Kohlenwasserstoffe ausgetriebcn werden mußten. Der Gedanke lag nahe, diesen vorbereitenden Teil der Verbrennung irgendwo anders vorzunehmen, so daß man für ein bestimmtes Feuer sofort reinen Kohlenstoff zur Verfügung hat. Damit kam man zur Köhlerei oder Kohlenbrennerei. Im Walde selbst wurde das Holz in halbkugligen Haufen dicht geschichtet, wie unsere Abb. 41 es zeigt, mit einer Erd- oder Rasendecke besetzt und dann entzündet. Ohne die Rasendecke wäre das Feuer glatt niedergebrannt, und vom Holz wäre nur Asche übrig geblieben. Bei völlig geschloffener Erddecke wäre das Feuer aus Luftmangel sofort erstickt. Die Kunst des Köhlers bestand darin, Öffnungen in dieser Decke in solcher Größe und Lage anzubringen, daß ein gleichmäßig und langsam forsschwelendes Feuer

entstand, das zwar allen Wasserdampf und alle Kohlen-wafferstoffgase auö dem Holze trieb, den Kohlenstoff selbst aber möglichst unversehrt ließ. In einem durch Tage und Wochen andauernden Meilerbrand mußte das weiche, weißeHolz auf dieseWeise in klingende, schwarze Holzkohleverwandelt werden. Die fuhr dann der Köhler zur Stadt, und in der gleichmäßigen Glut des Holzkohlenfeuers erhitzte der Schmied sein Eisen, schmolz der Goldschmied Gold und Silber, röstete der Hüttenmann Erze und Kiese. Fortschreitende Technik ersetzte die Rasendecke des Meilers durch einen gemauerten Mantel, der Meilerofen (Abb. 42) entstand. Auch in ihm treibt der schwelende Brand alles Fremde aus dem Holz und läßt reinen Kohlenstoff zurück. In unseren Tagen der Holzteuerung und der fortgeschrittenen Technik genügt freilich das alte Köhlerverfahren den Ansprüchen kaum noch. Wir wollen nicht nur den Kohlenstoff, sondern auch die anderen Teile des Holzes für uns benutzen, und wir bedienen uns zu diesem Zweck einer eisernen Retorte A (Abb. 43). Während ein Kohlenfeuer diese in den Kanälen b von außen umspült, befindet sich in der Retorte A selbst unter Luftabschluß das Holz. Unter dem Einfluß der Hitze geschieht nun in der Retorte etwas Ähnliches wie im Kohlenmeiler. Während das Holz sich bräunt und schwärzt, entströmen ihm dichte Qualmschwaden. Teer und andere Dcstillationsprodukte, Holzessig und Holzgeist scheiden sich aus. Die Teerdämpfe kondensieren sich in den sogenannten Vorlagen B. Die sich schwerer niederschlagenden, leichter siedenden Bestandteile ziehen von der oberen Vorlage B durch das Rohr f zu der Kühlvorrichtung C, werden hier zur Kondensation gebracht und dann abgezapft. AuS der Retorte aber holen wir die Holzkohle des alten Kohlenmeilers hervor.

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Abb. 42. Meilerofen

Der Holzreichtum Europas war nicht gleichmäßig verteilt. An die Wälder Mitteleuropas schlossen sich nach Norden hin ausgedehnte Moore. Hier lag in

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Wasser und Sand vergraben die Sonnenwärme ver-gangenerJahr-hunderte.

Abb. 4z. Retorte für Holzdestillation

In den flachen Schrammen und Mulden, die irgend eine Eiszeit dort in dieErdober-

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Schätze zu heben. Den Wafferpflan-zen ist ja, obwohl sie in Feuchtigkeit und Kälte lagen, etwas Ähnliches widerfahren wie dem Holz im Meiler 4W oder in der Retorte. Es hat eine teilweise Zersetzung ihres Zellstoffs stattgefunden. Kohlenwasserstoffe, wie Sumpfgas und dergleichen, sind die Jahrtausende hindurch nach oben entwichen und haben, etwa durch denvon vermodernden Fröschen und Lurchen herrührenden Phoöphorwasserstoff entzündet, zur Sage von den Irrlichtern Veranlassung gegeben, haben wohl auch manch einen in den Sumpf gelockt. Was übrig blieb, wurde immer schwärzer, immer kohlenstoffreicher, wurde allmählich zu dem, was wir als Torf bezeichnen.

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Abb. 45. Das Trocknen des Torfs

In dieses Moor nun dringen die Torfarbeiter vor. Mitten durch die unabsehbare grüne Moorwiese legen sie einen breiten Graben, in dem das Wasser bis dicht unter die Grasfläche steht. Dem ersten Graben folgt in kurzer Entfernung parallel ein zweiter, ein dritter und vierter. Die Gräben münden nach Durchstechung einer wasserdichten Tonschicht in einen tiefergelegenen Flußlauf. Kaum

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ist diese Tonschicht durchstochen, so kommt Strömung in das stille Moorwasser der Gräben. Unaufhaltsam läuft es in den Fluß ab, und unaufhaltsam sickert eS aus dem Torf wieder in die Gräben, während deren Spiegel allmählich fällt. Das Moor wird entwässert.

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Abb. 46. Tvrfhütten

Bald ragen Torfwände von Mannshöhe über das Wasser der Gräben hinauf, und nun kann der eigentliche Torfstich beginnen. Mit langen Schaufeln, teils messerartig,teils vonlZ-för-migem Querschnitt, schneiden die Arbeiter den Torf von oben nach unten in Streifen los, zerteilen ihn in einzelne ziegelartige Gebilde und heben diese mit Torfgabeln heraus (Abb. 44).

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Die einzelnen Torfziegel werden in Stapeln im Freien getrocknet (Abb. 45), dann in Trockenhütten gebracht (Abb. 46) und hier bis zur Erreichung völliger Lufttrockenheit gestapelt. Alsdann erfolgt die Abfuhr zu Schiffe und am Torffeuer sitzen Städter und Bauern heute ebensogern wie am holzgenährten Kaminfeuer.

Auch beim Torf will es unser technisches Zeitalter nicht mit dem einfachen Verbrennen bewenden lassen. Die Bestrebungen mehren sich, ihn besser und nützlicher zu verwerten. Auf der einen Seite haben wir Maschinen, die den frischgestochenen Torf sofort unter hydraulischem Druck stark entwässern und in feste Ziegel zusammenpressen, die sich erheblich bequemer als der lose Torf transportieren lassen und an Heizwert der Kohle nur wenig nachstehen. Auf der anderen Seite versucht man den Torf chemisch auszuwerten. Man will ihn, ähnlich wie das Holz, in Retorten destillieren und aus den Destillaten sogar Spiritus, aromatische öle und dergleichen gewinnen. In den Retorten bleibt dabei eine reine, harte und klingende Kohle zurück. Auch hat man eö versucht, dem Torf durch den elektrischen Strom seinen Wassergehalt zu nehmen, ein Experiment, das freilich wenig erfolgreich gewesen ist. Zum Schlüsse sei noch der Bestrebungen gedacht, den Torf aus den jüngeren faserigen Schichten überhaupt nicht mehr zu verbrennen, sondern auf Gespinstfasern zu verarbeiten. In der Tat hat man ein baumwollartigcs Gespinst daraus erstellt und zu groben Stoffen verwebt.

Bereits im Torf benutzen wir nicht mehr die Sonnenwärme vergangener Jahre, sondern vergangener Jahrtausende. Ein gütiges Geschick hat der Menschheit aber auch aus vergangenen Jahrhunderttausenden unendliche Vorräte an gestapelter Sonnenwärme aufbewahrt. Wenn wir weit, weit zurückwandern in die altersgraue Vergangenheit unserer Erde, wenn wir Tertiär und Sekundär hinter uns lassen, wenn wir in eine Epoche schreiten, in der an den Menschen noch nicht zu denken ist, in der nur wenige Insekten neben Fischen und Krebsen die Tierwelt vertreten, so gelangen wir in die Steinkohlenzeit. Noch ist die Eigenwärme der Erde weit fühlbarer als jetzt. Noch enthält die irdische Atmosphäre neben dem Sauerstoff einen gewaltigen Prozentsatz an Kohlensäure. In dieser Zeit grünen und blühen die Steinkohlenwälder (siehe die Kunstbeilage) in unerhörter Üppigkeit. Über viele Quadratmeilen hin steht ein Riesenstamm neben dem anderen, und wo immer alte Stämme niederbrechen, wuchern die jüngeren empor. Der Wald wächst, bis eines Tages die junge Erde noch einmal in innerer Glut erschauert und unter den stürmischen Stößen eines wilden Erdbebens der Steinkohlenwald niederbricht. Hundert Meter hoch türmen sich Stein- und Schlammassen über dem gemordeten Wald und bedecken ihn in dichter Schicht. Die Jahre vergehen, und wieder grünt es über dem Felssturz. An derselben Stelle, nur hundert Meter höher, erhebt sich ein neuer Wald zu neuer Pracht. Neben den Riesenschachtelhalmen, die den untergegangenen Wald bildeten, zeigen sich hier bereits Farnbäume und laubholzartige Pflanzen. Doch auch dieser Wald muß nach kaum einem Jahrtausend die Vergänglichkeit alles Irdischen spüren. Wiederum macht ein Erdsturz der ganzen Herrlichkeit ein Ende. Aber die unerschöpfliche Vegetationskraft überwindet auch den zweiten Niederbruch, überwindet einen dritten, vierten und fünften. Dann geht die Stcinkohlenzeit ihrem

Ende entgegen. Die Katastrophen werden seltener. Die Wälder späterer Zeiten wachsen und vergehen, ohne unter Felsen begraben zu werden. Die Welt schreitet vorwärts durch Kalk und durch Kreide, durch Lias und Trias. Sie kommt ins Tertiär, und der Mensch hält seinen Einzug auf der Erde. In der Tiefe aber ruhen die alten Wälder. Mit unendlichem Drucke lastet das Felsgestein auf ihnen und hat Stämme und Äste längst zu einer kompakten Schicht zusammengedrückt. Von unten her wirkt die Erdwärme, und wie nun die Stämme die ersten fünfzigtausend Jahre gelegen haben, zeigt sich an ihnen eine tiefgehende Veränderung. Es geht ihnen wie dem Holzscheit im Feuer. Das Wasser entweicht, vom Holzstoff spalten sich Kohlenwasserstoffe ab, und eine dunkelbraune, freilich noch die Struktur des Holzes zeigende Kohle bleibt zurück. Aus dem Holz ist Braunkohle geworden. Bei den jüngsten Wäldern, die erst vor fünfzig- bis hunderttausend Jahren verschüttet wurden und dementsprechend auch ziemlich dicht unter der Erdoberfläche liegen, können wir diesen Zustand der Braunkohle auch heute noch beobachten. Unsere Abb. 47 und 48 zeigen ein Braunkohlenbergwerk.

Beim Steinkohlenwald ist es anders. Hier war das Holz schon längst Braunkohle geworden, bevor die ersten Menschen auf der Erde erschienen. Auf die ersten fünfzigtausend Jahre folgen die zweiten, und die Jahrhunderttausende reihen sich aneinander. Immer schwärzer und immer härter wird die Kohle, immer mehr wird Wasserstoff und Kohlenwasserstoff ausgetrieben. Bereits ist bei dem zuerst verschütteten Wald ein Zustand erreicht, der wenig Veränderungen mehr zuläßt. Bereits besteht hier die Kohle aus 97 Prozent reinem Kohlenstoff, ist steinhart und hat metallischen Klang und Glanz. Bereits ist der unterste Wald in Anthrazit verwandelt. Aber auch im zweiten Wald ist der Kohlenwasserstoff, das Gas, zum allergrößten Teil ausgetrieben. Wir haben hier Magerkohlen, die

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Abb. 47. Teil eines Vraunkohlentagbaus

Abb. 48. Fossile Baumstümpfe von Sumpfzypressen (Tarodien) in einem Braunkohlentagbau

in der Niederlausitz

nur eine gleichmäßige scharfe Glut, aber keine züngelnden Flammen mehr geben. Erst im dritten Wald, dessen Stämme im Felsen auf die Dicke von etwa zwei Meter zusammengepreßt ruhen, erst in dieser dritten Waldschicht oder in diesem dritten Steinkohlenflöz finden wir eine Kohle, die bereits etwas Flammen bildet, die Flammkohle, und endlich im vierten Flöz treffen wir auf eine gasreiche Kohle, die Gas- oder Fettkohle.

Während nun die Jahrhunderttausende ins Land gingen, bekam die Erde Altersrunzeln. Ihr Körper schrumpfte, und ihre Haut warf Falten, und eines Tages kam an einer Stelle der oberste Steinkohlenwald wieder an den Tag. Saftig und grün war er zur Ruhe gegangen. Auf schwarzes Gestein fiel jetzt die Sonne. Vielleicht Jahrtausende lagen die schwarzen Steine unbeachtet umher. Hin und wieder nur gerieten ein paar davon in ein Hirtenfeuer, und mit Staunen bemerkte man, daß diese Steine brannten. Das sprach sich herum, und im sechzehnten Jahrhundert begann man in England die brennbaren Steine in die Städte zu fahren. 1619 führte Dud Dudley die Steinkohlen an Stelle der Holzkohlen in die Eisenhütten ein. Begierig schlug man von dem Felsgcstein ab, waS immer zu erlangen war. Bald war aber der Punkt erreicht, da es mit dem Tagbau nicht mehr ging, da man den in die Tiefe gehenden Steinkohlenflözen dorthin nachfolgen mußte, und so beginnt der Steinkohlentiefbau. Was er bedeutet, wird klar, wenn man sich vergegenwärtigt, daß ein Teil der englischen Flöze zurzeit ziemlich weit außerhalb der britischen Insel tief unter dem Meeresgrund abgebaut wird, wenn man sich erinnert, daß die tiefsten westfälischen Flöze bis 1000 Meter unter der Erdoberfläche liegen.

Verfolgen wir einmal die Anlage eines Kohlenbergwerks, zu deren besserem Verständnis das farbige Kunstblatt dienen möge. Eine Gesellschaft hat für ein bestimmtes Gebiet das Bergrecht erworben. Gleichmäßig zieht sich eine Ebene meilenweit hin, mit Wiesen und Feldern besetzt, und keine Anzeichen verraten, daß hier Kohlen liegen können. Die Gesellschaft kennt jedoch die geologische Karte des Landes, und diese besagt, daß unter dieser Ebene, freilich in einer Tiefe von 500 Meter, das erste Kohlenflöz liegen muß, dem dann in kurzen Abständen sechs weitere Flöze folgen. Auf grüner Wiese wird ein Bauplatz eingezäunt. Arbeiter erscheinen und schachten eine kreisförmige Grube von etwa 10 Meter Durchmesser bis zum Grundwasser aus. Sie heben mit ihren Spaten erst den Rasen ab, entfernen etwa 1 Meter Humuserde und stoßen dann auf weißen Sand. Schon bei einer Tiefe von 3 Meter ist indessen der Grundwasserspiegel erreicht. Die Erdarbeiter verlassen die Grube und machen den Schlossern und Monteuren Platz. Diese bringen eigenartige, schwere Gußeisenstücke heran. Die werden dicht am Rande der Grube auf den Erdboden gelegt und miteinander verschraubt. Wir sehen, wie ein starker, gußeiserner Ring entsteht, der nach unten spitz zugeschärft auf dem Sandboden liegt, etwa eine Höhe von 1 Meter besitzt und nach oben eine wagrechte, ringförmige Fläche von etwa % Meter Breite bietet. In wenigen Tagen ist die Montage dieses Ringes vollendet, und wiederum erscheinen andere Mannschaften aus dem Plane. Die Maurer treten an und beginnen auf diesem Ring eine schwere, kreisförmige Mauer auszuführen, die sich genau an die Grubenwände anschließt und in die Höhe geführt wird, bis sie etwa i Meter über den Bauplatz herauöragt. Nun kommen wieder die Maschinenbauer, errichten über der ganzen Baugrube brückenartige Gerüste und hängen an diese Baggermaschinen, Exkavatoren, die, durch Maschinenkrast bewegt, den Boden der Baugrube auch unterhalb deS Grundwassers weiter ausheben. Es beginnt damit die eigentliche Abteufung des Schachtes. Unaufhörlich holen die Bagger Sand und Schlamm aus der Baugrube. Stetig sinkt der eiserne Ring mit dem aus ihm lastenden Mauerwerk tiefer, und stetig führen die Maurer, die jetzt außerhalb der Baugrube än deren Rande stehen, das Mauerwerk in demselben Maße, in dem es in die Tiefe versinkt, immer wieder in die Höhe.

So geht es Monate hindurch, und äußerlich verändert sich kaum etwas. Da, eines Tages beginnen die Bagger schwerer zu arbeiten, beginnen an Stelle des Sandes einen zähen, blauen Ton zu fördern. Der Schacht hat die wasserführende Schwimmsandschicht in einer Mächtigkeit von etwa 100 Meter durchfahren und ist in den wasserdichten Ton gekommen. Noch etwa 2 Meter werden die Arbeiten fortgesetzt. Da geht der Ton zu Ende, und die Bagger greifen nicht mehr, weil ein harter Mergel beginnt. Sie werden aus der Grube herausgewunden, und nun kommt ein kritischer Moment. Jetzt muß cs sich entscheiden, ob die Tonschicht das Grundwasser gegen den Schacht abdichtet oder nicht. An schweren Ketten werden elektromotorisch betriebene Pumpen über der Grube ausgehängt. Ihre Saugrohre werden unter den Wasserspiegel versenkt, und sie beginnen zu arbeiten. In breiten Strahlen werfen sie das Wasser aus der Schachtgrube in einen benachbarten Bach. Zusehends fällt der Spiegel, und immer tiefer werden

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Abb. 49. Letzter Pfeiler vor Ort

die Pumpen hinabgelassen, immer länger werden ihre Druckleitungen. Jetzt stehen sie unten auf dem Mergel. Die Grube ist trocken, die Tonschicht hält wasserdicht. Nun geht cs an Haspeln und Winden in die Tiefe. Bergleute mit Spitzhacken, Hämmern und Bohrern beginnen auf dem Grubengrund ihre Arbeit.

In großen Brocken wird der Mergel losgebrochen, und bald ist man einige fünfzig Meter tief in ihn eingedrungen. Jetzt wird vom Fuße der Ringmauer ' aus der weitere Schacht mit schweren Eisenplatten bis tief in den Mergel hinein ausgekleidet. Durch einzelne Öffnungen spritzt man guten Zement zwischen diese Eisenverkleidung und die Grubenwände, derart, daß jeder Hohlraum mit Zement erfüllt ist. Nach wenigen Tagen hat dieser Zement abgebunden, und nun ist die Grube ein für allemal gegen die Tageswässer gesichert. Jetzt kann man rüstig weiter vordringen, man kann dem immer härter werdenden Gestein sogar mit Dynamit und Schießpulver zu Leibe gehen.

So schreitet der Schachtbau Meter um Meter fort, und aufmerksam verfolgen die Geologen der Gesellschaft, welche besonderen Formationen das Gestein ausweist. Zwar vermutet man in 500 Meter Tiefe die Kohle, aber möglich wäre es ja immerhin, daß der Schacht gerade über einer Verwerfung steht, das heißt über einer Stelle, wo die Erdbewegungen das Flöz zerrissen haben. Das wäre schlimm, denn man müßte es dann unter Erstellung kostspieliger wagrechter Gänge in dieser Tiefe suchen. Indes die Sache geht gut, und bei 500 Meter stoßen die Häuer auf Kohle. Damit findet die Schachtabteufung vorübergehend ihr Ende.

Jetzt beginnt die Arbeit der Zimmerleute. Sie versehen den Schacht mit einer soliden Balkenzimmerung, die als Führung für die einzubauende Förderanlage dient. Über dem Schachtmund aber wird jetzt das Schachtgebäude errichtet. Mehrere Stockwerke hoch enthält es weit über der Schachtöffnung gewaltige Scheibenräder^ über die die Seile der Förderanlage laufen. An den Seilen hängen auf der einen Seite die großen Förderschalen. An den anderen Enden greifen große Dampfmaschinen oder Elektromotoren an, und je nachdem diese die Seile aufwickeln oder auslasten, steigen oder fallen die Förderschalen.

Während diese Arbeiten über Tag ausgeführt werden, ist man unter Tag am Kohlenflöz nicht müßig gewesen. Zunächst wurde dort der Schacht zu einem kammer- oder saalartigen Raum, dem sogenannten Füllort/ erweitert. Dann drangen die Bergleute in einzelnen Gängen/ den sogenannten Strecken/ in die Kohle ein/ die wir uns ja als eine zusammenhängende/ i bis io Meter starke Schicht vorstellen dürfen. Strahlenförmig gehen etwa acht solcher Strecken vom Schacht ab in das Kohlenflöz und folgen diesem hier ein wenig in die Höhe, dort ein wenig in die Tiefe weithin. Dabei werden diese Hauptstrecken/ auch wenn das Flöz nur dünn ist/ unter allen Umständen auch noch so hoch in dem tauben Gestein ausgeführt/ daß man bequem in ihnen aufrecht stehen kann. Sobald diese Strecken genügend weit fortgeführt sind/ werden Querstrecken von ihnen abgezweigt/ die das Flöz nach allen Richtungen durchfahren. Immer neue Arbeitsorte werden dadurch erschlossen/ immer zahlreichere Mannschaft findet in der Grube Arbeitsgelegenheit/ immer kräftiger wird der Kohlenstrom/ der tagaus, tagein durch den Hauptschacht zutage gefördert wird.

Unsere Abb. 49 führt uns tief hinab in das Innere eines Kohlenbergwerks bis zum letzten Pfeiler vor Ort; auf Abb. 50 sehen wir eine Grubenlokomotive,

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Abb. 5O. Grubenlokomotive der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft in Berlin

die die dem Schoße der Erde abgetrotzte Kohle zum Förderschacht führt. Abb. 51 zeigt uns die oberirdischen Anlagen eines Kohlenbergwerks.

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Aus vielenTau-senden solcher Schächte fördern gewaltige Maschinen Tag und Nacht unendliche Kohlenmengen, und ängstliche Leute sprechen schon seit geraumer Zeit von der Erschöpfung unserer Steinkohlenlager. Wäre es wirklich

Abb. 51. Die oberirdischen Anlagen eines Kohlenbergwerks so, so brauchten wir

eS dennoch nicht zu

fürchten. Neben derschwarzenKohle besitzen wir ja die weiß e K 0 h le. In tausend Bächen und Flüssen strömen gewaltige Wassermengen zu Tal, und unser Zeitalter der elektrischen Kraftübertragungen hat es gelernt, diese Wasserkräfte einzufangen, ins Maschinenjoch zu zwingen und in elektrische Energie umzuwandeln. Mit der Elektrizität aber können wir unsere Wohnungen beleuchten und Heizen. Durch die Elektrizität, durch die Elektromotoren können wir alle diejenigen Arbeiten verrichten lassen, die heute noch die Dampfmaschine ausführt. Im Besitze der weißen Kohle brauchen wir den Verlust der schwarzen Kohle nicht allzusehr zu fürchten.

Betrachten wir die Niagarafälle. Das Wasser, das dort zum größten Teile noch ungenutzt herniederstürzt, wird nach einer der weit auseinander gehenden Schätzungen auf eine Arbeitsfähigkeit von 15 Millionen Pferdestärken geschätzt. Nehmen wir an, daß man für die Erzeugung einer Pferdekraftstunde 1 Kilogramm Steinkohlen gebraucht, so müßte man in der Stunde 15 000 Tonnen Kohle verbrennen, um die Arbeit des Niagara durch Dampfmaschinen leisten zu lassen.

Jahr für Jahr erweitern sich die dortigen Anlagen, und der Tag dürste nicht mehr allzufern sein, da der Niagarafall aufhört zu existieren, da seine gesamte Waffermenge zur Erzeugung von Elektrizität verwandt wird. Dann werden die großen Probleme der elektrischen Beleuchtung und Beheizung ganzer Städte Leben gewinnen, und die Schnellzüge, die von der atlantischen zur pazifischen Küste eilen, werden durch den Niagara bewegt werden.

In England, in Westfalen und in Schlesien mögen die Lager in einigen Jahrhunderten erschöpft sein. In Nordamerika, im asiatischen Rußland und in Aftika

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1.    Förderkorb auf der oberen Hängebank

2.    Förderkorl' auf der Mittelsohle Z. Mündungen von Wetterstrecken 4. Abteufen eines Hilfschachtes

5.    Handgöpel

6.    Bremse

7.    Gegengewicht

8.    Abbaustrecken durch Wettertüren geschlossen

9. Türstückzimmerung in der Grundstrecke (Holz)

10.    Türstockzimmerung in der Grundstrecke (Holz und Eisen)

11.    In Mauerwerk geführte Grundstrecken

12.    Schwebe, Abbau vom Hangenden (aufwärts)

13.    Abbau vorn Hangenden (aufwärts)

14.    Abbau vorn Liegenden (abwärts)

15.    Verdrückte Förderstrecken

16.    Zimmerung bei Nachfall

17.    Saugrohr (im Schachtsumpf)

18.    Rohrleitungen

19.    Kohlenzug mit Pferdebetrieb

20.    Kohlenzug mit Maschinenbetrieb

21.    Förderkorb mit gefüllten Kohlenwagen

22.    Förderkorb mit leeren Kohlenwagen

23.    Tübbings

24.    Förderseile

25.    Eisernes Seilscheibengerüst

26.    Fördermaschine

27.    Dampfkabel

28.    Preßluftmaschine

29.    Wasserbasstn

30.    Dampfaufzug

31.    Kreiselkipper (zum Abstürzen der Berge)

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harren dagegen noch enorme Kohlenmengen der bergmännischen Erschließung. Trotzdem soll nicht geleugnet werden, daß wir wie die Verschwender leben. Aber wir haben nicht sinnlos vergeudet und könnten unS heute schon von der Kohle wenigstens teilweise freimachen.

In früheren Zeiten wußte man nicht rechts was man mit den großen Mengen von Kohlenstaub und Kohlengrus anfangen sollte, die beim bergmännischen Abbau der Kohle auftreten und für den Transport wie auch für die unmittelbare Verbrennung wenig geeignet waren. Der Kohlenstauch die kleinkörnige Gruskohle und der bei der Kohlenwäsche auftretende Kohlenschlamm werden jetzt entweder verkokt oder bilden den Grundstoff für die Brikcttfabrikation. Bei der Verkokung wird der Brei in Koksöfen bis zur Rotglut erhitzt. Dabei werden die Kohlenwasserstoffe ausgetrieben, und der Grus sintert zu hartem, klingendem Koks zusammen. Das entweichende Gas wird sorgfältig aufgefangen und gereinigt^ um schließlich als reiner Kohlenwasserstoff in den Gasometer zu gelangen und dann zu Heizungs-, Beleuchtungs- und Krafterzeugungszwccken zu dienen. Der Teer aber wird in der Destillation weiter bearbeitet. Er liefert hier die wertvollen aromatischen £le, das Benzol, das Toluol und andere mehr, auf denen die großen Industrien der Teerfarbstoffe, der künstlichen Duftstoffe und andere mehr beruhen. Abb. 52 gibt in Gestalt eines Stammbaums die wichtigsten Steinkohlenprodukte wieder.

Unsere Abb. 53 zeigt den Querschnitt einer Brikettfabrik. Wir sehen, wie die bei a mittels des Elevators b zugeführte Kohle auf den Boden c geschüttet und dann in dem Dampftrockentellerapparat d getrocknet wird, um danach in dem Nachbarraum mit dem teerartigen Bindemittel vermischt zu werden. Von hier führt einElevatorn diese Masse dem Knetwerk 0 und der Presse <1 zu, von wo aus dann schließlich die fertigen Brikette durch ein Transportband! dem Eisenbahnwagen t zugeführt werden. Abb.54 gibt einen Einblick in den Presseraum einer Brikettfabrik.

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Abb. 52. Stammbaum der wichtigsten Steinkvhlenprodukte

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Abb. 5Z. Brikettfabrik mit Vortrocknung der Kohle durch einen Dampftrockenapparat

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Abb.54. Prefferaum einer'Braunkohlenbrikettfadrik. Aus »Die Technik im 20.Jahrh»Udert«

Mit der schwarzen und mit der braunen Kohle sind unsere Brennstoffe bei weitem nicht erschöpft. Da steht in erster Linie das Petroleum oder Steinöl. Es steckt in der Tat in den Steinen. Nach der einen Theorie ist das Petroleum ein Produkt vorweltlicher Algen. Lange Zeiträume hindurch lebten diese Algen in flachen Meeresbuchten, starben und bildeten gewaltige Schlammlager auf dem Meeresgrund. Über dem Algenschlamm lagerte Sand und verhärtete zu Sand-steiit. Das Algenfett in der Tiefe aber machte im Lauf eines vieltausendjährigen Zeitraums einen Destillationsprozeß durch. Wasser und Gas spalteten sich vom Fett, und Rohpetroleum blieb übrig. Das stand unter gewaltigem Druck und durchtränkte weithin den Sandstein, füllte jeden Hohlraum darin aus. Nach hunderttausend Jahren kam der Mensch und trieb ein Bohrloch bis tief in den Sandstein. Wurde dabei eine Grotte angebohrt, so puffte erst das freie Gas mit Gewalt in die Außenluft. In hohem Strahle folgen Wasser und Rohöl, und schließlich strömt wie aus einer Fontäne das reine Erdöl aus (Abb. 55). Trifft das Bohrloch nur den ölgetränkten Stein, so ist man um Abhilfe nicht verlegen. Ein Blechzylinder wird gebracht. Er hat doppelte Mannshöhe, ist etwas dünner als das Bohrloch und vollkommen mit dem gefährlichsten aller Sprengmittel,

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Abb. 55. Petroleumbohrturm und Springquell

dem Nitroglyzerinöl, gefüllt. Vorsichtig hängt man ihn in den Mund deS Bohrlochs ein. Jetzt wird der Kranhaken abgestreift und während der gefährliche Zylinder in dem ioo bis 200 Meter tiefen Bohrloch niederstürzt, bringt sich alles in schnellem Lauf in Sicherheit. Jetzt hat der Zylinder den Grund des Bohrlochs erreicht, schmetternd schlägt er auf und im selben Augenblick kommt das Nitroglyzerin zur Explosion. Ein Rauchstrahl fährt aus dem Bohrloch. Ihm folgen alsbald in hohem Strahle Petroleum und Wasser. Nun strömt das Rohöl in stetem Strahl, und eifrig arbeiten die Pumpen, um eö zu fassen und in Tanks (große Behälter) zu sammeln.

Eine andere Theorie leitet die Entstehung des Petroleums aus anorganischen Vorgängen her. Wir gehen bei unseren Betrachtungen von drei Grundstoffen aus, nämlich von irgend einem Metall, vom Sauerstoff (dem Oxygenium) und vom Kohlenstoff. In der Kälte des Weltraums können diese drei Stoffe nebeneinander vorhanden sein, ohne daß eö zu irgend einer Verbindung kommt. Bei solcher Kälte ist die chemische Verwandtschaft dieser Stoffe gleich Null. Auch in der Sonnenglut, die wir im Sonneninnern mit etwa 10000 Grad Celsius annehmen können, ist ihre Verbindung nicht möglich, da eben die Hitze, das heißt die Bewegung der kleinsten Teilchen, eine zu gewaltige ist, um den Zusammenbau der Atome zu Molekülen zuwege kommen zu lassen. Aber zwischen der Kälte des Weltraums und der Hitze des Sonnenballs, die ja auch einmal aus unserer Erde geherrscht haben soll, liegen viele Zwischenstufen, und hier zeigen sich wechselnde Wahlverwandtschaften zwischen unseren drei Stoffen. Bringen wir sie alle drei etwa in Hochosenhitze von 1000 bis 1500 Grad, so ist die Verwandtschaft des Sauerstoffs zur Kohle größer als zum Metall. Die Kohle verbrennt zu Kohlensäure, und das Metall bleibt gediegen zurück. Wenn etwa vorher der Sauerstoff bereits mit dem Metall zu einem Metalloxyd verbunden war, so ist die chemische Verwandtschaft der Kohle sogar stark genug, um diesen Sauerstoff vom Metall wieder loszureißen und zur Kohlensäureerzeugung mit zu benutzen, während das Metall gediegen zurückbleibt. Aus diesem Umstand beruht ein Teil unserer Hüttenprozesse. Wir können ihn in der Weise ausdrücken, daß wir sagen: bei Hochofentemperaturen ist die Liebe zwischen Sauerstoff und Kohlenstoff allmächtig, und das Metall muß als überflüssiger Dritter allein zurückbleiben.

Das Bild ändert sich jedoch, wenn wir die Temperatur auf etwas über 3000 Grad, aus die Hitze des elektrischen Ofens steigern. Dann stellt sich eine starke Neigung zwischen Metall unb Kohle ein, während der Sauerstoff in die Rolle deö überflüssigen Dritten gerät. Das Metall verbindet sich mit der Kohle zu einen: Metallkarbid, während der Sauerstoff frei bleibt. Nun ist unsere Erde während ihres AbkühlungSprozesses auch sicherlich durch die zooo-Grad-Grenze gegangen, und gewaltige Mengen von Metallen müssen sich dabei mit dem Kohlenstoff zu Metallkarbiden verbunden haben. Wir haben berechtigten Grund zu der Annahme, daß in Tiefen, die vorläufig freilich der bergmännischen Erschließung noch nicht zugänglich sind, ungeheure Metallkarbidlager liegen, denen gegenüber unser ganzer Kohlenvorrat verschwindend winzig erscheinen muß.

Das Metallkarbid bleibt nun unverändert, solange es nicht vom Wasser berührt wird. Sobald indes mit fortschreitender Erkaltung der Erde, mit fortschreitender Verminderung deö Dampfdrucks im Erdinnern daS Wasser in die Tiefe sickert, setzt eine neue chemische Reaktion ein. Das Wasser besteht ja aus zwei Teilen Wasserstoff oder Hydroge-nium und einem Teil Sauerstoff oder Oxygenium. Sobald nun das Wasser auf das Metallkarbid stößt, gibt es auf beiden Seiten ein Scheiden und Meiden: der Sauerstoff trennt sich vom Wasserstoff und vereinigt sich mit dem Metall des Karbids zu einem Metalloxyd. Der freiwerdende Wasserstoff dagegen bildet mit dem freiwerdenden Kohlenstoff des Karbids irgend einen Kohlenwasserstoff. Die Art dieses Kohlenwasserstoffs hängt von der Art des Metallkarbids ab. Beispielsweise gibt das wohl am meisten bekannte Karbid, das Kalziumkarbid, das wir in unseren Fahrrad- und Automobillampen verwenden, den als Azetylen bekannten Kohlenwasserstoff. Eine wissenschaftliche Meinung geht nun dahin, daß auch das Petroleum als das Produkt einer solchen Zersetzung uns vorläufig nicht bekannter Metallkarbide anzusehen ist. Ein schlüssiger Beweis läßt sich dafür nicht erbringen, aber anderseits spricht auch keine Unwahrscheinlichkeit gegen diese Theorie. Vielleicht treffen beide Theorien zu, vielleicht ist Petroleum an einigen Stellen durch die geschilderte Algenzersetzung auf organischem Wege, an anderen Stellen durch Metallkarbidzersetzung auf anorganischem Wege entstanden.

Abb. 56

Retorte mit Hydraulik

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Feuerung

Das Petroleum selbst ist kein homogener Körper, sondern eine Mischung zahlreicher Kohlenwasserstoffe, die sämtlich ein und derselben Gruppe, der Reihe der ungesättigten Kohlenwasserstoffe angehören.

Im Rohpetroleum sind alle diese Körper durcheinandergemischt. Soweit sie gasförmig sind, entweichen sie aus dem Strahl der Petroleumquelle in die Luft. Aber auch das übrigbleibende Rohpetroleum bedarf einer sorgfältigen Zerlegung in seine einzelnen Bestandteile, der sogenannten Raffinierung. Zu dem Zwecke wird das Rohpetroleum aus den SammelbassinS durch oft meilenweite Leitungen hindurch zu den Raffinieranstalten hingepumpt. Hier unterwirft man eS in großen Kesseln der fraktionierten Destillation, das heißt man erwärmt es allmählich, fängt die bei verschiedenen Temperaturen aufsteigenden Dämpfe getrennt auf und schlägt sie wieder nieder. Da nun die Siedepunkte der einzelnen

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Körper der Petroleumreihe immer um 19 Grad auseinanderliegen, so ist es leicht, bei Temperaturstufen von etwa 50 Grad Destillate zu bekommen, die nur zwei bis drei Körper der Reihe enthalten. Die fraktionierte Destillation oder Raffinierung des Petroleums ergibt nun erst Leicht- oder Motorbenzin, dann schweres oder Reinigungsbenzin, dann Lampenpetroleum, dann dünnes Maschinenöl, dann dickes Maschinenöl, weiter die Vaseline und endlich einen teerartigen Rückstand, das Masut. Jeder dieser Stoffe findet weitgehende Verwendung. Man denke nur an die Bedeutung des Benzins für die Automobilindustrie oder des Petroleums für die Beleuchtungsindustrie. Da die einzelnen Produkte unendlich wertvoller sind als das Rohpetroleum, macht sich die Raffinierung auch reichlich bezahlt. Als freilich das Petroleum neu aufkam, unterließ man sie zunächst, und beklagenswerte Unfälle und Unzuträglichkeiten waren die unausbleibliche Folge. Mit dem Rohpetroleum goß man ja auch Benzin, Maschinenöl und Vaseline in die Lampen. Diese explodierten daher mit einer gewissen Vor-liebe, so daß das Petroleum in den ersten Jahren seiner Verwendung in einen recht schlechten Ruf kam. Ging das Brennen der Lampe ohne Explosion ab, so verbrannte zunächst das Benzin. Dann kam das Petroleum, und während nun die Flamme immer schlechter und dunkler wurde, mußte sich immer dickeres Maschinenöl durch den Docht quälen, bis schließlich Vaseline im Lampenbecken zurückblieb. Erst durch eine sachgemäß durchgeführte Raffinierung wurden diese Übelstände gehoben, wurden die Körper der Petroleumreihe die wertvollen Brenn- und Nutzstoffe, als die wir sie gegenwärtig auf der ganzen Erde schätzen.

Ein weiterer wertvoller Brennstoff, der S p i r i t u s oder Alkohol, wird im großen aus organischen, stärkemehlhaltigen Substanzen, wie Kartoffeln, Getreidekörnern, weiter aber auch aus Zuckerrohr, Reis und verschiedenen Früchten hergestellt. Man bereitet durch Kochen und Zerquetschen dieser Substanzen einen Aufguß, die Maische. In letztere bringt man bestimmte Pilzarten, Hefepilze. Für diese sind Zucker und Stärke Nahrungsmittel. Sie finden also in der Maische einen günstigen Nährboden, und während sie wachsen und gedeihen, verzehren sie den Zucker und zerlegen ihn in Kohlensäure und Alkohol. Die Kohlensäure geht frei ab.

Deshalb schäumen und rauschen sämtliche unter dem Einfluß der Hefe gärenden Maischen. Der Alkohol bleibt in der Flüssigkeit zurück. Erwärmt man diese dann auf 85 bis

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C. Waffergasanstalt

E. Ammoniakwasserverarbeitung

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a)    Was,Eiserzeuger    a) Desiillierkolonne zum Abtreiben

b)    Ventilator zum Heißblasen des Generators    des Ammoniakdampfeö

1 o) Kessel z. Erzeugung von Dampf für den Generator d) Gefäße mit Schwefelsaure, in die i d) Waschturm    der Ammoniakdampfgeleitet wird

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A. Kohlenzufuhr und Vergasung der Kohle

a)    Seilbahn    i) Tauchrohre, in denen sich ein Teil des Teers

b)    Reservekoblenlager    und Ammoniakwassers abscheidet

c)    Koylenförderrinne    k) Hauptsammelleitung für das Gas

d)    Koblenzerkleinerungsmaschine    1) Koksrinne zum Fortschaffen des aus den Reel Kohlenhebewerk    tonen fallenden Kokses    t

f)    BeweglicheKohlentrichterz. Füllen der Retorten    m) Wasserbrause z. Ablöschen des glüh. Kokses

g)    Schräge Retorten, in denen die Kohle bei Weiß-    h) Hebevorrichtung für den Koks

glut vergast wird    o) Koksbrecher u. automat.Sortiervorrichtung

h)    Steigrohre zur Ableitung des Gases    p) Kokslagerplay

B. Kühlung und Reinigung des Gases

a)    Gaskühler mit strömender Kühllust

b)    Gaskühler mit Kühlwasser

c)    Gassauger zum Absaugen des Gases aus den Retorten durch die Apparate

d)    Teerwascher, bei dem sich die Teerdämpfe durch Wasser kondensieren

e)    Teerscheider, bei dem tief); die kleinen Teerteilchen infolge Stoßwirkung abseyen

f)    Naphthalin- und Zyanwascher z. Herauswaschen des Naphthalins u.Zyans mittels chem.Lösungen

g)    Ammoniakwascher mit Kühlrohren und Kippberieselung mittels schwachen Ammoniakwassers

h)    Ammoniakwascher mit in Wasser rotierenden Holzeinlagen

i)    Trockenreiniger, bei dem das Gas unter Durchleitung durch Raseneisenerz von Schwefelwasserstoff befreit wird

k) Regenerierraum, in dem das gesättigte Raseneisenerz der Luft ausgeseyt uud hierbei wieder gebrauchsfähig gemacht wird

D. Aufspeicherung und Messung des Gases

a)    Hauptgasuhr zum Messen der gesamten erzeugten Gasmenge

b)    Hauptgasbehalter (teleskopiert) mit Rkngvassin

c)    Stadtdruckregler zur Konstanthaltung des Gasdruckes i» der Stadtleitung

Abb. 58. Schematische Darstellung eines neueren Gas- stellung von SteinkohlengaS im großen, und im Jahre 1783 wiederholte der Holweckes

90 Grad, so dampft der Alkohol ab und kann in besonderer Vorlage aufgefangen werden, während die wässerige Maische zurückbleibt.

Der Spiritus brennt mit blauer, sehr heißer Flamme und findet in der Technik, namentlich zur Erzeugung heißer Lötflammen, vielfache Anwendung. Einer allgemeinen Verbreitung steht freilich der Preis im Wege, der nach dem Weltkrieg eine Vervielfachung erfahren hat.

Bereits am Feuer des Holzstoßes konnten wir beobachten, wie sich unter der Wirkung der Hitze Kohlenwafferstoffgase bildeten und mit besonders leuchtender Flamme verbrannten. Auch in der Petroleumquelle stießen wir auf freies Gas, und aus den Torfmooren leuchteten uns die Gasflammen der Irrlichter entgegen. An manchen Stellen der Erde, zum Beispiel in den Petroleumgebieten Pennsylvaniens, strömt solches Naturgas so reichlich zutage, daß es sich lohnt, diese Gasquellen zu fassen, daß ganze Städte dort mit diesem Naturgas beleuchtet und geheizt werden.

Aber auch an anderen Orten schätzt man die gasförmigen Brennstoffe und stellt sie in verschiedener Weise auf künstlichem Wege her. Die älteste und einfachste Form ist wohl die Verkokung gasreicher Steinkohle, die zuerst im Jahre 1682 von Johann Joachim Becher in seiner „Großen chymischen Concordantz" erwähnt wird. Im Jahre 1739 versuchte der Engländer John Clayton die Darländische Techniker Jan Pieter Minckelaers diesen Versuch. Das Jahr 1792 endlich brachte die erste Leuchtgasanlage. William Murdoch verwendete Gas zur Beleuchtung der Maschinenfabrik von Boulton & Watt. Im Jahre 1802 erhielt dann Winsor, eigentlich Winzler aus Znaim, von König Georg III. ein Privileg zur Städtebeleuchtung durch Gas, und damit begann daö Steinkohlengas seinen Siegeszug.

Kohlenwafferstoffreiche Steinkohlen, Kohlen der jüngeren Flöze, werden in große Retorten gebracht (Abb. 56) und von außen bis zur Rotglut erhitzt. Unter dem Einfluß der Hitze entweichen die sämtlichen Kohlenwasserstoffe in Gasform und werden in Form eines dicken, grauen Qualms aus der Retorte abgesaugt. Dieses Rohgas muß zunächst die Teerabscheider passieren, stehende zylindrische Gefäße mit zahlreichen eingebauten Wänden, die das Gas in langen Iickzackwegen umstreichen muß. Nun folgt eine Waschung des GaseS. Es wird gezwungen, mehrere Wasserbehälter von unten nach oben, in kleine Blasen aufgelöst, zu durchströmen. Dabei bleibt der Rest von Teer zurück, und ferner werden die unvermeidlichen Ammoniakverbindungen, die dem Gas einen stechenden Geruch verleihen, festgehalten. Weiter muß das Gas dann durch Horden strömen, die mit einer Reihe von Chemikalien, wie ungelöschtem Kalk und dergleichen.

belegt sind, und hier bleiben die letzten Reste der Verunreinigungen zurück. Das Gas ist jetzt völlig durchsichtig, besteht nur noch aus Kohlenwasserstoffen und hat den bekannten schwachen Gasgeruch, der an den Benzingeruch erinnert. Es ist nun gebrauchsfertig und wird dem Gasometer zugeführt. Dieser ist ein in hohen Gerüstständern geführtes, nach unten offenes, glockenförmiges Gefäß, das sich, durch Wasser abgedichtet, auf und nieder bewegen kann und das eingetretene Gas in das Leitungsnetz austreten läßt. Unsere Abb. 57 und ;8 zeigen uns die Retortenhalle, sowie die Gesamtansicht einer neuzeitigen Gasanstalt.

In der Retorte bleibt bei der Steinkohlengasbereitung reiner Kohlenstoff, der sogenannte Koks, zurück. Er bildet zwar ein wertvolles Brennmittel, immerhin aber ist dieser Kohlenstoffgehalt doch der eigentlichen Gasbereitung entzogen. Dieser Kohlenstoff muß eben zurückbleiben, weil kein Wasserstoff da ist, mit dem er ebenfalls gasförmigen Kohlenwasserstoff bilden könnte. Der Gedanke lag nahe, durch Einführung von Wasserstoff auch diesen Kohlenstoff für die Gasbereitung nutzbar zu machen. Dies glückte zuerst im Jahre 1780 Felice Fontana, der Wasserdampf über glühende Steinkohlen leitete und dabei brennbares Gas in großer Menge erhielt, während die Kohlen völlig verzehrt wurden. Der Vorgang ist dabei folgender: Der Wasserdampf zersetzt sich in Gegenwart der glühenden Kohlen in Wasserstoff und Sauerstoff. Der Wasserstoff bildet mit dem Kohlenstoff der Kohlen gasförmige Kohlenwasserstoffe. Der Sauerstoff verbindet sich mit dem Kohlenstoff zu dem ebenfalls noch brennbaren Kohlenoxydgas. Schließlich bleiben verschwindende Spuren von Wafferstoffgas ungebunden, und alles in allem entsteht ein Gemenge von brennbaren Gasen unter völligem Verbrauch der Kohle, das sogenannte WassergaS. Die Flamme des Waffergases brennt mit einer nur wenig leuchtenden, bläulichen Flamme. Für die Speisung von Gasglühlichtlampen ist dies kein Fehler, da ja hier die Flamme sowieso nichtleuchtend gemacht werden muß. Für den Betrieb gewöhnlicher Gasflammen muß man dem Wassergas dagegen durch besondere Mittel Leuchtkraft verleihen, man muß es mit schweren Kohlenwasserstoffen, wie Benzol und dergleichen, anreichern, karburieren.

An Stelle reinen Wasserdampfs kann man nun auch ein Gemenge von Wasserdampf und atmosphärischer Luft durch glühende Kohlen leiten. Der Wasser-dampf wird dann wieder Waffergas erzeugen. Der Sauerstoff der Luft bildet dagegen Kohlenoxydgas, und der Stickstoff der Luft geht unverändert in das Ganze mit ein. Man erhält so unter Aufwand sehr geringer Betriebskosten und in räumlich kleinen Anlagen ein brennbares Gasgemenge, das zwar für Beleuchtungszwecke nicht mehr in Frage kommt, aber für den Betrieb von Gasmotoren weitgehende Verbreitung gefunden hat und unter dem Namen des Generatorgases allgemein bekannt geworden ist.

Erwähnen wir endlich noch, daß es der modernen Technik gelungen ist, auch eine Reihe schwerer Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Benzin usw., zu vergasen und zur Beleuchtung einzelner Häuser als sogenanntes Luftgas zu verwenden, so dürfte das Gebiet der in großem Maßstab benutzten Brennstoffe damit völlig besprochen sein, das heißt derjenigen Brennstoffe, die von der Großindustrie entweder benutzt oder erzeugt werden. Theoretisch ist ja jeder kohlenstoff- oder wafferstoffhaltige Körper ein guter Brennstoff, und theoretisch werden daher alle derartigen Substanzen, wie Tran, tierische Fette, reiner Wasserstoff und dergleichen, mehr oder weniger als Brennstoffe anzusprechen sein. In der Praxis ist die Benutzung dieser Stoffe jedoch so beschränkt, daß auf ihre Eigenarten kaum näher eingegangen zu werden braucht.

II

Die Erzeugung von Warme

Wir müssen in unseren Betrachtungen immer wieder zum Herd- und Lagerfeuer der prähistorischen Menschheit zurückkehren, wenn wir den Ursprung all unserer modernen öfen, Herde, Kessel usw. ergründen wollen. Jenes alte Lagerfeuer war für den Menschen der Steinzeit und ebenso für die Völker der ersten Bronze- und Eisenzeit ein Universalhilfsmittel. Es war Lampe, es war Stubenofen, Kochherd, Backofen, Töpferherd und schließlich auch Schmiedefeuer.

Wir wissen heute nicht mehr, wie die ersten Menschen dazu gekommen sind, ihre Speisen am Feuer zuzubereiten. Vielleicht ist hier, wie auch auf anderem Gebiet so häufig, der Zufall der Lehrmeister gewesen. In jedem Falle bestand die älteste Form der Speisenzubereitung im Braten und Rösten, während das Kochen jüngeren Datums ist. Man steckte das erbeutete Tier auf einen Pfahl und drehte es über dem Feuer des einfachen Holzstoßes, bis es im eigenen Safte gebraten war. Eine besondere Neuanordnung war dabei für das Feuer kaum notwendig.

Den ersten Versuch einer Neukonstruktion, gewissermaßen eines Bratofens, finden wir in der Feuergrube. Man machte das Feuer in einer tiefen Felsspalte oder in einer ausgehobenen Erdgrube an und füllte diese Grube, sobald das Holz in schöner Glut stand, mit etwa faustgroßen Steinen, die nun gleichfalls in Glut gerieten. Jetzt konnte das Braten auf andere Weise als am Spieße geschehen. Man wickelte das Fleischstück in aromatische Blätter, hob mit Hilfe grüner Äste einen Teil der Steine heraus, legte den präparierten Braten in die Höhlung, warf die herausgenommenen glühenden Steine wieder darauf und deckte das Ganze mit Erde zu. Dies Verfahren ist noch heute bei zahlreichen wilden Völkerschaften im Gebrauch und liefert nach den Berichten der Reisenden einen wohlschmeckenden Braten.

Technisch können wir bei diesem Verfahren zwei Neuerungen von Wichtigkeit konstatieren. Einmal die Fassung des Feuers in einem besonderen Hohlraum und zweitens die Überleitung der vom Feuer erzeugten Wärme auf einen Zwischenträger, nämlich die Steine, bevor eben diese Wärme selbst ihre endgültige Verwendung zum Braten findet. Gleichzeitig zeigen sich hier die ersten Anfänge einer Spezialisierung. Das Feuer, das in einer tiefen Grube brannte, kam für die Beleuchtung der Höhle oder des Zeltes nicht mehr so sehr in Betracht wie etwa der frei brennende Holzstoß. Man mußte notgedrungen zwischen verschiedenen Feuern unterscheiden und begann für diese besondere Einrichtungen zu treffen. Der in einer Felsspalte eingeklemmte frei brennende Kienspan diente als ältestes Beleuchtungömittel der Erhellung des Wohnraums. Für das Kochfeuer wurde auf einer besonderen Steinunterlage eine Art Wanne oder Mulde geschaffen, die das Feuer besser wahrte und die Glut länger barg, als das etwa beim frei brennenden Holzstoß möglich war. So bekommen wir jene Urform, aus der sich der Herd und der Brandaltar der geschichtlichen Zeit entwickelt haben.

Der nächste technische Fortschritt darf wohl in der Kunst des Tonbrennens, der Töpferei, erblickt werden. Der Tontopf erforderte wiederum ein anderes Feuer als die Spießbraterei. Man kam dazu, den Herd nach oben hin stärker zu schließen und dafür von unten her Luftzuführungskanäle zu erstellen; es entstand der geschloffene Herd. Bei allen diesen Einrichtungen begnügte sich die Menschheit mit dem unter natürlichem Zuge brennenden Holzfeuer. Auch die Bronzezeit kam mit ihm aus. War es doch wohl möglich, in einem kräftigen Holzstoß helle Rotgluten von 900 Grad zu erzielen und damit das schwerflüssigste der bekannten Metalle, das Kupfer, zum Fließen zu bringen.

Einen wesentlichen Fortschritt brachte die Eisenzeit. Vermutlich ist das erste metallische Eisen aus Rasensteineisenerz durch einen einfachen Holzstoß unter günstiger Mitwirkung eines starken natürlichen Windes erschmolzen worden. Es handelte sich dabei uin ziemlich reines Eisenoxydoxydul, das unmittelbar unter irgend einer Rasenfläche lag und durch die Glut eines solchen großen Holz-feuers zu Eisen umgewandelt wurde. Sicherlich ist diese erste Entdeckung zufällig und durch das Zusammentreffen einer Reihe sehr günstiger Umstände erzielt worden. Andernfalls wäre es nicht verständlich, wie sich die Menschheit rund zehntausend Jahre hindurch mit der Bronze behelfen konnte, obwohl vieler-orten reiche Rasensteinerzlager unmittelbar zutage traten. Sobald man nun die zufällige Entdeckung weiter verfolgte, zeigte es sich, daß die einfache Glut des Holzstoßes zur Eisengewinnung nicht ausreichte, daß man durch einen künstlichen Luftzug oder Wind das hellrot brennende Feuer zur vollen Weißglut anblasen müsse. So erhalten wir eine dritte Form des Feuers, das industrielle Feuer. In seiner ältesten, heute noch bei den indischen Schmieden gebräuchlichen Form ist es einfach ein mit Glut gefüllter Tontopf, m den mittels einer Art von Ziegenfellschlauch ein kräftiger Luftstrom geblasen wird. In seinen modernen Formen finden wir es bald als mächtigen Hochofen, bald als kunstvolle Feuerung eines Glaöofens oder als Glutraum eines Kupolofens.

Betrachten wir nun die heutigen Formen des Feuers und der Feuerung. In allen Fällen werden wir eine möglichst vollkommene Verbrennung der Brennstoffe anstreben müssen. Ein schlecht brennendes Feuer, das große Mengen un-verbrannten Kohlenstoffs und unverbrauchter Kohlenwasserstoffe in Form von Ruß und übelriechenden Verbrennungsgasen aussondert, ist überall und zu jeder Zeit verwerflich. Der vorgeschichtliche Höhlenbewohner mochte solchen Qualm ebensowenig leiden wie wir die Rauch- und Rußfahnen unserer Jndustrieschlote, und die Frage der Rauchverbrennung oder richtiger gesagt der Herbeiführung einer vollkommenen Verbrennung ist seit den Tagen der Steinzeit stets aktuell geblieben.

Wir brauchen in jeder Feuerung eine vollkommene Verbrennung, eine Verbrennung, die den Wasserstoff der Brennmaterialien in Wafferdampf, ihren Kohlenstoffgehalt in Kohlensäure überführt. Zu dem Zwecke ist eine ausreichende Zuführung von Verbrennungsluft notwendig.

Theoretisch können wir die zur Verbrennung irgend einer beliebigen Menge eines beliebigen Brennstoffs notwendige Verbrennungsluft leicht ermitteln. Praktisch werden wir zu überlegen haben, daß ein Teil deS Luftsauerstoffs ungebunden durch die Glut ziehen wird und daß wir daher einen Überschuß über die theoretisch ermittelte Verbrennungsluft brauchen, um wirklich eine vollkommene Verbrennung zu erzielen. Dieser Überschuß soll indes nicht zu groß sein, da sonst eine zu starke Abkühlung deö Feuers infolge der überflüssig hindurchgehenden Verbrennungsluft eintritt. In der Praxis wird man im allgemeinen mit dem doppelten Quantum der theoretisch ermittelten Verbrennungs- ■ tust auskommen und dementsprechend die Rostflächen, Züge, Gebläse usw. der Feuerungen einzurichten haben. Mit allen diesen Einrichtungen nun nehmen wir das Feuer recht eigentlich gefangen. Im alten Holzstoß loderte es frei und ungebunden zum Himmel, während die Verbrennungsluft von allen Seiten herbeiströmte. Jetzt schließen wir es in Öfen und Feuerungen verschiedener Art ein, geben ihm nur dasjenige Luftquantum, das zur vollen Verbrennung nötig ist, haben dafür aber auch die gesamte von ihm erzeugte Wärme in demselben Gefängnis und können diese unseren Zwecken entsprechend ausnutzen.

Interessant ist die von William A. Bone angegebene flammenlose Oberflächenverbrennung. Wenn ein brennbares Gasgemisch auf einen porösen, feuerfesten, glühenden Körper auftrifft und in dessen Poren eindringt, so findet in den Poren eine äußerst intensive Verbrennung des Gasgemisches statt, und die starke Hitze erhält den Körper glühend, ohne eine Flamme zu entwickeln. Dieses Verfahren gestattet, hohe Hitzegrade auf einen bestimmten Raum zu konzentrieren.

Als der Mensch aus der Höhle in das steinerne Haus zog, nahm er das offene Holzfeuer mit, legte es in eine Wandnische unter einen Rauchabzug und hatte damit das Kaminfeuer (Abb. 59). Ihm haftet viel von der Romantik längst verrauschter Zeiten an, aber leider merkt man auch am Wirkungsgrad und der Wirtschaftlichkeit, daß das Kaminfeuer aus der Steinzeit stammt. Wir nutzen in ihm nur die strahlende Wärme aus, während der größte Teil der Verbrennungswärme mit den Rauchgasen ungenutzt ins Freie entweicht. So kann man wohl im Rittersaal irgend eines alten HerrenschloffeS vor dem Kaminfeuer sitzen und auf der einen Seite unter dem Einfluß der strahlenden Wärme beinahe geröstet werden, während man auf der anderen friert. Der nächste Fortschritt mußte daher notwendigerweise dahin gehen, die Wärme der Heizgase selbst nutzbar zu machen. Zu diesem Zwecke schloß man das bis dahin offene Kaminfeuer in eine Art Lehmkasten ein und zwang die Verbrennungsgase, ein darüber befindliches Lehmgehäuse in vielen Zickzackwegen zu durchstreichen, bevor sie aus dem Rauchfang entweichen konnten. Dabei wurde das Lehmhaus heiß und gab nun seinerseits leitende Wärme an die Luft des Raumes ab. So entstand aus dem Kamin der

Ofen. Er ist recht er-gentlich eincErfindung des kalten Nordens und hat Jahrhunderte hindurch nach Verdrängung des offenen Kamins unsere Wohnungen erwärmt. Das Kunstgewerbe kam sehr bald dazu, das einfache LehmhauS mit schön glasierten Kacheln zu verkleiden, und so finden wir im Zeitalter der Renaissance Kachelöfen (2166.60), die als Meisterwerke eines kunstsinnigenJahrhun-derts gelten dürfen und in technischer Beziehung dem Kaminfeuer unendlich überlegen sind. Es ist hierbei jenes bereits erwähnte alte Prinzip benutzt, erst einen Zwischenträger, in diesen! Falle die Lehmwände und Kacheln, zu erhitzen und diese Hitze dann durch Wärmcleitung auf das endgültige Ziel, auf die Zimmerluft zu übertragen.

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2166. 59. Kamin. Nach einer Originalausnahme von FrateUl 2llinari in Florenz

Spätere Zeiten haben Lehm und Stein des Kachelofens durch das Gußeisen ersetzt. Wir bekamen die eisernen Öfen (2166. 6i), die sich durch eine ganze Reihe von Vor- und Nachteilen vom Kachelofen unterscheiden. Einer der großen Nachteile des eisernen Ofens besteht darin, daß das Eisen im rotglühenden Zustand für eines der gefährlichsten Verbrennungsprodukte, das Kohlenoxydgas, durchlässig wird. Ein Rotglühen der eisernen Öfen ist daher in jedem Falle bedenklich und sollte vermieden werden. Im übrigen ist der Kachelofen in seiner Wirkung träger als der eiserne Ofen. Seine Erwärmung nimmt Stunden in Anspruch, während der eiserne Ofen in Minuten heiß wird. Dafür heizt der Kachelofen aber auch lange Zeit gleichmäßig, während die Wirkung des eisernen Ofens beinahe gleichzeitig mit dem Feuer erlischt. Wenn sich trotz alledem die eisernen Öfen einer zunehmenden Beliebtheit erfreuen, so ist dies zum großen Teil auf die häufig ganz unsachgemäße Ausführung der Kachelöfen zurückzuführen, die diese unverdienterweise in den Ruf von Kohlenfreffern bringt. Wenn wir in unserem Kachelofen etwa eine Stunde hindurch ein kräftiges Feuer unterhalten haben, so werden die Innenflächen seiner Rauchzüge rotglühend sein, und während der

folgenden Stunden soll sich diese Hitze allmählich nach außen verbreiten. Der ganze Ofen soll dann viele Stunden hindurch heiß sein und unser Zimmer wärmen. Zu dem Zwecke müssen wir nun aber die Feuerung luftdicht verschließen. Lassen wir sie etwa offen, so wird die Jimmerluft weiter in die Feuerung einströmen, sich an den glühenden Zügen erhitzen, diese dabei entsprechend abkühlen und dann zum Schornstein entweichen. Deshalb sind unsere Kachelöfen mit luftdicht verschließbaren eisernen Türen versehen. Damit allein ist cS jedoch noch nicht getan. Eine einzige Spalte, ein einziger Riß im Ofenmantel kann unö einen Strich durch die Rechnung machen. Im Ofeninnern wird ja eine starke Luftverdünnung herrschen, da die Luft sich an den glühenden Wänden erhitzt und entsprechend ausdehnt und verdünnt. Durch eine einzige oft kaum sichtbare Spalte wird daher ständig kalte Stubenluft in das Ofeninnere strömen und die Glut der inneren Ofenwandungen zum Schornstein hinausführen. Dann kommen die Klagen über den Kachelofen und die lächerlich schlechten Wirkungsgrade von zehn und noch weniger Prozent, während doch ein einfaches Verschmieren der Ofenfugen mit frischem Lehm dem Übelstand abhelfen kann.

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Abb. 6c. Kachelofen. Aus »Kunstschätze aus Tirol«. Verlag von Anton Schroll & Co. in Wien

Die im vorstehenden behandelten Ofen benutzen Stein oder Eisen als Übermittler der Wärme, als vorübergehende Wärmeträger. Im Grunde wird dabei nur das Verfahren kopiert, nach dem die Sonne unsere Erde heizt. Bei jeder Wärmequelle, mag es sich nun um die Sonne, um ein Feuer, um eine rotglühende Kanonenkugel odersonst dergleichen handeln, müssen wir ja zwischen strahlenderWär-me und zwischen leitender Wärme unterscheiden. Wenn wir zum Beispiel eine glühende Kanonenkugel frei aufhängen, so wird sie der allernächsten sie umgebenden Luftschicht durch Leitung Wärme mitteilen, und die erhitzte

Luft wird in einem fühlbaren Strom nach oben gehen. Wir stellen uns diese Erscheinung derart vor, daß die Moleküle, die kleinsten Teilchen der glühenden Kugel, in starker Bewegung begriffen sind und eben diese Bewegung durch direkten Anstoß auch den benachbarten Luftteilchen mitteilen, diese ebenfalls in schnelle Schwingungen versetzen, das heißt erwärmen. Würden wir die Kanonenkugel in einem absolut luftleeren Raum aufhängen, so wäre eine solche Wärmeleitung natürlich nicht möglich, es wären ja keine umgebenden Körperteilchen da, die in Bewegung versetzt werden könnten. Da eine andere glühende Kugel, die Sonne nämlich, sich im luftleeren Weltraum befindet, so kann sie auch durch Wärmeleitung keinerlei Wärme abgeben, und wenn trotzdem von ihr aus gewaltige Wärmemengen auf die Erde gelangen, so geschieht dies nicht mehr durch Wärmeleitung, sondern durch Wärmestrahlung. Jeder Raum ist ja von einer unwägbar feinen Materie, dem Lichtäther, erfüllt, dessen Teilchen auch die Poren jeder Materie durchdringen, die Zwischenräume zwischen deren kleinsten Teilchen erfüllen. Auch dieser Lichtäther wird von der Wärmebewegung, von dem Molekültanz unserer glühenden Kugel mitgerissen, auch er gerät in Schwingungen, aber diese pflanzen sich nun strahlenförmig geradlinig, ähnlich wie Lichtstrahlen, nach allen Seiten hin mit Lichtgeschwindigkeit fort. Sie finden in der Luft kaum ein Hindernis, denn diese ist diatherman, das heißt für strahlend^Wärme durchlässig. Wir spüren die strahlende Wärme aber, wenn wir unsere Hand von irgend einer Seite her der glühenden Kugel etwa auf einen halben Meter nähern, und wir spüren die Sonnenstrahlung auch am frostigen Wintertag, wenn wir unö die Strahlen auf den Körper fallen lassen. So kann beispielsweise an einem Wintertag ein Thermometer, dessen Kugel wir am besten ein wenig anrußen, im vollen Sonnenlicht io bis 15 Grad Wärme zeigen, während ein anderes, dessen Kugel wir durch ein Stückchen Holz oder dergleichen vor der direkten Bestrahlung schützen, die wirkliche Lufttemperatur mißt und etwa 10 Grad Kälte angibt. Wir sehen also, wie die strahlende Wärme durch die Luft hindurchgeht. Erst wenn die Lichtätherschwingungen auf feste Körper treffen, zwingen sie deren Moleküle zum Mittanzen, erwärmen sie diese festen Körper, und an den erwärmten Körpern kann sich nun erst wieder die Luft auf dem Wege der Wärmeleitung ihrerseits erwärmen. So treffen die stärker werdenden Sonnenstrahlen im Frühling auf die kalte Erde, und erst wenn der letzte Schnee geschmolzen ist, wenn das Erdreich selbst sich erwärmt hat, beginnt auch die Lufterwärmung, die dann den eigentlichen Frühling bedeutet.

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Abb. 61. Eiserner Ofen

Im Kachelofen haben wir dasselbe Prinzip angewendet. Weil das offene Kaminfeuer unsere Luft so gut wie gar nicht erwärmte, sondern nur unseren Körper röstete, wo strahlende Wärme ihn traf, haben wir erst die gesamte Hitze

unseres Feuers auf feste Körper, auf Lehm, Stein und Eisen übertragen und dann an diesen die Luft erwärmt.

Wir sind indes nicht auf feste Körper allein als Wärmeübertragungömittel angewiesen. Die klimatischen Vorgänge der Natur geben uns noch andere wertvolle Winke. Wir sehen zum Beispiel, wie ein warmer Südwind in wenigen Stunden Winterwetter in Frühling verwandeln kann, wir sehen, wie der Warmwasserstrom, den die Geographen als Golfstrom bezeichnen, die Nordwestküste Europas in wirkungsvollster Weise beheizt.

Andere HeizungSarten ahmen diese Erscheinungen nach, teilen die Wärme des FeuerS entweder dem Wasser, dem Wasserdampf oder der Luft mit und leiten diese beweglichen Wärmeträger dann zu den zu beheizenden Räumen. Dabei kann die warme Luft unmittelbar in den zu beheizenden Raum gelassen werden, so daß die Luftheizung gleichzeitig mit einer energischen Ventilation verbunden ist. Bei Wafferdampf- und Warmwasserheizungen bedarf es dagegen nochmals besonderer Wärmeübermittlungsapparate, der sogenannten Radiatoren oder Heizkörper.

Die Luftheizung ist eine altrömische Erstndung, obwohl es uns heute fast wunderbar erscheint, daß diese ideale Heizungsart aus dem Lande der Kohlenbecken, der schlecht schließenden Fenster und noch schlechter heizenden öfen, dem sonnigen und im Winter ach so kalten Italien stammen soll. Indes sind bei den Ausgrabungen zu Herkulanum und Pompeji derartige Heizungsanlagen zweifellos freigelegt worden.

Unsere Abb. 62 zeigt eine höchstwahrscheinlich aus dem dreizehnten Jahrhundert stammende Luftheizung deS alten Lüneburger Rathauses. Unterhalb der sogenannten Laube, des Sitzungszimmers des Rates, waren drei Hfen d aufgestellt, von denen auS die heiße Luft in Kanälen, die im Fußboden angebracht waren, nach oben übertrat. Der Zutritt der Heizluft konnte durch einen auf der

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Abb. 62. Luftheizung im alten Rathaus zu Lüneburg

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Öffnung beweglichen Schieber reguliert werden. Außer dieser allgemeinen Reguliervorrichtung warnoch vor dem Sitz eines jeden Ratsherrn eine durch einen metallenen Deckel ver-

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Abb. 63. Ansicht einer Lustheizungsanlage

schlosseneÖffnungvorhan-den. Fühlte also einer der würdigen Herren ein Gefühl der Kälte, so hatte er nur nötig, den Deckel aufzuheben, um sich zu erwärmen. Gewiß eine sehr weit-gehendeRücksichtnahme auf das Bedürfnis des einzelnen; a ist der Schornstein, c die Sohle der Feuerung und g ein Raum für Aufbewahrung von Brennstoff.

Auch die Marienburg ist vom dreizehnten bis zum siebzehnten Jahrhundert mit einer Luftheizung ausgestattet gewesen.

Die Zirkulation wird bei der Luftheizung (Abb. 63) hergestellt, indem die Heizung selbst das Gleichgewicht stört. In dem Ansaugekanal befindet sich die frische, kalte und dementsprechend schwere Luft, in den Heizkanälen dagegen die erwärmte, leichtere Luft.

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Infolgedessen wird ständig die kalte Luft nachdrücken und nachrücken und ein steter Strom zustande kommen.

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Abb. 64. Heizkörper

Nach demselben Prinzip wird die Zirkulation bei den Warmwasserheizungen bewirkt. Im Keller oder in einer Etage des Gebäudes ist ein Dampfkessel aufgestellt, von dessen Wasserraum aus ein Steigrohr zu den verschiedenen Stockwerken führt, während ein Fallrohr diese wieder mit dem Kessel verbindet. Zwischen diese Rohre sind die einzelnen Heizkörper oder Radiatoren (Abb. 64) eingeschaltet. Je nachdem man ihr Ventil öffnet oder schließt, kann man sie in den Kreislauf ein- oder ausschalten. Das

warme Wasser passiert sie und sinkt nun, abgekühlt und dementsprechend schwerer geworden, durch das Fallrohr wieder in den Kessel zurück. Abb. 65 stellt eine Warmwasserheizung j dar, die an eine vorhandene Anlage von Kachel- oder eisernen Öfen angebaut ist. Zu diesem Zweck ist in den vorhandenen Ofen ein ringförmiges geschweißtes Wafferge-fäß eingesetzt und an dieses die Warmwasseranlage für mehrere Räume angeschloffen.Hier-durch wird ermöglicht, mit dem Ofen, der bisher ein Zimmer beheizte, mit geringem Mehrverbrauch von Kohlen vier bis fünf Zimmer zu erwärmen.

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Abb. 65. Warmwasserheizung mehrerer Stockwerke durch einen Vorzimmerofen

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Die Warmwasserheizung hat vor der einfachen Ofenheizung den Vorzug einer bedeutenden Wirtschaftlichkeit. Während wir den Wirkungsgrad der Kachel- und eisernen Öfen nur mit 40 bis 50 Prozent annehmen können, geben die Warmwasserheizungen 60 und mehr Prozent. Die Wärme, die im Kessel selbst einmal gefangen ist, wird hier ja in der vollkommensten Weise ausgenutzt.

Bei den Dampfheizungen ist zwischen dem Wasserraum und Dampfraum im Kessel zu unterscheiden. Die Hinleitung geht dabei vom Dampfraum ab und führt möglichst trockenen Dampf zu den einzelnen Radiatoren. Im Laufe seines Weges durch diese erfährt der Dampf eine Abkühlung und entsprechende Druckverminderung, die sich auf dem letzten Teile des Weges bis zur Kondensation steigert, so daß die Rückleitung auch bei der Dampfheizung wieder warmes Wasser in den Kesselraum führt.

Abb. 66 stellt einen Dampfheizungskeffel der Nationalen Radiator-Gesellschaft zu Berlin dar. Er ist deswegen merkwürdig, weil er aus einzelnen Gliedern oder Elementen zusammengesetzt ist, eine Eigenschaft, die ihm den Namen Gliederkeffel verschaffte. Aus Abb. 67 ersehen wir, wie der Kessel aus den

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einzelnen Gliedern zusammengefügt wird. Der fertig montierte Kessel ijt, wie Abb. 66 erkennen läßt, symmetrisch zur senkrechten Mittelebene. Rechts und links von dieser erheben sich spiegelbildlich ähnliche, völlig gleiche Konstruktionsteile, die reihen- oder schichtenförmig hintereinander stehen, und man kann sofort erkennen, daß beliebig viele solcher Elemente auf jeder Seite hintereinander zusammengefügt werden können. Die Wirkungsweise ist folgende: Wir sehen in der Mitte auf dem Rest die Koks- oder Kohlenfeuerung in voller Glut. Auf der rechten Seite der Abb. 66 ist das Kesselglied durch den

Abb. 66. Querschnitt durch einen Gliederkessel

Wasserraum geschnitten, auf der linken Seite in der Ansicht dargestellt. Auf der linken Seite sehen wir, wie die heißen Feuergase den vom Wasser erfüllten Raum des Kesselgliedes erst umströmen müssen, bevor sie nach Abgabe des größten Teiles ihrer Wärme in den Schornstein entweichen können. Wirschen ferner, wie die Kesselglieder durch zwei durch die Tiefe des ganzen Kessels hindurchgehende Rohrleitungen miteinander in Verbindung stehen derart, daß die untere Leitung den Wasserraum, die obere den Dampfraum verbindet. Auf der rechten Seite können wir in diesen Jnnenraum blicken und sehen, daß dieser Raum im unteren Teile mit Wasser erfüllt ist, während der obere Teil den Dampfraum bildet und dort besondere Prellbleche enthält, durch die das Mitreißen von Wafferteilchen verhütet wird, so daß nur trockner Dampf in die Leitungen gelangen kann. Die Darstellung läßt erkennen, daß auch der Rest der Feuerung als waffergefüllter Hohlkörper ausgebildet ist. Auf diese Weise wird einmal der Abbrand der Reste auf ein Minimum beschränkt und anderseits eine gute Wärmeausnutzung gewährleistet. Der hier dargestellte Gliederrohrkcssel bringt es bis zu einem Wirkungsgrad von 85 Prozent, das heißt also 85 Prozent der im Brennstoff enthaltenen Wärme werden in das Wasser oder in den Dampf übergeleitet, so daß nur 15 Prozent verloren gehen.

Je nachdem es sich um Dampf mit nur einer Atmosphäre Überdruck und der entsprechenden Temperatur oder um vier bis fünf Atmosphären handelt, unterscheidet man Niederdruck- und Hochdruckheizungen. Während für Wohnungen im allgemeinen die Warmwasserheizung bevorzugt wird, kommt die Dampfheizung vornehmlich für Fabriken, große Versammlungsäle, Ausstellungshallen, Kirchen und dergleichen zur Anwendung, wo sehr viel größere Räume beheizt

werden müssen und die Heizkörper einer Warmwasseranlage daher unzulässig grcß ausfallen müßten.

Die Bedienung der Zentralheizungen wird oft im Nebenamt, beispielsweise vom Pförtner eines Hauses, verrichtet. Man stellt daher die Forderung, daß die Heizkessel möglichst geringe Ansprüche an die Bedienung stellen, daß sie sich für möglichst lange Zeit selbsttätig bedienen und regulieren sollen. Auch auf diesem Gebiet hat die moderne Technik recht nennenswerte Erfolge erzielt. Dabei ist die gestellte Aufgabe reichlich kompliziert. Schwankt doch der Wärmeverbrauch nicht nur mit der Außentemperatur, sondern auch mit den wechselnden Neigungen der Konsumenten. Im allgemeinen baut man die Hfen derart, daß aus einem Fülltrichter eine Kohlenmenge unter gleichmäßigem Druck in die Feuerung tritt, und reguliert die Glut durch eine Luftklappe, die selbsttätig bewegt wird, je nachdem die Temperatur des Wassers oder auch der Dampfdruck sich ändert.

Bei den bisher betrachteten Heizungen dienten Holz, Kohle und ähnliche feste Brennmaterialien als Heizstoffe. Die Technik hat aber auch das GaS in großem Maßstab zu Heizzwecken herangezogen. Für manche Zwecke wird auch der Petroleumofen (Abb. 68) in Gebrauch genommen. Schließlich ist der Heizung auf elektrischem Wege zu gedenken (Abb. 69). Es ist bekannt, daß man den elektrischen Strom in Widerständen in Wärme umsetzen kann. Unter Benutzung dieses Grundsatzes sind zahlreiche elektrische öfen konstruiert worden. Es darf jedoch nicht verhehlt werden, daß der elektrische Zimmerofen bei den heutigen Strompreisen in der überwiegenden Mehrzahl aller Fälle unwirsschaftlich ist. Kostet uns doch die Wärme, die wir in Form von elektrischer Energie kaufen, ungefähr fünfund-zwanzigmal so viel wie diejenige, die wir in Form von Steinkohle erwerben.

So gern wir daher den elektrischen Ofen für die Erzeugung hochliegender Temperaturen benutzen, so wenig kann er vorläufig für die Beheizung unserer Wohn-räume allgemein in Frage kommen, so daß das in Nordamerika allerdings schon existierende „Haus ohne Schornstein" vorläufig noch eine interessante Seltenheit bilden dürfte. Neben dem Kachelofen gehört die Zukunft zweifellos den Zentralheizungen, und es dürfte eine Frage der Zeit sein, daß die Beheizung einzelner Häuser durch diejenige ganzer Stadtteile unter Errichtung von Fernheizwerken ersetzt wird. Diese Entwicklung kann durch die wirtschaftlichen Folgen des Weltkriegs wohl aufgehalten, aber nicht verhindert werden.

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Abb. 68. Petroleumofen

Auch die alte Feuerstelle zur Zubereitung der Speisen hat im Laufe der Zeit mannigfache Änderungen erfahren. Der Kochherd änderte sich in demselben Maße, in dem die Kochkunst Wandlungen erfuhr. Diese verlangte ebenfalls eine vollkommene Einschließung des Feuers und ferner die Möglichkeit, es zu regulieren. So entstanden die geschloffenen Holz-, Kohlen- oder Koksherde mit regulierbaren Zügen. Diese Herde entwickelten sich ungefähr gleichzeitig mit den Kachelöfen. Mit dem Kochherd selbst machte auch das Kochgeschirr Fortschritte. Hatte die Spicßbraterei und Steinrösterei bereits durch die Erfindung der Tontöpfe eine erhebliche Änderung erfahren, so brachte die Metallzeit die ehernen und eisernen Töpfe und Pfannen, die eine sehr viel weitergehende Ausnutzung des Feuers zuließen.

Zum Beginn des neunzehnten Jahrhunderts finden wir ziemlich allgemein den Steinkohlenherd mit Wrasenfang. Die Gastechnik brachte dann zu billigem

Preise den Koks auf den Markt und begünstigte die Einführung der Koksherde. Im Gegensatz zur gasreichen Steinkohlenflamme gab der Koks eine fast flammenfreie Glut. In steigendem Maße haben dann die Gasherde (Abb. 70)

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Eingang gefunden. Sie bieten den Vorteils daß die Flamme im Augenblick in Betrieb genommen und nach Gebrauch gelöscht werden kann.

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Abb. 69. Elektrischer Ofen

Das bedeutet große Bequemlichkeit. Ferner aber stellt sich dadurch auch bei Verwendung des Gases der Herdbetrieb nicht teurer als die Heizung mit Koks oder Briketten. Bei der Gasfeuerung muß mit dem Prinzips erst eine ruhige Glut zu erzeugen, gebrochen werden. Hier handelt es sich darum, die Hitze sofort im Entstehen möglichst vollkommen auf die Kochgefäße zu übertragen. Die Kochflammen müssen daher unmittelbar unter dem Topfboden liegen und diesen energisch umspülen. Dann erhält man gute Wirkungsgrade und kommt mit erstaunlich geringem Gasverbrauch aus. Gleichzeitig befreit der Gasherd von den Umständlichkeiten des Kohlentransports und den Manipulationen mit der Kohle selbst, die ja stets Ruß und Staub im Gefolge haben. Bedingung für das wirtschaftliche Arbeiten des Gasherds bleibt eine ständige und sachgemäße Regulierung der Kochflamme, entsprechend den jeweiligen Ver-

_____ hältnissen. Wer einen Wasserkessel

stundenlang über der vollen Flamme kochen läßt, während doch ein Viertel der normalen Flammenstärke vollauf genügt, um das Waffer heiß zu halten, der darf sich über hohe Gasrechnungen nicht wundern.

Abb. 7o. Gaskochherd

In den letzten Jahren hat auch der elektrische Strom zu Kochzwecken Anwendung gefunden, und man darf wohl sagen, mit größerem Erfolg als für Heizzwecke. Wie wir bereits bei der Heizung sahen, ist der elektrische Strom ein sehr viel teureres Wärmemittel als etwa Kohle oder Gas, und er hat nur Aussicht konkurrenzfähig zu sein, wenn er zu hohem Prozentsatz ausgenutzt und wirklich die gesamte Stromwärme den Speisen mitgeteilt wird. Dementsprechend müssen die elektrischen Kochgefäße eingerichtet werden. Die Stromwärme muß

möglichst dicht an den Speisen erzeugt werden, und es muß ihr jeder Ausweg an den Speisen vorbei ins Freie zuverlässig verstopftwerden. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt allenthalben durch die Verwendung doppelwandiger Kochgefäße. Die elektrischen Heizwiderstände liegen dabei in dem Hohlraum dicht an der innern Wand. Iwi-schen den Widerständen und der äußern Wand ist Asbest oder ein ähnliches wärmeisolierendes Mittel eingebaut, so daß die Stromwärme praktisch nur durch die Innenwand und in die Speisen entweichen kann. Die Widerstände selbst werden von den einzelnen Firmen verschieden ausgeführt. Genaue Versuche mit derartigen Geschirren haben ergeben, daß bis zu 90 Prozent der Stromwärme dabei der zu kochenden Flüssigkeit zugeführt wurden. Das ist ein Wirkungsgrad, der den der besten Gaskocher erheblich übertrifft, denjenigen der wirklich im praktischen Gebrauch befindlichen Gaökochanlagen weit hinter sich läßt. ES darf daher nicht wundernehmen, daß nach dem Krieg und der Revolution mit Gassperrstunden, Streiks und verschlechtertem Gas die elektrischen Kocher sich sehr stark eingebürgert haben und dem Gas eine von Tag zu Tag fühlbarere Konkurrenz machen. Äußerlich repräsentieren sich alle diese Kochgefäße als einfache starkwandige Töpfe mit einer Anschlußklemme für das Stromkabel und gelegentlich auch mit einem Regulierhebel für verschiedene Stromstärken und dementsprechend für verschiedene Wärmegrade. Unsere Abb. 71 veranschaulicht eine derartige moderne elektrische Küche. Der Herd ist hier durch einen einfachen Tisch ersetzt. Asbestteller dienen als Unterlage für die einzelnen Töpfe.

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Abb. 71. Elektrische Küchenanlage

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Dabei werden in gleicher Weise und nach gleichem Prinzip die verschiedensten Dinge elektrisch beheizt.

Wir finden neben den einfachen Kochtöpfen elektrische Bratpfannen, die das Fett bis zu 300 Grad erhitzen können und sehr wohl ein scharfes Braten gestatten.

Abb. 71

Elektrisches Bügeleisen

Daneben sind Kaffeekocher vertreten, ferner Tellerwärmer, um die Teller mäßig vorzuwärmen, weiter

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auch einfache Speisenwärmer, um die fertigen Speisen warm zu halten. Schließlich finden wir auch elektrische Plätteisen (Abb. 72). Ja die Elektrizität ist nicht auf die Küche beschränkt geblieben. Praktisch können wir ja jedes elektrische Kochgesäß in Betrieb nehmen, wo immer wir eine Anschlußdose haben. Wir können beispielsweise den Kaffeekocher aus dem Eßtisch arbeiten lassen, und so finden wir denn für das Toilettezimmer derDamenwelt auch noch den elektrisch beheizten Brennscherenwärmer und selbst den elektrischen Schminkekocher.

So führt uns die Entwicklungsgeschichte der Küche vom alten Höhlenfeuer über den Kochherd zur elektrischen Küche, die ohne Feuer und ohne Herd arbeitet und dennoch kocht und brät und jede gewünschte Temperatur und Hitze durch einfache Hebelbewegungen herbeizuführen gestattet.

Beim Kachelofen lernten wir bereits die saugende Wirkung des Schornsteins kennen, und wir werden den Schornsteinen, Essen oder Schloten immer wieder bei jeder Feuerungsanlage begegnen. Bereits beim frei brennenden Holzstoß läßt sich beobachten, wie sich oberhalb des Feuers eine Säule warmer, zum großen Teil von Verbrennungsgasen durchsetzter Luft bildet, wie die Luft dieser Säule in starkem Strome nach oben steigt, während von den Seiten her kalte Luft zum Feuer strömt. Dieser natürliche Iug eines freibrennenden Feuers kann sich bei starken Bränden bis zur Erzeugung eines sehr fühlbaren Windes steigern und das Feuer zu lodernder Glut entfachen. Man denkt dabei unwillkürlich an die Dichterworte: „Heulend kommt der Sturm geflogen, der die Flamme brausend sucht." In der Tat zieht die Flamme den Wind zu sich hin und wirft nach oben einen gewaltigen Luftstrom in die Höhe. Auch wenn wir das freie Feuer nun einschließen, es im engen Raume brennen lassen, müssen wir ihm eine solche Zirkulation von frischer und verbrauchter Luft ermöglichen, wenn anders cs nicht ersticken soll. Wir schaffen ihm den künstlichen Iug durch die Erstellung von Schornsteinen und Essen. Wie wir das Feuer selbst einfangen, so schließen wir gewissermaßen auch die warme Luftsäule in einen steinernen Mantel, den Schornstein, ein. Nun sind wir aber in der Lage, den Iug ganz erheblich zu verstärken. In der gemauerten Esse können wir die warme Luftsäule ganz anders zusammenhalten, als sie etwa ohne solche Umhüllung in freier Luft zusammen bleiben würde. Strömt doch aus den gewaltigen Essen von 140 Meter der Rauch und die Luft noch mit etwa 150 Grad Celsius ab. Über einem frei brennenden Feuer würden wir in dieser gewaltigen Höhe kaum noch eine Spur von Erwärmung beobachten können, und so erklärt sich die enorme Zugkraft der hohen Fabrikschlote, erklärt sich die starke Zugkraft selbst unserer einfachen Ofenschornsteine.

Für unsere einfachen Hausfeuerungen ist die Anlage der Essen verhältnismäßig einfach. Sie werden den Hausmauern eingefügt und ragen nur wenige Meter über die Dachfläche hinaus. Für Industrieanlagen ist der Essenbau dagegen eine besondere Fachwissenschaft geworden, die von wenigen Spezialfirmen gepflegt wird. Solche Essen verlangen eine sorgfältige und tiefgehende Fundamentierung, da sie auf verhältnismäßig kleine Grundflächen Drücke ausüben, wie sie in ähnlicher Größe nur bei hohen Kirchtürmen vorkommen. Trotz guter

tierungistder Standpunkt sehr hoher Schlote nicht immer unbedingt gesichert. Man hat das erfahren^ als man im westfälischen Kohlenrevier ei

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M,: obachtungen zeigten eine entschiedene seitliche Ver-»M8 schiebung der Esten, wobei diese ihre senkrechte Stel-i lung beibe-

Abb. 73. Der Schornstein der Freiberger staatlichen Hüttenwerke bei Halsbrücke (Sachsen). Phot. Leipziger Presse-Büro

kundigungen ergaben, daß

eine der Esten im Laufe der Jahre um mehr als i Meter gewissermaßen seitlich fortgeschwommen war, daß man fortwährend in den Kanälen, die die Feuerungen mit der Esse verbanden, hatte Risse flicken und neue Steinschichten einfügen müssen.

Die moderne Technik hat auch den Bau der Fabrikschornsteine sehr vervollkommnet und errichtet die gewaltigsten Essen (Abb. 73) ohne jedes besondere Gerüst. Die Maurer beginnen von innen her den Steinkranz zu legen und nehmen in dem Maße, in den: das Mauerwerk steigt, eine aufgehängte Plattform mit in die Hohe. So werden ohne jede Außenrüstung schwindelnde Höhen erreicht. Treten wir durch eine luft- und rauchdichte Tür in den Fuß der kalten Esse ein, so können wir die Sterne am hellen lichten Tage beobachten. DaS Stückchen

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Himmel, das wir durch den Essenmund erblicken, erscheint auffällig lichtschwach, da nur ein verschwindend geringer Teil der von den Luftteilchen nach allen Seiten reflektierten Sonnenbeleuchtung in unser Auge fällt.

Auch die Reinigung einer solchen Esse erfolgt anders als diejenige des gewöhnlichen Schornsteins. Wir schicken keinen Schornsteinfeger hinein. Erscheint die Reinigung notwendig, so tritt jemand durch die Tür in den Effenfuß und feuert auS einer großkalibrigen Büchse einen Schuß in die Höhe, um dann sofort zurückzutreten. Unter dem Einfluß der Lufterschüttcrung löst sich der allergrößte Teil der angesammelten Rußmassen und stürzt in einer dichten Wolke auf den Effenfuß nieder. Wenn schließlich eine Esse Jahrzehnte hindurch ihre Pflicht getan hat und zum Abbruch reif ist, so erfolgt auch dieser anders als bei gewöhnlichen Gebäuden. Die ganze Esse wird umgelegt, und auch hier hat sich eine gute Spezialtechnik entwickelt. Nachdem die Richtung festgestellt ist, in der die Esse fallen soll, erscheint eine Kolonne von Maurern auf dem Plan und beginnt in den Effenfuß eine Art Spalt oder Schlitz einzustemmen. Sobald das Mauerwerk auf einer Seite des gewöhnlich quadratischen Fußes genügend fortgeschlagen ist (Abb. 74), werden starke Balkenstempel eingetrieben, die an Stelle des Mauerwerks das Schornsteingewicht an dieser Stelle tragen müssen. Sodann wird mit der Fortnähme des Mauerwerks weitergemacht, so daß der Schornstein schließlich auf der einen Seite nur auf den Holzstempeln, auf den anderen Seiten auf Mauern ruht. Nun wird um die Stempel ein ordentlicher Scheiterhaufen gebaut, tritt Petroleum getränkt und angezündet. Dann zieht sich alles in achtungsvolle Entfernung zurück. Nach ungefähr zehn Minuten brennen die Stempel merklich weg,

ein Rucken und Zittern geht durch die Esse, und wie ein fallender Baum beginnt sich ihre Säule zu neigen.

Sie stürzt, beim Falle gewöhnlich in mehrere Teile zerbrechend (Abb. 75), fällt jedoch auf den Meter genau in der berechneten Richtung. Diese Niederlegung durch Feuer hat in letzter Zeit das früher oft angewandte Verfahren der Sprengung durch Dynamit fast völlig verdrängt.

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Abb. 74. Vorbereitungen zum Umsturz eines Schornsteins

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Abb. 75. Der Schornstein im Sturz

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Abb. 76. Kombinierter Aweiflammrohr- und Heizröhrenkessel

weil sich eben die Fallrichtung sehr viel genauer als bei der Sprengung ermitteln läßt.

Die Esse ist die unvermeidliche Begleiterin der industriellen Feuerung, mag eö sich nun um Kestelanlagen oder um Spezialöfen für die Hüttenindustrie, die keramische Technik oder dergleichen handeln. Wo es aus betriebstechnischen Gründen nicht möglich ist, ihr die nötige Höhe und Zugkraft zu geben, zum Beispiel bei Lokomotivkeffeln und bei manchen Dampfschiffen, da muß man zur künstlichen Jugverstärkung durch Dampfgebläse, Ventilatoren und dergleichen greifen. Soweit wie möglich wird man jedoch immer die Esse mit natürlichem Zug vorziehen.

Unter den industriellen Feuerungen nehmen heute die Dampfkesselanlagen nach Zahl und Uinfang die erste Stelle ein. Eine ziemlich zuverlässige Statistik schätzt die Energieerzeugung der zivilisierten Welt im Jahre 1920 auf 150 Millionen Kilowattjahre. Davon sollen 120 Millionen in Dampfkraftanlagen gewonnen werden und einen jährlichen Kohlenverbrauch von etwa 500 Millionen Tonnen Steinkohle haben, eine Menge, bei der geringe prozentuale Ersparnisse enorme Geldwerte bedeuten.

Seit den Tagen der Watt und Stephenson haben die Dampfkessel und die Dampfkeffelfeuerungen ständige Verbesserungen erfahren. Auch hier tritt ja an den Techniker eine doppelte Aufgabe heran: einmal eine möglichst vollkommene Verbrennung der Kohle mit dem günstigsten Quantum Verbrennungsluft zu erzielen und ferner die erzeugte Wärme, mag sie nun von den Flammen selbst als strahlende Wärme oder von den Heizgasen durch Wärmeleitung kommen, dem Wasser möglichst vollkommen mitzuteilen. Der ersten Forderung war vornehmlich die Form der Feuerung anzupassen, der zweiten die Kesselform. Dabei wirkten andere Verhältnisse, wie zum Beispiel Raum- und Gewichtsbeschränkungen, die Forderung schneller Betrieböbereitschaft und dergleichen mehr, nicht wenig komplizierend. Schließlich hat die Forderung, auch noch die Bedienung zu vereinfachen, in das schon vorhandene Heer sehr verschiedener Formen noch die mannigfache Schar der Kesselfeuerungen mit automatischer Beschickung hineingebracht, so daß wir heute vor einem beinahe unübersehbaren Formenreichtum stehen.

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Bei jeder Kesselfeuerung finden wir eine Rostfläche, auf der das Feuer brennt, eine Feuertür, durch die frische Kohlen in das Feuer geworfen werden können und die betriebsmäßig möglichst wenig geöffnet werden soll, unterhalb der Feuertür dagegen eine permanente Öffnung, durch die die frische Verbrennungsluft unter den Rost tritt, weiter zwischen den Rcststäben hindurchgeht und in die glühenden Kohlen gelangt. Hier geht nun die Verbrennung vor sich. Soweit dabei strahlende Wärme auftritt, trifft sie auf wasserberührte Kesselflächen und wird unmittelbar nutzbar gemacht. Die überwiegende Menge der entwickelten Wärme ist jedoch noch in den gasförmigen Verbrennungsprodukten enthalten, die in Form züngelnder Flammen von der glühenden Kohle ausgehen. Nun beginnt der Kampf des Konstrukteurs mit der Natur. Er zwingt diese Gase durch enge oder weite Rohre, das heißt durch Siede- oder Flammrohre zu gehen und durch deren Wände dem Wasser möglichst viel Wärme mitzuteilen. Er jagt die Heizgase auch wohl durch eine rückkchrende Feuerung, oder er läßt sie umgekehrt zunächst von außen her Rohre belecken, die von innen mit Wasser gefüllt sind, die sogenannten Wasserrohre. In jedem Falle müssen die Gase auf möglichst langem Wege möglichst viel wasserberührte Kesselfläche bestreichen und dabei so viel wie möglich von ihrer Wärme abgeben.

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Bei allen Dampfkessel-feuerungen finden sich die typischen Teile: Feuerraum,

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Abb. 77* Schiffskeffel von ioo qm Heizfläche

Rost und Aschenraum. Nach hinten zu pflegt der Rost

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durch eine Art Wall von feuerfestem Ton oder Schamotte, die sogenannte Feuerbrücke (Abb. 76), eingedämmt zu fein/ um einmal das Mitreißen v on Flugasch e zu v er-hindern und ferner die Flammgase in ge-schlossenemStrom in die Züge zu zwängen. Der weitere Weg der Feuergase ist durch die Art der Dampfkessel bedingt. Wir haben Siederohrkeffd, in denen die Flammgase aus der Feuerbüchse durch die engen Siederohre gehen, um dann auS dem Schornstein zu entweichen. Wir haben Flammrohrkessel, bei denen die Gase durch ein oder zwei weite Flammrohre streichen. Bei den feststehenden Kesseln pflegen die Heizgase alsdann in der gemauerten Keffelummantelung nach vorn zurückzukehren. Bei den in Abb. 77 und 78 dargestellten Schiffskesseln, die oben als Siederohrkessel, unten als Flammrohrkessel ausgebildet sind, kehren die Gase, nachdem sie durch die Flammrohre nach vorn kamen, durch Siederohre nach hinten zurück und entweichen hier in den Rauchfang. Neben diesen Großwafferraumkeffeln sind dann die Klein-wasserraumkeffel (Abb. 79) zu nennen, bei denen der gesamte Wasserraum in zahlreiche Wasserrohre, sei es von spiraliger, sei es von Rechen- oder Netzform, zerlegt ist und die Flammgase diese Rohrwerke umspülen müssen. Zwischen beiden

Gruppen stehen die Tor-__

pedobootskeffel, bei denen neben zwei mäßig großen Wafferräumen ein gewaltiges Wasser-rohrnetz vorhanden ist.

Die Folgen des Weltkriegs haben schließlich die Technik dazu gezwungen, Dampfkesselfeuerungen für sehr minderwertige Brennstoffe, wie Braunkohle und Torf, zu entwickeln.

Es ist gelungen, diese

Brennstoffe nicht nur Abb. 70. Wafferrohrkessel mit abgenommenem Feuermantel

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Abb. 78. Heizraum eines Linienschiffes

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mit gutem Wrrkungsgrad zu verfeuern, sondern auch automatische Feuerungsanlagen mit wandernden Rosten sind für sie geschaffen worden.

So verschiedenartig nun auch alle diese Kessel sein mögen, ihr Ziel und Zweck ist doch gleich. Sie sollen mit möglichst wenig Kohle möglichst viel Wasser in Dampf verwandeln. Wenigstens verlangt man von einem guten Betriebödampfkessel eine achtfache Verdampfung, das heißt, daß i Kilogramm Kohle 8 Kilogramm Wasser in Dampf verwandelt. Der Wirkungsgrad des Kessels schwankt dabei zwischen 60 und 70 Prozent, während die besonderen betriebstechnischen Erfordernisse, wie schnelle Dienstbereitschaft, besonders hohe Spannung, Dampfüberhitzung und dergleichen durch die besonderen Abmessungen und Formgebungen erzielt werden. Die Beschickung der Dampfkessel beschäftigt gegenwärtig Hunderttausende von Personen. Das Streben der Technik geht dahin, mechanisch beschickte Feuerungen zu schaffen, bei denen eine Maschine entweder die Handbewegung des Heizers nachmacht und die Kohlen auf den Rest schleudert, oder bei denen der Rest als Kette ohne Ende ausgebildet ist (Abb. 80). Auf dieses Band fällt in der Nähe der Feuertür der Brennstoff, um mit dem fortschreitenden Rost langsam vorzurücken und schließlich bei der Feuerbrücke völlig verbrannt in den Aschenfall zu gelangen.

Bei staubförmigem, minderwertigem Brennmaterial sowie dort, wo dem Bau eines Schornsteins örtliche Hindernisse entgegenstehen, empfiehlt es sich, künstlichen Zug für die Unterhaltung des Feuers anzuwenden. Abb. 81 stellt das Saugzugverfahren von Schwabach dar. Das Wesen dieses Verfahrens besteht darin, daß mittels eines Ventilators atmosphärische Luft von geringer Spannung durch düsenförmige Öffnungen in das Abzugsrohr geblasen wird, wodurch ein Unterdrück in der jeweilig nötigen Höhe im Feuerraum entsteht.

Neben der Steinkohle wird auch Gas, werden ferner flüssige Brennstoffe, wie Petroleum und Masut, Teeröl und dergleichen verfeuert. Die Gasfeuerung ist besonders in Hüttenwerken gebräuchlich. Aus zahlreichen feinen Düsen treten die Gichtgase in den Verbrennungsraum und verbrennen hier mit weithin züngelnden Flammen, reichlich mit Luft gemischt, zu Kohlensäure und Wasserdampf, während die Verbrennungöwärme der Dampfbildung dient. Die Beheizung mit flüssigen Brennstoffen ist besonders in den Gegenden der Petroleumindustrie gebräuchlich. Bei der in Abb. 82 dargestellten Dampfkesselfeuerung schleudern düsenförmige Öffnungen und Zerstäubungsvorrichtungen Z den Brennstoff fein zerteilt und mittels des Ringschiebers R und der Öffnungen L mit Luft gemischt

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Abb.8o.Selbsttätiger Rostbeschicker: Laufrostim Durchschnitt

über die Feuerbrücke B in das Feuer. Wichtig tft, daß dieser Brenner leicht regn-liert werden kann, daß das gesamte Feuerungsmaterial ohne Rauch und Rußbildung restlos verbrannt wird. Hierbei muß die Bildung einer Stichflamme vermieden werden, da diese den Wandungen der Feuerung gefährlich werden würde.

Die Grenze der erzielbaren Temperatur dürfte bei 3000 Grad liegen. Das Quecksilberthermometer endigt bei einigen 300 Grad, da das Quecksilber bei 350 Grad zu kochen beginnt und schon vorher in seiner Ausdehnung sehr unregelmäßig wird. Die Messung höherer Temperaturen erfolgt auf mannigfache Weise, in der Hauptsache nach drei Verfahren, die einander wertvoll ergänzen und kontrollieren, nämlich erstens durch Metallstreifenpyrometer, zweitens auf thermoelektrischem und drittens auf optischem Wege.

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Schwabachsches Saugzugverfahren

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¹ Wenn wir zwei verschiedenartige Metallstreifen mit ihren flachen Seiten auf-einanderlöten und gerade richten, so wird ihre gerade Haltung bei wechselnder Temperatur nicht bestehen bleiben. Die Metalle haben ja verschiedene Ausdehnungskoeffizienten. Wenn sich beispielsweise das eine Metall bei jedem weiteren Grad Celsius um V100000 Millimeter, das andere dagegen um V00000 Millimeter ausdehnt, so wird jeder Temperatur eine ganz bestimmte Streifenkrümmung entsprechen,und man kann bis zur beginnenden Erweichung eines Metalls eine recht genaue Skala entwerfen. So kommt man mit dem Metallstreifenpyrometer bis tief in die Rotglut hinein. Ein anderes Mittel, das unter Zugrundelegung einiger bekannter

Temperaturen den weiteren Entwurf einer Skala gestattet, ist das thermoelektrische. Wir nehmen zweiDrähte, beispielsweise einen Platin- und einen Jridiumdraht, und schweißen deren beide Enden zusammen.

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Abb.82. Feuerrohrkeffel mit Zentrifugalzerstäuber und Ringschieber

Wirerhalten so eingeschlossenes Thermoelement mit zwei Lötstellen. Wir können jetzt zum Beispiel den Iridium-draht in der Mitte auffchneiden und seine beiden Enden mit einem seinen Galvanometer verbinden. Solange nun die beiden Lötstellen unserer beiden Drähte gleiche Temperatur haben, wird keinerlei Strom fließen und das Galvanometer in Ruhe bleiben. Sobald wir jedoch die eine Stelle erwärmen, tritt ein Strom auf, dessen Stärke nach physikalischen Gesetzen von der Temperaturdifferenz beider Lötstellen abhängig ist. So wird es uns möglich, bis zu 1600 Grad ebenfalls eine genaue Thermometerskala aufzustellen und solche Temperaturen zu messen. Jetzt sind wir aber bereits in einer Zone, in der die Körper blendendes, weißes Licht ausstrahlen, und es können nun für weitere Temperaturen die optischen Messungen einsetzen unter Benutzung der Tatsache, daß das Maximum der gesamten Lichtstrahlung sich mit steigender Temperatur von der roten nach der violetten Seite des Spektrums verschiebt; aus der jeweiligen Lage des Maximums ist die Temperatur bis hinauf zur Glut der Sonne sehr genau bestimmbar. Daneben ist die indirekte Messung durch Schmelzproben und Sinterkegel zu erwähnen. Es sind dies Kegel aus verschiedenen Metallegierungen und Tonarten, die bei bekannten, von Kegel zu Kegel etwa um 50 Grad verschiedenen Temperaturen schmelzen oder zusammensintern. Am bekanntesten sind die Segerschen Kegelpyrometer. Diese werden aus reinem, im Ofenseuer nicht schmelzbarem Kaolin hergestellt, dem man gewisse Mengen von Kali, Kalk und Quarz hinzusetzt. Sie zeigen durch ihre Erweichung bestimmte Temperaturen an und finden vor allem in der keramischen Industrie Anwendung.

Für die Wärmeerzeugung ist der Begriff der sogenannten Wärmeeinheit von hoher Bedeutung. Wir verstehen darunter diejenige Wärmemenge, die i Kilogramm Wasser um 1 Grad Celsius erwärmt. Wir bezeichnen sie als Kalorie und legen sie allen weiteren Rechnungen zu Grunde. Wenn wir nun 1 Kilogramm Wasser von 0 Grad erwärmen und ihm etwa 100 Kalorien zuführen, so erhalten wir Wasser von 100 Grad. Wenn wir jetzt mit der Erwärmung fortfahren, so zeigt unser Thermometer keine Temperatursteigerung mehr, aber das Wasser kocht und verwandelt sich in Dampf. Die gesamte weitere Wärme wird benutzt, um die kleinsten Teilchen des Wassers auseinanderzutreiben, um das Wasser aus dem flüssigen in den luftförmigen Zustand zu bringen. Wir müssen S.d.T.i.

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Abb. 83. Nietung. Mit Genehmigung von E. S. Mittler & Sohn in Berlin

. 540 Kalorien aufwenden, um 1 Kilogramm Wasser von 100 Grad in 1 Kilogramm Dampf von 100 Grad zu verwandeln, und diese ganze Wärmemenge bleibt für das Thermometer verschwunden, weshalb man sie wohl auch latente Wärme nennt. Nun haben wir in unserem Kilogramm Wasser bereits 100 + 540 = 640 Kalorien. In guten Kesseln gelingt es uns, mit 1 Kilogramm Steinkohle 8 Kilogramm Wasser von 0 Grad zu verdampfen, 8 x 640 — 5120 Kalorien aus i Kilogramm Kohle nutzbar zu machen. Wenn wir nun zum Beispiel eine Kohle verfeuerten, die bei vollkommener Verbrennung pro Kilogramm 7800 Ka-

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(orten entwickelte, so haben wir

nutzbar gemacht, unser Kessel hat

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mit einem Wirkungsgrad von 65 Prozent gearbeitet.

Im Kessel selbst lassen wir das Wasser von 100 Grad keineswegs einfach wegdampfen. Wir wollen durch das Feuer ja Arbeit und Kraft aus dem Wasser gewinnen, und dazu brauchen wir einen hochgespannten Wasserdampf. Während die Moleküle des Wassers unter dem Einfluß des Feuers einen immer stärkeren Tanz vollführen, während ihre Bewegung immer heftiger, wilder und ausgelassener wird, muß die eiserne Wand ihres Gefängnisses, des Kessels, ihrem Ansturm Widerstand leisten. Der Kessel muß kräftig genug sein, um den Dampfdruck, der für größere Flächen auf Hunderttausende von Kilogramm steigen kann, zuverlässig aufzunehmen, und seine Nähte müssen nicht nur auf Kraft, sondern auch auf Dichtigkeit genietet sein, da anderenfalls der geschmeidige Dampf durch Fugen und Risse, durch dem Auge nicht sichtbare Spalten in Menge entweichen würde. Damit aber kommen wir zum zweiten wichtigen Teil des Dampfkesselbaus. Bis jetzt, betrachteten wir den Kessel von der Feuerseite, bis jetzt war er uns eine Heizimgs- und Feuerungsanlage, in der Wasser möglichst wirtschaftlich erhitzt werden sollte. Nun lernen wir ihn als ein Maschinenelement kennen, als eine „Haltung" im Sinne Reuleaux'. Er soll uns ja den gespannten Dampf halten, und zu dem Zweck müssen wir ihn nach allen Regeln der Festigkeitslehre entwerfen und ausführen. Das beste und zäheste Eisen- oder Stahlblech, das wir haben, dient zu seiner Herstellung. Dieses Blech wird durch Nietung verbunden (Abb. 83). Auf Bohrmaschinen erhalten die Bleche die notwendigen Nietlöcher, auf Biegmaschinen werden sie in die gewünschte Form gebogen. Dann fassen pneumatische oder hydraulische Klammern die Bleche und halten sie in der gewünschten Lage unverrückbar zusammen. Ein rotwarmer Nielbolzen nach dem anderen wird von geschickter Hand in die Löcher der Nietnaht geschoben. Eiligst

senkt sich die hydraulische oder pneumatische Nietzange (Mb. 84) auf den Bolzen herab, und ehe er Zeit hat, nennenswert zu erkalten, haben ihn die Nielstempel unter einem Druck von vielen tausend Pfunden gestaucht, gepreßt und zum fertigen zweiköpfigen Niet geformt, das die Bleche mit Gewalt zusammenhält. So reiht sich Niet an Niet zur fertigen Naht, und aus den Blechbahnen bildet sich der Kesselstoß, aus den Kcsselstößen der ganze Kessel. Es folgt das Einziehen der Siederohre, wobei wiederum die hydraulische Presse mitwirkt, und eS folgt weiter das Verstemmen der einzelnen Nietnähte, ein gewalssames nochmaliges Zusammentreiben der Blechränder, um auch dem einzelnen Dampfmolekül den Weg ins Freie sicher zu versperren.

Nun ist der äußere Kessel vollendet. Wollten wir ihn jedoch sofort in Betrieb nehmen, er würde platzen wie eine Seifenblase. Nehmen wir an, er solle mit 20 Atmosphären (20 Kilogramm pro Quadratzentimeter) betrieben werden und sein Flachboden habe eine Fläche von 10 Quadratmeter. Dann lastet auf diesem Boden ein Druck von 2 000 000 Kilogramm, eine Kraft, der die Blechhaut nicht widerstehen könnte. Wir müssen die beiden Kcffelböden durch gewaltige Eisenstangen mit einander verankern, und wir müssen auch Mittel finden, durch Steh- und Hängebolzen den zylindrischen Teil so zu versteifen und zu verstärken, daß er dem gewaltigen Druck gewachsen ist.

Nach dem Einbringen der Verankerung können wir an die Betriebsaufnahme denken. Für den sicheren Betrieb müssen wir jedoch die gewaltigen hier auftretenden Kräfte stets sicher messen und kontrollieren können.

Uns fehlt noch alles das, was man unter dem Namen der Kesselarmatur zusammenzufassen pflegt. Zunächst der Dampfdruckmesser, das Manometer. Aus dem Dampfraum des Kessels führt durch einen Ansatzstutzen ein Dampfkanal zum Meß-apparat. Der gespannte Dampf tritt in ein spiralförmiges, am Ende geschlossenes Hohlrohr (m 85, ABC). Wie Kinder wohl eine zusammengerollte leere

Papiertüte aufblasen und dabei durch den Luftdruck selbsttätig auseinanderrollen, so versucht der hochgespannte Dampf auch das Spiralrohr aufzurollen. Das elastische Metall leistet jedoch energischen Widerstand. Nur um ein geringes und jedenfalls innerhalb der Elastizitätsgrenze gelingt die Aufbiegung, die durch die Stäbe AE und CI) auf die Spirale h und weiterhin durch das Jahnsegment i k auf einen Zeiger übertragen wird. So lehrt uns ein Blick auf die Zeigerscheibe des Manometers, welcher Druck im Kessel herrscht. Solange wir in den Grenzen bleiben, für die der Kessel berechnet ist, brauchen wir eine Explosion nicht zu fürchten, dürfen wir sicher sein, daß unsere stark geschmiedeten Fesseln den Dampf sicher gefangen halten. Freilich muß auch daS Manometer ebenso wie der ganze Kessel des öftern auf seinen Zustand geprüft werden, es muß öfters ein zuverlässig richtig zeigendes Manometer an den Kessel angesetzt, und dessen Angaben müssen mit denjenigen des Betriebömanometers verglichen werden. Deshalb erhält jeder Dampfkessel einen besonderen Stutzen für das schnelle Ansetzen eines solchen Kontrollmanometers. Wir brauchen den Dampf auch nicht unbedingt in ein Hohlrohr zu leiten, wir können ihn auch einfach auf eine elastische Metallplatte drücken lassen und deren Durchbiegung auf ein Zeigerwerk übertragen und erhalten dann an Stelle des Rohrmanometerö das Plattenmanometer (Abb. 86). Schließlich hat die moderne Technik ein Messungsverfahren gefunden, das den Druck gar nicht mehr unmittelbar mißt. Jeder Temperatur entspricht ja ein ganz bestimmter Dampfdruck. Bei ioo Grad ist der Dampf gerade imstande, den Druck der umgebenden Luft zu überwinden, er hat eine Spannkraft von einer Atmosphäre. Bei 120 Grad beträgt die Spannung bereits zwei Atmosphären, bei 135 Grad drei Atmosphären, bei 144 Grad vier Atmosphären, bei 153 Grad fünf Atmosphären, bei 160 Grad sechs Atmosphären usw. Jeder Temperatur entspricht eine ganz bestimmte, durch Versuche und Rechnungen bereits von dem ftanzösischen Physiker Regnault ermittelte Spannung. Es genügt daher vollkommen, mit Hilfe eingebauter Thermometer die Dampftemperatur zu messen, um auch sofort die Spannungen im Kessel zu kennen. Hier drängt sich unwillkürlich ein Vergleich zwischen dem menschlichen Körper und dem Dampfkessel auf. Der menschliche Körper ist, vom Standpunkt der Wärmelehre aus betrachtet, ein Thermostat. Die chemischen Verbrennungs-Vorgänge in ihm vollziehen sich normalerweise so, daß die nach außen abgegebene Wärme ständig ersetzt wird, daß also bei Auftechterhaltung einer bestimmten Jnnentemperatur, die für den Menschen rund 37 Grad Celsius beträgt, ein Gleichgewichtszustand herrscht und die ganze Lebenstätigkeit dabei unter einem

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Abb. 85. Bourdons Röhrenmanometer

gewissen normalen Druck steht. Auch der Dampfkessel, der beispielsweise betriebs- " mäßig aus io oder 15 Atmosphären gehalten wird, ist ein solcher Thermostat. Jeder Temperaturerniedrigung entspricht eine Druckerniedrigung, jeder Temperatursteigerung auch ein höherer Druck, und normalerweise sollen sowohl Temperatur wie Druck unverändert bleiben. Beim Menschen benutzen wir das Thermometer zur Messung. Zeigt es 37 Grad, so sind die Lebensvorgänge in Ordnung. Abweichungen nach oben oder unten verraten warmes oder kaltes Fieber und eine entsprechende Veränderung der lebenswichtigen Prozesse. Was nun die Arzte mit dem Fieberthermometer schon seit vielen Jahren besorgen, dazu ist man in der letzten Zeit auch vielfach bei den Dampfkesseln übergegangen; man hat an Stelle der Manometer Thermometer eingebaut, die bei einer bestimmten Temperatur, zum Beispiel 214 Grad, einen roten Strich tragen. Die Heizer dürfen nicht so stark feuern, daß dieser Strich überschritten wird. Das heißt aber, daß die Spannung im Kessel auch den Wert von 20 Atmosphären nicht überschreiten soll. So verrät hier wie dort die Temperatur die innere Spannung.

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Abb. 86. Plattenmanometer

Wollen wir unseren Kessel nicht gefährden, so müssen wir ihn rechtzeitig speisen. Sein Wasser verdampft ja, und der Dampf wird zu den Maschinen sortgeleitet. Für jedes Kilogramm verfeuerter Kohle dürfen wir bei guten Kesseln 8 Kilogramm oder Liter verdampften Wassers rechnen. Wenn beispielsweise die Kessel der versenkten „Lusitania" in vierundzwanzig Stunden 1200 Tonnen Kohle verzehrten, so verdampften sie im selben Zeitraum 9600 Kubikmeter Wasser. Das ist der Inhalt eines hübschen kleinen Sees, der während derselben Zeit wieder in den Kessel hineingepumpt werden muß. Speisten wir die Kessel nicht nach, so würde in kurzer Zeit ein Teil der feuerberührten Heizfläche auf der anderen Seite vom Wasser entblößt werden. Dann aber würden diese Stellen schnell in Rotglut geraten, und das weiche, rotglühende Eisen würde unter dem gewaltigen Dampfdruck wie ein Stück Pappe zerbogen und zerrissen werden. Wir brauchen daher Speisevorrichtungen, Pumpen aller Art, die das Wasser in den Kessel pressen. Das vornchmlichste Mittel dazu ist der Injektor oder die Dampfstrahlpumpe (Abb. 87). Wir sehen an ihr die wunderbare Erscheinung, daß der Kesseldampf, der aus einem Rohrmund, einer sogenannten Düse, frei austritt, nicht nur selbst wieder unter Überwindung des Kesseldrucks in den Kessel zurücktritt, sondern auch noch eine beträchtliche Menge kalten Wassers mit hineinbefördert. Abb. 87 gibt einen Schnitt -durch die einfachste Form des Injektors. Mit A ist das Dampfrohr bezeichnet, durch das der Dampf in die rechts sichtbare Düse tritt. Bei seinem Austritt aus der Düse reißt der Dampf das durch das Rohr F

herzugeführte Wasser mit sich und drückt es durch die Düse E, das Ventil V und das Rohr L in den Kessel. Bei 8 kann das etwa allzu reichlich mitgerissene Wasser ablaufen. Mit Hilfe des Handgriffs Ex können die Düsen gegeneinander verstellt werden.

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9166.87. Injektor

Man braucht ferner aber auch Anzeigevorrichtungen, die uns über den Stand des Wassers im Kessel unterrichten, die sogenannten Wafferstandgläser. Aus dem Wasserraum und aus dem Dampsraum des Kessels führen wir durch zwei Stutzen Rohre heraus zu einem senkrecht stehenden Glasrchr. Nach dem Gesetz der kommunizierenden Röhren wird in unserem Glasrohr das Wasser ebenso hoch stehen wie im Kessel. Wir können daher die Speisung des Kessels nach den Angaben des Waffcrstandrohrs zuverlässig besorgen.

Werden diese Vorsichtsmaßregeln bezüglich des Dampfdrucks und des Wasser-stands innegehalten, so ist eine Explosion nicht zu erwarten. Daß sie dennoch bisweilen erfolgt, ist in der Unvollkommenheit aller menschlichen Tätigkeit und Rechnung begründet. Immer wieder vernehmen wir gelegentlich von einer grauenvollen Katastrophe, bei der die Naturkraft des Dampfes sich siegreich den Weg ins Freie bahnte und durch eine Spur wilder Verwüstung ihren Weg bezeichnete. In der Mehrzahl aller Fälle liegt dann eine fehlerhafte Bedienung vor.

Erfreulicherweise gehören derartige Katastrophen zu den allerseltensten Ausnahmen. Durch strenge Betriebsvorschriften, durch sachgemäße Ausführung der Kessel und durch eine planmäßige Revision und Überwachung der im Betrieb befindlichen Kessel ist man dazu gekommen, den Dampfkeffelbetrieb zu einem durchaus sicheren und zuverlässigen zu machen. In vielen hunderttausend Kesseln lodern heute alltäglich und allstündlich die Gluten, wird aus der Verbindung von Wasser und Feuer der Dampf geboren, um in der Gefangenschaft des Menschen und nach menschlichem Willen nützliche Arbeit zu tun.

Durch zehn und mehr Jahrtausende hindurch war das Feuer für die Menschheit lediglich eine Quelle der Wärme und des Lichtes. Seit etwa hundertfünfzig Jahren kennen wir es auch als eine mächtige Arbeitsquelle. Wir kennen keine Ruderknechte mehr, die in mark- und lendenverzehrender Arbeit die Galeeren durch die Fluten treiben. Der Sklave Dampf besorgt es williger und billiger. Wir kennen keine Handmühlen, an denen zu Homers Zeiten noch die Sklaven sich aufrieben. Wir treiben nicht mehr wie die altägyptischen pyramidenbauenden Könige Hunderttausende von Menschen und Zugtieren vor schweren Lasten ab. Sklave Dampf ist auch hier in die Bresche gesprungen. Wo immer cs grobe und rohe Arbeit zu tun gibt, hat er die Menschheit davon befreit. Da wir nun von jenen allzuschweren Arbeiten erlöst sind, können wir heute die gewonnene Zeit

Die Erzeugung von Licht

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auf segensreiche Förderung von Kultur und Zivilisation, auf die Hebung des allgemeinen Bildungsniveaus verwenden. In diesem Sinne aber dürfen wir dann den Dampfkessel recht eigentlich als ein kulturförderndes, als ein Aivili-fationsmittel betrachten.

III

Die Erzeugung von Licht

Dem Menschen der Steinzeit war das Höhlenfeuer gleichzeitig Ofen, Kochherd und Lampe. Im roten Lichte der lodernden Holzstöße saßen viele Jahrtausende hindurch unsere Vorfahren, Feuersteine zu Äxten und Messern schleifend oder mit geschickter Hand Netze knüpfend und Angelschnüre drehend. So lange währte dieser Brauch, daß wir noch heute seine Folgen an uns selber spüren. So sehr hat sich unser Auge im Laufe der Äonen an ein rotes oder rotgelbeS Licht bei Abend gewöhnt, daß wir es unbewußt als weißes Licht sehen, daß ein mehr gelbes Licht, wie zum Beispiel das der elektrischen Bogenlampe, uns am Abend direkt bläulich erscheint.

Das Licht deS Holzstoßes war rot, doch bereits unsere Vorfahren wußten das weiße Licht zu schätzen. Die Beobachtung hatte sie gelehrt, daß besonders harzreiche Zweige, also Kienspäne oder Kienstäbe, mit einer sehr viel weißeren Flamme verbrannten als das gewöhnliche Holzscheit. Die Becbachtung wurde alsbald in die Praxis umgesetzt. Der einzelne Kienspan, in eine Wandspalte der Höhle geklemmt, bildete das erste reine Beleuchtungsmittel der Menschheit und ist in Verwendung geblieben bis tief hinein in das Mittelalter, ja in einzelnen Landesteilen Litauens und der russischen Ostseeprovinzen bis in unsere Zeit. In der Tat gab der sorgfältig ausgewählte Kienspan eine ruhige, sehr weiße und sehr helle Flamme. Wenn wir heute in den deutschen Ritterburgen noch die Vorrichtungen für die Kienspanbeleuchtung finden (Abb. 88), das heißt die eiserne Klemme für den brennenden Span, und wenn wir weiter sehen, daß ein mäßig großer Saal durch fünfzehn bis zwanzig Späne erleuchtet wurde, so kommen wir auf eine recht bedeutende Helligkeit. Man wird annehmen können, daß ein gut brennender Kienspan zwanzig heutige Normalkerzen (vgl. Seite 99) ergab. Bei zwanzig Spänen haben wir für einen Saal also vierhundert Normalkerzen oder die Helligkeit einer mittleren elektrischen Bogenlampe. Einen Übelstand freilich besaß diese Art der Beleuchtung. Der einzelne Span war bald abgebrannt. Während also die Herren Ritter zwischen zwei Fehden ein Gelage feierten, mußten Knechte und Knappen die Kienspanbeleuchtung sorgfältig unterhalten, ständig neue Späne anbrennen und an die Stelle der niedergebrannten setzen, da sonst nach wenigen Minuten die Herrlichkeit zu Ende gewesen wäre.

Der Kien, das heißt das harzige, fettreiche Holz, war nicht überall und nicht immer in genügender Menge zu haben. Aber man hatte ja Fett und Harz, und der Gedanke lag nahe, irgend ein beliebiges Holz mit diesen Stoffen zu tränken und sich auf diese Weise gewissermaßen künstlich Kienholz zu schaffen. So entstanden die Fackeln. Je nach der Tränkung werden wir Pcchfackeln, Harzfackeln

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Die Erzeugung von Licht

und Fettfackeln zu unterscheiden haben. Überbleibsel, die zweifellos als Fackeln gedeutet werden müssen, sind schon in den prähistorischen Wohnstätten der Steinzeit gefunden worden. Die Fackel hatte nun mit dem Kienspan den Übelstand gemeinsam, daß sie verhältnismäßig schnell herunterbrannte. Das gefräßige Feuer verzehrte erst den Pech- oder Harzbelag und dann den hölzernen Stab selber. Wir wissen nicht, wer zuerst Abhilfe fand, aber gefunden wurde sie bereits in vorgeschichtlicher Zeit. An Stelle des Holzes nahm man ein faseriges Gebilde, etwa die Fäden eines Hanf- oder Binsenstengels. Die legte man in ein Tongefäß, so daß Teile davon auf dem Gefäßrande lagen, und füllte dann das Gefäß selbst mit öl und Fett. Das Fett durchdrang die Fasern und stieg bis in deren äußerste Spitze. Nun zündete man das Ganze an und hatte die erste Lampe. Das Feuer beschränkte sich auf die herausragenden Spitzen der Fasern und brannte dort mit ruhiger, weißer Flamme, allmählich das öl verzehrend, das in stetem Sttome von den Fasern, das heißt von dem Dochte, nach oben gesaugt wurde. Die Menschheit hatte Zeit, an der Verbesserung dieser ersten und primitivsten Lampe zu arbeiten. An Stelle der rohen Pflanzenfasern trat im Laufe der Jahrhunderte und Jahrtausende ein sorgsam geflochtener Runddocht. DaS Lampengefäß selbst entwickelte sich zu einem reichverzierten Lampenkörper. Solche Lampen finden wir, da sie dem Totenkult dienten, in alten Grabstätten in Menge. Unsere Abb. 89 und 90 geben einen Begriff davon, welchen Aufwand an Kunstfertigkeit und künstlerischem Schaffen man auf sie verwandte. Trotz vieler künstlerischer Arbeit ließ jedoch die technische Ausbildung dieser Lampen mancherlei zu wünschen übrig. Wir verlangen heutzutage ym einer Lichtquelle eine ganze Reihe von Dingen; unter anderem soll sie an die Bedienung die denkbar geringsten Ansprüche stellen und eine gewisse Helligkeit besitzen. Bezüglich der Bedienung bedeutete die öllampe einen Fortschritt. Sie brannte stundenlang. Erforderlich war es nur, gelegentlich mit einer Lampennadel, die gewöhnlich gleich mit einem Kettchen am Lampengefäß befestigt war, die verkohlten Dochtspitzen abzustoßen. Bezüglich der Helligkeit aber bedeutete die Lampe gegenüber dem Kienspan einen entschiedenen Rückschritt. Man wird die Helligkeit einer einzelnen Dochtflamme nur etwa

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Abb. 88. Kienspanhalter in Eisen

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Abb. 89. Altindische Lampe

mit einer Normalkerze ansetzen können. Nehmen wir nun auch Doppellampen, bei denen an zwei Stellen der Docht ins Freie trat und brannte, so hatte die einzelne Lampe doch nur zwei Normalkerzen gegenüber den zwanzig bis fünfzig Kerzen eines Hellen Kienspanö.

Abb. 90. Römische Öllampe

Sehr bald machte sich daher das Bedürfnis geltend, für die festliche Beleuchtung von Altären oder Königstafeln stärkere Lichtquellen zu schaffen. Man half sich durch die sogenannten Lampadarien, das heißt Lampenträger (Abb. 91) oder Leuchter. Diese waren auch Meisterstücke antiker Goldschmiedekunst; der bekannteste von ihnen, der siebenarmige Leuchter des Tempels von Jerusalem, ist auf einem Relief am Titusbogen in Rom dargestellt (Abb. 92). — Ungefähr drei Jahrtausende hindurch blieb die Technik der Lampe auf derselben Höhe stehen, die bereits die alten Ägypter erreicht hatten. Bis tief ins Mittelalter hinein bestand die gebräuchliche Lampe aus einem Gefäß, an daS sich ein Blechrohr ansetzte, das Ganze etwa vergleichbar den Ölkannen unserer Maschinisten (Abb. 93). In dem angesetzten Rohr steckte ein Docht, der in das 5t reichte, aus dem Rohrende heraus brannte und dem Abbrand entsprechend allmählich nachgezogen wurde. Die Anfügung dieses Blechrohrs zur Führung des Dochtes stellte auf dreitausend Jahre den einzigen technischen Fortschritt dar. Erst im Jahre 1480 schlug Leonardo da Vinci vor, über der Flamme einen Blechschornstein anzubringen, um den Zug zu verstärken und damit eine hellere Flamme zu erzielen. Ja in seinen Skizzen schwang sich Leonardo schon

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zu Glaszylindern auf; hiermit eilte dieser gottbegnadete Künstler undTech-niker wie in vielen anderen Dingen seiner Zeit um drei Jahrhunderte voraus.

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Abb. 9i. Lampenträger mit zwei Öllampen

Den nächsten Fortschritt brachte das Jahr 1550; er stammt von Hieronymus Cardanus. Dieser ordnete das Ölgefäß etwas höher als die Flamme selbst an, so daß das Öl mit einem gewissen Druck in die Flamme fließen und diese reichlicher speisen mußte. Nach diesem Fortschritt folgt wiederum ein mehr als hundertjähriger Stillstand, und es darf nicht wundernehmen, wenn die Rüb-öllampe recht eigentlich das Beleuchtungsmittel der ärmeren Klassen war, während an Fürstenhöfen und in Kirchen ausschließlich die teuren Wachskerzen gebrannt wurden. Trotz des

hohen Standes der Glasbläsertechnik brachte doch erst im Jahre 1756 der Pariser Apotheker Quinquet die Idee, an Stelle des Blechzylinders einen Glaszylinder zu nehmen, zur Ausführung. Aber auch er ordnete ihn oberhalb der Flamme an, und erst Argand, besten Name uns auf den verschiedenen Gebieten der Beleuchtungstechnik immer wieder rühmlich begegnet, schob den Zylinder im Jahre 1789 so weit nach unten, daß er die ganze Flamme umgab.

Aus dem Mittelalter hatte die Neuzeit den vollen, zopfartig geflochtenen Runddocht übernommen. Dessen Flamme mußte naturgemäß eine ziemlich trübe sein. Auf der einen Seite luß seine Saugfähigkeit zu wünschen übriH auf der anderenSeite war die Berührungsfläche mit der Luft bei dcr massivenRundflamme zu klein. Im Jahre 1780 konstruierte der Franzose Carcel daher eine nach ihm benannte Uhrwerkslampe, in der ein Uhrwerk das Rüböl mit Hilfe einer Kolbenpumpe durch den Docht preßte und so eine lebhaftere Verbrennung auf größerer Basis einleitete. Aus dem Alltagsleben sind die Carcellampen inzwischen längst wieder verschwunden. Wir finden sie jedoch gelegentlich noch in Leuchttürmen, wo es sich darum handelt, die gewaltigen Petroleumbrenner von zehn bis zwölf Zoll Durchmesser mit besonders glänzender und lichtstarker Flamme brennen zu lassen.

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Abb. 92. Der siebenarmige Leuchter am Titusbogen zu Rom. Rach einer Originalaufnahme

von D. Anderson in Rom

In anderer Werse suchten nn Jahre 1783 der schon genannte Schweizer Aimo Argand und der Pariser Leger die gebräuchlichen Lampen zu verbessern. Leger führte für den biö dahin gebräuchlichen massiven Runddocht den Flachdocht ein. An Stelle des in einem runden Rohr steckenden zopf- oder strickartigen Dochtes trat also ein Flachdocht in Form eines breiten Bandes, der dementsprechend in einem breiten und flachen Rehr geführt wurde. Mit der Erfindung Legers war man also ungefähr so weit, wie heute mit einer recht schlechten Küchenlampe. Indes noch im selben Jahre baute Argand auf der Erfindung von Leger weiter. Er faltete den Flachdocht im Kreise

mit gebogener Dvchttülle

zusammen, so daß wiederum ein Runddocht ent- Abb. 9z. Einfache Blechlampe stände aber diesmal nicht mehr ein massiver, sondern

ein hohler. So entstand der Argandbrenner, dessen Prinzip unseren sämtlichen auch heute noch gebräuchlichen Petroleumdochten zugrunde liegt.

Fassen wir diese noch im achtzehnten Jahrhundert gemachten Erfindungen zusammen, so erhalten wir also eine Rüböllampe mit einem Argandbrenner und einem Glaszylinder. Wir finden auch bereits die bekannte Schraubenvor-

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Abb. 94. Moderateurlampe in Glas

richtung,um denDocht höher oder tiefer zu stellen. Eine solche Lampe gab, frisch geputzt und mit frisch beschnittenem Docht, eine Lichtstärke von etwa zehn Normalkerzen. Sie litt jedoch an dem erheblichen Übelstand, daß sich ihre Leuchtkraft während des Brennens ständig verschlechterte. Das schwere Rüböl arbeitete sich nur langsam im Docht in die Höhe. Dieser zeigte daher eine unangenehme Neigung zum Verkchlen, und nach einer Brenndauer von wenig mehr als einer Stunde war eine neue Reinigung der Lampe dringend am Platze. Das neunzehnte Jahrhundert brachte daher zunächst vornehmlich Konstruktionen, die der unzulänglichen Saugkraft des Dochtes abhelfen sollten. Bereits im Jahre 1780 hatte, wie schon erwähnt, Carcel eine Uhrwerkslampe konstruiert, bei der ein Pumpwerk die Saugkraft des Dochtes unterstützte. In sehr viel besserer Weise löste nun im Jahre 1836 Franchot das Problem, einen Ölstrom unterstetig gleichbleibendem Druck durch denDocht zu pressen, durch die Erfindung der Moderateur-lampe (Abb. 94). Das Öl stand dabei unter dem Druck eines öldichtschließenden Kolbens, der seinerseits durch eine Feder nach unten gepreßt wurde.

Das Öl trat durch ein feines, an diesem Kolben befestigtes Steigrohr nach oben in den Dochtraum, um dann durch den Docht selbst in die eigentliche Brennerfläche zu gelangen. Nun hätte der Ölstrom aber bei verschiedenen Kolbenstellungen, denen ja auch verschiedene Federspannungen entsprachen, verschieden stark ausfallen müssen. Deshalb war ein eigenartiges Nadelventil, der sogenannte Moderateur, vorgesehen. Bei der höchsten Kolbenstellung, also bei besonders starkem Federdruck, schob sich die Ventilnadel so tief in die Ventilhülse, daß der Ölstrom stark gedrosselt wurde. Bei tiefstehendem Kolben, also bei schwachem Federdruck, war diese Drosselung enssprechend geringer, und das Ganze war derart abgepaßt, daß der Ölstrom unter den beiden Einflüssen der Federkraft und der Drosselung stets gleichmäßig flcß. Der Strom selbst war so stark bemessen, daß daS Öl noch merklich über den Rand der Brennerhülse geworfen wurde und ein Teil davon seitlich wieder nach unten in einen besonderen Behälter, den Ölkasten, zurückfloß.

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Abb. 95. Schiebelampe mit Sturzflasche

Die Erfindung Franchots bedeutete einen erheblichen Forsschritt. Eine verhältnismäßig wohlfeile Lampe gab jetzt unter Benutzung des schweren, zähen Rüböls dauernd eine ruhige, weiße Flamme von beträchtlicher Leuchtkraft. Bis auf den heutigen Tag stellt daher diese Moderateurlampe für schwere Öle die beste Konstruktion dar. Es darf daher nicht wundernehmen, daß sie von Paris aus Verbreitung in der ganzen Welt fand und auch in der Literatur gewürdigt wurde. Wenn wir heute Romane aus den vierziger Jahren des vorigen Jahrhunderts aufschlagen, so stoßen wir mit einer gewissen Regelmäßigkeit auf die Moderateurlampe, sei es nun im Boudoir der Heldin oder im Arbeitszimmer des Helden. Freilich läßt diese literarische Ausnutzung der Moderateurlampe auch erkennen, daß sie recht eigentlich die Lampe der besseren Stände war. Ihr Preis war zwar gering im Verhältnis zu der überaus teuren Carcellampe. Für die einfachen Klaffen aber war er immer noch hoch, und hier fand die Schiebelampe mit Sturzflasche besonders Eingang. Unsere Abb. 95 läßt das Wesen dieser Lampe am besten erkennen. Vom massiven Lampensockel ging eine Messingstange in die Höhe, und an dieser befand sich verschiebbar das eigentliche Lampensystem. Es trug auf der einen Seite den Ölbehälter, auf der anderen Seite an einem etwas nach unten gehenden Rohr den Dochtraum mit Docht, Zylinder, Glocke usw. In den Ölbehälter tauchte von oben die ebenfalls mit Öl gefüllte Sturzflasche. Die Wirkungsweise des Ganzen liegt auf der Hand. Sobald das Öl im Ölraum so weit gesunken war, daß die Sturzflasche nicht mehr voll eintauchte, drang ein wenig Luft in diese Flasche und dementsprechend ein

wenig £>{ aus dem Behälter in den Ölraum. Praktisch blieb also, solange überhaupt noch etwas in der Sturzflasche war, der Ölspiegel im Behälter stets auf dem gleichen Niveau, nämlich auf demjenigen des Sturzflaschenrands, und auf das gleiche Niveau war auch der Dochtrand eingestellt. Infolgedessen wurde die Saugkraft des Dochtes hier praktisch so gut wie gar nicht beansprucht; auch diese Schiebelampen gaben ein dauerndes, ruhiges, weißes Licht.

Neben der Moderateur- und der Schiebelampe sind in der ersten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts noch zahlreiche andere Konstruktionen auf den Markt gekommen, von denen jedoch keine einzige praktische Bedeutung erlangte. Man versuchte zum Beispiel den gewünschten Druck auf das Öl herzustellen, indem man es in dichte, mit Gewichten belastete Leder- oder Kautschukbeutel einschloß oder unter dem Druck von darüber lagerndem Zinkvitriol in den Docht preßte, alles Versuche, die eine praktische konstruktive Einkleidung eines an sich nicht unrichtigen Gedankens nicht gestatteten. So kam man in der Hauptsache mit Carcel-, Moderateur- und Schiebelampe in die fünfziger Jahre. An diesen Lampen selbst wurden kleine Verbesserungen angebracht. Beispielsweise erfand Frankenstein im Jahre 1848 den Flammenteiler, jenen bekannten kegel- oder tellerförmigen Körper, den wir auch heute noch in unseren Petroleumlampen (Abb. 96) finden und der die Flamme, die an sich spitz zugehen möchte, breit auseinandertreibt.

Inzwischen war das Petroleum aus dem Plan erschienen, und im Jahre 1855 konstruierte der

amerikanische Chemiker Silli-man die erste Petroleumlampe.

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Sie gab ein sehr viel weißeres und kräftigeres Licht als die alte Rüb-öllampe, und allerorten wurde der neue Brennstoff daher mit Freuden begrüßt.

Abb. 96. Petroleumlampe mit Flammenteiler

Leider folgten der ersten Freude recht bald herbe Enttäuschungen,

nämlich sehr bösartige Explosionen von Petroleumlampen. Das hatte seinen Grund darin, daß man in der ersten Zeit das rohe Petroleum zum Brennen benutzte. Das Rohpetroleum ist aber kein einheitlicher Körper. Es enthält vielmehr Stoffe von verschiedenem Gewicht und verschiedener Brennbarkeit. Von der leichten Seite her gerechnet, zunächst die so überaus feuergefährlichen Benzine, dann das eigentliche Lampenpetroleum, dann Maschinenöl und schließlich sogar teigige Stoffe, wie Vaseline. Es bestand also auf der einen Seite die Möglichkeit, daß die schweren Bestandteile die Dochte verstopften, auf der anderen Seite die Gefahr, daß die Benzine in der Lampe explodierten. Bei der großen Feuergefährlichkeit des Benzins muß man sich wundern, daß nicht noch mehr Explosionen eintraten, als tatsächlich auS jener Anfangsperiode des Petroleums gemeldet wurden.

BRAMA-LAMPE

BRAMA-LAMPE

Abb. 97. Petroleumdampf: (Brama-) Lampe

Dieser gefährliche Zustand wurde durch die Einführung einer systematischen Destillation des Rchpetroleums beseitigt. Das Petroleum wird dabei in großen eisernen Retorten in steigendem Maße erwärmt, und die bei verschiedenen Temperaturen übergehenden Dämpfe werden getrennt aufgefangen und durch Abkühlung wieder verdichtet. So erhält man nacheinander das Benzin, das in unserem Zeitalter der Automobile und Luftschiffe beinahe noch wichtiger geworden ist als das nächste Dcstillationsprodukt, das eigentliche Lampenpetroleum, auch wohl raffiniertes Petroleum genannt. Weiter werden bei der Petro-leumdcstillation verschiedene schwere Maschinenöle gewonnen, vom feinen weißen Uhrmacheröl bis zum dicken gelben Schmieröl, und schließlich schwere schwarze, teigförmige Massen, wie Masut und dergleichen, die für die Befeuerung von Schiffs- und Lokomotivkesseln benutzt werden.

Ein gutes Lampenpetroleum wurde die Basis, auf der sich nun von den sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts an die Industrie der Petroleumbeleuchtung aufbaute. Petroleum wurde so recht eigentlich das Licht der breiten Massen. Die Petroleumlampe fand nicht nur in den europäischen und amerikanischen Kulturstaaten Eingang, auch in den Hütten asiatischer und afrikanischer Stämme kam sie zur Benutzung, ja sogar in den Zelten der Lappen und Samojeden machte sie der alten Tranlampe den Rang streitig.

Das zwanzigste Jahrhundert brachte dann einen grcßen und grundlegenden Fortschritt, indem es das Auerprinzip auch auf'die Petroleumlampe anwandte. Nicht mehr der fein verteilte Kohlenstoff des sich in der Flamme zersetzenden Petroleums war der eigentliche Lichterzeuger, sondern die selektiv strahlende Mischung von Zer- und Thoroxyd, die sich bereits im Gasglühstrumpf so glänzend bewährt hatte. Das Petroleum wurde zum Verdampfen gebracht und aus dem Petroleumdampf und Luft ein Gemenge gebildet, das mit sehr heißer, aber nicht mehr selbstleuchtender Flamme verbrannte. Die Wirtschaftlichkeit dieser neuen Lampe war den alten Konstruktionen gewaltig überlegen. So zeigt beispielsweise Abb. 97 eine Bramalampe, die bei einer Helligkeit von 200 Normalkerzen in der Stunde kaum ein Jehntellitcr Petroleum verbraucht.

Durch den Weltkrieg ist dann das Petroleum als Leuchtmittel, in Mitteleuropa wenigstens, stark zurückgedrängt worden. Wir sind in absehbarer Zeit kaum in der Lage, das amerikanische Petroleum in den vor dem Kriege gebrauchten Mengen zu importieren. Versuche, in Deutschland Petroleum zu erbohren, haben zwar gewisse Erfolge gehabt, können aber, vorläufig wenigstens, den amerikanischen Import nicht voll ersetzen. Auch sind während des Krieges in Hunderttausenden von Wohnungen Gas- oder Elektrizitätsanschlüffe hergestellt worden, so daß der Rückgang der Petroleumbeleuchtung wohl ein dauernder sein dürfte:

Bei dieser Gelegenheit sei bemerkt, daß das Prinzip jener Dampflampen auch auf andere flüssige Brennstoffe, beispielsweise auf Benzol, Benzin und Spiritus mit gutem Erfolg Anwendung gefunden hat, so daß wir heute auch Spiritusglühlampen, Benzolglühlampen usw. von hervorragender Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit besitzen.

Wir müssen noch einmal in der Geschichte der Beleuchtungstechnik weiter zurückgehen, um den Werdegang eines anderen Beleuchtungsmittels, der Kerze, zu verfolgen. Wir sahen bereits, wie sich aus dem Kienspan in früher Zeit die Fackel entwickelte, und wir finden bei den alten Römern als Vorläufer der Kerzen mit Wachs getränkte Flachsschnüre und mit Wachs überzogene Streifen von Papier, Gras oder Binsen. Kerzen, die den heute gebrauchten ähnlicher sind, wurden wohl zuerst von den Christen zur Zeit der Christenverfolgungen benutzt, und vielleicht hängt der besondere Gebrauch der Kerze bei kirchlichen Feiern mit dieser Entwicklung zusammen. Das Prinzip der Kerze war zwanglos gegeben. Ein geflochtener Docht aus Flachs oder Werg mußte mit Fett getränkt und mit Fettmasse umgeben werden, derart, daß er mit möglichst ruhiger Flamme und möglichst geringem Fettverbrauch möglichst lange brannte. Als Fette kamen zunächst Bienenwachs und Talg in Betracht. Bereits im zweiten Jahrhundert n. Chr. finden wir sowohl Talg- wie Wachskerzen. Das Mittelalter zeigt eine starke Benutzung der Kerze, die selbst in ihren geringwertigen Ausführungen als hausgemachte Talgkerze den damaligen Hllampen ebenbürtig war. Fürsten und Ritter benutzten in sparsamem Maße Wachskerzen, und die Kirche endlich verbrannte ganz ungeheure Mengen von Wachskerzen. Wird doch zum Beispiel berichtet, daß allein in der Schloßkirche zu Wittenberg in einem Jahre zu Luthers Zeit 35 750 Pfund Wachskerzen verbrannt worden sind. Nach der Einführung

der Reformation ging der kirchliche Verbrauch zurück, während der höfische desto mehr stieg. So verbrauchte man bei einem Hoffest zu Dresden unter August dem Starken allein 14 000 Stück Wachslichte. Zn der Tat konnten sich nur sehr wohlhabende Leute den Gebrauch des Wachslichts gestatten, da dasBienen-wachs sehr viel teurer war als Talg und ähnliche Fette. Die Fälschung von Wachskerzen durch teilweises Anschmelzen von Talg und dergleichen beginnt daher bereits im frühen Mittelalter, und in späterer Zeit suchte man nach einem Ersatz des teuren Bienenwachses durch ein ähnlich hartes Fett, da der meiste Talg in keiner Weise befriedigte. Die Talgkerze pflegt zu rinnen. Außerdem muß ihr Docht sehr häufig geputzt werden, eine Eigenschaft, die nicht gerade als Empfehlung gelten kann und Goethe zu dem Ausspruch veranlaßte: „Wüßte nicht, was sie Besseres erfinden könnten, als wenn die Lichter ohne Putzen brennten." Trotzdem blieb die Talgkerze Jahrhunderte hindurch das Beleuchtungsmittel der ärmeren Stände, und die Zunft der Lichtzieher spielte im Mittelalter eine bemerkenswerte Rolle.

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Abb. 98. Der Kerzenzieher. Aus Abraham a Santa Claras „Etwas für alle". 1699

Erst der Neuzeit gelang es, die teure Wachskerze und das unzulängliche Talglicht durch die Stearinkerze zu ersetzen. Zunächst trat nach den Erfindungen von Simonin und Manjot zu Paris 1818 bis 1820 das Stearin an die Stelle des Talges. Dadurch war zwar eine harte Kerze gewonnen, aber es blieb noch die Notwendigkeit bestehen, die Kerzen in kurzen Zeiträumen zu schneuzen. Es befand sich ja der Docht der Kerze selbst stets im Innern der Flamme und kam dort

aus Mangel an Verbrennungslust nicht mit zum Verbrennen. Dagegen setzten sich an ihm Rußteilchen fest, die sich schnell zu einem starken Klumpen vermehrten und die gesürchtete Kerzenschnuppe bildeten, die mit der Lichtputzschere entsernt werden mußte. Im Jahre 1834 gelang es Cambacorös, diesem Übelstand durch die Verwendung geflochtener Dochte abzuhelfen. Diese Dochte bekamen in der Flamme selbst eine derartige Krümmung, daß die Dochtspitze stets zum Rande der Flamme hin bis in die äußerste heiße Grenzzone von Lust und Flamme ragte. Hier war aber genügend Lust und genügend Hitze, um das Dochtende selbst mit zur Verbrennung zu bringen, und so konnte es nicht mehr zu einer Schnuppenbildung kommen, die Lichtputzschere war überflüssig geworden. Das Jahr 1834 brachte auch einen weiteren wichtigen Fortschritt hinsichtlich des Kerzenmaterials. Schon im Jahre 1825 hatten Chevreul und Gay-Luffac ein Patent auf die Herstellung von Kerzen aus Stearinsäure genommen. Praktische Bedeutung hatte dies jedoch vorläufig nicht erlangt, da die Herstellung der Stearinsäure noch sehr kostspielig war. Man mußte dazu das Stearinfett unter Benutzung von Kali- oder Natronsalzen verseifen und durch den Zusatz einer Säure die gewonnenen Seifen wieder zerspalten. Im Jahre 1834 gelang es Adolphe de Milly, eine sehr billige Verseifung der Fette durch Kalk auszuführen und aus der gewonnenen Kalkseise durch Zusatz von Schwefelsäure die Fettsäure zu gewinnen. Damit begann die Periode der Stearinsäurekerzen, die wir auch heute fast ausschließlich benutzen, aber im gewöhnlichen Leben irrtümlicherweise Stearinkerzen zu nennen pflegen. Die Verbesserungen der folgenden Jahre sind verhältnismäßig geringfügiger Art. Sie bestehen in einer Tränkung des Kerzendochts mit Salzlösungen, in einem Zusatz von Paraffin zu der Stearinsäure, um die schädliche Kristallisierung der Stearinsäure zu verhindern, und schließlich in der teilweisen Ersetzung der Stearinsäure durch andere, noch billigere Fettsäuren, wie diejenigen des Olearin, des Palmitin, des Ozokerit und andere mehr. Im weiteren erfuhr die fabrikmäßige Herstellung der Kerzen eine stetige Ausbildung. Die ersten Kerzen wurden gezogen (Abb. 98). Die settgetränkten Dochte wurden in ein Talg- oder Wachsbad getaucht, das nur eben bis zum Flüssigwerden erwärmt war. Man tauchte den Docht schnell hinein, zog ihn wieder heraus, und so kam die Talgschicht, mit der er sich im Bade bedeckt hatte, schnell zum Erstarren. Nun wurde das Hineintauchen und Herausziehen wiederholt, wobei sich jedesmal eine neue Schicht bildete, und so lange fortgesetzt, bis die Kerzen die gewünschte Dicke besaßen. Dies Lichterziehen war eine langwierige Arbeit und wurde etwa im siebzehnten Jahrhundert durch das Gießverfahren ersetzt (Abb. 99). Man hatte Formen CB aus einer glatten Zinnlegierung. In diese wurden die Dochte D eingespannt und dann Talg eingegoffen. Nachdem er erstarrt war, tauchte man die Formen mit Hilfe des Griffes A in kochendes Wasser und konnte die Kerzen alsdann mit spiegelnd glatter Oberfläche aus den Formen ziehen. Das gleiche Gußverfahren wurde für die Stearinkerzen übernommen und entsprechend den Anforderungen der Massenfabrikation ausgebaut. Es wurden Gießmaschinen konstruiert, die mit einem Guß bis zu tausend Kerzen herstellten, wobei an Stelle der einzelnen Formen entsprechende Formkästen S.d.T.l.

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Abb. 99- Kerzengießform. Längsschnitt und Ansicht von oben

traten. Endlich ist man dazu gekommen, Stearinkerzen unter Benutzung hydraulischen Druckes aus dem festen Material auf kaltem Wege zu pressen. Unsere Abb. ioo stellt in drastischer Weise den Unterschied zwischen dem Einst und dem Jetzt in der Kerzenfabrikation dar. Vor dem Kriege war die Stearinkerze ein billiges, für jedermann erschwingliches Beleuchtungsmittel, aber die Kerzenbeleuchtung ist in keiner Weise Gebrauchsbeleuchtung geworden. Sie war entweder Festbeleuchtung oder Hilfslicht. Wir benutzten die Kerze im Haushalt, bevor wir die Hauptbeleuchtung (Petroleumlampe oder Gas) anzünden konnten, wir benutzten sie, wenn wir in einer dunklen Stube irgend etwas holen wollten, aber wir dachten nicht mehr daran, wie etwa unsere Urgroßeltern den Abend beim Licht einer Kerze zu verbringen. Dagegen ist die Beleuchtung durch zahlreiche Kerzen als Festbeleuchtung auch nach den wirsschaftlichen Stürmen des Weltkriegs in Gebrauch geblieben, mag es sich nun um den kerzenbesäten Weihnachtsbaum oder um den mit Kerzen besteckten Geburtstagskuchen handeln.

Die Gründe dazu liegen in der Helligkeit der Kerze und im Lichthunger unserer Zeit. Schon des öfter» ist in den vorhergehenden Ausführungen von Kerzenstärken die Rede gewesen. Die Kerze bildet eben den Maßstab für unsere sämtlichen Lichtmessungen. Sie stellt gewissermaßen die kleinste praktische Lichteinheit dar. In der Tat wird die in ruhiger Luft brennende Flamme einer Stearinkerze der üblichen Form von einem Sechstelpfund Gewicht ziemlich genau jene Lichtstärke besitzen, die wir mit einer Normalkerze oder einer Hefnerkerze bezeichnen. Mit diesen Betrachtungen gelangen wir bereits in das Gebiet der Photometrie oder Lichtmeßkunde, die seit den letzten Jahrzehnten mit der Beleuchtungstechnik selbst untrennbar verbunden ist. Die Feststellung der von den verschiedenen Lichtquellen gespendeten Lichtmengen hat sich infolge des zwischen den einzelnen Beleuchtungsarten entbrannten scharfen Wettbewerbs zu einem überaus wichtigen Zweige der Meßkunst entwickelt. Unsere Altvordern kümmerten sich um diese Dinge nicht sonderlich. Wenn ihr Kienspan überhaupt brannte, so waren sie damit zufrieden. Bis ins neunzehnte Jahrhundert hinein ging dann das Bestreben hauptsächlich dahin, die Helligkeit der Lampen überhaupt zu erhöhen, ohne daß irgendwelche genauere Messungen betreffend die Helligkeit selbst und ihre Abhängigkeit vom Brennstoffverbauch vorgenommen worden wären. Erst im Jahre 1827 stellte der französische Physiker Jean Claude Eugene Poclet die ersten Versuche über den Zusammenhang von Brennstoffverbrauch und Helligkeit an und schuf damit den Begriff des Wirkungsgrads auch für die Beleuchtungstechnik, um den sich ja heute der Konkurrenzkampf der verschiedenen Beleuchtungsysteme dreht. Man muß sorgfältig messen, man muß die genaue Helligkeit einer Lichtquelle einerseits und den Brennstoffverbrauch anderseits sorgfältig feststellen, wenn man den Begriff der Wirtschaftlichkeit oder des Wirkungsgrads genau und ziffernmäßig festlegen will, und zu solchen Messungen sind Normaleinheiten unbedingt erforderlich. Von einer Normaleinheit verlangt man nun aber, daß sie sich geraume Zeit hindurch, also beispielsweise während der halben oder ganzen Stunde, die eine Messung dauert, nicht ändert und daß sie ferner jederzeit reproduzierbar ist. In Deusschland hat man sich zu dem Zweck auf die sogenannte Hefner-Normalkerze geeinigt. Sie wird wie folgt erklärt: „Als Einheit der Lichtstärke dient die frei in reiner und ruhiger Luft brennende Flamme, die sich aus dem horizontalen Querschnitt eines massiven, mit Amylazetat gesättigten Dochtes erhebt. Dieser Docht erfüllt vollständig ein kreisrundes Neusilberröhrchen, dessen lichte Weite 8 Millimeter, dessen äußerer Durchmesser 8,3 Millimeter beträgt, und das eine freistehende Länge von 25 Millimeter besitzt. Die Höhe der Flamme soll, vom Rande der Röhre bis zur Spitze gemessen, 40 Millimeter betragen."

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Abb. 100. Tägliche Leistung eines Kerzenmachers einst und jetzt

Wir sahen nun bereits, daß unsere Petroleumlampen im Mittel etwa zwanzig bis dreißig Normalkerzen haben. Wir müssen also dreißig Stearinkerzen anzünden, wenn wir die Lichtmenge einer gewöhnlichen Petroleumlampe durch Kerzenlicht erzielen wollen. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß eine

solche Beleuchtung sehr viel teurer sein würde als die Lampenbeleuchtung. Während im Mittelalter die Talgkerze hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit noch vollauf mit der zylinderlosen Öllampe konkurrieren konnte, ist die heutige Petroleumlampe darin auch der modernen Kerze eben außerordentlich überlegen. Wir ftagen in unserer Zeit nicht mehr allein, wie hell eine Lichtquelle ist, sondern wir ftagen auch weiter, wie teuer uns diese Helligkeit für Stunde und Normalkerze zu stehen kommt, und diese Wirtschaftlichkeit wird mit ausschlaggebend für die Wahl der Lichtquelle sein. Freilich werden daneben auch noch andere Gesichtspunkte mitsprechen. Wir werden das Licht von dreißig einzeln und offen brennenden Kerzen nicht ohne weiteres dein Licht einer dreißigkerzigen Petroleumlampe gleichstellen. Wir werden diese dreißig Kerzen am Weihnachtsbaum sehr hübsch finden, aber wir werden sie kaum für die Beleuchtung unseres Arbeitstisches wählen.

Hier spricht ein neuer Faktor, der Glanz der Lichtquelle, mit. Es kann ja die gleiche Lichtmenge von einer großen Fläche oder von einem strahlenden Punkt ausgehen. Man denke zum Beispiel an das strahlende Bogenlicht zwischen zwei Kohlenspitzen und an das Licht derselben Lampe, nachdem es durch eine große Milchglasglocke gedämpft ist. Eine solche Lichtquelle von großem Glanze reizt unseren ganzen Organismus, bringt Unruhe in die Umgebung und wird daher gern vermieden, wenn es sich nicht um ausgesprochene Fest- oder Reklamebeleuchtungen handelt. Wir dämpfen daher daS Licht unserer Lampen durch Milchglasglocken, setzen an Stelle einer kleinen Lichtquelle von starkem Glanz eine entsprechend größere Fläche von entsprechend geringerem Glanz und nehmen gern im Interesse solcher Dämpfung die unvermeidlichen Lichtverluste mit in Kauf, die ja jede Milchglasglocke bedingt. Man merkt diese Verhältnisse sehr deutlich, sobald man einmal die Petroleumlampe auf dem Schreibtisch mit und ohne Glocke beobachtet. Ist die Glocke auf der Lampe, so ist die glänzende Lichtquelle der eigentlichen Flamme den Augen entzogen. Diese werden durch die Flamme selbst nicht geblendet und finden auf dem Tisch ein gleichmäßiges, ziemlich schattenloses Licht, das nicht nur von der Flamme selbst ausgeht, sondern auch von der ganzen Innenfläche der Glocke auf den Tisch reflektiert wird. Die Winkel der Stube dagegen liegen in ziemlichem Dunkel. Das Ganze macht entschieden den Eindruck der Gemütlichkeit. Nehmen wir jetzt die Glocke ab. Sofort ist dieser Eindruck gestört. Unser Auge wird durch die Flamme geblendet, so daß die Pupille sich zusammenzieht und ihr nun die Tischfläche selbst sehr viel dunkler als früher erscheint. In der Tat ist die Flächenhelligkeit auf dem Tisch auch geringer geworden, da jetzt ein Teil des Lichtes nicht mehr wie früher von der Milchglas-glocke nach unten reflektiert wird, sondern nach oben in sämtliche Winkel der Zimmerdecke fällt. Außerdem bemerken wir jetzt, da das Licht nicht mehr von der großen Lampenglocke, sondern von der kleinen Flamme ausgeht, auf der Tischfläche selbst hinter jedem Buch und hinter jedem Tintenfaß schwarze Schlagschatten. Hier haben wir zwei neue Begriffe kennen gelernt. Die Flächenhelligkeit und die Diffusion oder Streuung des Lichtes. Wir brauchen für bestimmte Arbeiten bestimmte Flächenhelligkeiten, und unser Organismus verlangt ein möglichst diffuses, ein möglichst zerstreutes, möglichst wenig Schatten gebendes Licht.

Auch für die Beleuchtung sind besondere Normen ausgestellt worden. Wenn wir eine Lichtquelle von einer Normalkerze haben und in i Meter Abstand von dieser Lampe eine weiße Fläche, zum Beispiel ein bespanntes Reißbrett senkrecht hinstellen, so daß die Strahlen der Normalkerze möglichst senkrecht auf daö Papier fallen, so wird dieses Brett eine bestimmte Lichtmenge erhalten, die wir eben als Einheit der Beleuchtung betrachten und als Lux bezeichnen. Wir sagen: Das Brett erfährt eine Beleuchtung von i Lux. Würden wir an Stelle der Normalkerze eine dreißigkerzige Petroleumlampe in i Meter Abstand von dem Brett hinstellen, so würde dieses eine Beleuchtung von 30 Lux haben. Rücken wir die Lampe dagegen in 2 Meter Entfernung vom Reißbrett ab, so hat dieses nur noch den vierten Teil der früheren Helligkeit, also etwa 7 bis 8 Lux, und in 3 Meter Entfernung würden wir nur noch den neunten Teil, das heißt etwa 3V2 Lux, haben. Bringen wir die Lampe dagegen aus ¹ji Meter an das Reißbrett heran, so haben wir 4 X 30 — 120 Lux. Aus unseren Schreibtischen wird die dreißigkerzige Petroleumlampe im allgemeinen % bis 1 Meter von der Schreibfläche entfernt sein, wir werden also etwa 50 bis 30 Lux haben, und in der Tat entspricht diese Beleuchtung den Bedürfnissen unseres Organismus. Unser Auge kann dabei ohne besondere Anstrengung Druckschrift lesen und der Arbeit des Federhalters folgen.

Betrachten wir dagegen einmal die Beleuchtung zu Urgroßvaters Zeiten. Nehmen wir an, daß zwei Talgkerzen auf dem Tische standen und daß der Lesende sich im Durchschnitt mit seiner Arbeit */« Meter von beiden Kerzen entfernt befand, so ergibt sich eine Beleuchtung von nur 3V2 Lux, eine Helligkeit, bei der das Auge nur schwer kleinere Druckschrift lesen kann und eine dauernde derartige Beschäftigung die Gefahr der Erblindung heraufbeschwört.

Um die Werte der einzelnen Lichtquellen und ihre Kerzenstärken festzustellen, bedient man sich besonderer Lichtmeßapparate, der sogenannten Photometer. Das älteste und einfachste ist das von dem Physiker Bunsen angegebene, wohl gelegentlich kurzweg Fettflcckphotometer genannt. Wenn wir auf ein Stück feinen, weißen Schreibpapiers einen kleinen Fettfleck machen, so kann dieser bei verschiedener Beleuchtung sehr verschieden aussehen. Legen wir das Blatt Papier beispielsweise auf einen dunklen Tisch, so wird der Fettfleck sehr viel dunkler als das umgebende weiße Papier aussehen. Halten wir cs dagegen derartig an ein Fenster, daß auf die von uns abgewandte Seite volles Licht fällt, so wird uns der Fettfleck sehr viel heller als das umgebende Papier erscheinen. Er wird in dem bekannten durchscheinenden Lichte hell leuchten. Zwischen den beiden hier geschilderten Fällen, bei denen der Fleck einmal dunkler, einmal heller als seine Umgebung ist, gibt es nun einen Grenzfall, bei dem er genau ebenso hell wie seine Umgebung ist und daher für das Auge verschwindet. Dieser Fall tritt ein, wenn beide Seiten des Papiers genau gleich hell beleuchtet sind. Damit aber haben wir ein wertvolles Prüfungsmittel. Wir stellen zwischen zwei Lichtquellen, deren Stärke miteinander verglichen werden soll, beispielsweise zwischen einer Hefnerschen Amylazetatlampe und der zu messenden Petroleumlampe das Papier mit dem Fettfleck senkrecht auf, so daß seine eine Seite nur von der Kerze,

Abb. 101 Offener Schnittbrenner leumlampe 25 Normalkerzen hat.

die andere nur von der Lampe beleuchtet wird. Dann verschieben wir dieses Papier so lange, bis der Fettfleck auf beiden Seiten unsichtbar geworden ist. Wenn nun zum Beispiel die Hefnerlampe 20 Zentimeter von der einen Seite, die Petroleumlampe dagegen 100 Zentimeter von der anderen Seite des Papiers entfernt ist, so verhalten sich diese Entfernungen w'ie i zu 5, die Helligkeiten also wie die Quadrate der Entfernungen oder wie 1 zu 25, und wir wissen somit, daß unsere Petro-

Außer dem Bunsenschen Photometer hat die Technik noch eine Reihe zahlreicher ähnlicher Apparate entwickelt. Ihr Prinzip beruht ziemlich ausnahmslos darauf, das Licht einer bekannten Lichtquelle, beispielsweise einer Amylazetat-lampe oder einer gleichwertigen Glühlampe, und ferner das Licht der zu messenden Lichtquelle unter Verwendung von Prismen, Linsen und ähnlichen vollkommen reflektierenden Mitteln nebeneinander in das Gesichtsfeld eines Fernrohrs zu werfen und nun durch Veränderung der Entfernungen entweder der zu messenden oder der Normallampe beide Lichtflecke auf gleiche Helligkeit einzustellen und dann aus den Entfernungen die wirklichen Kerzenstärken zu ermitteln.

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Abb. 102. Kreisförmiger Brenner

Kehren wir nach dieser Abschweifung in die Photometrie zu unsern Beleuchtungsmitteln zurück. Der erste Rivale der Ql-, beziehungsweise Petroleumlampe war daö Steinkohlengas. Das Gaslicht sollte ursprünglich und vornehmlich der Beleuchtung der Straßen dienen. Es sollte hier billige und starke Leuchtflammen geben und die alten Qllampen vorteilhaft ersetzen. Dabei kam eö nicht allzusehr darauf an, ob eine derartige Flamme ein wenig flackerte oder rußte, sofern sie nur kräftig leuchtete. Sehr bald begann sich jedoch auch das Publikum für die neue Beleuchtungsart zu interessieren. Wenn wir uns erinnern, daß im Jahre 1825 die Rüböllampe noch keineswegs auf einer besonderen Höhe stand, so wird dieses Interesse am Ende begreiflich. In der Tat folgten den ersten Straßm-installationen auch alsbald Hausinstallationen, und die Gasflamme in Form des offenen SchnittbrennerS (Abb. 101), auch wohl Schmetterlingsbrenner genannt, hielt ihren Einzug in die Privatwohnungen. Diese Gasschnittbrenner gaben ziemlich helle Flammen von etwa dreißig Normalkerzen. Es darf uns daher nicht wundernehmen, wenn namentlich die ersten GaS-straßenlaternen, die an die Stelle sehr trauriger Rüb-öllampen traten, als Wunder der Technik bestaunt wurden. In den Wohnungen blendete man die Schmetterlingsflammen durch runde Milchglasglocken ab und erhielt so ein Licht, das der einfachen Rüböllampe entschieden überlegen, derModerateurlampe zum mindesten ebenbürtig war. Sehr bald kam man dazu, das Argandprinzip auch auf den Gasbrenner anzuwenden ; derSchnittbrenner entsprach ja gewissermaßen

dem Flachdocht. Was lag näher, als auch hier das ! bewährte Runddochtprinzip anzuwenden, das GaS aus einem kreisförmigen Schlitz ausströmen zu lasten und der Flamme auch von der Mitte her Luft zuzuführen(Abb. 102). Hierbei wurde es freilich , nötig, einen Zylinder über die Flamme zu setzen, dafür bekam man aber auch ein schönes, gleichmäßiges Licht, dessen Helligkeit bis auf fünfzig Normalkerzen pro Flamme gesteigert werden konnte.

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Abb. 103. Davyscher Lichtbogen

Die Färbung dieses Lichtes war das übliche Gelb und hielt etwa die Mitte zwischen Petroleum und Rüböl. Mit dem Argandbrenner kam die Beleuchtungstechnik bis in den Anfang der achtziger Jahre. Die Gastechnik beherrschte mit ihm unbedingt die Straßenbeleuchtung und die Beleuchtung öffentlicher Räumlichkeiten, wie zum Beispiel diejenige von Turnhallen, Hörsälen, Schulräumen usw. In Privatwohnungen überwog die Petroleumlampe. Die Ursachen lasten sich hierfür wohl feststellen. In bezug auf Brennstoffverbrauch war der Argandbrenner teurer als die Petroleumlampe. Dafür benötigte er aber keinerlei Bedienung und war jederzeit gebrauchsfertig. Der einzelne Haushalt, in dem die Hausfrau sich der Lampenreinigung unterzog, verwendete daher die Petroleumlampe. Für die öffentlichen Räumlichkeiten, in denen die Reinigung besondere Kosten gemacht hätte, zog man das Gaslicht vor. Dabei wurden die ungefähren Kosten für eine Lichtstärke von 100 Normalkerzen 100 Stunden hindurch, also für 10000 Normalkerzenstunden, für das Gaslicht auf etwa 13 Mark angegeben.

So standen die Dinge, als durch die Erfindung Thomas Alva Edisons, durch die elektrische Glühlampe, auch das elektrische Licht für den Hausgebrauch mundgerecht gemacht wurde und nun der große Kampf zwischen Gas und Elektrizität seinen Anfang nahm, jener gewaltige, nun anderthalb Menschenalter dauernde Konkurrenzkampf, in dem es bis jetzt weder Sieger noch Besiegte gibt und dessen Schlachten ebensoviele Triumphe des menschlichen Erfindungsgeistes bedeuten.

Wenn wir die Geschichte des elektrischen Lichtes nun ebenfalls aufnehmen, so müssen wir bis in die Napoleonische Zeit, bis in die letzten Jahre des ersten Kaiserreichs zurückgehen. Der englische Physiker Humphry Davy, dessen Entdeckungen seit 1799 von sich reden machten, war mit staatlicher Unterstützung in den Besitz einer außerordentlich starken galvanischen Batterie gelangt. Mit dieser Batterie hatte Davy in den Jahren 1806 bis 1812 bereits namhafte elektrochemische Arbeiten geleistet und eine Reihe bisher für unzersetzbar gehaltener Erden in neue Metalle und Sauerstoff zerlegt. Als er im Jahre 1813 die beiden Pole seiner Batterie mit zwei Holzkohlenstäbchen verband und diese Stäbe einander näherte, bildete sich zwischen ihnen eine glänzende, das Auge blendende Lichterscheinung. Zum ersten Male flammte in diesem Jahre vor einer Korona auserwählter Zuschauer der elektrische Lichtbogen auf, nach seinem Entdecker wohl auch Davyscher Lichtbogen genannt (Abb. 103). Die Erzeugung des elektrischen Bogenlichts blieb

Jahre hindurch ein glänzendes physikalisches Experiment, doch kam der Bogen für die Zwecke einer praktischen Beleuchtung einstweilen nicht in Frage. Einen nennenswerten Fortschritt können wir erst im Jahre 1844 verzeichnen. In diesem Jahr ersetzte der französische Physiker Leon Foucault die weiche Holzkohle, die ja in wenigen Minuten unter dem Strom zerstäubte, durch Stäbe aus sehr harter Retortenkohle. Durch diese Stäbe wurde der Abbrand stark verzögert. Immerhin konnte auch so ein dauernder Lichtbogen nur unterhalten werden, wenn ständig ein Mann bei der Einrichtung blieb und die Kohlenstäbe entsprechend dem Abbrand mit der Hand nachregulierte. Es bedeutete daher einen weiteren Fortschritt, als der genannte Foucault im Jahre 1848 zusammen mit Duboscq die erste brauchbare Uhrwerkbogenlampe konstruierte, bei der die Kohlen durch ein Uhrwerk ganz allmählich, dem Kohlenabbrand entsprechend, gegeneinandergeschoben wurden. Mit diesen Lampen fand im Jahre 1848 versuchsweise die Beleuchtung eines Platzes in Paris statt, doch blieb auch dies ein kurzer und kostspieliger Versuch; mußte man doch den elektrischen Strom für die Speisung dieser Bogenlampen durch kostspielige galvanische Batterien erzeugen, mußte man doch Zink verbrennen, um dieses Licht zu erhalten. Begreiflicherweise konnte der Betrieb mit einem derartig teuren Brennmaterial nicht wirtschaftlich ausfallen, und das Bogenlicht verschwand wieder von der Bildfläche. Es blieb ein kostspieliges Licht, und nur für Spezialzwecke fand es Benutzung. Man verwendete es in Projektionsapparaten, wo es darauf ankam, eine kleine Lichtquelle von bisher unerhörter Lichtstärke zur Verfügung zu haben, und man führte es allmählich auf einigen französischen Leuchttürmen ein. Freilich kam hier nicht mehr die kostspielige Erzeugung durch galvanische Batterien in Frage, nachdem es im Laufe der vierziger Jahre gelungen war, unter geschickter Benutzung der von Faraday kurz vorher entdeckten Gesetze der elektromagnetischen Induktion elektromagnetische Maschinen zu konstruieren, die die billige Arbeit von Dampfmaschinen mit verhältnismäßig gutem Wirkungsgrad in Elektrizität verwandelten.

In der Tat besaß man im elektrischen Lichtbogen eine Lichtquelle von vorher unbekannter Stärke. Die anderen zu Gebot stehenden Lichtquellen jener Zeit, die Rüböllampen, kamen auch in ihren größten Ausführungen für Leuchttürme kaum über 300 Normalkerzen. Hier besaß man nun eine Lichtquelle, die von einem wenige Quadratmillimeter großen Lichtpunkt mehrere tausend Normalkerzen aussandte, eine Lichtquelle, die in Projektionsapparaten, den sogenannten Sonnenmikroskopen, Wunderdinge verrichtete und die Reichweite der Leuchtturmfeuer um ein Vielfaches erhöhte. So wertvoll aber diese Eigenschaften auch für die genannten Spezialzwecke waren, so wenig förderten sie die Anwendung des Bogenlichts für die Beleuchtung von Sttaßen, Plätzen oder Gebäuden. Hier brauchte man nicht so sehr eine gewaltige, als vielmehr mehrere kleinere Lichtquellen, und so entstand das Problem der Teilbarkeit des elektrischen Lichtes.

Bereits die elekttomagnetische Maschine bot ein bequemes Mittel, große Elektrizitätsmengen billig zu erzeugen, und noch sehr viel weiter ging die im Jahre 1867 von Werner Siemens erfundene Dynamomaschine. Mit ihrer Hilfe wurde

die Elektrizität endgültig dem physikalischen Laboratorium entrückt und in den Bereich des praktischen Lebens gebracht. Mit ihrer Hilfe wurde es weiter möglich, um mit den Worten ihres Erfinders zu sprechen, die Elektrizität, die bisher nur die seinen Leistungen der Telegraphie vollbracht hatte, zu Hausknechtsarbeiten heranzuziehen.

Nach der Erfindung der Dynamomaschine wurde daher der Ruf nach einer Teilung des elektrischen LichteS, nach der Erstellung von Lampen, die gruppenweise an eine Maschine angehängt werden konnten, immer lauter.

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Abb. 104 Iabloch-koffsche Kerze

Die erste, wenigstens für einige Zeit befriedigende Lösung gab iin Jahre 1876 der russische Elektriker Paul Jablochkoff. Er erfand die nach ihm benannte Jablochkoffsche Kerze (Abb. 104). Zu ihrer Beschreibung müssen wir ein wenig auf daS Wesen des Lichtbogens eingehen. Der elektrische Strom, der zwischen den beiden Kohlenspitzen übergeht, kann entweder ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom sein. Er kann entweder ständig in gleicher Richtung fließen, oder aber er kann seine Richtung etwa hundertmal in der Sekunde wechseln. Im ersten Falle werden wir einen positiven und einen negativen Kohlenpol unterscheiden müssen, im anderen Falle sind beide Pole ganz gleichartig. Im ersteren Falle bildet sich in der positiven Kohle eine kraterartige Vertiefung, während die negative Kohle ihre spitze Form bewahrt. Dabei erfolgt der Abbrand der positiven Kohle beinahe doppelt so schnell wie derjenige der negativen Kohle. Beim Wechselstrombogen dagegen müssen beide Kohlen gleichmäßig abbrennen. Letzteren Umstand machte sich Jablochkoff nun zunutze. Er stellte zwei Kohlenstäbe c und d, die auf der einen Längsseite abgeflacht waren, dicht nebeneinander senkrecht auf, so daß die abgeflachten Seiten nur etwa 4 Millimeter Abstand voneinander hatten. Den Zwischenraum i zwischen diesen Kohlen füllte er dann mit einem nichtleitenden, in der Hitze schmelzenden Körper, zum Beispiel mit Gips. Schließlich legte er über die Spitzen der Kohle ein ganz feines Kohlenstäbchen a bis b und verband die beiden anderen Kohlenenden mit den Polen einer Wechselstromquelle. Dieser Strom schmolz das Kohlenstäbchen an den Spitzen fort und bildete dabei einen Lichtbogen, der nun allmählich herunterbrannte, dabei beide Kohlenstifte gleichmäßig verzehrend und den Gips zwischen ihnen fortschmelzend. Die Jablochkoffsche Kerze fand bereits in einem Jahre bemerkenswerte Verbreitung, aber das Bessere ist nun einmal des Guten Feind, und so ging es auch hier.

Im Jahre 1879 löste der Chefingenieur der Firma Siemens & Halöke, Herr von Hefner-Altencck, dem wir auch die Hefner-Normalkerze verdanken, das Problem der Teilung des elektrischen Lichtes auf eine andere Weise. Er erfand die Differentialbogenlampe (Abb. 105). Bereits Duboscq hatte das Uhrwerk für den Vorschub der Kohlen eingeführt. Hefner-Alteneck fügte nun eine Hemmung und Auslösung dieses Uhrwerks an, die durch Elektromagnete betätigt wurde. Die Uhrwerlhemmung wurde durch einen Eisenkern bewegt, der mit

dem einen Ende in einer Drahtspule steckte, die von dem Lampenstrom durchflossen wurde. Dagegen ragte das andere Ende dieses Eisenkerns in eine Drahsspule mitsehrviel zahlreicheren und feineren Drahtwindungen, und diese Spule war der ganzen Lampe parallel geschaltet. Beide Spulen traten abwechselnd in Wirkung. Schritt der Abbrand der Kohlen fort, wurde also der Lichtbogen länger, sein Widerstand größer, so sank die Stromstärke der Lampe, und demenssprechend ließ auch die anziehende magnetische Kraft der Hauptstromspule nach. Im Gegensatz dazu stieg die Spannung in der Lampe, und dementsprechend erfuhr auch die magnetische Kraft der Nebenschlußspule eine Verstärkung. Der eiserne Kern wurde also tiefer in die Nebenschlußspule hineingezogen, während er aus der Hauptstromspule entsprechend herausrückte und bei dieser Bewegung das Uhrwerk auslöste. Alsbald schob dieses dieKohlen näher zusammen, die Stromstärke stieg wieder, die Hauptstromspule holte den Eisenkern zurück, und das Uhrwerk wurde wieder gehemmt. Dieses Prinzip der Hefnerschen Differentiallampe ist ein außerordentlich glückliches und wird auch heute noch in großem Maßstab angewendet. Die Hefnersche Lampe selbst verdrängte alöbald die Jablochkoffsche Kerze, und bereits das Jahr 1880 brachte mehrere Straßenbeleuchtungen mit elektrischem Licht, unter anderem auch in Berlin eine Probebeleuchtung in der Leipzigerstraße. Freilich war auch jetzt noch jede einzelne dieser Bogenlampen etwa tausend Kerzen stark. Für die Beleuchtung von Straßen war dies angängig, für die Beleuchtung einzelner geschlossener Räume war das Licht noch zu stark, war also die Teilung des elektrischen Lichtes entschieden noch nicht genügend weit fortgeschritten.

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Abb. 105. Differential-bogenlampe

Hier sollte die Lösung wiederum von anderer Seite kommen, und zwar von Thomas Alva Edison. Bei dem Bogenlicht, das wir bisher betrachteten, mußte der Strom in einer Unterbrechung des Stromkreises zwischen zwei Kohlenspitzen übergehen. Man wußte indes bereits seit langem, daß auch auf andere Weise Elektrizität in Wärme und Licht verwandelt werden könne. Man wußte, daß dünne Drähte unter dem Einfluß des Stromes bis zur Rotglut und bis zur Weißglut erhitzt werden konnten, daß sogar das schwer schmelzbare Platin in blendender Weißglut bei 2000 Grad durch den Strom zerstäubt wurde. Edison nahm es sich vor, derartige unter dem Einfluß des elektrischen Stromes weißglühende Drähte oder Fäden zur Beleuchtung zu benutzen. Da jedes Metall ihm nur allzu leicht unter den Händen schmolz, verfiel er auf die unschmelzbare Kohle. Er stellte sich Kohlenfäden her, indem er feine Bambusfasern in passende Formen bog und dann verkohlte. Nun mußie er aber die Kohle vor dem Sauerstoff der Luft schützen, da sie anderenfalls in wenigen Sekunden verbrannte. Er schloß

daher den Kohlenfaden in eine Glasbirne ein und entfernte aus dieser sämtliche Luft. So entstand die elektrische Glühlampe (Abb. 106), die bis auf den heutigen Tag äußerlich nur geringe Veränderungen erfahren hat. Bereits im Jahre 1879 richtete Edison auf dem Dampfer „Columbia" eine Anlage von 115 Glühlampen ein, deren Fäden aus verkohlten Bambusfasern bestanden. Damit war die Teilung des elektrischen Lichtes sehr viel weiter getrieben, als es mit der Bogenlampe jemals geschehen konnte. Die einzelne Glühlampe hatte nur etwa 25 Normal-kerzen, entsprach also ungefähr den landläufigen Petroleumlampen und Gasflammen. Vor diesen aber besaß sie den außerordentlichen Vorteil der einfachen Bedienung. Genügte doch eine einfache Schalterbewegung an irgend einer Stelle des Zimmers, um die Lampe zum Brennen oder zum Erlöschen zu bringen.

Die Edisonsche Erfindung trat alsbald ihren Siegeszug über die ganze Erde an. In den Vereinigten Staaten hatte auch ein deutscher Ingenieur, Emil Rathenau, diese Erfindung kennen gelernt, und er beschloße sie unter allen Umständen in seiner Heimat, in Deutschlands einzuführen. Er erwarb die deutschen Edisonpatente und suchte im Jahre 1880 in Deutschland Interessenten dafür zu finden. Die Verhältnisse waren dem Unterfangen nicht gerade günstig. In Deutschland herrschte ja uneingeschränkt das Haus Siemens & Halste im Besitz der außerordentlich wertvollen Dynamopatente und war gerade jetzt dabei, die Teilung des elektrischen Lichtes auf ganz anderem Wege, nämlich durch die Hefnersche Differentiallampe, zu erreichen. Trotz dieser Schwierigkeiten wurde im Jahre 1881 die deutsche Edisongesellschast zu Berlin gegründet. Mit dem bescheidenen Kapital von sünfhunderttausend Mark begann sie noch in demselben Jahre die Errichtung des ersten Blockwerks in Berlin, das einige Straßenblocks mit elektrischer Energie für Beleuchtungszwecke versehen sollte. Man stellte der jungen Firma kein günstiges Horoskop.

Unter den schwierigsten Verhältnissen mußte sie sich emporarbeiten und Schritt für Schritt das Vertrauen des Publikums erwerben. Schwere Stürme sind ihr nicht erspart geblieben, und noch im zehnten Jahr ihres Bestehens lies sie Gefahr, unter dem Druck einer allgemeinen Jndustriekrise zusammenzubrechen. Damals war cs Werner Siemens, der im Interesse der deusschen Elektrotechnik der konkurrierenden Firma hilfreich beisprang.

Abb. 106

Edisonsche Glühlampe vom Jahre 1.883

Schon im Jahre 1883 wurde die deutsche Edison-Gesellschast unter beträchtlicher Kapitalerhöhung umgetauft. Sie erhielt den Namen Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft. Heute beherrschen die beiden großen Konzerne der Siemensgruppe und der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft die deussche Elektrotechnik. Vor dem Kriege kontrollierten sie auch den internationalen Markt und werden eS hoffentlich auch wieder in Zukunft vermögen.

Das elektrische Glühlicht war im Jahre 1881 nicht sehr viel teurer als das Gaslicht des einfachen Schnittbrenners. Es bot aber dem Gaslicht gegenüber den großen Vorteil der leichten Bedienung, und es hatte endlich den großen Reiz der Neuheit für sich. Galt doch damals alles, was überhaupt mit der Elektrizität zusammenhing, noch ein wenig für Magie und Zauberei. So folgten sich denn die Glühlichtinstallationen in großer Zahl, und es wurden zu Ende der achtziger Jahre immer mehr Stimmen laut, die eine völlige Niederlage des Gaslichts gegenüber dem elektrischen Glühlicht in Aussicht stellten. Dabei waren die Elektrotechniker nicht müßig geblieben. Die Kohlenglühlampe war ständig verbessert worden. Längst hatte man den unpraktischen Bambusfaserbügel durch völlig gleichartige Kohlenfäden auS verkohlter Zellulose ersetzt. Man hatte weiter gelernt, diesen Faden noch durch ein nachträgliches Verfahren völlig zu egalisieren. Dabei war der Preis der Glühlampen ständig gesunken. Die ersten Exemplare, die i88onach Europa kamen, kcsteten 20 Mark. Im Jahre 189; war der Preis bereits auf 50 Pfennig gesunken.

Mb. 107. Siemensscher Negenerativbrenner

Allen diesen Fortschritten gegenüber hatte das Gaslicht bis zum Jahre 1890 nur den Friedrich Siemensschen Regenerativbrenner gegenüberzustellen (Abb.107). Der Weg des Gases und seiner Vcrbrennungsprodukte ist hier mit —*, der Weg der Luft mit -=-»■ bezeichnet. Das Gas tritt aus engen senkrechten Röhrchen nach oben hinaus und vereinigt sich zu einer geschloffenen Flamme, deren Spitze unter der Wirkung eines abwärts und dann aufwärts führenden Iugrohrs abwärts gebogen wird, die von unten heranströmende Luft stark vorwärmend.

So kam das Jahr 1891 und mit ihm die epochemachende Erfindung des Dr. Auer von Welsbach, das Gasglühlicht. Bisher hatte man daS Leuchtgas direkt verbrannt. Dabei fand zunächst eine Zerspaltung der Kohlenwasserstoffgase in Wasserstoff und Kohle statt. Der Wasserstoff verbrannte mit dem Sauerstoff zu Wasserdampf. Der fein verteilte Kohlenstoff kam zunächst erst ins Glühen, um dann ebenfalls eine Verbindung mit dem Sauerstoff in Kohlensäure einzugehen. Bei dem Siemensschen Regenerativbrenner hatte man diese Erhitzung durch eine Vorwärmung tunlichst gesteigert und so eine möglichst starke Weißglut der feinen Kohlenstoffteilchen herbeigeführt. Auer von Welsbach ging von ganz anderen Grundsätzen aus. Er deduzierte ungefähr wie folgt: Der Kohlenstoff an sich ist für die Aussendung von Licht nicht sehr gut geeignet. Es gibt andere Körper, die ganz außerordentlich viel mehr Licht ausstrahlen, wenn man sie auf dieselbe Temperatur erhitzt wie etwa den gelb- oder weißglühenden Kohlenstoff der Gasflamme. Also wollen wir auf den Kohlenstoff als lichtaussendenden Körper völlig verzichten, wir wollen das Gas nur benutzen, um eine blaue, nicht leuchtende, aber dafür desto heißere Flamme zu erzeugen. Dies geschah nun unter Benutzung des von dem Physiker Bunsen angegebenen Brenners a (Abb. 108). Das Gas wurde vor der Verbrennung bereits mit Luft gemischt. Dadurch entstand eine blaue, gar nicht leuchtende, aber außerordentlich heiße Flamme. Der Kohlenstoff hatte gar keine Zeit mehr, im weißglühenden Zustand Licht auszustrahlen. In demselben Augenblick, da er sich vom Wasserstoff losriß, wurde er auch bereits mit dem Sauerstoff zu Kohlensäure verbunden. Über den Brennerkopf b des Bunsenbrenners schob Auer von Welsbach einen Glühstrumpf, ein veraschtes Gewebe, das mit den Oxyden der damals seltenen Metalle Thorium und Zer getränkt war. Diese Edelerden haben in bestimmter Mischung die Eigenschaft, in der Hitze der Bunsenflamme ein ungemein starkes, fast rein weißes Licht auszustrahlen.

Der Erfolg AueiS war auffehenerregend. Obwohl der jungen Erfindung noch mancherlei Übelstände anhafteten, obwohl namentlich die ersten Auerstrümpfe noch ein stark grünliches Licht aussandten, war doch eine allgemeine Begeisterung für das neue Licht vorhanden. Während der alte Schnittbrenner bei einem Stundenverbrauch von 140 Liter etwa 30 Normalkerzen gab, lieferte der stehende Auerbrenner mit 100 Liter 80 Kerzen. Mit einem Schlage war der Preis des Gaslichts auf weniger als die Hälfte gesunken, es war dem elektrischen Licht und ebenso der Petroleumlampe ein weitaus überlegener Konkurrent geworden.

Die Aktien der Auergeselsschaft stiegen in wenigen Jahren um iooo Prozent, und ihre Dividenden erreichten eine bisher auf dem deutschen Kapitalmarkt noch nie dagewesene Höhe. Während in den nächsten fünf Jahren der Preis für 100 Normalkerzen 100 Stunden hindurch bis auf 4 Mark heruntergedrückt wurde, begann man an zahlreichen Orten die elektrischen Glühlichtanlagen herauszureißen und durch Gasglühlichtanlagen zu ersetzen. Während für die Elektrotechnik das Jahrzehnt von 1880 bis 1890 die Bauperiode der Beleuchtungszentralen gewesen war, mußte sie sich jetzt im Bahnbetrieb und in der elektrischen Kraftübertragung neue Betätigungögebiete suchen, während die Anlage neuer Beleuchtungsanlagen außerordentlich nachließ.

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Abb. ro8.

Auerlicht

Die Elektrotechnik nahm indes den Kampf mutig auf, und wenn es ihr auch bis zum heutigen Tage nicht gelungen ist, daS Gas ganz zu schlagen, so hat sie doch den verlornen Boden wiedergewonnen. Es war dringend notwendig, die elektrische Glühlampe wirtschaftlicher arbeiten zu lassen. Das Mittel dazu konnte nur in einer Erhöhung der Lampenfadentemperatur bestehen. Die Temperatur dieses Fadens steigt direkt im Verhältnis zu der in den Faden geschickten elektrischen Energie. Die Lichtaussendung

Stromeintritt

aber steigt ungefähr mit der fünften Potenz der Temperatur. Wenn wir also etwa die elektrische Energie und damit auch die Temperatur verdoppeln, so werden wir die Lichtstärke etwa vcrzweiunddreißig-fachen. Dieses Mittel war nun zwar theoretisch sehr schön, aber praktisch nicht ohne weiteres anwendbar. Bei einer doppelten Temperatur wäre der Kohlenfaden in wenigen Minuten verpufft. Bereits bei geringeren Temperaturerhöhungen, etwa von 1600 auf 1800 Grad, zeigte sich eine starke Verkürzung der Lebensdauer der Lampen. Mit großem Fleiße und großer Mühe gelang cs, den Energieverbrauch der elektrischen Kohlenfadenlampe von 3,5 Watt, die die alte Edisonsche Bambuslampe konsumierte, auf etwa 2 Watt zu bringen. Dann kamen die Elektro-Abb. 109. Stromschema zur Nernstlampe xechniker zu demselben Schluß, wie schon mit Platinspirale    vorher Auer von Welsbach: der Kohlen

Elektromagnet

— Stromaustritt

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stoff ist als lichtausscndcndcs Mittel nicht viel wert.

Es beginnt jetzt jene Periode der elektrischen Beleuchtungstechnik, in der man fieberhaft nach neuen Stoffen als Ersatzmittel für den Kohlenfaden sucht, um die Wirtschaftlichkeit der elektrischen Lampe zu verbessern, um sie im Konkurrenzkampf mit dem Gas existenzfähig zu erhalten. Eine der ersten Etappen bedeutet die Erfindung des damaligen Göttinger Professors Nernst, die nach ihm benannte Nernstlampe (Abb. 109 und 110). Professor Nernst stellte den Glühfaden oder richtiger das Glühstäbchen seiner Lampe aus den Oxyden der Erdmetalle, vornehmlich aus den Sauerstoffverbindungen des Magnesiums und Strontiums her. Diese Stäbchen ertrugen in der Tat eine außerordentlich viel stärkere Erhitzung als die alten Kohlenfäden. Während diese im bcsten Falle bis zur Gelbweißglut erwärmt werden durften, konnte man die Erhitzung der Magncsiastäbchen bis zur schimmernden Blauweißglut und jedenfalls auf mehr als 2000 Grad treiben. Zudem war es nicht einmal nötig, die Stäbchen luftdicht einzuschließen, da sie ja durch den Luftsauerstoff nicht weiter angegriffen werden konnten. Diesen beiden Vorteilen stand jedoch ein schwerwiegender Nachteil gegenüber. Die Magnesia gehört zu den Leitern zweiter Klaffe, das heißt sie ist im kalten Zustand ein Nichtleiter, beginnt erst bei mäßiger Rotglut stromleitend zu werden, um dann bei Heller Weißglut gut zu leiten. Dieser Umstand hat den Technikern sorgenvolle Jahre schwerer Arbeit gekostet. Es war notwendig, das Stäbchen vorzuwärmen, bevor eS zum eigentlichen elektrischen Brennen kommen konnte. Das ging zur Not mit einem einfachen Streichholz. In der Tat waren die ersten Nernstlampen, die im Jahre 1897 in die Öffentlichkeit kamen, derartig eingerichtet, daß man sie

ähnlich wie eine Petroleumlampe oder Kerze mit dem Streichholz anzünden mußte. Damit aber ging ja einer der grcßen Vorzüge des elektrischen Lichtes, eben die Möglichkeit, es von beliebigen Stellen aus zu zünden oder zu löschen, verloren, und man sann daher auf bessere und wirksamere Heizvorrichtungen. Man fand sie nach langen Mühen in Form feiner, in feuerfeste Erde eingebetteter Platinspiralen. Unsere Abb. 109 läßt die Heizanordnung erkennen. Wir bemerken hier, wie das Stäbchen selbst von einer Spirale umgeben ist. In dieser befindet sich wiederum in Hunderten von Windungen ein feiner Platindraht. Unter dem Einfluß des Stromes erhitzt sich dieser Draht derartig, daß die ganze Heizspule in helle Rotglut kommt und in kurzer Zeit auch das Stäbchen so sehr erwärmt, daß es stromleitend wird. Sobald dies eingetreten ist, wird die Heizspule überflüssig. Daher ist in den Stromkreis deö Stäbchens ein kleiner Elektromagnet eingeschaltet. Sobald das Stäbchen Strom bekommt, wird auch dieser Magnet erregt. Er zieht einen Anker an und schaltet den Heizkörper aus. Bereits dieser Magnet bedeutet eine Komplikation der Nernstlampe gegenüber der einfachen Kohlenfadenlampe. Aber damit ist noch nicht alles getan. Unser Stäbchen hat die Eigentümlichkeit, bei höherer Temperatur immer besser leitend zu werden. Es muß daher gegen geringe Stromschwankungen sehr empfindlich sein. Wenn beispielsweise die Spannung des Netzes um eine Kleinigkeit steigt, so wird ein wenig mehr Strom durch das Stäbchen gehen. Dadurch wird dieses heißer und entsprechend besser leitend, und so geht nicht nur der geringe, dem Spannungszuwachs entsprechende größere Strom, sondern ein ganz erheblicherStromzuwachs durch die Lampe. Um dies zu verhindern, muß man vor jeder Nernstlampe einen Bc-ruhigungs- und Ausgleichswiderstand schalten. Man benutzt dazu einen haarfeinen, in ein luftleeres Glasgefäß eingeschlossenen Eisendraht.

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Eisen verhält sich gerade umgekehrt wie das Nernststäbchen. Es leitet in kaltem Zustand sehr gut, im rotwarmen Zustand dagegen recht schlecht. So wird also dieser Eisenvorschaltwider-stand dem Nernststäbchen direkt entgegen arbeiten und alle Stromstöße, die das Stäbchen bedrohen könnten, nach Art eines Puffers auffangen.

21 bk iio. Necnstlampe mit Platinspirale

Die Nernstlampe bedeutete einen beträchtlichen Fortschritt. Sie drückte

den Stromverbrauch für die Normalkerze auf etwa 1,5 Watt herunter. Die Kosten der elektrischen Beleuchtung sanken dabei auf die Hälfte derjenigen mit Kohlenfadenlampen, erreichten also beinahe den Stand des ältesten Gasglühlichts. Freilich hatte dieses in den inzwischen verflossenen zehn Jahren ganz außerordentliche Fortschritte gemacht. Es tvar gelungen, das Aurstrahlungsvermögen der Glühstrümpfe unter deren gleichzeitiger Verbilligung in ungeahnter Weise zu steigern mib die Kosten weiter in starkem Maße bis auf den vierten Teil derjenigen des Schnittbrenners zu reduzieren. Immer noch war das elektrische Licht doppelt so teuer wie das Gaslicht.

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Abb. ui. Tantallampe

Inzwischen hatte der Erfinder des Gasglühlichts sich auch des elektrischen Glühlichts angenommen. Er ging bei seinen Versuchen von dem schwerst schmelzbaren aller Metalle, dem Osmium, aus. Bei einem Erhitzen im Knallgasgebläse bis zu 2500 Grad, wobei Platin versprüht, sintert das Osmium nur zu einer spröden, schwarzblauen Masse zusammen. Eine Temperatur, bei der Kohlenstoff schon stark verdampft, ist auf Osmium ohne jeden Einfluß, vorausgesetzt, daß der Luftsauerstoff keinen Zutritt hat. DaS Osmium bot also ein ideales Material für eine Glühlampe, soweit seine elektrischen und thermischen Eigenschaften in Frage kamen. Große Schwierigkeiten bereitete dagegen die Herstellung feiner Fäden aus diesem Stoff. Sie wurde überhaupt nur durch die Anwendung chemischer und physikalischer Kunstgriffe möglich, indem man beispielsweise einen feinen Platinfaden in einer Atmosphäre von Osmiumoxyden durch den elektrischen Strom zur Weißglut bringt und dabei einen feinen metallischen Oömium-mantel erzeugt. Durch stärkere Erhitzung kann dann der Platindraht in Dampfform ausgetrieben werden, und weiter können die so erhaltenen äußerst feinen Osmiumschläuche zu Lampenfäden versponnen werden. Die Osmiumlampe war ein Fortschritt, aber kein voller Erfolg. Sie kann in der gewöhnlichen Lichtstärke von 16 Normalkerzen nur für eine Höchstspannung von 68 Volt hergestellt werden, während unsere Beleuchtungsnetze im allgemeinen 220 Volt haben.

Die Tantallampe (Abb. in) bedeutete einen wesentlichen Fortschritt. Sie verbindet die Sparsamkeit der Nernstlampe mit den Vorzügen der Kohlenfadenlampe und leitete erfolgreich die allgemeine Periode der Metallfadenlampen ein, die heute die Kohlenfadenlampe endgültig verdrängt haben. Auch hier ging es übrigens immer wieder nach dem Grundsatz, daß das Bessere des Guten Feind ist.

Das Bessere war ein anderes Metall, das Wolfram. Wolfram zeigt überhaupt erst bei der sehr hohen Temperatur von 3300 Grad die ersten Spuren der Schmelzung, bei einer Temperatur also, bei der die anderen sogenannten schwerschmelzbaren Metalle, wie Platin, Osmium und dergleichen schon längst dünnflüssig wie Wasser auseinander gelaufen sind. Freilich erschwerte der hohe Schmelzpunkt auch die Bearbeitung dieses Metalls zu Fäden. Man half sich mit einem geschickten Kunstgriff. Das Wolfram kann verhältnismäßig leicht aus seinen chemischen Verbindungen in Form eines ganz feinen Pulvers ausgefällt werden. Dies Pulver wird nun mit irgend welchen leicht verdampfbaren Bindemitteln zu einer zähen Paste zusammengeknetet. Die Paste wird in den Druckzylinder einer sehr starken Presse gebracht. In den Iylinderboden ist ein Diamant eingesetzt der eine haarfeine Bohrung trägt. Geht nun der Preßkolben mit großem Druck auf die Paste loch so wird sie in Form eines feinen Fadens durch das Loch im Diamanten gedrückt. So erhält man Fäden, die nun unter Luftabschluß erhitzt werden und dabei unter Verflüchtigung des Bindemittels zu reinen Wolframfäden zusammensintern.

Diese Fäden wurden in ähnlicher Anordnung wie die Tantalfäden in der Glasbirne untergebracht und so entstanden die Wolframlampen. Sie hatten nur noch einen Stromverbrauch von einem Watt pro Normalkerze, waren also allen bisherigen Glühlampen gewaltig überlegen. Leider aber waren die nach dem Spritzverfahren hergestellten Fäden überaus spröde. Geringe Erschütterungen genügten, um Fadenbrüche herbeizuführen und die Lampen früher oder später unbrauchbar zu machen.

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vollkommen erreicht. Diese eine Verbes-

Im Jahre 1911 wurde auch dieser Übelstand beseitigt. Es gelang durch ein sinnreiches Verfahren, das so spröde Wolframmetall ziehbar zu machen und feine Wolframdrähte ebenso zu ziehen, wie man solche Drähte aus Kupfer oder Silber zu ziehen vermochte. Die Erfindung der Wolframdrahtlampe im Gegensatz zu den bisherigen Wolframfadenlampen beruht auf dem Umstand, daß das Wolframmetall seine Sprödigkeit verliert und ein zähes, geschmeidiges Metall wird, wenn man es bei Gelbglut durch Drücken, Pressen und Walzen gewaltsam bearbeitet. Nach diesem letzten Erfolg besitzen wir nun eine elektrische Glühlampe, die reichlich dreimal so wirtschaftlich wie die alte Kohlenfadenlampe ist und doch alle sonstigen Vorzüge dieser Lampe besitzt (Abb. 112). Bei einem Strompreis von 40 Pfennig pro Kilowattstunde kosteten 100 Normalkerzen 100 Stunden hindurch mit diesen Lampen nur noch 4 Mark. Das heißt also, daß das elektrische Glühlicht des Jahres 1911 das Gasglühlicht des Jahres wirtschaftlich

Abb. 112. Der durch Osram-Jntensiv-Lampen erleuchtete Sitzungsaal des Deutschen Reichstages

serung der Osmiumlampe bildende Lampe gelangte gleichzeitig durch Siemens & Halske, die Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft und die Deutsche S.d.T.I.

Gasglühlicht-Gesellschaft auf den Markt. Das Wort Wolfram war als Warenzeichen nicht schutzfähig, weil cs ein wirklich vorhandenes Metall bezeichnet und bekanntlich nur Phantasienamen geschützt werden können. So wurde es zerschnitten. Siemens, die vorher Tantallampen gebaut hatten, nahmen das „Wo" davon und nannten ihr Erzeugnis Wotanlampe. Die Auer-Gesellschaft, die früher Osmiumlampen gebaut hatte, griff sich das „Ram" davon und brachte ihre Wolsramlampen als Osramlampen aus den Markt. Es wäre aber verkehrt, etwa anzunehmen, daß die Osramlampen eine Legierung von Osmium und Wolfram enthalten.

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Abb. 113. Hängendes Gasglühlicht

Aber auch das Gasglühlicht war nicht stehen geblieben. In wörtlichem Sinne. Es wurde aus der stehenden in die hängende Lage gebracht (Abb. 113). Immer mehr verdrängte das sogenannte Jnvert-licht das weniger wirtschaftliche stehende Licht. Heute verfügen wir über hängendes Licht mit Kerzenstärken von dreißig bis zu zweitausend Kerzen pro Flamme. Und wie für das elektrische Licht der Normalsatz von einem Watt pro Kerze erreicht wurde, so für das Gasglühlicht der Betrag von einem Liter pro Kerzenstunde. So war daö Gasglühlicht immer noch billiger als das elektrische Licht. Erst die stärkere Tariferhöhung des Gases nach dem Kriege hat die beiden Beleuchtungsarten näher im Preise zusammengebracht.

Nun hat ja daö elektrische Licht immer noch den Vorteil der leichteren Bedienung. Es kann von beliebiger Stelle aus gezündet oder gelöscht werden. Auch dieser Vorzug ist aber vom Gaslicht erobert worden. Wir verfügen über eine Reihe brauchbarer Gasfernzünder, von denen an dieser Stelle nur das bekannteste und wohl auch älteste, das Multiplersystem (Abb. 114) in Kürze besprochen werden soll. Wir haben im Zimmer an der Wand eine Vorrichtung, ähnlich den elektrischen Klingelknöpsen. Nur weist der hölzerne Körper zwei Knöpfe aus, einen schwarzen und einen weißen. Wir drücken aus den weißen Knopf. Ein Schnurren und Summen ertönt, und im selben Augenblick leuchten die Flammen einer Gaskrone im Zimmer hell aus. Die Krone ist elektrisch gezündet und brennt. Wir drücken aus den schwarzen Knopf. Ein kurzes Flackern, und alles ist dunkel. Die Krone ist gelöscht. Wir drücken aus den weißen Knopf, und wieder flammt sie auf. Im Augenblick, da wir den weißen Knopf herunterdrückten, schloffen wir einen Stromkreis und betätigten dadurch kleine Elektromagneten, die, in die Lampen eingebaut, dort die Gashähne öffneten. Gleichzeitig brachten wir durch den Knopfdruck eine Stahlfeder zum Schwingen, die eine kleine

Jnduktionspule betätigte, die nun ihrerseits einen glänzenden Fnnkenftrom durch das ausströmende Gas warf und es entzündete. So kam unsere Krone zum Brennen. Ein Druck aus den schwarzen Knopf, ein anderer Magnet wird erregt und dreht die Hähne zu, das Gas erlischt. Durch diese Fernzündung und Löschung ist die Konkurrenzfähigkeit der Gasbeleuchtung weiter gestärkt worden. In der Tat ist sie heute dem elektrischen Licht so ähnlich, daß die Unterschiede sich bisweilen nur schwer feststellen lasten. Wir sehen eine Krone, deren Leuchtkörper teils stehend, teils auch hängend, zu schöner ornamentaler Wirkung vereinigt sind. Wir drücken auf einen Knopf, und durch gelblich und rötlich getönte Glocken fließt ein mildes Licht. Es kann Elektrizität, es kann aber auch Gas sein.

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Im vorstehenden wurde bereits bei der Verwendung der flüssigen Brennstoffe betont, daß man auch hier erfolgreich das Aucrprinzip angewandt hat, die Brennstoffe zur Erhitzung eines Strumpfes zu verwenden. Die ersten Lampenkonstruktionen hatten eine Neigung zum Rußen, und das hat diesem Glühlicht zunächst sehr geschadet. Heute sind diese Ubelstände überwunden. So stehen neben Gas und elektrischem Licht die flüssigen Brennstoffe wieder als vollberechtigte Konkurrenten da.

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Wir haben das elektrische Bogenlicht im Anfang der achtziger Jahre verlassen. Hier war die Wirtschaftlichkeit von Anfang an eine bessere.

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Man kam bereits im neunten Jahrzehnt des vorigen Jahrhunderts auf eine Wirkungsweise von etwa 0,9 bis 0,75 Watt für die Normalkerze, Das Bogenlicht gewann daher ziemlich weitgehende Verbreitung für die Beleuchtung von Straßen und Plätzen.

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Abb. 114. Multipler-Gasferuzuuder

Das Gaslicht mußte ihm hier stellenweise weichen, trotzdem es durch gute Verträge gedeckt war. Die alten englischen Gaswerke der verschiedenen deutschen Städte hatten nämlich einen Passus in ihren Verträgen, daß ihnen die Beleuchtung der Straßen so lange zustehen solle, bis eine wesentlich bessere und billigere

Beleuchtungsart erfunden sei. Die Elektrotechnik mußte daher an mehreren Orten bereits damals den Nachweis führen, daß das Bogenlicht eine derartig verbesserte Beleuchtung darstelle, und sie hat ihn tatsächlich erbracht.

Abb. 115. Flammenbogein lampe

Dabei blieb jedoch die Bogenlichttechnik nicht stehen. Sie war emsig bemüht, ständig Verbesserungen zu schaffen. Zunächst gelang die Dreischaltung der Bogenlampen bei i io Volt, wodurch eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit um 33 Prozent erzielt wurde. Dann folgte die Flammenbogenlampe, die sich grundsätzlich von der alten Kohlenlampe unterschied und eine weitere Verringerung des Wattverbrauchs bis auf etwa 0,2 Watt pro Normalkerze zur Folge hatte. Bei den alten Kohlenlampen bildeten die weißglühenden Kohlenspitzen die Lichtquelle, während der Lichtbogen selbst mit matter, bläulicher Flamme nicht nennenswert leuchtete. Bei den Flammenbogenlampen(Abb.i 15) bestehen die Stifte nicht mehr aus reiner Retortenkohle. Sie sind vielmehr stark mit Metallsalzen, vornehmlich mit Magnesium-, Strontium-, Silizium- und Fluorverbindungen durchsetzt und enthalten bis zu 30 Prozent der genannten Stoffe. Ferner stehen die Kohlen nicht mehr senkrecht übereinander, sondern sind in Form eines V angeordnet, so daß sich der Flammenbogen zwischen den unteren Spitzen bilden und frei nach unten leuchten kann. Der Erfolg dieser Flammenbogenlampen war ein bedeutender. Die Lichtausbeute erhöhte sich gewaltig, und die störenden Erscheinungen einer unruhigen Flamme und eines farbigen Lichtes wurden von der Technik schnell überwunden.

Die Flammenbogenlampe läßt sich geschichtlich bis auf die Versuche von Casselmann im Jahre 1844 zurückführen. Ihre praktische Durchführung verdanken wir jedoch Hugo Bremer in Neheim an der Ruhr, der im Jahre 1898 zuerst die alten Versuche wieder aufgriff und im Jahre 1900 mit brauchbaren Lampen an die Öffentlichkeit trat. Nachdem er Erfolg gehabt hatte, wurde das an sich ja nicht patentrechtlich zu schützende Prinzip seiner Erfindung sofort von zahlreichen anderen elektrotechnischen Firmen aufgenommen, und gegenwärtig sind die Flammenbogenlampen für Zwecke der Straßenbeleuchtung sehr stark verbreitet. Dabei werden für die Beleuchtung besonders verkehrsreicher Plätze außerordentliche Lichtstärken erzeugt. So wurde der Potsdamer Platz in Berlin durch acht in 20 Meter Höhe angeordnete Bogenlampen erleuchtet, deren jede 20 Ampere und 40 Volt, das heißt 800 Watt, verzehrte. Es wurden hier also insgesamt in acht Lampen 6400 Watt oder etwa 9 elektrische Pserdestärkett verbraucht und etwa

Die Erzeugung von Licht

25000 Normalkerzen erzeugt, bis die Energienot zu Einschränkungen zwang.

Wir müssen bereits die großen elektrischen Leuchtfeuer in den Türmen von Helgoland, vom Roten Sand oder der englischen Seeküste aufsuchen, wenn wir wieder ähnliche gewaltige Lichtmengen antreffen wollen.

Abb. 116. Das Prinzip der Quecksilberdampflampe

Das Bogenlicht dürfen wir nicht verlassen, ohne der Quecksilberdampflampen (Abb. 116) zu gedenken. Wenn wir in einem zugeschmolzenen Glaögefäß zwei getrennte Portionen Quecksilber haben und zwischen diesen einen Stromübergang einleiten, so entsteht ein eigentümliches grünlich-bläulicheS, äußerst helles Licht. Diese Erscheinung wurde bereits im achtzehnten Jahrhundert, viel früher als der Da-vysche Lichtbogen, entdeckt, aber erst zu Ende des neunzehnten Jahrhunderts praktisch weiter verfolgt. Die Quecksilberdampflampe zeigte nun zunächst bei einem sehr guten Wirkungsgrad ein unangenehm grünes Licht. Menschliche Gesichter sahen dabei wie Leichen aus, rote Lippen nahmen die Farbe von blauen Aktendeckeln an, und an eine praktische Verwertung dieses Lichtes konnte

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Abb. ii7* Hochmast mit Graetzin-Preßgas-Lampe auf dem Gelände der Städtischen Gasanstalt Tegel-Berlin

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Abb. 118. Schlachthaus mit Graetzin-Preßgas-Beleuchtung

kaum gedacht werden. Es wurde zwar weniger grün, wenn man die Stromstärke steigerte, aber dann trat eine Erhitzung ein, die wiederum das Glas erweichte und die ganze Lampe verdarb. Inzwischen gelang es aber der Firma Heraus in Berlin, den Grundstoff des Bergkriftalls, das Quarz, in reinem Zustand zu schmelzen und zu Glasbläserwaren zu verarbeiten. Man stellte allerlei Phiolen und Retorten her, die äußerlich wie klares Kristallglas aussahen, aber sich von diesem doch gründlich unterschieden. Man konnte darin so schwer schmelzbare Metalle, wie Messing oder Kupfer, ohne weiteres schmelzen, konnte Zinn und Zink sogar zur Verdampfung bringen und hatte nun auch die Möglichkeit, die Quecksilbermassen und -dämpfe in der Quarzhülle ganz anders zu erhitzen, als in der gläsernen Behausung. So erhielt man bei starker Erhitzung der Lampen und bei starkem Quecksilberdruck in der Lampe selbst ein kräftiges Licht, das zwar noch einen grünlichen Stich besaß, aber doch immerhin so weit weiß war, daß eö beispielsweise für Straßenbeleuchtungen verwendbar wurde. Dabei zeigte diese Quarzquecksilberlampe einen außerordentlich günstigen Wirkungsgrad.

Während so das Bogenlicht ebenfalls eine ständige Verbilligung und eine ständige Vereinfachung der Bedienung anstrebte, wandte sich auch die Gastechnik der Schaffung von gewaltigen Jntensivbrennern zu. Bereits der alte Siemenssche Regenerativbrenner mit seinen 300 Normalkerzen bedeutete ja schon einen Schritt auf diesem Wege. Nach der Erfindung des Gasglühlichts war natürlich der Glühstrumpf in entsprechender Vergrößerung das gegebene Mittel. Weiter gelang eö aber auch, durch eine Veränderung des Brennstoffs, entweder durch Verwendung

von Preßgas (Mb. 117 bis 119)/ das sich, entsprechend mit Luft gemengt, zu einer besonders intensiven Stichflamme entwickelte, zum Beispiel bei dem Millenniumlicht, oder aber auch durch die Einführung von reinem Sauerstoff an Stelle der Verbrennungsluft (Nürnbergerlicht), die Leuchtkraft zu erhöhen und Gasglühlichtflammen von früher ungeahnter Stärke zu erzeugen. So war beispielsweise auf der Erfindungsausstellung zu Berlin im Jahre 1907 eine Preßgaslampe ausgestellt, die 3000 Normalkerzen, das heißt so viel wie etwa zwei recht starke Bogenlampen erzeugte. Dabei ist die Wirtschaftlichkeit dieser Jntensiv-brenner eine sehr hohe, so daß sie an vielen Stellen dem Bogenlicht den Rang streitig machen. Es ist also auch auf dem Gebiet der Straßenbeleuchtung der Kampf zwischen Gas und Elektrizität noch keineswegs entschieden, obwohl die Dinge hier für das elektrische Licht noch günstiger liegen als auf dem Gebiet der Jnnenraumbeleuchtung.

Bei unseren bisherigen Betrachtungen haben wir in der Hauptsache Temperaturstrahler als Lichtquellen kennen gelernt, das heißt Körper, die bei stärkerer Erhitzung, bei höherer Temperatur Licht ausstrahlen. Dabei müssen wir zwischen sogenannten schwarzen oder grauen Strahlern einerseits und selektiven Strahlern anderseits unterscheiden. Der Kohlenstoff in den Kohlenfäden der Glühlampen und den Kohlenstiften der Bogenlampen ist ein schwarzer Strahler, ein Körper, der Strahlen aller Wellenlängen verhältnismäßig gleichmäßig ausstrahlt. Die Drähte aus Osmium, Tantal und Wolfram gehören als graue Strahler in die gleiche Kategorie. Bei allen diesen Stoffen ist die Lichtausbeute bei den bisher erreichbaren Temperaturen recht ungünstig. Selbst bei der höchsten bisher wirklich erreichten Temperatur, derjenigen des Bogenlampenkraters von etwa 4500 Grad

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Abb. i iy. Die Königstraße in Stuttgart mit Pharos-Preßgas-Beleuchtung

Celsius wird der bei weitem größte Teil der zugesührten Energie noch in Form dunkler Wärmestrahlen in den Raum geschickt. Wirklich günstig könnten diese Temperaturstrahler als Lichtquellen nur arbeiten, wenn es gelänge, sie bis auf die Temperatur der Sonnenoberfläche von rund 6000 Grad Celsius zu bringen. Dann würde der größte Teil der zugeführten Energie in den Bereich des sichtbaren Spektrums fallen, und die Färbung eines bis zu diesem Grad erhitzten Temperaturstrahlers würde durchaus derjenigen des reinen Sonnenlichts entsprechen.

Im offenen Lichtbogen kann man die Temperatur aber nicht höher treiben als bis auf 4500 Grad. Bei dieser Temperatur verdampft die Kohle, ohne sich vorher zu verflüssigen. Eine größere Energiezufuhr hat nur ein schnelleres Abbrennen der Kohlenstifte zur Folge, ebenso wie ein stärkeres Feuer unter einem Teekessel nur ein schnelleres Verdampfen deS Wassers bewirkt, ohne dessen Temperatur irgendwie zu erhöhen.

Professor Lummer in Breslau hat interessante Versuche mit Lichtbogen in druckfesten Gefäßen gemacht und kommt zu der Schlußfolgerung, daß man bei Druckerhöhungen bis auf einige 70 Atmosphären sehr wohl die Sonnentemperatur erreichen könne. Praktische Versuche von Matthiesen haben aber leider gezeigt, daß dabei allerlei Nebenerscheinungen auftreten, die die Benutzung dieser Erscheinungen für die Beleuchtungstechnik und die Schaffung von Druckbogenlampen vorläufig noch in unabsehbare Ferne rücken.

Man hat sich dann bemüht, die Temperatur des Wolframdrahts weiter zu erhöhen. Diesem Bestreben war kurz vor dem Ausbruch des Weltkriegs ein merklicher Erfolg beschieden. Wenn man den haarfeinen Wolframdraht in Form nadelfeiner Spiralen aufwickelt und nicht in der luftleeren Glasglocke, sondern in einer mit Stickstoff oder einem der trägen Edelgase gefüllten Glocke brennen läßt, kann inan die Erhitzung so weit treiben, daß man eine Lichtausbeute von einer Normalkerze für ein halbes Watt, also das Doppelte der einfachen Wolframlampen erhält. So entstand die Halbwattlampe, durch die der Preis der elektrischen Beleuchtung nochmals auf die Hälfte reduziert wurde. Leider aber ist es bei den gebräuchlichen Lichtnetzspannungen von 220 Volt nur möglich, diese Lampen in Größen von 100 Watt, das heißt von 200 Kerzen aufwärts zu bauen. Da wir aber nach dem Weltkrieg keine Licht- und Energieverschwendung mehr treiben dürfen, wendet man überall, wo Wechselstrom zur Verfügung steht, mit Vorteil kleine Lampentransformatoren an. Man kann dann Halbwattlampen für bequem niedrige Spannungen und beliebig geringe Lichtstärken verwenden. Eine derartige Tischlampe nimmt nur 5 Watt aus dem Lichtnetz, beleuchtet die Schreibtischfläche vollkommen ausreichend und ist selbst bei den hohen Stromtarifen der Nachkriegszeit noch erstaunlich billig.

Eine andere Art der Temperaturstrahler sind die selektiven Strahler. Ihre bekanntesten Vertreter sind die Oxyde des Zer und des Thor, die in der glücklichen von Auer gefundenen Mischung zum größeren Teil innerhalb des sichtbaren Spektrums strahlen. Die Erfinder haben sich daher in den letzten dreißig Jahren den Kopf zerbrochen, diese Oxyde auch in elektrischen Lichtquellen durch Erhitzung

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Abb. i2o. Die BogemGlühlampe

i.Die erste Form der Bogenglühlampe, r. Verbesserte Form. 3. Eine besonders wirksame Lampe

nutzbar zu machen. Aber alle Versuche, Metallfäden damit zu überziehen, sind fehlgeschlagen. Es bilden sich dann in der Glut Oxyde des Fadenmetalls, und die ganze Lampe geht schnell zu Bruch. Nimmt man aber reine Oxydstäbe, so kommt man letzten EndeS wieder auf die Nernstlampe mit allen ihren Schwächen zurück. Nur in der Bogenlampe (Abb. 120) ist es geglückt. Hier hat man Kohlenstäbe mit Zusätzen der beiden Oxyde hergestellt und damit Bogenlampen von hervorragend gutem Wirkungsgrad geschaffen.

Selektive Strahler sind auch viele Metalldämpfe. Der hohe Wirkungsgrad der Quecksilberdampflampe rührt daher, daß sie fast ausschließlich im grünen und violetten Teil des Spektrums strahlt. Man sucht daher Kombinationen solcher selektiv strahlenden Dämpfe, um durch deren Zusammenwirken ein weißes Licht zu erzeugen. Hierher gehören die neuen Nernstpatente aus dem Jahre 1918 auf Salzdampflampen und Salz- und Quecksilberdampflampen. Bisher haben diese Arbeiten des bekannten und auf anderen Gebieten erfolgreichen Erfinders aber noch nicht zu praktisch benutzbaren Lampen geführt.

Die bisher besprochenen Arten der Lichterzeugung gehören immer noch in das Gebiet der Temperaturstrahlung. Sie sind dadurch gekennzeichnet, daß unter den: Einfluß chemischer Vorgänge (Verbrennungen) oder elektrischer Energie eine allgemeine unregelmäßige Vibration der Moleküle entsteht. Die neuere Physik steht dabei im Gegensatz zu der früheren Auffassung auf dem Standpunkt, daß nicht nur das Molekül, sondern auch das Atom ein aus vielen kleineren Systemen zusammengesetztes Gebilde ist. Um die treffenden Worte eines englischen Physikers zu gebrauchen: ein Atom ist ein komplizierteres Ding als ein Klavier. Man nimmt an, daß es Gruppen einzelner Elektronen enthält, jene kleinsten Teilchen negativer Elektrizität, die an Masse ungefähr zweitausendmal kleiner sind als Wasserstoffatome. Die Theorie behauptet dann weiter, daß diese Systeme etwa ebenso wie Stimmgabeln bestimmte Eigenschwingungen besitzen und durch die regellosen Stöße der Moleküle veranlaßt werden, im Rhythmus ihrer S.d.T.i.

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Eigenschwingungen zu vibrieren. Aus dieser Theorie erklärt sich neben vielem anderen jedenfalls auch ungezwungen der schlechte Wirkungsgrad aller auf schwarzer Temperaturstrahlung beruhenden Lichtquellen. Das Verhältnis liegt immer so, daß man nur die Oktave des sichtbaren siebenfarbigcn Spektrums haben will und durch eine wilde Bewegung die Tasten für mindestens acht Oktaven anschlägt. Es klingen dann, um den Vergleich des optischen und akustischen Bildes weiter zu führen, außer

Abb. 121. Neonbogenlampe a) Nickelanode b) Kathode

der mittleren Oktave, die dem sichtbaren Spektrum entspricht, auch alle Töne nach der Baßseite, das heißt es gibt reichlich infrarote und Wärmestrahlung, und es klingen weiter die Töne nach der Diskantseite, das heißt es gibt ultraviolette Strahlung. Die Verhältnisse würden mit einem Schlage viel günstiger, wenn man ein Klavier mit nur der einen wirklich gewünschten Oktave besäße. Das würde einem selektiven Strahler entsprechen, dessen Strahlung nur die sichtbare Oktave des Regenbogens umfaßt. Leider kennen wir aber solche Strahler nicht. Der Quecksilberdampf wäre einem Klavier zu vergleichen, das überhaupt nur zwei Tasten für den grünen und den violetten Ton der sichtbaren Oktave besitzt.

Es gibt nun noch eine andere Art des Leuchtens, die sogenannte Lumineszenz, die mit der Temperatur nichts zu tun hat. Als Ursachen der Lichtentstehung werden dabei wieder die Schwingungen der Elektronensysteme oder auch einzelner Elektronen angenommen. Diese können durch die verschiedensten Anstöße, zum Beispiel durch Elektrizität, durch chemische Umsetzungen, durch grobe mecha-nische Erschütterungen und unter Umständen auch durch Wärine, ja auch durch vorhergehende Belichtung hervorgerufen werden. Dementsprechend redet man von Elektrolumineszenz, Chemolumineszenz und dergleichen mehr. Für die Zwecke der Beleuchtung kommt in erster Linie die Elektrolumineszenz in Betracht. Schon das Leuchten des Quecksilberdampfs in der Quarzröhre ist wahrscheinlich mehr Lumineszenz als Temperaturstrahlung. Mit reiner Elektrolumineszenz haben wir

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es ferner bei dem Röhrenlicht zu tun, bei denr Gase, wie Neon, Stickstoff und dergleichen mehr, infolge des Durchgangs hochgespannter Elektrizität, das heißt durch frei fliegende Elektronen, zum Leuchten gebracht werden (Abb. 121 und 122).

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Nachdem die Beleuchtungstechnik bei den Temperaturstrahlern hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit erreicht zu haben scheint, was zu erreichen war, hat sie sich in den letzten Jahren mit erhöhtem Eifer auf die Ausbildung der Lumineszenzstrahler m m- LKmmlampe für gmorfm, Auf der einen Seite ist an der Berat Negative Elektrode^) positive befferung des Röhrenlichts gearbeitet worden. Es

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sind neben den älteren tind schon seit längerer

Zeit bekannten Röhrenlichtanlagen kleinere Lichtquellen von 50 bis 100 Kerzenstärken geschaffen worden. Man hat weiter sogar kleine Glimmlichtlampen öott nur 5 bis 10 Kerzenstärken gebaut, bei denen sich unter dem Einfluß von frei fliegenden Elektronen die Elektroden einer stark evakuierten Glasbirne mit einer leuchtenden Hülle überziehen. Die Theorie gibt jedenfalls die Hoffnung, daß es auf diesem Wege gelingen kann, Lichtquellen mit einem sehr hohen Wirkungsgrad zu schaffen. Die Praxis dieser Lichtquellen aber steht zurzeit eben erst im Anfang ihrer Entwicklung.

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Adb. 123. Leuchtfeuer auf Helgoland

Von der alten biederen Dllampe, die mit 3 bis 4 Normalkerzen die Straßen der Städte noch vor hun-dertundfünfzigJahrenbeleuchtete, sind wir über Petroleum und Gas zu Beleuchtungskörpern gekommen, die Tausende von Normalkerzen erzeugen und eine Helligkeit hervorzaubern, die uns das Licht des Tages kaum vermissen läßt, aber freilich sofort verblaßt, wenn wir daö Licht unseres Zentralfeuers, der Sonne, zum Vergleich heranziehen.

Wir machen uns von den wahren Helligkeitsunterschieden ja schwer eine richtige Vorstellung, weil unser Auge sich fortwährend akkommodiert. So wird es zunächst unglaublich erscheinen, daß das schönste und hellste Vollmondlicht, bei dem wir doch meilenweit sehen können, sechshunderttausendmal schwächer ist als das volle Licht eines wolkenlosen Sommertags. In der Tat beträgt nach den Untersuchungen von Langley die Stärke der vollen Sonnenbeleuchtung auf der Erdoberfläche im Durchschnitt 288 000 Meterkerzen oder Lux. Es ist dies jene Helligkeit, die wir beispielsweise auf einem Buche haben, auf das die Strahlen der hochstehenden Sommersonne vom wolkenlosen Himmel herabfallen. Wenn wir uns erinnern, daß, wie vorstehend ausgeführt, 50 Lux, das heißt der sechstausendste Teil dieser Beleuchtung, uns in Hör- und Zeichensälen völlig ausreichend erscheint, so tritt uns die Akkommodationsfähigkeit unseres Auges erst recht ziffernmäßig vor das Bewußtsein. Wir lernen aber auch ferner den Lichthunger unserer Zeit begreifen. Solange man nichts Besseres hatte, solange die Talgkerze das ultimum refugium an dunklen Winterabenden war, mußte diese Akkommodationsfähigkeit herhalten, und man schrieb und strickte bei einer Flächenhelligkeit von 2 bis 3 Lux, während man jetzt 50 hat und gern 500 hätte.

Die Schuhmacher aber wußten sich früher schon zu helfen. Sie hingen vor ihr Talglicht eine mit Wasser gefüllte runde Glaskugel, die sogenannte Schuster-kugel, die wie eine große Sainmellinse wirkte und das gesamte aus der Kerze auf sie treffende Licht auf das kleine Arbeitsfeld konzentrierte. Durch die Schusterkugel betrachtet, wurden aus 1 Normalkerze rund 100 Normalkerzen. Die gleiche Berechnung wird heute noch für einen, freilich ungleich komplizierteren Apparat, für die Spiegel- und Linsenanordnung der Leuchttürme benutzt, und beispielsweise wird die Intensität des Blinkfeuers vom Helgoländer Leuchtturm (Abb.i2z) auf 30 Millionen Normalkerzen angegeben. In Wirklichkeit hat die betreffende Bogenlampe nur etwa 3500 Normalkerzen. Ihr Licht wird aber durch einen exakten Parabolspiegel derartig zu einem Bündel konzentriert und ohne Streuung in die Ferne gesandt, daß es in den in Betracht kommenden Entfernungen, in denen die Schiffer daS Feuer beobachten, ebenso wirkt, wie ohne Spiegelapparat nur ein Feuer von 30 Millionen Kerzen wirken könnte. — Ähnliche Scheinwerfer werden in neuerer Zeit auch auf Lokomotiven benutzt. Ein Teil des Strahlenbündels beleuchtet dabei die Bahnstrecke nach vorn, ein anderer Teil wird senkrecht nach oben geworfen. Die Lokomotive wird dadurch in Terraineinschnitten und anderen unübersichtlichenStellen weithin sichtbar. Unsere Abb.124 zeigt zwei sich begegnende, mit solchen Scheinwerfern ausgestaltete Lokomotiven.

Auch das parallel gerichtete Sonnenlicht ist mit bestem Erfolg zur Abgabe von Lichtsignalen benutzt worden. Hier braucht der ganze Apparat nur in einem kleinen, aber völlig ebenen Handspiegel zu bestehen. Mit solchen Spiegeln werden über 200 und mehr Kilometer gut sichtbare Lichtblitze geworfen, und es ergibt sich die scheinbar widersinnige Tatsache, daß man am sonnenklaren Tag auf weitere Entfernung merkbare Lichtsignale geben kann als während der Nacht, obwohl an sich jede künstliche Lichtquelle natürlich bei Dunkelheit weiterhin sichtbar ist als bei Tage.

Zu einer Zeit, da im täglichen Leben noch die Rüböllampe vorherrschte, wollte man namentlich für die Projektionsapparate, die sogenannten Sonnenmikroskope, eine möglichst kleine, aber desto intensivere Lichtquelle haben, gleichviel, wie hoch sich deren Kosten beliefen. Diesem Bedürfnis entsprach die Erfindung deS Ingenieurs Drummond, der tm Jahre 1826 Kalk- oder Magnesiastifte durch ein Wafferstoff-Sauerstoffgebläse in hellste Weißglut versetzte und dadurch das nach ihm benannte Kalklicht erzeugte. Vorübergehend spielte dieses eine bedeutende Rolle und wird heute noch in Wanderkinos benutzt.

In der Neuzeit hat die Elektrotechnik dem elektrischen Lichte selbst einen starken Rivalen im Azetylenlicht geschaffen. Bereits im Jahre 1862 hatte der große deutsche Chemiker Wühler entdeckt, daß beim Erhitzen eines Gemenges von Kohlenstoff und dem Metall des Kalkes, dem Kalzium, sich eine Verbindung dieser beiden Stoffe, das Kalziumkarbid, bilde und daß dieses beim Zusammenbringen mit Wasser Azetylengas entwickle, das im geeigneten Brenner mit blendendweißer Flamme verbrennt. Diese Entdeckung erhielt praktische Bedeutung, als die Starkstromtechnik ihre großen Fortschritte machte und durch die Verwertung der natürlichen Wasserkräfte elektrischer Strom in großen Mengen und zu sehr billigem Preise erhältlich wurde. Man kam dadurch in die Lage, im elektrischen Ofen wirtschaftlich Temperaturen von 3000 und mehr Grad zu erzeugen, und nun war es nicht mehr nötig, das reine Kalzium zu nehmen. Es genügte, wenn man ein Gemenge von gewöhnlichem Koks und billigem Kalk zusammenbrachte. In der Hitze des elektrischen Ofens wurde die Verwandtschaft der Kohle zum Kalzium größer als diejenige des Sauerstoffs, und während dieser sich vom Kalzium trennte, vereinigte sich das Metall mit der Kohle zu Kalziumkarbid.

Bringen wir Kalziumkarbid mit Wasser zusammen, so zersetzen sich beide Körper. Der Sauerstoff des Wassers vereinigt sich mit dein Kalzium zu Kalk. Der Wasserstoff des Wassers bildet mit dem Kohlenstoff einen Kohlenwasserstoff, und zwar derartig, daß zwei Kohlenstoffatoine unter sich dreimal gebunden sind, sich gewissermaßen drei Hände reichen und nur je eine vierte Hand für den Wasserstoff freibleibt. Bei den Kohlenwasserstoffen der Methanreihe, die wir im vorigen Abschnitt kennen lernten, war dies nicht der Fall. Hier war jede irgendwie verfügbare Hand der Kohlenstoffatome mit Wasserstoffatomen besetzt. Daher nennt man die Kohlenwasserstoffe der Petroleumreihe gesättigte Kohlenwasserstoffe, während das Azetylen ein ungesättigter Kohlenwasserstoff ist. Es wäre denkbar, zwei Bindungen des Kohlenstoffs aufzumachen und die dadurch frei werdenden vier Kohlenstoffhände oder Valenzen mit Wasserstoff zu besetzen. Die Verbindung ist also gewissermaßen noch nicht mit Wasserstoff gesättigt. Praktisch macht sich der große Kohlenstoffgehalt durch eine gewisse Neigung zürn Rußen bemerkbar. Wenn wir Kalziumkarbid einfach ins Wasser werfen und die Gasblasen anzünden, erhalten wir eine rötliche Flamme, von der dichte Rußflocken abgehen. Wenn wir jedoch das Azetylengaö unter stärkerem Druck durch feine Haarröhren austreten lassen, so erhalten wir eine blendendweiße, außerordentlich helle Flamme.

Zunächst bestand entschieden die Tendenz, daS Azetylengaö ziemlich entfernt vom Verbrauchöort aus de,n Karbid zu entwickeln, durch kräftige Pumpen zu

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Abb. 124. Begegnung von zwei Lokomotiven mit elektrischen Scheinwerfern

komprimieren und dann für die Speisung von Wagenlaternen und dergleichen mitzunehmen. Nun haben wir aber in i Kilogramm Kalzmmkarbid, das kaum i Liter einnimmt, 300 Liter Azetylengas. Man hätte also das GaS auf 300 Atmosphären komprimieren müssen, um ähnliche günstige Raumverhältnisse zu schaffen. Sehr bald zeigte sich das Verhängnisvolle dieses Unterfangens. Das Azetylen zeigte bereits bei mäßigen Kompressionen eine starke Neigung zu Explosionen. Zahlreiche Katastrophen kennzeichnen daher die Anfänge der Azetylenindustne, und man hat diesen Weg völlig verlassen. Im allgemeinen gilt heute die Regel, das Kalziumkarbid möglichst weit zu transportieren und die Azetylenentwicklung möglichst kurz vor dein Verbrauch einzuleiten. Die Karbidzersetzung kann nach drei verschiedenen Verfahren erfolgen. Bei dem ersten wird das Karbid den: Wasser zugeführt; bei dem zweiten fließt das Wasser auf das Karbid; bei dem dritten Verfahren werden Wasser und Karbid abwechselnd miteinander in Berührung gebracht und getrennt. Als Beispiel eines nach dem dritten Verfahren arbeitenden Apparats bringen wir in Abb. 125 einen speziell zum Speisen der Laternen von Automobilen dienenden Apparat. Die Karbidbehälterbüchse E hängt im äußern Wasserbehälter; beide besitzen besonderen Deckelverschluß. Das Wasser tritt bei Öffnung des Hahnzeigers A durch Steigrohr B und eine dieses umgebende durchlöcherte Schutzhülse O'zum Karbid. Bei zu starker Gasentwicklung drängt der Gasdruck das Wasser zurück. Bei Zustellung des Hahnzeigers wird der Kanal H geöffnet, durch den die Nachentwicklung entweicht. Hier ist also in erster Linie auf einfache Handhabung, leichte Beschickung und solide Ausführung Bedacht genommen.

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Abb. 125. Tragbarer Azetylenapparat

Dem Schweden Gustav Dalön ist eine Ausnutzung des Azetylens gelungen, die ihm den Nobelpreis für Physik eintrug und deren Tragweite sehr bedeutend ist. Dalön befaßte sich mit der Lösung von Gasen, speziell von AzetylengaS in Flüssigkeiten zu dem Zweck, diese Gase zu speichern. Das einfachste Speicherungsverfahren besteht bekanntlich darin, daß man Gas unter Druck in einen Behälter pumpt. Dabei gilt innerhalb weiter Grenzen das Gesetz von Mariotte. In der Praxis hat dieses Verfahren mancherlei Schattenseiten. Erstens werden die Behälter bei allzu starkem Druck unverhältnismäßig schwer und teuer, zweitens

Die Erzeugung von Licht

verträgt manches Gas die wertgehende Kompression nicht. Leuchtgas scheidet zum Beispiel dabei manche Bestandteile in flüssiger Form aus und brennt danach nur noch mit einer sehr schwach leuchtenden Flamme. Azetylen zeigt bei einem verhältnismäßig geringen Druck bereits die von uns hervorgehobene unangenehme Tendenz zu explodieren. Schließlich bedeutet jeder Gas unter starkem Druck fassende Behälter eine gewisse Gefahr. Nun besitzen manche Flüssigkeiten die Eigenschaft, große Gaömengen bei verhältnismäßig geringem Druck zu binden und nach dem Aufhören des Druckes wieder freizugeben. So bindet das flüssige Azeton sehr große Azetylenmengen, und auf diesem Umstand basiert die Technik des Azetylen diffous, des aufgelösten Azetylens. Dalen fand die Anfänge dieser Technik bereits vor, hat sie aber recht glücklich weiter ausgebildet, derart, daß man heute direkt von Gasakkumulatoren sprechen kann.

Nach dem neuen Verfahren enthalten die Behälter zunächst eine poröse Masse, die in der Hauptsache aus Zement, Holzkohle, Asbest und Kieselgur besteht, wobei die Mischung Fabrikationsgeheimnis bleibt. Bei ihrer Herstellung ist zu berücksichtigen, daß sie einmal porös genug sein muß, um große Azeton-Azetylenmengen aufnehmen zu können, anderseits aber dicht genug, um einer etwa irgendwo einsetzenden Explosion Widerstand zu bieten und diese zu ersticken. Diese Masse wird nach der Mischung io Stunden hindurch in besonderen Vorrichtungen geschüttelt, um eine vollkommene Gleichmäßigkeit zu erzielen, und dann wochenlang in einer Trockenkammer einer Temperatur von 250 Grad ausgesetzt, um jedes Atom Wasser auszutreiben.

Derartig vorbereitet wird sie in die Behälter gebracht und mit dem Azeton getränkt. Das Azeton saugt das Azetylengas gierig in sich auf. Schon bei 1 Atmosphäre Druck und 15 Grad Celsius schluckt es das Fünfundzwanzigfache feines eigenen Volumens an Azetylen, also eine Gasmenge, die man sonst nur durch einen Druck von 25 Atmosphären derartig komprimieren könnte. Bei weiterer Drucksteigerung nimmt aber das Absorptionsvermögen noch ganz gewaltig zu, und bei 15 Atmosphären, die in der Praxis gut zulässig sind, nimmt 1 Liter Azeton 357 Liter Azetylen auf. Man erhält also nach diesem Verfahren eine Speicherungsmöglichkeit, die nur durch einen Druck von nrehreren hundert Atmosphären zu erreichen wäre, praktisch dagegen überhaupt nicht durchführbar ist.

Die Leistungen dieser neuen Speicherungsart kommen nun in einer gewaltigen Verlängerung der Leistungsdauer zum Ausdruck. Beispielsweise brauchen Leuchtbojen, die nach dem Kompressionsverfahren etwa monatlich neu gefüllt werden mußten, jetzt nur in jedem Jahr eine neue Füllung. Bei Eisenbahnbeleuchtungen verlängert sich der Zeitraum zwischen zwei Füllungen der Rezipienten derartig, daß er mit den gewöhnlich alle drei Monate in den Werkstätten vorgenommenen Wagenrevisionen zusammenfällt und die Füllung der Behälter ebenfalls in der Werkstatt vorgenommen werden kann.

In besonderem Maße hat Dalen weiter aber die Ausnutzung dieses so gespeicherten Gases ausgebildet. Seine Arbeiten gehen dahin, eine kleine, sehr heiße und sehr stabile Flamme zu bilden, die die Benutzung sehr kleiner und entsprechend widerstandsfähiger Strümpfe gestattet und trotzdem große Lichtmengen sehr

Abb. ia6

wirtschaftlich erzeugt. Erleichtert wurde diese Aufgabe durch den Umstands daß das Gas von Anfang an unter großem Druck zur Verfügung steht und die Arbeit, die bei seiner Ausdehnung frei wird, zu einen: energischen Ansaugen von Luft verwendet werden kann. Nach seinem System geht das Gas aus dem Azetonbehälter zunächst durch ein Reduzierventil in die sogenannte Mitteldruckleitung und wird dabei auf 0,35 Atmosphären expandiert. Aus der Mitteldruckleitung tritt es in den Mischraum, in dem es die zur vollständigen Verbrennung ausreichende Luftmenge ansaugt, sich vollständig mit dieser vermischt und dabei auf 40 bis 50 Millimeter Wassersäule weiter expandiert. Dies Gemisch fließt dann durch die Niederdruckleitung zu den ebenfalls gut durchkonstruierten Brennern und bringt hier die Strümpfe zuin Glühen. Die Ausbeute ist dabei eine derartige, daß für die Kerzenstunde nur 0,17 Liter verbraucht werden. Dieser außerordentlich geringe Satz gegenüber dem rund 1 bis 0,9 Liter be-

Davysche Sicherheitslampe

tragenden Gasverbrauch bei gewöhnlichen Leuchtgasbrennern pro Kerzenstunde spricht wohl am besten für die Bedeutung der Dalönschen Erfindungen und Konstruktionen.

Recht eigentlich kann man das Kalziumkarbid als gespeichertes elektrisches Licht, als tragbare elektrische Arbeit bezeichnen. Wollten wir eine ähnliche Licht-inenge, wie sie beispielsweise 1 Kilogramm Kalziumkarbid uns liefert, auf elektrischem Weg aus Batterien erzeugen, so müßten wir wenigstens 50 Kilogramm Batteriegewicht mitschleppen. Die transportablen elektrischen Lampen sind daher immer noch unhandlich schwer und können mit der einfachen Azetylenfahrradlampe in keiner Weise wetteifern.

In den Kohlenbergwerken gelangten den eigenartigen Verhältnissen besonders angepaßte Lampen zur Anwendung, und zwar ohne Benutzung des elektrischen Stromes. Es sind dies die Sicherheitslampen, nach ihrem ersten Erfinder wohl auch Davysche Lampen genannt. Wie bekannt, treten ja in den Steinkohlengruben gelegentlich gewaltige Mengen brennbarer Kohlenwasserstoffe auf, die, mit Luft gemischt, ein explosibles Gemenge, die so gefürchteten schlagenden Wetter bilden. Es muß durchaus vermieden werden, diese Wetter zur Entzündung zu bringen, da ihre Explosion starke Beschädigungen der Grube und Tötung und Erstickung zahlreicher Bergleute bedeutet. Anderseits verlangt irgend eine Benzin- oder Petroleumflamme, die dem Bergmann bei seiner Arbeit leuchten soll, die Zuführung frischer Verbrennungöluft, da sie, etwa luftdicht eingeschlossen, natürlich sofort erlöschen würde. Davy fand nun ein glückliches Mittel, der Flamme die Luft zuzuführen, ihr aber die Erzeugung von Explosionen unmöglich zu machen, in Form einer feinen Drahtgaze. Seine Lampe ist, wie unsere Abb. 126 zeigt, völlig eingeschlossen, und zwar im untern Teile durch einen Glaszylinder, der daö Licht ungeschwächt ins Freie läßt, in ihrem obern Teile von einem Drahtgazezylinder, der die Luft hindurchtreten läßt. Solange diese nun keine schlagenden Wetter enthält, wird die Lampe ordnungsgemäß mit weißer,

leuchtender Flamme brennen. Sobald indes Kohlenwasserstoffe durch die Drahtgaze treten, verbrennen sie in der Nähe der Flamme und umgeben diese mit einem bläulichen Mantel. Die Verbrennung kann jedoch nicht über das Drahtgazenetz nach außen hinwegschreiten, weil die blaue Flamme an dem Mctallgewebe eine derartige Abkühlung erfährt, daß sie nach außen hin nicht weilerzünden kann. Dieser Schutz dauert so

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Abb. 127. Eine Büste, durch Mikroben erleuchtet

lange, bis sich das Drahtnetz auf helle Rotglut erwärmt hat, also jedenfalls mehrere Minuten. Während dieser Zeit kann sich der Bergmann, der sofort durch die blau und nur noch dunkel brennende Flamme auf die schlagenden Wetter aufmerksam wird, in Sicherheit bringen und die Lampe vor dem Eintreten von Rotglut an der Gaze löschen. '

Durch die Erfindung und Einführung der Davyschen Sicherheitslampe ist die Arbeit in den Steinkohlengruben um vieles sicherer und gefahrloser geworden. Freilich müssen die Bergleute, wie so mancher andere, zu ihrem Glücke gezwungen werden. Man muß die Lampen mit besonderen Verschlüssen versehen, die nur außerhalb der Grube von einem Lampenmeifter unter Benutzung eines starken Magneten von bestimmter Form geöffnet werden können. Ohne diese Vorsichtsmaßregel würde mancher leichtsinnig seine Lampe unter Tag öffnen und damit die größten Gefahren heraufbeschwören. Um dem Bergmann trotzdem die Möglichkeit zu geben, etwa erlöschende Lampen gefahrlos wieder anzünden zu können, bringt man innerhalb der Drahtgaze ein Schlagwerk an, das ähnlich wie ein Revolverhahn wirkt und kleine, in einem Papierstreifen untergebrachte Knallkapseln zum Explodieren bringt, deren Feuer dann den Benzindocht entzündet. Das Aussehen einer solchen Lampe, sowie die Anordnung der Flamme und der Schutzhülle wird durch unsere Abb. 126 gut veranschaulicht.

In den bisherigen Betrachtungen spielte die Wirtschaftlichkeit eine große Rolle. Wir sahen wieder und immer wieder, wie die wirtschaftliche Lichtquelle schließlich den Sieg behält, wie die Bestrebungen der Techniker in der Haupssache immer S.d.T.i.

darauf ausgehen, das Licht zu verbilligen. Diese Bestrebungen werden begreiflich, wenn wir die Wirtschaftlichkeit unserer Lichtquellen überhaupt vom physikalischen Standpunkt betrachten, wenn wir zunächst sehen, wieviel Energie in dem Beleuchtungsmittel, mag es nun Petroleum, Gas oder Elektrizität sein, überhaupt gespeichert ist, und wenn wir dann weiter sehen, wieviel Prozente von dieser Energie wirklich in Licht umgesetzt werden. Da zeigt sich alsbald, daß der Wirkungsgrad unserer gesamten Lichtquellen ein ganz miserabler ist. Beispielsweise werden in der gewöhnlichen Petroleumlampe nur etwa 1 bis 1V2 Prozent der chemischen Energie des Petroleums in Licht verwandelt. Rund 99 Prozent werden in Wärme umgesetzt. Unsere Petroleumlampe heizt, ein Umstand, der ja im Winter schließlich erträglich, im Sommer jedenfalls höchst überflüssig ist. Stellen wir uns einmal eine ideale Petroleumlampe vor, bei der 100 Prozent der Petroleumenergie in Licht umgesetzt werden, so müßte man mit einer Flasche Petroleum, die heute vielleicht drei Tage reicht, ein ganzes Jahr hindurch auskommen. Dieser Vergleich zeigt, wie billig ein theoretisch vollkommenes Licht sein könnte. Die Wirkungsgrade der elektrischen Lampen sind an sich besser, der Wirkungsgrad der besten Flammenbogenlampen mag sogar 7 bis 10 Prozent betragen, aber auch er ist jedenfalls noch um 90 Prozent vcrbesserungssähig, und das gleiche gilt von der Gasglühlichtbeleuchtung. Diese sämtlichen Lichtquellen kranken an dem Übelstand, daß es Temperaturstrahler sind. Nur die Ausbildung der Lumineszenzstrahler verspricht hier Besserung. Die Natur bietet uns mehr als ein Beispiel für solch kaltes Licht. Beispielsweise ist das Mondlicht, obwohl es von der Sonne stammt, infolge der Reflexion beinahe frei von Wärmestrahlen. Das gleiche gilt von den herrlichen elektrolumineszenten Erscheinungen des Nordlichts.

Endlich haben wir eine Reihe von Tieren und Pflanzen, die Licht ohne Wärme erzeugen. Da sind beispielsweise die bekannten Glühwürmchen, deren Laterne in Sommernächten in Hellem, grünem Licht erstrahlt. Ungleich Heller leuchten ihre tropischen Verwandten, die großen Glühkäfer, die man deshalb auch wohl in Haarnetzen als Schmuck zu tragen pflegt. In kaltem Licht erstrahlen ferner die Tieffeefische, die in ewiger Dunkelheit in einem Wasser von 2 bis 3 Grad unter Null leben und ihre Tentakeln lichterbesetzt ausstrecken, um Beute anzulocken. In kaltem Licht, aber in schönem Farbenspiel, erstrahlt das große Heer der Quallen, und kaltes Licht senden endlich die kleinsten Lebewesen, die Bakterien, aus. Das Meeresleuchten, jene zauberhafte und oft beschriebene Erscheinung verdankt ja den Seebakterien ihr Dasein. Aber auch auf dem Lande finden wir zahlreiche leuchtende Bakterien, und einige von ihnen besitzen die Eigenschaft der Lichtausstrahlung in so hohem Maße, daß man sie versuchsweise zu optischen Experimenten herangezogen hat. Wir treffen oft im Wald auf ein Stück faulendes Holz, das uns im Dunklen von weit her entgegenschimmert. Gelegentlich zeigt, auch ohne erkennenswerte Ursachen, eine Fleischspeise oder ein Kartoffelgericht in der Speisekammer solch lebhaftes Leuchten. In jedem Falle handelt es sich um leuchtende Bakterien, die wir bei einiger Vofficht zu einem schönen Versuch benutzen können. Wir kochen eine kräftige Fleischbouillon und versetzen sie so weit mit Gelatine, daß sie beim Erkalten erstarrt. Nun nehmen wir das leuchtende

Stück Holz oder die leuchtenden Kartoffeln, schaben Teile davon ab, bringen sie in die noch lauwarme Bouillon, verrühren das Ganze gut, gießen es in eine weithalsige Karaffe und überlassen es sich selbst. Auf dem guten Nährboden der Gelatinebouillon beginnen die Bakterien alsbald stark zu wachsen und erfüllen nach wenigen Tagen einen großen Teil desselben. In dem Maße dieses Wachstums nimmt auch die Leuchtkraft der Flasche zu, und nach wenigen Wochen strahlt sie ein gleichmäßiges mildes Licht aus. Unsere Abb. 127 veranschaulicht diese Strahlung und gibt eine Vorstellung von ihrer Lichtstärke. Es ist möglich, beim Schein dieses Bakterienlichts zu lesen, ja man hat dabei photographische

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Abb. 128. Ein Verkaufsraum mit Moorelicht-Beleuchtung

Die Erzeugung und Verwertung von Kraft

Allgemeines

Von Dr. Albert Neuburger

Anbeginn gründet sich alle Arbeit und damit jegliche Entwicklung auf yi nur drei Quellen der Kraft: die lebendige Kraft strömenden Wassers und /I strömender Luft, dann die chemischen Kräfte brennbarer Stoffe und end-lich die Muskelkraft der Lebewesen.

Während der Mensch primitiver Kulturentwicklung die Kräfte benutzen mußte, wie sie sich ihm gerade boten, wählt die moderne Technik für ihre Zwecke stets diejenige Art der Kraft aus, die ihr am vorteilhaftesten erscheint. Daß sie dies vermag, und zwar in zielbewußter Weise vermag, ist der Erkenntnis der Gesetzmäßigkeiten zu verdanken, denen die Kräfte bei ihrer Umwandlung unterliegen und die in dem Gesetz vonderErhaltungderKraft und damit in der Möglrchkeit, die Leistung einer jeden Kraft zu bestimmen, gipfeln.

Der Ausdruck „K r a f t" ist ein etwas veralteter. Zwar wird er in einzelnen Zweigen der Technik noch sehr viel gebraucht, und rnsbesondere in der Elektrotechnik spricht man von magnetischen Kraftlinien usw. Im allgemeinen jedoch wendet man statt ferner jetzt den Ausdruck „E n e r a i e" an, worunter man das Vermögen eines Körpers, Arbeit zu leisten, versteht. Auf den ersten Blick will es fast scheinen, als ob nur der bewegte Körper Energie besitzen könne. Nichts aber ist falscher als diese Ansicht. Auch den in Ruhe befindlichen Körpern wohnt Energie inne, die verschiedener Art sein kann. Wirst man zum Beispiel einen Stein auf das Dach eines Hauses, oder hebt man eine gewisse Menge Wasser in ein hochgelegenes Bassin, so verharren beide dort vollkommen unbeweglich. Je höher aber der Wurf war, oder je höher das Wasser gehoben wurde, desto größer ist die dem Stein oder dem Wasser innewohnende Energie geworden. Durch daS Hinaufbringen auf eine bestimmte Höhe mußte eine bestimmte Menge von Energie aufgewendet werden, um die Anziehungskraft der Erde zu überwinden. Diese Energie mußte umso größer sein, je größer die Höhe ist. Sie ist nun in dem Stein und in dem Wasser gewissermaßen aufgespeichert, und wenn wir den Stein herabfallen oder das Wasser durch eine Rinne wieder herunterfließen lassen, so können wir damit Arbeit leisten, und zwar umso mehr Arbeit, aus je größerer Höhe beide kommen. Trotzdem diese Körper also in ruhender Lage verharrten, war doch eine bestimmte Menge von Energie in ihnen vorhanden. Diese Art der Energie nennt man die r u h e n d e oder die p o t e n t i e l l e, und sie läßt sich, wie wir gesehen haben, in die Energie derBewegung, in die tätige, aktuelle oder kinetische umsetzen.

Auf der Umsetzung ruhender Energie in kinetische beruht unser gesamter Maschinenbetrieb, beruhen alle Leistungen unserer Technik. Bei jedem Vorgang, bei dem Arbeit geleistet wird, können wir diese Umwandlung beobachten. Die Arbeit, die wir beim Spannen einer Armbrust leisten, ist in deren gespannter Sehne als ruhende Energie aufgespeichert. Sie verwandelt sich in Bewegungsenergie, sobald wir abdrücken, und die geleistete Arbeit wird in Gestalt deS fortfliegenden Pfeiles sichtbar. Ziehen wir unsere Uhr auf, so wiederholt sich derselbe Vorgang. Wir teilen der Feder ruhende Energie mit, die sich in Bewegungsenergie umwandelt und als Arbeit durch die Umdrehung der Zeiger nutzbar gemacht wird.

Ruhende Energie ist auch in jedem Wasser vorhanden, das talabwärts läuft und das wir daher zum Antrieb von Mühlen oder von Turbinen verwenden können. Die Sonne war es, die ihm diese Energie mitgeteilt hat, denn sie hat das Wasser in Dampf verwandelt, es biö zur Höhe der Wolken gehoben, von wo es aus die erhöhten Punkte der Erdoberfläche niedergefallen ist, um von ihnen aus zu Tal zu rinnen.

Die Brennstoffe, die wir unter den Dampfkesseln verfeuern, enthalten ruhende Energie. Sie stammen, wie bei der Besprechung der Brennstoffe dargetan ist, aus toten Pflanzen, die Kohle sogar aus solchen, die vor unzähligen Jahren untergegangen sind. Auch diese Pflanzen sind einst unter dem belebenden Einfluß der Sonnenstrahlen entstanden. Die auf sie niedcrgestrahlte Wärme ist gewissermaßen in ihnen aufgespeichert, und wir sind es, die jetzt Nutzen aus ihr ziehen.

Von der Pflanze nährt sich das Tier, und so ist auch die in seinen Muskeln vorhandene Energie wiederum ein Produkt, das aus der Wärmeenergie hervorgeht, die von der Sonne auf uns niederstrahlt.

Auch der Wind entsteht durch Temperaturveränderungen, die durch die Sonnenwärme bewirkt werden, und wo wir auch Hinblicken, da werden wir finden, daß sich schließlich jegliche Art der von uns ausgenutzten Energie aufdieSon-nenenergie zurückführen läßt.

Verfolgen wir die Erscheinungen der Energie weiter, so werden wir manchmal auf Verhältnisse stoßen, bei denen sie plötzlich zu verschwinden scheint. Wir haben vorher von einem Stein gesprochen, den wir auf das Dach geworfen haben und der von da dann wieder zur Erde fällt. Solange er fällt, können wir seine Energie in Arbeit umsetzen, in dem Augenblick jedoch, wo er auf die Erde auftrifft, scheint sie verloren gegangen zu sein, denn wir können mit ihr keine weitere Arbeit leisten.

Ebenso ist es zum Beispiel mit einer Kanonenkugel. Die irrt Pulver aufgespeicherte gewaltige ruhende Energie wird im Augenblick der Entzündung in Bewegungsenergie umgesetzt, die sich in Form der Spannkraft der entstehenden Gase äußert. Sie überträgt sich auf das Geschoß, das aus dem Rohr fliegt. Wenn nun ein mächtiges zo,5-Zentimetergeschoß plötzlich auf eine Panzerplatte auftrifft, so hört jede Bewegung und damit jede Bewegungsenergie scheinbar auf. Wo sind sie hingekommen? Diese Frage findet sofort ihre Antwort, sobald wir die Panzerplatte berühren oder den vom Dach gefallenen Stein aufheben. Wir werden bemerken, daß die erstere heiß geworden ist und der letztere wenigstens

wärmer. Das Auftreten von Wärme beobachten wir überall, wo Bewegungsenergie sich plötzlich in Ruhe verwandelt.

Der Hammer, mit dem geschlagen wird, erhitzt sich, und die Hölzer, die der Wilde aufeinander reibt, um Feuer zu machen, fangen an zu brennen.

Eine für die Technik sehr wichtige Frage ist es nun, wie groß die Wärmemenge ist, die wir mit einer bestimmten Energie zu erzeugen vermögen. Joule und Hirn haben die ersten Berechnungen darüber angestellt, wie das Verhältnis von Energie und Wärme und umgekehrt ist. Sie haben gefunden, daß diejenige Wärmemenge, die imstande ist, i Kilogramm Master um i Grad Celsius zu erwärmen, und die wir eine Kalorie nennen, imstande ist, ungefähr 424 Kilogramm i Meter oder 1 Kilogramm 424 Meter hoch zu heben. Feuern wir daher in eine Dampfmaschine die Menge von Kohlen hinein, die notwendig ist, um 1 Kilogramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erhitzen, so wird uns diese Dampfmaschine, den Berechnungen der genannten Autorität zufolge, theoretisch 424 Meterkilogramm leisten. Wir sagen hier vorsichtigerweise „theoretisch", denn in Wirklichkeit leistet sie bedeutend weniger, und wir werden sogleich bei der Besprechung des „Nutzeffekts" darauf zurückkommen, in welcher Weise in der Technik die wirkliche Leistung zur theoretischen sich verhält.

Ehe wir jedoch hierauf eingehen, müssen wir des Mannes gedenken, der uns mit der für die Technik und für alle technischen Berechnungen so unendlich wichtigen Tatsache bekannt gemacht hat, daß die Energie niemals verschwindet, sondern daß sie sich nur in eine andere Form umwandelt, wie zum Beispiel in Wärme, daß sie also niemals verloren geht und daß die im Weltall vorhandene Energiemenge stets von gleicher Größe sein muß. Dieser Mann, der das G e s e tz v 0 n derErhaltungderKraft, wie er es nannte, beziehungsweise das Gesetz von der Erhaltung der Energie, wie es später genannt wurde, aufstellte, war ein Arzt, I u l i u s R 0 b e r t M a y e r, der am 2^ November 1814 in Heilbronn am Neckar geboren wurde. Eine Beobachtung, die vor ihm Tausende gemacht hatten, ohne sich etwas dabei zu denken, führte ihn zur Erkennung dieses wichtigen Gesetzes. Infolge seiner schwächlichen Gesundheit ließ er sich als Schiffsarzt anwerben und kam nach Batavia. Als er dort Eingeborene zur Ader ließ, sah er, daß das Blut, das aus ihren Venen entströmte, heller war als das der Europäer. Er forschte dur Ursache dieser merkwürdigen Erscheinung nach und kam zu dem Schluffe, daß der Körper der südlichen Völker bedeutend weniger Wärme produzieren müsse, als der jener Völkerschaften, die in kälteren Regionen wohnen, da ihnen ja ein Teil der zur Erhaltung des Lebens nötigen Wärmeenergie durch das heißere Klima, also durch die wärmere Luft, in der sie leben, zugeführt wird. Ihre Wärmeabgabe ist daher eine geringere.

Durch weiteres Nachdenken kam er zu der Erkenntnis, daß zwischen der Wärme und der von ihr hervorgebrachten mechanischen Arbeit eine bestimmte Beziehung bestehen müsse. Am i6.Juni 1841 faßte er das von ihm entdeckte GesetzvonderErhaltungderKraftin einer kleinen Abhandlung zusammen, die er der damals bedeutendsten wissenschaftlichen physikalischen Zeitschrift, den „P0ggend0rffschen Annalen" einsandte. Poggendorff

erkannte den Wert der Arbeit nicht und schickte sie zurück. Überhaupt ist es Julius Robert Mayer zu Lebzeiten niemals gelungen, sich durchzusetzen, und zahllose Gegner machten ihm viel zu schaffen, so viel, daß er zwei Selbstmordversuche unternahm und zuletzt verbittert starb.

Wir haben vorhin davon gesprochen, daß die Dampfmaschine nur theoretisch die der zugeführten Energie entsprechende Arbeit leistet und daß es in Wirklichkeit viel weniger ist, was wir aus ihr in Form nutzbringender Arbeit wiedergewinnen können. Wir haben ferner eben gehört, daß niemals Energie verloren geht, und wenn wir daher nachforschen, wohin denn die in der Dampfmaschine scheinbar verschwundene Energie geraten ist, so werden wir finden, daß sie teils in Form von Wärme von den Wänden der Zylinder ausgestrahlt wurde, daß sie sich infolge der Reibung der einzelnen Maschinenteile, durch die sich zum Beispiel die Achsen erwärmten, in Wärme umgesetzt hat usw. Die zugeführte Energie ist also tatsächlich voll und ganz in Arbeit umgesetzt worden, aber diese Arbeit war nur teilweise nutzbringend, zum anderen Teile rief sie unerwünschte Erscheinungen hervor.

Das Verhältnis der nutzbringenden Arbeit einer Maschine zu der Menge der zugeführten Energie nennt man den Wirkungsgrad oder Nutzeffekt. Wenn wir also zum Beispiel mit einem Maschinensatz 60 Prozent Wirkungsgrad erzielen, haben wir aus je 100 zugeführten Energieeinheiten 60 wiedergewonnen, während 40 durch Wärmestrahlung, Wärmeleitung, Reibung usw. verloren gingen.

Der Ausdruck „Energieeinheiten" legt uns die Frage nahe, wie wir die Energie messen. Für sie gibt es verschiedene Maße, je nachdem man wissenschaftliche oder technische Zwecke verfolgt. Wir haben uns in einem Werke, das dem Siegeslauf der Technik gewidmet ist, lediglich mit den Maßeinheiten, wie sie in der Technik gebräuchlich sind, zu beschäftigen. Dies sind die Pferdekraft und die Kilowattstunde. In Zukunft wird man wohl allgemein nur noch die Kilowattstunde als Einheit kennen, die allmählich international eingeführt werden soll.

Eine Pferdekraft ist keineswegs die Kraft, die ein Pferd zu leisten vermag. Selbst ein kräftiges Pferd wird, wenn man seine Durchschnittsleistung in Betracht zieht, kaum zwei Drittel einer technischen Pferdekrast zu schaffen imstande sein.

Der Begriff und der Ausdruck „Pferdekraft" stammen von keinem Geringeren als James Watt, dem Erfinder der Dampfmaschine. Die Art und Weise, wie er dazu kam, ist originell genug, um erzählt zu werden. In der Brauerei zu Witbrea in England sollte eine der ersten von Watt konstruierten Dampfmaschinen zur Aufstellung kommen, um ein bisher von Pferden getriebenes Pumpwerk in Tätigkeit zu bringen und also die Leistung der Pferde zu ersetzen. Der Brauer stellte nun, um eine möglichst leistungsfähige Maschine zu erhalten, die ebenso viel Wasser zu pumpen vermochte als ein starkes Pferd, die von einem Pferde gepumpte Wassermenge in der Weise fest, daß er ein kräftiges Tier unausgesetzt unter Peitschenhieben volle acht Stunden lang bis zur äußersten Erschöpfung arbeiten ließ. Auf diese Weise gelang eö ihm, die respektable Anzahl von S.d.T.I.

2 ooo ooo Kilogramm Wasser zu fördern. Dieses auf die in der Zeit von einer Sekunde vollbrachte Arbeit umgerechnete Resultat ergab, daß in dieser Zeit 75 Kilogramm Wasser i Meter hoch gehoben wurden, und diese Leistung legte Watt unter dem Namen „Horsepower" (Pferdekraft) von da an allen weiteren Berechnungen zugrunde. Demnach ist ein unter so abnormen Verhältnissen erreichtes Resultat, trotz seiner Unrichtigkeit, auch heute noch als die Ursache des technischen Begriffs der „Pferdekraft" zu betrachten.

Unter einer Pferdekraft versteht man also jene Arbeit, die geleistet wird, um in einer Sekunde 75 Kilogramm 1 Meter hoch zu heben oder um 1 Kilogramm 75 Meter hoch zu heben.

Was ist nun eine Kilowattstunde? Wollen wir die Leistung dahinfließendem Wassers, also eines Baches, messen, so brauchen wir nur seinen Druck und die Waffermenge zu bestimmen. Beide miteinander multipliziert, zeigen uns, welche Leistung wir mit dem Bache zu vollbringen vermögen. Der elektrische Strom gleicht einem dahinfließenden Bache. Wenn er durch eine Leitung hindurchströmt, so hat er eine gewisse Spannung, die dem Druck des Wassers entspricht, und eine gewisse, der Waffermenge vergleichbare „Stärke". Die Spannung wird in Volt gemessen, die Stromstärke in Ampere. Multipliziert man beide miteinander, so erhält man die Leistung ausgedrückt in einem Maße, das man nach dem Erfinder der Dampfmaschine Watt genannt hat; 1 Volt mal 1 Ampere ist i Watt, und 1000 derartige Watt sind 1 Kilowatt, 1 „Neupferd" oder i „Großpferd".

Die Beziehungen der Pferdekraft zum Kilowatt sind einfach. 736 Watt oder 0,736 Kilowatt sind eine Pferdekraft in allen Ländern, in denen das metrische System eingeführt ist. In England hingegen sind 746 Watt eine Pferdekraft. Wie man sieht, ist im allgemeinen eine Pferdekraft theoretisch etwa ³/₄ Kilowatt. Erzeugt man aber in der Praxis mit einer Dampfmaschine oder einem Gasmotor Elektrizität, so verliert man dabei einen Teil der Kraft, und der Elektrotechniker pssegt deshalb in der Regel die Pferdekraft mit 0,6 Kilowatt oder rund mit ²/₃ Kilowatt anzunehmen. Was vermag nun eine Pferdekraft zu leisten? Da wir Freunde des Fortschritts sind, so wollen wir die Leistungen auf die Kilowattstunde beziehen. 1 Kilowatt, das eine Stunde lang wirkt, ist eine Kilowattstunde. ²/s bis ³/₄ davon entsprechen einer Pferdekraftstunde.

Um uns den Begriff der Kilowattstunde etwas deutlicher vor Augen zu führen^ möge hier die Tassache angeführt sein, daß man, wenn nur sehr dünne Stoffe zu nähen sind, eine Nähmaschine etwa 21 Stunden lang mit einer Kilowattstunde antreiben kann. Man kann aber auch mit dieser Kraft vier Plätteisen für je eine Stunde erhitzen oder eine Wärmflasche 32 Stunden lang warm halten.

Das von RobertMayer gefundene Gesetz von der Erhaltung der Kraft hat unS die Beziehungen zwischen Energie und Arbeit gelehrt. Es hat uns aber auch noch eine weitere Erkenntnis verschafft, nämlich die von der Unmöglichkeit eines Jahrhunderte hindurch von Tausenden und aber Tausenden von Erfindern in heißem Bemühen erstrebten Problems, der Konstruktion des Perpetuum mobile.

Abb. 130. Das Perpetuum mobile Orfyreanum

Es gibt vielleicht kein zweites Kapitel in der Entwicklung der Technik, das nochmals das gleiche Interesse darböte, wie das vom Perpetuum mobile. Unter einem solchen versteht man eine Maschine, die ewig geht, ohne daß sie des Aufziehens, der Heizung usw. bedarf, also eine Maschine, die sich selbst in Gang erhält und die mit unveränderter Kraft und ohne Ende Arbeit leistet. Heute sagt uns eine kurze, auf Grund des Gesetzes von der Erhaltung der Kraft anzustellende Überlegung, daß eine derartige Maschine eine Unmöglichkeit, eine Utopie ist.

Mit dem Problem des Perpetuum mobile hat sich schon HerovonAlez-a n d r i e n beschäftigt (etwa 120 v. Chr.), und wenn man die Zahl der Erfindungen, Vorschläge und angegebenen Maschinen auf diesem Gebiet zusammenstellen wollte, so könnte man ein dickes Buch schreiben. Welche Dimensionen die Erfinderwut manchmal annahm, mag man daraus ersehen, daß die Pariser Akademie mit Arbeiten über angebliche Lösungen des Problems derartig bestürmt wurde, daß sie im Jahre 1775 einen Beschluß veröffentlichte, laut welchem sie künftig weder Lösungen des Problems der Quadratur des Kreises, noch auch solche des Perpetuum mobile mehr prüfen wolle.

Zu den interessantesten Versuchen, ein Perpetuum mobile zu konstruieren, gehört die in Abb. 130 dargestellte Maschine des Dr. JohannErnstElias Orfyreus, geboren im Jahre 1680 zu Oberlaußnitz, gestorben 1745. Als dieser zum ersten Male mit seinen Vorschlägen an die Öffentlichkeit trat, indem er sie auf Messen und Jahrmärkten zur Schau stellte, da erschienen alsbald verschiedene Flugschriften, die vor der Erfindung warnten. Unsere Abb. 131 gibt einen Kupferstich wieder, der in einem Pasquill Joh. Georg Borlachs enthalten ist und zur Anschauung bringt, wie Orfyreus sein Perpetuum mobile mittels „sophistischer Strickzüge" hinter einer ihn den Blicken der Zuschauer entziehenden Wand in Bewegung setzt. Orfyreus blieb demgegenüber nicht müßig, sondern führte sein Perpetuum mobile verschiedenen Kommissionen vor und ließ sich von ihnen beglaubigte Atteste über die Wirkung seiner Maschine ausstellen.

So bezeugten ihm unter dem 9. Oktober 1712 vierzehn angesehene Bürger von Gera (darunter der Stadtsuperinten-dent, der gräfliche Leib- und Stadtmedikus, der „Polygraph" Oswald Leupold, der hochfürstlich Sächsisch-Weißen-felssche Landbaumeister, Mathe-matikuS und Ingenieur, „der das Werk examinieret^, daß die Maschine vom 6. Juni ab auf dem Nikolausberge in Herrn Richters Hause das erste Mal im „perfekten Lauff cu-rieus zu schauen verfertiget" gewesen sei.

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Abb. 131. Die Bewegung des Perpetuum mobile Orfyreanum mittels „sophistischer Strickzüge"

Weitere Erfolge erzielte Or-fyreus/ als der Landgraf Karl von Hessen-Kassel ihm auf dem Lustschloß Weißenstein eine Wohnung anwies, ihn zum Koinmerzienrat ernannte und unter die landgräflichen Diener aufnahm. Die Einrichtung dieses Perpetuum mobile Orfyreanum ist niemals bekannt geworden; nur seinem Gönner, dem Landgrafen, hat Orfyreus einen Einblick in den inneren Mechanismus gewährt; jener hat aber, trotz späterer Zerwürfnisse das Geheimnis gewissenhaft bewahrt.

Unsere Abb. 130 gibt das Perpetuum mobile des Orfyreus nach einer von ihm im Jahre 1719 herausgegebenen Schrift: „Das triumphierende Perpetuum mobile Orfyreanum" wieder. Die zugehörige ungenügende Beschreibung lautet: „Wenn man einen um seine horizontaliter vest gestellte Axin nach Arth eines Schleifsteins umlauffenden Discum oder niedrigen Cylindrum ein Rad nennen will, so kann das Hauptstück meiner Maschine auch so heißen; und demnach bestehet dieses Rad aus einem äußerlich mit gewäxter Leinwand überzogenen Tym-pano oder Tambour, dessen Basis Cylindrica im Diameter 12 Fuß Rheinländisch, die Höhe, Dicke oder Profil aber an 15 bis 18 Zoll hält. Die mitten durchgehende Axe oder Welle ist 6 Fuß lang und 8 Zoll im Durchschnitt dicke. Sie ruhet in ihrer Bewegung über zweyen, fast einen Zoll dicken, am Orth etwas zugespitzten stählernen Zapfen wagerecht in denen zweyen Pfannen oder Zapfen-Lagern, mit zweyen Courven versehen, um an selbigen den Motum rotatorium des gantzen also verticaliter suspendirten Rades, durch beyderseits zu applizirende Pendula etwan modifiziren zu können, wie beygefügte Tafeln (unsere Abb. 130) deutlich zeigen. Die innerliche Struktur dieses Tympani oder Rades ist von so einer Beschaffenheit, nach der etliche ad leges motus mechanici perpetui, a priori, id est, scientifice demonstrabilis, diSponirte Gewichte dasselbe nach empfangener einmaliger Rotation oder nach einmal imprimirter Force des Schwunges ohn-aufhörlich treiben und seine Umwaltzung continuiren müssen, so lange nämlich die gantze Struktur ihr esse behält, ohne einige fernere Beyhülffe und Zuthun äußerlicher Bewegungs-Kräffte, die einer Restitution nötig hätten; dergleichen bei andem Automatis, als Uhrwerken, Federn und angehängte oder aufzuziehende Gewichte etwa gefunden werden. Denn diese meine Überwicht ist nicht also angehängt, noch extra Mechanismum, oder um zu konsideriren, wie äußerliche Moventia, die da vermittels ihrer Schwere den Motum oder Umwaltzung continuiren müssen, so lange es die Ketten oder Schnuren, woran sie hängen, permittiren; sondern es sind diese Gewichte selbst das Perpetuum mobile oder partes essentiales et constitutivae desselben, die ihre vom Motu universi bekommene vim et nisum progrediendi in ihnen selbst haben und unendlich exer-ziren müssen (so lange sie nemlich außer dem Centro gravium bleiben), nachdem sie in ein solches Gehäuse oder Gerüste eingeschlossen und gegeneinander coordi-niret worden, daß sie nicht nur vor sich nimmermehr ein Aequilibrium oder Punctum quietis erreichen, sondern dasselbe unaufhörlich suchen, und anbey in ihrer Bewunderungs-würdigen schnellen Flucht, nach Proportion sowohl eigener als ihres Gehäuses Größe, noch andere von außen an die Welle oder Axin ihres Vorticis Verticalis applicirte Lasten mit bewegen und treiben müssen."

Diese Maschine des Orfyreus wurde am 12. November 1717 in einem Zimmer des Schlosses Weißenstein aufgestellt und in Gang gesetzt. Das Zimmer wurde verschlossen, versiegelt und von außen mit einem Wachtposten besetzt. Am 26. November erschien der Landgraf, ließ das Zimmer öffnen und fand die Maschine, wie sie verlassen war, „in ebenso starkem Lauff". Der Landgraf hielt die Maschine aus, setzte sie wieder in Gang und erschien dann erst wieder nach sechs Wochen, nämlich am 4. Januar 1718. Als man jetzt die Siegel von der Tür des Gemaches entfernte, fand man das Perpetuum mobile wiederum „in seynem ohnunterbrochenen Lauffe einen Weg wie den anderen". Am 27. Mai 1718 erteilte der Landgraf dem glücklichen Erfinder einen Schutzbries, in dem auch noch bezeugt wurde, daß mittels der Maschine mit Steinen gefüllte Kästen gehoben und ein Pochwerk und eine Messerschmiede betrieben seien. Leider bestand der praktische Erfolg, den Orfyreus erzielte, nur in einer Fülle von Lobhymnen im schwülstigen Stile der damaligen Zeit. In einem dieser Lobgesänge hieß es:

Glück auf, Herr Orfyre!

Nun weiß man, was ein Mobile muß heißen.

Ein Tor mag sich das Maul forthin zerreißen.

Tu bist nun aus der See Im Hafen des Glückes angelangt.

Da dein Erfinden vor den Göttern prangt,

O ewiges Mobile,

Glück auf, Herr Orfyre!

Unsere Abb. 132 bis 134 geben mehrere Erklärungen wieder, die^sür die innere Konstruktion des Perpetuum mobile des Dr. Orfyreus gegeben sind. In

Abb. 132 sind um ein nach Art einer groben Kreissäge geformtes Rad an Stäben befindliche Kugeln in der Weise angebracht, daß sie, wenn das Rad in der Richtung des Pfeiles gedreht wird, die dort angegebene Lage einnehmen. Es leuchtet ein, daß die links befindlichen Kugeln, da sie einen längeren Hebelarm und daher ein größeres Drehmoment besitzen als die rechts liegenden Kugeln, eine gewisse Zeitlang eine Drehung des Gesamtmechanismus herbeiführen werden. Einer immerwährenden

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Abb. 132. Schema eines für die Lösung des Perpetuum mobile gemachten Vor- Bewegung wird aber bald die leidige Rei-schlageö

bung ein Ziel setzen.

Ähnlich ist das Prinzip, das dem in Abb. 133 dargestellten Apparat zugrunde liegt. Hier bewegen sich die Kugeln auf gekrümmten Flächen vom Mittelpunkte des Rades zu dessen Peripherie hin und umgekehrt, hierbei stets wachsende und wieder verschwindende Drehmomente auf die Achse des Rades äußernd. In Abb. 134 sind an die Stelle der Kugeln Quecksilbermengen gesetzt, die die geschlossenen Kanäle abcdef gh teilweise ausfüllen und beim Drehen des Rades dieselbe Wirkung ausüben wie jene Kugeln.

Heutzutage wissen wir, daß ein Perpetuum mobile ein Ding der absolutesten Unmöglichkeit ist. Das von RobertMayer aufgestellte Gesetz von der Erhaltung der Kraft würde zwar an und für sich eine Art von Perpetuum mobile insofern zulassen, als ja, wie wir oben gesehen haben, die Sonne die Quelle aller unserer Arbeit ist und als der in ihr aufgespeicherte Energievorrat ein derartig großer ist, daß er für praktische Zwecke als unerschöpflich angesehen werden kann. Ein auf die Ausnutzung der Sonnenenergie gegründetes Perpetuum mobile, ein sogenanntes Perpetuum mobile zweiter Ordnung, ist jedoch gleichfalls unmöglich, wenn wir den Ausbau betrachten, den das Gesetz von der Erhaltung der Kraft im Laufe der Zeiten erfahren hat.

Auf den mechanischen Bewegungen der Wärme versuchten nämlich in weiterem Ausbau des Gesetzes von der Erhaltung der Kraft Clausing, Thomson und R a n k i n e deren mechanische Wirkungen abzuleiten. Aus ihren Untersuchungen ging eine neue Erkenntnis hervor, die, während das Gesetz von der Erhaltung der Kraft jetzt als erster Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie bezeichnet wird, als zweiter Hauptsatz eine Ergänzung dieser Theorie bildet.

Abb. 133. Vorschlag zur Lösung des Perpetuum mobile

Der zweite Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie sagt aus, daß die Umwandlung von Wärmein mechanische Arbeit nur dann möglich ist, wenn ein Temperaturgefäll (beziehungsweise ein Druckgefäll

oder eine chemische Differenz) vorhanden ist.

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Eine solche Temperaturdifferenz ist zum Beispiel im Kessel und Kondensator der Dampfmaschine gegeben, eine Druckdifferenz bei Druckluftmotoren^ eine chemische Differenz durch die chemische Affinität oder Verwandtschaft, die die Ursache vieler chemischer Reaktionen ist. Durch diese Differenz ist die Größe der in Arbeit umsetzbaren Wärmeenergie bestimmt.

Abb. I Z4. Vorschlag zur Lösung des Perpetuum mobile

Es geht aus diesem zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie mit absolutester Klarheit hervor, daß auch ein Perpetuum mobile zweiter Art ein Ding der Unmöglichkeit ist. Die in der Welt noch vorhandene freie Energie ist eine Bewegungsenergie, die sich ununterbrochen in Wärme umwandelt. Einst muß der Augenblick kommen, wo sie vollkommen in Wärme übergegangen sein wird, und dann kann keine Bewegung mehr stattfinden. Die Welt gleicht dann einem Uhrwerk, dessen Bewegungsenergie sich vollständig in Wärmeenergie umgewandelt hat, mit anderen Worten, einem Uhrwerk, das abgelaufen ist. Der Stoff, aus dem sie sich zusammensetzt, ist ewig und unvergänglich, jedoch die Energie unterliegt Umwandlungen, die einst zu einem Aufhören der Bewegung führen müssen — vorausgesetzt, daß die physikalischen Gesetze, die für endliche Systeme, wie für unsere irdische Welt, Geltung haben, auch für unendliche Systeme, wie das Weltall, bestehen.

Doch wir kommen hier mit der im letzten Satze ausgesprochenen Betrachtung in ein Gebiet, das der Philosophie angehört, und so wollen wir denn schleunigst zurückkehren zur T e ch n i k und uns nun, nachdem wir die Unmöglichkeit der Konstruktion eines Perpetuum mobile erkannt haben, den Quellen aller unserer technischen Tätigkeit, den Quellen der Kraft, zuwenden.

Wir haben eingangs schon erwähnt, daß es dieser Quellen von Anbeginn an drei waren, nämlich die lebendige Kraft strömenden Wassers und strömender Luft, die chemischen Kräfte brennbarer Stoffe und endlich die Muskelkraft der Lebewesen. Unter diesen Quellen der Kraft dürfte die letzte, die Muskelkraft der Lebewesen, wohl diejenige sein, die der Mensch zuerst verwendete.

Wie steht es nun mit der Arbeitsleistung des Menschen? Wieviel Pferdekräfte leistet dieser bei der von ihm ausgeübten mechanischen Tätigkeit, wenn man ihn als reine Maschine, also als Motor, betrachtet? Auch hierüber sind verschiedene eingehende Untersuchungen und Messungen ausgeführt worden, die ebenso genau vorgenommen wurden, wie die Messungen von Arbeitsleistungen von Motoren, und die uns einen guten Maßstab für Vergleiche abgeben.

Herrmann verfuhr hierbei in der Weise, daß er eine große Menge von Arbeitern, die ihre gewöhnliche Arbeit verrichteten, also zum Beispiel Pfähle einrammten, Drehbänke in Bewegung setzten usw., beobachtete, ihre Arbeitsleistungen sorgfältig maß und aus einer sehr großen Anzahl derartiger Beobachtungen und Messungen den Durchschnitt zog. Hierbei ergab sich, daß der normal

arbeitende Mensch bei zehnstündiger Arbeitszeit durchschnittlich ununterbrochen ungefähr Vis Pferdekraft leistet. In vollkommener Übereinstimmung hiermit befinden sich die Untersuchungen anderer, wie zum Beispiel R z i h a $, so daß man also diese Zahl als vollkommen richtig annehmen kann. Die Leistung kann zuweilen auf kurze Zeit beträchtlich steigen, und zwar bis zum Zehnfachen. So hat v. B a ch beobachtet, daß an Feuerspritzen manche Männer bis zu zwei Minuten lang sogar mit % Pferdekraft arbeiteten, und in Augenblicken der Lebensgefahr soll sich die menschliche Arbeitsleistung sogar schon bis zu einer Pferdekraft gesteigert haben. Aber jedesmal erfolgt bei derartigen forcierten Arbeitsleistungen eine tiefe Erschöpfung, während bei der normalen Arbeitsleistung von Vi5 Pferdekraft eine solche niemals eintritt, sondern nur die am Schluffe der Arbeitszeit vollkommen normale Ermüdung.

Es zeigt sich, daß der Mensch eine sehr teure Maschine darstellt. Von der ihm zugeführten Nahrung, die also gewissermaßen dasselbe ist wie die Kohle, mit der man die Dampfmaschine betreibt, oder das Gas, das den Gasmotor antreibt, die sich aber im Preise viel, viel höher stellt, wird nur ein sehr geringer Teil durch die Muskelkraft wieder ausgenutzt, also in Arbeit umgesetzt. Der ganze übrige Teil wird verbraucht, um die Maschine selbst, also den Körper, zu erhalten. Keine noch so schlecht konstruierte, von Menschenhand gebaute Maschine zeigt einen derartig schlechten mechanischen Wirkungsgrad, einen so ungenügenden Nutzeffekt wie der Mensch, und wenn die Betriebskosten bei anderen Arbeitsmaschinen ebenso teuer wären, so wäre der heutige industrielle Auffchwung undenkbar. Nicht mit Unrecht sagt daher Dr. K. Schreber im Hinblick auf diese Verhältnisse: „Wir dürfen wohl sagen, daß der Widerwille des Menschen gegen körperliche Arbeit im Bau seines Körpers begründet ist."

Ähnlich schlecht ist der Wirkungsgrad bei Verwendung der Tiere zum Zwecke motorischen Betriebs.

War die Verwendung der Muskelkraft der Anfang kultureller und damit technischer Entwicklung, so stellt die Ausnutzung der im Brennstoff aufgespeicherten chemischen Energie die zweite Stufe dar, die Stufe, in der wir uns gegenwärtig befinden. Freilich sind auch schon früher die Kräfte des Windes und des strömenden Wassers ausgenutzt worden, und auch heute noch spielen sie eine gewisse Rolle. Ihre Hauptrolle aber werden sie erst in der Zukunft spielen, denn eine richtige rationelle und technisch vollkommene Ausnutzung deS Windes und der Wasserkräfte beginnt erst jetzt einzusetzen.

Der Ausnutzung der chemischen Energie der Brennstoffe zum Zwecke der Erzeugung von Kraft sind ganz bestimmte Grenzen gezogen, Grenzen, die dadurch entstehen, daß sich die Kohlenvorräte der Erde dereinst erschöpfen werden. Dazu kommt, daß der Preis der Kohle immer mehr in die Höhe geht, schon auS dem Grunde, weil wir in immer tiefere Schichten der Erde hinabsteigen müssen, wenn wir die „schwarzen Diamanten" zutage fördern wollen, denn die oberen Schichten der Kohlenvorräte sind abgebaut. Mit einem Vorrat, der sich seinem Ende nähert, geht man am besten möglichst sparsam um, und man sollte daher meinen, daß der Techniker, der sich der Kohle bedient, dieses Prinzip aufs sorgfältigste

befolgen würde. Es ist hier anzuerkennen, daß er sich in dieser Hinsicht nach besten Kräften bemüht, der Erfolg entspricht aber den Bemühungen keineswegs.

Betrachten wir zum Beispiel den Prozeß der Elektrizitätserzeugung! Er ist weiter nichts als eine Umwandlung der in der Kohle aufgespeicherten Energie in Elektrizität — eine Umwandlung, die auf dem großen Umweg über Dampfkessel, Dampfmaschine und Dynamomaschine stattfindet. Wie viel von der in der Kohle enthaltenen Verbrennungswärme können wir nun auf diesem Umweg als elektrischen Strom gewinnen? Die Antwort ist wahrlich beschämend genug; sie klingt fast wie ein Hohn auf die heutige so hochentwickelte Technik. Von dem ganzen Wärmevorrat, den die Kohle enthält, gehen auf dem eben beschriebenen Umweg nicht weniger als 88 Prozent vollständig verloren; nur etwa 12 Prozent können wir in der Form des nützlichen elektrischen Stromes unseren Zwecken dienstbar machen!

Erforschen wir die Ursache dieser außerordentlichen Verluste an Wärme und damit an Kraft und Vermögen etwas näher: Schon im Dampfkessel haben wir eine große Zahl auf unser Verlustkonto zu setzen. Nur etwa 81 Prozent der verbrannten Kohle werden selbst in dem besten und auf Grund reichster Erfahrungen und sorgfältigster Berechnungen konstruierten Kessel zur Umwandlung des Wassers in Dampf verwertet. Volle 19 Prozent strahlen als Wärme nach außen hin ab; sie erwärmen die umgebende Luft und daS Maucrwerk des Kessels. Dann schmelzen die 81 Prozent der Wärmeenergie der Kohle, die in dem erzeugten Dampf nun vorhanden sind, in der Dampfmaschine abermals zusammen, und zwar auf ein recht kleines Quantum. Wieder strahlt auch hier schon in den Rohrleitungen, die vom Kessel zur Maschine führen, ein Teil der im Dampf enthaltenen Energie in Form von Wärme in die umgebende Luft aus. Die verhältnismäßig kompliziert zusammengesetzte Dampfmaschine aber hat eine grcße Anzahl Teile, die aneinander reiben, und der Widerstand, den diese Reibung der Bewegung der Maschine entgegensetzt, muß ebenfalls überwunden werden. Ein Teil des Dampfes gelangt aber überhaupt nicht mehr in die Dampfmaschine selbst. Schon vorher hat er sich zu Wasser verdichtet und ist so verloren gegangen. Wir kommen, wenn wir das Resultat betrachten, zu dem kläglichen Ergebnis, daß von den 81 Prozent der Energie der Kohle, die im Dampfkessel noch vorhanden waren, in der Dampfmaschine selbst nur 16 Prozent in Arbeit umgewandelt wurden. Die Dampfmaschine treibt die Dynamomaschine an, und durch die Reibung entstehen auch hier neue Verluste, ebenso wie durch den Widerstand der Luft, und das Endergebnis ist, daß von der durch die Verbrennung von Kohle erzielten Wärme auf dem Weg über Dampfkessel, Dampfmaschine und Dynamomaschine nur etwa 12 Prozent in Elektrizität umgesetzt werden!

Dieses durchaus unerwünschte Ergebnis kann nur dadurch beseitigt werden, daß Dampfkessel, Dampfmaschine und Dynamomaschine wegfallen, und ohne jeden Umweg direkt aus der Kohle Elektrizität erzeugt wird.

Das Problem der direkten Umwandlung von Kohle in E l e k t r i z i t ä t ist in der Tat das s ch w e r w i e g e n d st e, das die moderne Technik kennt.

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S. d.T.I.

Ist nun dessen Lösung unbedingt ausgeschlossen? — „Nein und tausendmal nein!" Bisher hat man versucht, ein galvanisches Element herzustellen, in dem sich die Kohle direkt in elektrischen Strom umsetzt. Dies ist aber nur möglich, wenn hierbei eine Verbrennung der Kohle, also eine Oxydation, eine Verbindung mit Sauerstoff, eintritt. Alle Mittel aber, die eine solche Verbindung der Kohle mit Sauerstoff herbeizuführen vermögen, sind bis jetzt zu teuer. Ferner hat man vergeblich versucht, durch Erwärmung der Kohle, sowie unter Zuhilfenahme von Magnetismus zum ersehnten Ziele zu kommen.

Die Methode, die Kohle in bestimmten galvanischen Elementen aufzehren zu lassen (Elektrolyse) und sie in Elektrizität umzuwandeln, besitzt drei Übelstände: die Langsamkeit der Reaktion zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff bei gewöhnlichen Temperaturen, die Unreinheit des Kohlenstoffs, die Kohlenwasserstoffe komplizierter Art in Lösung entstehen läßt, und die Notwendigkeit, kostspielige künstliche Kohlen anstatt gewöhnlicher Kohlen zu verwenden. Diese Übelstände haben zur Annahme einer gasförmigen „Elektrode" geführt, die zum Beispiel in den Elementen von Bucherer und B 0 r ch e r s aus Kohlenoxyd besteht. Diese Elemente haben sich jedoch auch nicht bewährt. Ein anderer Weg, die Energie der Kohlen in Elektrizität umzuwandeln, besteht nach Angabe von Nernst darin, daß Kohlenstoff durch Reduktion von Zinksulfat zur Regenerierung anderer Zellen, zum Beispiel von Daniellzellen, benutzt wird. Ferner hat Nernst vorgeschlagen, einen Akkumulator mit negativen Temperaturkoeffizienten zu erhitzen, bis die elektromotorische Kraft verschwindet, und ihn dann abkühlen zu lassen. D 0 l e z a l e k hat auf diese Weise zwischen zwei Bleiakkumulatoren, deren Temperatur um 90 Grad verschieden war, eine elektromotorische Kraft von 0,6 Volt erhalten. Das Problem ist also theoretisch zu lösen, wird aber bis zu seiner endgültigen Durchführung recht vieler ins einzelne gehender Untersuchungen bedürfen.

Es darf wohl angenommen werden, daß es einst gelingen wird, diese technisch so hoch bedeutsame Frage ihrer Lösung entgegenzuführen; wann aber diese Lösung eintreten wird, das läßt sich heute noch nicht sagen. Überall macht sich das Streben bemerkbar, eine bessere Ausnutzung der Brennstoffe für die Erzeugung von Kraft herbeizuführen.

Der bemerkenswerteste diesbezügliche Vorschlag rührt von William R a m s a y her, dem wir bedeutsame Forschungen über die Radioaktivität und anderes mehr verdanken. R a m s a y weist darauf hin, daß wir uns mit der Kohle viel unnötige Arbeit machen. Wir fördern sie mühselig und unter Gefahren zutage, wir laden sie so und so oft um und verfeuern sie dann am Bestimmungsort in einer wenig wirtschaftlichen Weise.

Warum denn dieser Umweg? Wäre eö nicht viel praktischer, sagt R a m s a y, wenn man die Kohle in den Tiefen der Bergwerke in Gaserzeugern in Gas verwandelte und dieses an die Erdoberfläche leitete? Dann könnte man hier Gasmotoren aufstellen, die Elektrizität in unbegrenzten Mengen über die Lande hin liefern. Noch bequemer aber ist cs, auch nicht einmal Gaserzeuger in den Tiefen der Erde zu bauen, sondern dort die Kohle ohne weiteres anzuzünden. Das hierbei sich bildende Gas könnte man nach oben leiten und hier in der schon geschilderten Weise ausnutzen. Die Kohle ließe sich recht wohl durch elektrische Drähte entzünden. Nach R a m s a y s Berechnungen würde man auS der Kohle das Doppelte vom jetzigen herausholen, das heißt die Verteuerung würde sich nur halb so schnell vollziehen als gegenwärtig. Die Kohle würde doppelt so lange reichen, und die Elektrizität würde um die Hälfte billiger werden. Hierzu kämen noch weitere Vorteile, wie zum Beispiel der, daß unsere Luft rauch- und rußfrei bliebe.

Inzwischen sucht man in anderer Weise der Verschwendung von Brennmaterial vorzubeugen.

Hier ist in erster Linie die Ausnutzung der Hochofengase zu nennen, die man früher ohne weiteres in die Lüfte ziehen ließ. Diese aus dem heißen Hochofen kommenden Gase besitzen eine Wärme zwischen 300 und 400 Grad Celsius. Zunächst nutzte man sie in der Weise aus, daß man die Luft, die mittels besonderer Gebläse in den Hochofen eingeblasen wird, damit vorwärmte.

So standen die Dinge bis vor verhältnismäßig kurzer Zeit. Da hieß es dann plötzlich infolge des steigenden Preises sparen, und die Hüttenwerke waren es insbesondere, die sich plötzlich bewußt wurden, welche Werte sie in Gestalt der Hochofengase teils verschwendeten, teils sehr schlecht ausnutzten; es begann eine neue Epoche: Man fing an, diese Gase außer zur Erwärmung der Gebläseluft auch zur Heizung der Dampfkessel zu benutzen, indem man sie unter diese leitete und dort anzündete. Die hiermit erzielten Erfolge vermochten aber auch nicht zu befriedigen.

Die direkte Ausnutzung der in den Hochofengasen vorhandenen Energie in Gasmaschinen ist dasjenige Problem, das gegenwärtig mit im Vordergrund jeglichen technischen und wirtschaftlichen Interesses steht, und das der bekannte Ingenieur Professor v. L i n d e als das wichtigste maschinentechnische Problem der Gegenwart bezeichnete, dessen technischer Ausgestaltung die hervorragendsten Techniker der Gegenwart — es seien nur die Namen Öchel-häuser, Riedler, Richards genannt — ihr vollstes Interesse und zum Teil auch ihre Arbeitskraft zuwendeten, und nunmehr kann die Lösung als erreicht bezeichnet werden. DaS Gas wird mit Luft gemischt, wodurch ein sehr explosibles Gemenge entsteht. Dieses wird in einen Zylinder, den sogenannten ExplosionSzylinder der Gasmaschine gesaugt und dort zur Explosion gebracht. Die Gewalt der explodierenden Gase wirkt auf einen Kolben und wird von diesem auf ein Schwungrad übertragen, das dann alle weiteren mit ihm verbundenen Maschinen in Bewegung setzt. Auf den ersten Blick sieht man, daß dieser Weg, die Energie der Gase auszunutzen, ein viel kürzerer und besserer ist, als wenn man sie erst unter einem Dampfkessel anzündet, dann in diesem das Wasser zum Kochen und Verdampfen bringt und dann erst den Dampf unter Wärmeverlusten in eine besondere Maschine leitet. Zu dem Vorteil, daß dieser Umweg wegfällt, gesellt sich noch der zweite, der darin besteht, daß der Wirkungsgrad einer Gasmaschine etwa doppelt so groß ist wie der einer Dampfmaschine mittlerer Größe. Was nun die geschilderte Verbesserung in wirtschaftlicher Hinsicht bedeutet, erhellt am besten aus der Tatsache, daß die gleiche Gasmenge,

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Abb. 135. Die Kraftanlagen am Niagarafall, kanadische Seite, aus der Vogelschau. Mit Genehmigung der Ontario Power Company of Niagarafalls

Auch nach neuen Energiequellen sah man sich um, und insbesondere begann man jetzt die Torfmoore auszunutzen. Vor einigen Jahren wurde im Marcards-moor in Ostfriesland das erste Elektrizitätswerk errichtet, und der bedeutende, um die Entwicklung der Kaliindustrie so hoch verdiente Chemiker Professor Dr. phil. und Dr.-Jng. b. e. Adolf Frank hat berechnet, daß die Moore eine Energiequelle von größter Bedeutung für die Zukunft darstellen.

die, unter Dampfkesseln verbrannt, 1000 Pferdekräfte geliefert hätte, bei der Explosion in der Gasmaschine nicht weniger als 2700 Pferdekräfte liefert.

In neuerer Zeit treibt man Motoren auch mit Hilfe von flüssiger Luft an, die bei der Entspannung in den gasförmigen Zustand übergeht, wobei das sich ausdehnende Gas die Bewegung des Kolbens herbeiführt. Von „Explosionsmotoren" im eigentlichen Sinne kann man hierbei jedoch nicht reden.

Aber immerhin werden auch diese Quellen sich dereinst erschöpfen, und so sucht man heute schon nach neuen, nach solchen, die einer zukünftigen Entwicklung dienen sollen.

Neue Kraftquellen — das ist also das Losungswort der Gegenwart! Welcher Art diese sein werden, das liegt in der technischen Entwicklung selbst begründet. Man hat gefunden, daß die an einem beliebigen Ort erzeugte Elektrizität auf weite Entfernungen geleitet und dort für industrielle Zwecke nutzbar gemacht werden kann. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die Energie des fallenden Wassers in weitem Umkreis auszunutzen, und durch die Ausnutzung der Wasserkräfte der Erde wird dann die dritte Periode, industrieller Entwicklung gekennzeichnet sein. Dereinst wird das Wasser die Arbeit vollbringen, die heute die Kohle leistet, und im Hinblick auf feine zukünftige Rolle hat man es in der Industrie die „weiße Kohl e" genannt.

Wo werden aber nun die Industriegebiete der Zukunft entstehen? Die Entwicklung hat in einzelnen wasserreichen Ländern schon eingesetzt! Italien ist auf dem besten Wege, ein Industriestaat zu werden, und allenthalben beutet man durch den Bau von Talsperren die Wasserkräfte aus, Kraftquellen, die obendrein vor der Kohle noch den Vorteil haben, daß sie sich nicht dereinst erschöpfen werden. In Schweden und Norwegen ist das Gleiche der Fall, ebenso entstehen neue Industriegebiete in Savoyen, in Chile, in Tirol, in Steiermark usw.

Die bisher dem Gefälle der Flüsse der Erde entnommenen Kräfte werden auf 16 Millionen Pferdekräfte geschätzt. Die Flüsse Deutschlands bergen in sich 1,4 bis i,8 Millionen Pferdekräfte, von denen gegen 43 Prozent nutzbar gemacht sind.

An den N i a g a r a f ä l l e n ist eine Industriestadt entstanden, die unsere Abb. 135 teilweise nach dem Stande vor dem Weltkrieg zur Anschauung bringt, und die in dem den Waffermotoren gewidmeten Kapitel in ihrem jetzigen Stande näher erläutert ist. Die auf 35 Millionen geschätzten Pferdekräfte der Iambesifälle (Abb. 136) liefern auf eine Entfernung von 1100 Kilometer den südafrikanischen Bergwerksbezirken 250000 Pferdekräfte. Oskar v. Millers großzügiges Bayern-werk wird ein Hochvoltnetz schaffen, das das gesamte rechtsrheinische Bayern überspannend, alle im Lande vorhandenen Wasser- und Dampfkräfte sammeln und ihre gegenseitige Unterstützung und bessere Ausnutzung gewährleisten wird.

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Abb. t36> Der Viktoriafall des Sambesi

Fabrik an Fabrik wird im Umkreise dieser Kraftquellen entstehen ■— ein Industrieland der Zukunft, das sich schon im äußeren Ansehen von den Industriegebieten der Gegenwart wesentlich unterscheiden wird. Nicht Rauch und nicht Ruß werden seine Merkmale sein, sondern ebenso, wie dies heute schon in der Industriestadt am Niagara der Fall ist, Sauberkeit und Reinlichkeit! Keine Schornsteine werden in die Lüfte ragen und Qualm zum Himmel senden! Der Wasserfall oder die Talsperre tritt an die Stelle der Dampfkesselfeucrung, durch die geräuschlose Dynamo wird die Dampfmaschine ersetzt, blanke Drähte und der unhörbar arbeitende Elektromotor treten an die Stelle der surrenden Trans-inission — kurzum, Sauberkeit und Ruhe werden die Signatur der zukünftigen Industriegebiete sein, der Gebiete der „weißen Kohle"!

Diese eben erwähnten künstlichen Kraftquellen, die Talsperren, verdanken ihre Entstehung dem Umstand, daß manche Flüsse im Sommer sehr wasserarm, zu anderen Zeiten jedoch, vor allem im Frühjahr, wieder sehr wasserreich sind. Hierdurch entstehen verheerende Überschwemmungen, die es wünschenswert erscheinen lassen, einen Ausgleich in bezug auf die unregelmäßige und zwischen so weiten Grenzen schwankende Wasserführung solcher Flüsse zu schaffen. Zu diesem Zwecke dienen die „Talsperren", die aus einer großen quer über das ganze Flußtal gezogenen Mauer bestehen. Hinter ihnen staut sich dann daS Wasser zu einem großen See auf, aus dem es ganz nach Bedarf abgelassen werden kann, so daß einerseits Überschwemmungen vermieden werden, und daß anderseits zu jeder Zeit, auch im heißesten Sommer, eine genügende Menge zu Bewässerungözwecken usw. zu Gebot steht. Diesem ersten und hauptsächlichsten Zweck der Talsperren hat sich später ein zweiter, für die Entwicklung der Industriegebiete hoch bedeutsamer hinzugesellt. Der große, hinter der Sperrmauer aufgestaute See stellt ein Kraftreservoir dar, und das aus ihm abfließende Wasser vermag dank seiner Menge und seines Gefälles gewaltige Turbinen anzutreiben, deren Kraft dann in Dynamomaschinen in elektrischen Strom umgewandelt wird. Dieser läßt sich von jeder Kraftzentrale aus in weite Entfernungen fortleiten und für industrielle Zwecke ausnützen. Infolge dieser Umstände kommt es, daß den bisherigen Industriegebieten, den Kohlenrevieren, nicht nur da, wo natürliche Wasserkräfte zur Verfügung stehen, sondern auch an den Talsperren eine erhebliche Konkurrenz erwachsen dürfte. Schon beginnt die Industrie sich in deren Nähe anzusiedeln.

Ganz besonders in Deutschland dürften sich die Talsperren zuIndustrie-stätten ersten Ranges auSwachsen. Das Deutsche Reich ist gegenüber anderen Ländern insofern im Nachteil, als es nur über geringere natürliche Wasserkräfte verfügt, als manche von diesen. Der Nachteil wird durch die zahlreichen und großen Talsperren ausgeglichen, die in verhältnismäßig kurzer Zeit hier errichtet worden sind. Man kann Deutschland wohl das „Land der Talsperren" nennen. Es besitzt in der über eine Staumenge von 202,4 Millionen Kubikmeter verfügenden (Abb. 137), bei Hemfurt in Waldeck belegenen Edertalsperre die größte Stauanlage Europas. Sie dient, außer zur Krafterzeugung und zur Vermeidung von Hochwasser, zur Speisung der Weser, der bedeutende

Abb. 137. Ansicht der Edertalsperre bei Hochwasser Phot. Conrad Hundt in Bad Wildungen

Waffermengen für den Mittellandkanal entnommen werden. Hinsichtlich der Kraftcrzeugung wird die Sperre durch ein bei Minden belegenes Flußkraftwerk unterstützt. Das Staubecken hat eine Länge von 27 Kilometer bei 1,5 Kilometer größter Breite und wird durch eine mächtige Sperrmauer von 48 Meter Höhe,

5    Meter Kronenbreite und 35 Meter Sohlenbreite abgeschlossen. Die Mauer hat eine Kronenlänge von 400 Meter und ist im Grundriß nach einem Halbmesser von 305 Meter gekrümmt. An ihrem Fuße liegt das Kraftwerk. Jur Wasserabnahme dienen 12 Rohre, die den Fuß der Mauer durchbrechen, und zwar 6 als Grundablaß zur Abführung des nicht zu Kraftzwecken dienenden Wassers und

6    zur Speisung der Turbinen. Die Grundablaßrohre haben einen Durchmesser von 1,35 Meter, die Turbinenspeiserohre einen solchen von 1,50 Meter. Das Kraftwerk enthält sechs Francis-Doppelspiralturbinen. Der Strom von 8000 Volt Spannung wird auf 60 000 Volt für die Fernleitung transformiert. Das mit Kraft versorgte Gebiet erstreckt sich bis zum Harz und bis zum Kreise Marburg und umfaßt etwa 7500 Quadratkilometer. Eine Hauptleitung führt den Strom bis Kassel, von wo er mit 15000 Volt weiter verteilt wird. Das Kraftwerk wurde 1915 mit zunächst 8000 Volt Spannung in Betrieb genommen. Bei dem weiteren in der Ausführung begriffenen Ausbau ist eine Verbindung mit dem am Main von Preußen errichteten Wasserkraftwerk, sowie mit dem zu erbauenden Braunkohlenkraftwerk Helmstedt in Aussicht genommen.

Natürlich erstehen auch in anderen Ländern Talsperren, von denen einzelne gleichfalls sehr bedeutende Kraftanlagen darstellen, wie zum Beispiel der am Salzfluß im Staate Utah in Nordamerika nach fünfjähriger Bauzeit im Jahre 1911 vollendete Roosevelt-Damm (Abb. 138). Dieser besitzt an seiner Basis eine

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Abb. 139. Gesamtansicht des Elektroflutwerks bei Husum

Stärke von 51,; Meter. Auf seinem oberen Rande läuft eine 5 Meter breite Fahrstraße. Die Höhe des Dammes beträgt 85 Meter. Der Inhalt des Staubeckens würde imstande sein, 5200 Quadratkilometer mit einer 0,3 Meter starken Wasserschicht zu bedecken.

Bei der Suche nach neuen Grundlagen einer zukünftigen industriellen Tätigkeit ist man auf Probleme verfallen, deren weitere Ausgestaltung gleichfalls eine Verschiebung der Industriegebiete, nämlich an die Meeresküste, nicht ausgeschlossen erscheinen läßt.

Es ist schon vielfach versucht worden, die Kraft des Meeres — fei eö nun die Kraft der Wogen oder die Kraft, die der Wechsel von Ebbe und Flut darbietet, für industrielle und technische Zwecke zu verwenden. Die Abb. 139 und 140 stellen das Elektroflutwerk dar, das der Ingenieur Emil Pein bei Husum probeweise in Betrieb gesetzt hatte.

Die Höhendifferenz zwischen Ebbe und Flut beträgt im Durchschnitt 3 Meter, das heißt das Meer steht zur Zeit der Flut 3 Meter höher als bei Ebbe. Da sich die Kraft fallenden Wassers aus dem Produkt von Wassermenge und Gefälle zusammensetzt, so muß man, da das letztere hier also sehr klein ist, eine große Wassermenge zur Anwendung bringen, wenn man eine bestimmte Leistung erzielen will. So ergab sich für das Husumer Elektroflutwerk die Notwendigkeit der Ausspeicherung großer Waffermassen. Es sind deshalb vier sehr große Teiche vorgesehen, die zusammen 1392 Hektar bedecken. Die Becken liegen aus vesschiedener Höhe und zerfallen in die höher gelegenen „Hochbecken" und die tiefer gelegenen „Niederbecken". Zwischen beiden liegt das Kraftwerk mit fünf Turbinen. Nach der Ebbe sind Hoch- und Niederbecken leer. Die steigende Flut strömt durch die Turbinenkanäle und von hier in die Niederbecken, nachdem sie die Turbinen in Umdrehungen versetzt hat. Gleichzeitig steigt aber auch der Wasserspiegel im Niederbecken immer höher. Da auch die zum Hochbecken führenden Kanäle geöffnet sind, so füllt sich auch dieses während der Flut an. Im Augenblick der höchsten Flut sind Niederbecken und Hochbecken gefüllt. Dann werden bei beginnender Ebbe die vom Hochbecken nach dem Niederbecken führenden Kanäle geöffnet. Beide Becken laufen leer, während die Turbinen jetzt durch die vom Hochbecken nach dem Niederbecken strömenden Waffermassen angetrieben werden.

Die Abmessungen des Hochbeckens wurden so getroffen, daß der in ihm aufgespeicherte Wasservorrat so lange vorreicht, bis mit Wicdcreintreten der Flut eine erneute direkte Speisung der Turbinen erfolgen kann. Die aus den mit den Turbinen verbundenen Dynamomaschinen in Form von Elektrizität erzielbare Kraft beläuft sich auf 5676 Pferdekräfte, das heißt auf 48 Millionen Pferdekraftstunden pro Jahr. Die englische Regierung plant die Anlage eines riesigen derartigen Flutwerks an der Mündung des Flusses Severn, dessen Leistung bis auf eine Million Pferdekräfte gesteigert werden kann, während der erzeugte elektrische Strom bis auf Entfernungen von 170 Kilometer fortgeleitet werden

soll.

In neuerer Zeit hat man auch aus der E i n st e i n s ch e n Theorie Schlußfolgerungen abzuleiten gesucht, die die Möglichkeit der Erschließung neuer Kraftquellen zum Gegenstand haben. Bei allen diesen Erörterungen handelt es sich um reine Hypothesen, auf die einzugehen in diesem Werke, das sich mit dem Siegeslauf der Technik beschäftigt, nicht der Platz ist.

Das gleiche gilt von der durch Rutherford durchgeführten Atomzertrümmerung, die sich zum Teil auf die Annahme eines bestimmten Baus der Atome, auf das sogenannte Rutherfordsche Atommodell, zum andern Teil auf bemerkenswerte Versuche stützt. Die Vorgänge spielten sich bei diesen Versuchen im Innern einer Kathodenröhre ab. Man hat aus den Ergebnissen berechnet, daß durch die Zertrümmerung von Atomen ungeheure Energiemengen ftei werden, deren Ausnutzung die Menschheit auf undenkbar lange Zeiträume hinaus jeder Sorge bezüglich der Deckung ihres Kraft- und Wärmebedarfs überhebt. So verheißend das alles auch ist, so gibt es doch bis jetzt noch keinerlei Möglichkeit, die im Innern einer allseitig geschlossenen Röhre frei gewordene Energie außerhalb dieser Röhre in Form von Arbeit auszunutzen. Der Weg für eine derartige Ausnutzung ist bis jetzt auch noch nicht einmal andeutungsweise gezeigt worden. Somit kommt auch die Atomzertrümmerung als praktisch verwertbare Kraftquelle vorerst noch nicht in Betracht.

Die Quellen der Kraft, die wir in unserem industriellen und technischen Leben benötigen, sind nicht immer an dem Orte zu finden, wo wir von ihnen Gebrauch

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Abb. 140. Schnitt durch das Turbinenhaus des Elektroflutwerks bei Husum

machen wollen. Im allgemeinen sucht man ja die technischen Betriebe möglichst in der Nähe der für sie benötigten Kraftquellen einzurichten, und so kommt es, daß sich im Laufe der Zeiten gewisse Industriezentren herausgebildet haben, die sich heute im allgemeinen noch da befinden, wo die Erde Kohlen in ihrem Schoße birgt, die aber in Zukunft, wie wir gesehen haben, wahrscheinlich dort, wo Wasserkräfte in großen Mengen zur Verfügung sind, neu erstehen werden. Sachsen, die Gebiete der Ruhr und Saar, England sind ein Beispiel für das eben Gesagte, sind sie doch diejenigen Gegenden Europas, in denen sich die Kohle findet.

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Abb. 141. Riementriebe

Nicht immer lassen eö die Verhältnisse zu, Fabriken oder andere industrielle Betriebe da zu errichten, wo sich die Kraftquellen finden, und dann muß die Kraft nach den Orten übertragen werden, wo man sie benötigt. So entsteht der Begriff der Kraftübertragung in seinem weitesten Sinne. Eigentlich ist jeder Kohlentransport durch die Bahnen, jedes Verstößen von Brennholz bereits eine Kraftübertragung. Im engeren technischen Sinne jedoch versteht

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Abb. 142. Hanfseiltriebe

man unter der Kraftübertragung die Fortleitung einer bereits erzeugten Betriebskraft nach den Orten ihres Verbrauchs. Mit dieser Kraftübertragung kann zugleich eine Kraftverteilung verbunden werden, wenn zum Beispiel aus einem großen Elektrizitätswerk Kraft den einzelnen kleineren Verbrauchern zugeleitet wird.

Abb. 143. Dralitseilscheibe mit schnnedeiseriien Armen

Soll die Kraft nur auf verhältnismäßig kurze Entfernungen übertragen werden und läßt es ihre Eigenart zu, so benutzt man zur Kraftübertragung am besten die sogenannte Transmission. Als Kraftträger kann hierbei irgendeine mechanische Vorrichtung Verwendung finden, also zum Beispiel eine Welle, auf die Riemenscheiben aufgesetzt sind (Abb. 141), und mit der mittels eines Riemens oder eines Hanf- (Abb. 142), beziehungsweise Drahtseiltriebs (Abb. 143) die anzutreibende Maschine verbunden wird. Die Transmission kann aber auch durch Zahnräder, Schrauben ohne Ende (Abb. 144) oder durch Kupplungen (Abb. 145) bewerkstelligt werden. Die hier dargestellte Kupplung dient dazu, eine Riemenscheibe oder Seilscheibe (auch Zahnrad), die sich auf einer andauernd laufenden Welle befindet, zeitweise stillzusetzen oder umgekehrt einen Wellenstrang nach Bedürfnis außer Betrieb zu bringen, wenn sich auf ihm eme andauernd laufende Scheibe befindet. Zu diesem Zwecke sind Einrichtungen vorgesehen, die zwischen der andauernd laufenden Scheibe und der zeitweise stillzusetzenden Welle eine Verbindung durch Reibung herbeiführen.

Auf Schiffen zum Beispiel stellt eine lange Welle die Kraftübertragung von der Dampfmaschine zur Propellerschraube her. Im allgemeinen lassen sich mit der Transmission jedoch nur verhältnismäßig geringe Kräfte übertragen, da die verwendeten Materialien sehr große Beanspruchung nicht aushalten und die

Übertragung großer Kräfte mit zu vielen Verlusten durch Reibung, Erwärmung verbunden sein würde. Diese letzteren Umstände bewirkten auch, daß man größere Kräfte heutzutage überhaupt nicht mehr durch Transmission überträgt, sondern, wenn irgend angängig, an deren Stelle die elektrische Kraftübertragung verwendet.

Abb. 144. Zahnrad und Schraube ohne Ende

Unter Druck stehendes Wasser und Dampf sind gleichfalls viel gebrauchte Mittel zur Kraftübertragung. Das Druckwasser wird meist in der Form verwendet, wie cs durch

sein natürliches Gefälle sich darbietet, und die Technik muß sich fast stets darauf beschränken, durch Anlage von Behältern und Leitungen den Verbrauch zu regeln und ökonomisch zu gestalten. Die Herstellung künstlicher Druckwasseranlagen erfolgt selten, da sie wegen der Ausgaben für dieRohrleitungen usw.ziemlich hohe Anlagekosten erfordern. Trotzdem fast alle Städte Druckwafferleitungen besitzen, ist man auch in solchen, wo hinreichend Wasser zur Verfügung stände, selten dazu übergegangen, Wasser in ähnlicher Weise wie Gas für industrielle Zwecke abzugeben. Nur ganz vereinzelt, wie zum Beispiel in Zürich, gibt es eine derartige Kraftversorgung durch Druckwasser. Wo nicht natürliche Gefälle zur Verfügung stehen, findet das Druckwasser hauptsächlich nur bei „hydraulischen" Vorrichtungen Verwendung, bei denen meist noch ein sogenannter „Akkumulator" vorgesehen ist, in dem die Arbeit kleinerer Motoren in solcher Menge aufgespeichert wird, daß er diese auf kurze Zeit zu sehr hohen Leistungen befähigt.

Abb. 145. Kupplung für eine Seilscheibe

Die Kraftübertragung durch gespannten Dampf ist eine außerordentlich häufige. Sie findet sich ja an und für sich schon in jeder Dampfmaschine, wo der unter Druck stehende Dampf vom Dampfkessel zum Dampfzylinder geleitet werden muß. In dem Maße, wie die Dampfmaschinen wuchsen und wie sich die Anforderungen an sie vergrößerten, sind auch die Kraftübertragungen durch Dampf immer weiter ausgebildet worden. Wenn man auch bei den modernen elektrischen Kraftzentralen die Dampfkessel meist so anzuordnen sucht, daß der Weg, den der Dampf zurückzulegen hat, ein möglichst kurzer wird, so läßt sich dieses Prinzip aus örtlichen Rücksichten doch nicht immer durchführen.

Kesselhaus und Maschinenhaus sind oft räumlich verhältnismäßig weit getrennt, und es sind dann ziemlich lange Rohrleitungen als Kraftträger nötig. Noch vor wenigen Jahren waren diese Dampfleitungen fast durchweg aus Gußeisen hergestellt. Die modernen Anlagen erfordern jedoch eine solche Spannung des Dampfes und gleichzeitig den Transport solcher Dampfmengen, daß die Verbindungstellen der jetzigen Hochdruckdampflcitungen aus Stahlguß hergestellt werden müssen. Um den Kraftverlust durch Wärmeausstrahlung zu vermeiden, werden die Leitungen mit isolierenden Mitteln, meist Asbestpackungen, umhüllt. Trotz dieser gewaltigen Fortschritte ist und bleibt die Kraftübertragung durch gespannten Dampf immer ein Notbehelf, denn die Verluste sind so groß, daß sie sich mit unseren Ansichten von der Ökonomie eines Betriebs nicht mehr vereinbaren lassen. Sie entstehen durch Abkühlung und Kondensation des Dampfes und durch den Leitungswiderstand.

Auch mittels Druckluft werden Kraftübertragungen ausgeführt. Die Luft wird mit Hilfe von Luftpumpen in besonderen Kesseln verdichtet und dann durch Rohrleitungen der Verbrauchstelle zugeführt, wo sie auf einen durch sie angetriebenen Motor wirkt, der dann das eigentliche Arbeitsgerät in Bewegung setzt. Als solche Motoren können kleine Turbinen oder auch Kolbenmaschinen oder sonst geeignete Vorrichtungen dienen. Die bekannteste Art der Kraftübertragung durch Druckluft stellen wohl die Rohrpostanlagen dar, bei denen übrigens auch vielfach ein umgekehrtes System zur Verwendung kommt, nämlich verdünnte Luft. Es wird dabei ein Überdruck in dem einen Teil der Rohrleitung dadurch erzeugt, daß aus dem anderen die Luft herausgepumpt wird. Außer zahlreichen nach diesem System arbeitenden Rohrpostanlagen führen wir als Beispiel für die Kraftübertragung mittels gepreßter oder verdünnter Luft die Luftdruckbremsen der Eisenbahn an.

Der Ingenieur Popp in Paris war es, der sich um die Ausbildung des Systems der Kraftübertragung durch Druckluft ganz besondere Verdienste erworben hat. Er hat in Paris eine Druckluftanlage, wohl die größte der Welt, geschaffen, die einzig in ihrer Art dasteht und als mustergültig bezeichnet werden muß. Ihre beiden Zentralen besitzen zusammen 24 000 Pferdekräfte. Die Luft wird dabei auf sechs Atmosphären verdichtet.

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Abb. 146. Rohrpostanlage. Aus Rühlrnann, Allgemeine Maschinenlehre

Abb. 146 stellt eine mit Druckluft arbeitende Rohrpostanlage dar. Der Ständer A steht über einer durch Platte C abgeschlossenen Vertiefung Z. In diese tritt bei Y die Rohrleitung ein, die der Beförderung der Büchsen mit den Rohrpostbriefen dient. Diese Rohrleitung ist an eine für das Aus- oder Einströmen der Luft in den Rohrstrang bestimmte Abzweigkammer E angeschlossen, die durch das Rohrstück b mit einem Hahn G, dem Be-förderungShahn, verbunden ist. Dieser Hahn G steht durch ein unten offenes Rohr b" mit dem Raum Z, ferner mit dem Rohrstück H und mit dem sogenannten Permuta-tionShahn J in Verbindung. Letzterer kann durch die Rohre K und K' entweder mit dem PressungS-rohr a oder mit dem

luftleeren Vakuumrohr ft in Verbindung gebracht werden. Das Rohrstück F hat noch eine Abzweigung L, wodurch es mit der Kammer B, in die die Depeschenbüchsen bei ihrer Ankunft hineinfallen, verbunden ist. In das Rohr L ist der Lustpufferwechsel M eingeschaltet. Dieser dient dazu, die Kammer B im Augenblick des Empfangs mit Luft von derselben Pressung anzufüllen, die hinter den ankommenden Büchsen im Rohr a herrscht, um sie zum Stillstand zu bringen. Das Rohrstück H steht ferner durch eine kleine Bohrung o mit der Aufgebe-kammer N in Verbindung. Ein in diese Verbindung eingeschalteter Dreiweghahn vermittelt entweder die direkte Verbindung der Aufgebekammer N mit der Pressung im Rohr H oder mit der atmosphärischen Luft. Die Aufgebekammer N ist durch eine Klappe P von der Kammer B abgesperrt. Die Hähne G und J werden durch Schraubenräder R und Handräder rx bewegt. 8 und 8' sind Tischplatten zum Niederlegen der Depeschenbüchsen. In dem Depeschenrohr U sind Schieberanschlüsse V angebracht, die durch Zugstange tj bewegt werden können, X ist die Verschlußtür der Büchsenkammer B, m ist ein Manometer, das den im Aufgcberaum N herrschenden Druck anzeigt.

Bei Absendung einer Rohrpostsendung wird nun wie folgt verfahren: Die Klappe P ist stets geschlossen, der Schieber V geöffnet und der Hahn J auf Kompression gestellt, das heißt dieser ist durch K' mit dem Preffungsrohr oc verbunden. Die Empfangstation hat nun das Fahrrohr von Überdruck befreit, so daß in diesem nur der Druck der Atmosphäre herrscht. Die Depeschenbüchsen werden bei W in die Aufgebekammer N gelegt und gleiten nacheinander in dem Rohre a hinab. Darauf setzt man X durch das Rohr n mit dem Rohre H in Verbindung, das heißt man läßt komprimierte Luft hinter die Büchsen treten. Diese werden durch den Luftdruck bis an das Zweigrohr E getrieben. Hier gelangt dann der Hauptstrom (auf dem Wege a K' und J H G F) m das Rohr D und treibt die Büchsen zur nächsten Station. Nun wird der Hahn G der Absendestation geschlossen, während die nächste Station ihren Hahn G so stellt, daß F mit F' kommuniziert und das Fahrrohr also vom Überdruck befreit ist.

Alle die hier geschilderten Arten der Kraftübertragung treten aber in neuerer Zeit an Bedeutung vollkommen zurück gegen dieelektrischeKraftüber-t r a g u n g, die nicht nur in unserem modernen industriellen Leben bereits eine außerordentliche Wichtigkeit erlangt hat, sondern die, wie man wohl behaupten kann, die Grundlage unserer zukünftigen industriellen Entwicklung bilden dürfte. Wenn irgend eine Erscheinungsform der Energie zur Übertragung besonders geeignet ist, so ist es die Elektrizität. Sie pflanzt sich in Leitungen mit ungeheurer Schnelligkeit und bei geeigneter Ausführung der Leitung fast ohne Verluste fort. Schon frühzeitig hat man deshalb kleine elektrische Kraftübertragungen massenhaft angewendet. In jeder elektrischen Klingelleitung zum Beispiel dürfen wir eine solche erblicken, und ebenso stellt jedes elektrische Uhrensystem, jedes Telephon oder jede sonstige durch Elektrizität angetriebene mechanische Vorrichtung ein Anwendungsgebiet der elektrischen Kraftübertragung dar.

Trotzdem man die Möglichkeit der Fortleitung und Übertragung der elektrischen Kraft schon sehr früh erkannt hatte, nmßte bis zur Ausführung einer wirklichen Kraftübertragungsanlage in technischem Sinne doch noch geraume Zeit vergehen, da die Ausbildung der elektrischen Maschine noch nicht denjenigen Grad der Vollkommenheit erreicht hatte, der die Grundlage einer gut durchgebildeten derartigen Anlage sein muß.

Das Jahr 1879 leitete für die Elektrotechnik eine neue Ära ein. Damals wurden die elektrischen Glühlampen erfunden, Hefner-Alteneck konstruierte die Differentialbogenlampe, Siemens begann mit den Vorarbeiten für den Bau seiner ersten elektrischen Eisenbahn für die Berliner Gewerbeausstellung. Gleichsam als ob diese Zeit einen Markstein auf jedem Zweige der Elektrotechnik bilden sollte, mutet eS an, wenn wir erfahren, daß damals auch die ersten größeren und ernsthafteren Bestrebungen für die elektftsche Kraftübertragung ins Werk gesetzt wurden.

Es war im gleichen Jahre 1879, als eine ganze Anzahl von Versuchen zur elektrischen Kraftübertragung gleichzeitig einsetzte. Die ftanzösischen Ingenieure C h r e t i e n und Felix stellten in der Schweiz elektrische, durch Kraftübertragung angetriebene Pflüge auf und richteten auch ebenso betriebene Elevatoren ein. Derjenige jedoch, der als der Pionier auf dem Gebiet der elektrischen Kraftübertragung betrachtet werden kann, ist M a r c e l D e p r e z, der im Jahre 1881 in Paris eine Dynamomaschine ausstellte und an ihr die Kraftübertragung sowohl wie die Kraftverteilung durchführte. In jenem Jahre fand in Paris der berühmte Internationale Elektrotechnikerkongreß statt, auf dem unser internationales 0.6. 8.-System (Ientimeter-Gramm-Sekunden-System) geschaffen wurde, und damals hielt D e p r e z einen Vortrag, in dem er an Hand seiner Versuche und Berechnungen nachwies, daß man eine Leistung von 16 Pferdekräften mit Hilfe eines gewöhnlichen Telegraphendrahtes von 4 Millimeter Durchmesser auf 50 Kilometer übertragen könne. Im folgenden Jahre machte er auf dem Elektrotechnikerkongreß zu München die praktische Probe auf das Exempel, indem er zwischen Miesbach und München, also auf eine Entfernung von 57 Kilometer, die erste größere elektrische Kraftübertragung einrichtete. Der Versuch gelang insofern, als es sich tassächlich zeigte, daß der von D e p r e z ausgesprochene Gedanke die Möglichkeit der Ausführung zuließ. Der Hauptfehler, den D e p r e z machte, war der, daß er Gleichstrom, den er allerdings auf 1300 Volt spannte, zur Verwendung brachte. Eine elektrische Kraftübertragung läßt sich nur mit Hilfe von Wechselstrom bewerkstelligen; damals aber, als D e p r e z den eben geschilderten Versuch ausführte, war die Wechselstrom-technik nicht auf jener Stufe der Vollkommenheit angelangt, die für die Ausgestaltung elektrischer Krastübertragungsanlagen nötig ist.

Mit neuem Mute ging D e p r e z wenige Jahre später daran, eine neue Kraftübertragung, aber wieder mit Gleichstrom, auszuführen. Er benutzte zu seinen Versuchen eine Leitung zwischen Paris und Ereil, die gleichfalls 50 Kilometer lang war und mittels der er 300 Pferdekräfte zu übertragen gedachte. Die verwendete Spannung betrug 5000 bis 6000 Volt, die Stromstärke 10 Ampere. Der Versuch gelang und mißlang gleichzeitig. Er gelang insofern, als tatsächlich ein Drittel der in den Leitungsdraht gesandten Energie am Bestimmungsort S.d.T.I.

ankam und dort ausgenutzt werden konnte. Er mißlang jedoch anderseits wieder^ weil eben ein derartiges Resultat wirtschaftlich als absolut ungenügend bezeichnet werden muß. Eine Kraftübertragung mit so außerordentlichem Verlust ist für die Technik nicht brauchbar. Der Grund des Mißlingens lag darin, daß die Gleichstrommaschine, die sich D e p r e z selbst gebaut hatte, noch nicht das zu leisten vermochte, was eine für Kraftübertragungszwecke dienende Maschine leisten muß.

Im Jahre 1886 der französische Elektrotechniker HippolyteFon-t a i n e den gleichen Versuch mit anderen Maschinen und erzielte dabei einen bedeutend besseren Wirkungsgrad, nämlich einen solchen von etwa 50 Prozent.

In ein neues Stadium trat die Kraftübertragung, als man elektrische Wechselstrommaschinen für sie verwendete. Der Gleichstrom läßt sich nicht transformieren, und man muß deshalb, wenn man Gleichstrom zur Kraftübertragung benutzen will, sehr hochgespannte Ströme in der Maschine selbst erzeugen, was seine Schwierigkeiten hat und nur bis zu einem gewissen Grade möglich ist. Gerade aus der Verwendung hochgespannten Stromes beruht aber das ganze System der Kraftübertragung. Je geringer die Amperezahl ist, einen desto dünneren Leitungsdraht kann man zur Fortleitung benutzen, was für die Kostenfrage von außerordentlicher Wichtigkeit ist. In neuerer Zeit verwendet man an Stelle des Kupfers vielfach das billigere Aluminium. Der aus der Wechselstrommaschine kommende Strom wird mittels eines Transformators sehr hoch gespannt, wobei seine Stromstärke (Amperezahl) sich entsprechend verringert. Er kann dann auf einer Leitung von verhältnismäßig geringem Querschnitt in weite Fernen ge-

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ort wieder in niedergespannten Strom von der gewünschten Verbrauchspannung herabtransformiert werden.

Mit der Erfindung und Durchbildung der Wechselstrommaschine und mit der Ausbildung des Jnduk-tionsmotors waren eigentlich die letzten Schwierigkeiten, die der elektrischen Kraftübertragung im Wege standen, gelöst.

Abb. 147. Der elektrisch übertragene Wasserfall auf der Elektrotechnischen Ausstellung in Frankfurt a. M. tut Jahre 1891 gen eine neue Entwicklung

Der 25.August 1891 war der ewig denkwürdige Tag, an dem die erste größere Kraftübertragung neuen Systems durch ihr Gelin-

der Elektrotechnik herbeiführte. Diese Kraftübertragung war anläßlich deS zu Frankfurt a. M. tagenden Internationalen ElektrotechnikerkongresseS und der damit verbundenen Elektrotechnischen Ausstellung veranstaltet worden. Es war die Kraft des Wasserfalls zu Lausten am Neckar, die man nach Frankfurt a. M. übertrug und die hier den in Abb. 147 dargestellten Wasserfall betrieb.

II

Die tierischen Motoren

Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern

Im Anfang aller Technik war der Mensch d i e Maschine. Das ist er immer, auch heute noch, wenn er nur körperliche Arbeit leistet, beim Lasttragen, beim Gehen, Steigen usw. Wenn der Mensch als Maschine arbeitet, läßt sich natürlich seine Leistung wie bei anderen Maschinen berechnen und in Zahlen ausdrücken. Der Körper ist nach Rühlmann ein Motor, bei dem diejenige Wärme als bewegende Arbeit auftritt, die durch das Verbrennen des in den Nahrungsmitteln enthaltenen Kohlenstoffs entwickelt wird. Aus der Menge des verbrannten Wasserstoffs und Kohlenstoffs, dieser nutzbaren Bestandteile der Nahrungsmittel, läßt sich die theoretische Höchstleistung berechnen. Stellt man ihr die wirkliche, experimentell bestimmte Leistung gegenüber, so ergibt sich daraus der Nutzeffekt der Maschine „Mensch", der nach vielen Berechnungen 6 bis 15 Prozent beträgt, das heißt 6 bis 15 Prozent der in den Nahrungsmitteln enthaltenen Energie werden in der Arbeit praktisch verwertet, während die restlichen Prozente durch Stoffwechsel verloren gehen. Das ist an sich keine schlechte Zahl, denn sie hält einen Vergleich mit der Ausnutzung der Kohle bei der Dampfmaschine aus.

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Aber der Mensch mit dem anspruchsvollen Betriebstoff „Nahrungsmittel" ist eine teure und eine kleine oder schwache Maschine, denn seine Leistung ist im Verhältnis zu Tieren und zu primitiven Maschinen gering. Sie'beträgt bei zehnstündiger Arbeitszeit nur Vis bis 7n Pferde-krast am Hebel oder an einer Kurbel.

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Abb. 148. Laufrad zum Betrieb einer Schütze in Augsburg Aus Kämmerer. Die Technik der Lasten-fvrderung einst und jetzt

Größer wird die Leistung, wenn die Arbeit nicht nur durch die Muskelkraft der Arme, sondern unter Mitbenutzung des Körpergewichts geleistet wird. Hierzu dienen die verschiedenen Formen von Tretwerken,

Laus-, Steig- und Treträdern, die auch von Tieren betrieben werden können.

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Abb. 149. Durch Laufrad betriebener Kaikran aus dem 15. Jahrhundert Aus Kämmerer, Die Technik der Lastenfvrderung einst und jetzt

Bei dem „Laufrad" steht der Arbeiter im Innern eines großen Rades unterhalb der Achse.Er macht eine emporsteigende Bewegung, bleibt aber dabei an derselben Stelle stehen, da das Rad unter seinen Füßen weg-gleitet.Abb.148 zeigt ein derartiges Laufrad, das zum Betrieb einer Schütze in Augsburg noch heute in Gebrauch ist. In Abb. 149 ist ein durch ein Laufrad betriebener Kai-

kran darge

stellt, wie er im fünfzehnten Jahrhundert große Verbreitung hatte.

Außer dieser Ausführung, bei der der Arbeiter im Innern des Rades steht, sind noch verschiedene andere Anordnungen gebräuchlich. Liegt die Stelle, wo die Kraft wirkt, auf dem oberhalb gelegenen Teil des äußeren Radumfangs, so nennt man die Vorrichtung „Tretra d". Bei dem sogenannten S p r offen r a d steht die „AntriebsPerson" in der Mitte des mit Sprossen versehenen äußeren Radumfangs und macht eine aufwärtssteigende Bewegung, wie wenn sie eine Leiter hinaufsteigen wollte. Dabei bewegen sich wieder die Radfproffen nach unten, so daß der Arbeiter nahezu an der gleichen Stelle verbleibt. Ein solches Sproffenrad von fast 10 Meter Durchmesser ist in den Steinbrüchen bei Montrouge und Beaugirard südlich von Paris noch heute in Betrieb (Abb. 150). Eine weitere Ausführungsform, das geneigteTretrad, Hat eine schrägliegende Achse. Um diese dreht sich eine Scheibe, auf der sich die

Tiere wie auf einer schiefen Ebene ansteigend bewegen.

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Abb. 150. Sprvssenrad in den Steinbrüchen von Montrouge bei Paris

Abb. 151 ist eine anschauliche Darstellung eines geneigten Tretrads aus dem sechzehnten Jahrhundert, nach den Mitteilungen des Stadtbaumeisters von Padua

Vittorio I 0 nca. Das Tretrad ist für Ochsenbetrieb eingerichtet und dient, wie aus der linken Hälfte der Abbildung ersichtlich ist, zum Antrieb einer Mühle.

Die Bewegung von Tieren auf einer schiefen Ebene findet in noch anderer Form bei den sogenannten Tretbrücken Anwendung. Hier wird die geneigte Ebene durch zu einer endlosen Kette vereinigte Tafeln gebildet, die um zwei Führungöräder umlaufen.

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Es bieten diese Tretwerke ein einfaches Mittel, eine größere motorische Kraft zu erzeugen, denn man kann zwanzig und mehr Personen oder Tiere in einem breiten Tretrad zusammenarbeiten lassen und erzielt damit eine ganz ansehnliche Leistung. Die Vorrichtung ist betriebsicher und hat einen verhältnismäßig guten Wirkungsgrad. Ungünstig ist aber der außergewöhnlich große Raumbedarf, auch ist die Arbeit in hohem Grade gesundheitschädlich. So sind früher in Strafanstalten und Zuchthäusern die Sträflinge und Gefangenen, von denen die Treträder betrieben wurden, oft schon nach wenigen Monaten durch die anstrengende Arbeit gestorben. Wir können deshalb mit Genugtuung feststellen, daß das Tretrad heute fast ganz von der Bildfläche verschwunden ist; die vergeistigende Entwicklung der Technik hat das vom Menschen betriebene Tretrad, die „Tretmühle", zum Inbegriff einer menschenunwürdigen Arbeit überhaupt gemacht, von der das Maschinenzeitalter die Menschheit endgültig befreit hat.

Abb. 151. Mühle mit schrägem Tretrad für Ochsenbetrieb aus dem 16. Jahrhundert. Aus Beck, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaus

Die Ausnutzung der menschlichen Kraft geht verschie-

Sie sucht an der Kurbel in erster Linie die Muskelkraft der Arme unter Mithilfe des Körpergewichts wirksam zu machen, sie verwertet bei

den Tretwerken das ganze Körpergewicht, und sie überläßt bei Maschinen mit Fußbetrieb den Beinmuskeln alle Arbeit. Der Fußbetrieb ist heute noch für kleinere Kraftleistungen, bei denen der Mensch die Hände frei haben soll, in weitverbreiteter Anwendung. Man möchte ihn für Schleifsteine, Drehbänke, Nähmaschinen und Fahrräder noch kaum missen. Eine ganz neue Art der Ausnützung der Muskelkraft zur Lichterzeugung stellen die Hand- oder Taschenlampen dar, in deren Innerem eine kleine Dynamomaschine durch einen Drahtzug in Schwung gebracht wird, wodurch ein kleines Lämpchen zum Leuchten kommt. Ähnliche kleine Maschinen dienen heute zur Fahrradbeleuchtung. — Zur Verwertung von Tierkräften ist außer den Treträdern der Göpel in Anwendung. Er nützt die Zugkraft der Tiere am zweckmäßigsten aus und stellt die überhaupt verbreitetste tierische Maschine dar. Bei dem Göpel greifen ein oder mehrere Tiere sozusagen an den Speichen eines liegenden Rades mit stehender Achse an und versetzen bei ihrem gleichmäßigen Rundgang die Welle in Umdrehung (Abb. 152). Die Göpel, die auch in verschiedener konstruktiver Gestalt zur Anwendung kommen, werden meistens von Pferden betrieben, und es können mehrere (ein bis vier) Zugtiere zusammen an

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Abb. 152. Feststehender Göpel

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Die tierischen Motoren

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einem Göpel arbeiten. Eine größere Anzahl ist nicht vorteilhaft, da dabei die Leistung des einzelnen Tieres nicht s;-f mehr so gut ausgenutzt wird.

Abb. 154. Göpeldynamo, Schutzdecken abgenommen

In früheren Zeiten haben die Göpel ausgedehnteste Anwendung gefunden. Sie waren vor Einführung der Dampfmaschine, deren Lei-ftungömaßstab „Pferdekraft" nach einer im vorhergehenden Kapitel, Seite 137, gegebenen Lesart von der Ablösung des Göpels herrühren soll, die verbreitetste Betriebsart zur Lastenförderung und Wasserhaltung in Bergwerken, zum Antrieb von Winden, Kranen usw. Noch heute behauptet sich der Göpel im landwirsschaftlichen Betrieb, denn er ist billig und einfach, und seine wenn auch geringe Leistung (ein Pferd leistet am Göpel ungefähr ²/₃ Pferdekraft) ist vielfach ausreichend.

Eine originelle Paarung dieser historisch ältesten Betriebsart mit einer der neuesten wissenschaftlichen Errungenschaften zeigen die Abb. 153 und 154. Hier dient ein Pferdegöpel zur Erzeugung von Röntgenstrahlen. Der Göpel, der für ein oder zwei Pferde eingerichtet ist, betreibt eine kleine Dynamomaschine mit tausend Umdrehungen bei fünfmaligem Umgang der Pferde und liefert einen Strom von 30 Volt und 10 Ampere für eine transportable Röntgeneinrichtung oder zum Laden von Akkumulatoren. Die Einrichtung dient militärischen Zwecken — nach der Schlacht werden die Geschützpferde an den Göpel gespannt, erzeugen Röntgenstrahlen, und es ermöglicht sich so die rasche Auffindung von Schußwunden, die die Technik „schlägt und heilt"!

Es ist klar, daß mit allen diesen durch Muskelkraft betriebenen Maschinen nur eine begrenzte Leistung erzielt werden kann. Eine Steigerung war nur durch Hinzufügung weiterer Arbeiter, durch Vermehrung der Tiere oder Menschen möglich. Man hat zwanzig bis fünfzig Menschen in die Treträder gesperrt, man hat Hunderte von Galeerensklaven auf den Ruderbänken angekettet. Diese Grausamkeit hat erst die technische Entwicklung der Kraftmaschine endgültig beseitigt, und damit feiert die Technik, die sich selbst bezwungen hat, ihren schönsten Sieg! Aber auch innerlich zeigen Mittel und Leistungen der Technik heute andere Verhältnisse. In einer Zeit, die Explosionsmotoren mit der stolzen Leichtigkeit von i Kilogramm für die Pferdestärke baut, haben die tierischen Motoren, die die anspruchsvolle Materialfülle von etwa 700 Kilogramm Lebendgewicht für die Pferdekraft aufweisen, sich überlebt!

Im Anfang aller Technik war der Mensch d i e Maschine. In späteren Kapiteln wird sich zeigen, wie durch die Entwicklung der Kraft- und Arbeitsmaschinen sich eine immer schärfere Trennung von Mensch und Maschine vollzieht und wie die Technik erst dem Menschen gibt, was des Menschen ist, nämlich von drückender Tätigkeit befreite, vergeistigte Arbeit!

III

Die Windmotoren

Von Direktor Dipl.-Jng. 91. Stern

Der Wind ist überall eine kostenlose Betriebskraft. Auf Grund dieser recht schätzenswerten Eigenschaft leistet er sich auch eine Freiheit: er bläst nur dann, wann er will. Und damit verscherzt er sich zum Teil seine außergewöhnlichen Aussichten, er bleibt auf dem Weltmarkt nicht mehr ganz konkurrenzfähig, und von seiner Elementarkraft — die man früher als den Willen von Gottheiten deutete — hat man keine so hohe Meinung mehr. Denn alle Größe und gute Anlage geht der Welt verloren ohne Beständigkeit. So kommt es, daß der „vom Himmel hoch herkommende" Wind von Mächten geringerer Herkunft mit solideren Prinzipien verdrängt wurde und heute fast nur als nebensächlicher Hilfsarbeiter der Kleinindustrie seinen alten, großen Namen behauptet.

Dieser alte Name hatte einmal einen guten Klang, damals, als man von den neuen Ideen unserer Zeit, von der heutigen ungeheuren Arbeitsanspannung noch nichts wußte und die Launen des großen Herrn als natürliche Einrichtung achtete. Die alten Windmühlen durften zwei Drittel des Jahres stillstehen. Sie gaben genügend Produktion, und sie drehten sich überall nicht immer! Die ganze Beschaulichkeit dieser guten alten Zeiten, die sich mit ihrer Arbeit noch nach dem Wetter richten konnte, steckt in dem Bild der alten, uns lieb gewordenen Windmühle. Nach allgemeiner Annahme kann die Windmühle, deren Bedeutung als Kraftmaschine für ihre Zeit nicht unterschätzt werden darf, als deutsche Erfindung in Anspruch genommen werden. Die älteste Bauart bezeichnet man daher als „deutsche Windmühle". Es ist die sogenannte „Bockwindmühle", bei der das ganze Gebäude mit den Windflügeln auf einem Bock durch einen „Sturz" drehbar ist, um die Flügel stets nach dem Wind einstellen zu können.

Die Einrichtung einer solchen Bcckwindmühle zeigt Abb. 155. Als Tragkörper des ganzen Mühlengebäudcs dient ein kräftiger Eichenholzständer b, der „Hausbaum", der durch entsprechendes Balkenwerk a—d—e verstrebt ist. Der Hausbaum b endigt in einem Zapfen, um den das Gebäude durch den Hebelbalken q gedreht werden kann. Die Windmühlenflügel X bewegen die Windradwelle y; dadurch überträgt ein Kammrad die Bewegung auf die senkrechte Welle, die den Mühlstein direkt antreibt. Um den glatt abgedrehten Kranz des Kammrads kann ein Bremsband gelegt werden, das durch das aus der Abbildung ersichtliche Hebelwerk bewegt wird. Für ungefähr zweitausend Taler konnte eine solche Bockwindmühle gebaut werden. Es ist alles aus Holz, Arbeit des „Kunstmeisters", des Zimmermanns. Die ebenfalls hölzerne Welle lief in einem Steinlager und wurde durch Speckschwarten geschmiert.

Diese technisch primitive Lösung fand ihre erste Verbesserung in der „holländischen Windmühle", die ein Flanderer in der Mitte des sechzehnten Jahrhunderts erfunden haben soll (Abb. 156). Hier stand der Bau selbst fest, und nur das Dach mit den Windflügeln war nach der Windrichtung durch einen „Sturz" drehbar.

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Der übrige hölzerne Aufbau war der gleiche. Trotzdem ist die Windmühle in dieser Form zum Mahlen von Getreide und Gerberlohe, zu Be- und Entwässerungen, zum Betrieb von Wasserhebemaschinen von Nutzen gewesen und bot immerhin mit Leistungen bis zu 10 Pferdekräften eine ganz erhebliche Kraftquelle dar.

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Abb. 155. Bockwindmühle. Aus Nühlmann, Allgemeine Maschinenlehre

Der Windmühlenbau blieb lange, fast bis in unsere Zeit, bei der technischen Vollkommenheit der holländischen Windmühle stehen. Über die mit großer Macht einsetzende Entwicklung der Kraftmaschinen, besonders der Dampfmaschine, geriet er inS Hintertreffen, wurde vernachlässigt. Und den Kreisen, die sich der Mühle bedienten, genügte sie in dieser Form. Deshalb hat der moderne Maschinenbau sich erst verhältnismäßig spät des Windmühlenbaus angenommen. Kennzeichnend für diesen Umschwung ist die Verwendung von Stahl und Eisen als Baustoff. Was heute im ganzen sonstigen Maschinenbau eine selbstverständliche Erscheinung ist, wird hier noch als besonderer, noch nicht einmal allgemein anerkannter Fortschritt reklamiert. Das Eisen hat dann aus der Windmühle eine andere Figur gemacht. Der schwere, gedrungen massive Bau der Windmühle wird von einem leichten, hohen Eisengerüst abgelöst, auf dem ein leicht anmutendes Windrad läuft. Aber auch innerlich hat der moderne Windmotor aus der technischen Wissenschaft Nutzen gezogen. Man kennt heute die Mechanik des Winddrucks und bildet danach die Form der Windräder. Man verringert durch geringe Gewichte der Windräder, durch bessere Lagerung die Reibungsverluste, macht damit die Windmotoren schon gegen verhältnismäßig geringe Windstärken empfindlich, so daß dadurch die Gangzeit der Motoren erhöht wird. Man trägt durch Regulierbarkeit den verschiedenen Windverhältnissen Rechnung, so daß die Umdrehungszahl und Kraftabgabe des Windrads gleich bleibt. Man montiert das Windrad auf einem Turmgerüst, um den Wind in höheren Luftschichten, wo er möglichst ungehindert weht, auszunutzen. Die Höhe des

Turmgerüfls wird dann so gewählt, daß das Windrad über alle in einem Umkreis von 200 bis 300 Meter vorhandenen Hügel, Bäume, Häuser und was den freien Durchgang des Windes hindert, hinausragt.

VI

Abb. 156. Holländische Windmühle. Nach einer Originalaufnahme der Photoglob Co. in Zürich

Das Windrad bedarf einer doppelten Einstellung: nach der Windstärke und nach der Windrichtung. Je nach der Konstruktion dieser Organe unterscheiden wir verschiedene Systeme. Die Wirkungsweise einer Windmühle ist so, daß der Wind auf die schräg gestellten Flügel auftrifft, die Flügel diesem Druck ausweichen und damit daö Rad in gleichmäßige Drehung versetzen. Je stärker also der Winddruck ist, umso schneller wird sich bei derselben Angriffsfläche das Windrad drehen. Um also die Umdrehungszahl bei stärkerem Wind gleichmäßig zu erhalten, muß man die Angriffsfläche verkleinern. Bei den Windmühlen wurde dies buchstäblich so gemacht: man nahm einzelne Flächen aus den Flügeln heraus, was bei der Größe und Bauart der Flügel eine gefährliche und mühsame Arbeit war. Die modernen Windräder bezwecken deshalb eine selbsttätige Anpassung an die Windstärke. Bei einer Hauptgruppe, dem Zentrifugal-Regulatorsystem, wird die Verkleinerung der Angriffsfläche durch Veränderung der Flügelneigung erzielt. Bei stärkerem Wind dreht man die einzelnen Flügel mehr in die Windrichtung hinein, so daß der auf sie auftreffende Wind geringere Ablenkung erfährt und zu geringerer Wirkung kommt. Die Art der Drehbarkeit der Flügel unterscheidet die verschiedenen Konstruktionen.

Das lange vorbildlich gewesene Halladay-Windrad besteht aus beweglichen Flügeln, die um eine Querachse so drehbar sind, daß sie in ausgerückter Stellung (Abb. 157) parallel zur Drehachse stehen, in ihrer Gesamtheit sozusagen eine prismatische Röhre bilden mit dem Querschnitt gegen den Wind, der infolgedessen ungehindert durchströmen kann. In die Radebene gestellt (Abb. 158), bieten sie ihre volle Angriffsfläche dar. Die selbsttätige Einstellung erfolgt durch Reguliergewichte, die an Hebeln angebracht sind und mit dem Rade rotieren. Bei Erhöhung der Umdrehungszahl durch stärkeren Wind fliegen die Gewichte infolge der Ientrifugalwirkung mehr nach außen, wirken dadurch auf eine

HebelvorriAtung, die die Flügelstellung verändert.

Läßt der Wind und damit die Geschwindigkeit des Rades wieder nacf), so kehren die Gewichte in die ursprüngliche Lage zurück und stellen die Flügelflächen wieder mehr in den Wind.

Abb. 157- Halladay-Motor, ausgerückt

Abb. 158. Halladay-Motor, eingerückt

ES wird also selbsttätig dadurch stets die gleiche Umdrehungszahl erreicht. Die Ausrückung der Flügel kann natürlich auch durch entsprechende Hebelverbindungen von Hand erfolgen, wenn der Windmotor nach Feierabend oder zur Einstellung des Betriebs still gesetzt werden soll.

Die selbsttätige Einstellung nach der Windrichtung wird in der allgemein üblichen Weise durch eine Windfahne bewirkt, die in der Verlängerung der Drehachse des Windrads liegt und das Windrad immer in den Wind dreht. Die Möglichkeit dieser Einstellung beruht naturgemäß auf den leicht drehbaren Lagern des Windrads und dessen leichter Konstruktion überhaupt. Den schwerfälligen Holzbau der Windmühle hätte eine Willdfahne nie in den Wind drehen können.

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Bei dem Ultra-Standard oder R e i n s ch-Windmotor (Abb. 159) drehen sich die Flügel um ihre radial liegenden Längsachsen. Jeder Flügel trägt am äußeren und inneren Ende einen Drehzapfen, mit dem er in dem äußeren und inneren Radkranz entsprechend drehbar gelagert ist.

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In der Mitte wird jeder einzelne Flügel durch einen drehbaren Ring angefaßt, so daß durch dessen Drehung nach

der einen oder anderen Seite das ganze Rad jalousieartig gleichmäßig geöffnet und geschloffen wird. Die Bewegung der Flügel wird wieder selbsttätig durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft auf Hebelgewichte bewirkt; die Ausrückung von Hand erfolgt ebenfalls durch Hebel, die die Ringverschiebung veranlassen.

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Der Reinsch-Windmotor hat gegenüber dem Halladay-Rad den Vorzug einer stabileren Befestigung der Flügel durch die doppelseitigen Zapfen. Windräder dieser Art sind übrigens bis zu den größten Ausführungen gebaut worden. Bei Motoren über 10 Meter Abb. 160. Sörensen-Windmotor, ausgerückt Raddurchmesser wurden, um zu große

Flügelabmessungen zu vermeiden, die Flügel geteilt und unabhängig voneinander in Zapfen drehbar gelagert. Die gleiche Konstruktionsart wird heute noch von der Windmotorenfabrik Lorenz Claussen in Kappeln angewendet.

Die Einstellung in die Windrichtung wird bei den größeren Rädern (Abb. 159) durch eine Windrose bewirkt. Sie besteht aus zwei Schaufelrädern, die sich in entgegengesetzter Richtung im Wind drehen und durch Zahnradübertragung das Windrad in entgegengesetzter Richtung zu verdrehen suchen. Die Drehung erfolgt dann so lange, bis beide Wirkungen sich aufheben, das Rad also wieder im Wind steht.

Von dem Grundsystem des vollen Radkranzes weicht der Sörensen-

Kegelwindmotor (Abb. 160 und 161) ab und kehrt zur Form der holländischen Windmühle mit einzelnen Flügeln zurück, und zwar hat sich eine Flügelzahl von vier bis sechs als am vorteilhaftesten erwiesen. Bei dieser Feststellung hat der Wind selbst, der eigentlich am besten wissen muß, was ihm nottut, ein entscheidendes Wort mitgesprochen. Er hat nämlich an einem zehnflügeligen Rad des dänischen Mühlenbauers vier Flügel gewaltsam aus-gerissen und, nachdem er sich so „Luft gemacht hatte", ging das Windrad angeblich besser. Unterstützt wird dieses Ergebnis der Selbsthilfe durch die Untersuchungen des dänischen Professors

d e l a Cour und durch die praktische Erfahrung/ daß der Wind auf durchbrochene Flächen eine heftigere Wirkung als auf vollwandige ausübt, weil vielleicht der durch die Öffnung austretende Wind die Luft hinter der Wand mitreißt und noch eine zusätzliche Saugwirkung entsteht. Der ganz auS Stahl gebaute Sörensensche Kegelwindmotor hat weiter die Eigenart, daß die Radspeichen und damit die Flügelflächen nicht in einer geraden Ebene liegen, sondern zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit kegelförmig nach der Achse zu laufen; außerdem sind die äußeren Flügelenden schaufelförmig umgebogen. Die Flügelflächen selbst bestehen aus einzelnen Blechklappen,

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Abb. 162. Athletmotor der Sächsischen Stahlwind-motorenfabrik G. R. Herzog G. m. b. H. in Dresden-A.

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deren jede um eine Achse drehbar gelagert ist. Die Klappen lassen sich jalousieartig öffnen und schließen und stehen in ausgerücktem Zustand wie die Flügel des Halladay-Rades parallel zum Wind (Abb. 160), Die Einstellung der Flügel erfolgt wieder durch selbsttätige Wirkung der Zentrifugalkraft. Das Windrad bietet so bei stabilem Bau gute Regulierfähigkeit, und es sollen bis über 40 Pferdekräfte ausgeführt werden. Mit einem derartigen Windrad war seinerzeit das Südpolarschiff „G a u ß" ausgerüstet, das, wenn das Schiff

Abb. 16z. Windturbine aus dem , v    .    .    a,

Jahre 1547. Aus Beck. Beiträge tm Els lag, der Kohlenersparmö wegen zum An-

zurGeschichtedesMaschinenbaus trieb einer Dynamomaschine dienen sollte.

Die Konstruktionen mit beweglichen Flügeln bedingen immer durch ihre große Anzahl beweglicher Teile neben einer gewissen Komplikation eine schwerere Bauart des Rades, das dadurch weniger empfindlich gegen leichte Windströmungen wird. Auch lassen die zahlreichen Hebel und Drehpunkte leicht Reparaturen befürchten. Diese Gesichtspunkte haben zur Konstruktion der festvernieteten Räder ohne bewegliche Teile, der zweiten Hauptgruppe von Windmotoren, nach dem sogenannten Eklipsesystem geführt. Hier wird die selbsttätige Einstellung nach der Windstärke dadurch bewirkt, daß das senkrecht im Wind stehende Rad bei stärker werdendem Wind aus der Windrichtung herausgedreht wird, wodurch sich die dem Wind ausgesetzte Fläche verkleinert. Das Rad ist schließlich ganz ausgerückt, wenn es parallel zum Wind steht. Zur selbsttätigen Regulierung dient eine fest angebrachte Seitenfahne, auf die der Wind einen Druck ausübt und infolgedessen das Rad aus der Windrichtung zu drehen sucht. Hieran wird cs bei normaler Windstärke durch den Gegendruck einer Feder auf die Hauptfahne gehindert. Übersteigt jedoch der Winddruck das gewöhnliche Maß, so wird der Seitendruck größer als der Gegendrucks der Feder, und das Windrad schwingt aus der Windrichtung heraus.

Abb. 164. Windmotor Herkules 1 der Fa. Vereinigte Windtur-binen-Werke G. m. b. H. vorm. Rudolph Brauns u. Carl Reinsch in Dresden-Reick

Abb. 162 zeigt eine Turbine der Sächsischen Stahlwindmotorenfabrik von G. R. Herzog G. m. b. H. in Dresden.

Es hat sich bald herausgestellt, daß diese als „Windturbinen" bezeichneten Windmotoren den zu Reparaturen neigenden Windrädern mit verstellbaren Flügeln in bezug auf Haltbarkeit, Dauerhaftigkeit und Leistungsfähigkeit weit überlegen sind, so daß die Stahlwindturbine mit festem Stahlrad und Regulierung durch Seitenfahne heute das Feld beherrscht und voraussichtlich vorläufig beherrschen dürfte.

Weitere Abarten konnten sich auf dem an und für sich bereits stark eingeschränkten Anwendungsgebiet nicht behaupten. DeS allgemeinen historischen Interesses halber sei nur noch auf die Championwindmühle hingewiesen, bei der das Windrad hinter dem Gerüst angeordnet ist, sich also stets selbsttätig dem Wind darbietet und infolgedessen einer Stellvorrichtung oder Windfahne nicht bedarf.

Ein Übelstand dieser Anordnung aber ist das nicht ausbalancierte einseitige Gewicht dcö RadcS und die verdeckende Wirkung des Gerüsts, das hinter sich Windstille erzeugt, bei deren Durchgang im Rade Stöße entstehen.

Eine weitere selbsttätige Darbietung in den Wind ermöglicht auch die Konstruktion eines horizontal liegenden Rades mit senkrechter Welle, der eigentlichen W i n d t u r b i n e. Die Bestrebungen nach horizontalen Windturbinen sind schon sehr alt (Abb. 163), Früher hat besonders der Vorteil der Windturbinen gereizt, daß der bei den Windrädem auftretende horizontale Druck wegfällt — ein Umstand, dem man durch entsprechende Konstruktionsmaßnahmen heute wirksam zu begegnen weiß. Man wird im Maschinenbau mit ganz anderen Drücken fertig! Es bleibt eben immer der Grundübelstand, daß die dem Wind dargebotene Stoßfläche stets kleiner als bei vertikalen Flügeln wird, auch darf der Wind nur auf einer Seite eine wirksame Angriffsfläche finden, damit nicht die Flügel auf der anderen Seite der Wirkung entgegenarbeiten. Neuerdings hat

der Franzose Castelet eine _

Windturbine mit senkrechten Flügeln gebaut.

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Abb. 165. Windmotor Herkules II der Fa. Vereinigte Wind-turbinen-Werke G.m.b.H. vorm. Rudolph Brauns u. Carl Reinsch in Dresden-Reick

Die konstruktive Entwicklung des Windmotors hat immerhin seine Anwendbarkeit erweitert und ihn schon für Luftbewegungen empfänglich gemacht, die die alte Windmühle noch lange nicht rührten. Die neueren Windturbinen sprechen 4^ schon auf schwache Windbewegungen an, von 2,9 bis 3 Meter pro Sekunde, die wir als „angenehmen Luftzug" bezeichnen. Solche Windstärken sind im Binnenland nach statistischen Feststellungen an 2 jo bis 300 Tagen im Jahr vorhanden, also ein Zeitraum, der der

Die Windmotoren

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Betriebsdauer anderer Kraftmaschinen ziemlich nahe kommt. Es steht sogar zu erwarten, daß in konstruktiver Beziehung noch wesentliche Verfeinerungen eintreten, wenn die Errungenschaften deS Automobilbaus mit der ausgedehnten

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Verwendung hochwertiger Materialien und Konstruktionen: Aluminium, Nickelchromstahle, Kugellager usw., den Windmotorenbau mehr befruchtet haben. Trotzdem wird auch damit die Unbeständigkeit der Kraftquelle Wind nicht beseitigt. Ein, wenn auch nicht vollkommener Ausgleich ist heute in vielen Fällen möglich. So kann bei Bewässerungsanlagen der Kraftüberschuß dazu dienen, Vorratsbehälter mit Wasser zu füllen, aus denen dann an windstillen Tagen gezehrt wird. Wenn aber die Arbeitspause zu lang dauert, wird schließlich der nach praktischen und wirsschaftlichen Rücksichten gebaute Behälter nicht ausreichen und eine Unterbrechung eintreten. In gleicher Weise kann der elektrische Akkumulator als: Reservebatterie für kurze Arbeitspausen benutzt werden.

Für alle Fälle längererWind-stille müssen dann die industriellen Betriebe mit einer Hilfsmaschine versehen sein. Und auch darin kommt ihnen die moderne Technik durch den Bau der leichten, schnellaufenden Explosionsmotoren entgegen.

Add. i66. Nachtaufnahme des Wind-Elektrizitätswerkes auf der Technischen Hochschule zu Dresden

Besonders störend machen sich die Untugenden des Windes beim elektrischen Betrieb bemerkbar, weil gerade zur Lichterzeugung eine hohe Gleichförmigkeit

Die Windmotoren

erforderlich ist. Es sind deshalb für den elektrischen Betrieb besondere Vorkehrungen erforderlich.

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Abb. 167. Leuchtturm zu Büsum von Mar Gehret

Jur Verhütung des Durchgehens der Windräder bei Windstößen oder Sturm, was eigentlich durch-das Windrad selbst reguliert werden sollte, hat Professor de la Cour als einfaches Hilfsmittel eine Riemenwippe angewandt. Das Windrad treibt durch Riemen eine Vorgelegewelle, die auf einem mit veränderlichem Belastungsgewicht beweglichen Arm gelagert ist. Durch das Gewicht wird eine bestimmte Spannung des Treibriemens fixiert, so daß er bei Überschreitungen durch Windstöße gleitet und über die eingestellte Kraftübertragung nicht hinausgeht. Die Regulierorgane neuerer Räder machen ähnliche unzuverlässige Vorrichtungen entbehrlich. Nur muß dann die Verbindung von Dynamomaschine und Akkumulator so beschaffen sein, daß bei höherer Tourenzahl und Spannung selbsttätig der überschüssige Strom in den Akkumulator fließt, während bei niedriger Tourenzahl ein Zurückfließen des Akkumulatorenstroms durch eine Unterbrechung verhindert werden muß. Neuerdings werden windelektrische Anlagen mit ganz selbsttätiger Regulierung in immer mehr zunehmendem Umfang gebaut. Bei den Konstruktionen der Vereinigten Windturbinen-Werke G. m.b. H. vorm. Rudolph Brauns L Carl ReinschinDresden-Reick(Abb.i64 und 165) wird, sobald die Kraft der Windturbine genügt, automatisch durch einen am Schaltbrett befindlichen Apparat die Verbindung zur Batterie hergestellt und wieder gelöst, wenn der Wind abflaut und die Spannung nicht mehr zur Ladung genügt. Bei einer von der Technischen Hochschule Dresden geprüften windelektrischen Anlage (Abb. 166) begann die Ladung bei einer Windstärke von 2,9 Meter-Sekunden, die Höchstleistung wurde bei 8 Meter erreicht und infolge Selbstregulierung der Turbine nicht überschritten.

Der Windmotor hat heute sein Hauptanwendungsgebiet in der L a n d w irisch a f t, wo er zur Wasserversorgung, zur Entwässerung und Bewässerung ein gutes und billiges Betriebsmittel darstellt. Auch die Wasserversorgung kleiner Gemeinden ist mit Windrädern in Verbindung mit Hochbehältern, die drei bis sechs Tage ausreichen, vielfach mit Erfolg durchgeführt. In der Landwirtschaft hat der Windmotor das Erbe der alten Windmühle angetreten und erweitert: als Betriebs kraft für Mahlmühlen, Schrotmühlen, S.d.T.l.

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Die Wassermotoren

Quetschmaschinen, Häckselmaschinen, Dreschmaschmen usw. Im Kleingewerbe treibt er Bohrmaschinen, Drehbänke, Band-, Kreissägen und sonstige Arbeits-maschincn, oder er versorgt Leuchttürme mit Licht (Abb. 167) und Eisenbahnstationen mit Wasser. Die Leistungen der heute gebräuchlichen Windturbinen schwanken etwa zwischen ¹/₂ und 20 Pferdekräften.

Neben diesem Besitztum bleibt dem Windmotor eine Reihe noch kaum verwerteter, aber durch die technische Entwicklung immer mehr ausreifender Möglichkeiten, an die man gerade heute wieder denkt, da der deutschen Industrie ihre Hauptbetriebökraft, die Kohle, nicht mehr in bisherigem und erforderlichem Umfang zur Verfügung steht. Es sei beispielsweise an den Vorschlag erinnert, an der Nordseeküste zwischen Elbe und Weser auf 5000 Hektar unfruchtbarem Sand-und Gecstboden pro Hektar ein Windrad von je 10 Pferdekräften aufzustellen. Das ergibt rechnerisch die immerhin bemerkenswerte Leistung von 50 000 Pferdekräften. Entgegenstehen diesen auf den ersten Blick bemerkenswerten Zahlen die hohen Anlagekosten und die für den praktischen Betrieb höchst unerwünschte Zersplitterung einer derartigen Kraftquelle in fünftausend kleine Einzelmotoren, mit deren Zusammenfassung wieder unerwünschte umständliche Einrichtungen verbunden wären.

Immerhin besteht die Tatsache, daß wir im Wind noch eine große Kraftreserve haben, die uns im Falle der Not einmal sehr nützlich werden kann.

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Die Wassermotoren

Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern

Die Urquelle alles Lebens und aller Kraft ist die Sonne. Sie hat uns in vor Jahrhunderttausenden versunkenen Wäldern die Kohlen geliefert, und viele Tausende von Jahren zehrt die Industrie von dieser Kraft vergangener Zeiten. Diese Vergangenheitsform der Sonnenenergie ist aber ein erschöpfliches Betriebsmittel, denn so groß die Kohlenlager auch sind, sie werden schließlich aufgebraucht. Die Grundlage unseres ganzen industriellen und wirtschaftlichen Lebens ist also kein Beharrungszustand, der indirekte Weg zur Verwertung der Sonnenkraft aus Kohle ist nur Übergang und Untergang, und zwar ein Übergang zur Verwertung der Gegenwartsformen der Sonnenenergie, der unerschöpflichen Betriebsmittel, deren wichtigstes uns in den Wasserkräften, der „weißen Kohle", wie die treffend logische, wenn auch nicht glückliche bildliche Bezeichnung heißt, gegeben ist. Der ewige Kreislauf des Wassers ist die ewige Wirkung der Sonnenwärme, die daö Wasser aus dem Meere und den Flüssen verdampft und wieder auf die Erde herabschickt. Das vom Berg in das Tal herabstürzende Wasser ist die Kraftquelle, der wir ihre Energie abnehmen. Keine Kraftwirkung ist so sinnfällig als die Gewalt des herabstürzenden Wassers eines Wasserfalls. Daran mag es wohl liegen, daß die Wasserkraft die erste Hilfskraft im Daseinskampf des Menschen war. Es war

Die Wassermotoren

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Abb. i68. Unterschlachtiges (a) und oberschlachtiges (b) Wasserrad

ein naheliegender Gedanke, dem tosenden Wasser ein Rad entgegenzustellen, das durch den Aufprall des Wassers gedreht wurde. So entstand die Erfindung deö Wasserrads, die bis vor Beginn unserer Zeitrechnung zurückreicht. Schon Vitruv berichtet von Wassermühlen, die durch unter-schlächtige Wasserräder angetrieben werden, und Mithridates hat im Jahre ioo v. Chr. eine solche Mühle besessen. Trctzdem man also der Ausnutzung der Naturkraft auf der Spur war, konnten sich die Wasserräder doch noch nicht durchsetzen. Noch war der Mensch d i e Maschine, noch genügte die Arbeit seiner Hände, noch war zunächst kein Bedürfnis nach größerer Kraftleistung. Das Mittelalter ist in der Anwendung der Wasserräder vorgeschritten, die dann im zwölften Jahrhundert schon allgemein verbreitet waren. Walter von der Vogelweide spricht von der Mühle, in der der Stein im Schwung sich dreht und das Rad so unmelodisch geht. In dieser Zeit, die schon die Naturkraft zur Arbeit heranzog, ist die Sklaverei in Europa erloschen, die Folge der vermehrten Anwendung der Wasserkraft zum Ersatz der bisherigen menschlichen Arbeitskraft. Dem Kulturfortschritt waren damit die Wege zur weiteren Entwicklung gegeben. Mit Recht weist W e n d t gerade auf die Tatsache hin, daß im Mittelalter nur die Technik einen nennenswerten Fortschritt erzielt habe. „Hier sehen wir", sagt er in seinem Buch „Die Technik als Kulturmacht", „aufs neue die Vermutung bekräftigt, daß das grundlegende Element im Leben der Menschheit in erster Linie die Technik ist. An der mechanischen Arbeit entzündet sich sowohl die Knechtschaft als die Freiheit; aus ihr geht die materielle und zum Teil auch die geistige Kultur hervor; die letztere wächst aber erst dann in nennenswertem Maße, wenn die Technik so viel überschüssige Werte erzielt hat, daß ein größerer Teil der menschlichen Gesellschaft sich der materiellen Arbeit enthalten kann. Die geistige Kultur setzt Kapitalbildung voraus; nur auf diesem Boden kann die bis dahin gemeinschaftliche Arbeit in materielle und in geistige sich scheiden. Das Altertum konnte dies Kapital nur schaffen durch die vermehrte Einstellung von Sklaven; dasMittelalter erzielte dieses Kapital durch die vermehrte Nutzbarmachung mechanischer Naturkräfte. Das Kapital des Mittelalters hatte um das Jahr 1500 eine solche Höhe erreicht, daß ein Teil der Zinsen auf die geistige Tätigkeit entfallen konnte. Wir stehen daher an der Vorstufe des geistigen Erwachens." — Die ältesten Wasserräder waren sogenannte „unterschlächtige R ä-d e r". Das rasch fließende Wasser tritt nahe an der tiefsten Stelle in das Rad ein und übt auf die der Bewegung entgegenstehenden Schaufeln einen Stoß aus, der das Rad in Umdrehung versetzt (Abb. 168 a). Bei dieser Stoßwirkung des Wassers kann jedoch nur ein geringer Teil der nutzbaren Energie dienstbar gemacht werden. Auch sind mit dieser Anordnung nur sehr kleine Gefälle auszunutzen. Eine bessere Ausnutzung und ein weitergehendes Anwendungsgebiet gewährt das „oberschlächtige Wasserrad" (Abb. 168 b und 169),

bei dem düs Wasser im Scheitel eintritt. Die Arbeitsleistung erfolgt fast ausschließlich durch die Wirkung der Schwerkraft, des Wassergewichts, das die Schaufeln anfüllt, mit dem Rad nach unten sinkt und sich in das Unterwasser entleert. Das Wasser macht also im Rad selbst den ganzen Gefäll-weg, der Raddurchmesser muß danach etwas kleiner als das Gefälle sein.

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Abb. 169. Oberschlachtiges Wasserrad aus dem 16. Jahr-hundert. Aus Beck, Beitrage zur Geschichte des Maschinenbaus

Zwischen beiden Extremen, dem ober- und un-terschlächtigen Rade, gibt es noch einige Zwischenstufen mit anderer Höhenlage der Wafferzuführung. Bei dem „rücke n-schlächtigenRad" tritt das Wasser zwischen Scheitel und Achse auf der dem Gefall zugewandten Seite ein und fließt in der Abflußrichtung an der tiefsten Stelle aus. Rückt die Eintrittstelle bis in die Radmitte, nennt man das Rad „m i t t e l s ch l ä ch t i g", bei noch tieferer Eintrittstelle unter der Radmitte, wenn aber noch zum Teil eine Gewichtswirkung des Wassers vorhanden ist, spricht man auch von einem „t i e f s ch l ä ch t i g e n Rade". Um bei den letztgenannten Rädern eine vorzeitige Entleerung zu verhindern, umgibt man den Radumfang der wasserführenden Schaufeln mit einem dicht an-schließendenMantel,dem sogenannten Kropf,wodurchderWirkungsgrad der Räder gegenüber der freihängenden Anordnung wesentlich erhöht wird. Eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrads, der besonders beim unterschlächtigen Rade sehr gering ist, weist das Ponceletrad auf. Hier wirkt das Wasser nicht durch Stoß auf die Schaufelfläche oder durch sein Gewicht, sondern durch allmähliche Ab-nahmederGeschwindigkeit. Die Schaufeln sind zur Erreichung dieser Wirkung so gekrümmt, daß das Wasser ohne Richtungsänderung und Stoß in die Schaufel eintritt, in ihr in die Höhe fließt und dann dieselbe Bewegung rückwärts macht.

Die ältesten Wasserräder waren ganz aus Holz hergestellt, wie die Windmühlen Arbeit des „Kunstmeisters", der auch die zugehörigen Arbeitsmaschinen

— meistens Mahlstühle — herstellte.

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Abb. 170. Durch Löffelrad getriebene Mühlgange aus dem 16. Jahrhundert. Aus Beck, Beitrage zur Geschichte des Maschinenbaus

Später treten die entsprechenden Wandlungen ein, eingeleitet durch die bessere Kenntnis der Wasserwirkungen, und machten das Wasserrad aus Stahl und Eisen zu einer verbreiteten und nützlichen Kraftmaschine. Trotzdem war es der Technik kein Erlöser wie die Dampfmaschine. Dazu war sein Anwendungsgebiet zu sehr eingeschränkt durch die Gebundenheit an den Ort des natürlichen Wasserfalls, denn eine Möglichkeit der Kraftleitung gab es noch nicht. Auch war die Erzeugung größerer Arbeitsleistung mit dem Wasserrad durch Vermehrung der Räder nur in praktisch begrenztem Umfang möglich. So konnte das Wasserrad der Dampfmaschine nicht hindernd im Wege stehen, und um sich zur ebenbürtigen Macht zu entwickeln, bedurfte cs des Übertragungsfaktors „Elektrizität", ohne die die gegenwärtige und zukünftige Ausnutzung von Wasserkräften nicht denkbar und möglich wäre.

Dabei ist daö Wasserrad umgekommen. Es kommt heute nur, wie P f a r r einmal treffend sagt, „in verzweifelten Ausnahmefällen" zur Anwendung. Die Wasserräder haben in vielen Anwendungsformen schlechten Nutzeffekt, sie bilden schwere, raumsperrige Maschinen mit geringer, für heutige Zwecke meist nicht genügender Umdrehungsgeschwindigkeit. Sie erfordern deshalb in den meisten Fällen schwere Zahnradvorgelege. Schließlich sind die Regulierorgane so schwer und massig, daß eine empfindliche Regulierung nicht möglich ist.

Daö Feld beherrschen heute die Turbinen. Sie unterscheiden sich von den Wasserrädern dadurch, daß das Wasser hier nicht durch sein Gewicht oder durch Stoß auf die Schaufeln wirkt, sondern durch allmählicheAbgabe seines Arbeitsvermögens durch Geschwindigkeits- und

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Abb.171. Peltonradähnliches Löffelrad aus dem i6.Jahrhundert. Aus Beck, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaus

Richtungsänderung. Diese Wirkung war bereits beim unter-schlächtigen Rade vorhanden. Die Turbine unterscheidet sich hiervon noch dadurch, daß bei ihr das Wasser nicht an der Schaufel an gleicher Stelle ein- und austritt, sondern daß es kontinuierlich die Schaufel durchfließt. Die Grenzen der Systeme lassen sich auch hier nicht ganz scharf ziehen und gehen gelegentlich ineinander über. Allgemein versteht man

a) Segnersches Reaktionsrad

b) Fourneyron-Turbine

d) Francis-Turbine

c) Henschel-Jonval-Turbine

Abb. 172. Schematische Darstellung der wichtigsten Turbinenarten

unter der Turbine mehr das Erzeugnis des modernen Maschinenbaus, die schnellaufende, leicht oder selbsttätig regulierbare Kraftmaschine, unter dem Wasserrad das große, schwere, langsame Schaufelrad.

Geschichtlich reichen die Vorläufer der Turbinen ebenfalls sehr weit zurück, es sind die sogenannten „L ö f f e l r ä d e r". Das an einer senkrechten Welle befindliche Rad wurde hier von ausgehöhlten löffelartigen Brettern gebildet, die durch den Druck des dagegenströmenden Wassers das Rad in Umdrehung versetzten. Für Mahlstühle wurde die Anordnung sehr einfach, denn der Mühlstein konnte an der gleichen Achse wie daS Wasserrad angebracht werden. Eine derartige Einrichtung zeigt Abb. 170 nach Aufzeichnung von Jakob de S t r a d a aus dem sechzehnten Jahrhundert. Noch besser läßt Abb. 171 die Schaufelform erkennen, die schon an die modernen Formen anklingt. Eine größere Bedeutung kam diesen Turbinen noch kaum zu. Den heutigen technischen Grundzügen sind erst die Konstruktionen des neunzehnten Jahrhunderts näher gekommen. Im Jahre 1833 entstand die Fourneyron-Turbine französischen Ursprungs (Abb. 172 b), 1841 die Henschel-Jonval-Tur-bine deutschen Ursprungs (Abb. 172 c), 1849 die Francis-Turbine amerikanischen Ursprungs (Abb. 172 d) und 1863 die Girard-Turbine — die wichtigsten Entwicklungstufen des Turbinenbaus.

Bei den Turbinen wirkt das Wasser durch allmähliche Änderung seiner Geschwindigkeit. Nach der Wirkungsweise des Wassers unterscheidet man nun Druck-, A k t i o n s- oder Strahlturbinen und Überdruck- oder Reaktionsturbinen.

Bei der Strahlturbine ist die Wafferwirkung wie bei den beschriebenen Löffelrädern. Der freie Wasserstrahl wirkt auf die Schaufeln mit seinem vollen Ge-fälldruck.

Bei den Reaktionsturbinen ist die Wirkung wie bei dem Segner-schen Reaktionsrad (Abb. 172 a). Der aus der Rohrmündung austretende Strahl erzeugt einen Gegendruck, der das Rohrende entgegengesetzt den Austrittsöffnungen G und F bewegt. Hier wirkt also der Gegendruck des ausströmenden Wassers auf die Gcfäßwandung, ähnlich wie der Rückschlag eines Geschosses, während die Strahlturbine der Geschoßwirkung selbst entspricht. Die praktischen Formen der Turbinen bringen zu diesen zwei Systemverschiedenheiten noch eine Reihe verschiedener konstruktiver Ausführungsformen. EineTurbine besteht immer aus zwei Hauptteilen, dem Leitapparat oder Leitrad (A in Abb. 172 b und Abb. 172 c, b in Abb. 172 d) und dem Laufrad(6in Abb. 172 b und Abb. 172 c, c d in Abb. 172 d). Je nachdem das stillstehende Leitrad, das zur Wafferzuführung dient, innen oder außen liegt, spricht man von innerer (Abb. 172 b) oder äußerer Beaufschlagung (Abb. 172 d), wenn nur ein Teil deS Laufrads beaufschlagt wird, von partieller Beaufschlagung (Abb. 171). Nach der Durchflußrichtung des Wassers unterscheidet man Axial-, Radial-und Diagonalturbinen. Die Mannigfaltigkeit wird noch vergrößert durch Anordnungen mit stehender (Abb. 173,174 und 183) oder liegender Welle (Abb. 175), durch freie Anordnung im Schacht (Abb. 174) oder im geschlossenen Gehäuse usw. Grundsätzlich ist die axiale und radiale Ausbildung für den Bau von maßgebender Bedeutung. Die Einrichtung einer Axial tu rbine nach Art derHenschel-Jonval-Turbinen zeigt Abb. 172 c. Das Wasser tritt bei dieser

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Abb. 174. Einfache Francis-Turbine mit stehender Welle in offenem Schacht

Anordnung von oben in den Leitapparat A und von dort in das darunter liegende Laufrads in dem das Wasser auf einer gekrümmten Fläche abgelenkt wird und dabei sein Arbeitsvermögen abgibt. Die Laufradkanäle bewegen sich also unter den Leitradkanälen. Das Anwendungsgebiet der Arialturbinen ist in den letzten Jahren sehr zusammengeschrumpft. Das hat seinen Hauptgrund in der schwierigen Re-gulierbarkeit dieser Turbinenart. Bei den Axialturbinen ist die teilweise Abdeckung der Eintrittskanäle die natürlichste Regelung. Dazu sind aber schwere Platten oder Schieber nötig, die schwer zu bewegen sind. Durch einseitige Ausschaltung einzelner oder einer Reihe Kanäle entstehen auch ungünstige einseitige Beanspruchungen der Achse und des Tragzapfens, der bei der Axialturbine den vollen Wasserdruck aufzunehmen hat. Auch sind Laufrad und Leitrad schwer zugänglich.

Alle diese Nachteile werden bei der äußeren Radialturbine oder Francis-Turbine (Abb. 172 d) vermieden, der Turbinenart, die im modernen Wasser-kraftmaschinenbau vorherrschend, fast alleinherrschend geworden ist. Die von Fourneyron zuerst angegebene Radialturbine mit innerer Wafferzusührung (Abb. 172 b) ist dabei auch ins Hintertreffen geraten. Der Waffereintritt erfolgt bei der Francis-Turbine (Abb. 1726) radial, das heißt senkrecht zur Achse in das Laufrad, in dem das Wasser eine Ablenkung um einen rechten Winkel erfährt, so daß es in der Richtung der Achse aus dem Laufrad auötritt. Das Leitrad b umgibt also konzentrisch den Schauselkranz c des Laufrads d. Die Richtung des Wassers in dem Leitrad geht von außen nach innen. In Abb. 173 sind einige Lehrjungen in die Leitradkanäle gekrochen, um darzutun, daß bei der Francis-Turbine große Querschnitte der Kanäle — die die Gefahr einer Verstopfung durch Verunreinigungen, mitgeführteö Laub usw. ausschalten — zulässig sind. Das Laufrad ist neben die Turbine gestellt und läßt die Schaufelformen deutlich erkennen.

Abb. 174 zeigt den Einbau einer solchen Turbine mit stehender Welle in offenem Schacht. Das Wasser tritt von rechts in das unterkellerte Gebäude

und fließt durch die Turbine in das Unterwasser. Man sieht, wie oben aus der stehenden Welle ein großes Kegelrad sitzt, das ein kleines Kegelrad und damit die horizontale Antriebswelle einer Dynamomaschine antreibt. Für die Francis-Turbinen ist die Regulierung mit drehbaren Leitschaufeln, die Professor Fink 1859 angegeben hat, fast allgemein gebräuchlich. Die Anordnung ist aus Abb. 175, einer sogenannten „Spiralturbine" mit liegender Welle, ersichtlich. Die Heller angedeuteten Schaufeln sind um Zapfen drehbar, so daß sie sich jalousieartig öffnen und schließen und damit die durchtretende Waffermenge verändern.

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Abb. 175. Francis-Turbine in Spiral-gehäuse

Die Francis-Turbine gewährt eine große Freiheit in der Ausstellungöart; sie kann mit stehender und liegender Welle in offenem Schacht für kleinere Gefälle oder in geschloffenem Gehäuse, dem das Wasser durch Rohrleitungen zugeführt wird, angeordnet werden. Da die Höhenlage der Turbine ohne Einfluß auf den Nutzeffekt ist, kann sie bis 7,5 Meter über dem Unterwafferspiegel ausgestellt werden, wodurch gute Zugänglichkeit, kurze Welle und Unempfindlichkeit gegen ansteigenden Unterwafferspiegel bei Hochwasser erreicht wird. Das ganze Gefälle bleibt dabei dadurch voll ausgenutzt, daß ein sogenanntes „Saugrohr" das Laufrad mit dem Unterwasserspiegel verbindet, bis zu dem das Gefälle dann saugend wirkt. Durch veränderte Ausbildung des Laufrads läßt sich die Umdrehungszahl der Francis-Turbine in weiten Grenzen ändern und fast allen Verhältnissen in ganz hervorragender Weise anpassen. Wie sich die Laufradformen dabei ändern, zeigt ein Blick aus Abb. 176, die Räder der Versuchsanstalt von Briegleb, Hansen & Co. in Sundhausen darstellt.

Will man bei kleinem Gefälle und großer Waffermenge eine hohe Tourenzahl erzielen, so kann man mehrere kleinere Turbinen auf eine Achse setzen. Eine derartige Ausführung zeigt Abb. 177. Das Wasser tritt durch die Leiträder ein.

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Abb. 177. Francis-Doppelzwilling-Schnelläuferturbine

durchfließt die Laufräder und kommt von den zwei Turbinen in gemeinsame Abflußkeffel; in der Abb. 177 sind die auf einer Achse befindlichen Laufräder herausgenommen.

So ergeben sich fast für alle Bedürfnisse Anwendungösormen, und das hat die Francis-Turbine zur Standardtype gemacht. Ihr hoher Nutzeffekt — bis 86 Prozent des dem Wasser innewohnenden Arbeitsvermögens werden gewonnen — und die gute Regulierbarkeit werden ihr diese Stellung in Zukunft noch erweitern.

Bei allen diesen neueren Bauarten der Francis-Turbinen geht das Bestreben dahin, bei gegebenem, auch kleinerem Gefälle eine möglichst hohe Umdrehungszahl zu erzielen. Hohe Umdrehungszahlen ermöglichen, wie auch sonst im Maschinenbau, geringeres Gewicht, billigere Herstellung und bessere Anpassung an die anzutreibenden, meist elektrischen Maschinen. Der bisher beschrittene Weg zur Erzielung größerer Schnelläufigkeit hat zu einer Veränderung der Laufradschaufeln geführt (Abb. 178 I—V). Der Waffereintritt wurde nach innen, das ist nach der Achse zu, verlegt, und die Schaufeln traten aus dem unteren Kranz — wie die in Abb. 176 hinten stehenden Räder veranschaulichen — weit heraus. Auf diese Weise wurde für einen Meter Gefälle eine Umdrehungszahl von z;o bis 400 erreicht, man gelangte aber nicht wesentlich darüber hinaus. Erst von Professor D r. - I n g. V. K a p l a n in Brünn wurde die lange bestehende Grenze überschritten. Er verlegte, entgegen den schulmäßigen Ansichten, die Eintrittskante stark nach innen, wodurch zwischen Wafferaustritt im Leitrad und -eintritt im Laufrad ein breiter, freier Raum blieb, den das Wasser ungeführt durchströmte (Abb. 178III), Als er auf diese Weise Erfolge erzielte, ging er mutig den be-schrittenen Weg zu Ende und verlegte die übrigbleibende Laufradschaufel (Abb. 178 IV) ganz in den axialen Teil. Nach dieser Konstruktion wurden von schwedischen und norwegischen Firmen (1914—1916) die ersten sogenannten „Kaplan-Turbinen" gebaut und Drehzahlen bis etwa 800 Umdrehungen in der Minute bei gutem Wirkungsgrad erreicht. Kaplan ging aber noch weiter und ließ später noch den Außenkranz am Laufrad weg, wodurch das Laufrad (Abb. 178 V) die Form eines vierslügeligen Propellers erhielt. Diese Turbinen hatten nun hohe, bisher für niedere Gefälle nicht gekannte Umdrehungsgeschwindigkeiten

und guten Nutzeffekt. Sie zeigten aber bei sogenannter Teilbeaufschlagung, wenn zum Beispiel aus Regulierungsgründcn oder Veränderungen im Wafferstand nur die halbe Waffermenge die Turbinen durchfließt, einen zu starken Abfall deS Wirkungsgrads. Aber auch diesen Übelstand hat Kaplan in findiger Weise dadurch beseitigt, daß er, ähnlich wie die Leitradschaufeln, die Laufradschaufeln drehbar machte, was bei der zuletzt angewendeten geringen Schaufelzahl von vier oder zwei keine besonderen baulichen Schwierigkeiten verursacht. So stellt die K a p l a n - T u r b i n e das vielleicht letzte Glied einer langen Entwicklungsreihe dar. Sie verkörpert einen der seit langem bedeutsamsten Fortschritte im Wafferturbinenbau. Die führenden deutschen und schweizerischen Turbinenfabriken haben sich zu gemeinsamer Durchführung weiterer Versuche nach den Kaplanschen Patenten zusammengeschlossen.

Schon heute steht es außer Frage, daß die Kaplan-Turbine das Anwendungsgebiet der Francis-Turbinen erheblich erweitert und die wirtschaftliche Ausnutzung gerade niederer Gefälle, wie wir sie besonderö in Deutschland in so großer Zahl haben, ermöglicht.

Die andere Grenze des Machtbereichs der Francis-Turbine bilden große Gefälle und kleine Wassermengen. Hier ergeben sie zu hohe Tourenzahlen, und man

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I. Umdrehung des Laufrades in der Minute 300

II. Umdrehung des Laufrades in der Minute 350—-400

III. Umdrehung des Laufrades in der Minute 450

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IV. Kaplan-Turbine. Umdrehung des Laufrades in der Minute 750

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V. Kaplan-Turbine. Umdrehung des Laufrades in der Minute 900

Abb. 178. Die Entwicklung der Francis-Turbinen vom Langsam- zum Schnelläufer

wendet in diesen Fällen partiell beaufschlagte Freist r a h l t urbin e n (Akti-onöturbinen) an. Auch verwendet man vielfach die radialen Frei-strahlturbincrr nach Art der Peltonrä-der undTan-gential-rüder.

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Abb. 179. Peltonrad

Bei dem Peltonrad trifft der Wasserstrahl auf die Schneide zweier aneinandergerückter löffelartiger Schaufelflächen, wie sie aus Abb. 179 zu erkennen sind, wird an

der Schneide in zwei Hälften gespalten und folgt, seine Bewegungsenergie abgebend, der Schaufelform, aus der er seitlich austritt. Der Austritt des Druck-wasserö erfolgt durch höchstens vier Düsen, deren Mundstück kreisringförmigen oder rechteckigen Querschnitt hat. Jur Regulierung wird der Austrittsquerschnitt verändert. Abb. 180 zeigt die stärkste Wasserturbine Europas, nämlich eine der von

I. M. Voith in Heidenheim an der Brenz für ein Gefälle von 442 Meter nach Norwegen gelieferten zwei Zwillingsfreistrahlturbinen von 25000 Pferdekräften.

Regulierfähigkeit und Nutzeffekt haben die F r a n c i s - T u r-b i n e und das Peltonrad zu ihrer herrschenden Stellung gebracht. Die Strahlturbinen sind heute auf ihr Spezialgebiet, sehr kleine Waffermengen bei mittleren Gefällen, mittlere Wassermengen bei höheren Gefällen und niedriger Drehzahl und das Hauptgebiet der hohen und höchsten Gefälle von mehr als 200 Meter beschränkt. Für geringere Gefälle kommt zu sehr der Gefällverlust infolge der frei hängenden Anordnung über dem Unterwasser in Betracht.

Was die modernen Turbinen charakterisiert, ist also der hohe Nutzeffekt — A6 Prozent, bei einzelnen Freistrahlturbinen sogar 90 Prozent —, die hohe und eventuell veränderliche Umdrehungszahl und die selbsttätige Regulierbarkeit. Im hohen Nutzeffekt kommen die ganzen Fortschritte der Technik zum Ausdruck. Wiffenschaftliche Erkenntnis bei der Konstruktion der Schaufelformen, der Wasserwege, der Anlage der Kanäle, fabrikationstechnische Fortschritte durch Präzisionsarbeit aller Organe, der Zapfen und Lager, gicßereitechnische Erfahrung bei der Herstellung der schwierigen eingegossenen Blechschaufeln und noch tausend Momente haben zusammengewirkt, um aus dem bedächtig-schweren Wasserrad eine flinke, sozusagen arbeitsfreudige Turbine zu machen.

Die gründliche Verfolgung der Bewegungsverhältniffe des Wassers hat neue Wege gezeigt, um das Wasser unseren Wünschen nach arbeiten zu lassen. Man gibt sich nicht mehr mit der Gemächlichkeit des Wasserrads zufrieden, dessen Geschwindigkeit durch Zahnräder übersetzt wird. Die Turbine muß selbst die zum Antrieb erforderliche Geschwindigkeit geben, und das Wasser muß in den entsprechenden AblenkungSflächen parieren und die Wege wandeln, die der rechnende Konstrukteur ihm vorschreibt.

Auch in die Fesseln einer gesitteten Gleichmäßigkeit der Arbeitsabgabe hat sich das nasse Element nicht ohne Schwierigkeit schlagen lassen. Es war schwer, unter gewissen Bedingungen die unbändige Wasserkraft überhaupt zur fried-lichep Arbeit zu bringen, cs war eine Aufgabe für sich, einen Hüter zu finden, der mit Kraft und Strenge allen Untugenden der Wasserkräfte Gegenmaßregeln entgegensetzt. Dieses Amt der Anpassung, Einschränkung und Gleicherhaltung erfüllt auch hier der Zentrifugalregulator, der entsprechend der

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Kraft seiner durch die Schwungkraft emporgerissenen Pendelarme reicht nicht mehr aus,um die schweren Regulierorgane — die drehbaren Leitschaufeln einer Francis-Turbine — zu verstellen. Hierzu bedarf er einerHilfs-tmft, die seinem Willen folgt, die er zu kommandieren hat. Das ist der sogenannte Servomotor. Man denke sich zum Beispiel einen Zylinder, in dem ein Kolben unter Wasserdruck

sich hin und her bewegt, je nachdem der Wafferzutritt erfolgt. In diesem Falle würde der Regulator nur das leicht bewegliche Wafferzutrittsventil verstellen und danach eine entsprechende Kolbenbewegung erzeugen. Je nach Größe deS Kolbens und des darauf wirkenden Wasserdrucks stellt sich die Kraftäußerung, die jetzt die Bewegung der Regulierschieber oder Leitschaufeln bewirkt. Die Schwierigkeit der Regulierungseinrichtungen ist damit noch nicht erschöpft. Das Wasser läßt sich nicht wie Dampf in einem Rohr einfach abschließen, es kommt bei vielleicht 100 Meter Gefälle mit einem enormen Druck in die Turbine, und ein plötzlicher Abschluß würde zur Zerstörung der ganzen Rohrleitung führen. Da bedarf es noch besonderer Vorkehrungen, um Drucksteigerungen in den Leitungen zu vermeiden und noch anderes mehr. Gerade die Frage der Regulierung erinnert wieder daran, daß man mit einer Naturkraft arbeitet, die man nur für sich gewinnen und besiegen kann, wenn man ihre „Natur" berücksichtigt. Die selbsttätig arbeitende Turbine im Elektrizitätswerk, deren geräuschlos spielender, gleichmäßiger Gang kaum ahnen läßt, welches Kräftespiel gewaltsam im Innern vor sich geht, bestätigt, daß der Siegeslauf der Technik sich dieses Erfolgs rühmen darf. Er hat gewaltige Wasserriesen in seine Macht gebracht. Den Niagara! Fast 900 000 Pferdekräfte sind heute ausgenutzt, eine Anlage, die mehr als ein Schulbeispiel bedeutet!

Die Niagarafälle werden vom Niagarafluß zwischen dem Erie- und Ontariosee gebildet, deren Höhenunterschied etwa 100 Meter beträgt, wovon jo Meter auf den eigentlichen Niagarafall, der Rest auf die Stromschnellen

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entfallen. Im ganzen soll eine Leistung von etwa 7000000 Pferdekräften in diesem Riesenfall stecken. Auf verschiedenen Wegen ist man an die Unterjochung herangegangen. Die älteste Anlage baute einen langen Oberkanal, der durch die Stadt Niagara führte und die Fälle umginge in Abb.181 mit „Kanal" bezeichnet. Schon 1842 tauchte dieser Plan durch AugustPor-t e r (ms/ der den Obergraben bis 1858 vollendete. Der Deutsch-Amerikaner A. S ch ö l l k 0 p f kaufte den Kanal an und gründete die älteste Gesellschaft zur Verwertung der Niagarakräfte : Die Niagara Falls Hydraulic Power & Manufacturing Co. Der 1350 Meter lange, später auf 30 Meter verbreiterte Oberkanal endigt in einem Verteilerbecken, an das sich Mühlen, Papierfabriken mit Holzschleifereien und chemischen Fabriken ansiedelten, die nur einen Teil des Gefälles ausnutzten; siehe Abb. 182, links. Im Jahre 1896 wurde das erste Elektrizitätswerk (Abb. 182, rechts) am unteren Ufer in Betrieb genommen, 14 Francis-Turbinen mit etwa 33 000 Pferdekräften. Bis zum Kriegsausbruch waren an dieser Stelle folgende Werke ausgebaut: Werke bei C: 130 000 Pferdekräfte, Werke bei D: 6850 Pferdekräfte (nicht mehr im Betrieb), Werke bei F: 26 500 Pferdekräfte, also zusammen 163 350 Pferdekräfte.

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Mbb. 183* Längs- und Querdurchschnitt der Fourneyron-Turbinen m Niagarafall

Diese Anlage bot der Unternehmungslust nicht genügend Möglichkeiten, da alles Terrain am Obergraben bald in festen Händen war und Boden- und Grunderwerb zu teuer wurde. Die Niagara Falls Power Co. griff die Sache anders an. Sie baute einen kürzeren, 520 Meter langen Oberkanal mit 55 Meter tiefen Schächten für die Turbinen. Ein 2265 Meter langer unterirdischer Tunnel (in Abb. 181 mit „Ablaufstollen" bezeichnet) führt das Verbrauchöwasser ab und läßt es unterhalb der Fälle einmünden. Zu dem tut Jahre 1900 errichteten Kraftwerk wurde ein Wettbewerb für die Konstrukteure aller Länder ausgeschrieben, aus dem die Firma Picard & Pictet in Genf mit 5000 Pferdekräften Fourneyron-Doppelturbinen (Abb. 183 und 184) siegreich hervorging. Für das Kraftwerk der Electrical Development Co. lieferte Esther, Wyß & Co. in Zürich Francis-Doppelturbinen von 13000 Pferdekräften. Das Wasser wird den zu zweien übereinander angeordneten Turbinett von der Seite zugeführt; die nach oben

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Druckrohre und Krafthaus der Zuawashiro-Gesellschaft

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führende Welle, die direkt die Dynamomaschine antreibt, besteht auö Blechrohren von i Meter Durchmesser. Die hier (Abb. 181) befindlichen Werke A und B sind aus 55 000 Pferdekräfte und 61 500 Pferdekräfte ausgebaut. Die Gesamtleistung der auf der amerikanischen Seite liegenden Werke betrug danach im Jahre 1913 etwa 280000 Pferdekräfte. Für die gewaltige Kriegsarbeit der Vereinigten Staaten reichten aber diese Leistungen nicht auö, und es wurde unter Verschmelzung der beiden großen Gesellschaften der Niagara Falls PowerCo. (Anlagen A und B) und fcerHydraulicPower Co. (Anlagen C, D, E, F) zu einer Unternehmung (der Niagara Falls Power Co.) der Ausbau der Anlage C beschlossen. Es kamen drei Maschinensätze von der Riesenleistung von 40 000 Pferdekräften zur Ausführung. Die Turbinen sind als liegend angeordnete Francis-Spiralturbinen der früher beschriebenen Bauart von den amerikanischen Firmen AlliS-Chalmers und I. P. Morris für 65 Meter Gefälle bei 150 Umdrehungen in der Minute gebaut (Abb. 185). Einen Begriff von der ungewöhnlichen Größe dieser Maschinen geben folgende Zahlen: Das Zuflußrohr jeder Turbine, wie es Abb. 185 ttn Schnitt zeigt, hat über 3 Meter Durchmesser, ein Laufrad von 3,2 Meter Durchmesser hat mit 13 500 Kilogramm das Gewicht einer Waggonladung, die senkrechte Turbinenwelle hat 685 Millimeter Durchmesser, also allein fast die Größe einer mittleren Turbine! Trotzdem macht die Anordnung mit den direkt darüber untergebrachten elektrischen Stromerzeugern einen übersichtlichen und einfachen Eindruck. Die Stromerzeuger liefern einen Dreiphasenwechselstrom von 12 000 Volt. Die Gesamtkosten dieser neuesten Anlage sollen etwa 8 Millionen Dollar betragen.

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Abb. 184. Schnitt durch eine Niagara-Fourneyron-Doppelturbiiie

Die übrigen Anlagen befinden sich auf kanadischer Seite. Die Canadian Niagara Falls Power C o., die bei H (Abb. 181) ihr Krafthaus hat, ist ähnlich wie die Anlage der Niagara Falls Power Co. angelegt und von Esther, Wyß & Co. mit Francis-Turbinen von 10000 Pferdekräften ausgerüstet. Heute sind dort zusammen 112 500 Pferdekräfte im Betrieb. Ähnlich ist auch die Anlage der T o-ronto and N iagara Power Co. (J), die 146000 Pferdekräfte liefert. Der Grundtyp aller S.d.T.l.

fl dieser Anlagen ist der gleiche. In das felsige Uferland sind tiefe Schlitze eingearbeitet, auf deren Grund die Turbinen sitzen, deren Wasserzuführung große senkrechte Rohrleitungen (Abb. 182, rechts) bilden. Die Wasserabführung geschieht durch unterirdische Kanäle. Damit sollte der kostspielige Grunderwerb für lange Oberkanäle vermieden 1    werden; es fehlte auch

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I    am steilen Uferland

Abb. 185. Allis-Chalmers-Turbinendynamo. Mit Genehmigung des Verlags des Vereins deutscher Ingenieure in Berlin

des Unterwassers an Raum zur Errichtung der Kraftwerke und schließlich — war cs so von alters her. Den älteren Anlageit, die ihre Turbinen bei den Fabriken unterbringen mußten, sind die neuen, die durch die Möglichkeit elektrischer Kraftübertragung nicht mehr so an den Ort gebunden waren, nachgebaut worden. Als eine hiervon abweichende Anlage sei noch die fcer Ontario Power Co. (G, 200000 Pferdekräfte) hervorgehoben. Hier wird das Wasser bei den Dufferininseln entnommen und durch gewaltige, 2 Kilometer lange Rohrleitungen von 5,5 Meter Durchmesser dem Krafthaus G zugeführt. Diese Maschinenanlage besteht aus deutschen Turbinen: Zwillings-Spiralturbinen von je 11 400 Pferdekräften Leistung bei 79 Meter Gefälle von J.M. Voith in Heidenheim an der Brenz (Abb. 186). Im Jahre 1904 wurden die ersten vier deutschen Iwillingsturbinen geliefert und durch weitere sieben Turbinen ergänzt, ein Beweis, wie vorzüglich sich die deutschen Maschinen bewährt haben. Aber auch am kanadischen Ufer haben diese Anlagen nicht zur Deckung des ungeheuer gesteigerten Kraftbedarfö genügt, und man faßte den Plan zur Errichtung eines neuen Kraftwerks. Die Anlage, die für die bisher größte Leistung 300000 Pferdekräften (K) eingerichtet werden soll, wird ihr Werk bedeutend weiter nördlich — zwischen den Stromschnellen von Whirl-Pool und Queenston — bauen. Dort kann fast das volle verfügbare Gefälle zwischen Erie- und Ontariosee mit 93 Meter ausgenutzt werden. Doch ist hierzu ein umfangreicher, 14 Kilometer langer Kanal erforderlich (in Abb. 181 mit „Kraftwerk-Kanal" bezeichnet), der eine Verbindung vom Wellandfluß bis nach dem Niagara bei Queenston herstellt. Auch die für dieses

Werk geplanten Maschinen übertreffen natürlich alles bisher Dagewesene: 6 Turbinendynamos von je 52500 Pferdekräften!

Alle bis zum Jahre 1921 ausgeführten Anlagen ergeben eine Gesamtleistung von 850 850 Pferdekräften. Das ist die heute aus den Niagarafällen gewonnene Energie, die etwa 12 Prozent der in den Wasserfällen überhaupt verfügbaren Kräfte ausnützt. Bei Hinzurechnung der vollen Leistung des noch nicht in Betrieb genommenen Queenston-Werkes K steigt diese Zahl auf 1150000 Pferdekräfte.

Die Ausnutzung der Wasserkräfte in großem Maßstab hat erst die Entwicklung der Elektrotechnik ermöglicht. Das Wasserrad konnte keine Umwälzung anbahnen, weil die Gebundenheit an den Ort der Anwendung für viele Zwecke im Wege stand. Von dieser Unfreiheit hat die Elektrotechnik die Wasserkräfte erlöst. Der entscheidende Schritt hierzu war die klassische Kraftübertragung von L a u f f e n am Neckar nach Frankfurt am Main zur „Elektrotechnischen Ausstellung" im Jahre 1891 (vergl. Seite 162 dieses Bandes).

Seit dieser Zeit hat die Paarung von Wasserkraft und Elektrizität gewaltige Fortschritte gemacht; sie umfaßt jetzt viele Millionen von Pferdekräften, Spannungen in den Übertragungsleitungen von 60000 bis weit über 100000 Volt. Das Elektrizitätswerk der Bay Countries Power Co. in Kalifornien lieferte bei einer Betriebstörung nach dem fast 600 Kilometer entfernten Elektra Strom, so daß dort der Betrieb aufrecht erhalten werden konnte.

In dieser Paarung liegt die Zukunft der Industrie, in ihrem Zeichen wird unser ganzes Wirtschaftsleben dereinst eine andere Physiognomie annehmen, wenn sich einmal der große Umzug der Industriezentren von den Kohlenbezirken nach den Wafferbezirken vollziehen wird. Es können deshalb die Länder getrost in die Zukunft schauen, die einen großen Schatz an Wasserkräften besitzen.

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Abb. 186, Voith-Iwillings-Splralturbine von n 400 Pferdekräften am Niagara

Was harrt nicht alles der elektrischen Erschließung! Italien kann mehr als 4000000 Pferdekräfte ausnutzen, womit sich Milliarden Kohlenersparnisse erzielen lassen. Durch eine die Verwertung der Wasserkräfte fördernde Gesetzgebung umfaßt der Ausbau heute fast 1 Million Pferdekräfte, die eine wesentliche Verbesserung der wirtschaftlichen Lage Italiens herbeigeführt haben. Österreich besitzt in den Alpenländern über 6 Millionen Pferdekräfte, von denen noch nicht 10 Prozent heute ausgenützt sind. Die großen Wasserkräfte der Elbe, der Moldau, der Thaya, der Mur und Enns sind noch nicht ausgebaut. Zahlreiche Pläne, wie der Bau eines großen Donaukraftwerkes, sind in Vorbereitung.

In Frankreich sind von über 5 Millionen Pferdekräften etwa 1 Million nutzbar gemacht. Geplant ist die Elektrisierung der Paris-Lyon-Mittelmeer-Bahn, der PariS-Orleans-Bahn und der Südbahn, für die die Wasserkräfte der französischen Alpen herangezogen werden sollen. Im gebirgigen Spanien sind von dem etwa gleichen Wasserkraftbesitz nur über 400 000 ausgenutzt, das Land hat also noch große Entwicklungsmöglichkeitcn. Schwede n verfügt über 5 000 000 Pferdekräfte, Finnland über 3 000 000, Norwegen sogar über 6 000 000 Pferdekräfte, von denen in absehbarer Zeit in Schweden 1 000 000, in Norwegen 1 500000 nutzbar gemacht werden können. Die Ausnutzung der reichen Wasserkräfte Islands ist mit 200 000 Pferdekrüftcn geplant, wofür sich eine skandinavische Gesellschaft das Ausnutzungsrecht gesichert hat. England hat von seiner Million Pferdekräfte an Wasserkraft noch keine 100000 ausgenutzt, eS zehrt von seinem großen Reichtum an schwarzer Kohle, dagegen hat Deutschland schon über 43 Prozent seiner 1,4—1,8 Millionen Wasserpferdekräfte ausgebaut und steht mit dieser Ausbauziffer an der Spitze aller Industrieländer. Die Wasserkräfte Kanadas werden auf 20 Millionen Pferdekräfte geschätzt, erst 9 Prozent, nämlich 1,8 Millionen Pferdekräfte sind davon ausgenutzt. Auch in Japan übersieht die Unternehmungslust nicht den Reichtum an Wasserkräften. Schon 350000 Pferdekräfte sind ausgenutzt und größere Wasserkraftwerke im Bau, so auf der Insel Formosa ein Werk von 70 000 Pferdekräften. In den letzten Jahren sind mit großer Tatkraft mehrere Wasserkraft-Elektrizitätswerke errichtet worden. Eine der vollkommensten Anlagen ist das in unserer Kunstbeilage dargestellte, im Jahre 1912—1914 erbaute Werk der Inawashiro Hydro Electric Power Co. in Tokio, das den Strom auf 230 Kilometer mit einer Spannung von 115000 Volt überträgt. Das Werk ist mit sechs Zwillingsspiralturbinen von J.M. Voith in Heidenheim an der Brenz von je 11 400 Pferdekräften bei 104 Meter Gefälle und 375 Umdrehungen in der Minute ausgestattet.

Die Kühnheit der Projekte allein ist schon ein Zeichen der Zeit, ein Beweis, welches Vertrauen die heutige Technik zu ihrem Können hat, wie der Mensch tatsächlich die Erde anders „einrichtet", seinen Bedürfnissen anpaßt.

Große Turbineneinheitcn finden wir bei dem Wasserkraftwerk ber Allis-ChalmersCo. am White River. Hier sind zwei Francis-Turbinen von je 20 400 Pferdekräften für ein Gefälle von 146 Meter bei 360 Umdrehungen in« der Minute aufgestellt. Einen Begriff der Größe dieser Wafferkraftriesen gibt das ZuleitungSrohr von über 2 Meter Durchmesser und die Turbinenwelle von 600 Millimeter! Noch

Die Dampfmaschinen

übertreffen sind diese Riesenturbinen dureh die Voithsehen Freistrahlturbinen von 25000 Pferdekräften im Kraftwerk Glomfjord in Norwegen (Abb. 180).

Ebbe und F l u ft die Kraft der Meereswellen, für deren Anwendung ebenfalls schon praktische Formen gefunden sind, enthalten weitere Millionen Pferdekräfte. ES kommt dabei nicht die Verwertung der Ebbe- und Flutströmung in Betracht, wie sie durch unterschlächtige Wasserräder in der Art der alten Wassermühlen möglich war. Auf diese Weise lassen sich nur geringe Leistungen erzielen. Man denkt vielmehr daran, bei Hochwasser große Becken zu füllen; bei Niedrigstand bildet dann dieses Wasser et» Gefälle, das durch Turbinen ausgenutzt werden kann. Ein derartiges Projekt ist von der englischen Regierung ausgearbeitet worden und soll die Gezeiten an der Mündung des Flusses Severn zur Erzeugung elektrischer Energie itutzbar machen (vergl. S. 155 dieses Bandes).

Die Erbauer von Wasserkraftanlagen mußten sieh eine große Schmähuttg gefallen lassen. Man hat ihnen vorgeworfen, daß sie die herrlichsten Naturdenkmäler schändeten und zerstörten. Mitunter mit Recht. Es muß zugegeben werdet,, daß mit mehr Verständnis und Gemüt manches hätte besser gemacht werdet: können und manche große Naturschönheit weniger beeinträchtigt worden wäre. Aber immer war es nicht möglich, und wenn man ehrlich ist, es wird auch in Zukunft nicht ohne Zerstörung abgehen. Aber die Technik hat manches zu ihrer Verteidigung zusagen. Sie zerstört, um aufzubauen — alle Neuerer wäret: zuerst Zerstörer. Und sie bezahlt mit anderen Werten. Hat nicht die Entwicklung der Technik das Leben jedes einzelnen mit unzähligen Möglichkeiten des Genusses bereichert? Wo so vieles gegeben wird, müssen wir das Recht zugestehen, zu vernichten, um andere Werte daraus zu schaffen. Es wird dabei leicht übersehen, daß alle Millionen Pferdekräfte, die ttt sausende Maschinenarbeit umgesetzt werden, dem Menschen dienen, ihm immer mehr von seiner „Hände Arbeit" abnehmen und ihn immer mehr zun: Denker und Lenker machen. Wir müssen uns darüber klar sein: Es gibt kein Fortschreiten der Menschheit ohne Fortschreiten der Maschinenleistungen. Und eS müssen alle verfügbaren Naturkräfte mobil gemacht werden, wenn sich die begonnene Vergeistigung derMenschheitinganzerBreitevollendensoll. „DieNotwendigkeit wird menschlich seit:", sagt Posa. Weil sie auch hier menschlich ist, hat sie das Recht, alte Schönheiten dabei zu vernichtet: ut:d neue Werte daraus entstehen zu lassen. Diesem Ziel einer veredeltet: Kultur zuzustreben, ist der wahre Siegeslauf der Technik!

Die Dampfmaschinen

a) Allgemeines

Von Ober- und Geh. Regierungsrat Map Geitel

Wenn der Reisende die aus einer der Windsbraut gleich dahineilenden Lokomotive ausströmenden Dampfwolken übet das Feld dahinfliegen sieht, so fällt es ihm schwer, diesem sich widerstandslos in ein Nichts auslösenden Etwas irgendwelche Kraftwirkung oder Leistung zuzutrauen. Noch größer wird daö Erstaunen des Laien fein,, wenn ihm Gelegenheit geboten wird, einen Blick in das Innere eines in vollem Betrieb befindlichen Dampfkessels zu werfen. Es macht auf den Unbefangenen einen rätselhaften Eindruck, wenn er beim Einblick in einen durch elektrisches Glühlicht beleuchteten Dampfkessel nur die wild brodelnde Oberfläche des im Kessel befindlichen Wassers sieht und den oberhalb dieser Wasserfläche befindlichen Raum, den Dampfraum, wo er eine dichte Dampffchicht erwartet, leer und völlig durchsichtig vorfindet. Diese überraschende Tatsache erklärt sich aus dem Umstand, daß das, was wir aus dem Auspuffrohr einer Dampfmaschine ausströmen sehen, kein Dampf im Sinne des Dampfmaschinenkonstrukteurs ist, sondern eine Jusammenhäufung feinster Wasserbläschen, die sich aus dem Dampfe gebildet haben, als dieser in die kühle Außenlust hinübertrat und hier zu Wasser kondensiert wurde.

Der Wasserdampf bedarf, um aus dem Wasser gebildet zu werden, der Zufuhr von Wärme. Je weiter diese Zufuhr von Wärme zu dem in dem Kessel eingeschlossenen Wasser fortgesetzt wird, desto mehr erhöht sich der vom Dampf auf die Jnnenwandung des Kessels ausgeübte Druck. Zur Angabe des im Innern der Dampfkessel herrschenden Druckes werden die Manometer benutzt. Als Maßeinheit des Dampfdrucks dient das Gewicht der Atmosphäre. Diese drückt auf jeden Quadratzentimeter mit i Kilogramm. Die Wandung eines im Betrieb befindlichen Dampfkessels steht nun unter einer doppelten Druckwirkung, deren eine, der Danrpfdruck, von innen nach außen, deren andere, der Druck der äußeren Atmosphäre, von außen nach innen wirkt. Die Manometer zeigen uns den im Innern des Dampfkessels herrschenden Druck, vermindert um den äußeren Atmosphärendruck, also den Überdruck an. Der Siedepunkt des Wassers ist abhängig von dem Druck, eine Tatsache, auf der, wie bereits bei Besprechung der Dampfdruckmeßapparate (S. 84 dieses Bandes) dargetan ist, die Verwendung von Thermometern zur Feststellung des Dampfdrucks beruht.

Wenn aus einem unter Druck, zum Beispiel von zwölf Atmosphären, stehenden Dampfkessel ein Quantum Dampf entnommen wird, so entspricht diesem Druck eine Siedetemperatur von 187 Grad Celsius. Wird Dampf dem Kessel entnommen, so sinkt selbstverständlich der im Kessel herrschende Druck, wir wollen einmal annehmen auf zehn Atmosphären. Da hierbei die Temperatur des Wassers eine höhere ist als derjenige Siedepunkt, 179 Grad, der dem verminderten Dampfdruck von zehn Atmosphären entspricht, so findet mit großer Schnelligkeit nunmehr im Kessel so lang eine starke Dampfentwicklung statt, bis der Druck wiederum diejenige Höhe erreicht hat, die der herrschenden Temperatur als Siedepunkt entspricht. Man nennt dieses dieSättigungdeSDampfes und bezeichnet mit dem Nanren „g e s ä t t i g t e r D a m p f" ein Gemisch von Wasser und Dampf, bei dem die Spannung durch die Temperatur bedingt ist. Eine Sättigung des Dampfes ist natürlicherweise nur so lange möglich, als der Dampf mit dem Wasser, aus dem er sich gebildet hat, in Berührung bleibt. Ist das sämtliche Wasser in Dampf verwandelt, und setzt man die Wärmezufuhr weiter fort, so erhält man den sogenannten überhitzten Dampf, also

Dampf, der eine Temperatur besitzt, die die seiner Spannung entsprechende Siedetemperatur übersteigt.

Der gesättigte Dampf oder Naßdampf ist infolge seines Feuchtigkeitsgehalts ein sehr guter Wärmeleiter. Daher hat er die Neigung, sich auch schon bei geringer Verminderung seiner Temperatur zu kondensieren, sich wieder in Wasser zurückzuverwandeln. Diese Eigenschaft des Dampfes, sich bei Berührung mit kälteren Körpern, zum Beispiel mit den Wandungen des Dampfzylinders, zu Wasser niederzuschlagen, ist keine angenehme, denn sie hat große Verluste an Wärme zur Folge, denen man durch Anbringung von wärmeisolierenden Umhüllungen entgegenwirkt. Da dieses sich am unangenehmsten bei den Lokomotiven geltend machte, ist man bei ihnen in der neueren und neuesten Zeit dazu übergegangen, an Stelle des gesättigten Dampfes überhitzten Dampf anzuwenden. Jedoch auch für stationäre Dampfmaschinen hat der überhitzte Dampf erfolgreich Anwendung gefunden. Der überhitzte Dampf oder Heißdampf ist nämlich ein schlechter Wärmeleiter und besitzt daher nicht die Neigung, sich bei Temperaturerniedrigung zu kondensieren. Da er auch ein bis zu 25 Prozent höheres spezifisches Volumen besitzt, so bedarf es für die Leistung ein und derselben Arbeit bei Anwendung überhitzten Dampfes der Verdampfung eines erheblich geringeren Wasserquantums als bei Anwendung gesättigten Dampfes oder Naßdampfes.

Den großen Vorteilen des überhitzten Dampfes stehen aber auch erhebliche Nachteile gegenüber. Die hohe Temperatur und die Trockenheit des Heißdampfes stellen nämlich sehr hohe Anforderungen an das Material der Maschine, verlangen besonders geartete Schmiermittel und aufmerksamste Bedienung. Vor allem macht die Abdichtung der Kolbenstange im Deckel des Zylinders erhebliche Schwierigkeiten. Wird bei Naßdampf einmal durch Nachlässigkeit des Maschinenwärters das Schmieren versäumt, so hat dieses dort bei weitem nicht die bösen Folgen wie bei dem überhitzten Dampf, der infolge seiner Trockenheit nicht die Fähigkeit besitzt, im Notfall als Schmiermittel zu dienen.

Die Neigung des gesättigten Dampfes, sich zu kondensieren, hat aber doch eine sehr gute Folge, nämlich die, daß man die auf der einen Kolbenseite in den Dampfzylinder eingeführte Dampfmenge mit Leichtigkeit entfernen und hierbei sogar noch den äußeren Luftdruck nutzbringend verwenden kann.

Der in dem Dampfkessel sich bildende Dampf hat das Bestreben, sich auszudehnen. Die Folge ist, daß er sich mit immer stärkerem Druck gegen die Kesselwandungen legt und diese zu verschieben strebt, öffnet man ein auf dem Kessel angebrachtes Dampfausströmungsrohr, so tritt der Dampf mit gewaltigem Getöse aus und vermag durch Stoßwirkung Arbeit zu leisten. Diese Wirkung ist, wie wir später in der geschichtlichen Darstellung der Entwicklung der Dampfmaschinen sehen werden, zuerst von Branca in dessen Dampfrad ausgenutzt worden und bildet die Grundlage unserer modernsten Dampfmaschinen, der Dampfturbinen.

Die Neigung des Dampfes, die ihn beengenden Wandungen des Kessels nach außen zu verschieben, führte zur "Erfindung der Kolbendampfmaschine, deren

älteste Repräsentantin, die Newcomensche atmosphärische Maschine, in Abb. 187 dargestellt ist.

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Abb. 187. Newcomensche Dampfmaschine als Mittel zur Erklärung der Wirkungsweise des Dampfdrucks

Der in dem Kesselt sich bildende Wasserdampf drückt gleichmäßig nach allen Seiten hin gegen die Kesselwandungen. Auf den Kessel ist der Zylinder B gesetzt, in den durch das Rohr C der in A entstandene Dampf übertreten kann. In dem Zylinder ist ein Kolben auf und ab bewegbar angeordnet und mittels der Kette E an dem Balancier F H aufgehängt. Der durch C in den Zylinder B übertretende Dampf drückt nun auch gegen den Kolben und hebt ihn empor, wobei er durch das an dem Pumpengestänge I angebrachte Gewicht K noch unterstützt wird. Wie wird nun der Kolben abwärts bewegt? Hier wird die an sich höchst unangenehme Eigenschaft des Wafferdampfs, sich bei Berührung mit kälteren Körpern zu kondensieren, m der Weise praktisch ausgenutzt, daß durch das Rohr P von dem Behälter L ein Strahl kalten Wassers in den Zylinder eingelassen wird, der den unterhalb des Kolbens befindlichen Dampf kondensiert. Die Folge dieser Kondensation ist, daß sich unter dem Kolben eine Luftleere bildet, und daß das Gewicht des Kolbens im Verein mit dem auf ihm lastenden Druck der Atmosphäre imstande ist, den Kolben im Zylinder abwärts zu drücken, worauf sich sodann durch Übertritt von frischem Dampf von A durch C nach B das bisherige Spiel wiederholt. Aus dieser ersten unbeholfenen Einrichtung hat sich die moderne Dampfmaschine, diese erfolgreichste Vorkämpferin der Kultur, allmählich entwickelt.

Der Arbeitsgang einer neuzeitlichen Kolbendampfmaschine ist aus Abb. 188 ersichtlich. Hier ist C der Dampfzylinder, in dem der dampfdicht schließende Kolben K sich auf und ab bewegen kann. Die Stange des Kolbens wird in der Stopfbüchse 8 des Kolbendeckels dampfdicht geführt und ist in dem sogenannten Kreuzkopf q befestigt, der in den Gleitlinealen g g geradlinig geführt wird und mittels der Treibstange P an dem Zapfen Z der Kurbel K' angreift, die auf die Welle W aufgekeilt ist. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß, wenn wir unterhalb des Kolbens K in den Zylinder C Dampf eintreten lassen, der Kolben K sich aufwärts bewegen und mittels der Treibstange P die Kurbel K' und die Welle XV in Umdrehung versetzen wird. Ist der Kolben K in seiner höchsten Lage im Zylinder C angelangt, so sagt man, er habe den „toten Punkt" erreicht; dasselbe sagt man, wenn er seine tiefste Lage im Zylinder erreicht hat. Diese Bezeichnung „toter Punkt" bringt treffend den Zustand zum Ausdruck, in dem sich die Dampfmaschine bei den äußersten Stellungen des Kolbens befindet. Tatsächlich ist es bei diesen Kolbenstellungen unmöglich, in der Dampfmaschine das belebende

Element, den Dampf, zur Einwirkung auf den Kolben gelangen zu lassen, und es mußte daher ein Mittel gefunden werden, den Kolben über diese kritische Lage hinüberzuführen. Dieses Mittel ist in dem in unserer Abb. 188 nicht dargestellten Schwungrad gegeben, das auf die Welle W aufgekeilt wird und während der Hin- und Herbewegung des Kolbens so viel lebendige Kraft in sich aufspeichert, daß es den Kolben über seine beiden Totpunkte hinwegführen kann.

Die in Abb. 187 dargestellte atmosphärische Dampfmaschine war eine einfach wirkende, denn bei ihr wurde der Kolben durch den Dampf nur in der e i n e n Richtung bewegt. Von dieser Anordnung ist man aber bald dazu übergegangen, den Dampf dazu zu benutzen, den Kolben sowohl beim Hingang als auch beim Hergang zu bewegen. Diese Maschinen führen den Namen doppelt wirkende. Bei ihnen muß eine Einrichtung angebracht werden, die es ermöglicht, daß der Dampf bald auf die eine, bald auf die andere Sette des Kolbens tritt. Diese Einrichtung nennt man die Steuerung der Maschine.

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Unsere Abb. 188 zeigt die verbreitetste Art, die sogenannte Schiebersteuerung. Wir sehen hier an der linken Seite des Dampfzylinders die Kanäle aa und cy; zwischen diesen beiden Kanälen sehen wir einen Kanal ß. Die Kanäle aa, cy und ß münden sämtlich in einer Fläche, auf der ein einer hohlen Hand vergleichbarer Schieber derartig hin und her bewegt wird, daß der Kanal ß bald mit dem Kanal o y (diese Stellung ist in Abb. 188 dargestellt), bald mit dem Kanal aa in Verbindung steht. Diese Hin- und Herbewegung erhält der Schieber durch das Exzenter E, das auf der Kurbelwelle W aufgekeilt ist und bei o mit der Exzenterschubstange e r verbunden ist.

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In dem den Schieber umgebenden Gehäuse D, dem sogenannten Schieberkasten, bemerken wir dann noch die Dffnung d; hier tritt der vom Dampfkessel kommende Frischdampf in den Schieberkasten ein. Da die Kanäle a a und cy, sowie der Hohlraum des Schiebers eine unerwünschte Abkühlung und Druckverminderung des Dampfes herbeizuführen vermögen, nennt man sie „schädliche Räume".

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Abb. 188. Hochdruckdampsmaschiiie mit Schiebersteucrung

Der Vorgang des Antriebs der Maschine geht folgendermaßen vor sich. Der bei d in den Schieberkasten eintretende Dampf tritt durch den Kanal aa über den Kolben K und treibt ihn abwärts. Je weiter der Kolben K nach unten gelangt, desto mehr bewegt sich der Steuerungschieber nach oben, hierbei allmählich

den Dampfzutritt zum Kanal aa abschließend und statt dessen den Kanal cy öffnend; infolgedessen kann nunmehr Dampf unter den Kolben treten und diesen aufwärts treiben, wobei die Totpunktlagen des Kolbens durch die lebendige Kraft eines auf die Welle W aufgekeilten Schwungrads überwunden werden. Öffnet der Schieber den einen der beiden Dampfkanäle, so läßt er den durch den anderen Kanal aus dem Zylinder entweichenden Dampf durch seinen Hohlraum in den Kanal b treten, durch den jener entweder in die freie Luft entlassen oder einem Kondensator oder anderen Einrichtungen, zum Beispiel Heizeinrichtungen, zugeführt wird, damit die in dem Abdampf noch enthaltene Wärmemenge tunlichst ausgenutzt werde. In der in Abb. 188 wiedergegebenen Stellung wird der unterhalb des Kolbens^ befindliche Dampfdurch die Kanäle cy,ß und b abgeführt. Arbeitet die Maschine mit Kondensation, so muß sie mit einem Kondensator ausgestattet sein, in dem der Dampf durch kaltes Wasser niedergeschlagen wird. Bei der in Abb. 187 dargestellten Newcomenschen Maschine geschah die Kondensation dadurch, daß, nachdem der Kolben den höchsten Punkt erreicht hatte, unterhalb von ihm ein kalter Wasserstrahl in den Zylinder eingelassen wurde. Die starke Erwärmung und Abkühlung wirkte aber so ungünstig auf den Dampfzylinder und den Dampfkolben ein, daß man dazu überging, die Kondensation in besonderen Kondensatoren zu bewirken. Diese Kondensatoren sind entweder Einspritzkondensatoren oder Oberflächenkondensatoren. Bei ersteren wird das Kühlwasser in den Abdampf eingespritzt, bei letzteren wirkt es indirekt auf den Dampf durch Oberflächenkühlung ein. Abb. 189 stellt einen Einspritzkondensator dar. Der Dampf tritt bei a, das Einspritzwasser bei b ein. Das Wasser, das sich durch das Niederschlagen deS Dampfes gebildet hat, wird bei c abgeleitet.

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Abb. 189. Einspritzkonden-sator

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Abb. 190. Oberflachenkondensator

Abb. 190 stellt einen Oberflächenkondensator dar. Der Dampf tritt bei A in einen von zahlreichen Rohren

durchzogenen Raum ein. In diesen Rohren bewegt sich das Kühlwasser, und zwar tritt es, durch eine besondere Pumpe getrieben, bei C ein und durchstreift, durch die Platten D und E abgelenkt, im Aickzackweg das Rohrsystem, hierbei den Dampf zu Wasser niederschlagend, das bei B abgeleitet wird. Bei F tritt das durch den Abdampf erwärmte Kühlwasser nach oben hin aus.

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Die Stirnplatten G und H können abgenommen werden, um die Kühlrohre behufs Reinigung oder Reparatur zugänglich zu machen.

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Abb. 191. Awillingsdampf-maschine

Die Oberflächenkondensation findet besonders bei Seedampfern Anwendung, weil das Kon-denswaffer gegenüber dem Meerwasser den Vorzug besitzt, daß es kein auf den Kesselwandungen sich absetzendes Salz enthält. Für die Kondensation großer Dampfmengen werden große Kühlanlagen benutzt, die in sogenannten Konden-sationStürmen untergebracht sind.

Der Wasserdampf hat das Bestreben, sich auszudehnen, zu expandieren, einen möglichst großen Raum einzunehmen. Diese Eigenschaft, die Expansionsfähigkeit, nutzt man in der Weise aus, daß man den Dampf nicht während des gesamten Kolbenhubs in den Zylinder einströmen läßt, sondern nur während eines Teiles des Kolbenwegs. Man schneidet den Dampfzutritt alsbald ab, nachdem ein gewisses Quantum Dampf in den Zylinder eingetreten ist, und dieses Quantum treibt dann den Kolben durch seine Expansionskraft mit nicht geringerem Eifer an als der in vollem Strahl herzuströmende Dampf. Schwierigkeiten verursachten bei der Dampfmaschine von jeher die beiden toten Punkte. Im Laufe der Zeit haben die Steuerungen einen so außerordentlich hohen Grad der Vervollkommnung erlangt, daß eine Gleichmäßigkeit des Ganges erreicht ist, die den höchsten, 5um Beispiel in den Textilfabriken und den elektnschen Zentralstationen, gestellten Anforderungen vollkommen zu genügen imstande ist«

Ein sehr wirksames Mittel, einen hohen Grad von Gleichmäßigkeit im Gange der Dampfmaschine zu erzielen, besteht darin, daß man auS der einen Maschine deren zwei macht und diese nun in der Weise auf eine gemeinsame Welle wirken läßt, daß die Kurbeln um 90 Grad gegeneinander versetzt sind (Abb. 191). Befindet sich der eine Kolben im toten Punkt, so befindet sich der andere in seiner Mittellage, und ein unerwünschtes Stillstehen der Maschine ist somit unmöglich gemacht. Derartige Maschinen nennt man Z willingsmaschi-n e n. Die weiteste Verbreitung haben diese bei den Lokomotiven gefunden, bei denen es besonders darauf ankommt, daß die Maschine bei jeder Lage der Kurbeln unweigerlich anzieht.

Gegenüber der Iwillingsmaschine unterscheidet sich die W 0 0 l f s ch e Maschine dadurch, daß die beiden Einzelmaschinen durch ein und denselben

Dampf angetrieben werden; mit anderen Worten: der Dampf wirkt zunächst in der einen Maschine und wird dann, nachdem er dort seine Arbeit getan und sich auf ein gewisses Maß expandiert hat, in den anderen Zylinder übergeführt, um hierauch den letzten Rest seiner Kraft nutzbar abzugeben. Damit nun aber beide Einzelmaschinen dieselbe Arbeit leisten und mit gleicher Kraft auf die Kurbelwelle einwirken können, muß dem Umstand Rechnung getragen werden, daß der Dampf infolge seiner Expansion bei dem Austritt aus dem ersten Zylinder einen niedrigeren Druck besitzt als zu der Zeit, wo er als fröhlicher Frischdampf in diesen Zylinder eintrat. Da nun der von jedem Kolben aufgenommene Druck gleich dem Dampfdruck multipliziert mit der Kolbenfläche ist, so muß der Kolben des mit niedrigerem Druck arbeitenden zweiten Zylinders entsprechend größer bemessen werden.

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Abb. iy2. Das Prinzip der Woolfschen Maschine

Unsere Abb. 192 gibt das Prinzip der Woolfschcn Maschine wieder. Der Dampf gelangt zunächst durch schematisch als Hähne dargestellte Ventile E und F in den kleineren Zylinder 6, den Hochdruckzylinder, um von hier aus, nachdem er seine Arbeit unter Volldruck oder Expansion geleistet hat, durch die Ventile G und H in den Zylinder D, den Niederdruckzylinder, hinübergeführt und hier des weiteren ausgenutzt zu werden. Es leuchtet ein, daß bei einer derartigen mehrfachen Anspannung des Dampfes aus diesem erheblich mehr „herausgeholt" wird, als wenn man ihn nur in einem einzigen Dampfzylinder zur Wirkung bringt und ihn dann, noch mit einem sehr ansehnlichen Druck und sehr erheblicher Wärme ausgestattet, ins Freie entläßt. Bei der Woolfschen

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Abb. lyz. Senkrechter Schnitt durch eine stehende Kompoundmaschine

Maschine stehen beide Kolben zu gleicher Zeit im toten Punkt. Diesen Übelftand vermeiden die sogenannten Verbund- oder Kompoundmaschinen in der Weise, daß die Kurbeln wie die der Zwillingsmaschinen unter 90 Grad gegeneinander versetzt sind. Diese Maschinen sind auch bekannt unter dem Namen „R e-c e i v e r m a s ch i n e n". Da nämlich die Versetzung der Kurbeln

um 90 Grad gegeneinander zur Folge hat, daß der große (Niederdruck-) Kolben im Totpunkt steht, wenn der kleine (Hochdruck-) Kolben seine größte Geschwindigkeit hat, so muß ein Zwischenbehälter (Receiver) zwischen beiden Zylindern angeordnet sein, der einen Regulator für das Überströmen des Dampfes bildet und die gleichmäßige Zu- und Abführung des Dampfes gewährleistet. Um das Anlaufen der Maschine in jeder Lage der Kolben zu ermöglichen, muß nicht nur der Hochdruck-, sondern auch der Niederdruckzylinder eine besondere Einlaßsteuerung erhalten. Man ist bei einer zweifachen Ausnutzung des Dampfes nicht stehen geblieben, sondern baut Maschinen mit drei und vier Zylindern, läßt also den Dampf dreimal und viermal expandieren.

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Abb. 194. Wagrechter Schnitt durch eine stehende Kompoundmaschine

Unsere Abb. 193 und 194 geben einen senkrechten und einen wagrechten Schnitt durch eine stehende zweifache Verbundmaschine. Wir sehen hier in der Reihenfolge von links nach rechts die Steuerung für den Hochdruckzylinder, dann den Hochdruckzylinder, dann den Niederdruckzylinder mit dem ihn teilweis umgebenden Receiver und schließlich die Steuerung des Niederdruckzylinders.

Unsere Abb. 195 gibt die äußere Ansicht einer achtzylindrigen Vierfach-Expansions-Schiffsmaschine von zusammen 38 000 Pferdekräften wieder.

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Abb. 195. Achtzvlindrige Dierfach-§rpansions:Schiffsmaschine(von zusammen 38000 indizierten Pserdekraften

Abb. 196. Gleichstrom-Walzenzngmaschine von 6300 Pferdekräften, erbaut von Ehrhardt & Sehmer A.G. in Saarbrücken

Wird die Kompound-Receiver-Dampfmaschine horizontal angeordnet, so werden die Zylinder meist hintereinander gelegt. Beide Zylinder wirken in diesem Fall auf einen einzigen Kurbelantrieb, infolgedessen diese Anordnung sich durch Einfachheit und Billigkeit auszeichnet. Die diese Bauart aufweisende Maschine bezeichnet man als Tandemmaschine.

Bei einer großen Anzahl von Maschinen, zum Beispiel den Lokomotiven und den Fördermaschinen, ist die Forderung zu erfüllen, daß ihre Umlaufrichtung beliebig umgekehrt werden kann. Dieser Forderung entsprechen die Umsteuerungen, deren gebräuchlichste wir bei den Lokomotiven im dritten Bande besprechen werden.

Eine von der gebräuchlichen Dampfzuführung und -abführung völlig abweichende Einrichtung weist die neuerdings stark in Aufnahme gekommene

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Abb. 197. Schnitt durch den Zylinder einer Gleichstrom-dampfmaschine

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Gleichstromdampfmaschine (Abb. 196) auf, so benannt nach dem Umstand, daß bei ihr der Dampf, nachdem er seine Arbeit geleistet hat, nicht in entgegengesetzter Richtung, im Wechselstrom, aus dem Zylinder hinaustritt, sondern in derselben Richtung, in der er in den

Die Dampfmaschine»

Zylinder eintrat. Abb. 197 läßt das Prmzrp der Glenhstromdampfmaschine erkennen. Der Dampf durchströmt die Zylinderdeckel a oder l> und tritt durch die Ventile Ex oder E₂ in den Zylinder ein, hierbei den Kolben bis an das Ende seines Hubes bewegend. Der Austritt des Dampfes erfolgt durch die in der Zylinderwandung angebrachten Schlitze 8, die bei dem Rückgang des Kolbens durch diesen gesteuert werden und den Dampf durch den Stutzen A zum Konden-sator treten lassen. Durch den Fortfall der Auslaßventile und durch den Einbau der Einlaßventile in die Zylinderdeckel wird der schädliche Raum der Gleichstrommaschine auf ein kleinstes Maß vermindert. Auch besitzt die Gleichstrommaschine gegenüber der üblichen Dampfmaschine den Vorzug besserer Regulierfähigkeit. Bei Mehrfachexpansionsmaschinen wird meist nur die Steuerung des Hochdruckzylinders durch den Regulator beeinflußt, während der Niederdruckzylinder konstante Füllung erhält.

Der Kolbendampfmaschine ist in der in dein folgende,; Kapitel behandelten Dampfturbine eine scharfe Konkurrentin erstanden. Eine eigenartige Folge hat die Benutzung hoher Überhitze mit sich gebracht, indem sie die Auspuffmaschine gegenüber der Kondensationsmaschine wieder zu Ehren brachte. Die Überhitzung des Dampfes hat nämlich bei Auspuffmaschinen den Dampfverbrauch in weit höherem Maße herabgemindert, als dies bei Anwendung der Kondensation möglich ist. Man verzichtet daher auf die teure Kondensation und erreicht durch Überhitzung des Dampfes die erforderliche Ökonomie des Betriebs.

b) Die Entwicklung der Dampfmaschinen Von Conrad Matschoß

Von unserer auch heute noch bedeutungsvollsten Kraftmaschine, „d e r Dampfmaschine", kann man, je nachdem was man darunter versteht, behaupten, sie sei zweitausend oder zweihundert Jahre alt. Schon Heron von Alexandrien hat 120 Jahre v. Chr. einen Apparat angegeben, der unter Benutzung strömenden Dampfes sich bewegte. Diese Drehkugel Herons ist der Urahn unserer heutigen nwdernsten Wärmekraftmaschine, der Dampfturbine. Eine Maschine aber in unserem Sinne, mit der der Begriff wirtschaftlicher Arbeitsleistung unzertrennbar zusammengehört, waren weder Herons Apparat, noch alle die anderen mehr oder weniger interessanten physikalischen Apparate, von denen hier und da mittelalterliche Quellen zu erzählen wissen. Erst die wichtigste naturwissenschaftliche Entdeckung des siebzehnten Jahrhunderts, die Feststellung des Luftdrucks, hat zur Erfindung der ersten atmosphärischen Kolbenmaschine geführt, auf die sich in ununterbrochener Ahnenfolge unsere Dampfmaschine zurückführen läßt.

1643 hat der große Italiener Torricelli den grundlegenden Versuch über die Schwere der Luft angestellt. In Deutschland gelang eS dem Magdeburger Bürgermeister OttovonGuericke, 1654 durch seine so berühmt gewordenen Versuche selbst Kaiser und Reichstag für diese neue große wissenschaftliche Entdeckung zu interessieren, wie ^ies aus der Kunstbeilage zu ersehen ist. In Frank-

reich, England und Holland arbeiteten nicht minder die Gelehrten daran, diese neue wissenschaftliche Erkenntnis zu vertiefen und womöglich praktisch zu verwenden.

Diese Bestrebungen führten zu Versuchen mit einer sogenannten Pulvermaschine, die aus einem Zylinder mit Kolben bestand. Im Zylinder wurde eine kleine Menge Pulver zur Explosion gebracht, wobei die schnell entweichenden Pulvergase einen beträchtlichen Teil der unter dem Kolben im Zylinder befindlichen Lust mit herausreißen und so eine Luftverdünnung erzielen sollten; der Überdruck der äußeren Lust vermochte dann den Kolben herabzudrücken. Die Leistung dieser eigenartigen Pulvermaschine, des ersten „Explosionsmotors", hing somit von dem Druckunterschied auf beiden Kolbenseiten, das heißt von dem Grade der Luftverdünnung unter dem Kolben und dem Querschnitt des Kolbens ab. Der Wirkungsgrad war aber äußerst gering, da es auf diese Weise nicht gelingen wollte, auch nur eine mäßige Luftleere zu erzielen.

Mit dieser Pulvermaschine hatte sich in Frankreich auch der französische Arzt und Gelehrte Denis Papin eifrigst beschäftigt, der dann, seines Glaubens wegen aus Frankreich vertrieben, diese Versuche unter Obhut des Landgrafen von Hessen in Marburg weiter fortsetzte. Hier war es, wo ihm der rettende Gedanke kam, das Pulver durch Wafferdampf zu ersetzen (Abb. 198), Er füllte in den Zylinder B etwas Wasser, das, in Dampf verwandelt, den Kolben A hob und die im Zylinder befindliche Luft durch eine kleine Öffnung des Kolbens hinausblies. Wurde jetzt diese Öffnung geschloffen und der Dampf niedergeschlagen, so war hierdurch in einfachster Weise die Aufgabe gelöst, unter dem Kolben eine möglichst hohe Luftleere zu erzielen. Der äußere Luftdruck konnte sodann den Kolben herabdrücken und dementsprechend Arbeit leisten, die sich in dem Heben des Gewichts L, das mit einer über Rollen R R geführten Schnur an der Kolbenstange angriff, ausdrückte und so auch gemessen werden konnte.

Schon 1690 konnte Papin diese Erfindung veröffentlichen, über deren weittragende Bedeutung er sich bereits vollständig klar war. Aber die ausführende Technik war damals noch nicht imstande, dieser Idee die für dauernde praktische Arbeitsleistung notwendige Gestalt zu geben.

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Abb. 198. Papins Maschine

In zahlreichen Abhandlungen über die geschichtliche Entwicklung der Dampfmaschinen begegnen wir allerdings der Angabe, daß Papin bereits ein Schiff mittels einer Dampfmaschine bewegt und mit diesem Schiff auf der Fulda Fahrten ausgeführt habe. Hieran habe ihn dann der Unverstand neidischer Schiffer, die das Schiff zertrümmerten, gehindert. Demgegenüber ist es notwendig, darauf hinzuweisen, daß — wie durch ernsthafte geschichtliche Forschung nachge-wiesen ist — Papin weder ein Dampffchiff erbaut hat, noch jemals mit einem solchen gefahren ist. Wohl hat Papin davon gesprochen, daß die von ihm erfundene Dampfmaschine zur Fortbewegung der Schiffe benutzt werden könne. Deshalb kann er aber ebensowenig als

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Otto von Guericke führt auf dem Reichstage zu RegenSburg am 17. Mai 1654 feinen Versuch mit de» luftleeren Halbkugeln vor. Nach einem im Deutschen

Museum in München befindlichen Wandgemälde von W. Räuber

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Erfinder deS Dampfschiffs verherrlicht werden, wie heute jemand den Ruhm, Erfinder deS lenkbaren Luftschiffs zu sein, dadurch erwerben kann, daß er eine Idee angibt, wie es vielleicht gemacht werden könnte. Im Reiche der Technik gelten Taten und nicht Worte. Papin, der Erfinder der Dampfmaschine, als Physiker und Ingenieur gleich groß, hat es auch gewiß nicht nötig, mit fremden Federn geschmückt zu werden. Schon 1876 hat Professor Dr. Gerland in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure in einem Aufsatz „Jur Erfindungsgeschichte des Dampfschiffes" darauf hingewiesen, daß die Ansicht, das Schiff, mit dem Papin am 7. September 1707 von Kassel bis Münden fuhr, sei ein mit Dampfkraft betriebenes Ruderradschiff gewesen, in keiner Weise begründet ist. Ebenso geht Gerland in einem 1881 im Auftrag der Akademie der Wissenschaften zu Berlin herausgegebenen Werk „Leibniz' und HuyghenS' Briefwechsel mit Papin nebst Biographie Papins" auf diese Legende ein. Dieses für alle Arbeiten über Papin maßgebende Buch enthält auch einen Brief PapinS an Leibniz vom 13. März 1704, worin er selbst ausdrücklich betont, daß er das Schiff, mit dem er später nach England fahren wollte — woran er aber durch Schiffer, die sein Boot bei Münden zerstörten, verhindert wurde —, nicht für die Verwendung einer Dampfmaschine eingerichtet habe; Papin fürchtete zu vieles gleichzeitig zu versuchen, und wollte sich damit begnügen, ein mit der Hand bewegtes Ruderrad auszuprobieren.

Erst in England, dessen Bergbau eine neue, jeden Orts und jederzeit leistungsfähige Kraftmaschine damals sehr dringend bedurfte, sollte die Papinsche Maschine unter den Händen zweier einfachen Männer, eines Grobschmieds N e w-c 0 m e n und eines Glasers C a w l e y, die Ausgestaltung erfahren, die sie befähigte, wirtschaftliche Arbeit zu leisten.

Vorher dachte man daran, noch auf anderem Wege zum Ziel zu kommen. Savery in England und Papin in Deutschland suchten Dampfpumpen einzuführen, bei denen der Dampf das Wasser ohne Benutzung besonderer Pumpen unmittelbar in der Dampfmaschine selbst empordrücken sollte. Damals gelang eö noch nicht, über Versuche und einige wenige Anwendungen hinauszukommen.

Newcomens Maschine, die als atmosphärische bezeichnet wird, weil der Atmosphärendruck hier ebenso wie bei Papins erster Maschine die eigentliche treibende Kraft ist, die nur durch Niederschlagen des Dampfes ausgelöst wird, ist 1712 zuerst in die Praxis eingeführt worden. Bald entstanden überall in England dort, wo der Bergbau mit den alten Hilfsmitteln der Technik nicht mehr auskommen konnte, derartige „Feuermaschinen", die, in den ersten Jahrzehnten kaum voneinander abweichend, später in der Ausbildung ihrer Einzelteile durch den großen englischen Ingenieur S m e a t 0 n sehr verbessert wurden.

Aufbau und Wirkungsweise einer dieser, den ersten Lebensabschnitt der Dampfmaschine kennzeichnenden atmosphärischen Maschinen läßt Abb. 199 erkennen.

Der Dampf wird in einem großen teekeffelartigen Behälter, dem Dampfkessel, erzeugt; über ihm hängt in der ersten Balkenlage des Gebäudes ein mächtiger gußeiserner Zylinder, dessen Kolben mit einer Kette an einem großen gleicharmigen Hebel, dem Balancier, hängt, während das andere Ende ebenfalls mit S.d.T.l.

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Abb. 199. Atmosphärische Maschine von Smeaton.

einer Kette an dem Pumpengestänge angreift. Die Maschine wirkte wie folgt: Durch daS Übergewicht des Pumpengestänges wurde der Kolben in seiner obersten Stellung gehalten. Das Dampfeinlaßorgan war geöffnet, der ganze Zylinderraum unter dem Kolben mit Dampf gefüllt. Sollte der äußere Luftdruck jetzt in

Tätigkeit treten und den Kolben Herabdrücken, so war der Dampf im Zylinder niederzuschlagen; das geschah bei der ersten Maschine durch Wafferabkühlung des Zylinders von außen. Dann entdeckte man, daß es besser sei, kaltes Wasser in den Zylinder selbst einzuspritzen. Die Einspritzkondensation war damit erfunden und wurde von da an dauernd verwandt. ES mußte also jetzt die Verbindung zwischen Kessel und Zylinder geschloffen und gleichzeitig die von einem oben auf dem Dach aufgestellten Behälter aus gespeiste Kaltwafferleitung geöffnet werden. Der Dampf schlug sich nieder; das Kondenswaffer ließ man in einen Warmwafferbehälter abfließen. Jetzt trat der äußere Luftdruck in Tätigkeit, drückte den Kolben herab und hob damit zugleich das Pumpengestänge. Die Bedienung der Maschine verlangte somit ein abwechselndes öffnen und Schließen der Dampfleitung und der Einspritzleitung. Beides geschah anfangs von Hand, wurde aber schon 1718 der Maschine selbst übertragen. Mit dieser Erfindung der selbsttätigen Steuerung wurde die Maschine unabhängig von Menschenhand.

Diese ersten selbsttätigen Steuerungen, wie sie sich nach und nach herausgebildet hatten, wurden vom Balancier aus betätigt. Ein Steuerbaum, der in der gleichen Weise wie Kolben und Pumpengestänge am Balancier befestigt war, bewegte sich in der Nähe des Zylinders gleichmäßig mit dem Kolben auf und nieder. An ihm waren Vorsprünge, sogenannte Knaggen und Frösche, angebracht, die auf lange Hebel einwirkten und so die Ventile schloffen, während gleichzeitig von ihnen gehobene Gewichte, sobald man sie in Tätigkeit treten ließ, die Organe zu öffnen hatten.

Newcomens Wafferhaltungsmaschine bestand somit aus vier Hauptteilen, erstens dem Dampferzeuger, dem Kessel, zweitens dem Zylinder, der zugleich Kondensator war, drittens dem kraftübertragenden Teil, dem Balancier, und endlich der Pumpe. Bei Papins erster Maschine fanden wir noch den Dampferzeuger mit dem Dampfzylinder in einer Form vereint. Bei Saverys und Papins Dampfpumpe war der Dampferzeuger schon abgetrennt, dagegen waren Pumpe und Zylinder hier vereint.

Noch eine solche Teilung hatte Newcomens Maschine durchzumachen. Dampfzylinder und Kondensator mußten getrennt werden, um die Dampfmaschine, wie wir sie heute kennen, entstehen zu lassen. Diese Erfindung, die aus der alten Feuermaschine eine eigentliche Dampfmaschine schuf, gelang dem genialen englischen Ingenieur James Watt. Eigenartig und reizvoll ist die Geschichte gerade dieser Erfindung. Nur in knappen Umrissen kann sie hier kurz angedeutet werden.

James Watt, ein bescheidener Feinmechaniker der Universität Glasgow, wurde vor die Aufgabe gestellt, das Lehrmodell einer atmosphärischen Maschine wiederherzustellen. Dies gab Watt, dessen Geist stets auf den Grund der Dinge zu gehen suchte, Gelegenheit, sich mit der Eigenschaft des Dampfes und den Lebensbedingungen der Maschine bekannt zu machen. Durch Versuche, die in ihrer Einfachheit und in den aus ihnen gezogenen Folgerungen gleich bewunderungswert sind, verschaffte er sich die wissenschaftliche Grundlage für die Verbesserung der Feuermaschine. Er erkannte als Grund für den außerordentlich hohen Dampfverbrauch die zweifache Aufgabe des Zylinders, der als Dampf-

Die Dampfmaschinen

212

Zylinder so heiß wie möglich, als Kondensator so kalt wie möglich sein sollte, zwei Bedingungen, die abwechselnd während jedes Hubes zu erfüllen waren. Ein Ausweg aus der Unmöglichkeit, beiden Bedingungen gerecht zu werden, war nur zu erreichen, wenn man der Maschine einen eigenen Kondensator gab. Dieser erlösende Gedanke, dem er die in Abb. 200 dargestellte einfache Form gab, bildete die Grundlage für das erste Wattsche Patent auf die Dampfmaschine, daö er 1769 erhielt. Es gelang Watt, nicht nur dies wichtige Patent trotz aller Angriffe siegreich zu verteidigen, sondern auch eine wesentliche Verlängerung bis zum Jahre 1800 durchzusetzen.

Wir lassen diese für die kulturelle Entwicklung der Menschheit wichtige Urkunde nachstehend im Wortlaut folgen:

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A.D. 1769 . . . .

. . . . No. 913.

Watts Patentbeschreibung.

Allen denjenigen, welchen dieses Schriftstück zu Gesicht gelangt, sende ich, James Watt aus Glasgow in Schottland, meinen Gruß.

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Abb. 200. Watts Versuchsapparat von 1765 Aus dem Kensingtonmuseum in London

Sintemal Seine Allerhöchste Majestät, König Georg der Dritte, durch seinen Patentbrief unter beigedrucktem Großsiegel von Großbritannien vom 5. Januar des neunten Regierungsjahres Seiner Majestät, mir, dem genannten James Watt, seine besondere Erlaubnis, Vollmacht, Privilegium und Befugnis gab, daß ich, der genannte James Watt, meine Vollstrecker, Verwalter und Bevollmächtigten während einer bestimmten Reihe von Jahren meine „Neu erfundene Methode der Verminderung des Verbrauches von Dampf und Brennstoff in Feuermaschinen" zu benutzen, auszuüben und zu verkaufen befugt bin, und zwar überall in demjenigen Teile des Königreiches Großbritannien, welcher England genannt wird, in der Herrschaft Wales, in der Stadt Berwick am Tweed und ferner in Seiner Majestät Kolonien und Ansiedlungen, und ich, der erwähnte James Watt, in dem erwähnten Patentbriefe verpflichtet werde, unter Unterschrift

und Siegel eine eingehende Beschreibung des Wesens meiner Erfindung zu geben, welche in Seiner Majestät Hoher Hofkanzlei eingetragen werden soll, innerhalb vier Monate nach dem Datum des erwähnten Patentbriefes.

So wisset nun, daß in Erfüllung der genannten Verpflichtung und Festsetzung ich, der erwähnte James Watt, erkläre, daß das Folgende eine eingehende Beschreibung meiner in Rede stehenden Erfindung und der Art und Weise, in welcher dieselbe zur Ausführung gelangt, ist.

(das will sagen): —

Meine Methode der Verminderung des Verbrauches an Dampf und, hierdurch bedingt, des Brennstoffes in Feuermaschinen setzt sich aus folgenden Prinzipien zusammen:

Erstens, das Gefäß, in welchem die Kräfte des Dampfes zum Antrieb der Maschine Anwendung finden sollen, welches bei gewöhnlichen Feuermaschincn Dampfzylinder genannt wird und welches ich Dampfgefäß nenne, muß während der ganzen Zeit, wo die Maschine arbeitet, so heiß erhalten werden, als der Dampf bei seinem Eintritte ist, und zwar erstens dadurch, daß man das Gefäß mit einem Mantel aus Holz oder einem anderen die Wärme schlecht leitenden Material umgibt, daß man dasselbe zweitens mit Dampf oder anderweitigen erhitzten Körpern umgibt und daß man drittens darauf achtet, daß weder Wasser noch ein anderer Körper von niedrigerer Wärme als der Dampf in das Gefäß eintritt oder dasselbe berührt.

Zweitens muß der Dampf bei solchen Maschinen, welche ganz oder teilweise mit Kondensation arbeiten, in Gefäßen zur Kondensation gebracht werden, welche von den Dampfgefäßen oder -Zylindern getrennt sind und nur von Zeit zu Zeit mit diesen in Verbindung stehen. Diese Gefäße nenne ich Kondensatoren; sie sollen, während die Maschinen arbeiten, durch Anwendung von Wasser oder anderer kalter Körper mindestens so kühl erhalten werden, als die die Maschine umgebende Luft.

Drittens, sobald Luft oder andere durch die Kälte des Kondensators nicht kondensierte elastische Dämpfe den Gang der Maschine stören, so sind diese mit Pumpen, welche durch die Maschine selbst betrieben werden, oder auf andere Weise aus den Dampfgefäßen oder Kondensatoren zu entfernen.

Viertens beabsichtige ich in vielen Fällen die Expansionskraft des Dampfes zum Antrieb der Kolben oder was an deren Stelle angewendet wird, zu gebrauchen, in derselben Weise, wie der Druck der Atmosphäre jetzt bei gewöhnlichen Feuermaschinen benutzt wird. In Fällen, wo kaltes Wasser nicht in Fülle vorhanden ist, können die Maschinen durch diese Dampfkraft allein betrieben werden, indem man den Dampf, nachdem er seine Arbeit getan hat (after it has done its office), in die freie Luft austreten läßt.

Fünftens, wo Bewegungen um eine Achse verlangt werden, stelle ich die Dampfgefäße in Form von hohlen Ringen oder kreisförmigen Kanälen her, mit besonderen Ein- und Auslässen für den Dampf, und ordne dieselben auf horizontalen Achsen wie die Räder der Wassermühlen an. In denselben ist eine Anzahl von Ventilen angebracht, welche einem Körper nur in einer Richtung durch

den Kanal umzulaufen gestatten. In diesen Dampfgefäßen sind Gewichte angebracht, welche die Kanäle zum Teil ausfüllen und durch die noch anzugebenden Mittel in denselben bewegt werden. Wenn der Dampf in diese Maschinen zwischen jene Gewichte und die Ventile eingelassen wird, so drückt er gegen beide gleichmäßig, so zwar, daß er daS Gewicht nach der einen Seite des Rades hebt und infolge der gegen die Ventile wirkenden Reaktion das Rad in Drehung versetzt, wobei die Ventile sich in derjenigen Richtung öffnen, in welcher die Gewichte Druck empfangen, aber nicht in der entgegengesetzten. Während das Dampfgesäß sich dreht, wird es mit Dampf vom Kessel auS gespeist und derjenige Dampf, welcher seine Arbeit geleistet hat, kann entweder durch Konden-sation niedergeschlagen oder in die freie Luft entlassen werden.

Sechstens will ich in einigen Fällen einen gewissen Grad von Kälte anwenden, welcher den Dampf allerdings nicht in Wasser zu verwandeln, wohl aber beträchtlich zu verdichten vermag, so daß die Maschinen abwechselnd mit Expansion und Kontraktion des Dampfes arbeiten.

Endlich wende ich zur dampf- und luftdichten Dichtung des Kolbens oder anderer Maschinenteile an Stelle von Wasser: Öle, harzige Körper, Tierfett, Quecksilber und andere Metalle in flüssigem Zustande an.

Zur Bezeugung dessen habe ich am heutigen Tage, am fünfundzwanzigsten April im Jahre unseres Herrn Ein Tausend Sieben Hundert und neunundsechzig meinen Namenszug und mein Siegel hierunter gesetzt.

James Watt. (L. 8.)

Gesiegelt und ausgehändigt in Gegenwart von

Soll. Wilkie.

Geo. Jardine.

John. Roebuck.

James Watt.

Es sei noch bemerkt, daß besagter James Watt erklärt, daß sich nichts von dem im vierten Absatz Enthaltenen aus Maschinen bezieht, bei denen das zu hebende Wasser in das Dampfgefäß selbst eintritt oder in ein Gesäß, welches mit jenem in offener Verbindung steht.

Eingetragen am neunundzwanzigsten April im Jahre unsers Herrn Ein Tausend Sieben Hundert neunundsechzig.---

Mit diesem Patent James Watts begann die Dampfmaschine ihre segensreiche Mission. Treffend bringt dies die Inschrift zum Ausdruck, die auf dem in der Westminsterabtei errichteten Denkmal Watts angebracht ist:

JAMES WATT

welcher die Kraft eines schöpferischen, in wissenschaftlichen Forschungen früh geübten Geistes wandte auf die Verbesserung der Dampfmaschine, dadurch die Hilfsquellen seines Landes erweiterte, die Kraft des Menschen vermehrte, und sich zu einem hervorragenden Platze erhob unter den berühmtesten Männern der Wissenschaft und den wahren Wohltätern der Welt.

Mit der Idee allein war es aber auch hier nicht getan, und die Ausführung machte Watt und seinen Ingenieuren noch viele Sorgen. Watts Maschinen mit ihrem so wesentlich geringeren Brennstoffverbrauch verdrängten zunächst die Feuermaschine überall da, wo die Kohlen sehr teuer waren.

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Abb. 201. Schnitt durch einen Wattschen Dampfzplinder

Den Zylinder einer Wattschen einsach-wirkenden Wafferhaltungsmaschine, der durch seine sachgemäße Ausgestaltung mit vollem Recht die Bewunderung der Zeitgenossen erregte, zeigt Abb. 201. Dieser Dampfzylinder ist oben geschlossen; die Kolbenstangen und das Pumpengestänge sind in gleicher Weise wie bei den Feuermaschinen durch Ketten am Balancier befestigt. Neben dem Dampfzylinder stehen der Kondensator und die Luftpumpe, die das Kondensat und die eintretende Lust aus dem Niederschlagsraum zu entfernen hat. Die Dampsvertei-lung geschieht durch drei Ventile, tellerartige Scheiben, die durch Gewichte geöffnet und durch Hebel, die von einem Steuerbaum bewegt werden, abwechselnd geschlossen werden. Denken wir uns den Kolben in der obersten Lage, so wird das oberste Ventil, das Dampfeinlaßventil, und das unterste Ventil, das die Verbindung zum Kondensator frei gibt, geöffnet, das mittlere Ventil geschloffen; jetzt kann Dampf vom Kessel unmittelbar aus den Kolben drücken, während der Dampf unter dem Kolben in den Kondensator entweicht und dort niedergeschlagen wird. Der äußere Luftdruck ist hier durch Dampfdruck von etwa gleicher Stärke ersetzt. Ist der Kolben in seiner untersten Stellung angelangt, so werden das unterste und oberste Ventil geschloffen, das mittlere Ventil, das sogenannte Gleichgewichtsventil, geöffnet, wonach der über dem Kolben befindliche Dampf in den Raum unter dem Kolben überströmen kann. Der Druck aus beiden Seiten des Kolbens hält sich somit das Gleichgewicht. Das Übergewicht des Pumpen-gestängeö kann den Kolben in die obere Lage zurückziehen, woraus das Spiel von neuem beginnt.

Der Ruhm der Wattschen Maschinen verbreitete sich bald von den einsamen Gruben in die Jndustriebezirke Englands, wo man auch bereits mit den alten Kraftmaschinen kaum noch auskommen konnte, wollte man anders die großen epochemachenden Erfindungen auf dem Gebiet der Textilindustrie auch nur einigermaßen verwerten. Was nutzten all die Spinnmaschinen der Welt ohne eine leistungsfähige Kraftmaschine, die sie in Bewegung setzte! Man drang in Watt, seine einsachwirkende Wafferhaltungsmaschine für den Gewerbebetrieb allgemein brauchbar auszugestalten. Watt wehrte sich anfangs dagegen, denn er wußte zu gut, vor welche neuen großen Schwierigkeiten ihn diese neue Aufgabe stellte. Bald aber sah er ein, daß er dieses Absatzgebiet ebenfalls seiner Maschine erobern mußte. Bei der Pumpmaschine genügte es, die auf und nieder gehende Bewegung des Dampfkolbenö auf die gleiche Bewegung des Pumpenkolbens zu übertragen. Von einer Betriebsmaschine der mannigfach verschiedenen Gewerbebetriebe verlangte man eine umlaufende Bewegung. Die auf und nieder gehende Kolbenbewegung mußte somit in die Drehbewegung einer Welle umgeändert werden. Zunächst schien es am natürlichsten zu sein, von der für die Bergwerke geschaffenen Bauart vollständig abzusehen und für die neuen Zwecke auf einem anderen Wege vorzugehen.

Watt und nach ihm zahllose andere Erfinder suchten bis zur neuesten Zeit „rotierende Maschinen" zu schaffen, bei denen die Dampfarbeit unmittelbar die Drehbewegung hervorrief. Irgend einen größeren dauernden Erfolg aber haben alle diese Konstruktionen nicht erreichen können. Erst in neuester Zeit ist es, unter vollständig veränderter Ausnutzung des Dampfes im Vergleich zur Kolbenmaschine, gelungen, auch diese Aufgabe in Form der Dampfturbine glänzend zu lösen.

Watt hatte also zunächst, wollte er die Kolbenmaschine benutzen, die Aufgabe zu erfüllen, die hin und her gehende Bewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln. Es lag nahe, hierzu die seit alters her bekannte Kurbel, wie sie jedes Spinnrad hatte, zu verwenden. Watt hielt dies auch für so selbstverständlich, daß ihm gar nicht der Gedanke kam, sich diese Anordnung durch Patente schützen zu lassen. Ein anderer kam ihm zuvor und verhinderte ihn durch ein Patent, zunächst die Kurbel zu verwenden. Um daS Patent zu umgehen, erfand Watt eine Anzahl sehr sinnreicher Konstruktionen, unter denen das sogenannte Sonnen-und Planetenradgetriebe am meisten angewandt wurde. Sobald aber das Patent auf die Kurbel abgelaufen war, verließ man auch diese Konstruktion und wandte ausschließlich den Kurbelmechanismus an. Watt ging ferner dazu über, seine Maschinen doppeltwirkend arbeiten zu lassen, das heißt er ließ den Dampf abwechselnd auf die eine oder andere Kolbenseite wirken. Natürlich wurde jetzt die Steuerung viel verwickelter, denn sic mußte nacheinander den Raum über, beziehungsweise unter dem Kolben mit dem Kessel und dem Kondensator verbinden. Während also bei der Pumpmaschine der Kolben nur beim Abwärtsgang, vom Dampf gedrückt, Arbeit leistete, wurde er hier auch beim Aufwärtsgang zur gleichen Arbeitsleistung herangezogen. Die Verbindung zwischen Kolben und Balancier, bei der einfachwirkenden Pumpmaschine nur auf Zug beansprucht, wurde hier beim Aufwärtsgang auf Druck beansprucht, das hieß: die früher übliche Verbindung durch Ketten mußte durch eine auch Druck aushaltende Konstruktion ersetzt werden. Watt hat auch hierfür eine Anzahl äußerst sinnreicher Konstruktionen erdacht. Am bekanntesten ist die nach ihm als Wattscheö Parallelogramm bezeichnete, zu senkrechter Führung der Kolbenstange dienende Lenkerführung geworden, die als kennzeichnender Bestandteil über ein halbes Jahrhundert lang den meisten Dampfmaschinen eigentümlich war. Diese doppeltwirkende Maschine mit Sonnen- und Planetenradgetriebe und Parallelogramm

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Abb. 202. Watts Betriebsmaschme von 1788 Aus dem Kensingtonmuseum in London

ist in Abb. 202 in einer der ersten Ausführungen, die heute noch im Kensingtonmuseum erhallen ist, dargestellt. Wir sehen hier an dem linken Ende des Ba-lancierS das Wattsche Parallelogramm und rechts unten an der Kurbel das Sonnen- und Planetenradgetriebe.

Abb. 203 gewährt einen Einblick in die Konstruktion und die Wirkungsweise einer Wattschen Niederdruckmaschine aus dem Anfang des vorigen Jahrhunderts. Wir sehen rechts den durch einen Dampsmantel gegen Abkühlung geschützten Dampszylinder H. Die Dampfzusührung oberhalb oder unterhalb des Kolbens erfolgt durch die Kanäle 1 und 2; q ist das Dampsrohr, das vom Dampfkessel den Dampf zu dem Schieberkasten führt, in dem der rohrförmige Schieber A den Dampf verteilt. Der Schieber wird von der Kurbelwelle 0 aus mit dem Exzenter 8 und dem Gestänge p bewegt. Hat der Dampf in dem Zylinder seine Arbeit verrichtet, so wird er durch den Schieber in den Kondensator K geleitet und hier durch eingespritztes kaltes Wasser kondensiert. Das in dem Kondensator gebildete Kondensationswaffer und die Luft werden mittels der Luftpumpe L in den Warmwafferbehälter E befördert. Von hier aus drückt sodann die Speisepumpe M das Wasser wieder in den Dampfkessel zurück. Die Kolbenstange des Dampfzylinders ist mittels des Wattschen Parallelogramms rsu an das eine Ende des Balanciers angehängt, so daß also beim Auf- und Abwärtsgehen des

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Arbeit, die

von der Maschine zu leisten ist, sehr verschieden ist, je nachdem zum Beispiel viele oder nur wenige Arbeitsmaschinen anzutreiben sind, mußte noch eine Vorrichtung geschaffen werden, die den Dampfzutritt dementsprechend selbsttätig reguliert. Dieser Vorrichtung gab Watt folgende Einrichtung: Bei cs ist in der Dampfzuleitung eine Klappe, die sogenannte Drosselklappe, angebracht, die, je nach ihrer Stellung, den Dampszutritt zum Zylinder verändert. Ihre Bewegung erhält sie unter Einwirkung des Schwungkugelregulators h i. Wird die Welle N N dieses Regulators von der Kurbelwelle 0 aus mittels des Riemens T und der Kegelräder in Umdrehung versetzt, so heben sich unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft die Kugeln i, heben den Ring k und bewegen das Gestänge 1 n o y m einem solchen Sinne, daß bei allzu schneller Umdrehung der Welle 0 der Dampszutritt verengt und infolgedessen die Geschwindigkeit der Maschine vermindert wird. Wird der Gang der Dampfmaschine allzu langsam, so sinken die Kugeln i abwärts, und die Klappe wird wieder mehr geöffnet. Watts Dampfmaschine eroberte sich schnell die Gewerbebetriebe Englands und gestaltete die Arbeitsbedingungen von Grund aus um. Sie war die Schöpferin der heutigen Industrie; mit ihr schließt gleichsam auch die Tätigkeit Watts auf diesem Gebiet ab.

1800 erlosch das Patent, die Dampfmaschine wurde Gemeingut aller, die sich fähig fühlten, sie auszuführen. Überall begann man jetzt von berufener und vielfach auch sehr unberufener Seite aus Dampfmaschinen auf den Markt zu bringen, die zuerst nur selten den Wattschen Maschinen gleichkamen.

Die Fortschritte des allgemeinen Maschinenbaus, die sich im besseren Baustoff und in vervollkommneter Herstellung ausdrückten, kamen natürlich auch der

Dampfmaschine sehr zugute. DaS Holz verschwand immer mehr als Baustoff, und als man 1800 zum erstenmal auch den Balancier nus Gußeisen herstellte, da waren . alle Teile der Maschine eisern geworden. Anfangs hatte man auch das ganze Maschinengebäude noch gleichsam in den Bau der Maschine einbezogen; jetzt begann man immer mehr hiervon abzusehen. Man verlangte von der Maschine, daß sie unabhängig vom Gebäude an irgendeiner Stelle aufgestellt werden konnte und somit ein in sich geschloffenes Ganzes bildete. Zunächst blieb man meistens noch bei der Form der Balanciermaschine. Man baute zum Beispiel alle Einzelteile der Maschine in und aus einem großen gußeisernen Wafferkasten aus und stützte den Balancier auf Säulen, die in geeigneter Weise wieder mit dem Kasten verbunden waren, oder man stellte die ganze Maschine aus eine große gußeiserne Platte. Bald aber suchte man auch den Balancier zu vermeiden. Die Maschine wurde dadurch allerdings, oft zum Schaden ihrer Übersichtlichkeit, im Bau gedrängter, sie nahm weniger Raum ein und wurde billiger. Eine Zeitlang suchte man etwas darin, stets neue, eigenartigere Formen zu finden, bis auch hier der Kamps ums Dasein eine Auslese zugunsten der praktisch brauchbarsten Bauarten vornahm. Nur einige wenige aus der schier überreichen Fülle seien hier kurz erwähnt.

Besonders berühmt wurde die von Maudslay zuerst ausgeführte Form der Tischmaschine (Abb. 204). Auf einem gußeisernen Tisch steht der Zylinder; die Kolbenstange, die nach oben ausstößt, trägt ein Querhaupt; von dem gehen zu beiden Seiten des Zylinders Schubstangen hernieder, die mittels Kurbel eine unter dem Zylinder angeordnete Welle umdrehen. Luftpumpe und Kondensator, sowie eine Kaltwasserpumpe stehen rechts und links unmittelbar neben der Maschine.

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Ganz ähnlich angeordnet waren die sogenannten Bügelmaschinen, bei denen die Schubstangen, als große weite Bügel ausgebildet, den ganzen Zylinder umfaßten.

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Abb. 204. Aeltere Dampfmaschinenanordnung

Sehr beliebt und vielfach angewendet wurden ferner die sogenannten Bockmaschinen. Hier stand der Zylinder fest mit dem Fundament verbunden unten, und die Kurbelwelle war auf einem bockartigen, oft architektonisch merkwürdig ausgeputzten oder von Säulen getragenen Gestell über ihm gelagert (Abb. 205). Gleichzeitig kam auch die umgekehrte Anordnung vor, bei der der Zylinder

über der unten liegenden Kurbelwelle angeordnet war (Abb. 206), Aus dieser Bauart entwickelte sich dann später die heute allgemein benutzte Form der stehenden Maschinen.

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In den zwanziger und dreißiger Jahren des vorigen Jahrhunderts begann dann auch, ohne sich zuerst viele Freunde gewinnen zu können, die liegende Anordnung Verwendung zu finden. Zylinder, Gradführung und das Kurbelwellenlager wurden hier aus einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet. Die Maschine war besser zu übersehen und leichter zu bedienen als die oft sehr schwer zugängliche stehende Bauart (Abb. 207).

Abb. 205. Aeltere Dampsniaschtnmanorbnung

Aber nicht nur die äußere Anordnung, sondern auch die einzelnen Teile der Maschine erfuhren nach und nach die verschiedenartigste Ausbildung. Am meisten beeinflußte das ganze Wesen der Maschine die Ausbildung der Steuerung. Die Wattsche Ventilsteuerung hatte zwar allen Anforderungen, die man an sie stellen konnte, bei den Betriebsverhältniffen der alten Maschinen genügt, aber mit ihren vielen einzelnen Teilen war sie oft schwer in Ordnung zu halten und zu bedienen. Bei ungeübtem Personal mußte sie nur zu leicht zu den größten Betriebschwierigkeiten Veranlassung geben. Durch Einführung des Schiebers schuf man eine in ihrer Einfachheit unübertroffene Steuerung. Statt vier einzelner Ventile, die abwechselnd in senkrechter Richtung gehoben und gesenkt werden mußten, war jetzt nur ein hin und her verschiebbarer Teil zu bewegen. Der Schieber wurde in der verschiedensten Weise ausgebildet, und auch die Art, wie man seine Bewegung von der Kurbelwelle ableitete, war mannigfach verschieden. Am gebräuchlichsten wurde es, ihn von einer besonderen Art Kurbel, dem auf der Kurbelwelle sitzenden Exzenter, zu bewegen. So einfach sich der Schieber im äußeren Aufbau ausnahm, so verwickelt war der Zusammenhang seiner Bewegung mit den einzelnen Dampfverteilungsabschnitten im Zylinder zu verstehen. Man war sich hierüber anfangs selten klar, und die Folge davon war, daß die Schiebersteuerung in vielen Fällen eine sehr wesentliche Verschlechterung der Dampfverteilung gegenüber den alten Wattschen Ventilsteuerungen bedeutete.

Man suchte ferner die Dampfwirkung im Zylinder durch Benutzung der Expansion des Dampfes wesentlich zu verbessern. Auch Watt hatte bereits sehr wohl

den Vorteil erkannt, den man dadurch erreichen konnte, daß man den Dampfzutritt vor Ende des Hubes absperrte und somit die Expansionskraft des DampseS benutzte. Nur langsam und nur in sehr geringem Maße hatte man anfangs hiervon Gebrauch gemacht. Je mehr man aber die Eigenschaft des Dampfes kennen lernte, umso mehr erkannte man auch die großen Vorteile, die auf diesem Wege zu erreichen waren. Man begann immer mehr Wert darauf zu legen, die Steuerung so einzurichten, daß sie den Abschluß des Dampfes schon während einer beliebigen Stelle des Hubeö gestattete. Es kam die Zeit der Expansionssteuerungen, wo die Erfinder sich oft durch immer verwickeltere Steuerungen zu überbieten suchten.

Während die einen mit Hilfe der Steuerung in einem Zylinder die Expansion auszunutzen versuchten, schlug schon Hornblower 1781 einen anderen Weg ein. Er baute eine Maschine mit zwei ungleich großen Zylindern und ließ den Dampf, nachdem er zuerst in normaler Weise im kleinen Zylinder seine Arbeit geleistet hatte, statt ihn dann wie bisher in dem Kondensator niederzuschlagen, im großen Zylinder nochmals Arbeit leisten. Diese von Hornblower erfundene, von Artur Woolf am Anfang des vorigen Jahrhunderts in größerem

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Abd. 206. Weitere Dampfmaschinenanordnung

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Abb. 207, Liegende Maschine

Umfang angewendete Iweifachexpansionsmaschine sollte dann erst in Form der Verbundmaschine in den sechziger und siebziger Jahren des vorigen Jahrhunderts ihre große Bedeutung erlangen.

Die Expansion des Dampfes ließ sich bei den alten Maschinen mit ihrem niedrigen Dampfdruck, der kaum eine Atmosphäre überstieg, nur in sehr geringem Maße anwenden. Ihre Bedeutung stieg mit Einführung der Hochdruckmaschinen. Die erste Hochdruckmaschine begann in England und Amerika schon vor hundert Jahren viel von sich reden zu machen. In England war es der erfindungsreiche, geniale Trevithick, der für die Verwendung höherer Dampfdrücke auf das lebhafteste eintrat. In Amerika baute der große Ingenieur Oliver Evans damals schon Maschinen, bei denen acht Atmosphären verwendet wurden. In Deutschland war der erfolgreichste, heute leider fast ganz vergessene Vorkämpfer der Hochdruckdampfmaschine der geniale Ingenieur Dr. E. Alba n in Mecklenburg, der Schöpfer der Wafferrohrkessel, der mit seinen großen Jngenieurarbeiten einen dauernden Ehrenplatz im Deutschen Museum in München erhalten hat.

Die Dampfmaschine begnügte sich aber nicht, nur die Betriebsmaschine der verschiedensten Fabriken zu sein, sie drang auch auf alle die anderen Gebiete menschlicher Tätigkeit ein, die Kraft brauchten. Von Grund aus umgestaltend wirkte sie, als sie sich in Form der Lokomotive und der Schiffsmaschine auch das Gebiet des Verkehrs eroberte. Die Lokomotivdampfmaschine war besonders harten Bedingungen, die von den bisherigen vollständig abwichen, unterworfen. Sie war die erste Hochdruckmaschine, da man hier nicht daran denken konnte, die schweren, großen Kondensationseinrichtungen der Niederdruckmaschinen unterzubringen. Und während sich die damaligen Betriebsmaschinen noch mit 25 bis 50 Umdrehungen in der Minute zufrieden gaben, mußte die Lokomotivdampfmaschine sich in der Minute viele hundert Mal umdrehen. Sie war also auch der erste Schnellläufer. Die Erfahrungen, die man mit den Betriebsmaschinen gemacht hatte, wurden natürlich bei Konstruktionen der Lokomotive und Schiffsmaschine benutzt, und die Entwicklung dieser Bauarten beeinflußte fernerhin auch wieder oft in hohem Maße die Ausbildung der anderen Dampfmaschinenklaffen, von denen einige Hauptgruppen der ortsfesten Dampfmaschinen hiernach kurz erwähnt seien.

Die Wafferhaltungsmaschine, diese älteste Dampfmaschinenklasse, hatte es in der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts schon zu gewaltigen Abmessungen gebracht. Die Abb. 208 zeigt uns nach einer alten großen Zeichnung eine vielbewunderte Wasserhaltungsmaschine aus dem Jahre 1832. Der Zylinder maß 2032 Millimeter im Durchmesser, und der Hub betrug 2,4 Meter. Die Maschine machte 13 Hübe in der Minute.

Überall war die Dampfmaschine der treueste, nicht mehr entbehrliche Mitarbeiter des Bergmanns geworden. Vielfach hatte sie die von Watt gegebene Bauart beibehalten und war die normale Wattsche einfachwirkende Balancierpumpmaschine geblieben. In Form der sogenannten direkt wirkenden Maschine hatte man eine Bauart gefunden, bei der man den Zylinder unmittelbar über dem Schacht aufstellte und die nach unten austretende Kolbenstange mit dem

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Abb. 2o8. Einfachwirkende Wasserhaltungsmaschine aus dem Jahre 1832

Pumpengestänge verband. Große Balanciers, die das Gewicht des Pumpengestänges auszugleichen hatten, waren auch hierbei nicht zu vermeiden.

Für die Pumpmaschinen städtischer Wasserwerke hatte man frühzeitig auch normale doppeltwirkende Maschinen mit Drehbewegung benutzt durch die man den hier gegebenen Betriebsanforderungen besser gerecht werden konnte. Ihre Konstruktion wurde dann später auch in mannigfach verschiedenen Ausführungen bei den großen Wasserhaltungen der Bergwerke benutzt.

Neben den Wafferhaltungsmaschinen kam die Dampfmaschine dem Bergbau als Fördermaschine zu Hilfe. Galt es doch, die unterirdischen Schätze an Erz und Kohlen ans Tageslicht zu schaffen. Auch dieser Aufgabe suchte die Maschine durch geeignete Ausbildung ihrer Gesamtanordnung, vor allem auch ihrer Steuerung, gerecht zu werden. Diese Art ihrer Tätigkeit bedingte es, daß sie abwechselnd bald nach der einen, bald nach der anderen Richtung umlaufen mußte. Es war deshalb nötig, die Steuerung so zu konstruieren, daß man mit ihrer Hilfe durch Änderung der Dampfverteilung die Bewegungsrichtung wechseln konnte. Die Aufgabe dieser Umsteuerung wurde zunächst am vollkommensten durch die von Stephenson bei der Lokomotive zuerst benutzte Kuliffensteuerung erreicht. Hierbei wird die Schieberbewegung in der Weise von zwei Exzentern abgeleitet, daß mit Hilfe eines Schleisbogens, der sogenannten Kulisse, bald das eine, bald das andere Exzenter für die Schieberbewegung voll ausgenutzt wird.

Aus dem Gebiete deS Hüttenwesens wurde die Dampfmaschine als Gebläsemaschine unentbehrlich. In Verbindung mit dem von S m e a t 0 n schon im achtzehnten Jahrhundert verwendeten Aylindergebläse, das vermutlich einer alten Feuermaschine nachgebildet wurde, gelang es, die Eisenerzeugung in großartigem Maßstab wirtschaftlicher und ausgiebiger zu gestalten. Die erste Form war auch hier die normale Balanciermaschine, bei der auf der einen Seite des Balanciers der Dampfzylinder, auf der anderen der Gebläsezylinder angeordnet war. Später entwickelten sich auch andere Bauarten, bei denen die beiden Zylinder übereinander standen.

Denken wir ferner noch an den von dem großen englischen Ingenieur Nasmyth so eigenartig ausgebildeten Dampfhammer und an die für die Formgebung des Eisens heute unentbehrlichen Walzenzugmaschinen, so sieht man, wie außerordentlich vielseitig sich die Anwendungsgebiete der Dampfmaschine gestalteten.

Die neue Zeit im Dampfmaschinenbau beginnt mit den sechziger und siebziger Jahren deS vorigen Jahrhunderts. Der Fortschritt bewegt sich vorwiegend in drei Hauptrichtungen, die gekennzeichnet sind durch die Bestrebungen, den Gang der Maschine gleichmäßiger zu machen, das heißt die RegulierungSsähigkeit der Maschine weiter auszubilden, den Brennstoffverbrauch zu verringern und die Ausbildung der gesamten Bauart, sowie der, einzelnen Teile, unter Benutzung des stetig verbesserten Baustoffs und der vervollkommneten Bearbeitung, den auftretenden Kräften immer entsprechender auszubilden.

Die ersten bedeutsamen Erfolge mit einer gut regulierbaren Maschine hat der hervorragende amerikanische Dampfmaschineningenieur George Henry C 0 r l i ß zu verzeichnen. Jeder Teil der von ihm neugeschaffenen Maschinen ließ Spuren des hochbegabten Konstrukteurs erkennen. Das Wesentlichste aber war die vom Regulator beeinflußte Steuerung. Durch Corliß gewannen die Maschinen jene wunderbare Eigenschaft, sich das Kraftmittel, den Dampf, dem jeweiligen Kraftbedarf entsprechend, in sparsamster Weise selbsttätig zuzumessen. Corliß ging wieder insofern auf Watt zurück, als auch er vier einzelne Dampfverteilungsorgane, die er an den Enden des Zylinders unterbrachte, verwendete.

Aberstatt der Ventile benutzte er sich hin und her drehende Rundschieber. Je ein Einlaß- und Auslaßschieber waren oben und unten am Aylinderende angebracht und wurden von einer in der Mitte des Zylinders angeordneten Steuerscheibe,    die

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Abb. 209. Corlißsteuerung

ihrerseits wieder durch ein Exzenter von der Kurbelwelle aus angetrieben wurde, bewegt (Abb. 209). Die Auslaßschieber wurden unmittelbar von der Steuerscheibe aus hin und her gedreht. Bei den Einlaßschiebern dagegen konnte von der Maschine aus an einer bestimmten Stelle des Hubes der äußere Antrieb ausgeschaltet werden, worauf ein Gewicht, beziehungsweise ein Luftpuffer in Tätigkeit trat und den Schieber schnell schloß, die Füllung somit beendete. Cor-liß selbst hat eine Anzahl verschiedener Ausführungsformen angegeben. Eine der bekanntesten stellt die Abb. 209 dar. Sie wurde 1851 zuerst von Corliß gebaut, nachdem er schon 1848 eine ähnliche Steuerung entworfen hatte. Der Regulator kann hier die über dem Zylinder angeordneten Keile in wagrechter Richtung verschieben. Je nach der Stellung dieser schrägen Flächen wird der senkrechte Stift, an dem die von der Schwingscheibe ausgehende Zugstange anschlagen kann, dieses Ausrücken früher oder später besorgen. Die Stange wird abwärts gedrückt, kommt außer Verbindung mit dem unteren Arm des auf der Schieberspindel sitzenden Winkelhebels, und das am wagrechten Arm dieses Hebels angreifende Gewicht vermag den Schieber sofort zu schließen. Die Wirkung auf den Gang der Maschine stellt sich wie folgt: Nehmen wir an, die Maschine werde weniger belastet, eine oder die andere von ihr angetriebene Arbeitsmaschine sei ausgeschaltet, dann wird die Maschine anfangen schneller zu laufen, die Kugeln des IentrifugalregulatorS werden infolge der erhöhten Umdrehungszahl auseinandergehen und mit dem Stellzeug die Steuerung so weit verstellen, bis der Schieber sich schließt und die Dampfzufuhr abgesperrt wird. Der Maschine wird also entsprechend ihrer geringeren Arbeitsleistung auch weniger Dampf zugeführt. Der Dampfverbrauch paßt sich dem Kraftverbrauch unmittelbar an.

Auch die Wattsche Maschine hatte bereits einen Regulator, der aber nicht wie hier unmittelbar auf die Steuerung wirkte und die Füllung veränderte, sondern nur eine in die Dampfzuleitung eingebaute Drosselklappe bewegte. Hierdurch wurde der Querschnitt im Dampfzuleitungsrohr in der Weise verändert, daß bei geringem Kraftbedarf der Querschnitt verkleinert und damit der Widerstand erhöht wurde. Der Dampfdruck wurde vermindert, die Füllung im Zylinder blieb S.d.T.t.

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Abb. 2io. Liegende Corlißmaschine

die gleiche. Da aber der höhere Dampfdruck im Kessel doch zuerst hergestellt werden mußte und Kohlen kostete, so bedeutete diese nachträgliche Verminderung einen Verlust. Die Regulierung der Füllung stellt somit auch gegenüber der Veränderung des Druckes eine Kohlenersparniö dar. Durch die ausgezeichnet wirkende Corlißsteuerung gelang es aber auch, Dampfmaschinen von einem bis dahin nicht gekannten gleichmäßigen Gang zu bauen. Das kam besonders für alle die Industrien in Frage, deren maschinelle Erzeugnisse umso besser waren, je gleichmäßiger sie ausfielen. Also zum Beispiel bei der Textilindustrie, bei der das gesponnene Garn oder das gewebte Stück Jeug ungleichmäßig ausfiel, sobald die Maschine bald langsam, bald schnell ging. Gerade in diesen Industrien haben sich deshalb auch die Corlißmaschinen zuerst sehr schnell eingeführt.

Auch in ihrer äußeren Bauart unterschieden sich vor allem die liegenden Corliß-

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Abb. 2ii. Die Corlißmaschine auf der Ausstellung zu Philadelphia 18-6

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Abb. 2i2. Erste liegende Ventilmaschine von Gebr. Sulzer aus dem Jahre 1866

Maschinen sehr wesentlich von den bisher bekannten Bauformen. Denn während man sonst liegende Maschinen meist auf einen breiten, aufliegenden Rahmen angeordnet hatte, nahm Corliß einen starken Balken und schraubte seitlich den Zylinder und die Gradführung dagegen. Ende der fünfziger Jahre ging er dann zu dem für die neuere Bauart der Dampfmaschine besonders typisch gewordenen freitragenden Balken über, wie ihn in seinen ersten Ausführungen die Abb. 210 zeigt.

Maschinen für große Leistungen baute auch Corliß noch als Balanciermaschinen. Zu den berühmtesten Maschinen gehörte die von Corliß für die Ausstellung von Philadelphia 1876 hergestellte große Balanciermaschine (Abb. 211). 13,5 Meter erhob sie sich über dem Fußboden; sie wog 607 Tonnen und leistete etwa 2500 Pferdekräfte. Sie bestand aus zwei unter 90 Grad gekuppelten, auf eine Kurbelwelle arbeitenden Maschinen. Ein riesiges Schwungrad saß auf der Mitte der Welle zwischen beiden Maschinenhälften und diente zur Kraftübertragung. Bis 1911 hat dieses „unübertroffene Meisterwerk" in Chikago Arbeit geleistet. Dann hat man die Maschine — spätere Zeiten werden es nicht glauben — den Weg alles alten Eisens gehen lasten! Man hat sie zerschlagen, statt sie als Markstein der Entwicklung der Dampfmaschine in einem Museum zu bewahren und der Nachwelt zu überliefern.

Dank der großen Vorteile der Corlißmaschine fand sie bald auch in England und auf dem europäischen Festland Eingang. Von großen Maschinenfabriken ausgeführt und in ihrer Steuerung und in einzelnen Teilen vielfach verändert, eroberte sie sich die Welt.

Der Siegeszug der Corlißmaschine spornte aber auch die Ingenieure an, noch auf anderem Wege die gleichen Ziele zu erreichen und womöglich noch die Corlißmaschine zu übertreffen. Einen großen Einfluß auf die Entwicklung des neuzeitlichen Dampfmaschinenbaus gewann die Schweizer Firma Gebrüder S u l z e r in Winterthur, bei der vor allem in den sechziger Jahren unter Leitung des aus England herübergekommenen Ingenieurs Charles Brown und Heinrich

Sulzers die moderne Ventilmaschine entstand. Die erste liegende Ventilmaschine Bauart Sulzer aus dem Jahre 1866 zeigt Abb. 212.

Die Ventile sind hier ait den beiden Enden des Zylinders obeit und unten angeordnet. Die Einlaßventile liegen oben, die Auslaßventile unten. Die Steuerung selbst ist in steter Aufeinanderfolge mehrfach verändert und verbessert worden. Der Antrieb der Ventile erfolgt stets von einer parallel zur Iylinderachse angebrachten Steuerwelle, die von der Kurbelwelle aus angetrieben wird. Durch schräg gestellte Zugstangen wird die Bewegung von Exzentern oder unrunden Scheiben auf die Ventile in der Weise übertragen, daß sie durch die Steuerung geöffnet, durch Schraubenfedern geschloffen werden. Bei den Einlaßventilen ist hier ebenso wie bei der Corlißsteuerung ein Mechanismus eingeschaltet, der dem Regulator ermöglicht, an einer bestimmten Stelle des Hubes die Verbindung

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Abb. 213. Schnitt durch einen Zylinder der Sulzermasclnne Aus dem Deutschen Museum in München

der Steuerung mit dem Ventil zu lösen/ worauf dann die Feder sofort das Ventil schnell schließt. Die gleichen Vorteile wie bei der Corlißsteuerung werden also auch bei dieser Ventilsteuerung erreicht. Aus dem im Deutschen Museum ausgestellten geschnittenen Zylinder einer großen neuen Sulzerventilmaschine (Abb. 213) sieht man, zu welchen Meisterwerken es die heutige Gießereitechnik gebracht hat.

Nach den verschiedensten Richtungen und in konstruktiv oft interessanten Formen sind bis zum heutigen Tage Ventilsteuerungen entworfen worden. Zuweilen hat dieses Verlangen nach immer neuen sogenannten „Präzisionssteuerungen" die Ingenieure so stark beschäftigt/ daß ihre Aufmerksamkeit oft nur zu sehr von anderen Aufgaben des Dampsmaschinenbaus abgelenkt wurde.

Diese Bedeutung der Steuerung im Rahmen der Dampfmaschinengeschichte tritt noch deutlicher hervor/ wenn man berücksichtigt/ daß man neben den unzähligen Ventilsteuerungen auch stetig versucht hat, die Schiebersteuerungen nach den denkbar verschiedensten Richtungen hin weiter auszubilden und zu vervollkommnen.

Alle diese neuen Steuerungen ermöglichten es, den Grad der Füllung vom Regulator aus abhängig zu machen. Die Maschine arbeitete somit bei normaler Belastung mit beträchtlicher Expansion/ die mit steigender Belastung geringer wurde. Je mehr eS in dem schärfer werdenden Wettkampf der Dampfmaschine darauf ankam, den Brennstoffverbrauch zu verringern, umso hoher lernte man den Wert der Expansion schätzen. Sehr hohe Expansion aber in einem Zylinder anzuwenden, führte zu Nachteilen, die in dem hohen Temperaturunterschied, dem der Zylinder unterworfen war, begründet lagen. Man ging deshalb dazu über, die Expansion aus zwei und mehr Zylinder zu übertragen. So kam man zu der I w e i s a ch- und allgemein zur Mehrsachexpansions Maschine.

Die erste Zweifachexpansionsmaschine hatte, wie bereits erwähnt, schon ein Zeitgenosse Watts, Hornblower, 1781 entworfen. Er baute eine Balanciermaschine, wobei ein kleiner und ein großer Zylinder nebeneinander standen. Der Dampf ging zunächst in den kleinen Zylinder, um, nachdem er dort seine Arbeit geleistet hatte, in den großen Zylinder überzutreten, von wo er nach geleisteter Arbeit in den Kondensator übergeführt wurde.

Ein englischer Ingenieur, ArturWools, nahm im Ansang des vorigen Jahrhunderts diese Idee wieder aus. Nach ihm wurden diese Zweisachexpansionsmaschinen auch Woolssche Maschinen genannt. Sie sind dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf von dem kleinen Zylinder, von dem Hochdruckzylinder, unmittelbar in den großen, den Niederdruckzylinder, überströmt. Soll dies möglich sein, so müssen die Dampfkolben immer gleichzeitig den Hub beginnen. Lausen sie miteinander, so sind die Enden der Dampszylinder kreuzweise durch Dampfleitungen verbunden. Lausen sie gegeneinander, so kann bei nebeneinander angebrachten Zylindern der Dampf aus kürzestem Wege von einem zum anderen Zylinder gelangen. Natürlich lassen sich auch die Dampszylinder hintereinander,-wie man sich ausdrückt, in „Tandemanordnung" einbauen.

Ein wichtiger Schritt vorwärts in der Entwicklung der Zweisachexpansionsmaschinen geschah durch Einführung der Verbundmaschine, die zuerst im Schiffs-

Maschinenbau 1829 von Roentgenin Holland angewandt wurde. Hierbei waren die Kurbeln der Maschine um 90 Grad gegeneinander versetzt, das heißt, war der eine Kolben am Ende des Hubes angekommen, so stand der andere aus der Mitte seines Weges. Der Dampf konnte deshalb auch nicht unmittelbar aus dem einen in den anderen Zylinder überströmen, sondern mußte in einem Awi-schenbehälter (Receiver) so lange aufgespeichert werden, bis der Zugang zum Niederdruckzylinder frei war. Beide Zylinder erhielten jetzt eine diese Verhältnisse berücksichtigende Steuerung. Bei liegenden Maschinen wurde meistens Iwillingsanordnung bevorzugt, das heißt zwei normal ausgebildete liegende Maschinen arbeiteten auf eine Kurbelwelle. Die Steuerung konnte naturgemäß wieder mit Ventilen oder Schiebern arbeiten. Gab man dem Hochdruckzylinder eine andere Steuerung als dem Niederdruckzylinder, was auch vielfach vorkam, so erhielt man noch eine größere Verschiedenheit der gesamten Ausbildung der Maschine.

Je größer die Leistungen der Maschinen wurden, umso größer wurden naturgemäß auch die Dampfzylinder. Bald erhielten die Niederdruckzylinder Abmessungen, mit denen man an die Grenze der Ausführbarkeit nahe herankam. Man ging in diesem Falle dazu über, statt eines Niederdruckzylinders zwei auszuführen, und kam so zu Verbundmaschinen mit drei Zylindern, bei denen der Hochdruckdampf nach getaner Arbeitsleistung den beiden Niederdruckzylindern zugeführt wurde.

Bald ging man aber auch dazu über, den Dampf nacheinander in drei

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Zylindern von verschiedenen Abmessungenarbeiten zulassen.

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Abb. 215. Amerikanische Dampfmaschine

Man baute D r e i-fachexpansi ons-Maschinen, die, zunächst für Schiffszwecke ausgeführt, in den achtziger und neunziger Jahren auch als Betriebs -Maschinen, wenn es sich um große Kraftleistungen handelte, angewandt wurden, heute jedoch nicht mehr in Frage kommen. Ebenso ging man hie und da auch zu Vierfachexpansionsmaschinen über. Auch bei den Dreifachexpansionsmaschinen konnte man bei sehr großen Ausführungen den Niederdruckzylinder wieder teilen; man kam so zu Dreifachexpansionsmaschinen mit vier Zylindern, bei denen Hochdruck-, Mitteldruck- und die beiden Niederdruckzylinder in verschiedener Weise angeordnet sind. Die große Zentrale Moabit der Berliner Elektrizitätswerke war seinerzeit mit solchen vierzylindrigen dreifachen Expansionsmaschinen ausgerüstet. Es ist bezeichnend für die raschen Fortschritte auf dem hier behandelten Gebiet, daß diese Maschinen neuerdings bis auf eine abgebrochen und durch Dampfturbinen ersetzt worden sind. Man hat Maschinen für Leistungen von 4000 bis 6000 Pferdekräften erbaut.

Neben den liegenden Maschinen waren stehende Maschinen der mannigfachsten Bauart verbreitet, die dadurch gekennzeichnet waren, daß sie als sogenannte Hammermaschinen mit obenstehenden Zylindern und unten liegender Kurbelwelle gebaut wurden. In einer der Neuyorker Lichtzentralen, die uns Abb. 214 zeigt, waren unter äußerster Raumausnutzung zehn dreizylindrige stehende Verbundmaschinen eingebaut. Da jede Maschine 6500 Pferdekräfte leistete, waren somit hier auf kleinstem Raume 65 000 Pferdekräfte untergebracht.

In Amerika hatte man für sehr große Leistungen auch eine Bauart durchgeführt, die sich als eine Vereinigung von liegenden und stehenden Maschinen darstellt. Eine für sehr große Leistungen, von 6000 bis 8000 Pferdekräften, bestimmte Maschine mit Corlißsteuerung zeigt Abb. 215.

Die letztgenannten großen Maschinen dienten ausschließlich zur Erzeugung deS elektrischen Stromes. Damit kommen wir zu dem großen wechselseitigen Einfluß von Dampfmaschine und Elektrotechnik. Zweifelsohne hätte der elektrische Strom nicht so schnell und in so großem Maßstab sich die Welt erobern können, wäre nicht eine schon verhältnismäßig hochentwickelte Dampfmaschine vorhanden

gewesen. Die Elektrotechnik mit ihren gesteigerten Ansprüchen an die Gleichmäßigkeit deS Ganges und der durch sie gegebenen Möglichkeit, immer größere Krafteinheiten an einer Stelle wirtschaftlich zweckmäßig zu verwenden, hat dann wieder die Entwicklung der Dampfmaschine machtvoll gefördert. Als man in den achtziger Jahren zuerst in größerem Umfang an die Erzeugung elektrischen Stromes mittels Dampfkraft ging, hielt man es zunächst für erforderlich, die Umlaufzahl der Dampfmaschine zu erhöhen, um den sehr schnellaufenden Dynamomaschinen etwas näher zu kommen. Eine große Zahl der verschiedensten „Schnelläufer" entstand. Man sah die Zukunft der Dampfmaschinen eine Zeitlang in den besonders in Amerika zahlreich entstandenen Maschinen, die mit vielen hundert Umläufen in der Minute liefen, deren Teile auch so in Gehäusen eingeschlossen waren, daß sie möglichst wenig Wartung brauchten und nach außen den denkbar einfachsten Eindruck machten. Von den zahlreichen Bauarten dieser Schnelläufer haben die nach dem bekannten amerikanischen Ingenieur Westing-h o u s e benannten Westin ghouse Maschinen die größte Verbreitung erlangt.

Bei diesen Maschinen sind, wie Abb. 216 erkennen läßt, zwei einfachwirkende Zylinder nebeneinander über der Kurbelwelle angebracht. Ein über oder zwischen ihnen eingebauter Kolbenschieber besorgt die Dampfverteilung. Die Regulierung geschieht von einem einfachen, auf der Kurbelwelle sitzenden Achsenregulator. DaS Gehäuse ist vollständig geschloffen. Auch als Verbundmaschinen werden diese

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Abb. 216. Schnitt durch die Wesiinghousemaschine

Westinghou-semaschinen ausgeführt. Die Erwartung , daß diese kleinen, schnellaufenden Maschi-aus-schließlichfür die Erzeugung elektrischen Stromes in Frage kommm würden, erfüllte sich nicht. Die Entwicklung drängte zu immer größeren Einheiten. Da man inzwischen

gelernt hatte, auch die Dynamomaschine für geringere Umlaufzahlen zweckentsprechend zu bauen, so konnte man schließlich auch die großen Dampfmaschinen mit ihren verhältnismäßig niedrigen Umlaufzahlen mit den langsamlaufenden Dynamomaschinen unmittelbar kuppeln. Man kam so zu den Dampfdynamos.

Die Dampfmaschine unterstützte in immer steigendem Maße die Entwicklung der Großindustrie. Es fehlte daher nicht an Versuchen und Bestrebungen, sie auch dem Kleingewerbetreibenden nutzbar zu machen. Sogenannte Klein-d a m p f m a s ch i n e n bis zu Leistungen von Bruchteilen von Pferdestärken, mit winzigem Dampfzylinder, die von Petroleumlampen geheizt wurden, sind entstanden. Ihr Arbeitsgebiet wurde ihnen mit Erfolg von den sogenannten Explosionsmotoren, den Gasmaschinen, Petroleum- und Benzinmotoren streitig gemacht. Trotzdem zeigen aber auch diese kleinen Maschinen interessante konstruktive Durchbildungen und lassen, verglichen mit den neuzeitlichen Riesenmaschinen, die vielseitige Entwicklung der Dampfmaschine erkennen.

Die Dampfmaschine begnügte sich nicht, Gewerbe und Industrie zu erobern; sie drang auch in die so oft heute fälschlich als Gegensatz empfundenen landwirtschaftlichen Betriebe ein. Naturgemäß hatte sie sich hier den vorliegenden Verhältnissen anzupassen. Kessel und Maschine mußten eng vereint werden und möglichst leicht sich von einem Ort zum andern schaffen lassen. Die erste landwirtschaftliche Betriebsmaschine konnte schon Trevithick 1812 errichten. Es war eine seiner kleinen Hochdruckmaschinen, deren Zylinder unmittelbar in einen Kessel eingebaut war. Diese erste interessante Dampfmaschine der Landwirtschaft ist uns heute noch im Kensingtonmuseum in London erhalten. In den dreißiger und vierziger Jahren des vorigen Jahrhunderts nahm dann diese Maschine immer mehr die Form an, die wir heute mit L 0 k 0 m 0 b i l e bezeichnen. Ein liegender, von Röhren durchzogener Kessel ist auf einem Wagengestell angeordnet; auf dem Kessel liegt eine normale Dampfmaschine. An der erfolgreichen konstruktiven Entwicklung dieser Maschinengattung hat in Deutschland hervorragend R. W 0 l f in Magdeburg-Buckau während eines halben Jahrhunderts mitgearbeitet. Die erste 1862 erbaute Wolfsche Lokomobile, wie sie heute in München im Deutschen Museum aufbewahrt wird, zeigt Abb. 217.

Bald begnügte sich aber die Lokomobile nicht damit, der Landwirtschaft allein zu dienen. Die Vorteile, die der enge Zusammenbau der Maschine mit dem Kessel bot, führten dazu, die ganze Konstruktion auch auf industrielle Kraftanlagen zu übertragen. Hier war die leichte Ortsveränderung nicht von solcher Bedeutung; man entfernte das fahrbare Radgestell und setzte die Lokomobile auf besondere Tragfüße. Jetzt ließ sich auch die Leistung erheblich steigern. So kam man in neuerer Zeit zu Riesenlokomobilen, die mit ihren Leistungen von 800 Pferdekräften etwa hundertmal so viel als die normalen ersten landwirtschaftlichen Lokomobilen leisten. Unsere Abb. 218 stellt die von der Firma Heinrich Lanz in Mannheim erbaute größte Lokomobile von 1000 Pferdekrästen dar.

Es lag nahe, auch auf die Lokomobile die bedeutendsten Fortschritte des allgemeinen Maschinenbaus zu übertragen. Man verbesserte die Steuerung und

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Abb. 217. Die erste Wolfsche Lokomobile. Aus dem Deutschen Museum in München

führte auch die Verbundwirkung ein. Auch an dem wesentlichsten Fortschritt der neueren ßett, den wir hier noch zu erwähnen haben, der Benutzung des Heißdampfes, haben die Lokomobilen erfolgreich teilgenommen.

Die Versuche, überhitzten Dampf in der Maschine anzuwenden, lassen sich geschichtlich ebenfalls weit zurückverfolgen. Aber die noch unklaren Vorstellungen, was die Wirkung überhitzten DampfeS anbelangt, und die Betriebschwierigkeiten, die bei Verwendung von Heißdampf bei den früher besonders mangelhaften Kolbendichtungen und Stopfbüchsenpackungen auftraten, verhinderten jeden Erfolg. Erst mit der Einführung der Überhitzung in den Schiffsmaschinenbetrieb und in das Eisenbahnwesen beginnt die wirtschaftliche Benutzung dieses wärmetechnischen Fortschritts.

In die fünfziger Jahre fallen die rühmlichst bekannten Versuche des großen elsässischen Gelehrten und Ingenieurs Gustav A d 0 l f H i r n, der damals bereits darauf hinwies, daß schließlich der gesättigte Dampf durch den überhitzten Dampf ersetzt werden würde, eine Prophezeiung, die sich erst in unserer Zeit erfüllt.

Ein Schüler Hirns, E. S ch w ö r e r, hat in den neunziger Jahren angefangen, erfolgreich Überhitzer einzuführen. Um die gleiche Zeit wurde die Welt von dem Ingenieur Wilhelm Schmidt durch eine Heißdampfmaschine überrascht, bei der bereits eine Dampftemperatur von 350 Grad angewendet wurde. Diese Maschine gestattete, kaum für möglich gehaltene Erfolge zu erzielen. Von größter

Bedeutung aber war es, als man lernte, auch die normale Dampfmaschine für den Betrieb mit hochüberhitztem Dampf einzurichten. Die Entwicklung des Heißdampfmaschinenbetriebs, an der deutsche Ingenieure in hervorragendstem Maße beteiligt sind, brachte die alte Kolbendampfmaschine wieder um einen besonders bedeutsamen Schritt in der Wärmeausnutzung vorwärts.

Fast schien einmal wieder ein unübersteigbarer Höhepunkt erreicht zu sein. Aber unermüdlich arbeiten die Ingenieure weiter, und die Erfolge zeigen, daß trotz des Siegeszuges der Dampfturbine auch die Kolbendampfmaschine noch weiterer Anwendung und Entwicklung fähig ist. Hier ist der verdienstvollen Bestrebungen von Professor Stumpf-Charlottenburg zu gedenken, dem die allgemeine Einführung der Gleichstromdampfmaschine (vgl. S. 206) zu danken ist, die große Vorteile wärmetechnischer Art mit sich bringt.

Vor allem sind hier auch die großen Vorteile zu erwähnen, die sich aus der planmäßigen Dampfverwertung für Kraft- und Wärmezwecke ergeben.

Diese Bestrebungen, von Professor Eb erl e eingeleitet, haben in der Jetztzeit durch die starke Steigerung der Brennstoffpreise außerordentlich an Bedeutung gewonnen. Durch weitere Verwendung des Abdampfes zu Heiz- und Kochzwecken ist es gelungen, den Gesamtwirkungsgrad derartiger Kraft-Wärme-Anlagen auf 85 Prozent und mehr zu steigern, während er ohne Abwärmeverwertung günstigstenfalls 18 Prozent beträgt.

Die großen Dampfmaschinenanlagen, die auf geringen Kohlenverbrauch Wert legen mußten, arbeiteten nach wie vor mit Kondensation. An den grundsätzlichen Einrichtungen hatte sich seit Watts Zeiten wenig verändert. Einspritzkondensator und Luftpumpe waren im großen und ganzen die gleichen geblieben. Die Durchbildung und die Art des Antriebs hatte sich naturgemäß mit der Maschine

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Abb. 218. Lanzfche looopferdige Heißdampf-Ventil-Lokomobile mit Dynamomaschine

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Abb. 21Y. Unterirdische Wasserhaltungsmaschine

verändert. In den großen neuzeitlichen Anlagen ist gewöhnlich die Kondensation im Keller angeordnet. Vom Kreuzkopf oder von der Kurbel aus werden die Luftpumpen angetrieben. Da, wo eine ganze Anzahl von Dampfmaschinen in Frage kam, hatte man die Kondensation an einer Stelle vereinigt. Man hat sogenannte Zentralkondensationen geschaffen. Besondere, kleinere Dampfmaschinen treiben hier die Luftpumpen an. Statt Einspritzkondensation wird auch mehrfach die im Schiffsmaschinenbetrieb heute allgemein übliche Oberflächenkondensation benutzt. In neuester Zeit wird die Zentralkondensation durch die Abdampfturbine verdrängt.

Alle diese Veränderungen kamen nicht minder auch den mit der Arbeitsmaschine vereinigten Dampfmaschinen zugute, wie den Pumpmaschinen, den Fördermaschinen, Gebläsemaschinen, Walzenzugmaschinen und anderen mehr.

Bei den Pumpmaschinen der Wasserhaltungen hat sich die Form der Balanciermaschine am längsten erhalten. Je mehr aber hier mit dem Tieferwerden der Gruben und dem Anwachsen der Wasserzuflüsse die Leistungen der Maschinen wuchsen, umso ungeheurer wurden auch bei dem langsamen Gang, den sie beibehalten mußten, ihre gesamten Abmessungen und damit die Anlagekosten. Man begann deshalb in den sechziger und siebziger Jahren zuerst die Dampfmaschine selbst unten in die Gruben zu verlegen und sie den normalen Betriebsmaschinen immer ähnlicher auszubilden, schließlich auch Verbundwirkung und Heißdampf auf diese Maschinengattung anzuwenden. Zu welch außerordentlich großen Leistungen man es hier gebracht hat, zeigt die in Abb. 219 dargestellte, wohl bisher größte unterirdische Wafferhaltungsmaschine von H a n i e l L L u e g, die imstande ist, nicht weniger als 25 Kubikmeter Wasser in der Minute aus 500 Meter Tiefe zu heben. Die Maschine arbeitet als Dreifachexpansionsmaschine mit vier Zylindern und leistet 3500 Pferdekräfte. In den elektrisch angetriebenen Ientrifugal-pumpen erwächst der Wafferhaltungskolbenpumpe ein mächtiger Wettbewerb.

Auch bei den städtischen Wasserwerken sind die alten Balanciermaschinen immer mehr durch neuzeitliche, stehende und liegende Maschinen ersetzt worden. Neben diesen normalen Maschinen mit Drehbewegung, die sich von den Betriebsmaschinen fast nicht unterscheiden, haben sich auch die zuerst angewandten Hubmaschinen ohne Drehbewegung weiter entwickelt und in der Worthington-maschine einen ausgeprägten Vertreter gefunden.

Gerade an den Pumpmaschinen, die mit ihrer Geschichte zweihundert Jahre zurückreichen, kann man den außerordentlichen Fortschritt auch in der B r e n n-stoffaus Nutzung am besten verfolgen. Bei den ersten Feuermaschinen kann man damit rechnen, daß unter günstigen Betriebsverhältnissen mit i Kilogramm Kohle wohl 15000 Meter-Kilogramm sich erzielen ließen. Die von Smeaton verbesserte Feuermaschine brachte es schon auf 30 000 bis 40 000 Meter-Kilogramm, die Wattsche auf 60 000 bis 90 000. In neuester Zeit hat man

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Abb. 220. Stehende Gebläsemaschinen

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Die Fördermaschine hatte sich ebenfalls den stetig steigenden Anforderungen anzupassen. Die Geschwindigkeit ist hier außerordentlich gestiegen. Kam man früher mit 3 bis 6 Meter Seilgeschwindigkeit in der Sekunde auch so erreicht man jetzt Geschwindigkeiten von 15 bis 20 Meter in der Sekunde.

Am weitesten verbreitet sind die normalen Zwillingsmaschinen, auf deren Kurbelwelle die Seilscheiben angebracht sind. Auch hier hat man die Verbundwirkung und Überhitzung eingeführt. Für größte Leistungen und größte Anforderungen in der Brennstoffausnutzung baut man sie als sogenannte Iwillingstandem-maschinen. Jede Maschinenseite hat hier zwei Hoch- und Niederdruckzylinder hintereinander angeordnet; die ganze Maschine besteht somit aus vier Zylindern.

Die Gebläsemaschinen fanden sich in liegender und stehender Anordnung ausgeführt und wurden unmittelbar von den Kolbenstangen der Dampfzylinder angetrieben. Eine von der Elsässischen Maschinenbaugesellschaft in Mülhausen für das Kruppsche Hüttenwerk in Rheinhausen ausgeführte neuere Anlage zeigt Abb. 220. — Die Maschinen haben in der Minute 800 bis 1000 Kubikmeter Luft bei einem Luftdruck von 1 Atmosphäre den Hochöfen zuzuführen. Über den Dampfzylindern sind unmittelbar die Windzylinder angeordnet. Die Dampfmaschine arbeitet mit Corlißsteuerung und Verbundwirkung. Die Kurbelwelle wiegt mit den warm aufgezogenen Kurbeln allein rund 13,5 Tonnen. In ihrer Mitte, also zwischen beiden Maschinenhälften, sitzt ein 36 Tonnen schweres Schwungrad von 6 Meter Durchmesser. Die Leistung der Maschine beträgt rund 1000 Pferdekräfte. Kaum in Betrieb genommen, wurde diese gewaltige Anlage in Reserve gesetzt, da inzwischen die Gichtgasmaschine ihren Siegeslauf begonnen hatte und in erster Linie zur Erzeugung des erforderlichen Windes herangezogen wurde.

Die Leistung der W a l z e n st r a ß e n in den Hüttenwerken verlangt ebenfalls sehr leistungsfähige Dampfmaschinen, die, je nachdem die Walzenstraßen ihre Arbeit gleichmäßig umlaufend verrichten oder bei jedem Durchgang des Walzstückes ihre Bewegungsrichtung umkehren müssen, verschieden konstruiert sind. Die Maschinen mit gleichbleibender Drehrichtung unterscheiden sich von den Betriebsmaschinen durch ein schweres Schwungrad. Die sogenannten Umkehrmaschinen müssen wie die Fördermaschinen und Schiffsmaschinen eine bequeme Änderung der Bewegungsrichtung zulassen. Hier fehlt das Schwungrad. Die Maschinen sind als Iwillingsmaschinen und auch als Drillingsmaschinen mit drei nebeneinanderliegenden Zylindern ausgeführt. Auch hier hat nach Einführung des Stauventils durch Kießelbach die Verbundwirkung Eingang gefunden. Man baut die Umkehrwalzenzugmaschine als Zwillingstandemmaschine und hat auch Drillingsmaschinen in Tandemanordnung ausgeführt, so daß man zu nicht weniger als sechs Zylindern gekommen ist. Die Walzenzugmaschinen gehören zu den stärksten Dampfmaschinen, kommen doch Leistungen von 20 000 bis 30 000 Pferdekrästen in einer Maschine vor.

Wenn man von der Entwicklung der Kolbendampfmaschine spricht, darf man eines kleinen, im Verhältnis zur Maschine unscheinbaren Apparates nicht vergessen, der den Werdegang der ganzen Maschine auf daS günstigste beeinflußt hat. Dieser Apparat, der Indikator genannt, läßt sich in seiner einfachsten Form biö auf Watt zurückführen. Er besteht aus einem kleinen Zylinder mit Dampfkolben. Eine Schraubenfeder, mit dem Kolben in Verbindung gebracht, wird sich je nach dem Dampfdruck in ihrer Länge verändern und einen kleinen Schreibstift dementsprechend an einem Papier entlang bewegen, das in der gleichen Weise wie der Dampfkolben der Maschine sich hin und her bewegt. Der Stift wird somit einen geschlossenen Linienzug beschreiben, bei dem die Ent-semungen, in senkrechter Richtung von der Nullinie gemessen, den Dampfdruck in Kilogramm auf den Quadratzentimeter, also in Atmosphären darstellen, während die wagrechten Linien die Wege des Kolbens geben. Kraft mal Weg aber ist das Maß für die Arbeit; so gibt die von der Linie umschlossene Fläche unmittelbar das Maß der im Dampfzylinder geleisteten Arbeit. Diese mit dem Indikator gemessenen Pferdekräste bezeichnet man zum Unterschied von den an der Kurbelwelle abgegebenen Pferdekrästen, die man als „effektiv" bezeichnet,^mit „indiziert". So einfach der Grundgedanke des Indikators ist, so mannigfach verschieden sind doch auch hier die konstruktiven Wege gewesen, die die Ingenieure zur Lösung der Aufgabe eingeschlagen haben. Auch auf diesem Gebiet ist eine große Jngenieurarbeit verrichtet worden.

Die Genauigkeit der Instrumente stieg mit der Möglichkeit genauester Werkstattarbeit. Die zu bewegenden Massen wurden verringert, um den Indikator auch für die hohen Umlaufzahlen der schnellaufenden Maschinen geeignet zu machen. Durch den Indikator konnte man sich auch zuerst einwandfreie Vorstellungen von der Dampfverteilung im Zylinder machen. Der Apparat hat deshalb zur Entwicklung brauchbarer Steuerungen außerordentlich viel beigetragen.

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Während ftüher nur hervorragende Ingenieure sich des Indikators bedienten, ist er in neuerer Zeit immer mehr Gemeingut aller derer geworden, die mit Kolbenmaschinen zu tun haben, l Der Kolbendampfmaschine, die wir von ihrem bescheidenen Anfang bis zu ihrer heutigen machtvollen Entwicklungsstufe in kurzem Zusammenhang haben verfolgen können, sollte in neuester Zeit in der Dampfturbine aus den verschiedensten Gebieten eine machtvolle Wettbewerberin entstehen.

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Abb. 22i. Herons Drehkugel

Als ersten Vorläufer dieser neuesten Wärmekraftmaschine kann man bereits die Drehkugel, die Heron der Ältere von Alexandrien

120 v. Chr. beschrieben hat/ ansehen. Abb. 221 zeigt sie in einem künstlerischen Gewände, und in alten Geschichtsabhandlungen findet man sie sogar als „griechische Dampfmaschine" ausgeführt. Die drehbar über dem Kessel angeordnete Kugel ist durch eine ihrer Stützen mit dein Dampferzeuger, dem breiten Becken, verbunden. Durch den Rückstoß des Dampfes, der aus dem rechtwinklig umgebogenen Ansatzröhrchen entweicht, wird sie in der gleichen Weise gedreht, wie wir es an den sich drehenden Wasserstreuern auf den Rasenflächen unserer öffentlichen Anlagen beobachten können. Bildet diese Heronsche Drehkugel das Urbild einer Reaktionsturbine, so stellt uns Brancaö Dampfrad aus dem Jahre 1629 die erste Aktionsturbine dar, deren Wirkungsweise sich aus Abb. 222 ohne weiteres ergibt. Man versuchte auch damals bereits die so erzielte Bewegung praktischen Zwecken nutzbar zu machen. Besonders beliebt war es, dadurch den Bratspieß

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Abb. 222. Brancas Dampfrad

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umzudrehen; auch ein kleinesFarben-stampfwerk wurde wohl damit getrieben. In dem Zeitalter der Kolben-dampfmaschinehat es dann nicht an weiteren zahlreichen Versuchen gefehlt, diesen, den Turbinen zugrunde liegenden Gedanken konstruktiv praktische Form zu geben. Ungeheure Schwierigkeiten aber türmten sich vor jedem Aus-sührungsversuch aus. Über Zeichnungen und Beschreibungen sind nur wenige Erfindungen der Dampfturbine hinausgekommen. Die Dampfturbine, wie wir sie heute kennen, setzt in noch viel höherem Maß als die Kolbendampfmaschine einen hochwertigen Baustoff und größte Genauigkeit der Werkstattarbeit voraus. Die Ingenieure mußten ferner erst lernen, die dynamischen Verhältnisse, die Massenwirkungen, die Reibung und Abnutzung bei raschlaufenden Maschinen zu beherrschen, ehe es ihnen gelingen konnte, brauchbare Dampfturbinen zu bauen. Auch den eigentlichen Verwendungszweck für Dampfturbinen hat erst unsere Zeit geschaffen.

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Alb. 224. Schauselanordnnng einer Parsonsturbine

Erst die Elektrotechnik mit ihren raschlausenden Maschinen bot ein weites Anwendungsgebiet für die neue Kraftmaschine. Die bei weitem größte Zahl aller heute laufenden Turbinen dient zum Antrieb von Dynamomaschinen.

Die Dampfturbinen unterscheiden sich von der Kolbendampsmaschine durch die Art der Dampfausnutzung. In der Kolbenmaschine wirkt der Dampf durch Druck auf den Dampskolben, in der Dampfturbine dagegen durch seine Strömungsenergie aus umlaufende Turbinenräder. Die größte Schwierigkeit, die beim Bau der Dampfturbine zu überwinden war, lag darin, die große Dampf-geschwindigkeit, die bei den üblichen Dampfspannungen von 12 bis 15 Atmosphären über 1000 Metersekunden beträgt, möglichst wirtschaftlich in einer Maschine auszunutzen.

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Abb. 225. Westinghouse-Parsonsturbine

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Trotz aller früheren Versuche, auf die schon hingewiesen wurde, beginnt die eigentliche Geschichte der Dampfturbine doch erst in den achtziger Jahren mit den epochemachenden Arbeiten des englischen Ingenieurs Charles Alger-nonParsons und des Schweden Gustav de Laval. Die erste Dampfturbine von Parsons, die 1884 an die Öffentlichkeit trat, leistete erst 10 Pferdekräfte und lief noch mit 18 000 Umdrehungen in der Minute. Sie trieb eine Dynamo an. Jetzt steht sie im auseinandergenommenen Zustand, wie sie Abb. 223 zeigt, im Kensingtonmuseum. Die Turbine setzt sich gleichsant aus vielen einzelnen hintereinander angeordneten Turbinen zusammen; reguliert wird durch Drosseln des Dampfes. Einige Jahre später gelang es Parsons bereits, Turbinen mit 200 Pferdekräften und 4000 Umdrehungen zu bauen. Sehr große Geldmittel mußte auch Parsons — ein Sohn des bekannten Astronomen Lord Roß — opfern, bis der große Erfolg errungen war. Zuerst verlacht und verspottet, hat er in unablässig zäher Arbeit die Maschine geschaffen, die ihm ebenso wie seinem Landsmanne Watt einen hervorragenden Platz in der Geschichte NlüiiKlÄBS    der Technik sichert. Die Parsons-

turbine gehört heute zu den verbreitetsten Dampfturbinen.

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In Deutschland hat sich um die Einführung der Turbine vor allem die Firma Brown Boveri & Co., die ihren Stammsitz in Baden in der Schweiz hat, verdient gemacht. Der Turbinenzylinder besteht aus Unterteil und Deckel, die mit Schrauben verbunden sind. AufderJnnen-wand sind die Leitschaufelkränze angeordnet. Die Laufradschaufeln, 30 000 bis 60 000 Stück,

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Abb. 227. Laufrad der Niederdruck-Vorwartsturbine des „Imperator

auö Bronze gefertigt sind auf dem Mantel einer zylindrischen Stahlgußtrommel eingesetzt. Die Schaufelanordnung läßt Abb. 224 erkennen. Eine Westinghouse-Parsonsturbine von 7500 Kilowatt Leistung mit unmittelbar gekuppelter Dynamomaschine zeigt Abb. 225, Gleichzeitig mit Parsons arbeitete auf durchaus verschiedenem Weg in Schweden d e L a v a l daran, eine praktisch brauchbare Turbine zu schaffen. Seine erste 1883 entstandene Dampfturbine war ein einfaches Reaktionsrad. Die heutige Lavaldampfturbine aber ist gekennzeichnet als einfachste Druckturbine mit teilweiser Beaufschlagung durch eine oder mehrere sich erweiternde Düsen, wie unsere Abb. 226 dies zeigt. Auf der Weltausstellung in Chikago wurde sie zuerst weiteren Kreisen bekannt. Die dort ausgestellte fünfpferdige Turbine lief mit nicht weniger als 30 000 Umdrehungen in der Minute. Diese bis dahin im Maschinenbau ungekannte und auch für unmöglich gehaltene Umlaufzahl war für die unmittelbar praktische Benutzung unbrauchbar. De Laval mußte also durch eine Zwischenübersetzung die Geschwindigkeit mindestens auf ein Zehntel verringern.

Eine große Zahl weiterer Turbinenkonstruktionen ist entstanden, von denen hier die von Zoelly und die in der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft in Berlin entstandene A.E.G.-Turbine genannt seien.

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Abb. 228. Dampfturbine von 75000 Pferdekräften, 1000 Umdrehungen in der Minute, 12 Atmosphären Dampfdruck

Besonders auch als Schiffsmaschinen haben sich die Dampfturbinen schnell eingeführt. Ein Beispiel für den Stand des Dampfturbinenbaus bieten die Turbinen des heute größten Dampfers der Welt, des früheren deutschen „Imperator" (vergleiche die Kunstbeilage und Abb. 227). 1855 hatten sämtliche feststehenden Dampfmaschinen in Preußen eine Leistung von zusammen rund 62000 Pferdekräften aufzuweisen, heute arbeiten die Dampfturbinen des „Imperator" allein mit 70000 Pferdekräften.

Der geringe Raumbedarf und die bequeme Wartung haben den Dampfturbinen, die auch in Brennstoffausnutzung die beste Kolbenmaschine übertreffen, schnell Verbreitung verschafft. Für den Antrieb von Dynamomaschinen kommt heute — wenn nicht besondere Verhältnisse bezüglich bestimmter Brennstoffe vorliegen — bei Leistungen von mehr als etwa 500 Kilowatt allein die Dampfturbine in Frage. Ihre Fähigkeit, bei guter Luftleere im Kondensator auch niedrige Dampfdrücke günstig auszunutzen, hat in Berg- und Hüttenwerken dazu geführt, die Zentralkondensationen — wie schon auf S. 236 kurz erwähnt — durch „Abdampfturbinen" zu ersetzen, denen der Auspuffdampf von Förder-, Walzenzugsmaschinen, Dampfhämmern usw. mit etwa atmosphärischer Spannung zuströmt. Bei üblichen Verhältnissen gelingt es hierbei, auf eine Pferdekraft Leistung der vorgeschalteten Primärmaschinen 1,5 bis 2 Pferdekräfte in der Abdampfturbine zu gewinnen. Da der Dampfzufluß veränderlicher Belastung entsprechend unregelmäßig ist, so wird zwischen Primärmaschine und Turbine ein

51 bt>. 229. Kolbendampfmaschmen der Zentrale Moabit der Berliner Elektrizitätswerke

Dampfspeicher angeordnet. In letzter Zeit hat der Dampfturbinenbau neue Anregung durch die Josse-Christlein-Turbine erhalten, die durch wesentliche Beschränkung der Stufenzahl die Anlage verbilligt und den Platzbedarf verringert. Bemerkenswert sind fernerhin die Steigerung der Umlaufzahl, die selbst bei Leistungen von 15000 Pferdekräften und mehr bis auf 3000 in der Minute getrieben worden ist, sowie die Schaffung großer LcistungSeinheiten. Die größte in nur einem Gehäuse untergebrachte Turbine der Welt ist von der A.E.G. für daS Goldenbergkraftwerk gebaut worden (Abb. 228). Diese Turbine, die 250 Tonnen wiegt, leistet bei 1000 Umdrehungen in der Minute 75 000 Pferdekräfte, die zehn Laufräder weisen 3,4 bis 3,8 Meter Durchmesser auf.

Ein Blick in die große Zentrale Moabit der Berliner Elektrizitätswerke läßt einen interessanten Vergleich zwischen Kolbendampfmaschine und Dampfturbine zu (Abb. 229 und 230). Oben sehen wir eine vierzylindrige Kolbenmaschine von

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Abb. 230. Dampfturbinen der Zentrale Moabit der Berliner Elektrizitätswerke

etwa 3000 Kilowatt Leistung mit ihren vielen Steuerungsteilen und ihrem langgestreckten Bau. Abb. 230 zeigt, wie nach fünfzehnjährigem Fortschritt in einem Raum von gleicher Größe eine Leistung von 100 000 Kilowatt untergebracht werden kann.

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Die Verbren nungskraftma sch inen

Von Oberingenieur Friedrich Barth

Unter Verbrennungskraftmaschinen versteht man solche, bei denen der Brennstoff direkt in den Arbeitszylinder eingeführt und dort in Gegenwart der erforderlichen Luftmenge verbrannt wird. Die Verbrennung geschieht in der Regel so rasch, daß sie von explosionsartiger Wirkung ist. Der dadurch entstehende große Druck wird zur Arbeitsleistung benutzt, indem man ihn auf einen beweglichen Kolben wirken läßt. Die Wirkung der Explosion ist naturgemäß umso intensiver, je inniger der Brennstoff und die Luft miteinander gemengt sind und je fetter, das heißt je brennstoffreicher das Gemisch ist. Letzteres gilt allerdings nur bis zu einer bestimmten Grenze, da eine gewisse Mindestmenge von Luft zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffs notwendig ist.

Die direkte Ausnutzung deS Brennstoffs im Arbeitszylinder hat gegenüber der indirekten den Vorzug, daß der Brennstoff in weit höherem Grade ausgenutzt wird, weil keine Zwischenverluste entstehen. Bei den mit Dampf betriebenen Kraftmaschinen ist die Ausnutzung des Brennstoffs eine indirekte, indem hier die Verbrennungswärme zur Erzeugung von Dampf nutzbar gemacht wird und erst der Dampf, der gewissermaßen ben Arbeitsträger für den Brennstoff bildet, in den Arbeitszylinder (oder in das Turbinengehäuse) eingeleitet wird, um dort nutzbare Arbeit zu verrichten. Bei Dampfkraftanlagen wird nur etwa ein Sechstel der im Brennstoff enthaltenen Wärme in nutzbare Arbeit umgesetzt, während man bei Verbrennungskraftmaschinen bis zu ein Drittel der Brennstoffwärme in Nutzarbeit überführen kann.

Zum Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen dienen gasförmige, flüssige und feste Brennstoffe. Man spricht alsdann von Gasmotoren, Flüssigkeit s-, beziehungsweise Ölmotoren und Sauggasmotoren.

Der Hauptanteil an der Erfindung und Entwicklung der Verbrennungskraftmaschine gebührt Deutschland. Die eigentliche Entwicklung der Verbrennungskraftmaschine beginnt erst mit der Erfindung des Viertaktmotors. Als sein Erfinder gilt der Münchner Uhrmacher R e i t h m a n n. Der erste jedoch, dem eö gelang, einen wirklich brauchbaren Viertaktmotor zu bauen, war Otto. Ihm, beziehungsweise der Firma Otto & Langen in Köln gebührt deshalb das Verdienst, den Viertaktmotor geschaffen zu haben.

Der nach seinem Erfinder benannte Ottomotor erschien zuerst in der Öffentlichkeit im Jahre 1878 gelegentlich der Pariser Weltausstellung. Elf Jahre vorher war, ebenfalls von Otto & Langen, die atmosphärische Gasmaschine zur Ausstellung gebracht worden, die sich infolge ihrer ökonomischen Arbeitsweise

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Abd. 231, Schematische Darstellung eines Gasmotors

noch lange Zeit nach der Einführung des Ottomotors auf dem Markt gehalten hat. Die Nachteile der atmosphärischen Gasmaschine bildeten ihr geräuschvoller Gang und ihre geringe spezifische Leistung-

Während bei der atmosphärischen Gasmaschine der Explosionsdruck nur dazu benutzt wurde, den Kolben der stehend gebauten Maschine hochzuschleudern, und der Druck der Atmosphäre die eigentliche Triebkraft bildete, wird bei dem Otto-schen Viertaktmotor, der noch heute die Grundlage fast aller Explosionsmotoren bildet, der ExplosionSdruck direkt zur Arbeitsleistung verwendet. Im nachstehenden sei die Wirkungsweise des Motors an Hand der schematischen Abb. 231 geschildert.

In dem Zylinder C bewegt sich ein Kolben K, Die durch den Explosionsdruck aus den Kolben geäußerte Krastwirkung wird mit Hilfe der Schubstange 8 aus die Kurbelwelle W übertragen und von ihr aus mit Hilfe von Riemenscheiben nach der Transmission oder den zu betreibenden Arbeitsmaschinen weitergeleitet. Das Gas und die Luft werden dem Motor durch die Leitungen g und 1 zugeführt. Durch die Klappe v (in Wirklichkeit verwendet man Ventile) wird der Lust und dem Gas der Eintritt in den Zylinder freigegeben, während durch Öffnen der Klappe u das Zylinderinnere durch die Auspuffleitung A mit der Atmosphäre verbunden wird. Die Klappen, beziehungsweise Ventile werden von außen her durch eine besondere Steuerung betätigt. Die Entzündung des Gemisches erfolgt durch die Zündvorrichtung z. Bei den ersten Motoren bestand diese in einer offenen Flamme.. Späterhin kam ein Glührohr, aus Eisen, Porzellan oder einer geeigneten Legierung bestehend, zur Anwendung. Einen großen Fortschritt bedeutete die Einführung der magnetelektrischen Zündung, die heute fast ausschließlich angewendet wird. Hierbei wird durch eine kleine magnetelektrische Maschine, deren Anker oszillierende Bewegungen ausführt, ein elektrischer Strom erzeugt, der über einen int Inneren des Zylinders befindlichen Kontakt geleitet wird. Im Augenblick der größten Stromstärke wird dieser Kontakt geöffnet, so daß sich ein elektrischer Funke bildet, durch den das Gemisch entzündet wird.

Infolge der Verbrennuirg im Inneren des Arbeitszylinders erwärmt dieser sich, weshalb eine besondere Kühlung vorzusehen ist. Zu diesem Zwecke ist der eigentliche Lauszylinder, sowie der Verbrennungsraum von einem zweiten Mantel, dem sogenannten Kühlmantel, umgeben. Zwischen beiden zirkuliert Kühlwasser. Hierbei erfolgt die Zuleitung des Kühlwassers von unten durch die Leitung i, die Abführung des erwärmten Wassers oben in den Trichter t. Die Ableitung des Kühlwassers geschieht offen, damit man sich jederzeit davon überzeugen kann, daß die Kühlung funktioniert.

Der Arbeitsvorgang spielt sich nun in folgender Weise ab:

1.    Hub. Ansaugen von Gas und Lust. Der Kolben geht hierbei im Sinne des Pfeils nach außen und saugt bei geöffneter Klappe (Ventil) v Gas und Lust im entsprechenden Verhältnis an.

2.    Hub. Kompression, beziehungsweise Verdichtung des Gemisches. Nach erfolgter Kolbenumkehr schließt sich das Einlaßventil v, und der sich nunmehr in entgegengesetzter Richtung bewegende Kolben drückt das Gemisch zusammen und verdichtet eS auf etwa zehn bis zwölf Atmosphären. (Bei den ersten Motoren war die Kompression bedeutend kleiner.) In dem Augenblick, in dem der Kolben im toten Punkt angelangt ist, die Kompression also ihren Höchstwert erreicht hat, wird daS Gemisch entzündet und verbrennt explosionsartig. In Wirklichkeit erfolgt die Zündung, je nach der Umdrehungszahl des Motors, etwas vor dem Totpunkt.

3.    Hub. Arbeitshub. Die heißen Gase dehnen sich aus und leisten Arbeit, wobei ihre Spannung allmählich sinkt und sich dem Druck der Atmosphäre nähert.

4. ' H u b. Auspuff. Die verbrannten Gase werden durch den sich in der Richtung des Pfeils „AuSpuss" bewegenden Kolben nach der Auspuffleitung A und in die Atmosphäre gedrückt. Natürlich muß hierbei die Klappe, beziehungsweise das Ventil u geöffnet sein.

Nach dem vierten Hub wiederholt sich der Arbeitsvorgang. Der Arbeitsprozeß des Ottoschen Viertaktmotors verteilt sich demnach aus vier Hübe oder Takte. Daher der Name Viertaktmotor. Hierbei entfällt auf je vier Hübe ein Arbeitshub. Während der drei anderen Hübe hingegen wird keine Arbeit geleistet, sondern solche verzehrt, da der Motor hierbei als Pumpe wirkt.

Um die Leistung des Motors dem schwankenden Krastbedars entsprechend zu gestalten, muß jeder Motor mit einer automatisch wirkenden Regulierung ausgerüstet sein. Geht die Belastung des Motors beispielsweise zurück, so muß weniger Brennstoff zugeführt werden und umgekehrt. Es wird zu diesem Zwecke meist ein Zentrisugalregulator angeordnet, der in dem genannten Sinn aus die Brcnnstoffzufuhr einwirkte Je nachdem hierbei der Regulator nur aus das Gas oder auf das Gemisch von GaS und Luft einwirkt, unterscheidet man zwischen Qualitätsregulierung und Quantitätsregulierung.

Der Antrieb der Ventile erfolgt von der Steuerwelle aus, und zwar durch unrunde Scheiben, auch Nocken genannt. Nur bei Großgasmaschinen gibt man in der Regel dem Antrieb durch Exzenter den Vorzug.

Die bei weitem überwiegende Mehrzahl unserer Verbrcn-nungskraft-maschinen arbeitet imVier-takt. Zweitaktmotoren werden meist nur für Schiffszwecke, seltener für den Antrieb von Gebläsemaschinen auf Hüttenwerken angewendet.

289

Abb. 232. Beleuchtungswagen der Gasmotorenfabrik Deutz mit liegendem Flüssigkeitsmotor

Hierauf soll

jedoch erst später eingegangen werden. Was die Wirkungsweise des Zweitaktmotors betrifft, so sei bemerkt, daß sich bei ihm, wie der Name sagt, der Arbeitsvorgang während zweier Hübe abspielt. Dies wird dadurch ermöglicht, daß man den Auspuff- und Ansaugehub ausfallen läßt und für diesen Zweck besondere Pumpen, sogenannte Ladepumpen, anordnet. Diesen fällt die Aufgabe zu, den Arbeitszylinder von Verbrennungsrückständen zu reinigen, indem reine Luft hindurchgeblasen wird, sowie die weitere Aufgabe, das brennbare Gemisch in den Arbeitszylinder hineinzupressen. Die Wirkungsweise ist hier kurz die folgende: Das entzündete Gemisch treibt den Kolben vorwärts. Gegen Ende des Arbeitshubes gibt der Kolben Schlitze frei, die sich in der Zylinderwandung befinden. Durch diese Schlitze entweichen die Verbrennungsgase nach dem Auspuff und entspannen sich dadurch rasch. Nunmehr wird durch die Luftpumpe Luft in den Zylinder gefördert, wodurch dieser ausgespült und gleichzeitig gekühlt wird. Jetzt tritt auch die Gaspumpe in Tätigkeit und fördert zusammen mit der Luftpumpe das Gasluftgemisch in den Zylinder. Dieser ganze Vorgang spielt sich in der Nähe des Hubendes ab. Daraufhin beginnt der Kolben das Gemisch zu komprimieren. Dieses wird entzündet, und es beginnt der Arbeitsvorgang wieder von neuem.

Der Zweitaktmotor führt demnach in dem gleichen Zeitraum doppelt so viele Arbeitshübe aus als der Viertaktmotor. Es müßte deshalb unter sonst gleichen Verhältnissen seine Leistung die doppelte sein. In Wirklichkeit trifft dies jedoch nicht genau zu, da es mit Rücksicht auf Gasverluste nicht möglich ist, die Ladung des Zylinders mit brennbarem Gemisch ebenso groß zu wählen wie beim Viertaktmotor. Immerhin jedoch fallen die Zylinderabmeffungen des Zweitaktmotors bei gleicher Leistung kleiner aus als diejenigen des Viertaktmotors.

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S.d.T.l.

Während der Gasmotor früher nur für Kleinbetriebe in Betracht kam, hat er sich im Laufe der letzten zehn Jahre allmählich als Betriebskraft für große Anlagen eingeführt. Insbesondere war eS das Bestreben, die Gichtgase der Hochöfen durch direkte Verbrennung im Gasmotor auszunutzen, daS den Anstoß zu der Entwicklung der Großgasmaschine bildete. Hierauf soll weiter unten noch des näheren eingegangen werden.

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Abb. 233. Dentzer Zweizylmder-Bronsmolvr

Die Verbrennungskraftmaschine kann sowohl ortsfest als auch mit Fahrgestell, als Lokomobile, ausgeführt werden, wie dies Abb. 232 erkennen läßt. Sie wird auch für die Fortbewegung von Wagen und Booten verwendet und in diesem Fall als einzylindriger oder mehrzylindriger Motor ausgeführt (Abb. 233). Die ersten Automobilmotoren stammen von zwei Deutschen, D a i m l e r in Cannstatt und B e n z in Mannheim. Seit dem ersten Automobil vom Jahre 1886 und dem ersten Motorboot aus demselben Jahre hat die Automobil- und Motorbootindustrie eine gewaltige Entwicklung durchlaufen.

Bezüglich der Wirkungsweise unterscheidet sich der Automobilmotor in nichts von den gewöhnlichdn ortsfesten Benzinmotoren. Der Unterschied gegmüber diesen besteht nur darin, daß beim Automobilmotor auf äußerste Materialersparnis geachtet wird, um ein möglichst kleines Gewicht zu bekommen. Man läßt zu diesem Zweck die Automobilmotoren mit sehr hoher Tourenzahl, 1000 bis 1500 Umdrehungen in der Minute, laufen und verwendet nur bestes Material zu ihrer Herstellung.

Als Ideal der Verbrennungskraftmaschine wird häufig die Gasturbine bezeichnet. Bei ihr soll, ebenso wie bei der Wasser- und Dampfturbine, die Gaskraft direkt in rotierende Bewegung umgesetzt werden, so daß alle hin und her gehenden Teile, wie Kolben, Kolbenstangen usw., in Wegfall kämen. Bis jetzt ist es jedoch trotz zahlreicher Patente und Experimente noch nicht gelungen, eine brauchbare Lösung für die Gasturbine zu finden. Die Hauptschwierigkeit besteht nämlich darin, daß eS kein Material gibt, das bei genügender

Festigkeit imstande ist, den hohen Temperaturen, wie sie in einer Gasturbine auftreten, auf die Dauer zu widerstehen. Zweifellos würde jedoch die Verwirklichung der Gasturbine einen großen technischen Fortschritt bedeuten, auch wenn ihr Brennstoffverbrauch etwas höher wäre als der einer Gaskolbenmaschine. Am weitesten vorgeschritten ist die von dein Ingenieur Holzwarth erfundene und nach ihm benannte Gasturbine, die von der Maschinenfabrik Thyssen L Co. A.G. in Mülheim a. d. Ruhr gebaut und ausprobiert wird. Wenn man den hoffnungsfreudigen Versicherungen von Holzwarth glauben darf, wäre seine Gasturbine nicht mehr weit von ihrer endgültigen Fertigstellung entfernt.

Bei der nunmehr folgenden Besprechung der verschiedenen Verbrennungskraftmaschinen wollen wir die Motoren in der üblichen Weise einteilen in solche für gasförmigen, flüssigen mtb festen Brennstoff.

Zu den Motoren für gasförmige Brennstoffe gehört in erster Linie der gewöhnliche Leuchtgasmotor, wie ihn Abb. 234 zeigt. DaS Leuchtgas wird in besonderen Gasanstalten durch trockene Destillation (Entgasen) der Steinkohle gewonnen. Es besitzt im Mittel einen unteren Heizwert von 5000 Kalorien. Wird dem Leuchtgas zur Zeit der stärksten Inanspruchnahme der Gasanstalt noch sogenanntes Waffergas (Seite 58 dieses Bandes) beigemischt, so liegt sein Heizwert bisweilen tiefer. Der Preis des Leuchtgases für motorische Zwecke ist verschieden je nach der Entfernung der Gasanstalt von den Kohlenbezirken. Vor dem Weltkrieg bezahlte man im Mittel für Motorengas 12 Pfennig pro Kubikmeter ab GaSuhr.

Für den Betrieb von Motoren käme sodann noch Waffergas und Azetylen-gas (S. 124 dieses Bandes) in Betracht. Der Betrieb mit Wassergas gestaltet sich um

48^

Adb. 234. Ottos neuer Motor. Erste Ausführung im Jahre 1876

deswillen sehr ungünstig, weil infolge der leichten Entzündbarkeit dcS WassergascS nur geringe Kompressionen angewendet werden können. WaS den Betrieb mit Azetylengas betrifft, so stellt sich dieser viel zu teuer. Bei dcir derzeitigen Kosten des Kalziumkarbids sind diese Motoren in wirtschaftlicher Hinsicht nicht konkurrenzfähig. Außerdem neigen Azetylcnmotoren, selbst bei Anwendung geringer Kompression, leicht zum Stoßen.

Während der Leuchtgasmotor an das Vorhandensein einer Gasanstalt gebunden ist, können die F l ü s s i g k e i t s-, beziehungsweise Ö l m o t o r e n überall angewendet werden. Als flüssige Brennstoffe kommen hauptsächlich in Betracht, Benzin, Benzol, Gaööl, Teeröl und Naphthalin. Letzterer Brennstoff ist bei gewöhnlicher Temperatur von fester Beschaffenheit; erst durch Erwärmen nimmt er flüssige Form an.

Das Benzin ist ein leichtflüchtiges Destillat des Rohpetroleums. Sein Heizwert beträgt etwa io ooo Kalorien. Mit Rücksicht auf den starken Benzinverbrauch der Automobil- und Bootsmotoren ist der Bcnzinpreis im Laufe der letzten Jahre ganz bedeutend gestiegen. Es wird deshalb heute zweckmäßiger Benzol verwendet.

Das Benzol ist ein Brennstoff, der in seinen Eigenschaften große Verwandtschaft mit dem Benzin aufweist, weshalb er von den Laien auch häufig mit ihm verwechselt wird. Benzol wird bei der Destillation des Stcinkohlcnteerö gewonnen. In der Regel wird für motorische Zwecke eine Art Rohbenzol verwendet, das einen Heizwert von ungefähr 9500 Kalorien besitzt. Das Benzol hat gegenüber dem Benzin den Vorzug, daß es im Preise billiger ist als dieses, und daß cs im Motor weit besser ausgenutzt wird. Das Rohbenzol hat nämlich einen wesentlich höheren Entflammungs- und Siedepunkt als das Benzin und verträgt deshalb eine weit höhere Kompression als dieses. Je höher aber die Kom-pression eines Motors ist, desto rationeller nützt er den Brennstoff aus.

Gasöl ist ein Dcstillationsprodukt des Rohpetrolcums. Es liegt in der Destil-lationsreihe zwischen Lampenpetroleum und Schmieröl und besitzt einen Heizwert von etwa 10 000 Kalorien. Das Teeröl hingegen ist, ebenso wie daS Naphthalin, ein Produkt des Steinkohlenteers; sein Heizwert beträgt etwa 8800 Kalorien.

Die schwerflüssigen Brennstoffe, wie Gasöl und Teeröl, werden heute ausschließlich für den Betrieb von Dieselmotoren verwendet.

Der Benzinmotor weicht äußerlich dadurch vom gewöhnlichen Gasmotor ab, daß er mit einer Vorrichtung zur Vergasung, beziehungsweise Zerstäubung des Benzins ausgerüstet ist. Während man zu diesem Zweck früher meist sogenannte Verdunstungsvcrgaser anwendete, wird heute allgemein dem Zerstäubungsver-gascr der Vorzug gegeben. Dessen Wirkungsweise ergibt sich ohne weiteres aus seiner Bezeichnung. Beim Saughub des Motors entsteht in der den Zerstäuber umgebenden Rohrleitung ein Unterdrück, demzufolge das Benzin aus einigen feinen Öffnungen der Zerstäuberbrause ausströmt. Diese Öffnungen sind hierbei derart angeordnet, daß das in sehr feinen Strahlen austretende Benzin gegen die Rohrwand trifft. Dadurch zerstäubt sich das Benzin, wird von der durch das

Ausström-rohr vorgewärmten Luft mitgenommen und gelangt in Form eines fernen Benzinnebels, beziehungsweise Benzindampfes zusammen mitderVer-brennungs-

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Abb. 235. Deutzer Naphthalin-Motor

luft ins Innere des Arbeitszylinders. Infolge der leichten Entzündbarkeit des Benzins verträgt der Benzinmotor nur eine geringe Kompression, nützt demnach den Heizwert des Brennstoffs nur schlecht aus.

Mit Rücksicht auf die hohe Feuergefährlichkeit des Benzins wird das Benzinfaß in einem besonderen, feuersicheren Raum untergebracht, der durch massive Wände von dem Motorenraum getrennt ist. Mit Hilfe einer Flügelpumpe wird jeden Tag so viel Benzin in den Behälter, der zweckmäßigerweise auch in den feuersicheren Raum verlegt wird, gepumpt, als zum Betrieb des Motors erforderlich ist. Vcn dein Behälter fließt das Benzin durch dünne Leitungen nach dem Zerstäuber. Um ein unbeabsichtigtes Ausströmen von Benzin zu verhindem, ist vor dem Zerstäuber ein kleines Schwimmergefäß mit Schwimmer angeordnet, das den Benzinstand m der Brause auf sich ständig gleichbleibender Höhe hält.

Die Arbeitsweise des Benzolmotors ist genau die gleiche wie diejenige des Benzinmotors. Sie unterscheidet sich von der des ersteren höchstens dadurch, daß der Benzolmotor in der kalten Jahreszeit mittels Benzin angelaffen werden muß. Zu diesem Zwecke wird neben dem eigentlichen Schwimmergefäß noch ein besonderes Anlaßgefäß vorgesehen.

Der Naphthalinmotor (Abb. 235) unterscheidet sich vom gewöhnlichen Benzolmotor nur dadurch, daß der Zylindermantel zu einem Verdampfungskühler ausgebildet ist, der gleichzeitig den Naphthalinbehälter aufnimmt. Durch die Einwirkung des erhitzten Kühlwassers findet eine Verflüssigung des in kleinen Stücken eingebrachten Naphthalins statt (Verflüssigungstemperatur etwa 80 Grad Celsius). Außer dem heißen Kühlwasser kann auch die Wärme der heißen Auspuffgase zurr: Verflüssigen des Naphthalins benutzt werden.

Die Inbetriebsetzung des Naphthalinmotors erfolgt mit Benzol oder Leuchtgas, da diese Brennstoffe die gleiche Kompression vertragen wie Naphthalin. Nach V2 bis s/₄ Stunden, wenn das Naphthalin verflüssigt ist, wird auf Naphthalin umgeschaltet. Der Naphthalinmotor ist deshalb nur dort am Platz, wo

e6 sich um mehrstündigen ununterbrochenen Betrieb handelt. Hier aber ist der Naphthalinmotor eine sehr wirtschaftlich arbeitende und im Betrieb außerordentlich billige Kraftmaschine.

Abb. 236. Deutzer Univerjalmotor

K ES gibt Motoren, die

so eingerichtet sind, daß man sie sowohl für den Betrieb mit gasförmigen, als auch flüssigen Brennstoffen verwenden kann (vgl. Abb. 236 und 237). Ein Bild von der vielseitigen Verwendung der Flüssigkeitsmotoren gibt die Abb. 241.

Während die Arbeitsweise deS gewöhnlichen FlüssigkeitSmotorS sich, abgesehen von der erforderlichen Zerstäubung des Brennstoffs, in nichts von derjenigen deö Leuchtgasmotors unterscheidet, arbeitet der Dieselmotor (Abb. 238) nach einem eigenen Verfahren. Der nach seinem Erfinder, dem Ingenieur Rudolf Diesel, benannte Motor arbeitet meistens im Viertakt, unterscheidet sich jedoch von dem gewöhnlichen Ottomotor dadurch, daß er mit Selbstzündung arbeitet. Ermöglicht wird dies dadurch, daß der Motor während des Saughubs nur reine Luft ansaugt. Beim Kompressionshub wird diese Luft so stark verdichtet (auf etwa 30 bis 32 Atmosphären), daß sie glühend heiß wird, so daß der in fein zerstäubter Form eingeführte Brennstoff sich von selbst in der Lust entzündet.

17-4-5

Abb. 237. Deutzer Gasmaschine für Leistungen von 50 Pferdekraften an, für Generatorgas, Hochofen-, Koksofen- und Leuchtgas, sowie für flüssige

Brennstoffe

DieArbeits-weise des meist stehend gebauten Dieselmotors (Abb.238)ist die folgende:

Beim Niedergehen des

Luft durch Ventil E an-gesaugt.Brim Hochgehen wird die Luft auf etwa 30 bis 32 Atmosphären verdichtet. In der Nähe des Hübendes erfolgt die Einführung des Brennstoffs durch das Brennstoff-vmtitB/unb zwar geschieht diese Einführung ganz allmählich, derart, daß der Druck im Laufe der Verbrennung

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ziemlich kon- Abb. 238. Einzylinder-Dieselmotor von 125 Pferdekräften. Längsschnitt stant bleibt.

Im Gegensatz hierzu findet beim Ottoprozeß während der Verbrennung eine bedeutende Zunahme dcS Druckes statt. Nach erfolgter Einspritzung des Brennstoffs findet der Arbeitshub und nach diesem der Auspuff der Verbrennungsrückstände durch Ventil A statt.

Sehr wichtig ist es beim Dieselmotor, daß der Breirnstoff in möglichst fein verteiltem Zustand in den Arbeitszylinder gelangt. Zu diesem Zwecke wird ein Siebzerstäubcr oder ein Plattenzerstäuber angewendet. Meistens gibt matt heute dem Plattenzerstäuber den Vorzug. Bei ihm sind verschiedene Plättchen mit Löchern übereinander angeordnet, derart, daß die einzelnen Löcher gegeneinander versetzt sind. Beim Hindurchtreiben des Brennstoffs durch diese Löcher wird er fein zerstäubt. Zum Hindurchdrücken des Brennstoffs durch den Zerstäuber ins Innere des Arbeitszylinders ist Luft votr eurer Spannung nötig, die größer ist als diejenige, die zu Ende der Kompression im Inneren des Arbeitszylinders herrscht. Die Erzeugung dieser Jerstäuberluft votr etwa sechzig Atmosphären Spannung erfolgt mittels einer direkt durch den Motor betriebenen zweistufig arbeitenden Luftpumpe. Die Förderung des Brennstoffs in den Raum vor dem

Zerstäuber fcfnef)t mit Hilfe einer Brennstoff-pumpe P, die unter der Einwirkung des Regulatorssteht. Die Regulierung erfolgt hierbei in der Weise^ daß das Säugventil der Brenn-stoffpumpe mehr oder weniger lange offen gehalten wird, so daß bei

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Abb. 239, Sechszylinder-Schiffsdieselmotor von 850 bis ioco Pferd e-frasten der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg

geringem Kraftbedarf ein Teil des Bernnstoffs wieder in die Saugleitung zurückgedrückt wird.

Die hohe wirtschaftliehe Überlegenheit des Dieselinotors über den gewöhnlichen Flüssigkeitsmotor ist darauf zurückzuführen, daß der Dieselmotor mit einer sehr hohen Kompression arbeitet. In den gewöhnlichen Ottomotoren sind derartig hohe Kompressionen nicht möglich, da sonst eine. Selbstzündung des Gaö-luftgemisches durch die Kompressionswärme eintreten würde. Genau genommen müßte der Dieselmotor mit allen Brennstoffen zu betreiben sein. In der Praxis verwendet man jedoch nur flüssige, und von diesen vorwiegend Gasöl und Steinkohlenteeröl, da sie sich im Preise am billigsten stellen. Insbesondere das Teeröl stellt ein sehr billiges Treibmittel dar; jedoch kommt es im allgemeinen nur für größere Motoren, über etwa 50 Pferdekräften, in Betracht.

Die von der Luftpumpe erzeugte Preßluft wird gleichzeitig zum Anlassen des Motors nutzbar gemacht.

Es steht außer Zweifel, daß der Wirkungsgrad des Dieselmotors durch Erhöhung der Kompression noch Weiterhin verbesserungsfähig wäre. Jedoch stehen der Anwendung von Kompressionen über etwa. 35 Atmosphären praktische Bedenken entgegen. Insbesondere sind es Rücksichten auf die Festigkeit des Materials und die Dichtheit des Kolbens, die eine weitere Erhöhung der Kompression verbieten.

Der Dieselmotor ist so recht der Motor für Dezentralisation, da kleine Einheiten dieses Motors fast ebenso günstig arbeiten wie große. Er erfreut sich heute mit Recht steigender Beliebtheit. Anfangs wurde er nur im Viertakt gebaut, und zwar in stehender Anordnung. Heute wird er auch vielfach im Zweitakt ausgeführt, insbesondere für Schiffszwecke. Für Landanlagen, für die häufig die liegende Anordnung mit Rücksicht auf ihre bequemere Zugänglichkeit bevorzugt wird, sind schon Einzelleistungen bis 2000 Pferdekräfte und darüber zur Anwendung gekommen. Für Schiffszwecke wurden schon Dieselmotoranlagen von mehreren tausend Pferdekräften angewendet. Auf dem Gebiet der Schiffsmotoren

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Abb. 240..Liegender Deutzer Dieselmotor

dürfte dem Dieselmotor noch eine bedeutungsvolle Zukunft bevorstehen, da hier die bequeme Unterbringung des Brennstoffs und der geringe Verbrauch an solchem neben der Rauchlosigkeit des Betriebs von großer Wichtigkeit sind. Eine Ansicht eines Sechszylinder-Schiffsdieselmotors von 8;o Pferdekrästcn zeigt Abbildung 239, während die Abb. 240 einen Landmotor darstellt.

An dieser Stelle sei auch der sogenannten Rohölmotoren (Lietzenmayermotoren, BronSmotoren, Glühkopfmotoren usw.) gedacht. Diese arbeiten wie der Dieselmotor mit Selbstzündung, suchen jedoch mit einfacheren baulichen Mitteln auszukommen.

Abb. 241 stellt eine Deutzer Lokomotive mit Verbrennungsmotor dar, ein Beweis für dessen Vielseitigkeit.

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Abb. 241. Deutzer Lokomotive mit Verbrennungsmotor

Die Anla-gen für festen Brennstoff haben ihre eigene Gaö-erzeugungsan-lage,inderdas zum Betrieb des Motors erforderliche Kraftgas, auch nach seinem Erfinder Dow-songas genannt, erzeugt S.d.T.i.

wird. Je nachdem dieses GaS unter Überdruck oder Unterdrück erzeugt wird,spricht man auch von Druckgas oder Sauggas. Heute ist das letztere überwiegend in Gebrauch, weshalb in

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Abb. 242. Schnitt durch eine Deutzer Sauggasanlage. Zeichenerklärung: L Generator-Schachtofen, 8 gußeiserner Deckel, als Verdampfer dienend, D Dreiweghahn, E Skrubber, F Kondensator, H Gaskessel, t Schlußreiniger

der Folge nur von diesem die Rede sei. Schon an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß mit der zunehmenden Verbreitung der Rohöl- und Dieselmotoren die Kraftgasanlagen an Bedeutung sehr viel eingebüßt haben. Man wendet sie heute meist nur noch dort an, wo ein billiger Brennstoff zur Verfügung steht.

Das Kraftgas, auch kurzerhand Sauggas genannt, entsteht, wenn man Luft und Wasserdampf durch einen mit hoher Kohlenschicht gefüllten Schachtofen, den sogenannten Generator, bläst (Abb. 242). Bei geringer Höhe der Brennstoffschicht würde der Brennstoff, wie dies in unseren Zimmeröfen der Fall ist, vollständig zu Kohlensäure verbrannt werden. Infolge der großen Schichthöhe ist jedoch die Luftzufuhr ungenügend und die Verbrennung somit eine unvollständige. Der Brennstoff verbrennt nur teilweise, und zwar zu Kohlenoxyd. Da dies em brennbares Gas ist, so kann es ohne weiteres für den motorischen Betrieb Verwendung finden. Die Beimischung von Wafferdampf zu der Verbren-nungSluft hat den Zweck, die Temperatur im Generator auf einer geringeren Höhe zu halten. Gleichzeitig wird dadurch eine Verringerung der Temperatur des erzeugten Gases erreicht. Dies ist um deswillen wichtig, weil das erzeugte Gas vor der Einführung in den Arbeitszylinder ohnedies abgekühlt werden muß. Durch die Einleitung von Wafferdampf in den Generator hat man daher einen geringeren Abkühlungsverlust.

Der Vorgang in der Generatoranlage (Abb. 242) wickelt sich in folgender Weise ab: Die Luft tritt unten in den Generator ein, passiert die Rostspalten und trifft mit der glühenden Kohle zusammen. Letztere verbrennt zu Kohlensäure, die ihrerseits im Generator hochsteigt. Auf dem Weg durch die glühenden Kohlenschichten hindurch wird die Kohlensäure durch Abgabe von Sauerstoff an die Kohlen zu Kohlenoxyd reduziert. Der Wafferdampf spaltet sich infolge der hohen Temperatur in der untersten Glühzone in seine Bestandteile Wasserstoff und

Sauerstoff. Letzterer nimmt in gleicher Weise wie der Sauerstoff der Luft an dem Verbrennungsprozeß tet(, während ersterer den Generator durchzieht und sich mit dem Kohlenoxyd zu einem Gase von höherer Heizkraft, dem Kraftgas, verbindet.

Ehe das so erzeugte Gas für den motorischen Betrieb brauchbar ist, muß es noch einen Reinigungöprozeß, verbunden mit gleichzeitiger Abkühlung, durchmachen. Die Reinigung erfolgt hierbei auf nassem und trockenem Wege. Das Gas passiert zuerst einen Wascher, auch Skrubber genannt. Dieser besteht aus einem stehenden zylindrischen Eisenbehälter, der mit Koksstücken gefüllt ist. Vermittels einer im Deckel des Skrubbers angeordneten Brause wird Wasser in fein verteiltem Zustand zugeführt und rieselt an den Koksstücken herab. Das zu reinigende Gas macht den umgekehrten Weg, indem eS die Koksfüllung von unten nach oben durchzieht. Dadurch wird cs abgekühlt und gleichzeitig von mitgeführten Schmutzteilchen befreit. Vom Skrubber aus wird das Gas noch durch einen Naßreiniger, Kondensator genannt, oder durch einen Trockenreiniger geleitet. Vom Trockcnreiniger aus wandert das Gas nach dem Gastopf, beziehungsweise nach dem Motor. Je besser das Gas gereinigt ist, desto länger kann der Motor ohne Reinigung im Betrieb bleiben, und desto geringer ist seine Abnutzung.

Die Gaserzeugung findet während des Saughubs des Motors statt, weshalb man derartigen Anlagen den Namen Sauggasanlagen gegeben hat. Je nach der Belastung des Motors saugt er mehr oder weniger Gas an. Ein größeres Quantum Gas ist also nie vorhanden, da unter dem Einfluß der Steuerung gerade so viel erzeugt wird, als der Motor braucht.

Der im vorstehenden geschilderte Vorgang bezieht sich auf den gewöhnlichen Anthrazitgcnerator. Auf die Generatoren für bituminöse Brennstoffe sei weiter unten eingegangen.

Der zur Gaserzeugung erforderliche Wasserdampf wird in einem neben dem Generator angeordneten Verdampfer erzeugt. Die Heizung dieses Verdampfers erfolgt durch die Wärme, die in dem vom Generator kommenden heißen Kraft-gas enthalten ist.

Vor dem Eintritt in den Wascher befindet sich ein Schlammtopf mit selbsttätigem Wasserüberlauf, in dem die gröbsten Verunreinigungen abgeschieden werden.

Da sich in dem Wascher, dem Trockenreiniger, sowie der nach dem Motor führenden Rohrleitung nach längeren Betriebspausen Luft ansammeln kann, so ist es vor dem Anlassen des Motors notwendig, daß diese Teile durch Hindurch-blasen von GaS gut entlüftet werden.

Die Beschickung des Generators erfolgt von oben, wobei zur Verhinderung des Lusteintritts ein Fülltrichter mit doppeltem Verschluß vorgesehen sein muß.

Je reiner der zur Verwendung gelangende Anthrazit ist, das heißt je geringer sein Gehalt an Bitumen, desto besser ist die Arbeitsweise der Anlage.

Bei stark bitumenhaltigem Anthrazit tritt nach kurzer Zeit eine Verteerung, beziehungsweise Verschmutzung der Rohrleitungen und Ventile am Motor ein.

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Abb. 243. SauggaSanlage von Julius Pintsch A.G. in Berlin

Jsi der Anthrazit stark schwefelhaltig, so hat man für eine sichere Sntfemung des Schwefelwasserstoffes aus dem Gase Sorge zu tragen, da sonst die Lebensdauer der inneren Maschinenteile ungünstig beeinflußt wird. Au diesem Zwecke werden Reiniger verwendet, die mit Raseneisenerz gefüllt sind. Letzteres muß von Zeit zu Ieit erneuert werden.

Iur Vergasuirg gelangen außer Anthrazit noch verschiedene andere Brennstoffe, wie nicht backende Steinkohle, Braunkohle, Torf und Koks. Man hat auch schon Rauchkammerlösche, Anthrazitgrus und Koksgrus zur Vergasung verwendet. Für Koks können dieselben Geileratoren wie für Anthrazit verwendet werden. Für die übrigen Brennstoffe hingegen sind, je nach den besonderen Eigenschaften des betreffenden Brennstoffs, abgeänderte Konstruktionen notwendig. Meist wird hierbei die Braunkohle in Form von Briketts benutzt.

Eine Sauggasanlage von I. Pintsch A.G. in Berlin für die Verarbeitung nichtbackender Steinkohle, überhaupt zur Vergasung von teerhaltigen Brennstoffen zeigt Abb. 243. Ihre Wirkungsweise besteht darin, daß die Generatorfüllung in zwei Ionen eingeteilt wird. Die obere Zone enthält frischen Brennstoff, die untere Zone dagegm nur entgasten Brennstoff. Letztere arbeitet in genau gleicher Weise wie beim Anthrazitgenerator. Die aus dem frischen Brennmaterial entstehenden Destillationögase steigen hingegen nach oben und werden mittels Strahlgebläses durch ein Rohr hindurchgesaugt und unter den Rost befördert. Dort treffen die Teergase mit Luft zusammen und werden vollständig zu Kohlensäure und Wafferdampf verbrannt. Beim Aufsteigen dieser VerbrennungöProdukte findet wieder ihre Reduktion zu Kohlenoxyd und Wasserstoff statt. Iur Betätigung des Strahlgebläses dient in einem Röhrenverdampfer entwickelter

Wasserdampf von etwa 0,1 bis 0,2 Atmosphären Spannung. Die Teergase werden sonach durch Verbrennung mit nachfolgender Reduktion in Gase von permanenter Form übergeführt. Das in dem Generator erzeugte Gas strömt nach dem Verdampfer und passiert von hier aus die Naß- und Trockenreinigung. Bei Brennstoffen jüngerer Formation (Braunkohlen, Braunkohlenbriketts, Tors usw.) wird die Verbrennung der Teerdämpse, beziehungsweise ihre Überführung in permanente Gase meist in Generatoren mit zwei Feuern, einem oberen und einem unteren, erreicht. Die Gasabsaugung erfolgt hierbei in der Mitte. Ein Beispiel für diese Art von Generatoren bietet der Nürnberger Braunkohlenbrikettgenerator, von dem Abb. 244 einen schematisch gehaltenen Schnitt wiedergibt. Das Oberseuer bezweckt die Umwandlung der Teerdämpfe in permanente Gase, während das untere Feuer genau wie bei den gewöhnlichen Anthrazitanlagen arbeitet. Charakteristisch bei dem Nürnberger Braunkohlengenerator ist, daß die Absaugung nicht einseitig, sonderit zwecks gleichmäßiger Beanspruchung des Generators zentral erfolgt. Erreicht wird dies durch ein den ganzen Querschnitt durchziehendes wassergekühltes Gußstück, das unten offen ist. Der Generator besitzt im übrigen einen Schüttelrost, damit während des Betriebs die Asche bequem durchgerüttelt werden kann, ohne die Aschentür zu öffnen. Die durch-sallcnde Asche wird durch Tropswasser angefeuchtet, um die Staubbelästigung bei ihrem Herausnehmen zu vermeiden.

In der Regel kann bei Braunkohlengeneratorcn aus die Zuführung von Wasser-dampf verzichtet werden, da die Kohle an sich genügend wasserhaltig ist.

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Eine Ausführung der Nürnberger Braunkohlengeneratoren zeigt Abb. 244, während Abb. 245 einen Generator von I. Pintsch für grusförmige Brennstoffe darstellt. Abb. 246 zeigt eine einfachwirkende Nürnberger Gasmaschine von 8;Pferdekräften mit angebautem Abwärmeverwerter für Anthrazitsauggas.

Abb. 244. Schematischer Schnitt durch einen Nürnberger Braunkohlenbrikettgenerator

Neuerdings rüstet man größere Kraftgasgeneratoren auch mit rotierenden Rosten, sogenannten Drehrosten, aus, um der unbequemen und mühevollen Arbeit des Ensschlackens von Hand enthoben zu sein. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß der Rost automatisch die Asche und Schlacke aus dem Generator herauöbefördert und in einen untergeschobenen Wagen oder auf ein Transportband fallen läßt. Ein Beispiel dieser Art zeigt Abb. 247, die zwei Stück 2ooopferdige Drehrost-Gas-erzeuger darstellt, wie sie von I. Pinssch A.G. in Berlin für eine Schachtanlage bei Bochum geliefert wurden. Die Beschickung geschieht

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Abb. 245. Kleinkoksgenerator von 1000 Pferdekräften von Julius Pintsch A.G. in Berlin

hierbei mit Steinkohlen. Zur Ausscheidung des Teers aus dem Gas sind zwischen den Generatoren und den Gasmaschinen umfangreiche Reinigungsapparate eingeschaltet.

Größere Generatoranlagen können mit einer Einrichtung zur Gewinnung von Nebenerzeugnissen (Stickstoff und Teer) ausgerüstet werden. Ob sich eine Kohle für die Gewinnung von Nebenerzeugnissen eignet, ist vor allem eine Gaserzeuger-frage. Im übrigen muß von Fall zu Fall geprüft werden, ob die Nebenprodukten-gewinnung wirtschaftliche Vorteile bietet.

Wir wenden uns nunmehr zur Besprechung der Großgaömasch inen. Bis vor wenigen Jahrzehnten ließ man das aus den Gichten der Hochöfen entweichende Gas unbenutzt in die Atmosphäre treten, bis man darauf kam, es zum Heizen von Kesseln, beziehungsweise zur Erzeugung von Dampf für den Betrieb von Dampfmaschinen zu verwenden. Um das Gichtgas noch vorteilhafter auszunutzen, sollte es in der Folge direkt in Gasmaschinen verbrannt werden. Durch die direkte Verbrennung in der Gasmaschine erreicht man aus ein und demselben Quantum Gas eine größere, und zwar die zweieinhalb- bis vierfache Leistung. Die kleinere Zahl gilt dann, wenn man die Gasmaschine mit einer modernen Heißdampfmaschine mit Kondensation vergleicht, die größere dagegen bezieht sich auf eine alte Dampfmaschine, die mit Auspuff arbeitet.

Nachdem sich die Brauchbarkeit des Gichtgases an kleinen Motoren herausgestellt hatte, entstand der Wunsch, es nunmehr im großen Stile nutzbar zu machen. Die erste Großgasmaschine in Deutschland wurde von der Berlin-

Anhaltischen Maschinenbaugesellschaft in Dessau auf Bestellung des Hörder Bergwerks- und Hüttenvereins gebaut. Es war dies eine 6oopferdige Zweitaktmaschine, System Oechelhäuser-Junkers, mit zwei Zylindern. Diese Maschine mit ihrer für die damalige Zeit ganz außerordentlichen Leistung kam im Jahre 1898 in Betrieb. Nachdem so der endgültige Beweis geliefert war, daß der Groß-gaömotor für den Betrieb mit Hochofengas geeignet ist, begannen die Gasmolorenfirmen mit großem Eifer den Bau von Großgasmaschinen aufzunehmen. Da sich die Nachfrage nach Großgasmaschinen seitens der Hüttenwerke immer mehr steigerte und auch die Kohlenzechen bestrebt waren, die in ihren Kokereien erzeugten Koksofengase besser als bisher auszunutzen, so wurde der Bau von Großgasmaschincn mit der Zeit auch von Firmen aufgenommen, die sich vorher nur mit dem Dampfmaschinenbau befaßt hatten. Daß natürlich anfänglich große Schwierigkeiten. zu überwinden waren und viel Lehrgeld bezahlt werden mußte, liegt in der Natur der Sache. Der Hauptfehler, den unsere Motorenfirmen machten, war der, daß sie glaubten, die Konstruktion der Großgasmaschine von den bisher gebräuchlichen Kleinmotoren ableiten zu können, indem man einfach deren Abmessungen entsprechend vergrößerte. Es hat lang gedauert, bis man diesen prinzipiellen Fehler einsah und sich dazu entschloß, mit den bisherigen Konstruktionen ganz zu brechen und, in Anlehnung ctti den Dampfmaschinenbau, vollständig neue Modelle zu schaffen.

Außer in den Hüttenwerken und Kohlenzechen wurde die Großgasmaschine auch schon des öfteren für Kraftzentralen mit Generatorgasbetrieb verwendet.

Was die Betriebserfahrungen betrifft, die unsere Hütten und Zechen mit der

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Abb.246. Einfachwirkt ndeGasmaschineron85Pferdekräften mitangebalitemAuspuffwärme-Verwerter für Sauggas und Anthrazit drr Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg

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Abb. 247. Drehrost-Gaserzeiiger von 2000 Pserdekräften von Julius Pintsch A.G. in Berlin

Großgasmaschine machten, so stimmen diese alle darin überein, daß die Hauptforderung für einen ungestörten Dauerbetrieb der Gasmaschine eine sorgfältige Reinigung und Trocknung des Gases sei. Betrachten wir zunächst das Hochofengas. Dieses ist durch einen mehr oder weniger feinen Staub verunreinigt, der je nach dem Wassergehalt des Gases mehr oder weniger naß ist. Im allgemeinen hat sich herausgestellt, daß trockener Staub für den Betrieb weniger schädlich ist als nasser, da sich der letztere leichter festsetzt und Störungen hervorruft. Eine gründliche Reinigung des Gases ist schon aus dem Grunde anzustreben, weil der mitgeführte Staub wie feiner Schmirgel wirkt und eine rasche Abnutzung der Zylinder und Stopfbüchsen zur Folge hat.

Eine Reinigungsanlage für Hochofengas besteht in der Regel aus einer Reihe von Trockenreinigern und Kühlern, beziehungsweise Naßreinigern in Verbindung mit einem oder mehreren Zentrifugalreinigern. Von den Hochöfen wandert das Gas zunächst in die Trockenreiniger, die meist aus zylindrischen Gefäßen bestehen, in denen das Gas in rascher Bewegung nach abwärts und in langsamer Bewegung wieder nach aufwärts geführt wird. Im Verlauf dieser Bewegung, insbesondere bei der Umkehr des Gasstroms, scheiden sich die gröbsten Staubteilchen aus. Von den Trockcnreinigern wandert das GaS nach den Kühlern, auch Skrubber genannt, in denen es sich von unten nach oben einem feinen Wasserregen entgegen bewegt und auf diese Weise einmal gekühlt und zum anderen von feineren Staubteilchen befreit wird. Die Skrubber werden teils ohne, teils mit Einlagen (Siebe, Drahtgeflechte, Koks, Holzhorden, wie zum Beispiel in ZschockeS Skrubber) ausgeführt. Von dem Skrubber geht das Gas durch den Jentrifugalreiniger, in dem die eigentliche Feinreinigung stattfindet. Erst durch die Anwendung der Jentrifugalreiniger wurde cs möglich, eine befriedigende Reinigung des Gichtgases zu erzielen.

Der erste Icntrifugalreiniger stammte von Zivilingenieur Theiscn in München. Er entfernt bis zu einem gewissen Grade die letzten Staubteilchen, sowie den Wafferdamps aus dem Gichtgas. Auch werden Kohlensäure und schweflige Säure, soweit sie in dem Gas enthalten sind, absorbiert. Durch Zufall fand man in Düde-lingen, daß sich gewöhnliche Ventilatoren mit Wassereinspritzung ebenfalls zur Gaöreinigung eignen. Der Ventilator ist billiger und weniger krastverzehrend als der Theiscnapparat, jedoch auch nicht so wirksam wie dieser. Man hat festgestellt, daß zur Erreichung einer gleich guten Reinigung mindestens zwei Ventilatoren hintereinandergeschaltet werden müssen.

Von den Icntrifugalreinigern wird das Gas noch durch Trockcnapparate geleitet. Dies sind große Gefäße mit verschiedenen Holzwollschichten. Auch dienen hierfür weite Gefäße mit Einlagen zwecks Richtungsänderung, sowie auch Gasometer, welch letztere bisweilen schon zum Zwecke der Druckregulierung vorhanden

sind.

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Damit wollen wir das für die Gichtgasmaschine so überaus wichtige Gebiet der Gasreinigung verlassen, um uns der Gasmaschine selbst zuzuwenden. Hier ist zunächst festzustellen, daß der gewöhnliche, einfachwirkende Viertaktmotor für größere Leistungen zu unförmliche Abmessungen bekommt, weshalb man hier ausschließlich doppeltwirkende Motoren anwendet. Beim doppeltwirkenden Motor arbeitet der Kolben beiderseits, was naturgemäß geschlossene Zylinder zur Voraussetzung hat. Anfänglich fürchtete man sich vor der Doppelwirkung, weil sie Stopfbüchsen, sowie gekühlte Kolben und Kolbenstangen bedingt. Man war der Meinung, daß sich eine betriebsichere Ausgestaltung dieser Teile bei Gasmaschinen nicht erreichen ließe. Diese Befürchtung ist jedoch inzwischen durch die Tatsachen zur Genüge widerlegt worden.

Die erste Konstruktion einer doppeltwirkenden Gasmaschine stammt von der Gasmotorcnfabrik Deutz aus dem Jahre 1902. Bei ihr waren die Ventile zum erstenmal in ähnlicher Weise angeordnet wie bei Vcntildampfmaschinen, während bei den früheren Konstruktionen die Ventile in den sogenannten Zylinder-köpfen untergebracht waren. Diese Iylinderköpfe bildeten lange ein Schmerzenskind der Gasmotorcnkonstrukteure. Infolge der bedeutenden Temperaturunterschiede zwischen der Innen- und Außenwand rissen alle größeren Zylinderköpfe. Begünstigt wurde die Rißbildung durch die bei größeren, komplizierten Gußstücken unvermeidlichen Gußspannungen, außerdem aber durch die unsymmetrische Materialverteilung und die starre, unnachgiebige Verbindung der Innen- und Außenwand durch die Vcntildurchdringungen und Rippen. Man versuchte diesem Übelstand dadurch zu entgehen, daß man die Iylinderköpfe aus Stahlguß herstellte und sorgfältig ausglühte. Jedoch vergeblich. Immerhin hatten die Stahl-gußköpfe den Vorzug, daß sie nach erfolgtem Reißen geschweißt werden konnten und sich in der Folge meist als haltbar erwiesen.

Bei der ersten doppeltwirkenden Gasmaschine der Gasmotorcnfabrik Deutz war der äußere Mantel, der Kühlmantel, in seinem mittleren Teil auf eine gewisse Länge unterbrochen, um die Gußspannungcn, sowie die im Betrieb auftretenden Wärmedehnungen nach Möglichkeit unschädlich zu machen. Bei fast

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Abb. 248. Längsschnitt einer Großgasmaschine der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg

allen Zylmder-konstruktionen der neueren Viertaktmaschinen istderMhl-mantel nicht mehr unterbrochen^ sondern mit der Laufbüchse zusammengegossen. Um die durch die Gußspannungen und Wärmedehnungen be-dingtenSpan-nungen möglichst gering zu halten, wird der Abstand zwischen Kühlmantel und

Laufbüchse möglichst reichlich gewählt.

DieAbb.248 und 249 führen uns Schnitte durch eine moderne Großgasmaschine der Maschinenfabrik Augs-burg-Mmberg vor Augen. Diese Maschine ist hinsichtlich ihrer Gesamtanordnung sowohl^ als auch bezüglich der Durchbildung ihrer einzelnen

TeilevorbildlichLe-worden. Die Ab-. bildungen zeigen einen Längsschnitt und einen Querschnitt durch die Maschine. Diese besteht aus zwei in Tandemform hintereinander angeordneten doppeltwirkenden Aylindern/ die nach dem Viertaktsystem arbeiten. Die Steue-

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rung ist derart eingestellt/ daß auf jeden Hub ein Arbeitshub entfällt. Das Gewicht der wassergekühlten Kolben und Kolbenstangen wird durch den

Kreuzkopf und das

mittlere und hintere 2166.249. Querschnitt einer Großgasmaschine der Maschinenfabrik

Augsburg-Nürnberg

Gleitstück frei getragen/ wodurch die Abnutzung der Kolben/ Zylinder und Stopfbüchsen eine geringere wird.

Die Zylinder bestehen aus Gußeisen und zeigen sehr einfache Formen. Sie sind so durchgebildet/ daß jegliche Gußanhäufung vermieden ist. Dadurch wird die Gefahr von einseitigen Wärmespannungcn im Guß nach Möglichkeit vermindert. Der erste Zylinder wird mittels großer Jentrierflanschen und zahlreicher Schrauben mit dem auf seiner ganzen Länge aufliegenden Gußrahmen verbunden. Das Zwischenstück/ das den ersten Zylinder mit dem zweiten konzentrisch verbindet/ trägt eine Gleitbahn und ist mit einer genügend großen Öffnung versehen/ um eine gute Zugänglichkeit des Iylinderinneren ohne Abbauen des Gleitschuhs zu erreichen. Jur Versteifung des Zwischenstücks dient eine Spannstange aus Schmiedeisen. Die hintere Führung ist an den zweiten Zylinder konzentrisch angeschraubt. Der Gußrahmen trägt die Kreuzkopfführung und die beiden Lager für die gekröpfte Kurbelwelle und dient gleichzeitig als Ölfang für die Kurbel. Die Kreuzkopfführung ist eine einseitige^ um bte Zugänglichkeit von Kreuzkopst Stopfbüchse und Iylinderdeckel zu erhöhen. Die dadurch bedingte Verschwächung des Rahmens wird durch zwei schmiedeiserne Spannstangen ausgeglichen. Die einseitige Kreuzkopfführung ist hier unbedenklich/ da der Hauptdruck der

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Abb. 250. Fünf Gasmaschinen von je 1200 Pferdekräften für Gichtgas, Ausführung der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg

Gasmaschine nach unten wirkt. Ein eventuelles Abheben des Schuhes beim Schalten der Maschine oder beim Versagen einer Zündung wird durch gußeiserne Führungsleisten verhindert. Die Zylinder sind von unten her vollständig zugänglich und werden frei getragen. Eine Unterstützung durch seitliche Füße ist nur. am Zwischenstück und an der Hinteren Führung vorgesehen. Die Kolben bestehen aus Gußeisen, die Kolbenstangen aus Tiegelgußstahl. Diese müssen nebelt hoher Zähigkeit eine besonders große Härte besitzen, um die Abnützung möglichst gering zu halten. Der Kreuzkopf besteht aus Nickelstahl, um eine hohe Festigkeit mit einer möglichst großen Härte zu vereinigen. Er besitzt zwei angeschmiedete Zapfen, an denen die Schubstangengabel angreift, und ist sonach stark auf Biegung beansprucht. Da es nicht möglich ist, die mit ihm aus einem Stück geschmiedeten Zapfen zu härten, wie dies sonst bei Kreuzkopfzapfen üblich ist, so muß man im vorliegenden Fall gleichzeitig auf möglichst große Härte des Materials bedacht sein. Die Kurbelwellen-, Kreuzkopf- und Schubstangenlager werden selbsttätig und unter Druck geschmiert.

Die Stopfbüchsen, vor dcneit die Gasmotorenkonstrukteure anfänglich so große Scheu zeigten, sind hier sehr sorgfältig durchgebildet. Sie besitzen nach innen selbstspannende Ringe, die mehrteilige, leicht auswechselbare Dichtungsringe gegen die Kolbenstange andrücken. Geschmiert werden die Stopfbüchsen ausschließlich durch Ölpressen, und zwar ist für jede Stopfbüchse eine besondere Ölpumpe vorgesehen.

Die Regulierung der Maschine ist eine Präzisionörcgulierung und erfolgt teils nach Quantität teils nach Qualität. Die Steuerung ist außerordentlich einfach, indem Ein- und Auslaßventile mittels Wälzhebeln durch ein einziges Exzenter auf jeder Zylinderseite gesteuert werden. Das aus nur wenigen Gliedern bestehende Regulierungsgestänge arbeitet ohne Rückdruck auf den Federregulator. Der Regulator wirkt auf den Hub des Einlaßventils und des mit ihm zwangläufig verbundenen, das Mischungsverhältnis regelnden Mischventils derart ein, daß mit abnehmender Belastung eine kleinere und zugleich gasärmere Gemischmenge angesaugt wird. Alle Exzenter sitzen auf einer Steuerwelle, die von der Hauptkurbelwelle durch Schrauben- und Stirnräder angetrieben wird. Die Zündung erfolgt mittels elektrischer Apparate und einer kleinen Akkumulatorenbatterie. Der Zündungszeitpunkt sämtlicher Apparate kann während des Betriebs von einer Stelle aus verstellt werden. Zum Anlassen der Maschine wird gewöhnlich Druckluft von etwa 15 bis 20 Atmosphären verwendet. Alle zum Anlassen und Abstellen erforderlichen Hähne, Ventile nebst Druckmessern, sowie das Schaltwerk sind so angeordnet, daß der Maschinist sie bedienen kann, ohne sich von der Steuerseite entfernen zu müssen.

Abb. 250 zeigt fünf Nürnberger Gasmaschinen von je 1200 Nutzpferdekräften bei 100 Umdrehungen. Sie arbeiten mit Gichtgas und dienen zum direkten Antrieb von Gleichstromdynamos. Abb. 251 gibt ein Nürnberger Hochofengebläse von 950 Nutzpferdekräften bei 80 Umdrehungen in der Minute wieder, das ebm-falls mit Gichtgas arbeitet und in der Sekunde 143 Kubikmeter Luft bei einer Pressung von 0,5 Atmosphären Überdruck liefert. Die Abbildung bringt deutlich die gewaltigen Abmessungen des Gebläses zur Anschauung.

Die größte Leistung, die bisher von einem Zylinder ausgeführt wurde, beträgt 1600 Pferdekräfte.

Wie wir bereits an früherer Stelle angedeutet haben, werden auch Großgasmaschinen nach dem Jweitakssystem gebaut. In Betracht kommen in Deutschland fast nur die Systeme von Oechelhäuser und Gebrüder Körting. Der Zweitaktmotor von Oechelhäuser (Abb. 252) arbeitet mit gegenläufigen Kolben, die sich in einem beiderseits offenen Zylinder bewegen. Der vordere Kolben a arbeitet direkt auf die Kurbelwelle, während der Hintere Kolben b seine Arbeit mittels eines Querhauptes und zweier Umführungsstangen auf die Kurbelwelle überträgt. Man hat sonach eine dreifach gekröpfte Welle notwendig. Der Zutritt von Gas und Luft, sowie der Austritt der Verbrennungsrückstände erfolgt durch Schlitze in der Laufbüchse des Zylinders, die von dem Kolben selbst,"gesteuert

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Abb. 251. Hochofen-Gasgebläse der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg

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Abb. 252, Schematische Darstellung einer Oechelhauserschen Zweitaktmaschine

werden. Die Wirkungsweise ist hierbei die folgende: Gegen Ende des Arbeitshubs öffnen sich zuerst die Auslaßschlitze c, durch die die Verbrcnnungsrückstände rasch entweichen, so daß im Inneren des Zylinders etwa die Spannung der Atmosphäre hergestellt wird. Alsdann beginnt der andere Kolben die Schlitzreihe d e zu öffnen, durch die vermittels der Pumpe h Luft in das Innere des Zylinders gepreßt wird. Diese sogenannte Spülluft treibt die Verbrennungsrückstände vor sich her nach dem Auspuff und reinigt so den Zylinder von solchen. Nachdenssder Kolben auch die zweite Schlitzreihe freigegeben hat, tritt, ebenfalls durch die Wirkung der Pumpe h, das Gas ein. Es beginnt nunmehr die Ladung des Zylinders, die so lange andauert, bis nach erfolgter Unrkehr der Kolben die Schlitze wieder abgedeckt werden. Jetzt findet die Kompression des Gemisches und gegen das Hubende seine Entzündung statt. Es folgt dann der Arbeitshub und die Wiederholung des ganzen Vorgangs.

Der Oechelhäusermotor hat verschiedene Vorzüge. Sie beruhen auf der Anwendung offener Zylinder und gegenläufiger Kolben, sowie der Schlitzsteuerung. Infolge der offenen Iylinderkonstruktion hat man keine Stopfbüchsen notwendig, und es lassen sich Undichtheiten des Kolbens ohne weiteres feststellen. Durch die gegenläufigen Kolben fällt die Beanspruchung des Maschinenrahmens weg. Auch ist dadurch eine fast vollständige Ausbalancierung der Massen bedingt,

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Abb. 25z. Körtingsche Hochofengebläse-Gasmaschine

so daß auf das Fundammt fast keine Maffenkräfte entfallen.

Abb. 254. Querschnitt durch die Körtiugsche Jweitaktmaschine

Die Ladepumpe h wird direkt von dem Querhaupt angetrieben. Der abgestufte Kolben saugt bei i Gas an und drückt e& durch m nach dem Laderaum g für Gas. Sie. Luft wird bei Ir angesaugt und durch die Rohrleitung 1 nach dem Laderaum f für die Luft gedrückt. Gas und Luft stehen beim Beginn des Spül-, beziehungsweise Ladevorgangs unter einem Druck von etwa o,3 bis 0,4 Atmosphären.

Die Jweitaktmaschine von Körting (Abb. 253) hat geschlossene Zylinder. Abb. 255 stellt einen Längs- und Abb. 254 einen Querschnitt durch den Zylinder dar. Der Auspuff findet durch Schlitze statt, die vom Kolben selbst gesteuert werden, während für den Eintritt des Gemisches ein Ventil dient, dessen Antrieb durch unrunde Daumen, gegebenenfalls in Verbindung mit Wälzhebeln erfolgt. Der Kolben fällt hierbei ziemlich lang aus. Er muß etwa so lang sein wie der Hub der Maschine, vermindert um die Länge der Auspuffschlitze. Die Pumpen für Gas und Luft sind seitlich vom Zylinder angeordnet, wobei immer eine Seite der Gas- und Luftpumpe mit der einen Zylinderseite in Verbindung steht.

Zu bemerken ist, daß bei Zweitaktmaschinen leicht Gasverluste entstehen können, wenn die Füllung des Zylinders zu groß gewählt wird. Man gibt deshalb dem

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Zylinder derartige Abmessungen, daß er bei größter Kraftleistung bis höchstens 70 Prozent seines Inhalts mit Gemenge gefüllt ist. Damit hängt es auch zusammen, daß die Jweitaktmaschine nicht das Doppelte leistet wie eine gleich große Viertaktmaschine. Was die Frage

Abb. 255. Längsschnitt durch die Körtiugsche Jweitaktmaschine deö Systems, ob

Zweitakt oder Viertakt, betrifft, so ist festzustellen, daß sie in früheren Jahren den Gegenstand großer Meinungsverschiedenheiten bildete. Die Erfahrung lehrt, daß sich die Viertaktmaschine für hohe Umdrehungen, also für den Dynamoantrieb, besser eignet als die Zweitaktmaschine. Dagegen hat sich die Zweitaktmaschine für den Antrieb von Gebläsen bestens bewährt, weil sie große Tourenänderungcn gestattet und leicht gegen Belastung anläuft. Sie kommt deshalb heute höchstens noch hierfür in Frage. Die Ausführung der Großgasmaschinen erfolgt neuerdings fast ausschließlich nach dem Viertaktverfahrcn. Nicht ausschlaggebend für die Wahl des Systems ist der Gasverbrauch. Einige Liter Gas mehr oder weniger für die Pferdekraft spielen auf Hüttenwerken keine Rolle. Wenn wirklich einmal die Jagd nach dem Liter in Ausnahme käme, so müßte sie wohl in erster Linie bei den Winderhitzern und Kesseln einsetzen, deren Wärmeverbrauch sich durch eine bessere Gaöreinigung noch bedeutend verbessern läßt.

Die Großgasmaschine hat auch auf Kohlenzechen Eingang gefunden, wo sie mit Koksofengas betrieben wird und meist zur Erzeugung elektrischer Energie dient. Das Gas muß von den letzten Teerresten, sowie von Schwefel und Zyan befreit werden. Besonders wichtig ist die gründliche Ausscheidung des Schwefels, da er den Zylinder, die Kolbenringe, die Kolbenstange und die Stopfbüchsen angreift.

Der Brennstoffverbrauch ist bei kleinen Motoren höher als bei größeren Motoren. Im nachstehenden sind deshalb immer zwei Grenzwerte angegeben. Der kleinere Wert bezieht sich auf Motoren von größerer Leistung, der größere Wert bezieht sich auf kleine Motorm. Es beträgt der Brmnstoffverbrauch der voll belasteten Motoren für die Nutzpferdekraft und Stunde bei

Leuchtgasmotoren (ab Gasuhr) ......... 0,5—0,8 Kubikmeter

...... 0,3—0,4 Kilogramm

......0,25—0,36    „

Benzinmotoren.........

Benzolmotoren.........

Naphthalinmotoren......

Dieselmotoren .........

Sauggasmotoren (bei Anthrazitbetrieb) .... 0,4—0,55

„    (mit Braunkohlenbriketts). . 0,6—0,7

. . . .0,29—0,35

. . . . . .0,18—0,23

Bei Sauggasanlagen kommt der Brennstoffverbrauch für Berieböpausen und Anheizen hinzu. Schnelläufer weisen einen höheren Verbrauch auf.

Die vorstehenden Verbrauchsziffern beziehen sich auf Vollbelastung. Ist die Belastung kleiner, so geht der Brennstoffverbrauch nicht im selben Verhältnis zurück, weil sich der Leerlaufverbrauch umso stärker geltend macht, je geringer die Motorleistung ist. Oder anders ausgedrückt: Je geringer die Belastung eines Motors ist, desto größer ist der Brmnstoffverbrauch für die Nutzpferdekraft und Stunde.

Während die VrrbrennungSkraftmaschinm bisher nur als Einfach-Expansionsmaschinen ausgebildet wurden, ist es in jüngster Zeit dem Amerikaner Sperry gelungen, solche mit Iweifach-Expansion zu bauen.

VII

Die Heißluftmaschinen

Von Oberin'genieur Friedrich Barth

Die Heißlustmaschinen beruhen aus der Ausdehnung, die die Luft beim Erhitzen erfährt. Man unterscheidet offene und geschlossene Heißluftmaschinen, sowie Feuerlustmaschinen. Bei den offenen Maschinen entweicht die Lust, die gearbeitet hat, wieder in die Atnwsphäre. Die geschloffenen Maschinen arbeiten mit ein und demselben Lustquantum, das nur insoweit zu ergänzen ist, als Verluste durch Undichtheiten stattfinden. Die Feuerluftmaschincn sind offene Maschinen, bei denen die Heizgase allein oder mit Lust gemischt aus den Kolben wirken.

Zu einer Bedeutung hat es nur die geschlossene Heißlustmaschine gebracht, und auch diese kommt infolge des scharfen Wettbewerbs der Verbrennungskrast-maschinen und Elektromotoren heute kaum noch in Betracht. Ihre Wirkungsweise besteht darin, daß ein bestimmtes Lustquantum bald erhitzt, bald mittels kalten Wassers abgekühlt wird. Beim jedesmaligen Erhitzen dehnt sich die Lust aus und treibt hierbei einen Kolben vorwärts, wodurch Arbeit verrichtet wird. Die erste geschlossene Heißluftmaschine stammt von W. Lehmann.

Sie ist von liegender Konstruktion und hinsichtlich ihrer Anordnung eine der vorzüglichsten, weshalb sie es, wenigstens in Deutschland, zur größten Bedeutung gebracht hat.

Abb. 256 stellt die von der Eilenburger Maschinenfabrik Alexander MonSki in Eilcnburg nach dem System Rider hergestellte Heißlustmaschine dar, und zwar in Verbindung mit einer Pumpe. Diese Maschine ist von stehender Konstruktion mit oben liegender Kurbelwelle. Aus der rechten Seite liegt der Krastzylinder, links der S.d.T.l.

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Abb. 256. Schnitt durch eine Heißluftmaschine

Kompressionszylinder, auch Verdränger genannt. Die Luft im Arbeitszylinder wird durch ein auf dem Rost 3 befindliches Feuer erhitzt, wobei sie sich ausdehnt und den Kolben 5 hochtreibt. Beim Niedergehen des Kolbens wird die erhitzte Luft durch den Regenerator 14, worin sie einen Teil ihrer Wärme zurückläßt, nach dem Kompressionszylinder hinübergeschoben, wo sie durch das diesm umgebende kalte Wasser abgekühlt und auf ihr ursprüngliches Volumen zurückgeführt wird. Beginnt sich der Kolben im Kraftzylinder wieder nach oben zu bewegen, so wird die Luft wieder vom Verdränger nach dem Kraftzylinder hinübergeschoben und dort aufs neue erhitzt. Beim Rückweg nach dem Kraftzylinder nimmt die Luft die im Regenerator zurückgelassene Wärme wieder auf. Der Rost ist in der Regel ein gewöhnlicher Planrost. Bisweilen ist er auch als Schüttelrostausgebildet. Der sogenannte Feuertopf 1 muß aus möglichst feuerbeständigem Material bestehen, da er sich im Betrieb bis auf dunkle Rotglut erwärmt.

Zu den bewährtesten Heißluftmotoren gehört auch der von G. A. Buschbaum in Darmstadt.

Gebaut werden die Heißluftmaschinen höchstens bis zu zwei Pferdekräften, da sie für höhere Arbeitsleistungen zu große Abmessungen annehmen würden. Busch-baum macht in seinen Prospekten die Angabe, daß der Kohlenverbrauch für die Pferdekraft und Stunde 3 Kilogramm beträgt.

VIII

Die Kaltdampfmaschine

Von Oberingenieur Friedrich Barth

Die K a l t d a m p f m a s ch i n e, auch Abwärmekraftmaschine genannt, verdankt ihre Entstehung dem Bestreben, den Wirkungsgrad der Kolbendampfmaschinen durch Ausnützung der im Abdampf enthaltenen Wärme zu verbessern. Nachdem der Dampf in der Kolbendampfmaschine Arbeit geleistet hat, muß er diese wieder in dampfförmigem Zustand verlassen. Damit wird der weitaus größte Teil der im Frischdampf enthaltenen Wärme nutzlos in die Atmosphäre, beziehungsweise in den Kondensator abgeführt, je nachdem eS sich um Auspuffoder Kondensationsmaschinen handelt. Vorschläge, die im Abdampf der Dampfmaschinen enthaltenen bedeutenden Wärmemengen weiterhin zur Arbeitserzeugung auszunutzen, sind schon verhältnismäßig alt, wurden aber vielfach als unausführbar angefochten. Die Ergebnisse der wenigen in kleinem Maßstab ausgeführten Versuche entsprachen nicht dm gehegten Erwartungen. Erst Professor Josse von der Technischm Hochschule in Berlin hat eingehende Versuche an einer nach dem System Behrend-Iimmermann gebauten Abwärmekraftmaschine angestellt und dabei nachgewiesen, daß es technisch möglich ist, Wärme, die bis jetzt ihrer niederen Temperatur wegen für die Arbeitsgewinnung verloren ging, sogenannte Abwärme, weiterhin für die Krafterzeugung nutzbar zu machen. Das Ergebnis dieser Versuche hatte die Gründung der Abwärmekraftmaschinengesellschaft m. b. H. in Berlin zur Folge. Diese Gesellschaft erwarb die in Betracht

Die Kaltdampfmaschine

kommenden Patente und beauftragte Professor Joffe, durch den Bau und die Untersuchung größerer Maschinen die technische und wirffchastliche Anwendbarkeit dieser neuen Kraftmaschinen zu erproben. Die erste größere Maschine wurde im September des Jahres 1900 in der Technischen Hochschule zu Berlin in Betrieb gesetzt. Eine zweite Maschine dieser Art von 175 Pferdekräften kam im April 1901 bei den Berliner Elektrizitätswerken zur Ausstellung.

Der Betrieb von Abwärmekraftmaschinen beschränkt sich natürlich nicht nur auf die Verwendung des Abdampfes von Dampfmaschinen. Es können vielmehr auch andere Wärmequellen, wie heiße Abwässer, Schornsteingase usw., die wegen zu geringer Temperatur für die Arbeitserzeugung unbrauchbar sind, zur Ausnützung gelangen. Das Prinzip der Arbeitserzeugung durch Abwärme ist kurz das folgende: Die Abwärme, beziehungsweise der Abdampf unserer Dampfmaschinen, aus den sich diese Ausführungen zunächst beziehen, wird dazu verwendet, Flüssigkeiten mit niedrig liegenden Siedepunkten zu erwärmen und zu verdampfen. Diese Dämpfe, die man auch als Kaltdämpse bezeichnet, werden dann zum Betrieb einer Maschine verwendet, die vollständig den Charakter einer gewöhnlichen Kolbendampfmaschine hat. An dieser sogenannten Abwärmekrast-inaschine ist höchstens die konstruktive Durchbildung einzelner Teile, entsprechmd den besonderen Eigenschaften des Kaltdampses, eine andere als bei der Dampfmaschine. Niedrig siedende Flüssigkeiten stehen uns in dem Ammoniak, der schwefligen Säure, der Kohlensäure usw. zur Verfügung. Während der Siedepunkt des Wassers bei 100 Grad Celsius liegt, siedet schweflige Säure bei — 10 Grad, Ammoniak bei — 33 Grad und Kohlensäure bei — 78 Grad Celsius. Die Abdämpfe dieser Flüssigkeiten haben also schon bei o Grad Celsius Spannungen von zum Teil erheblicher Größe. Es leuchtet daher ein, daß sich mit den Temperaturen, die der Abdampf von Dampfmaschinen noch besitzt, Kaltdämpse von sehr hoher Spannung erzeugen lassen.

Bei den von der Abwärmekraftmaschinengesellschast in Berlin gebauten Maschinen wurde schweflige Säure (S0₂) verwendet, hauptsächlich deshalb, weil ihre Dampsspannungen bei den in Betracht kommenden Temperaturen innerhalb geeigneter Grenzen liegen.

Es braucht wohl nicht besonders hevorgehoben zu werden, daß die Kaltdämpse, nachdem sie in der Abwärmekrastmaschine gearbeitet haben, nicht wie der gewöhnliche Wasserdamps in die Atmosphäre ausgepufft werden. Vielmehr werden die 80₂-Dämpse mit Hilfe von Kühlwasser wieder zu schwefliger Säure verflüssigt. Nimmt man an, daß die Kühlwaffertemperatur 15 Grad beträgt, so entspricht dies einer Spannung der 80₂-Dämpse von 2,87 Atmosphären. Bis aus diese Spannung herab könnten also die Schwesligsäuredämpse im Arbeitszylinder der Abwärmekraftmaschine sich ausdehnen, wenn durch den Auspuff nicht noch Reibungswiderstände entstehen würden.

Durch däs Hinzufügen einer Abwärmekrastmaschine zu einer Dampfmaschine erleidet die letztere keinerlei Veränderung, nur wird zum Kondensieren des Abdampfs kein Wasser verwendet, sondern schweflige Säure. Indem die letztere den Abdampf abkühlt und kondensiert, wird sie selbst erwärmt und verdampft.

Der Kondensator der Dampfmaschine ist also hier gleichzeitig Verdampfer, beziehungsweise Röhrendampfkessel für die Abwärmekraftmaschine.

Die Kaltdampfmaschinen kommen seit der Einführung der Abdampfturbinen kaum mehr in Betracht und haben deshalb heute nur noch historische Bedeutung.

IX

Die elektrische Starkstromtechnik

a) Die Elektromotoren Von Dr. Albert Neuburger

Die Entwicklung der elektrischen Starkstromtechnik kann man vom Jahre 1879 an datieren, in dem diejenigen Anwendungsgebiete der Starkstrommaschinen geschaffen wurden, die in ihrer Weiterentwicklung den heutigen Stand dieses Zweiges der Elektrotechnik herbeiführten. Das Jahr 1879 ist es auch, in dem Wernervon Siemens, um den Beginn einer neuen Epoche zu kennzeichnen, das eben gebrauchte und heute allgemein zur Geltung gekommene Wort „Elektrotechnik" schuf und es zum ersten Male in den Sprachgebrauch einführte. Ehe jedoch eine neue Epoche technischer Entwicklung einsetzen kann, müssen stets erst Jahre des Probierens und Studierens, Jahre der getäuschten Hoffnungen und Mißerfolge vergehen, in denen die wissenschaftlichen Grundlagen, aus denen der spätere Auffchwung hervorgehen soll, geschaffen werden.

So war es auch hier, und wenn wir den Gedankengang, der zuletzt zur Entstehung der heutigen Starkstromtechnik führen sollte, bis zu seinen ersten Anfängen zurückverfolgen, so kommen wir bis in das Jahr 1831, das Jahr der Entdeckung der elektrischen Induktion durch F a r a d a y.

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Damals schon wußte man, daß jeder elektrisch geladene Körper andere in seiner Nähe befindliche Körper derart zu beeinflussen vermag, daß sie, die vorher unelektrisch waren, nun auch elektrische Ladung annehmen. F a r a d a y übertrug diese von den elektrisch geladenen Körpern genugsam bekannte Erscheinung zum erstenmal auf in Leitern fließende elektrische Ströme. Er fand auf Grund lang fortgesetzter und mühevoll durchgeführter Untersuchungen, daß jedesmal, wenn in einem beliebigen Stromkreis ein elektrischer Strom geöffnet oder geschlossen wird, in einem in der Nähe befindlichen geschlossenen Leiter gleichfalls ein elektrischer Strom entsteht.

Diese Entdeckung verfolgte er weiter, beschrieb sie ausführlich in seinen „Researches in Electricity“ und stellte ihre

Gesetzmäßigkeiten bis zu bm letzten Konsequenzen fest.

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Wir brauchen uns mit diesen rein wissenschaftlichen Forschungen, so außerordentlich groß ihre Wichtigkeit auch ist, hier nicht weiter zu beschäftigen und bemerken nur, daß cs die Entdeckung Farad« ys war, die im Laufe der folgenden Jahre eine ganze Anzahl von Erfindern dazu - veranlaßte, elektrische Maschinen zu konstruieren.

, Abb. 258. Clarkes magnetelektrische Maschine

Wird eine Drahtspule, das ist eine mit isoliertem Kupfer vielfach spiralig umwundene Rolle, mit einen: Galvanometer, daö ist einem Instrument zum Anzeigen des elektrischen Stromes, verbunden, und stößt man (Abb. 257) in die Höhlung der Rolle einen Magnetstab rasch hinein, so zeigt die Nadel des Galvanometers durch ihre Bewegung an, daß in dem Augenblick des Stoßes durch die Drahtwindungen der Spule ein rasch vorübergehender elektrischer Strom hindurchfließt. Man nennt diese Erscheinung die Faradaysche Magnetinduktion. Auf dieser Magnetinduktion beruhten die eben erwähnten Maschinen, die meistens sogenannte magnetelektrische waren, das heißt sie bestanden aus mehreren sehr großen und kräftigen zusammengesetzten Magneten, über deren Pole ein System von Spulen rasch rotierte. Durch die Annäherung der Spulen an die Magnetpole, die in diesem Falle wie stromdurchflossene Leiter wirkten, wurden in ihnen elektrische Ströme erzeugt, die sich zu einem stärkeren Strom vereinigten, der weitergeleitet und ausgenutzt werden konnte. Unsere Abb. 258 zeigt als Beispiel einer solchen magnetelektrischen Maschine die von Clarke. Die wesentlichsten Teile bestehen in dem Induktor-magnet A und dem vor diesem sichtbaren, mit zwei Drahtspulen B und Bx ausgestatteten Anker; letzterer wird vielfach auch die „Armatur" der Maschine genannt. Mittels eines von dem Handrad angetriebenen Schnurtriebs wird der Anker in rasche Umdrehung versetzt. Hierdurch werden in den beiden dicht vor den zwei Polen des Magnets vorübergehenden Drahtspulen in gleicher Richtung durch beide Spulen fließende elektrssche Ströme induziert, so daß also der Anker bei einer halben Umdrehung einen Strom in der einen Richtung und bei der nächsten halben Umdrehung einen Strom in der entgegengesetzten Richtung in seiner Bewicklung erzeugt. Um nun einen Strom gleicher Richtung in dem äußeren Stromkreise zu erhalten, bringt Clarke noch den Kommutator oder S t r 0 m w e n d e r g an. Dieser besteht aus einem auf der Ankerwelle

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angebrachten Zylinder aus isolierendem Material (Holz, Ebonit oder dergleichen), auf dem zwei metallene Sektoren einander gegenüberstehen, aber voneinander isoliert befestigt sind und dabei über den Umfang des isolierenden Zylinders etwas emporstehen. Auf jedem dieser beiden Metallsektoren oder Segmente schleift eine aus Kupferdraht oder Kupferblechstreifen bestehende elastische Bürste a, beziehungsweise b und c. Diese Bürsten sind an einer isolierenden Platte m befestigt und in geeigneter Weise (nn) mit den Enden des äußeren Stromkreises p p verbunden.

Abb. 259,260,261. Magnetisierung durch den elektrischen Strom

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Diese Maschinen hatten jedoch noch eine Anzahl von Nachteilen: die Ströme fielen nie gleich stark aus, die Magnete erhitzten sich usw.

Eine Änderung trat in dem Augenblick ein, als W e r n e r S i e m e n s das sogenannte dynamoelektrische Prinzip entdeckte, jenes Prinzip, das die Grundlage der Konstruktion unserer heutigen Dynamomaschinen und Elektromotoren bildet.

Am 17. Januar 1867 hatte Werner Siemens der Berliner Akademie der Wissenschaften eine Abhandlung überreicht, die den Titel trug: „Über die Umwandlung von Arbeitskraft in elektrischen Strom ohne Anwendung permanenter Magnete." Der Titel dieser Schrift, in der das dynarnoelektrische Prinzip zum ersten Male niedergelegt ist, sagt eigentlich schon, worauf es sich gründet. Die Worte „ohne Anwendung permanenter Magnete" charakterisieren die Grundlage des Siemens schen Gedankengangs, der darin besteht, daß man stromerzeugende Maschinen konstruieren könne, ohne dazu Magnete mit ihren schweren und sich erhitzenden Eisenmaffen zu verwenden, wodurch dann auch die übrigen Störungen, in erster Linie die Unregelmäßigkeit der Ströme selbst, wegfallen.

Die schon vor der Entdeckung des dynamoelektrischen Prinzips konstruierten Maschinen enthielten nicht immer permanente Magnete, sondern waren vielfach auch mit Elektromagneten ausgestattet. Ein solcher Elektromagnet besteht aus einem Kern N S (Mb. 259 bis 261) aus weichem Eisen, um den ein Draht herumgewickelt ist. So oft und so lange durch diesen Draht ein Strom hindurchfließt, wird das weiche Eisen zum Magnet. Der Magnetismus verschwindet, sobald der Strom im Draht zu fließen aufhört. Die Polarität des Eisenstabs und ihre Abhängigkeit von der Stromrichtung ergibt sich aus den Abb. 259 bis 261. Wenn man eine mit Elektromagneten ausgestattete Maschine verwendete, so mußte man zur Erregung dieser Elektromagnete also immer eine Stromquelle, eine galvanische Batterie haben. Im Laufe der Zeiten ließen diese Batterien stets in ihrer Wirkung nach. Es ergaben sich also aus der Verwendung derartiger Batterien gleichfalls Mißstände aller Art, die ein weiteres Anwendungsgebiet der mit ihnen ausgestatteten Maschinen nicht zuließen.

Das Verdienst von Siemens besteht nun darin ,daß er erkannte, daß man Magnetismus in einem Elektromagneten auch auf andere Weise erzeugen und verstärken könne, als es bisher geschehen war. Zur Verstärkuitg kann der in der Maschine selbst erzeugte Strom dienen, den man nur einfach um die Magnete herumzuleiten braucht, um ihren Magnetismus ständig anwachsen zu lassen. Dies ist ja an und für sich sehr einfach; es taucht aber hier die Frage auf, woher man denn die ersten Stromimpulse nehmen soll, die nötig sind, um die Magnete zu verstärken. Sobald man in der Maschine einmal Strom hat, ist es ja verhältnismäßig leicht, diesen Strom in der eben bezeichneten Weise zur Anwendung zu bringen. Wie soll man aber den Strom selbst erzeugen, ohne einen Magnet, eine galvanische Batterie oder dergleichen zu verwenden?

In bezug auf die Lösung dieser Frage hat S i e m e n s eine geradezu geniale Idee entwickelt. Er sagte sich, daß infolge des Einflusses des Erdmagnetismus eigentlich in jedem Stücke weichen Eisens bereits ein schwacher Magnetismus vorhanden sein müsse, so daß durch einen schwachen, infolge des Erdmagnetismus vorhandenen Magnetismus bereits ein schwacher Strom entstehen müsse, wenn man einen Ring aus weichem Eisen, der mit einem Draht umwickelt ist, zwischen den beiden Schenkeln eines Hufeisenmagnets dreht. Leitet man diesen schwachen Strom um den Magnet herum, so wird dessen Magnetismus verstärkt und beeinflußt rückwirkend wieder verstärkend den JnduktionSstrom, und so tritt eine immerwährende gegenseitige Verstärkung ein, bis ein Maximum erreicht ist.

Damit war das Prinzip, auf dem sich die Elektrotechnik entwickeln sollte, gegeben. Man braucht zu dem Betrieb unserer heutigen Dynamomaschinen und Elektromotoren keinerlei Batterien und dergleichen mehr, um sie mit Strom zu speisen. Es genügt ein einfaches Andrehen, und innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit ist beim Weiterdrehen der Strom zu seiner vollen Stärke angewachsen.

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Eine weitere Vervollkommnung in bezug auf den Bau der Dynamomaschinen und Elektromotoren rührt von P a c i n o t t i her, der eine Maschine konstruierte, die die Ursache war, daß später Gramme die sogenannte „Ringarmatur" schuf, die heutzutage einen wesentlichen Bestandteil einer jeden Dynamomaschine bildet. P a c i n o t t i hatte durch seine Konstruktion den Beweis geliefert, daß man die Elektromagnete einer Dynamomaschine so anordnen könne, daß sie einen stets in derselben Richtung fließenden Strom liefern, und daß man von den bisherigen Einrichtungen, die dazu dienten, Ströme entgegengesetzter Richtung in gleichgerichtete zu verwandeln, absehen könne. Gramme bildete auf Grund dieser Erkenntnis, von der er jedoch, wie er behauptet, nichts gewußt hat, die sogenannte

„Ringarmatur" aus, eine Anordnung des elektromagnetischen Teils der Maschine, in der das Pacinot-tische Prinzip zur praktischen Ausgestaltung kommt. Abb. 262 gibt die schematische Anordnung der Grammeschen Maschine. Wie die Pfeile andeuten, werden in der Drahtspirale des im Sinne des Uhrzeigers sich drehenden Ringankers auf der linken Seite nach innen gerichtete Ströme induziert. Indem nun die einzelnen Windungen der Drahtspirale durch radiale Drähte mit den von der Welle und unter sich isolierten Stäben des Kommutators (hier auch Kollektor genannt) verbunden sind und ouf diesen Stäben beiderseits die Sammelbürsten schleifen, wird dem mit diesen Bürsten verbundenen Leitungsdraht des äußeren Stromkreises ein gleichgerichteter elektrischer Strom (Gleichstrom) zugeführt. Der von der oberen Bürste nach rechts geführte Leitungsdraht ist zuerst um den rechts befindlichen Schenkel des Feldmagnets 8 N von oben nach unten und dann in gleichem Sinne der Bewicklung um den links befindlichen Schenkel dieses Magnets von unten nach oben gewunden. Erft dann wird dieser Leitungsdraht im äußeren Stromkreis weitergeführt. Abb. 263 zeigt die praktische Ausführung der Grammeschen Maschine.

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Abb. 26z. Grammesche Maschine

Mit Beginn der siebziger Jahre des vorigen Jahrhunderts waren alle Grundlagen zur vollkommenen Entwicklung der Elektrotechnik geschaffen, die vom Jahre 1879 an ihren Aufschwung nahm, dem Jahre, in dem die Glühlampe und die Differentialbogenlampe erfunden wurden und die Vorbereitungen zum Bau der ersten elektrischen Eisenbahn begannen.

Die seinerzeit von P a c i n 0 t t i und Gramme konstruierten Dynamomaschinen sind heutzutage natürlich veraltet. Es seien daher hier einige der Haupttypen modernerer Maschinen betrachtet, deren Abarten jedoch so zahlreich sind, daß cs unmöglich ist, auf sie alle einzugehen. — Ehe wir jedoch diese Haupttypen besprechen, müssen wir uns einige charakteristische Ausdrücke merken, die an den Dynamomaschinen und Elektromotoren immer wieder auftauchen. So bezeichnet man bei ihnen die Elektromagnete auch als Feldmagnete, da sie die Ursache des Entstehens eines magnetischen Feldes sind. Ihre oft etwas verbreiterten Pole nennt man die Polschuhe. Zwischen ihnen bewegt sich der Ring (Gramme-scher Ring), der mit Drähten, den sogenannten Jnduktionspiralen, umwickelt ist, und den man den Anker der Maschine nennt. Der eiserne Ring des Ankers, auf dem die JnduktionSringe aufgewickelt find, heißt der Kern der Maschine.

Als Typus einer Dynamomaschine älteren Systems bringen wir in Abb.264 noch die Siemens-Hefner-Altenecksche Maschine. Wir sehen dort rechts und links die beiden Elektromagnet^ zwischen denen sich der Anker dreht, und aus dem Anker erkennen wir deutlich die Wicklung. Eä ergibt sich so in dieser Maschine der einfachste Typus einer Dynamomaschine. Einfaches Andrehen des Ankers genügt, um in ihm infolge der vorstehend geschilderten Einflüsse einen elektrischen Strom zu erzeugen, der aus dem vor der Maschine sichtbaren Stromsammler oder Kommutator gesammelt und durch Bürsten abgenommen wird, von wo aus er alsdann weilergeleitet werden kann.

Je nach der Art des Stromes, den die Dynamomaschinen liefern, unterscheidet man Gleichstrom Maschinen und Wechsel-, beziehungsweise Drehst r 0 m m a s ch i n e n. Bei den Gleichstrommaschinen wird ein Strom erzeugt, der nur in einer einzigen und immer derselben Richtung fortfließt; bei einer Wechselstrommaschine hmgegen ändert sich die Richtung des Stromes fortwährend. Solche Wechselstrommaschinen sind früher schon mehrfach gebaut worden. Sie wurden jedoch lange Zeit hindurch sehr vernachlässigt, und man kam erst dann wieder auf sic zurück, als man einsah, daß sie sowohl für die Beleuchtung wie für die Kraftübertragung das richtige Prinzip darstellen.

Warum die Wechselstrommaschinen für die Kraftübertragung große Wichtigkeit besitzen, haben wir bereits bei Besprechung der letzteren ausführlich dargelegt. Wir haben gesehen, daß es für die Zwecke der Kraftübertragung nötig ist, einen außerordentlich hochgespannten Strom zu besitzen, und daß sich ein solcher mit Gleichstrommaschinen nicht Herstellen läßt, weil man den Gleichstrom schwer zu transformieren vermag. Der Wechselstrom läßt sich durch Transformatoren außerordentlich hoch spannen und dann auf weite Entfernungen fortleiten.

Für die Beleuchtungszwccke hat sich der Wechselstrom im allgemeinen besser bewährt als der Gleichstrom, da bei ihm der Abbrand der Bogenlicht-Kohlen gleichmäßiger ist. Beim Gleichstrom brennt die eine Kohle, durch die der Strom zufließt, stärker ab als die andere, und man muß sie daher dicker machen. Beim Wechselstrom hingegen kann man zwei gleichmäßig dicke Kohlen verwenden, und es sind noch weitere Vorteile mit seiner Benutzung verbunden.

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' Abd. 264. Alte Siemens-Hefner-Altenecksche Trommeldynamomaschine

Das Wesen des von den Gleichstrommaschinen gelieferten Gleichstroms bedarf wohl keiner weiteren Erörterungen, da es ein Strom ist, der in seinem Leiter einfach in gleicher Richtung fortfließt. Der Wechselstrom hingegen ist komplizierter, und er wechselt, wie wir gehört haben, in jedem Augenblick so und so oft seine Richtung. Im allgemeinen verwendet

man in der Technik Wechselströme von fünfzig Perioden^ das heißt solche Wechselströme, die fünfzigmal in der Sekunde ihre Richtung wechseln. Man kann die Periodenzahl der Ströme jedoch bedeutend erhöhen. Um einen Begriff von den Eigenschaften des Wechselstroms zu bekommen, betrachten wir uns die beistehend gezeichnete Kurve, Abb. 265.

31M\ 265. Kurve des Wechselstromes

Bei a wird der Wechselstrom erzeugt. Seine Kraft steigt dann allmählich an, um bei b ihren höchsten Betrag zu erreichen und von hier an nach c abzunehmen. Bei c ist der Nullpunkt erreicht, und es tritt gleichzeitig die Umkehrung ein. Der Strom hat nun gerade die entgegengesetzte Richtung, er wächst allmählich an bis d, nimmt dann ab bis zum Nullpunkt e, wechselt wieder die Richtung, steigt an bis f usw. Werden mehrere Wechselströme, die ihre Richtung zu verschiedenen Zeiten wechseln, miteinander kombiniert, so erhält man den Mehrphasen- oder Drehstrom, so benannt, um ihn von dem gewöhnlichen Einphasenstrom zu unterscheiden.

Während die Gleichstrommaschinen gewöhnlich als „D y n a nt 0 s" bezeichnet werden, hat sich für die Wechselstrom- und Drehstrommaschinen der Ausdruck „Generatoren" eingebürgert. Erfolgt der Antneb mit Hilfe einer Turbine, wobei dann Turbine und Stromerzeuger auf derselben Welle sitzen, so nennt man diese Vereinigung zweier verschiedenen und doch auf das innigste zusammen arbeitenden Maschinen „Turbodynam 0".

Namentlich im Bau großer Wechsel- und Drehstrommaschineit sind in neuerer Zeit, insbesondere in Deutschland, ganz beträchtliche Fortschritte gemacht worden. So hat zum Beispiel während des Krieges die Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft in Berlin unter den schwierigsten Umständen die größte Turbodynamo der Welt erbaut. Vor Kriegsbeginn gab es im ganzen zwei oder drei Riesen-generatoren von einer Leistung von je 25000Pferdekräften. Die erwähnte, während des Krieges hergestellte Turbodynamo der „A.E.G." arbeitet mit 75000 Pferdekräften (vergl. Abb. 266, sowie die Kunstbeilage). Sie ist in einem rheinischen Elektrizitätswerk zur Aufstellung gekommen. Der von ihr gelieferte Strom würde ausreichen, um eine ganze Provinz mit elektnschem Strom für die Zwecke der Beleuchtung und des Antriebs von Maschinen zu versorgen. Die Dynamo alleiit wiegt 225000 Kilogramm, ihr beweglicher innerer Teil 49000 Kilogramm, bei einer Länge von 9 Meter und einem Durchmesser von 2,2 Meter. Diese schwere Masse wurde in der Fabrik auf ihre Festigkett geprüft, wo man sie trotz ihres Hoheit Gewichts in rasend schnelle Umdrehungen versetzte. Die Umlaufzahl betrug 1500 in der Minute. Mit einzelnen der Teile wurden Versuche bis zu 2000 und 2400 Umdrehungen vorgenommen. Normal macht die Maschine 1000 Umdrehungen in der Minute. Die Spannung des erzeugten Stroms beläuft sich auf 7000 Volt.

Die zum Antrieb der Maschine dienende Dampfturbine enthält zehn Räder voir 3400 bis 3800 Millimeter Durchmesser; dies entspricht einer Umlaufgeschwindigkeit von etwa 180 bis 220 Meter in der Sekunde. Das Gewicht einer Turbine beträgt 250 Tonnen.

Während dle Dynamomaschinen die Erzeugung des elektrischen Stromes bezwecken, dienen die Elektromotoren dazu, den bereits vorhandenen elektrischen Strom i n A r b e i t umzusetzen. Ein Elektromotor unterscheidet sich von einer Dynamomaschine im großen und ganzen überhaupt nicht. Die Siemenssche Dynamomaschine besteht aus einem Anker, der sich zwischen zwei Elektromagneten dreht. Der hierbei entstehende Strom dient zur Verstärkung des Magnetismus. Dieser und die Elektromagneten wirken wiederum verstärkend

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Abb. 267. Walzwerkantrieb (Gleichstrommotor) von Felten & Guillanme in Diemlach (Steiermark)

auf den im Anker erregten Jnduktwmstrom. Drehen wir nun bei einer derartigen Anordnung den Anker nicht, sondern verfahren wir umgekehrt, daß wir von außen her einen Strom in die Feldmagnete hineinleiten, so wird deren Magnetismus erregend auf den Anker einwirken, und es wird dort ein Strom entstehen. Dieser Strom bewirkt, daß sich der Anker magnetisiert und sich dreht. Daher kann man jede Dynamomaschine auch als Elektromotor benutzen, wenn man.

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anstatt den Anker zu drehen, Strom in die Feldmagnete hineinleitet. Ein Elektromotor tu a n-deltalso elektrische Kraft in Bewegung um, während bei der Dyna-

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Abb. 269. Drehstrommaschine von 4000 Pferdekräften der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft in Berlin

Die Maschine selbst bleibt in beiden Fällen dieselbe. Der Unterschied liegt nur darin, daß wir zuin Antrieb einer Dynamomaschine noch eine besondere Maschine aufstellen müssen, die die Drehung des Ankers bewirkt, daß wir hingegen bei einem Elektromotor irgendeine elektrische Kraftquelle zur Verfügung haben müssen, aus der wir die zu seiner Inbetriebsetzung nötige elektrische Kraft beziehen.

Ein prinzipieller Unterschied ist also zwischen Dynamomaschine und Elektromotor nicht vorhanden. Die Konstruktion ist bei beiden auch so ziemlich dieselbe. In der Technik ist man jedoch insofern genötigt, einen Unterschied zwischen beiden zu machen, als der für den Elektromotor zur Verfügung stehende Raum vielfach ein sehr kleiner ist.

Der Elektromotor, der unter einem Straßenbahnwagen angebracht ist, kann natürlich nicht allzu groß sein, da er sonst außerordentlich viel Platz in Anspruch nehmen würde. Er darf auch nicht zu schwer sein, denn sonst würden ja für seinen Transport solche Mengen von Kraft sich als nötig erweisen, daß von einem rationellen Betrieb keine Rede mehr sein könnte. Bleibt deshalb auch die Konstruktion von Dynamomaschinen und Motoren prinzipiell die gleiche, so macht man doch die Elektromotoren aus den eben angeführten rein praktischen Gründen leichter und kleiner als die Dynamomaschinen. Auch die Geschwindigkeit, mit der der Anker rotiert, muß bei ihnen eine andere sein als bei diesen,

da ja die Natur der vom Elektromotor bedingten Arbeitsleistung die Jnnehaltung ganz besonderer Geschwindigkeitsgrenzen bedingt.

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Es gibt Dynamomaschinen, die man ohne weiteres als Elektromotoren benutzen kann. Diese nennt man Trieb-Maschinen. Sie finden jedoch nur verhältnismäßig selten Verwendung. Meist werden die Elektromotoren je nach dem Zwecke, dem sie dienen sollen, in besonderen Ausführungen hergestellt.

Abb. 270. Elektrischer Tischventilator

Wie man bei den Dynamomaschinen Gleichstrom-, Wechselstrom- und Drehstrom-maschinen unterscheidet, so unterscheidet man auch die Elektromotoren in Gleich-st r o m- (Abb. 267), Wechselstrom- (Abb. 268) u n d Drehstrommotoren (Abb. 269).

Es ist natürlich vollkommen unmöglich, das Riesengebiet der Verwendung des Elektromotors auch nur einigermaßen erschöpfend zu behandeln, umso weniger, da sich ständig neue Anwendungsformen und neue Anwendungsmöglichkeiten ergeben.

Unter den Elektromotoren unterscheidet man ferner zunächst die sogenannten kleinen Motoren, die für Leistungen bis zu einer Pferdekraft hergestellt werden. Diese dienen zum Betrieb von kleinen Ventilatoren (Abb. 270), von Spielzeugen, ferner von klemm Maschinen, wie zum Beispiel N ä h m a s ch i n en, kleinen Werkzeugmaschinen usw. Man kann einen derartigen Motor entweder direkt mit der Welle der Maschine, die er antreiben soll, kuppeln, oder man kann, wenn dies erforderlich ist, Transmissionen oder Übersetzungen anbringen, durch die eine Regelung der Geschwindigkeit stattfinden kann. Unsere Abb. 271 führt uns in eine Gleichstromwickelei für Kleinmotoren der Siemens-Schuckert-werke zu Berlin. Im allgemeinen erfordert die Verwendung des Elektromotors bedeutend weniger Transmissionen oder Übersetzungen als die anderer Antriebmaschinen, weil er außerordentlich hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten sich anzupassen vermag. Maschinen, die mit sehr großer Umlaufgeschwindigkeit arbeiten, sind zum Beispiel die Zentrifugen, wie man sie vielfach in Molkereien und chemischen Fabriken hat, um Flüssigkeiten mit verschieden hohem spezifischen Gewicht zu trennen. Auch Ientrifugalpumpen, sowie manche Arten von Staubabsaugern arbeiten mit großer Umlaufgeschwindigkeit.

Haben wir m den Anlagen an den Nragarafällen das größte durch die Ausnutzung der Wasserkräfte betriebene Kraftwerk der Welt kennen gelernt, so wurde während des Krieges in Deutschland das größte Dampfkraftwerk der Welt bei Golpa-Ischornewitz in der Nähe von Bitterfeld erbaut (Abb. 272). Dieses Kraftwerk steht inmitten des mitteldeutschen Braunkohlenreviers, so daß in ihm die Braunkohle sofort am Ort ihrer Gewinnung ausgenutzt wird und die hohen Transportkosten für sie wegfallen. Dagegen wird der erzeugte Strom in weite Fernen geleitet. Die gesamte Leistungsfähigkeit des Werkes stellte sich nach seinem im Jahre 1919 erfolgten Ausbau auf 180000 Kilowatt, doch ist ein weiterer Ausbau geplant und bereits in die Wege geleitet. Der zum Betrieb des Werkes dienende Dampf wird in vier Kesselhäusern von je 80 Meter Länge erzeugt, über

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Abb. 272. Kraftwerk Golpa-Ischornewltz, von dem aus die Energie 132 Kilometer weit »ach Berlin übertragen wird

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denen sich neun Schornsteine von je 100 Meter Höhe erheben. In jedem Kesselhaus stehen zur Dampferzeugung sechzehn Kessel von je 500 Quadratmeter Heizfläche zur Verfügung, so daß also die ganze Anlage nicht weniger als vierundsechzig Kessel enthält. Die Kohle wird den Kesselhäusern direkt durch eine Kettenbahn zugeführt. Sie wird in einem Brecherhaus gebrochen und in Bunker befördert, von wo aus sie durch Fallrohre zu den Feuerungen gelangt. Die Kraft-erzeugung erfolgt durch acht Turbodynamos, von denen jede 22 500 Kilowatt leistet. Die Generatoren liefern Drehstrom von 6600 Volt. Um das für die Dampfturbinen benötigte Wasser zu kondensieren, sind 11 je 35 Meter hohe Kühltürme angebracht, von denen jeder eine Grundfläche von 725 Quadratmeter bedeckt. Jeder einzelne Kühlturm kann in der Stunde 3800 Kubikmeter Wasser kondensieren. Der Strom wird auf 110 000 Volt gespannt und durch eine Fernleitung (Abb.273) von 132 Kilometer Länge

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Bei all diesen Arten von Maschinen kann Per Elektromotor direkt auf ihre Welle aufgesetzt werden, und man braucht nicht, wie bei anderen Antrieben, noch Riemen oder Räder zwischenzuschalten. —

Abb. 274. Elektromotor zum Antrieb von Holzbearbeitungsmaschinen

Eine außerordentliche Wichtigkeit hat der Elektromotor für den Betrieb von Werkzeugmaschinen aller Art erlangt. Man treibt damit Drehbänke, Hobelmaschinen, Bohrmaschinen, Schnellpressen usw. an (Abb. 274 und 275). Werden Arbeitsleistungen an verschiedenen Orten verlangt, so wird der Elektromotor transportabel ausgeführt (Abb. 276). Auch die Landwirtschaft macht vom Elektromotor ausgiebigen Gebrauch. Immer mehr bürgert sich der elektrische Antrieb von Pumpen, Dreschmaschinen, Häckselschneidemaschinen, ja sogar Schermaschinen zum Scheren von Schafen usw. ein, und wenn auch bereits im Jahre 1871 ein elektrischer Pflug konstruiert worden ist, so ist doch erst in neuerer Zeit dessen Ausgestaltung mit Hilfe des elektromotorischen Antriebs derart vervollkommnet worden, daß er nunmehr imstande ist, dem Dampfpflug erfolgreich Konkurrenz zu machen. Die Vorteile, die die Verwendung des Elektromotors ganz besonders für die Landwirtschaft zeitigt, kommen in ihr deshalb ganz hervorragend zur Geltung, weil bei ihr die Konzentration der Arbeit auf engen Raum, wie wir sie in den Fabriken finden, vollkommen fehlt.

Die einfachste Art des elektrischen Aufzugs (Abb. 277) ist die elektrische Winde, die sowohl für Personen- wie für Laftenaufzüge Verwendung findet. Ihre im vollsten Sinne des Wortes „höchsten" Leistungen vollbringt sic wohl in Amerika in den Wolkenkratzern, die jetzt bis zur Höhe von vierzig Stockwerken und darüber aufgeführt werden, und in denen sich turmhoch über der Erde Lagerräume, ja sogar Pferdeställe usw. befinden.

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Abb. 275. Elektromotoren-Antrieb in einer Zuckerfabrik. (Schnitzeltrocknung)

Elektrische Krane sind jetzt vielfach aufgestellt, und man entladet und beladet mit ihnen Schiffe, Eisenbahnwagen usw. In Eisenwerken bildet man sie vielfach derart aus, daß anstatt der Zange oder des Greifers an ihnen ein Elektromagnet angebracht ist. Dieser wird auf die zu hebenden Eisenmasseir niedergelassen, und dann wird durch ihn Strom hindurchgeschickt. Hierdurch wird er magnetisch, zieht die Eisenbarren an, die dann mittels des Krans an den Ort ihrer Bestimmung bewegt werden, wo sie durch einfaches Abstellen des Stromes vom Elektromagnet abfallen.

Auch einzelne Industriezweige, die mit größeren Maschinen arbeiten, wenden sich immer mehr dem Betrieb mit Elektromotoren zu.

Die glühenden Eisenmaffen, die aus dem Hochofen oder sonstigen Ofen der Eisenwerke kommen, werden in den Walzwerken zu Platten oder Stangen ausgewalzt. Hierzu dienen die sogenannten „Walzenstraßen", zwei schwere eiserne Rollen, die so angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen immer schmäler werdenden Spalt oder besonders ausgestaltete, gleichfalls immer schmäler werdende Öffnungen freilassen. Zum Antrieb dieser Walzenstraßen hat sich der Elektromotor als ganz besonders vorteilhaft erwiesen, und, trotzdem zu ihrer Bewegung gewaltige Kräfte nötig sind, bildet sich der elektrische Walzenstraßenantrieb immer mehr zu einer ständigen Einrichtung der Hütten- und Walzwerke aus.

Die Vorteile des Elektromotors gegenüber anderen Motoren bestehen hauptsächlich in seinem geringen Raumbedarf, in seiner bis zu einer gewissen Grenze leichten Beweglichkeit und vor allem in seiner steten Betrieböbereitschaft. Hierzu kommen seine leichte Anpassungsfähigkeit an hohe Umlaufgeschwindigkeiten und seine geringe Reparaturbedürftigkeit. Diese Umstände sind es auch, die dem

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2Ibb. 276. Fahrbarer Motor, auf einen Schiebkarren montiert

Elektromotor eine große Zukunft versprechen, und zwar auf einem Gebiet, das sich jetzt noch in den Stadien seiner Entwicklung befindet.

Wir meinen hiermit die elektrischen Fernschnellbahnen. Als deren Vorläufer können wir die elektrischen Straßenbahnwagen betrachten, bei denen die Verwendung des Elektromotors für Beförderungszwecke zu hoher Vollkommenheit ausgestaltet worden ist. Es handelt sich jedoch hier immer nur um kleinere Motoren und kleine Lasten und vor allem um kleinere Geschwindigkeiten. Die auf der Versuchstrecke Marienfelde-Zoffen bei Berlin im Jahre 1903 seitens der Studiengesellschaft für elektrische Schnellbahnen durchgeführten Versuche haben aber ergeben, daß man unter Verwendung geeigneter Elektromotoren Geschwindigkeiten bis zu 210 Kilometer in der Stunde zu erreichen vermag, und daß sich

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Abb. 277. Der elektrische Aufzug am Bürgenstock mit Blick auf den Vierwaldstätter See und Luzern. Nach einer Photographie von Wehrli A.-G. in Kilchberg-Zürich

damit neue Aussichten für die gesamte Zukunft unseres Verkehrswesens eröffnen.

Neben den Maschinen zur Erzeugung der elektrischen Kräfte den Dynamomaschinen^ und denjenigen zu ihrer Ausnutzung, den Elektromotoren, bedient sich die Elektrotechnik und insbesondere die Starkstromtechnik noch einer Anzahl weiterer Vorrichtungen. Es sind dies teils Vorrichtungen zur Umwandlung der elektrischen Kraft, die sogenannten Transformatoren, teils solche zu ihrer Aufspeicherung, die Akkumulatoren.

Die Transformatoren haben den Zweck, Strom von hoher Spannung und niederer Stromstärke in solchen hoher Stromstärke und niederer Spannung zu verwandeln und umgekehrt. Das Prinzip, aus dem sie beruhen, geht wieder aus die bereits am Eingang dieses Kapitels erwähnten, 1831 von Faraday entdeckten Gesetze der elektrischen Induktion zurück. Leitet man durch einen geschlossenen Draht einen elektrischen Strom, und befindet sich in seiner Nähe ein anderer geschlossener Draht, so wird in diesem nach dem Gesetz, das wir oben wiedergegeben haben, ein Strom entstehen, so oft man den Strom im ersten Draht öffnet oder schließt. Da der Strom im zweiten Drahte, der Jnduktions-strom, nur beim öffnen und Schließen entsteht, so wissen wir auch sofort, warum man nur Wechselstrom transformieren kann, Gleichstrom hingegen nicht. Der Gleichstrom fließt ununterbrochen, während der Wechselstrom immer von neuem entsteht und vergeht, was einem Öffnen und Schließen gleichkommt. Durch die Wahl der Länge der Drähte, sowie durch die ihrer Dicke haben wir es in der Hand, die Ströme ganz beliebig zu transformieren. Bei einem Transformator nennt man den Draht, durch den der ursprüngliche Strom, der Primärstrom, fließt, die Primärwicklung, und da er um einen eisernen Kern herumgewickelt ist, so nennt man diesen Kern den Primärkern. Um ihn herum ist aus eine Spule der zweite Draht ausgewickelt, der Sekundärdraht. Je weniger Windungen der Primärdraht hat und je dicker er ist und je dünner der Sekundärdraht ist und je mehr Wicklungen er hat, desto höher gespannt wird der aus ihm hervorgehende Strom, der sogenannte Sekundärstrom.

Bei manchen Transformatoren sind viele Kilometer von Sekundärdraht verwendet, und man erreicht hierdurch eine außerordentlich hohe Spannung des Stromes. Wie man einen niedriggespannten Strom dadurch, daß man ihn in den Primärdraht hineinsendet und aus dem Sekundärdraht einen induzierten Strom abnimmt, sehr hoch transformieren kann, so kann man umgekehrt auch einen hochgespannten Strom dadurch wieder aus niedrige Spannung bringen, daß man ihn in den Sekundärdraht leitet und aus dem Primärdraht abnimmt. Einen Transformator, bei dem das erstere der Fall ist, nennt man einen Hochspannungstransformator; einen solchen, bei dem das letztere stattfindet, bei dem also hochgespannte Ströme in niedriggespannte verwandelt werden, nennt man einen Niederspannungstransformator. Jede Kraftübertragung arbeitet mit beiden. Der aus der Maschine kommende Strom wird zuerst in einem Hoch-spannungstranösormator in hochgespannten Strom verwandelt, dann sortge-leitet und in einem Niederspannungstranssormator wieder in niedriggespannten

Strom, rote er eben zum Betrieb der Elektromotoren verwendet werden kann, in sogenannten „Gebrauchstrom" oder „Arbeitstrom" umgesetzt. Große Verluste an Strom sind hierbei nicht zu befürchten, da unsere modernen Transfor-inatoren außerordentlich günstige Wirkungsgrade ausweisen, und in ihnen daher nur sehr wenig Strom verloren geht.

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Abb. 278. Ringförmiger Transformator

Die Konstruktion eines Transformators ist deshalb im Prinzip eine ziemlich einfache. Er besteht aus einer aus starkem Draht uitd wenigett Windungen hergestellten Primärwicklung und aus einer Sekundärwicklung, die darum herumgelegt ist und die, wie bereits erwähnt, oft viele Kilometer dünnen Drahtes enthält. Das Ganze wird danit m einen Kasten eingeschlossen, der mit Dl gefüllt ist, das als Jsoliermittel dient und den Zweck hat, Verluste an Strom zu verhindern. Abb. 278 läßt die prinzipielle Einrichtung eines Transformators gut erkennen. Bei diesem früher von der Firma Ganz & Co. in Budapest hergestellten Transformator sind die Primärspulen 11' und die Sekundärspulen IIII" auf den aus dünnen Eisendrähten bestehenden Kern als Spulen u und b aus isoliertem dicken und dünnen Kupferdraht abwechselnd nebeneinander aufgewickelt. Die Abb. 279 und 280 stellen einen Transformator von 750 000 Volt dar, der dazu dient, Kabel und Oberleitungsisolatoren auf ihre Betriebsicherheit zu prüfen.

Wenn wir vorher sagten, daß man nur Wechselstrom transformieren könne, so ist dies nur bedingt richtig. Mittels der erwähnten Transformatoren können wir Gleichstrom allerdings nicht transformiereit, da dieser, solange er nicht geöffnet und geschlossen, also unterbrochen wird, keine Jnduktionswirkung ausübt, und da ja die beschriebenen Transformatoren ausschließlich auf Induktions-Wirkungen beruhen. Will man jedoch Gleichstrom transformieren, so muH man sich auf andere Weise helfen. Dies geschieht gewöhnlich in der Art, daß man zwei verschiedene Gleichstrommaschinen auf dieselbe Welle auffetzt. In die Hoch-spannungömaschine wird der hochgespannte Gleichstrom hineingeleitet, und sie treibt als Elektromotor die Welle an, auf der der Anker der Niederspannungsmaschine aufgebracht ist. Aus dieser geht dann der niedriger gespannte Gleichstrom hervor. Das, was man also beim Wechselstromtransformator durch zwei Drahtwicklungen erreicht, erzielt man bei der Transformation des Gleichstroms durch zwei auf derselben Welle sitzende Gleichstrommaschinen. Von diesen entspricht die Niederspannungsmaschine der Primärspule, die Hochspannungsmaschine der Sekundärspule des Wechselstromtransformators.

Eine für die Fortleitung des hochgespannten elektrischen Stromes äußerst wichtige Einrichtung sind die sogenannten „Isolatoren". Würde man die dünnen Drähte, in denen der hochgespannte Strom dahinfließt, ohne weiteres an Stangen oder sonstwo befestigen, so würde der Strom niemals an seinem Bestimmungsort ankommen, sondern in die Erde abgeleitet werden. Man bringt deshalb bei allen Freileitungen Isolatoren an, das heißt Porzellankörper, an denen der Leitungs draht angebunden wird. Die Gestalt dieser Isolatoren ist eine sehr mannigfache, und ebenso ist die Art und Weise ihrer Befestigung mittels der sogenannten „Jsolatorenstützen" an den Leitungsmasten eine sehr vielgestaltige. Für Hochspannungsleitungen verwendete man früher Dlisolatoren, das heißt Porzellanglocken, die unterhalb des glockenförmig gestalteten Teiles mit einer Rinne versehen waren, in die £>t eingegossen wurde. Da die Feuchtigkeit ein guter Leiter der Elektrizität ist, so sollte durch diese Anordnung ihr Einfluß ausgeschaltet werden. Der auffallende Regen tropfte von der Glocke ab, und wenn sich noch Feuchtigkeit unter ihr ansammelte, so sank sie unter das Dl, das über ihr eine ständig isolierende Schicht bildete. Bei manchen Isolatoren war auch eine mit Dl getränkte Schicht eingefügt. Jetzt ist man von diesen Dlisolatoren abgekommen und verwendet durchweg trockene Isolatoren (Abb. 281), die in der Regel in Form mehrfach übereinandergestülpter Porzellanglocken in oft riesenhaften Abmessungen ausgeführt werden. Vor der Inbetriebnahme werden sie aufs sorgfältigste geprüft, einem künstlichen Regen ausgesetzt usw. Je nachdem diese Porzellanglocken auf ihren Stützen befestigt sind oder an ihnen hängen, unterscheidet man stehende Isolatoren, kurzweg „Glockenisolatoren" genannt, und sogenannte „Hängeisolatoren", die für sehr hohe Spannungen in Anwendung kommen und aus mehreren, untereinander verbundenen Einzelteilen bestehen (Abb. 282 und 283). Der oberste ist am Leitungsträger aufgehängt, während der unterste die Leitung selbst trägt.

Abb. 279. Aeußere Ansicht eines Transformators für eine Spannung von 750000 Volt

Die Isolatoren werden entweder auf hölzernen oder auf eisernen Masten oder Gerüsten befestigt. In neuester Zeit hat man begonnen, Masten aus Glas anzufertigen, die dem Faulen, beziehungsweise Rosten nicht ausgesetzt sind. Der Leitungödraht besteht aus Kupfer, neuerdings verwendet man statt dessen vielfach Drähte aus dem billigeren und leichteren Aluminium.

In vielen Fällen ist es nötig, den Strom aufzuspeichern. Diesem Zwecke dienen die Akkumulatoren, die bereits im Jahre 1850 erfunden wurden, die aber erst 1859 durch Plauts in eine für technische Zwecke brauchbare Form gebracht worden sind.

Ein Akkumulator ist ein galvanisches Element, das sich jedoch von den gewöhnlichen galvanischen Elementen dadurch unterscheidet, daß man in ihm elektrische Ströme aufspeichern und sie nach Bedarf wieder entnehmen kann. Die gewöhnlichen Akkumulatoren, die sogenannten Bleiakkumulatoren, bestehen aus einem mit verdünnter Schwefelsäure gefüllten Gefäß, in das eine Anzahl von Bleigittern eingehängt ist, von denen immer je eines mit braunem Bleisuperoxyd, das andere hingegen mit schwammigem Blei an der Oberfläche bedeckt ist. Die ersteren Plattensind die positiven, die letzteren die negativen (M.284).

Abb. 280. Der Transformator von 750000 Volt ohne Oelkasten

Leitet man in einen derartigen Akkumulator den . elektrischen Strom hinein, so gehen in der Schwefelsäure sowohl wie auf den Bleiplatten chemische Umsetzungen vor sich, die nach dem oben dargelegten Gesetz von der Umwandlung der Energie

auf eine Aufspeicherung von Energie in Form chemischer Stoffe hinauslaufen. Entnimmt man dem Akkumulator

Abb. 281. Durchschnitt eines Isolators für Hochspannung

Ströme, so tritt eine abermalige Umlagerung der gebildeten chemischen Produkte ein, wobei elektrische Energie frei wird, die solange aus dem Akkumulator herauögeleitet werden kann, bis ein gewisses Moment des Stillstands erreicht ist, woraus dann wieder mit der Neuladung begonnen werden muß. Die Akkumulatoren haben sich für die verschiedensten Zwecke außerordentlich eingebürgert, leider jedoch nicht in dem Maße, wie es wünschenswert wäre. Eine sehr ausgedehnte Verbreitung können sie deshalb nicht erlangen, weil sie infolge des hohen Gewichts der zu ihrer Herstellung verwendeten Bleiplatten außerordentlich schwer sind und daher ihr Transport große Kosten verursacht.

Will man zum Beispiel einen Kraftwagen, ein sogenanntes Elektromobil, oder einen Straßenbahnwagen mittete Akkumulatoren betreiben, so inuß man hierzu eine ziemlich große Batterie verwenden, also ziemliche Mengen von Blei und Schweselsäureständigtranöportieren. Hierdurch vermehrt sich das sogenannte „tote Gewicht" der genannten Wagen, und ihre Fortbewegung erfordert einen großen Kraftaufwand. Außerdem kommt noch hinzu, daß die Akkumulatoren Erschütterungen sehr schlecht vertragen, hierdurch leicht Teilchen des schwammigen Bleis oder des Bleisuperoxyds sich aus den Platten herauslösen, zu Boden fallen und dort Kurzschlüsse verursachen. Unter einem Kurzschluß versteht man in der Elektrotechnik einen Ausgleich elektrischerSpan-nungen an solchen Stellen, an denen er nicht stattfinden soll. Neuerdings sind trotzdem die Akkumulatoren in schnell zunehmendem Maße zum Betrieb der Triebwagen der Eisenbahnen in Benutzung genommen worden. Auch betreibt man mit

sondere auch solche für Eisenbahnwagen, wo man sie allerdings, da bei ihr die Form

ihnen kleine Beleuchtungsanlagen, insbe- m- ²⁸²- Hängeisolator für hunderttausend Volt Spannung, aus mehrere» Glocken zusammengesetzt, unter denen das Kabel angebracht ist

des transportablen Akkumulators zur Anwendung kommen mufj, jetzt durch auf der Lokomotive oder auf der Achse der Wagenräder angebrachte Dynamomaschinen zu ersetzen sucht. Unsere Abb. 285 zeigt den Akkumulatorenraum der von Siemens & Halske A.G. erbauten Zentralstation Kopenhagen-Goterö-

gade.

Abb. 283. Kabelturm mit Hängeisolatoren für elektrische Spannung von hunderttausend Volt

In neuerer Zeit setzte man große Hoffnungen auf die sogenannten „leichten Akkumulatoren"/ die den eben geschilderten hauptsächlichsten Mißstand des Bleiakkumulators, nämlich das schwere Gewicht, vermeiden sollten. Unter den Konstrukteuren derartiger leichter Akkumulatoren ist vor allem der Schwede Jungner zu nennen, dessen Akkumulator mit Platten ausgestattet war, die anstatt aus dem schweren Blei aus leichteren Materialien bestanden. In ähnlicher Weise ersetzte auch E d i s 0 n bei seinem Akkumulator die Bleiplatten durch solche aus fein verteiltem Eisen und einer Nickelverbindung. Die Edisonakkumulatoren (Abb. 286) sind in mechanischer Hinsicht, das heißt in bezug auf ihre Einzelteile, aufs vorzüglichste ausgearbeitet.

Eine sehr wichtige Rolle spielen die Akkumulatoren als sogenannte P u s f erbat t e r i e n. In der Technik kommt es nämlich sehr häufig vor, daß die zum Betrieb irgendwelcher Maschinenaggregate verwendeten Dynamomaschinen plötzlich große Stromstöße aufzunehmen haben, wobei man unter Stromstoß ein plötzliches starkes Ansteigen der Stromstärke zu verstehen hat. Dies ist zum Beispiel der Fall beim Betrieb von Fördermaschinen, elektrischen Kranen usw.,

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Abb. 284. Akkumulatorenbatterie

sowie auch bei Beleuchtungsanlagen,wenn plötzlich viele Lampen auf einmal eingeschaltet werden. Dann kommt es vor, daß die Stromstärke der Maschinein einem Moment der ungleichen Belastung außer-

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Abb. 285. Akkumulatorenraum der Zentralstation Kopenhagen-Gotersgade

ordentlich hoch ansteigt, und da dies nach Möglichkeit vermieden werden und der Gang der Maschine möglichst gleichmäßig gestaltet werden soll, schaltet man hier parallel zu den Maschinen eine Akkumulatorenbatterie, die sogenannte Pufferbatterie, die dann den Stromstoß aufnimmt, ein.

Aber nicht nur bei Dynamomaschinen lassen sich mit Hilfe der Akkumulatoren Ungleichheiten ausgleichen, sondern auch in sehr vielen anderen Fällen, insbesondere da, wo keine regelmäßige Betriebskraft zur Verfügung steht.

Nehmen wir zum Beispiel an, in einem landwirtschaftlichen Betrieb sei ein Windmotor aufgestellt, der zugleich die für eine kleine elektrische Beleuchtungsanlage nötige Kraft schaffen soll. Nun weht aber der Wind nicht immer mit gleicher Stärke, und manchmal bleibt er ganz aus. Die Dynamomaschine, die durch den Windmotor angetrieben wird, kann deshalb nicht immer und vor allem nicht immer in einer für die Belastung genügenden Weise laufen. Deshalb sieht man bei derartigen Anlagen mit unregelmäßiger oder zuweilen ganz aussetzender Betriebskraft eine Akkumulatorenbatterie vor. Solange der Wind weht, läßt man die Maschine gehen, und der durch sie erzeugte elektrische Strom wird in der Akkumulatorenbatterie aufgespeichert, aus der man ihn dann ganz nach Bedarf entnimmt. Dynamomaschinen, Elektromotoren,Transformatoren, Fernleitung und

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Abb. 286. Der leichte Akkumulator von Edison

Akkumulatoren stellen im wesentlichen jene Hilfsmittel dar, durch die die Erzeugung und Ausnutzung des elektrischen Stromes für Licht- und Kraftzwecke erfolgt. Durch sie vermag der Mensch den Strom zu meistern, er vermag ihm jede beliebige Spannung und Stärke zu geben, er vermag sich durch sie unabhängig zu machen von allen Zufälligkeiten der natürlichen Kräfte. Mit ihrer Hilfe kann er den Strom auf weite Entfernungen senden und an anderen Orten als an denen, wo er erzeugt wurde, ausnutzen. Mit Dynamomaschine, Elektromotor, Transformator und Akkumulatorenbatterien, sowie mit Schalteinrichtungen der verschiedensten Art sind deshalb auch die meisten elektrischen Zentralen und Kraftübertragungswerke ausgestattet. Diese Zentralen, beziehungsweise Kraftübertragungswerke werden jetzt vielfach, da sie ihren Strom über ganze Ländergebiete verteilen. Überlandzentralen genannt.

Die berühmteste unter den mit Wasserkraft betriebenen Zentralen der Welt ist die an den Niagarafällen. Sie ist in dem den Wassermotoren gewidmeten Kapitel eingehend beschrieben.

b) Die Gefahren des elektrischen Stromes Von Univ.- Prof. Dr. S. Jellinek

Wenngleich die Elektrizität prozentual weitaus weniger Opfer fordert als beispielsweise die Gastechnik, Dampftechnik und andere moderne Betriebsarten, so erfordern doch die elektrischen Unfälle eine außerordentliche ärztliche Beachtung, und zwar deshalb, weil sie sowohl in klinischer als auch in pathologischanatomischer Hinsicht eine Sonderstellung einnehmen, und weil sie auch der Hygiene ganz neue Gesichtspunkte eröffnen. Die durch Elektrizität verursachten Verletzungen und Krankheitsformen unterscheiden sich in vielfacher Hinsicht von den bisher bekannten Krankheitsbildern. So werden zum Beispiel die im Bereiche der äußeren Hülle auftretenden Verletzungen ganz allgemein als Brandwunden bezeichnet, trotzdem sie sich in jeder Hinsicht von ihnen unterscheiden: Sie sind nicht schmerzhaft, die in ihrem Bereich befindlichen Haare sind unversehrt und anderes mehr. Solche Verletzungen der Haut werden als elektrische Strommarken bezeichnet, sie haben eine bessere Heilungötendenz als Brandwunden und hinterlassen gar keine oder nicht schrumpfende, schöne Narben. Auch Störungen der Jnnenorgane, des Herzens, der Niere, des Nervensystems usw., sind durch hohe Rückbildungshäufigkeit ausgezeichnet.

Der elektrische Strom, der vom menschlichen Geist beherrscht und mit wunderbarer Präzision in sichere Bahnen gelenkt wird, verläßt mitunter den vorgeschriebenen Weg: in diesem Augenblick entsteht die Gefahr.

Diese Gefahr fließt gewöhnlich aus drei Quellgebieten: Am meisten sind es menschlicheSchwächen, Leichtsinn, Unkenntnis und Geringschätzung der Gefahr, Ermüdung, Gedankenlosigkeit und ähnliches mehr; dann sind cs Fehler der Installation und des Materials und schließlich kommen in Betracht I u f ä l l i g k e i t e n, die nicht vorauszusehen oder schwer vermeidbar sind.

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Abb. 287. Durch den elektrischen Strom verursachte Unfälle

An einer Reihe von Beispielen wollen wir dies dartun und dadurch gleichzeitig vor Augen führen, daß sich das Gefahrenrisiko des elektrischen Stromes erklecklich verringern läßt.

Abb. 2871 stellt einen Unfall der ersten Gefahrenquelle dar: Ein Bursche berührte mit einer feuchten Hopfenstange einen Draht, der Hochspannung von 5000 Volt (Drehstrom) führte, und büßte seinen jugendlichen Unverstand mit dem Tode. Die zweite Gefahrenquelle findet ihren Ausdruck in Abb. 287II. Ein in der mit Wasser gefüllten Badewanne befindliches Mädchen berührt die Fassung einer elektrischen Kipplampe. Das Gewinde der Glühlampe ist stromführend; das Mädchen, das sich in der durch das Ableitungsrohr mit der Erde in Verbindung stehenden Metallwanne befindet, stellt durch ihren

und die erste Hilfeleistung bei solchen

Körper Erdschluß her; die elektrische Lampe (Abb. 288) hing zwischen den zwei ersten Leitern eines sogenannten Fünfleitersystems, dessen letzter Außenleiter geerdet war. Wenngleich die Lampe nur mit 110 Volt Spannung brannte, so ging doch durch den Körper des Mädchens ein Stromstoß von 440 Volt Spannung. Die Glühlampe, die auf dem Körper des Mädchens im Wasser gefunden wurde, erlosch, als sie aus dem Wasser herausgenommen wurde. Das anfangs rätselhafte Verhalten der Lampe fand darin seine Erklärung, daß in der nur an einem Leiter hängenden Lampe (die Sicherung 8 im zweiten Leiter war durchgebrannt) auf dem Wege des Körpers und des Ableitungsrohrs ein Stromkreis mit dem geerdeten fünften Leiter hergestellt wurde. Die dritte Gefahrenquelle wird durch Abb. 287III illustriert: Ein Bauarbeiter wollte eine Bogenlampe

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Abb. 288. Leitungschema der Kipplampe in Abb. 287 II

aus einem Keller herausheben. Trotzdem die Lampe „ausgeschaltet" war, fiel der Mann bei deren Berührung tot zu Boden. Die Lampe war tatsächlich ausgeschaltet, aber nur einpolig (siehe A in Abb. 287III), das heißt sie hing noch an einem stromführenden Draht. Ein Mädchen büßte in einer Badewanne in furchtbarer Weise sein Leben ein, trotzdem es mit einer elektrischen Leitung n i ch t in Berührung kam und eine solche auch nicht in greifbarer Nähe vorhanden war. Der von dem Mädchen erfaßte Wasserleitungshahn (!) (Badebatterie) des mit Kohle geheizten Badeofens war dadurch stromführend (Wechselstrom von 95 Volt Spannung) geworden, daß im Keller des Hauses das schadhaft gewordene Kabel der Wasserleitung Spannung vermittelte. Der Unglücksfall läßt die Forderung gerechtfertigt erscheinen, Badeöfen und Badebatterien in jedem Falle in elektrisch leitende Verbindung mit der geerdeten Badewanne zu bringen. Ein fünfundzwanzigjähriger Gastwirt kam ums Leben, weil ein Schuster die Schuhe nicht sachgemäß geflickt hatte; das Sohlenleder wurde durch einen Tapeziernagel befestigt, der bis ins Innere vordrang und die Haut berührte; dadurch war Erdschlußmöglichkeit gegeben, und als der Wirt, im Keller stehend, eine elektrische Lampenfaffung (no Volt Wechselstrom) berührte, fiel er nieder und starb in einigen Minuten; Hilfe wurde nicht geleistet.

Eine Frau starb unter schweren Krämpfen bei Berührung der G l a s b i r n e (!) einer elektrischen Glühlampe, die durch frische Kalkspritzer verunreinigt war; die nassen Kalkspritzer haben die Spannung (220 Volt Drehstrom) vom Lampensockel auf die Glasbirne übertragen. Die Frau stand allerdings barfuß auf nassem Fußboden, wodurch günstige Bedingungen für „Erdschluß" gegeben waren.

Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß die verschiedenartigsten Umstände und verschiedene Stromarten und Stromspannungen zu mehr oder minder ernsten Unglücksfällen führen können. In praktischer Hinsicht erscheint da nun folgende Fragestellung angezeigt:

I.    WelcherStrom,beziehungöweisewelcheelektrische Anlage gilt als gefährlich?

II.    In welcher Weise äußertsich die Gefährlichkeit?

III.    Wie ist die Befreiung aus dem Stromkreis und erste Hilfe zu leisten?

Die Beantwortung der ersten Frage ist nicht leicht, wenn wir nicht rundweg jede Starkstromanlage als gefährlich bezeichnen wollen. Die Gefährlichkeit einer elektrischen Anlage findet ihren beiläufigen Ausdruck in der Voltzahl; früher wurden Stromspannungen erst von 500 Volt Gleichstrom und 300 Volt Wechselstrom an als gefährlich bezeichnet; nach den Erfahrungen der letzten Jahre müssen wir die Gefährlichkeitsgrenze bedeutend tiefer setzen. Da sich bei einem Unglücköfall die Berührung einer Gleichstromanlage von nur 65 Volt Spannung schon als tödlich erwiesen fiat, so ist cs keine überflüssige Vorsicht, wenn wir schon Spannungen von 50 Volt als gefährlich bezeichnen; überhaupt ist jede elektrische Anlage, auch die Schwachstromanlage, mit Aufmerksamkeit und Bedacht zu behandeln.

Kommt ein Mensch mit Strom in Berührung, so hängt die Gefährlichkeit eines solchen Kontaktes nicht allein von der Stromspannung ab; es sind dabei noch andere Faktoren in Betracht zu ziehen. Es wäre sonst unverständlich, warum in einem Falle die Berührung von kaum 110 Volt Spannung tödlich verläuft, während ein anderes Mal, wie Besspiele lehren, die vier-, fünf-, zehnfache und noch viel höhere Spannung nur lokale Verletzungen an der Berührungstelle zur Folge hat, oftmals ohne auch nur zu einer Bewußtseinstörung des Betroffenen zu führen.

Der Faktoren, von denen die Gefährlichkeit einer elektrischen Stromanlage in Abhängigkeit kommt, gibt es acht; sie lassen sich in zwei Gruppen teilen: a) die äußeren Unfallsbedingungen, b) die individuellen Umstände.

Zu den ersteren gehören hauptsächlich die Stromspannung, ferner die Stromstärke, die Zahl der berührten Pole und die Zeitdauer der Berührung. Was die Stromstärke anlangt, so sei hervorgehoben, daß die Elektrotechniker und nach ihnen auch die Ärzte schon Vio Ampere — eine auf Grund von Tierversuchen gewonnene Ziffer — als lebensgefährlich bezeichnen. Vom Standpunkt der Unfallpraxis muß dieser Auffassung widersprochen werden. Es sind uns Fälle bekannt, wo Menschen von bedeutend geringeren Intensitäten getroffen und sofort getötet wurden, und anderseits stehen in unserer Beobachtung Unfallverletzte, die von weit stärkeren Intensitäten durchflossen wurden und am Leben blieben, ja nicht einmal bewußtlos wurden. Auch die S t r 0 m a r t spielt eine Rolle; die Reizwirkung des W e ch s e l st r 0 m e s (ununterbrochener Polwechsel, ständiger Wechsel von Maximum und Minimum) macht sich viel unangenehmer bemerkbar und ist schwerer zu ertragen als dieselbe Dosis Gleichstrom; bei längerer Einwirkung jedoch ist der Gleichstrom als der gefährlichere zu bezeichnen. So vertragen zum Beispiel junge Katzen eine momentane Einwirkung von Gleichstrom von 70 Volt Spannung ohne auffällige Reizerscheinungen, während sie bei Einwirkung von Wechselstrom derselben Spannung in epileptische Krämpfe verfallen.

Zu den individuellen Umständen rechnen wir die Stromrichtung, besser gesagt die Stromausbreitung, ferner den Widerstand, den jeweiligen körperlichen Zustand (status somaticus) und schließlich die Tierart, sofern wir hier die Gefährlichkeit auch auf Tiere beziehen. Die Stromausbreitung will besagen, daß der in den menschlichen Körper eintretende elektrische Strom nicht nur im Körper-innern, sondern auch auf der Körperoberfläche seine Ausbreitung nimmt. Eine mit Schweiß oder anderen gutleitenden Flüssigkeiten (zum Beispiel Kochsalzlösung usw.) bedeckte Haut weist dem elektrischen Strome, der den geringsten Widerstand sucht, einen mehr oberflächlichen Weg und läßt nur einen kleinen Stromanteil ins Körperinnere treten.

Unter den individuellen Faktoren spielt der Widerstand die Hauptrolle: vom Schutzwiderstand, mit dem jedes Individuum mehr oder weniger ausgestattet ist, wird es abhängen, ob die Berührung eines als gefährlich bekannten Stromes von bösen Folgen begleitet ist oder nicht. Diesen Schutzwiderstand bietet die menschliche Haut, die an verschiedenen Körperstellen durch verschieden große Widerstandsziffern ausgezeichnet ist; der Schutzwiderstand wird vorwiegend durch die verhornte Oberhaut (stratum corneum) gebildet. Die durch die Haut ziehenden Ausführungsgänge der Schweißdrüsen sind allerdings geeignet — je nach ihrer Zahl und ihrem Zustand — diesen Schutzwiderstand stark zu verändern, das heißt zu verringern.

Vom Standpunkt der Unfallpraxis bleibt weiter zu berücksichtigen, daß der natürliche Schutzwiderstand des Menschen in den Widerstandöverhältniffen des Fußbodens, beziehungsweise in der Umgebung (Wasserleitung usw.) der Starkstromanlage vielleicht einen Bundesgenossen findet; das heißt, ist die Unterlage, auf der jemand zur Zeit der Berührung steht, ein schlechter Leiter (Holz usw.), so ist in einem solchen Falle das Risiko bedeutend geringer, mitunter fast Null. Ist hingegen der Fußboden ein guter Leiter, oder ist ein gut ableitender Körper, zum Beipiel ein Gasrohr, Wasserhahn usw., im Bereich einer Starkstromanlage, dann kann die Berührung schon bei ganz niedrigen Spannungen gefährlich werden. Die jüngsten Untersuchungen haben gezeigt, daß Beton, der viel als Fußboden benutzt wird, sich durch ein un-gemein wechselvolles Leitungsvermögen auszeichnet: Derselbe Betonboden, der an trockenen, heißen Tagen hochisolierende Eigenschaften darbietet, zeigt an Regentagen ein Leitungsvermögen, das dem des Eisens nicht nachsteht. D i e Gefahr des Erdschlusses wird daher an trockenen und an feuchten Tagen eine sehr verschiedene sein. Das erklärt die oft überraschenden Ausgänge von Elektrisierungen, von denen auf Betonboden stehende Menschen betroffen wurden. Schon dieser Umstand allein zeigt die große Bedeutung der Bodenverhältnisse, beziehungsweise deren Leitungsvermögen.

Von diesem Gesichtspunkt aus empfiehlt es sich, zwischen stromsicheren und stromgefährlichen Räumen zu unterscheiden; die letzteren werden von den Elektrotechnikern als „e r d s ch l u ß g e f ä h r l i ch" bezeichnet. Zu ihnen wären zu zählen alle Räume mit gut ableitenden Fußböden, zum Beispiel Badezimmer, Waschküchen, Kellerräume und überhaupt Räume, in denen sich die elektrischen Anlagen in unmittelbarer Nähe von anderen mit der Erde in leitender Verbindung stehenden Einrichtungen, wie zum Beispiel Wasserleitungen, Gasröhren, Badeeinrichtungen, eisernen £>fm, Metallspalieren usw., befinden. Hierbei ist noch zu berücksichtigen, daß unsere modernen Bauten, zu denen Beton und Eisen verwendet werden, auch in den höheren Geschossen guten Erdschluß vermitteln können.

Vom psychologischen Standpunkt aus ist es interessant, daß die Gefährlichkeit des elektrischen Stromes — allerdings in gewissen Grenzen — durch bewußte Berührung und durch die auf den elektrischen Schlag geradezu eingestellte Aufmerksamkeit stark herabgesetzt, mitunter sogar vollkommen ausgeschaltet werden kann. Gelegentlich elektropathologischer Untersuchungen hat ein Elektroingenieur mit konzentrierter Aufmerksamkeit mit einem Pol einer 5000-voltigen Anlage die Haut seines Schienbeines berührt; er stand geerdet, spürte wohl im Bein das Elektrisieren, Allgemeincrscheinungen aber blieben aus; der Ingenieur war auf die Elektrisierung vorbereitet, seine Seele hatte „Bereitschaft", wodurch das Überraschungsmoment — auf dem zum großen Teil die Schockwirkung beruht — fehlte. Der heroische Versuch, der ein Beitrag zum Aufmerksamkeitsproblem ist, verdient Bewunderung, nicht aber Nachahmung! Die gewaltige Reizwirkung, die zum Schock führt, vermag aber nicht bloß durch den eisernen Willen, sondern auch durch andere Zustände, während deren man auf gewisse Reize wenig oder gar nicht reagiert, hintangehalten zu werden, zum Beispiel im Schlaf, in der Bewußtlosigkeit, in Narkose und ähnlichem mehr. Schlafende Monteure, die mit stromführenden, blanken Maschinenteilen in Berührung kamen und Verbrennungen erlitten, erwachten hierdurch, trugen aber sonst keinerlei ernsten Schaden davon. Tiefchloroformierte Kaninchen erleiden durch Einwirkung von sonst tödlichen Starkströmen keinen Schaden: im Gegenteil, die infolge tiefer Narkose sterbenden Tiere werden sogar sofort wieder wach.

Wenn es schon Menschen gibt, die in ihrer Reaktionsweise dem elektrischen Strom gegenüber sich verschieden verhalten, so treten diese Unterschiede noch deutlicher bei Tieren hervor. Während zum Beispiel Fische, weiße Mäuse, Tauben, Hunde und namentlich Pferde sehr empfindlich sind und einer einmaligen Einwirkung unterliegen — Pferde werden leicht durch Gleichstrom schon von 100 Volt Spannung getötet —, so gelingt es nicht, Frösche oder Schildkröten durch Elektrizität zu töten. Wenngleich die Menschen eine sehr verschiedene Toleranz gegenüber der Elektrizität aufweisen, das heißt, daß sie mehr oder minder empfindlich sind, daß die einen mehr oder weniger Strom ertragen, ohne Schaden zu erleiden, so gibt es wieder Menschen, die wegen ihrer eigentümlichen Leibesbeschaffenheit, vermöge ihrer Konstitution besonders leicht verletzbar und daher durch Elektrizität außerordentlich gefährdet sind. Statistische Erhebungen lehren, daß unter den durch Elektrizität Getöteten die Mehrzahl solche Personen waren, die zum sogenannten Schocktod prädisponiert waren. Für die Praxis ergibt sich daraus die Lehre, daß junge Leute, die sich der praktischen Elektrotechnik widmen wollen, einer ärztlichen Prüfung zu unterziehen wären, ob sie sich für den Beruf eignen; die Zahl der Todesopfer würde sich verringern und die Betriebsicherheit sich verbessern.

Wir kommen nun zu der zweiten Hauptfrage: In welcher Weise äußert sich die Gefährlichkeit? Die unmittelbare Berührung stellt nur eine Form dar, in der der elektrische Strom gefährlich werden kann. Wie die Unfallpraxis zeigt, ist die Berührung nicht nur von blanken, stromführenden Metallteilen (zum Beispiel Lampenfaffungen), sondern auch S.d.T.I.

von ungenügend isolierten Leitungstücken mit Gefahr verbunden. Zu der unmittelbaren Gefahr gehört nebst dem Stromübergang durch Berührung noch die F u n k e n b i l d u n g, die bis zu einem gewissen Grad eine betriebsmäßige ist.

Die in mittelbarer Weise sich äußernde Gefahr des elektrischen Stromes ist in folgenden Punkten gegeben:

a) Wärmewirkung — Feuersgefahr, b) Kurzschlußbildung, c) Explosionswirkung. d) Elektrochemische, beziehungsweise elektrolytische Erscheinungen, e) Beeinflussung von Schwachstromanlagen, zum Beispiel Telegraph, Telephon, wobei cs nicht bloß zur Entstehung von unangenehmen Geräuschen, sondern auch zu Entladungen kommt, f) Störungen, verursacht durch atmosphärische Einflüsse, g) Störungen durch seltene Zufälle im Betrieb.

Schließlich kommt außer den erwähnten Unfallbedingungen noch der G e-sundheitszustand des Betreffenden vor dem Unfall in Betracht. Obzwar auch ganz gesunde Menschen durch einen elektrischen Schlag im Augenblick zusammenbrechen können, so haben doch die Obduktionsbefunde ergeben, daß viele Todesopfer mit krankhaften Veränderungen der Jnnenorgane, zum Beispiel Lungenentzündung, Nierenentzündung, abnormer Enge der Aorta, mit Status thymicus, mit sonstigen konstitutionellenSchwächen usw. behaftet waren.

Die Hauptfolgen der Elektrizitätswirkung scheinen sich im Gebiet des Nerven- und Gefäßsystems abzuspielen, weshalb Menschen, bei denen diese Organe keinen normalen Befund aufweisen, zu schweren Unfallfolgen geneigt sind.

Was nun die dritte Hauptfrage betrifft, so ist die erste Aufgabe die Befreiung des Opfers auS dem Stromkreis. Dazu gibt es eine ganze Reihe von Maßnahmen, die wir in zwei Gruppen einteilen:

1.    Handgriffe, die nur an der elektrischen Leitung, beziehungsweise Anlage auszuführen sind und bei denen der Körper des Verunglückten gar nicht angefaßt wird.

2.    Handgriffe, die sich unmittelbar auch auf den Körper dcs Verunglückten erstrecken, das heißt mit Berührung dcs „Elektrisierten" einhergehen.

Zu i. Die einfachste dieser Methoden besteht darin, durch Öffnen des nächsten Schalters oder Entfernen der Sicherungen die Leitung sofort und sicher spannungslos zu machen. Da zuweilen die elektrische Oberleitung zu elektrischen Unfällen Anlaß gibt, so haben die elektrischen Straßenbahnen die eisernen Tragmaste mit besonderen Ausschaltkästchen versehen. Bei Straßenbahnunfällen kann jedermann durch Erfassen dcs Griffes dcs Ausschaltkästchens und kräftiges Anziehen den elektrischen Zuleitungstrom sofort öffnen und dermaßen in den Stromkreis geratene Personen ausschalten.

Ist ein S ch a l t e r oder eine Sicherung nicht in der Nähe der Unfallstelle oder für den Retter unerreichbar, so wird er trachten, die Stromunterbrechung auf andere Weise zu erzielen, zum Beispiel auf dem Wege der Durchtrennung der Leitung mittels eines isolierten Werkzeugs, etwa eines Stückes trockenen Holzes oder eines Beiles mit trockenem Handgriff, einer Zange mit

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Abb. 289. Iellineks Isolierzange

isolierten Griffen, eventuell durch Umlegen, Fällen dcS Leitungsmastes. Eine andere Art, eine Leitung rasch spannungslos zu machen, ist in der Herbeiführung von Kurzschluß gelegen: man wird über die beiden Leitungsdrähte, wenn sie in naher Nachbarschaft nebeneinander ziehen, einen metallischen Gegenstand, zum Beispiel einen Eisenstab, ein Eiscnrohr, ein metallisches Gerät, eine Kurz-schlußkette und dergleichen mehr werfen; ist nur e i n Leiter erreichbar, so wird man mittels eines Drahtes, einer Kette oder eines sonstigen geeigneten metallischen Gegenstands zwischen dem Leiter und der Erde Verbindung (Er d-schluß) herzustellen trachten. Sowohl im ersten wie im zweiten Fall werden die Stromsicherungen schmelzen und auf diese Weise die Anlage und der Verunglückte außer Strom gesetzt. Alle diese Maßregeln sind allerdings schon mit einem gewissen Risiko verbunden; der Retter muß sich vorher sorgfältig Hände und Füße isolieren und möglichst rasch alle Handgriffe durchzuführen versuchen.

Zn denjenigen Fällen, wo Kurzschluß erforderlich ist, hat der Retter ganz besondere Sorgfalt walten zu lassen: es entsteht ein elektrischer Lichtbogen, der durch die exorbitant hohe Temperatur von 3000 bis 4000 Grad Celsius ausgezeichnet ist und die Umgebung nicht nur durch große Hitzewirkung bedroht, sondern noch dadurch, daß die Isolatoren, zum Beispiel Porzellan, schmelzen und Metall sogar gasförmig verpufft, wodurch die ganze Nachbarschaft mit feinstem Metallstaub gesättigt wird. Der durch reichlich ultraviolette Lichtstrahlen und intensive Wärmestrahlung ausgezeichnete Lichtbogen ist aber außerdem eine Gefahrenquelle für das Auge.

Hat sich ein Draht um den Verunglückten gewunden, so ist dieser Draht mittels einer Schere oder Zange zu durchtrennen und das an der Leitung hängen bleibende Ende isoliert festzuhalten oder zu befestigen, um weiteres Unglück zu verhüten. Der Hilfeleistende muß unter allen Umständen auf eigene Isolierung an Händen und Füßen bedacht sein.

Ein Telephondraht reißt, fällt auf die elektrische Oberleitung der Straßenbahn und berührt einen Menschen (Abb. 287IV). Der federnde, dünne Siliziumbronzedraht wickelt sich leicht um den Körper des Verunglückten, der nun nicht leicht frei zu machen ist. Am raschesten geschieht dies mittels Durchtrennung des Drahtes. Hierzu dienen verschiedene Scheren und Isolierzangen. Die umstehend abgebildete Isolierzange des Verfassers (Abb. 289) ermöglicht es, sowohl den Verunglückten augenblicklich loszumachen, als auch den Retter selbst genügend zu schützen, und ist dabei leicht zu handhaben.

Die Isolierzange besteht aus zwei Hauptbestandteilen: dem Körper und dem Mantel (B); der letztere ist aus Gummi, respektive Leder hergestellt und dient dazu, die operierende Hand vor Kontakt zu bewahren. Noch zweckmäßiger erscheint es, den Mantel durch einen seidengefütterten Lederhandschuh zu ersetzen; in dieser Form wurde auch das verbesserte Modell der Isolierzange ausgeführt.

Der Körper zerfällt in mehrere Teile: <x a sind die Schneiden, denen die Hauptaufgabe, Durchtrennung des gefährlichen Drahtes, zufällt; ß ß sind federnde, an der Innenfläche geriefte Klemmen, die das zentralwärts gelegene, abgezwickte und noch stromführende Drahtende so lange festhalten sollen, bis entweder die Hauptleitung ausgeschaltet oder die Berührung mit dem Tramdraht unterbrochen ist. Das Mittelstück (M) verbirgt den Mechanismus der Zange, der in Abb. 289, Fig. 4 veranschaulicht ist: er besteht aus zwei doppel-armigen Hebeln, die zusammen eine doppelte Übersetzung zuwege bringen; hierdurch wird mit geringem Kraftaufwand eine ziemlich große Arbeitsleistung erzielt.

Die Kleinheit der Zange (14 Zentimeter lang) ermöglicht es, daß sie bequem in jedes Kleid gesteckt werden kann; Motorführer, die Feuerwehr, Sicherheitswachleute, Hausportiers an Kreuzungstellen wären mit solchen Zangen auszurüsten.

Zu 2. Überall dort, wo die erwähnten Maßnahmen zur Stromlosmachung der Leitung nicht durchführbar sind, wird der Körper des Opfers zum direkten Angriffspunkt der Rettungsaktion gemacht werden. Ein solcher Fall ist zum Beispiel dort gegeben, wo eine plötzliche Stromunterbrechung Gefährdung anderer Personen und Interessen zur augenblicklichen Folge haben könnte: in einem Elektrizitätswerk geschieht ein Unfall durch Berührung einer elektrischen Sammelschiene, die ein Theater oder einen chirurgischen Operationsaal, wo zufällig eine lebensrettende Operation im Gange ist, mit Licht versorgt. Durch plötzliches Ausschalten würde wohl der Verunglückte rasch befreit, doch im selben Augenblick das Leben anderer Menschen ernstlich bedroht werden. In einer Kupferhütte war der Monteur eines elektrisch betriebenen Kranes mittels einer Eisenstange an die blanke Lichtleitung (Drehstrom, 315 Volt) geraten; er hing an dem Kran und rief um Hilfe; eine Mitarbeiterin schaltete aus, es löste sich der Krampf der Hände, und der Mann fiel in einen darunter befindlichen Bottich mit Schwefelsäure, in der er ertrank. Der elektrische Unfall ist durch die Rettung — Ausschalten — tödlich geworden! Wo derartige Umstände zu berücksichtigen sind, da muß der Retter die Anlage unter Strom belassen und das Opfer durch andere Maßnahmen freizubekommen trachten.

War aber schon bei der unter i geschilderten Befreiungstat Isolation dcS Retters nötig, so ist eS im letzteren Falle dringend geboten, daß jegliche Berührung des im Stromkreis Eingeschalteten nur unter genügender Isolierung geschehen darf. Eine Berührung unbekleideter Körperstellen des Verunglückten, zum Beispiel seiner Hände usw., ist ohne entsprechende Isolierung unbedingt zu vermeiden. Schon so mancher Retter hat sein Leben eingebüßt, als er im Rettungseifer ohne eigen eJsola-tion bloße Körperteile des Verunglückten berührte!

Geschieht der elektrische Unfall durch Erdschluß, so wird der Retter unter den Körper des Verunglückten eine isolierende Unterlage einzuschieben trachten, beispielsweise ein trockenes Holzbrett ohne Nägel, oder sonstige Holzgeräte ohne Metallbeschläge, oder trockene Tücher. Gegebenenfalls genügt ein Emporspringen des Verunglückten selbst, dem cs der Retter vormacht, unter gleichzeitigem Sich-losreißen vom Kontakt. Ein anderes wirksames Mittel ist in einem solchen Falle das -Erfassen und Emporheben des Verunglückten.

Manchmal läßt sich die Befreiung nicht anders bewerkstelligen, als daß der Retter die Finger dcS Verunglückten einzeln und vorsichtig von der Kontaktstelle löst unter gleichzeitigem Umwickeln und Abdrängen der Finger des Opfers mit einem trockenen Tuch oder Kleidungsstück.

Ist die Befreiung geglückt, so ist damit zuweilen der ganze Rettungsvorgang erfolgreich beendet: der Verunglückte erholt sich rasch und bedarf außer Ruhe keiner weiteren Hilfeleistung zu seiner vollkommenen Wiederherstellung.

Das Elektrorettungswesen war bisher aufgebaut auf Vo r t r ä g e n und Demonstrationen, die sich anlehnten an „Anleitung zur Rettung elektrisch Verunglückter", die von Ingenieuren und Ärzten verfaßt wurden. Solche „Anleitungen" sind als Wandtafeln in Elektrizitätswerken, Fabriken, Werkstätten usw. aufgehängt. Im Ernstfall aber braucht man mehr als gedruckte Ratschläge: die Rettung ist eine Kunst oder ein Handwerk, dazu aber ist ein Werkzeug und dessen richtige Handhabung nötig; daran hat es bisher gefehlt. Vom Verfasser wird deshalb der Praxis ein Elektro-rettungs kästen übergeben, der kaum 5 Kilogramm schwer ist und Behelfe für Befreiung aus dem Stromkreis (I. Aufgabe) und Behelfe für die Wiederbelebung des Scheintoten (II. Aufgabe) enthält. So wie die Feuerwehr, die Wasserwehr usw. ihre Rettungsausrüstung besitzt, ebenso muß eine organisierte Elektrowehr auf den nötigen Geräten beruhen; nur wer das Rettungswerkzeug praktisch beherrscht, der wird im Ernstfall auch schwierigere Aufgaben zu bewältigen imstande sein. Der Elektrorettungskasten („Revita" benannt) mit fernen Ausrüstungsgegenständen — Rettungshaken, Isolierzange, Jsolierhandschuh, Jsoliersäckchen, Kurzschlußkette, automatische Atmungsmechanik, Zungenstrecker, Hcrzbürfte usw. — und der bildlichen Darstellung der

Anwendungsweise jedes einzelnen Rüstzeugs ist geeignet, noch einen anderen Zweck zu erfüllen: die Jugend in den Schulen, für die dem Lehrer bisher nur Worte zur Verfügung standen, vermag dadurch nicht bloß über das elektrische Rettungswesen aufgeklärt und darin eingeübt zu werden, sie gewinnt Einblick in die Entstehungsvorgänge des elektrischen Unfallwesenö und lernt der Gefahr begegnen.

Bei ernsteren Unfällen ist der zweite Akt der Rettungstätigkeit, die Wiederbelebung elektrisch Verunglückter, oftmals die schwierigere Aufgabe. Ist der Verunglückte bewußtlos, so sind unbedingt augenblickliche Wiederbelebungsversuche anzustellen, insbesondere ist bei Fehlen von Atembewegungen sofort in den allerersten Augenblicken mit der künstlichen Atmung zu beginnen.

Abb. 287 V und VI stellen die Ausführung der künstlichen Atmung dar: die am Ellbogen wie eine Kugel geformten Arme werden rasch hochgezogen (Einatmung), dann langsam und ohne Druck auf die Brust niedergelassen (Ausatmung). Auf Abb. 287 V sieht man, wie die Zunge des Scheintoten mittels des Z u n-genstreckers vorgezogen und festgehalten wird. Der Erfolg der künstlichen Atmung wird sehr oft dadurch vereitelt, daß die Zunge im Rachen nach hinten sinkt und den Kehlkopfeingang, wo die Luft einströmen soll, zudeckt.

Es geschieht leider nur allzuoft, daß die Retter, beziehungsweise Nothelfer nach dem Unfall viel zu viel Zeit verstreichen lassen, bevor sie sich besinnen, daß die stillstehende Atmung in Gang zu bringen sei; die ersten ungenützt verstreichenden Minuten nach dem Unfall werden zum Verhängnis für die ganze Rettungsaktion: sie sind die Verfallsfrist an den Tod!

Deshalb ist die Forderung berechtigt, daß ein an der Unfallstelle allein anwesender Nothelfer nicht zu einem Arzt forteilen darf, sondern sogleich und unbedingt die künstliche Atmung einzuleiten hat. Nur wenn zwei Nothelfer zur Stelle sind, muß der e i n e den Arzt herbeiholen.

Wo Apparate für maschinelle künstliche Atmung zur Verfügung stehen, werden auch solche heranzuziehen sein, doch ist der m a n u e l l e n Methode der Vorzug zu geben.

Vor Beginn der künstlichen Atmung ist nötig:

a)    Der Verunglückte ist horizontal zu legen, die Kleidung zu lockern, der Oberkörper tunlichst ganz zu entblößen, für Zutritt von Luft und Licht nach Möglichkeit Sorge zu tragen.

b)    Der Kopf des Verunglückten darf nicht herabhängen, sondern ist leicht erhöht zu legen.

c)    Am Kopfe sind Mund-, Nasen- und Rachenhöhle zu untersuchen, ob sie für den Durchgang der Luft frei sind.

d)    Die Zunge ist mittels Iungenstreckers zu fassen, vorzuziehen und in dieser Lage mittels Zungenstreckers festzuhalten.

e)    Die künstliche Atmung ist stundenlang fortzusetzen.

Es gelang schon wiederholt, Menschen, die für tot erklärt wurden, durch künstliche Atmung, die allerdings richtig und hinreichend lange ausgeführt wurde,zu retten!

Im Interesse der Elektrotechnik und der öffentlichen Wohlfahrt liegt es, daß nicht bloß die Elektriker, sondern auch die Schuljugend und die breiten Volksschichten über die Gefahren der Elektrizität, die Unfallverhütung und die erste Hilfeleistung aufgeklärt werden: zu den bisherigen Methoden, Anschau ungs-unterricht unter Zuhilfenahme von Lichtbildern und Kine-matogrammen, verbunden mit individuellen Übungen, müssen auch noch die oben skizzierten neuen W e g e der R e t t u n g s-t e ch n i k und der elektrohygienischen Prophylaxe stoßen, dann aber wird es zu erreichen sein, daß die Segnungen, die der A l l k r a f t entströmen, sich nicht für den einzelnen in ihr Gegenteil verwandeln.

Sonstige Motoren

Von Ober - und Geh. Regierungsrat Max Geitel

Der menschliche Erfindersinn hat versucht, noch einige andere als die in den vorhergehenden Abschnitten behandelten Naturkräfte in Fesseln zu schlagen.

Sehr nahe lag die Benutzung der S ch w e r k r a f t zur Leistung von Arbeit. Wir begegnen ihr in weitestgehendem Maße in der Uhrentechnik, wo Gewichte zum Antrieb des Uhrenmechanismus benutzt werden. Diese Art des Antriebs wird in dem der Feinmechanik gewidmeten Kapitel des näheren erläutert werden, und zwar zugleich mit dem Antrieb durch Federkraft. Hinsichtlich der letzteren Art des Antriebs sei bemerkt, daß diese unter anderem auch zum Betrieb von Nähmaschinen praktische Verwendung gefunden hat.

Als abseits von dem bisher betretenen Wege liegende, zur Leistung von Arbeit herangezogene Naturkräfte sind zu nennen: die Kapillarität, der wechselnde Luftdruck, die Sonnenwärme, die Kraft von Ebbe und Flut, die Wellenbewegung des Meeres.

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Abb. 2yo. Kapillarmaschine

Abb. 290 stellt eine Maschine dar, zu deren Antrieb die Kapillarkraft Anwendung finde,: soll. Eine Anzahl von elastischen Bändern ist um zwei übereinander angeordnete Rollen gelegt und taucht unten in Wasser ein. In den Bändern wird das Wasser durch die Kapillarkraft emporgesaugt und soll nun durch sein Übergewicht die Rollen in dem durch die Pfeile angedeuteten Sinne in Umdrehung versetzen. Um die Kapillaritätswirkung auf der emporsteigenden Seite der Bänder aufzuheben, ist hier ein die einzelnen Lamellen trennender Kamm eingeschaltet. Auf diese Weise wird das

Abb. 292. Mechanismus der Cvrschen Uhr

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Abb. 291. Die immergehende Uhr des Mechanikers Cor

Wassergewicht auf dieser Seite vermindert, und die auf der anderen Seite befindliche Hälfte der Bänder ist imstande, vermöge ihres Übergewichts die obere Rolle in Drehung zu versetzen.

Im Gegensatz zu dieser bisher wohl kaum praktisch benutzten Anordnung hat die in Abb. 291 und 292 dargestellte Ausnutzung des wechselnden Luftdrucks vor hundertfünfzig Jahren praktische Anwendung zum Antrieb sogenannter immergehender Uhren gefunden. Sie rührte von dem Mechaniker Cox her und bestand im wesentlichen in einem riesigen Quccksilberbarometer von 1^ Zentner Quecksilberinhalt. Das Quecksilber befand sich zum Teil in einer im Gestell der Uhr angebrachten Urne, zum Teil in einer kolbenförmigen Steigröhre, die mit ihrem unteren Ende in die Urne hineinragte. Die Urne und die Steigröhre waren gegeneinander beweglich angeordnet, und zwar waren die beim Wechsel des

Luftdrucks auftretenden Bewegungen durch ein sinnreiches System von Hebeln derartig gegeneinander ausbalanciert, daß bei steigendem Luftdruck die Urne emporgehoben wurde, bei sinkendem Luftdruck aber abwärts sank. Die Einrichtung war deö weiteren noch derart getroffen, daß der Zeiger, einerlei ob die Urne sich hob oder sich senkte, in ein und derselben Richtung gedreht wurde. Hundert Jahre später erfand dann der österreichische Ingenieur Fr. von Loeffl einen ebenfalls durch den Luftdruckwechsel angetriebenen Motor zum Betrieb von Uhren; von Loessl geht in der Weise vor, daß er mit einem starkwandigen Luftbehälter von 500 Liter Inhalt zwei elastische harmonikaartige Blechzylinder verbindet, die sich nach dem Stande des Luftdrucks ausdehnen und zusammenpressen und sich dabei um 10 bis 12 Zentimeter verlängern oder verkürzen. Die hierbei auftretende Bewegung wird zum Spannen einer Feder benutzt, die genügende Spannkraft in sich aufnimmt, um eine Uhr achtzig Tage lang anzutreiben. Abb. 293 stellt in äußerer Ansicht eine solche sogenannte autodynamische Uhr dar.

Seit Jahrhunderten hat man auch schon danach gestrebt, die kostenlos zur Verfügung stehende Sonnenwärme zu motorischen Zwecken, insbesondere zum Heben von Wasser, zu benutzen.

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Abb. 293. Autodynamische Uhr, System Loeffl

Unsere Abb. 294 und 295 bringen zwei Einrichtungen zur Anschauung, die Salomon de Caus in seiner im Jahre 1624 erschienenen Schrift „Les raisons des forces mouvantes“ beschreibt. Bei der in Abb. 294 wiedergegebenen Einrichtung sind vier aus Kupferblech hergestellte kastenförmige Gefäße AB C D nebeneinander aufgestellt und untereinander durch ein horizontales Rohr E verbunden, von dem senkrechte Rohre in die Gefäße AB 6 v abzweigen. In der Mitte des Rohres E ist ein Ventil G angebracht, das, wenn von unten Druck auftritt, sich nach oben öffnet. Außerdem sind die Gefäße AB C D noch durch ein unten liegendes Rohr P miteinander verbunden; dieses enthält in seiner Mitte ein Ventil H, das sich ebenfalls nach oben hin öffnet, wenn von unten ein Druck auftritt.

Um den Apparat in ^Tätigkeit zu setzen, werden die Gefäße ABCD etwa bis zu einem Drittel ihres Inhalts mit Wasser gefüllt; hierzu dient die an dem Gefäße D angebrachte

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Abb. 294. Salomon de Caus' Vorrichtung vom Jahre 1624 zum Heben Hffnuna

stehender Gewässer mittels der Sonnenwärme    Alsdann wird

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der Apparat den Strahlen der Sonne ausgesetzt. Die nächste Wirkung ist die, daß die in den Gefäßen ABCD enthaltene Luft aus den Öffnungen 3, 4, 5 und 6 entweicht. Ist dies geschehen, so werden diese Öffnungen luftdicht verschlossen, und es beginnt nun unter der Wirkung der Sonnenwärme in den Gefäßen ABCD eine Verdampfung des Wassers. Unter der Wirkung des Dampfdrucks wird das Was- j ser aus den Gefäßen AB CD in das Rohr E getrieben, um sodann durch das Ventil G aus dem Rohr N in einem springbrunnenartigen Strahl emporzusteigen und aus der Schale 0 in den unteren Behälterlhin-abzufallen.

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Abb. 295. Zweiter Apparat von Salomon de Caus, um Wasser unter Einwirkung der Sonnenwärme zu heben

Sinkt die Temperatur bei Sonnenuntergang, so kondensiert sich der in den GefäßenABCD

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Abb. 296, Einrichtung von Shuman zur motorischen Ausnutzung der Svnnenwärme

enthaltene Dampfs und der äußere Luftdruck treibt nun auö dem Behälter I durch das Ventil H Wasser in die einzelnen Gesäße, so daß bei Sonnenaufgang das Empordrücken des Wassers von neuem beginnen kann.

Erheblich einfacher ist der in Abb. 295 dargestellte Apparat. Hier ist in dem Gestell AB eine Anzahl Brenngläser angebracht, die die Sonnenstrahlen auf zwei geschlossene Wasserbehälter werfen. Infolgedessen wird das in diesen Behältern enthaltene Wasser in ähnlicher Weise wie bei dem vorbeschriebenen Apparat durch die Rohre C und D einem Springbrunnen zugeführt.

Unsere Kunstbeilage stellt einen der Gegenwart angehangen, bei Los Angeles in Kalifornien aufgestellten Sonnen motor dar. An Stelle eines Brennglases wird bei diesem Sonnenmotor ein gewaltiger Hohlspiegel in Form eines abgestumpften Kegels benutzt. Dieser Hohlspiegel ist aus über siebzehnhundert kleinen Spiegeln zusammengesetzt, die so angeordnet sind, daß sie die Strahlen der in der Achse des Spiegels stehenden Sonne sämtlich nach einer Richtung hinwerfen. Run ist dort, wo die Strahlen hinfallen, ein etwa 4 Meter langer zylindrischer Dampfkessel angebracht; in unserer Abbildung ist dieser Kessel in der öffnung des abgestumpften Kegels sichtbar. Der in dem Kessel erzeugte Dampf wird dann einer Arbeitsmaschine zugeführt, um hier die Sonnenwärme in motorische Leistung umzusetzen. Ein großes Uhrwerk bringt den Sonnenmotor andauernd in die richtige Lage zur Sonne.

Eine andere Einrichtung zur motorischen Ausnutzung der Sonnenwärme ist in Abb. 296 und 297 dargestellt. Die aus Abb. 296 ersichtlichen Kästen sind sorgfältig gegen Wärmeausstrahlung isoliert. In ihnen zirkuliert Wasser, auf das mittels Spiegel durch eine gläserne Doppelwandung hindurch die Sonnenstrahlen geworfen werden. Der sich bildende Dampf wird (Abb. 297) einer Niederdruckdampfmaschine zugeführt. Nachdem er hier seine Arbeit verrichtet hat, wird der Dampf kondensiert und dann wiederum in die Verdampsungs-kästen geleitet. In Pennsylvanien soll eine solche Anlage fünf Wochen lang in jeder Minute 13 500 Liter Wasser 10 Meter hoch gehoben haben. — Die Ausnutzung der gewaltigen in Ebbe und Flut ruhenden Kräfte gewinnt, wie aus Seite 154 und 197 dieses Bandes des näheren ausgeführt ist, immer mehr und mehr greifbare Gestalt, des weiteren auch die Ausnutzung der Brandung.

Jedes hochgelegene Wasserreservoir stellt eine Kraftquelle dar, denn von ihm aus kann man das Wasser bergab laufen lassen und dadurch entweder Wasserräder oder Turbinen in Bewegung setzen; diese wiederum treiben Dynamos an, die den direkt in nutzbare Arbeit umzusetzenden elektrischen Strom liefern. Ein amerikanischer Erfinder ging von diesem Gedanken auö, nach dem er bei Portland eine Anlage baute. Er bemerkte, daß die Wogen des Meeres mit großer Gewalt an einen steilen Felsen der Küste anprallten, sich hoch an ihm aufbäumten und in einem Bogen, der höher war als der Felsen selbst, ins Meer zurückfielen. Nun bohrte er durch den Felsen einen schief nach oben führenden Kanal, der auf dem Felöplateau in ein Wasserreservoir mündete. Durch ihren eigenen Druck werden die an den Felsen anprallenden Wogen in dein Kanal emporgepreßt und füllen das Reservoir. An seiner Mündung ist ein Ventil angebracht, das sich nur in das Reservoir hinein öffnet, damit das Wasser aus diesem nicht durch den Kanal zurücklaufen kann. Dann fließt das angesammelte Wasser in einem künstlichen Bette bergab und treibt hierbei Turbinen an.

Der dieser Anlage zugrunde liegende Gedanke läßt sich selbstverständlich nur da ausführen, wo die örtlichen Verhältnisse günstig liegen, wo also die Brandung so mächtig ist, daß sie bedeutende Wassermengen durch ihren eigenen Druck auf ein sehr hochgelegenes Plateau zu fördern vermag. Man muß da, wo dies nicht der Fall ist, zu anderen Mitteln greifen, für die eine kürzlich an der kalifornischen

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Abb.ry?. Dampfleitung in Verbindung mit den Shumanschen Auffängern derSonnenwärme

Küste hergestellte Anlage als vorbildlich gelten kann. Auf den Wogen tanzen dort drei „Schwimmers groß) Hohlkörper aus Metall; sie sind an langen Hebeln befestigt, die ihre Bewegungen auf ein Pumpwerk übertragen, das Meerwaffer in ein Reservoir pumpt.

Das Wasser fließt aus diesem in der oben beschriebenen Weise bergab. Die so geschaffene Kraftquelle leistet 9 Pferde-kräste.

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Abb. 298. Wellenmotor

In ähnlicher Weise hat man auch die Wiederkehr von Ebbe und Flut auözu-liutzen versucht, indem man die Flutwellen entweder durch ihre eigene Kraft oder mit Hilfe besonderer Vorrichtungen in Reservoiren aufstaute. Natürlich ist die Aufstauung durch eigene Kräfte vorzuziehen, weil durch die Einschaltung eines Pumpwerks ein Teil der vorhandenen Energie zum Betrieb dieses verwendet werden muß und dadurch verloren geht. Ein Nachteil derartiger Anlagen muß jedoch darin erblickt werden, daß die Höhe des Reservoirs über dem Meeresspiegel niemals eine sehr große sein kann, so daß auch der Druck des zurückfließenden Wassers kein sehr großer wird. Der industriellen Ausnutzung sind hierdurch gewisse Grenzen gezogen. Auch leisten Ebbe und Flut jeweilig nur sieben Stunden lang Arbeit, während sie alsdann fünf Stunden lang feiern, infolgedessen den Wasserbehältern große Abmessungen gegeben werden müssen.

Auch Versuche, die Kraft der Meereswellen ohne die Anlage eines Reservoirs

auszunutzen, sind ge-macht worden. Hierher gehören zum Beispiel Leuchtbojen, wie sie vor einigen Jahren am Ufer

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Abb. 299. Elektrische Leuchtboje bei Büsum in Holstein

Göhre wieder. Die unregelmäßig arbeitende

Energie der Wellen wird hier zum Heben eines Gewichts benutzt, das, nachdem es gehoben ist, fallen gelassen wird, wobei dann die beim Fall sreiwerdende Energie direkt oder indirekt elektrisches Licht erzeugt. An der zylindrischen Boje ist ein die Wellenbewegung ausnehmender Ansatz a angebracht, durch dessen Vermittlung die Boje unter der aus- und abwärtsgehenden Bewegung der Wellen um ihre Achse o gedreht wird. Im Innern der Boje ist ein diese Drehbewegung ausnehmendes System von Zahnrädern angeordnet, das durch eine Sperrklinke s veranlaßt wird, sich stets nur in einer Richtung zu drehen. Bei der allmählich immer weiter fortschreitenden Drehung des Iahnrädersystems wird das Gewicht f allmählich gehoben. Hat dieses Gewicht seine höchste Lage üb erschritten, so folgt es der Schwere und sinkt auf der anderen Seite wieder hinab, hierbei den Anker einer kleinen magnetelektrischen Maschine betätigend und eine zweiunddrei-ßigkerzige Glühlampe entzündend. Außerdem wird beim Falle des Gewichts f auch eine Glocke 1 angeschlagen, so daß die Boje auch bei nebligem Wetter ein Warnungsignal abgibt. Abb. 299 gibt eine derartige bei Büsum in Holstein im Betrieb versuchte Boje in äußerer Ansicht wieder.

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Abb. 300. Wassersäulenmaschine von Neichenbach aus dem Jahre 1817

Aus dem Deutschen Museum zu München

Von wesentlich höherer praktischer Bedeutung sind die sogenannten Wassersäulenmaschinen. AIs die durch den Druck des WafferdampfS und der atmosphärischen Lust betriebene Newcomensche Maschine (vgl. Seite 200 dieses Bandes) sich erfolgreich zur Leistung mechanischer Arbeit in die Praxis eingeführt hatte, da lag es nicht allzu fern, den Dampfdruck durch den Druck des Wassers zu ersetzen. So entstanden fast gleichzeitig um die Mitte des achtzehnten Jahrhunderts in Ungarn, in Deutschland und in England die ersten Waffersäulen-maschinen. Eigentümlich ist diesen Maschinen, daß sie mittels Wasserdrucks betriebene Kolbenmaschinen sind, und zwar gibt es solche mit stehendem, liegendem

und oszillierendem oder schwingendem Arbeilszylinder. Die Steuerung des Druckwassers vor und hinter den Treibkolben erfolgt in ähnlicher Weise wie bei den Dampfmaschinen durch Schieber, Ventile, Hähne oder kleine Kolben. Diese Maschinen empfehlen sich vorzüglich bei hohen Gefällen von mindestens 16 Meter und bei kleinen oder mäßigen Mengen von Betriebswasser; ihr Wirkungsgrad beträgt 0,70 bis 0,80. Sie lassen sich nicht allein zur Erzeugung von auf und nieder oder hin und her gehender, sondern auch zur Erzeugung von drehender Bewegung verwenden. — Die Waffersäulenmaschine fand in den ersten Jahrzehnten des neunzehnten Jahrhunderts ihre erfolgreichste Ausgestaltung und Anwendung durch den bayrischen Salinenrat Reichenbach. Abb. 300 zeigt eine der Reichenbachschen Waffcrsäulenmaschinen, die im Jahr 1817 erbaut wurden und bis zum Jahre 1904 dazu dienten, vom Berchtesgadener Salzbergwerk die Sole nach Reichenhall zu befördern.

In der neueren Zeit ist man erfolgreich bestrebt gewesen, Waffersäulen-maschinen für das Kleingewerbe zu schaffen, hierbei Maschinentypen liefernd, die auch mit kleinen Abweichungen sich zum Antrieb durch Druckluft eignen und sich in ihrer konstruktiven Ausgestaltung und Wirkung ebenfalls direkt an die Dampfmaschine anlehnen. Unsere Abb. 301 stellt den Schmidtschen Wasser motor mit oszillierendem Zylinder dar. Der Arbeitszylinder a, in dem sich der ArbcitSkolben b hin und her bewegt, schwingt um die Zapfen r r und oszilliert dabei mit seinem Teile e, der die für die Verteilung des Druck-wassers erforderlichen Kanäle 1 und m enthält, in dem schalenförmigen Körper k. Dieser besitzt die Öffnungen n, i und p, die je nach der Lage des Zylinders a mit einem der Kanäle 1 oder m in Verbindung stehen. Die Kolbenstange c greift an dem Zapfen f der Kurbel g an. h ist das Schwungrad, w ein zur Konstanterhaltung des Wasserdrucks dienender Windkessel. Das zum Antrieb des Motors dienende Wasser tritt bei i herzu und wird nach getaner Arbeit durch das Rohr q abgeführt. Bei der in Abb. 301 dargestellten Lage des Zylinders a tritt das Betriebswasser durch i in den Kanal I und treibt den Kolben b von links nach rechts, während das vom vorhergehenden Spiel auf der Gegenseite befindliche Wasser durch m nach n und q abzieht. Bei der entgegengesetzten Lage des

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Abb. zoi. Schmidtscher Wassermotor. Aus Nühlmann, Maschinenlehre

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Zylinders a tritt i in Verbindung mit m und p mit 1, und das ausgenutzte Betriebswasser tritt links durch 1 und p nach q hin auS.

Zu erwähnen ist, daß auch die flüssige Luft als Betriebsmittel für Motoren in Vorschlag gebracht worden ist. Der von der

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Abb. 3°2. Herons Opfertanz

verdampften flüssigen Luft ausgeübte Druck beträgt 15 Atmosphären.

Sehr alt ist die Verwendung erwärmter Luft zur Arbeitsleistung. Abb. 302 stellt den von Heron von Alexandrien (um 120 v. Chr.) beschriebenen Opfertanz dar. Die dem Apparat beigegebene Darlegung der Wirkungsweise hat folgenden Wortlaut: „Wird auf einem gewissen Altar Feuer angezündet, so sollen scheinbar einige rings im Kreise stehende Figuren einen Reigen aufführen. Es sei AB C D ein Altar mit einem Feuerbecken E F. Von dem oberen Teile des Feuerbeckenö lasse man eine Röhre G H nach der Basis des Altars hinab. Das bei H befindliche Ende drehe sich um einen Zapfen. Diese Röhre sei ferner mit vier anderen, querliegenden, horizontalen Röhren versehen, die sich gegenseitig durchschneiden und an demselben Punkt mit der von der Spitze kommenden Röhre verbunden werden. Die querliegenden Röhren nun sollen an den Enden so umgebogen sein, daß sich eine Röhre nach der anderen wendet. Auf diese Röhren lege man an ihren Enden eine kreisrunde Scheibe IK L M und befestige sie daran. Darauf sollen die Figuren stehen. Das Material des Altars schließlich sei durchsichtig, auf daß die tanzenden Figuren durch dieses sichtbar sind. Wenn wir bei diesen Vorrichtungen auf dem Herde Feuer anzünden, wird die Luft in der Röhre G H erwärmt, geht durch die verdeckten Röhren und bringt die senkrechte Röhre in Drehung, zugleich auch die Scheibe, auf der die Figuren stehen, und diese werden zu tanzen scheinen."

Die in den Schornsteinen aufsteigende warme Luft hat man schon frühzeitig in der Weise zum Antrieb von Bratspießen benutzt, daß man in den Schornstein turbinenartige Räder einbaute, die durch die aufsteigende warme Luft in Drehung versetzt wurden und mittels Iahnradübersetzung den Bratspieß drehten. Eine solche Vorrichtung ist unter anderem auch von Leonardo da Vinci in

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Vorschlag gebracht worden. Noch weiter ging Giovanni Branca, der Erfinder des Dampfrads, des Vorläufers der Dampfturbine. Abb. 303 ist dessen im Jahre 1629 erschienenem, reich illustriertem Werke „Le Machine“ entnommen. Zunächst erblickt man in dieser Abbildung einen Schmied, der auf dem Ambos T ein Stück Eisen bearbeitet. M ist das Schmiedefeuer, dessen Abhitze durch den Schornstein GHKL nach oben abgeführt wird. In den Schornstein ist das Schaufelrad I eingehängt, das durch die nach oben abziehende warme Luft in Drehung versetzt wird und mittels der Räderübersetzung N 0 P Q R F frcrö Walzwerk A in Tätigkeit setzt. Wir sehen hier, wie ein Arbeiter V das auszuwalzende Stück Eisen E zwischen die Walzen bringt und entweder auswalzt oder mittels der Ansätze B und C mit Erhöhungen und Vertiefungen versieht.

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Der aus dem Quecksilber gewonnene Dampf ist wesentlich schwerer als Wasserdampf und eignet sich daher gut für den Antrieb von Dampfturbinen, in denen er durch Stoß auf die Schaufeln der Turbinenräder wirkt. Abb. 304 stellt eine von Emmet angegebene, mittels Quecksilberdampf angetriebene Dampfturbinenanlage dar.

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sammelt. Der Dampf wird durch die Leitung 6 der Dampfturbine 8 zugeführt, nach getaner Arbeit in dem Kondensator 9 wieder verflüssigt und durch das Fallrohr 4 dem Verdampfgefäß 1 wieder zugeleitet.

Es findet somit ein in sich geschlossener

Arbeitsgang statt. Abb. 303. Vrancas Antrieb eines Walzwerkes durch warme Luft S.d.T.I.

7 ist eine mit der Turbine 8 verbundene, durch Wasser betriebene Bremsvorrichtung. — Hiermit beschließen wir die Besprechung derjenigen Mittel und Wege, die der nimmer rastende erfinderische Geist der Menschheit ersonnen hat, um die Natur-kräfte zu fesseln und sich nutzbar zu machen. — Die Art und Weise, in der dies geschieht, ist vielfach abhängig von den jeweilig vorliegenden Zwecken, und so werden wir denn in den folgenden Kapiteln noch zahlreichen Sonderformen von Vorrichtungen zur Erzeugung von Wärme, Licht und Kraft begegnen, die in den vorhergehenden Kapiteln noch nicht zur Besprechung gelangten.

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Abb. 304. Mittels Quecksilberdampfs betriebene Dampfturbinen-Anlage

Die Gewinnung und Verarbeitung der Rohstoffe

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Adb. 305. Stahlwerk bei Hörde in Westfalen bei Nacht

Die Metallindustrie

Bergbau und Hüttenwesen

Von Dr. Albert Neuburger

ie Geschichte des Bergbaus und Hüttenwesens bis zu ihren ersten Anfängen zurückzuverfolgen, ist ein Ding der Unmöglichkeit. Eine einfache Überlegung sagt uns jedoch, daß eine Art von Bergbau oder wenigstens ein Vorläufer von ihm bereits existiert haben muß, ehe man Metalle kannte, und dieselbe Überlegung läßt uns wenigstens ungefähr ahnen, welche Mineralschätze es wohl gewesen sein dürften, die der Mensch zuerst im Schoße der Erde suchte. Im Kampfe mit der Natur reichten die ihm verliehenen Kräfte nicht aus, und so suchte er bald durch Schaffung von Waffen und von Handwerkzeug sich ein gewisses Übergewicht zu schaffen, er suchte durch sie sich seiner Feinde zu erwehren und seine Nahrung zu gewinnen. Die Materialien also, aus denen diese ersten Waffen und Handwerkzeuge bestanden, müssen auch diejenigen gewesen sein, die zuerst als wertvoll erkannt, aufgesucht und gesammelt worden sind. Außer aus Knochen und Holz verfertigten die Menschen einer längst entschwundenen Epoche ihr primitives Gerät hauptsächlich aus gewissen Steinen, in erster Linie aus dem Feuerstein. Dieser Feuerstein ist also sicher eines der ältesten Mineralien, das der Mensch gewann, und man hat ihn zunächst wohl aus anderen Steinen herausgesucht oder am Strande des Meeres und aus seichten Gewässern gefischt. Dann aber dürfte man dazu übergegangen fein, gewisse Schichten der Erdoberfläche, die ihn in größerer Menge enthielten, abzulösen und zu zerkleinern, um den wertvollen Stein daraus zu erhalten. Ganz besonders geeignet erwiesen sich hierzu einzelne Vorkommnisse des Feuersteins, wie zum Beispiel diejenigen der Insel Rügen, wo er sich in ungeheuren Mengen in weiche Kreide eingebettet findet, also in einem Muttergestein, das der Zertrümmerung und Abschälung so wenig Widerstand darbot, daß selbst die den anderen und härteren Mineralien gegenüber geradezu hilflosen Menschen der Urzeit damit leicht fertig zu werden vermochten. Daß diese Hypothese von den Uranfängen bergmännischer Gewinnung von Mineralien sehr viel für sich hat, geht daraus hervor, daß man gerade auf Rügen noch vielfach die Überreste von Werkstätten findet, in denen der Feuerstein bearbeitet wurde. In diesen Werkstätten, wo Feuerstein mit Feuerstein seine Zubereitung fand, dürfte man wohl auch zum ersten Male beobachtet haben, daß er beim Schlagen Funken gibt und daß er somit ein wertvolles Mittel zum Feueranmachen darstellt.

Neben dem Feuerstein kommen als die ersten Mineralien, die durch einen primitiven Bergbau gewonnen wurden, noch eine ganze Anzahl weiterer in Betracht, wie zum Beispiel der leicht knetbare Ton, aus dem man Gefäße herstellte, das Salz, das sich an zahlreichen Stellen der Erde findet, die Kreide, der Ocker und sonstige zum Bemalen und Färben geeignete Mineralien oder Gesteine, und endlich alle diejenigen schöngefärbten Materialien, die sich als Schmuck verwenden ließen.

Von den Metallen sind zweifellos gleichfalls diejenigen zuerst aufgesucht und durch einfaches Abgraben sowie Reinigung vom Muttergestein gewonnen worden, die in der Natur in gediegenem Zustand vorkommen, also das Gold, das Silber und vielleicht auch das auf kunstlos zusammengestellten Feuerherden leicht ausschmelzbare Kupfer.

Welches dieser Metalle dem Menschen zuerst bekannt war, läßt sich heute nicht mehr sagen. Der Dichter H e s i o d spricht zwar von einem goldenen, einem silbernen, einem ehernen und einem eisernen Zeitalter, die JeuS nacheinander geschaffen habe, während unterdessen der Mensch allmählich von einem mühelosen Dasein in eine Zeit der Arbeit und des LeidS gelangt sei. Es handelt sich hier aber nicht um eine begründete Überlieferung oder um die Ergebnisse irgendwelcher Forschungen, sondern lediglich um die Ausgeburt einer dichterischen Phantasie, und es läßt sich nicht einmal behaupten, daß der Mensch die Metalle in der Reihenfolge kennen lernte, wie sie Hesiod angibt, obschon ja einige Momente dafür sprechen, in erster Linie der Umstand, daß das Gold und das Silber frei und gediegen sich finden, während das Metall deö ehernen Zeitalters, die Bronze, erst durch einfache, das Eisen hingegen durch schwierigere Schmelzprozesse gewonnen werden müssen. Daß Gold und Silber vor Bronze und Eisen bekannt gewesen sein müssen, ist, wie bereits erwähnt, als feststehend anzunehmen. Ob aber der Eisenzeit die Bronzezeit vorhergegangen ist, und wieweit beide mit der Steinzeit zusammenfallen, darüber ist man sich heute noch nicht vollkommen klar, und es muß zweifelhaft erscheinen, ob es der Forschung jemals gelingen wird, hier Aufklärung zu schaffen. Es ist anzunehmen, daß die Aufeinanderfolge dieser Perioden in verschiedenen Gegenden eine verschiedene war. Von den Tatsachen, die für diese Annahme sprechen, sei als Beispiel erwähnt, daß nordische Bronzen aufgefunden wurden, die mit Stahlwerkzeugen bearbeitet sind.

Die alten Inder müssen bereits eine gut durchgebildete Eisenindustrie besessen haben, und es ist sogar anzunehmen, daß diese von dort aus weitere Verbreitung erlangte. Hierauf deutet zum Besspiel der Umstand, daß das Sanskritwort „Ajas" in Beziehungen steht zu dem altindischen Worte „Ais", aus dem dann später „Eisen" wurde, woraus man schließen darf, daß die indogermanischen Stämme vor ihrer Trennung das Eisen gekannt haben. Von der altindischen Eisenindustrie sind uns noch einzelne Stücke erhalten, so zum Beispiel die „Kutub-säule" in der Nähe von Delhi, die ein Gewicht von 6000 Kilogramm hat und aus ziemlich reinem Eisen besteht, aus Eisen von solcher Reinheit, daß es biö heute in dem feuchtwarmen Klima Indiens nicht rostete. Auch die Ägypter kannten das Eisen, und auf ihren buntbemalten Denkmälern unterschieden sie stets die eisernen Waffen dadurch von denen aus Bronze, daß sie erstere in blauer Farbe, die letzteren hingegen in roter Farbe darstellten. Auch in den Gräbern der Etrusker, die bekanntlich vor den alten Römern Italien bewohnten, befinden sich eiserne Waffen, und daß die alten Deutschen mit eisernen Spitzen versehene Speere hatten, ist gleichfalls bekannt. Mit vorgeschrittener Kultur steigert sich die Fertigkeit in der Gewinnung und Verarbeitung von Metallen, und zwar zuletzt zu so hoher Vollendung, daß cs gelingt, riesige Bildsäulen, unter denen die berühmteste der Koloß von Rhodus ist, herzustellen. Allenthalben erstehen Bergwerke, namentlich solche zur Gewinnung von Silber und Gold sowie von Kupfer und Zinn. Berühmt und in bezug auf ihre Durchbildung imponierend sind insbesondere die Kupferbergwerke Zyperns, die bereits mit Stollen ausgestattet wurden, und in denen sich auch Ventilationseinrichtungen in Form von Luftschächten fanden. Einzelne Bergwerke Griechenlands beschäftigten bis zu sechzigtausend Sklaven, deren Los ein sehr trauriges war. Ihre technische Ausrüstung war von der des modernen Bergmanns nicht sehr viel unterschieden. Sie besaßen Werkzeuge zum Loslösen des Gesteins und Grubenlichter, die aus einer mit Ol gefüllten Tonlampe bestanden. Die Wasserhaltung, worunter man die Entfernung des unter der Erde sich findenden und den Bergbau hindernden Wassers versteht, stand aber in diesen altgriechischen Bergwerken noch auf sehr niedriger Stufe. Man entfernte das Wasser in der Weise, daß man es in Ledersäcken auffing, die dann von Hand zu Hand weitergegeben und an der Oberfläche entleert wurden. In dem Maße, wie das römische Weltreich sich ausbreitete, wurden die Römer Besitzer einer immer größeren Anzahl von Bergwerken, unter denen die berühmtesten die auch heute noch in Betrieb stehenden auf der Insel Elba und dann die Zinnbergwerke Großbritanniens waren. Der Betrieb wurde in der Kaiserzeit genau geregelt und meist einem Prokurator unterstellt. Einzelne Bergwerke befanden sich in den Händen von Pächtern.

Die Art und Weise, wie im Altertum der Bergbau betrieben wurde, schildert uns PliniuS sehr anschaulich. Er schreibt: „Man treibt Stollen auf lange Strecken in den Berg, indem man das Innere bei Lampenschein aushöhlt. Da man die Sonne nicht sieht, muß der Schwund des Äs der Lampen das Maß der Zeit angeben, und in vielen Monaten sieht man den Tag nicht. Oft setzen sich plötzlich die Spalten und erdrücken die Arbeiter, so daß es bereits weniger tollkühn erscheint, die Perlen und Purpurschnecken aus der Tiefe des Meeres zu holen; so viel gefährlicher haben wir die Erde gemacht. Man läßt deshalb an vielen Stellen Pfeiler stehen, um die Berge zu stützen. Bei den Arbeiten stößt man auf festes Gestein, dieses sprengt man mit Feuer und Essig." Unter „Essig", welcher Ausdruck sich bei römischen Schriftstellern öfters findet, ist jedenfalls irgendein Sprengmittel zu verstehen, so heißt es zum Beispiel auch von Hannibal, daß er bei seinem Übergang über die Alpen die Felsen durch „Essig" entfernt habe.

Die Blüte, in der Bergbau und Hüttenwesen während des Altertums standen, nahm ein ziemlich plötzliches Ende, als durch die Völkerwanderung die während eines Zeitraums von Jahrtausenden geschaffene Kultur plötzlich vernichtet wurde. Ein Aufschwung trat erst dann wieder ein, als die kirchliche Kunst des Mittelalters sich vervollkommnete, und als sie, berühmte Meisterwerke schaffend, rückwirkend wieder auf die oben genannten Gebiete menschlicher Tätigkeit ihren befruchtenden Einfluß ausübte. In dem Maße, wie die kirchliche Kunst fortschreitet, wird auch die profane auf eine höhere Stufe der Vollkommenheit gehoben. Der Reichtum wächst, und es entstehen in den wohlhabenden Städten kunstvolle Brunnen aus Metall; die Namen einzelner Erz- und Glockengießer erlangen Weltberühmtheit. Als endlich durch die Erfindung des Schießpulvers Geschütze aus Bronze nötig werden, von denen einzelne, wie zum Beispiel die berühmte „Faule Grete", gleichfalls gewaltige Metallmassen erfordern, da heben sich infolge der Anforderungen von Kunst und von Kriegstechnik auch der Bergbau und das Hüttenwesen zu einer höheren Stufe der Vollkommenheit.

Hierzu kommt noch ein weiterer Umstand: mit dem Mittelalter zugleich setzt eine eigenartige Bewegung von kulturgeschichtlicher Bedeutung ein. Es beginnt das Zeitalter der Alchimie, eine durch Jahrhunderte hindurch sich erstreckende Epoche, während deren man des Glaubens war, daß es eine Substanz geben müsse, den sogenannten „Stein der Weisen", durch die es gelingt, unedle Metalle in edle zu verwandeln. In späteren Zeiten schrieb man diesem Stein der Weisen sogar noch eine ganze Anzahl weiterer wertvoller Eigenschaften zu: man glaubte, daß er Krankheiten heile und das Leben verlängere, ja sogar Unsterblichkeit zu verleihen vermöge. In den Laboratorien (Abb. 306) der Alchimisten brodelte und zischte es in Kolben und Retorten, die merkwürdigsten Substanzen wurden gemengt und zusammengeschmolzen, und cs gab fast keinen Fürsten oder keinen vermögenden Mann, der sich nicht einen oder gar mehrere Alchimisten angestellt hätte. Der „Stein der Weisen" ist allerdings nicht gefunden worden, aber für das Gebiet des Hüttenwesens hat diese Zeit doch hohe Bedeutung erlangt. Bei den Tausenden und aber Tausenden von Versuchen, die man anstellte, um den merkwürdigen Stein hervorzubringen, lernte man die

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Abb. 306. Laboratorium aus dem Zeitalter der Alchimie. Deutsches Museum in München

Eigenschaften vieler Metalle kennen, man fand Methoden, um sie aus ihren Verbindungen ju isolieren, man arbeitete Verfahren auS, um sie zu reinigen, und durch das Zusammenschmelzen der heterogensten Dinge entstanden neue Metallvereinigungen, neue Legierungen von merkwürdigen, bis dahin unbekannten Eigenschaften.

So hat die Zeit der Alchimie außerordentlich befruchtend auf das Hüttenwesen gewirkt. Einen neuen Anstoß zu weiterer Vervollkommnung seiner Arbeitsverfahren und Methoden erhielt dieses in der Folge durch einen Mann, dessen Tätigkeit gerade in jene Zeit fällt, die in der Geschichte der menschlichen Kultur überhaupt einen Wendepunkt bedeutet, in den Anfang des sechzehnten Jahrhunderts.

Dieser Mann war Georg Agricola, geboren im Jahre 1494 zu Glauchau. Er war von Beruf Arzt und ließ sich zunächst in dem alten, durch seinen berühmten Bergbau ausgezeichneten Städtchen Joachimsthal nieder. Hier war es, wo er sich für Mineralogie und Metallurgie zu interessieren begann, ein Interesse, das ihn bald in derartigem Maße erfüllte, daß er zum Reformator des damaligen Bergbaus und Hüttenwesens wurde, auf welchem Gebiete durch ihn eine neue Ära anbrach.

Wie gewaltig das Auftreten Agricolas für die Entwicklung des Bergbaus und des Hüttenwesens war, vermag man am besten daraus zu ersehen, daß selbst der Dreißigjährige Krieg, der so viele Werte zerstörte, so viele Kunstfertigkeiten auf immer in Vergessenheit brachte, und der auch die Bergwerke, das Hüttenwesen und die Metallindustrie nahezu vernichtete, es nicht vermochte, dasjenige, was Agricola geleistet hatte, zu zerstören. Als wiederum Zeiten des Friedens am brachen, da nahm man die Werke und Bücher Agricolas her und richtete nach den darin enthaltenen Vorschriften die Bergwerke wieder von neuem ein. S.d.T.I.

Freilich verfehlten manche Erfindungen, die in der Folgezeit gemacht wurden, nicht, ihren Einfluß auf die Ausgestaltung der genannten Gebiete geltend zu machen. Dies gilt in erster Linie von zweien von ihnen, nämlich von der des Pulvers und von der der D a m p f m a s ch i n e.

Bis zur Mitte des siebzehnten Jahrhunderts arbeitete der Bergmann mit Schlegel und Eisen, wenn er das Gestein losbrechen wollte. Diese alten Wahrzeichen haben sich bis auf den heutigen Tag erhalten, obschon sie längst ihre einstige Bedeutung als „Gezähe", wie man das Handwerkzeug des Bergmanns nennt, verloren haben. Etwa in der Mitte des siebzehnten Jahrhunderts dürfte es gewesen sein, als man anfing, das Pulver zu Sprengarbeiten in den Bergwerken zu benutzen. Heute hat es ja infolge des Auftauchens neuerer Sprengstoffe gleichfalls seine Bedeutung verloren, aber Jahrhunderte hindurch stellte es ein wichtiges Hilfsmittel des Bergbaus dar.

Auch die Dampfmaschine hat reformierend gewirkt. Eine große Anzahl der ersten Dampfmaschinen wurde in und an Bergwerken aufgestellt, um die darin sich ansammelnden störenden Waffcrmaffen heraufzupumpen.

Hierzu kam, daß man auch auf immer neue Mineralien zu graben begann, und daß sich insbesondere der Bergbau auf Steinkohlen in stets steigendem Maße ausbreitete, seit mit der Entwicklung der Industrie die bisher verwendeten Brennmaterialien nicht mehr ausreichten.

Ein weiterer Faktor, der die Entwicklung des Bergbaus und Hüttenwesens ganz beträchtlich förderte, war die allmähliche Sammlung von Erfahrungen und das Interesse, das man ihnen selbst und ihren Hilfswissenschaften entgegenbrachte; infolgedessen entstand in Deutschland die erste Bergakademie zu Freiberg im Jahre 1766; dem Beispiel Deutschlands folgten bald andere Länder nach.

Immerhin waren bis zum Beginn des achtzehnten Jahrhunderts der Entwicklung des Hüttenwesens dadurch gewisse Grenzen gesetzt, daß eine systematische wissenschaftliche Erforschung der bei der Gewinnung und Läuterung der Metalle stattfindenden Vorgänge absolut unmöglich war. Man war ausschließlich auf das Sammeln von Erfahrungen und auf deren Verwertung angewiesen. Ein Beherrschen und Meistern der Sache lag deshalb im Bereich der Unmöglichkeit, weil sich zu jener Zeit die Chemie, die hauptsächlichste und wichtigste wissenschaftliche Grundlage aller hüttenmännischen Prozesse, auf Irrwegen befand, die hemmend wirken mußten und wirkten.

Diese Irrwege sind gekennzeichnet durch die sogenannte „Phlogistontheorie", eine Theorie, die, man kann fast behaupten, die einzelnen Vorgänge gerade in umgekehrter Weise ansah, als sie sich in Wirklichkeit abspielen. Die Phlogistontheorie ging von der Annahme aus, daß ein gewisser Stoff, das sogenannte „Phlogiston", existiere, das bei der Verbrennung entweder als Feuer abgeschieden werde, oder nur teilweise als Feuer, teilweise aber als Ruß. Nach Ansicht der Anhänger dieser Theorie bestehen die Metalle aus dem „Phlogiston" und aus einem sogenannten „Metallkalk". Der Begründer der Phlogistontheorie, Stahl, spottet sogar darüber, daß Menschen glauben, man könne die unedlen Metalle mit der Zeit verbessern und sie reifer, garer und den edlen Metallen ähnlicher machen.

Erst dem französischen Chemiker Lavoisier blieb es vorbehalten, die damals allgemein anerkannten falschen Ansichten Stahls durch feine Versuche zu entkräften. Sein Verdienst besteht hauptsächlich darin, daß er es war, der eines der heute wichtigsten wissenschaftlichen Instrumente, die Wage, in die Chemie einführte. Durch ihren Gebrauch vermochte er nachzuweisen, daß die Körper beim Verbrennen nicht leichter werden, wie man es nach der Phlogistonlheorie annehmen mußte, da ja nach dieser ein Bestandteil, nämlich das Phlogiston, entweicht, sondern daß im Gegenteil beim Verbrennungsprozeß stets eine Gewichtszunahme der Körper eintritt, weil sie sich mit einem Bestandteil der Lust, mit dem 1774 von Priestley und Scheele entdeckten Sauerstoff, verbinden. Der „Metallkalk", wie ihn die Anhänger der Phlogistonlheorie nannten, ist somit weiter nichts als eine Verbindung des Metalls mit Sauerstoff, und man kann aus dem Metallkalk das reine, geläuterte Metall selbst darstellen, wenn man ihm diesen Sauerstoff entzieht. Diese Erkenntnis mußte natürlich befruchtend aus das gesamte Gebiet der Metallgewinnung einwirken. Man ging jetzt nicht mehr einfach in der Weise vor wie früher, daß man die Metallkalke und Erze mit allen möglichen Mineralien, von denen man durch die Erfahrung wußte, daß sie das gewünschte Metall zutage fördern, zusammenschmolz, sondern man untersuchte sehr genau, ob diese Metallkalke und Erze Sauerstoffverbindungen der Metalle seien, und wie man ihnen den Sauerstoff zu entziehen und daraus das reine Metall zu gewinnen vermöge.

Der belebende Einfluß, den die durch Lavoisier geschaffene Erkenntnis und der durch sie bewirkte Untergang der Phlogistonlheorie ausübten, äußerte sich auch auf dem Gebiete des Hüttenwesens. Allenthalben setzte ein reges Streben, ein neues Forschen aus Grund der Lavoisierschen Verbrennungstheorie ein, und eö entstanden neue Zweige der Wissenschaft, so in erster Linie die durch Rose so sehr geförderte analytische Chemie, die bei den eben geschilderten Fortschritten des Hüttenwesens von außerordentlich bedeutsamem Einfluß sich erwies.

Zu diesen günstigen und fördernden Umständen tritt noch ein weiterer hinzu: an der Schwelle des neunzehnten Jahrhunderts wurde durch G a l v a n i in Bologna die nach ihm benannte Art des e l e k t r i s ch e n S t r 0 m ö entdeckt, und der italienische Physiker Volta konstruierte die Voltasche Säule, jene zur Erzeugung des galvanischen Stroms dienende Vorrichtung, die es ermöglichte, elektrische Kraft von bisher unbekannter Art und Stärke zur Verwendung zu bringen. Damit beginnt der Einfluß der Elektrizität, der sich in Bergbau und Hüttenwesen in verschiedener Weise äußert. Während der Bergbau zunächst noch in den alten Traditionen verharrt, erfährt das Hüttenwesen durch den elektrischen Strom sofort einen gewaltigen Fortschritt. Im Jahre 1807 macht der englische Chemiker D a v y die Entdeckung, daß man Metalle nicht nur nach den alten bisherigen Methoden, also in erster Linie durch Ausschmelzen, zu gewinnen vermöge, sondern daß auch der elektrische Strom ein geeignetes Hilfsmittel zu ihrer Darstellung ist. Davy wurde so zum Begründer der heute aus dem Gebiet des Hüttenwesens eine so wichtige Rolle spielenden neuen Technik, der „Elektrometallurgie". Eine Vervollkommnung dessen, was Davy schuf, stellt die

Entdeckung des Petersburger Chemikers I a c 0 b i dar. Während Davy den elektrischen Strom auf geschmolzene Materialien einwirken ließ, um daraus die Metalle zu gewinnen, entdeckte Jacobi, daß sich die Metalle unter der Einwirkung der Elektrizität auch aus Lösungen abscheiden. Seine Beobachtung, daß man aus einer Kupfervitriollösung, durch die der elektrische Strom hindurchgeht, reines metallisches Kupfer erhält, bedeutet den Beginn einer neuen Entwicklung des Hüttenwesens, den Beginn der elektrischen Raffination oder Läuterung der Metalle.

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Schlegel.

Eisen.

Abb. 307

Freilich verging noch einige Zeit, ehe es möglich war, die durch Davy und Jacobi geschaffenen Erkenntnisse im großen auszuüben. Dies trat erst ein, als Werner Siemens im Jahre 1867 das sogenannte „dynamo-elektrische Prinzip" aufstellte, jene so wichtige und bedeutsame Erkenntnis, über die bereits in dem Abschnitt „Elektrische Starkstromtechnik" das Nötige gesagt ist. Mit der Entdeckung des dynamoelektrischen Prinzips hebt auch für Bergbau und Hüttenwesen eine neue Ära an. Der Bergbau gewinnt an Sicherheit und vermag sich den Erfordernissen eines gesteigerten Verbrauchs anzupassen.

Schlegel und Eisen, die alten Wahrzeichen des Bergmanns, sind eö auch, die eine lange Zeit hindurch sein hauptsächlichstes Handwerkzeug, sein „Ge-zähe", darstellten. Ganz gleich, ob an der Erdoberfläche befindliche Lagerstätten abgebaut wurden, ob also in einem sogenannten Tagbau gearbeitet wurde, oder ob in den Tiefen der Erde das kostbare Erz zu brechen war — Schlegel und Eisen sind fast stets und überall zur Verwendung gelangt. So weit verbreitet die Kenntnis dieses „Gezähes" ist, und so oft es uns als Emblem begegnet, fast ebensooft finden wir es zugunsten einer stilvollen Ausgestaltung unrichtig dargestellt. Unsere Abb. 307 gibt eine Darstellung von Schlegel und Eisen in ihrer wirklichen, nüchternen, dem Arbeitszweck angepaßten Gestalt, wie der Bergmann sie benutzt. Schlegel und Eisen wirken als Hammer und als Keil, und durch mühsames Klopfen mittels des Hammers auf den Keil wurden jahrhundertelang der Erde ihre kostbaren Schätze entrissen.

Ehe man jedoch so weit war, mußte man wissen, wo sich diese Schätze befanden. In vielen Fällen war dies leicht, denn man sah an so manchem Felsen die glänzenden, eingesprengten Goldteilchen zutage liegen, man sah die feinverästelten Gebilde des gediegenen Silbers sich hindurchziehen, und man erblickte noch eine ganze Anzahl von weiteren Merkmalen dafür, daß hier oder dort ein Metall sich finden müsse. Wo dies aber nicht der Fall war, wo also nicht der bloße Anblick den gewünschten Aufschluß gab, da traten andere Faktoren tu

Tätigkeit, und zwar in der Hauptsache zwei: die Erfahrung und die bis auf den heutigen Tag vielumstrittene Wünschelrute.

Sic besteht meist aus einem gegabelten Zweig A (Abb. 308) und wird so in die Hand genommen, daß man die beiden „Zinken" der Gabel in den Händen hält, während der Stiel nach vorwärts deutet. Der Rutengänger hält sie wagrecht (Abb. 308) vor sich hin oder aufwärts gerichtet (Abb. 309) und geht das zu untersuchende Terrain ab. Da, wo sich Adern edlen Metalls oder Wasser in der Tiefe finden sollen, deutet die Wünschelrute angeblich nach unten.

Diese Art der Wünschelrute hat eine bedeutende, erheblich zuverlässigere Konkurrenz erfahren. Sie besteht in der Ausgestaltung, die ihr die englischen Ingenieure L. Daff und Alfred Williams gegeben haben, aus zwei langen Stäben, die in geeigneter Entfernung voneinander in das Erdreich gebohrt werden und von deren Spitzen aus man elektrische Wellen durch die dazwischenliegenden Erdschichten sendet. Die über der Erde befindlichen Enden der Stäbe sind mit genauen Meßinstrumenten oder auch Telephonen verbunden, die es ermöglichen, den elektrischen Widerstand, den die Wellen im Innern des Erdbodens finden, zu messen oder durch das Gehör festzustellen. Da die Metalle gute Leiter sind, so wird der Widerstand dann ein geringerer werden, sobald die Wellen auf eine

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Abb. 308. Bergmann mit Wünschelrute. Nach Agricola

im Innern der Erde zwischen den Enden der Stäbe befindliche Metallader auftreffen. Eine Verringerung des elektrischen Widerstands zeigt also an, daß sich an der betreffenden Stelle gediegene Metalle oder metallführende Erze vorfinden. Aus der Größe der Widerstandsänderung kann man sogar nicht nur auf die Tiefe, sondern auch auf die Ausdehnung der Schichten sowie auf die Natur des Metalls schließen.

Wo man jedoch annimmt, daß sich die gesuchten Mineralien in der Nähe der Erdoberfläche befinden, da „schürft" man, das heißt man legt kleine Gräben oder Gänge an, die eine Untersuchung der in der Nähe der Erdoberfläche befindlichen Schichten ermöglichen. Sind auf diese Weise die „Vorkommnisse" festgestellt, so beginnt die eigentliche bergbauliche Tätigkeit, der „Abbau". Die einfachste Art des Abbaus ist der T a g b a u. Jeder Steinbruch stellt sich als ein Tagbau dar, und die Tagbaue zum Fördern von Kohlen, wie sie vielfach in England üblich sind, oder zum Fördern von Gold und Diamanten, wie wir sie in Südafrika finden, endlich auch die gleichfalls nicht eben seltenen für Eisenerze unterscheiden sich in bezug auf die Art des Betriebs im Prinzip nicht oder nur wenig von einem gewöhnlichen Steinbruch.

Komplizierter als beim Tagbau (Abb. 310) wird daS Vorgehen, wenn man in tiefere Erdschichten hinabsteigen muß. Wir können uns an dieser Stelle damit begnügen, auf dasjenige zu verweisen, was auf Seite 45 ff. dieses Bandes von

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Abb. 309. Rutengänger

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Abb. 310. Die „Old de Beeks"-Diamantniine bei Kimberley. Tagbau.

der Anlage eines großen Kohlenbergwerks gesagt ist. Die Gefahren, denen der Bergmann bei seiner Arbeit ausgesetzt ist, sind mannigfachster Art.

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Eine der größten, wenn nicht die größte Gefahr bilden die in den Kohlenbergwerken auftretenden ex-plosiblenGase,die „schlagendenWet-ter". Ihrer verderblichen Tätigkeit begegnet man erfolgreich durch tunlichst weitgehende Ventilation und durch die Benutzung der auf Seite 128 dieses Bandes beschriebenen Davyschen Sicherheitslampe.

Abb. 311. Altes Bergwerk mit Leitern. Nach Agricola

Eine wertere Quelle der Gefahr

bildet das Anschlagen einer Wasserader, eines unterirdischen Sees oder einer heißen Quelle, deren mit Gewalt hervorbrechende Wassermassen das "ganze Bergwerk so schnell ersäufen, daß niemand mehr sich zu retten vermag." Viele Kohlen nehmen beim Lagern aus der Luft begierig Sauerstoff an, erhitzen sich hierbei und entzünden sich zuletzt von selbst. Diese Selbstentzündung der Kohle ist die Ursache des Grubenbrands, der gerade in den letzten Jahren viele Opfer gefordert hat, und der selbst dann, wenn er noch abgelöscht werden kann, große Gefahren in sich birgt, weil die bei ihm sich entwickelnden giftigen Gase Schächte, Gänge und Stollen des Bergwerks erfüllen und die Mannschaften, die nicht rechtzeitig fliehen konnten, ersticken.

Ist der Bergmann allen diesen Gefahren entronnen, s0 bedroht ihn eine andere: der Kohlenstaub setzt sich in seiner Lunge fest, und eS entsteht die schwarze „Kohlenlunge" des Bergarbeiters. Rechnet man hierzu noch, daß ihm unter der Erde

lichstenLebens-bedingungen, das Licht und auch zum Teil die Lust, fehlen, so darf es unS nicht wundern, daß trotz aller Fortschritte der modernen Technik und der Hygiene das Leben des Bergmannöleider auch heute noch meist nur ein sehr kurzes ist.

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Abb. zir. Zweitrummige Fahrkunst

Die Arbeit im Erzbergwerk ist ganz bedeutend gefahrloser, obschon auch hier natürlich entsprechende Vorsicht geboten ist. Wir merken dies

schon beim Einfahren. Die Schächte, durch die es hinabgeht,sind überall mit dicken Balken und Brettern beschlagen und abgestützt. An einzelnen Stellen sind sie mit wasserdichter Mauerung, der sogenannten „Senkmauerung", versehen, und überall sind noch Vorsichtsmaßregeln aller Art gegen das Niederbrechen von Schichten, das Verschütten von Schächten und Stollen, gegen Waffereinbrüche usw. getroffen.

Im allgemeinen geschieht das Einfahren stets mittels mechanischer Vorrichtungen, die denjenigen der Lastenaufzüge an Fabrikgebäuden ähneln. In manchen noch altmodisch eingerichteten Bergwerken wird allerdings auch auf Leitern eingestiegen („Leiterfahrt" Abb. zu ), die senkrecht in die Tiefe führen und von Zeit zu Zeit durch Absätze (Bühnen) unterbrochen sind, an denen die eine Leiter endet und die andere beginnt, so daß man dort kurze Zeit verschnaufen und auch ausweichen kann.

Bei vereinzelten Bergwerken, wie zum Beispiel dem Salzbergwerk in Berchtesgaden, finden sich Einfahrtsvorrichtungen, die noch primitiv sind: der Einfahrende

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setzt sich auf das obere Ende einer nach unten führenden schiefen Ebene und rutscht auf ihr hinab. Von diesen früher mehr als jetzt gebräuchlichen Einfahrten rührt das heute noch zur Tracht der Bergleute gehörige „Bergleder" her, eine kleine Lederschürze, die unterhalb des Rückens getragen wird.

Unsere Abb. 312 stellt eine sogenannte zweitrummige Fahrkunst dar, die dem Bergmann das mühsame Leiterklettern erspart und von ihm nur ein jeweiliges Hinübertreten von dem einen Trumm zum anderen Trumm fordert. Die Gestänges und B werden von einer Kraftmaschine abwechselnd auf und nieder bewegt. Das eine Gestänge ist mit Tritten a b c, das andere mit Tritten ß y ausgestattet, die beim Hubwechsel der Gestänge sich gerade einander gegenüberstehen, so daß der Bergmann von dem einen Tritt gefahrlos zum anderen übertreten kann. Damit er nicht zwischen die auf und nieder gehenden Tritte eingeklemmt werden kann, sind diese Tritte in ihrem vorderen Teile um lederne Scharniere drehbar. Der Anfahrende tritt zuerst auf die feste Bühne a und, wenn der Tritt a in gleiche Höhe mit ihm gekommen ist, auf diesen über. Mit dem Gestänges geht er dann bis zum nächsten Hubwechsel bei 1 nieder, wo ihm Tritt ß gegenübersteht, auf den er übersteigt. Nun geht er mit ß zum Hubwechsel 2 nieder und tritt dann auf b und so immer abwechselnd von einem Gestänge auf das andere, von b auf y, von y auf c usw. Beim Ausfahren erfolgt der Tritt- und Gestängewechsel in umgekehrter Ordnung. Diese doppel-trummigen Fahrkünste haben den Vorzug, daß sich ihre Gestänge ausbalancieren, so daß nur die lebende Last gehoben zu werden braucht.

An den Seiten der Schächte gehen die Gestänge und Röhren der Wasserhaltung empor, durch die das Wasser in die Höhe geschafft wird, sofern hierzu

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Abb. 313. Aufwärtsbohren mit Meißel und Schlegel

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Abb.-zi4- Abbau mit einer durch Preßluft betriebenen Stoßbohrmaschine

nicht besonderZSchachtanlagen vorgesehen sind, wie dies für die Zwecke der VentilationS- und Wetterführung meist der Fall ist.

Wo das Gestein leicht abzulösen ist, da finden ähnliche Arbeitsgeräte Verwendung, wie bei oberirdischen Erdarbeiten. Man kann sowohl Schaufel und Spaten, wie auch die Spitzhacke in Tätigkeit sehen. Im allgemeinen jedoch besteht das hauptsächlichste Verfahren, um das zu gewinnende oder auch das überflüssige Gestein loszubrechen, in der Sprengarbeit. Zu dieser wird jetzt fast ausschließlich Dynamit verwendet, das besondere, sehr sorgfältige Vorsichtsmaßregeln erheischt, und für das immer noch kein besserer Ersatz gefunden ist. Man hat zwar eine Zeitlang geglaubt, daß ein Gemenge von Kohlenpulver und flüssiger Luft als gefahrloser Sprengstoff in Bergwerken würde Verwendung finden können, es hat sich jedoch gezeigt, daß sich dieses Gemenge zu schnell zersetzt, um die gehegten Erwartungen zu erfüllen. So ist seine Anwendung immerhin eine beschränkte geblieben, obschon die flüssige Luft in Bergwerken zu anderen Zwecken Anwendung findet. Man teuft damit ganze Schächte nach dem sogenannten „Gefrierverfahren" ab, wobei man die abzuteufende Stelle zum Zwecke besseren und gefahrloseren Arbeitens geftieren läßt. Hierzu dienen entweder die bekannten Kälteverfahren oder auch die flüssige Luft.

Die Sprengarbeit erfordert zunächst die Herstellung von Bohrlöchern, in die die Sprengladung hineingebracht oder, wie sich der Bergmann auszudrücken pflegt, der „Schuß gesetzt" wird. Das Bohren der Löcher erfolgte früher meist mit der Hand (Abb. 313), während man jetzt Bohrmaschinen verwendet, die durch verschiedene Kräfte angetrieben werden. Verhältnismäßig selten sind jene Systeme, bei denen die Bohrungen durch Drehen einer Kurbel geschehen. Häufiger finden wir pneumatische, also durch Luftdruck angetriebene oder elektrische Bohrmaschinen.

Diese Bohrmaschinen selbst sind entweder sogenannte „Stoßbohrmaschinen", bei denen in ähnlicher Weise, wie dies früher mit der Hand geschah, ein Meißel, und zwar fast ausschließlich durch Druckluft, gegen daS Gestein gestoßen wird (Abb. 314), während bei den elektrischen Maschinen ein Drillbohrer oder ein mit Fräserkopf versehener Bohrer Verwendung findet. Die Arbeitsteile dieser Bohrer sind aus dem härtesten Werkzeugstahl oder aus Stahllegierungen hergestellt; bei sehr hartem Gestein kommen auch Diamantbohrer zur Verwendung, bei denen der Bohrkopf aus einer Scheibe besteht, die mit schwarzen Diamanten, sogenannten „Karbonados", besetzt ist.

Das Setzen der Schüsse mit Schwarzpulver ist jetzt wenig mehr in Gebrauch; es kommt fast allgemein das Dynamit in Anwendung. Dieses ist seiner chemischen Zusammensetzung nach Nitroglyzerin, das durch Behandeln von Glyzerin mit konzentrierter Salpetersäure erhalten wurde, und das dann von Kieselgur aufgesaugt ist. Der Kieselgur selbst oder die „Diatomeenerde" besteht aus dem Kieselsäurepanzer abgestorbener Mikroorganismen. Er dient dazu, das Nitroglyzerin, das eine ölige Flüssigkeit darstellt, und das nur schwer als solche zu verwenden ist, aufzusaugen. Das Gemenge aus Nitroglyzerin und Kieselgur ist das von dem Chemiker Nobel erfundene Dynamit. Es ähnelt in seinem Aussehen geschabten weißen Rüben und wird für die Zwecke der Sprengarbeit in Form von Patronen verwendet, in denen eö in eine Hülle von Pergamentpapier eingeschlossen ist. Eine derartige Sprengpatrone hat das ungefähre Aussehen und die Größe einer längeren Geldrolle. Das Dynamit entzündet sich nicht durch

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Adb. 315. „Hunde". Nach Agricola

Feuer wie das Schwarzpulver, sondern lediglich durch Stoß oder Schlag. Man muß also, will man es zur Entzündung bringen, auf die Patrone einen starken Stoß ausüben. Dies geschieht in der Weise, daß man sie zunächst in das Bohrloch hineinschiebt und dann eine Pulverladung daraufsetzt. Wie diese im Laus des Gewehrs, sobald sie zur Explosion kommt, einen Rückstoß ausübt,so stößt sie auch im Bohrloch rückwirkend auf die dahinterliegendeDynamit-patrone und bringt sie zur Explosion. Um die vor der Dynamitpatrone liegende Pulverladung zu entzünden, bedient man sich eines ZündfadenS, der entweder ein Schwefelfaden ist oder in neuerer Zeit aus einem Gemenge von leicht brennbaren Körpern besteht, die mit großer Regelmäßigkeit abbrennen, so daß man genau berechnen kann, welche Zeit vom Entzünden des Fadens bis zur erfolgenden Explosion vergehen wird. Sobald der Faden entzündet ist, wird dies durch ein Signal allen in der Nähe Beschäftigten bekannt gegeben, die dann genügend Zeit haben, sich in Sicherheit zu bringen. Inzwischen brennt der Jündfaden langsam ab, und genau zur beabsichtigten Zeit erfolgt der Sprengschuß.

Abb. 316. Fortbewegung eines „Hundes"

Das abgesprengte Gestein wird, sofern es sich sogleich zur Weiterverarbeitung eignet, wie dies zum Beispiel in manchen Eisenbergwerken der Fall ist, alsbald zutage gefördert. Handelt es sich aber, wie bei der Herstellung von Stollen und Schächten, um abgesprengtes taubes Gestein, so wird es irgendwo seitwärts, wo cs weiter nicht hindert, aufgeschüttet. Es bildet dann hier die sogenannte „Aufschüttung". Da aber, wo es entweder selbst einzelne Erzschichten enthält oder wo durch seine Absprengung solche freigelegt sind, wird das taube Gestein durch eine Reihe mechanischer Arbeiten entfernt, so daß möglichst hochprozentige Erze entstehen. Teilweise geschieht diese Prozedur auch über Tag.

Jur Förderung des Gesteins dienen kleine, niedrige Karren, die man „Hunde" nennt (2166. 315). Sie werden beladen und auf den Grubenbahnen befördert, indem ein einzelner Hund von einem jugendlichen Arbeiter, dem sogenannten „Hundejungen", gefahren wird. Unsere Abb. 316 zeigt, wie diese ■ Hunde in den Gängen beschränkter Höhe von den Hundejungen befördert werden. Wir sehen, daß der Hund an betn .einen Fuße des Hundejungen befestigt ist und von diesem rutschend gezogen wird. Oft werden mehrere Hunde zusammengehängt und dann durch Pferde gezogen. Diese Pferde, deren Los und Schicksal Zola in seinem Roman „Germinal" so eingehend geschildert hat, sind meist in besonderen Ställen unter der Erde untergebracht. In neuen und modern eingerichteten Bergwerken sind sie ebenso wie die Hundejungen verschwunden, und an ihre Stelle ist die elektrische Grubenlokomotive (Abb. 50 dieses Bandes) getreten, die ganze Züge von beträchtlicher Tonnenzahl mit entsprechender

Geschwindigkeit befördert. In einzelnen Bergwerken können wir auch Seil- oder Kettentriebe zur Fortbewegung der Hunde (Abb. 317) antreffen.

Die durch die Stollen und Gänge an die Schächte gefahrenen Ladungen werden hier durch mechanische oder elektrische Aufzüge in die Höhe befördert.

Die durch Absprengen der Gesteinsmaffen erhaltenen Gänge, Schächte und Stollen bedürfen ebenso wie ein Tunnel noch besonderer Vorrichtungen, um ein Niederbrechen oder Verschütten zu verhindern. Hierzu dienen entweder Verzimmerungen aus Holz oder solche aus Stein, respektive aus Eisen und Stahl. Diese drei verschiedenen Systeme kommen auch, je nachdem es die Natur des einzelnen Bergwerks erfordert, gemischt zur Anwendung.

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Kehren wir nun auf die Erde, ans Licht der Sonne zurück, so fallen uns hier eine Anzahl von Einrichtungen auf, die fast an allen Bergwerken die gleichen sind. Wir finden zunächst ein Bureau, von dem aus der Betrieb geregelt wird, und das mit allen Teilen der Strecke telephonisch verbunden ist. Hier sind auch, sofern cs sich um ein Kohlenbergwerk handelt, Vorrichtungen zur Untersuchung der Grubenluft aufgestellt, die eine ständige Kontrolle des Gehalts anschlagenden Wettern ermöglichen; cs befinden sich hier des weiteren Fernthermometer zum Ablesen der Temperatur in den einzelnen Teilen des Bergwerks und eine ganze Anzahl sonstiger für die Überwachung des Betriebs dienender Einrichtungen. An den Wänden haben Pläne ihren Platz gefunden, die einen Überblick über die ganze unterirdische Anlage gewähren, und vielfach sieht man hier auch in einem Glaskasten ein plastischesModell des Bergwerks, in dem die einzelnen Schächte und Stollen durch verschiedenfarbige Schnüre oder Drähte wiedergegeben sind, und das uns so recht erkennen läßt, daß das Gewirr dieser einzelnen Verkehrswege hinter dem großer Städte nicht zurücksteht, ja es sogar noch dadurch übertrifft, daß sich die einzelnen Verkehrsadern oft in Dutzenden von

Stockwerken, die in verschiedenen Verzweigungen untereinander gelagert sind, hinziehen. Eine Ergänzung dieses interessanten Modells bildet eine Mineraliensammlung,^ der die geförderten Erze, Gesteinsarten aus den einzelnen Schichten des Werkes, besonders prachtvolle Schaustücke und Versteinerungen enthalten sind.

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Bei den meisten Bergwerken erblickt man über der Erde

eine Einrichtung, die als geradezu typisch und charakteristisch bezeichnet werden kann. Sie besteht —

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Abb. zi8. Der oberirdische Teil einer Förderanlage

von einzelnen Abänderungen abgesehen — aus einem Hause, neben dem sich ein hoher eiserner Turm befindet, der ein in fast fortwährender Bewegung befindliches Rad trägt. Manchmal sind es auch mehrere derartiger Räder. Über sie laufen Stahlseile, die durch den Turm hindurch senkrecht in die Erde führen. Der Turm ist durch seitlich angebrachte Stützen aus Eisenwerk, die in mächtigen Widerlagern enden, gestützt. Diese Einrichtung ist die sogenannte „S e i l f ö r d e-r u n g" (Abb. 318 und 319), mittels deren Menschen und Lasten in den Schächten auf und nieder gezogen werden. Sie wird in der Regel durch Dampf, neuerdings auch durch Elektrizität getrieben (Abb. 320). Die Stahlseile haben oft eine sehr beträchtliche Länge und sind innerhalb der neben oder über dem Schacht stehenden Gebäude, die auch die Maschinenanlage enthalten, auf riesige Haspel aufgewickelt. An weiteren, für den Betrieb des Bergwerks nötigen Einrichtungen sehen wir die Wasserhaltungen (Abb. 321), eine Art von Pumpenanlagen, die das in einem Teile sich ansammelnde, den Betrieb hindernde Wasser emporschaffen, sowie die zur „Wetterführung" dienenden mächtigen Ventilatoren (Abb. 322), durch die schlagende Wetter und sonstige schädliche Gase aus den Bergwerken entfernt werden, und die auch für die Zuführung frischer Luft sorgen. Die Leistungen dieser Ventilationseinrichtungen sind oft ganz gewaltige.

Die zutage geförderten Erze müssen, ehe sie zur Verhüttung gelangen, erst noch vorbereitenden Verfahren unterworfen werden. Diese Verfahren nennt man die „Aufbereitun g". Eine Art dieser Aufbereitung hat bereits im Innern der Bergwerke stattgefunden, wo der Bergmann die reicheren, also die stark metallhaltigen Erze, von den ärmeren aussortierte und überhaupt seine Arbeit so einrichtete, daß an dem geförderten Gut möglichst wenig taubes Gestein hängt. Das abgeschlagene taube Gestein und ebenso daS noch bei der Aufbereitung abfallende wird auf besondere Haufen geschüttet, die man „Halden" nennt, und die oft ziemlich hohe Berge bilden. Daß sich unter ihnen noch so manches wertvolle Material befindet, mag man daraus ersehen, daß früher die kobalt-und nickelhaltigen Mineralien auf die Halde geworfen wurden, und daß man erst dann, als man merkte, welcher Wert in ihnen steckte, mit ihrer Weiterverarbeitung auf diese Metalle begann. Ebenso hat man in Joachimöthal in Böhmen gewaltige Halden angesammelt, die jetzt nach der Entdeckung des Radiums in sachgemäßer Weise weggearbeitet und aufgeschlossen werden, um daraus die kostbaren Radiumsalze zu gewinnen. Auch für den Mineralogen bildet die „Halde" stets eine gute Fundgrube, entdeckt er doch auf ihr so manches seltene Mineral, so manchen eigenartigen Kristall.

Im allgemeinen kann man zwischen einer trockenen und nassen Aufbereitung unterscheiden, die beide dasselbe Ziel verfolgen, nämlich einmal die Zerkleinerung der Erze bis zu einem bestimmten, für die Weiterverarbeitung geeigneten Grad und dann ihre Anreicherung an wertvollen Bestandteilen. Dieser letztere Punkt

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Abb. 319. Förderanlage: Maschinenraum, im Hintergründe die Seiltrommel

ist eigentlich der wich-tigste Zweck der Verfahren^ und man erzielt in bezug auf ihn oft außerordentliche Erfolge. So ist es zum Beispiel möglich, durch besondere Arten der Aufbereitung Eisenerze mit einem Gehalt von etwa 60 Prozent Eisenoxyd so anzureichern, daß sie bis zu 93 Prozent davon enthalten, so daß sie also fast ausschließlich aus reinem Eisenoxyd bestehen.

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Die trockene Aufbereitung ist im wesentlichen ein Zerpochen, Zerstampfen und Zerkleinern der Gesteine mit einer darauffolgenden Sichtung nacb ihremGehalt. Vielfach geht die trockene Aufbereitung mit der nassen Hand in Hand oder in sie über.

Abb. 320. Doppelfvrdermafchine auf dem Aleranderschacht der v. Arnimschen Steinkohlenbergwerke

Zum Zerkleinern der Erze dient in erster Linie der hauptsächlich zum „Vorzerkleinern" benutzte Steinbrecher (Abb. 323), auch Backenquetscher oder Sektorator genannt. Er besteht aus einem festen und einem beweglichen Backen, von denen der letztere schief steht, so daß sich der Zwischenraum zwischen den beiden Backen nach unten hin verkleinert. Mittels Dampfkraft wird der bewegliche Backen c gegen den festen d gedrückt und durch Federn wieder zurückgezogen, wobei die dazwischenliegenden Steine zerbrochen werden und allmählich nach unten sinken. In dem Maße, wie dies geschieht, kommen sie zwischen die engeren Teile der Brechbacken, bis sie endlich unten herausfallen.

Eine seit langem in Gebrauch befindliche Vorrichtung zum Zerkleinern ist das Pochwerk (Abb. 324). Es besteht aus einer Daumenwelle, vor der sich die Pochstempel befinden, die in dem Maße, wie die Welle sich dreht, abwechselnd gehoben werden, um dann von selbst auf daS zu zerkleinernde Gut niederzufallen.

Moderner als das Pochwerk sind die Kugelmühlen (216b, 325), mit denen eine äußerst feine Zerkleinerung herbeigeführt werden kann. Sie bestehen aus einer rotierenden Trommel, in die die Erze hineingeschüttet werden, und in der sich Stahlkugeln befinden. Diese Kugeln steigen in der rotierenden Trommel aufwärts und zertrümmern beim Herabfallen das Erz. Schließlich benutzt mair auch Walzwerke zum Zerkleinern.

Sind die Erze durch die eine oder die andere dieser Vorrichtungen bis zu einem gewissen Grade zerkleinert, so handelt es sich darum, sie nochmals nach ihrer Größe zu sortieren. Hierzu dienen die sogenannten „Klassierapparate", die vielfach aus einfachen Sieben bestehen.

Diese Behandlung der Erze gibt in vielen Fällen jedoch noch nicht diejenige Gleichheit des Produkts, die für die Weiterführung des Prozesses wünschenswert ist. Es läßt sich mit ihnen zwar eine genaue Sortierung nach der Größe des Korns herbeiführen, nicht aber eine solche nach der Dichte, daö heißt also nach dem spezifischen Gewicht der Materialien.

Hierzu dient die sogenannte „Setzarbeit" mittels der „Setzmaschine", die im Prinzip weiter nichts ist als ein Schlämmverfahren. Im Wasser sinken die schweren Produkte rascher zu Boden, während die leichteren länger in der Schwebe bleiben oder durch das Wasser weiter fortgeführt werden.

Die nach der Dichte getrennten Erze werden bei vielen hüttenmännischen Prozessen einer noch weiteren Aufbereitung, der „Konzentration", unterworfen, die weiter nichts ist als ein nochmaliger Schlämmprozeß, dessen Einzelheiten kein

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321. Wasserhaltung der Ilseder Eisenhütten-Aktiengesellschaft

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Abb. 322. Querschnitt einer Ventilatoranlage

besonderes Interesse darbieten, so daß es sich wohl erübrigt, hier darauf einzugehen.

Interessanter ist eine Anzahl neuerer Aufbereitungsmethoden, insbesondere solche durch den Wind, die allerdings nur bei ganz bestimmten Erzen angewendet werden können. Die Verfahren werden in der Weise ausgeübt, daß man mittels eines Luftstroms auf die feinzerpochten Erze, am besten während sie von einem Sieb herabfallen, bläst. Der Luftstrom führt die leichteren Teilchen mit sich fort,

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Abb. 323. Steinbrecher

während die schwereren zu Boden fallen. Durch mehrmalige Wiederholung dieser Prozedur lassen sich schwere und leichte Bestandteile ziemlich gut trennen, insbesondere dann, wenn der Unterschied ihrer spezifischen Gewichte ein großer ist, wie zum Beispiel beim Gold und den Gesteinsarten, in denen es vorkommt.

Eine ebenfalls meuere und bei Eisenerzen sehr vielfach angewendete Methode der Aufbereitung ist die sogenannte magnetische, die jetzt fast allgemein in Form der elektromagnetischen Aufbereitung zur Verwendung kommt. Das Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, daß man die bis zu einem gewissen Feinheitsgrad zerkleinerten magnetischen Eisenerze an starken Magneten, respektive Elektromagneten vorbeifallen läßt. Sie werden hierdurch von der senkrechten Fallrichtung abgelenkt und in dem Maße, wie sie magnetisch sind, mehr oder weniger nach der Richtung des Magneten zu gezogen. Da ihr Magnetismus umso stärker ist, einen je

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Abb. 324. Erzpocbwerk mit zehn Stempeln

stärkeren Prozentsatz an Eisen sie enthalten, so werden die einzelnen Teilchen also direkt nach ihrem Eisengehalt getrennt. Die am stärksten magnetischen und daher an Eisen reichsten sammeln sich ziemlich nahe unterhalb des Magneten an; an sie schließen sich nach der anderen Richtung zu die anderen an, und zwar genau in der Reihenfolge, wie ihr Eisengehalt abnimmt, bis zuletzt die vollkommen eisenfreien GesteinSarten den Abschluß bilden.

Nach den vorstehenden allgemeinen Vorbemerkungen wollen wir nunmehr in

eine Besprechung der Gewinnung der wichtigsten Metalle eintreten.

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Abb. 325. Kugelmühle mit stetiger Ein- und Austragung

Unter allen Metallen ist es das Eisen, das auf die Entwicklung unserer Kultur von alters her den größten Einfluß ausgeübt hat. Nur durch die Verwendung des Eisens vermochte der Mensch seine heutige Entwicklungsstufe zu erreichen, nur durch sie den gegenwärtigen Zustand technischen Fortschritts zu erzielen. Kein Metall findet eine so ausgedehnte Verwendung wie das Eisen, ja noch mehr: nehmen wir die Produktion aller Metalle zusammen und vergleichen wir sie mit

der des Eisens, so finden wir, daß diese einen ganz bedeutend höheren Betrag erreicht, als die der übrigen Metalle.

Die Frage, wann der Mensch das Eisen kennen lernte, wird wohl ewig unbeantwortet bleiben. Manchmal kann man lesen, daß es wohl daS Meteoreisen gewesen sei, also aus fremden Weltkörpern stammendes Eisen, das der Mensch zuerst kennen gelernt haben müsse, und das er auch zuerst benutzte. Nichts spricht für die Richtigkeit dieser Annahme, und auch Beck, der die Geschichte des Eisens am sorgfältigsten untersucht hat, kann sich ihr nicht anschließen. Ebensowenig läßt sich aus einzelnen Stellen der Bibel, sowie aus den chinesischen Überlieferungen ein Schluß ziehen, wann das Eisen zuerst benutzt wurde.

Sichere Anzeichen für seine Verwendung finden wir erst bei den alten Ägyptern, und zwar wurde in einer der größten Pyramiden, in der des Cheops, im Jahre 1837 durch den Engländer Hill inmitten einer Steinlage ein Eisenstück gefunden, das zweifellos zu einem Werkzeug gehört hatte. Da die Pyramiden etwa ums Jahr 3000 v. Chr. erbaut wurden, so ist dieses Eisenstück also nahezu fünftausend Jahre alt. Da es, ebenso wie das Meteoreisen, Nickel enthält, und da die Ägypter das Eisen als „Metall des Himmels" bezeichnen, so liegt die Vermutung nahe, daß es sich hier um ein Stück bearbeiteten Meteoreiscns handle, eine Vermutung, die noch dadurch gestützt wird, daß verschiedene Völker, die es biö vor kurzem noch nicht verstanden, das Eisen aus seinen Erzen auszuschmelzen, derartiges Meteoreisen zu Handwerkzeugen usw. zu verarbeiten pflegten. Außer dem im Jahre 1837 aufgefundenen Eisenstück deuten noch viele Spuren darauf hin, daß die Ägypter jener Zeit das Eisen benutzten: auf ihren Grabdenkmälern sind eiserne Pflugscharen, eiserne Sägen usw. dargestellt, ja einer ihrer Könige führte sogar den Namen „Eisenfreund". Daß sie das Eisen selbst herstellten, ist kaum anzunehmen, wahrscheinlicher ist es, daß eS von auswärts, und zwar in erster Linie von Äthiopien, bezogen wurde, wo die damals übliche primitive Art der Eisengewinnung sich noch bis in die Neuzeit herein erhalten hat. Die Erze werden einfach in Gruben mit Holz oder Holzkohlen eingeschmolzen, wobei ein einfaches, aus Tierhaut und Bambus hergestelltes Gebläse zur Erzeugung des nötigen Windes dient. Das ausgeschmolzene Eisen wird nochmals umgeschmolzen und auf einem steinernen Amboß geschmiedet. Diese Art des SchmelzenS finden wir noch bei vielen auf niederer Kulturstufe stehenden Völkern, und sie dürfte wohl die älteste sein, nach der überhaupt Eisen gewonnen wurde. Die Eisensorte, die so erzeugt wurde, würden wir heute als „Schmiedeisen" bezeichnen, und wenn auch im Laufe der Zeiten die Ofen und die Blasebälge verbessert und so mancherlei Erfahrungen gesammelt wurden, so blieben doch das Prinzip der Eisengewinnung einerseits und das erzielte Produkt anderseits dasselbe bis gegen Ende des Mittelalters, wo man weitere Fortschritte machte.

Alle alten Völker des Orients kannten das Eisen, und wenn wir zuin Beispiel die Bibel studieren, so fallen uns zahlreiche Stellen auf, die vom Eisen handeln, wie zum Beispiel: „Und Salomo sandte zu Huram, dem König von Tyrus, und ließ ihm sagen: Sende mir nun einen weisen Mann, zu arbeiten mit Gold,

Silber, Erz, Eisen, rotem Purpur, Scharlach und blauem Purpur" (2, Chronik« 2,6 bis 9), „Es hat das Silber seine Gänge und das Gold, das man läutert, seinen Ort. Eisen bringet man aus der Erde und aus den Steinen schmelzet man Erz" (Hiob 28, 1 bis 6),

Die alten Deutschen benutzten zur Gewinnung des Eisens wahrscheinlich zuerst offene Herde und später Gruben oder Rinnen, denen sich niedrige Schachtöfen anschlossen. Im dreizehnten Jahrhundert tritt insofern eine Änderung ein, als man die Schächte dieser niedrigen Öfen erhöhte und dadurch denjenigen Ofen schuf, der auch heute noch die Grundlage unserer Eisenindustrie bildet: den Hochofen.

Mit der Einführung des Hochofens beginnt eine neue Ära. Der Anlaß zur Einführung der Hochöfen dürfte in dem Umstand zu suchen sein, daß man die Hitze der Feuer erhöhen wollte, um ein rascheres Ausschmelzen zu erzielen. Man glaubte, dies am besten dadurch zu erreichen, daß man die Blasbälge vergrößerte, die zuletzt so groß wurden, daß sie mit der Hand nicht mehr bewegt werden konnten. So ging man denn dazu über, mechanische Gebläse einzurichten, zu deren Antrieb Wasserräder dienten. Mit der Verwendung eines derartig mächtigen Gebläses ging natürlich die Vergrößerung des Ofens Hand in Hand, und so entstand allmählich der Hochofen. Das Eisen, das er lieferte, war Roheisen oder Gußeisen, also ein ganz anderes Produkt als das, das man bisher in den Rinnen oder Luppen, also auf Rinn- oder Luppfeuern, wie der technische Ausdruck lautet, erzielt hatte. Diejenigen, die es zuerst ausschmolzen, dürften mit seinen Eigenschaften wohl wenig zufrieden gewesen sein. Es ließ sich nicht mehr wie das bisher erzielte Eisen schmieden. Was lag näher, als daß man dieses scheinbar unbrauchbare Produkt noch einmal in den Ofen warf, daß man es noch einmal umschmolz? Erst durch das abermalige Schmelzen wurde es schmiedbar, und als man merkte, daß es sich zwar nicht von vornherein schmieden, wohl aber gießen ließ, da begann ein neuer Abschnitt in der Entwicklung der Eisenindustrie.

Zum Antrieb der größeren Gebläse der Hochöfen verwendete man zunächst Wasserkräfte, und so kam es, daß zur Zeit der Einführung des Hochofens die Eisenindustrie auswanderte: früher schmolz man die Erze einfach da, wo sie sich fanden, jetzt war dies nur dann möglich, wenn dort gleichzeitig eine genügende, zum Betrieb der Gebläse geeignete Wasserkraft zur Verfügung stand. Ein weiteres charakteristisches Moment für die neue Richtung der Entwicklung der Eisenindustrie sind die aus ihr hervorgegangenen Produkte: neben Schmiedewaren kommen jetzt auch Gußwaren auf den Markt, hauptsächlich Gebrauchsgegenstände, vor allem eiserne Öfen, später auch Geschirre aller Art und sogar Kanonen, sowie Kanonenkugeln. Daneben schmilzt man das Gußeisen für bestimmte Zwecke in Schmiedeisen um, das man jetzt in so großen Stücken herzustellen versteht, daß die Kraft des Menschen nicht mehr genügt, um sie zu bearbeiten. Man greift also auch hier zur Verwendung der Wasserkraft. Auf diese Weise kommt es zum Bau der ersten Eisenhämmer, der Vorläufer der Dampfhämmer.

In dieser Weise repräsentiert sich uns die Eisenindustrie vom Beginn des sechzehnten bis zum Ende des achtzehnten Jahrhunderts, wo wiederum ein neuer

Abschnitt der Entwicklung anhebt. Die Dampfmaschine ist erfunden, und zu ihrem Betrieb benutzt man die Steinkohle. Was liegt näher, als daß man diese anstatt der bisher benutzten Holzkohle in die Eisenindustrie einführt, und daß man auch von der Dampfmaschine entsprechenden Gebrauch macht? Abermals wandert die Eisenindustrie auch wenigstens da, wo die bisher verwendete Wasserkraft sich nicht mehr als konkurrenzfähig erweist: die Steinkohlenreviere werden nunmehr der Sitz der Erzeugung und Verarbeitung des Eisens, in erster Linie diejenigen, in denen gleichzeitig auch Eisenerze vorkommen. Eine erfolgreiche Konkurrenz wird erst mit der Entwicklung des Verkehrs möglich, als man Erze aus überseeischen Ländern in erzarme und kohlenreiche Reviere zu schaffen beginnt. Vergleicht man die Roheisenerzeugung der drei größten eisenerzeugenden Länder, der Vereinigten Staaten, Deutschlands und Großbritanniens, vom Jahre 1902 bis 1913, so ergibt sich:

Es erzeugten im Jahre

1902

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die Vereinigten Staaten ......

Deutschland..............

England................

Es haben somit die Vereinigten Staaten innerhalb dieser elf Jahre einen Zuwachs um rund 73 Prozent, England um rund 15 Prozent, Deutschland aber um rund 126 Prozent in der Roheisenfabrikation erhalten.

Die Steinkohle, deren Verwendung im Hochofen, sowie zum Betrieb der im Hüttenwesen benutzten Dampfmaschinen den neuen Umschwung hervorbrachte, mußte sich freilich erst ihren Platz erringen. Am Ende des achtzehnten Jahrhunderts zweifelte man daran, daß sie sich für den Hochofenbetrieb eigne, und es mußte erst eine neue Zusammensetzung der Beschickung dieser Ofen gefunden werden, ehe man günstige Resultate erzielte. Ein Hüttenrevier bot früher, insbesondere während der Nacht, einen malerischen Anblick dar, den uns Peter Rosegger in einer seiner Erzählungen so treffend geschildert hat. Als kleiner Knabe nimmt ihn sein Vater mit in die Stadt. Noch in finsterer Nacht stehen sie auf und wandern über das Gebirge. Da plötzlich sehen sie im Tale ein Flammenmeer. Haushoch züngelt die Lohe empor, und ein dichter, phantastisch beleuchteter und von grellen Blitzen durchzuckter Qualm lagert um das Ganze: es ist das Hüttenrevier von Mürzzuschlag, in das sie hinabsteigen.

Heute freilich sieht das Hüttenrevier anders aus. Die Kohle ist teurer geworden. Da heißt es denn sparen, und weil man erkannt hat, daß in den malerisch lodernden Flammen, die aus dem Hochofen emporschlagen, Unmengen wertvoller brennbarer Gase vollkommen nutzlos verloren gehen, so überdeckt man jetzt den Hochofen mit einer Haube und sammelt diese Gase, um mit ihrer Wärme die Gebläseluft vorzuwärmen, sie teilweise unter die Dampfkessel zu leiten, wo sie angezündet zur Erzeugung des Dampfes dienen, der diese Gebläseluft durch den Ofen hindurch preßt. Noch vorteilhafter hat es sich erwiesen, die Gase in

Gaskraftmaschinen auszunutzen. Der Preis der Kohle wird aber steigen, und schon sieht man sich nach neuen, billigeren Kraftquellen um. Man hat sie in den großen, noch unauSgenutzten Wasserkräften der Erde gefunden, und hofft auch die Moore, die bisher nur wenig ausgebeutet wurden, und die einen außerordentlichen Vorrat von Energie in sich bergen, gleichfalls in den Dienst der Eisenindustrie stellen zu können. Nach den alten Methoden, also dadurch, daß man Gebläse und Eisenhämmer damit antreibt, geht dies freilich nicht. Wollte man in dieser Weise vorgehen, so würde es ja weiter nichts als einen Rückschritt bedeuten. Die Ausnutzung dieser Kräfte wird sich vielmehr in anderer Weise anbahnen, und zwar mit Hilfe derjenigen Form der Energie, die unserer modernen Zeit ihren charakteristischen Stempel aufdrückt, mit Hilfe der E l e k-t r i z i t ä t. Die außerordentliche Hitze des elektrischen Lichtbogens oder die hohen Temperaturen, die dann entstehen, wenn der elektrische Strom durch eine Wider-standömaffe hindurchgeht, sie sind es, die bereits in einer Anzahl von Eisenhüttenwerken Verwendung finden, und mittels deren man Eisensorten von hoher Vollkommenheit und Legierungen von bisher unbekannten, wertvollen Eigenschaften gewinnt. So dürfte denn bald wieder eine neue, wenigstens teilweise Auswanderung der Eisenindustrie stattfinden, in die Gebiete der großen Wasserkräfte und Moore, der Talsperren, vielleicht auch der Elektroflutwerke, und es dürfte dort eine neue Art der Eisengewinnung und Eisenveredlung ihre Triumphe feiern: die durch Elektrizität! Aber auch in den alten Revieren wird man aus den überschüssigen Hochofengasen, die in so zahlreicher Menge zur Verfügung stehen, daß eine vollkommene Ausnutzung auch unter den Dampfkesseln bisher nicht möglich war, Elektrizität erzeugen und damit Eisen gewinnen.

AußerdemMeteoreisenkommtmetallischesEisenauf der Erde überhauptnicht vor. Der größte Teil der Eisenerze stellt Verbindungen des EisenS mit Sauerstoff dar. Er besteht aus sogenannten Eisenoxyden. Von diesen Eisenoxyden ist das eisenreichste der Magneteisenstein, der bis zu 73 Prozent Eisen enthält und eben infolge dieses hohen Eisengehalts magnetisch ist. Dieser Magnetismus ist ein so großer, daß er sich oft auf weithin zu erkennen gibt. Wir in Deutschland besitzen leider ziemlich wenig von diesem kostbaren Eisenerz, und die Sorten, die wir besitzen, sind nicht so reich an Eisen wie die anderer Länder. Sie enthalten oft kaum 50 Prozent Eisenoxyd. Hingegen findet sich der Magneteisenstein in sehr reichlichen Mengen in Schweden, und er wird von dort in großen Massen ausgeführt, insbesondere auch nach Deutschland.

Viel häufiger als die eisenreichen Magneteisenerze sind das Roteisenerz und das Brauneisenerz. Ihre Namen haben sie daher, daß sie, wenn man damit über ein Stück unglasierten Porzellans wegstreicht, einen roten, beziehungsweise braunen Strich hinterlassen. Ein scharfer Übergang zwischen. ihnen existiert jedoch nicht. Roteisenerze enthalten bis zu 70 Prozent Eisenoxyd, während die Brauneisenerze ärmer daran sind. Je ärmer nun das Eisen an Eisenoxyd ist, desto bräunlicher, respektive gelbbrauner wird der Strich, und so finden wir Übergangsstufen, von denen man nicht genau sagen kann, ob man sie als Roteisenerz oder Brauneisenerz bezeichnen soll. Im allgemeinen bezeichnet man jedoch als Brauneisenerz ein Erz, das außer Eisenoxyd noch Wasser enthält. Beide Erze finden sich in verschiedenen Gegenden Deutschlands, und sie bilden die Grundlage der deutschen Eisenindustrie, wobei allerdings der Brauneisenstein die wichtigere Rolle spielt. Besonders im Westen Deutschlands wird er vielfach verhüttet, und zwar ist es dort ein „Minette" genannter Brauneisenstein, der aus Luxemburg eingeführt wird. Diese „Minette" besteht aus einzelnen kleinen Körnchen, so daß sie etwa so aussieht, wie ein vergrößerter Fischrogen. Derartige Brauneisensteine, die in kugel-, ei- oder bohnenförmigen Gebilden sich finden, nennt man auch Bohnerze, Oolithe, sowie, da sie sich im Sumpfrasen vorfinden, Rasenerze.

Neben diesen Rot- und Brauneisenerzen ist eS noch ein weiteres Erz, das man in Deutschland zur Eisengewinnung verwendet, das Spateisenerz oder der Spateisenstein. Er ist kein reines Eisenoxyd, sondern eine Verbindung von Eisenoxyd mit Kohlensäure. Seiner chemischen Zusammensetzung nach stellt er kohlensaures Eisenoxyd oder Eisenkarbonat dar. Dieser Spateisenstein wird hauptsächlich in Thüringen in der Nähe von Saalfeld gefunden, sowie in einzelnen Teilen Bayerns, ferner im Siegerlande, in Westfalen usw.

Neben diesen hauptsächlichsten Vorkommnissen des Eisens gibt es noch eine Anzahl von geringerer Wichtigkeit. Besonders bemerkenswert ist noch eine Verbindung des Eisens mit dem Schwefel, der Schwefelkies. Er eignet sich nicht zur Verhüttung, da, wie wir später sehen werden, ein Gehalt an Schwefel dem Eisen schlechte Eigenschaften verleiht. Man kann ihn jedoch indirekt dadurch zur Eisendarstellung geeignet machen, daß man den Schwefel entfernt. Dies geschieht durch Abrösten, das heißt durch Erhitzen an der Luft.

Ehe wir nun dazu übergehen, den Prozeß der Eisengewinnung aus den Erzen selbst zu betrachten, müssen wir uns darüber klar werden, was denn eigentlich geschehen soll, das heißt welche chemischen Prozesse dabei vor sich gehen. Diese sind nun ziemlich einfacher Natur. Wir haben gehört, daß die zur Verhüttung kommenden Erze durchweg Verbindungen des Eisens mit Sauerstoff sind. Will manalsoreines Eisengewinne n, soistesnurnötig, den Sauerstoff zu entfernen. Hierzu gibt es ganz vorzügliche Mittel und als bestes die Kohle, die wir für die vorliegende Betrachtung ihrer chemischen Zusammensetzung nach als reinen Kohlenstoff ansehen können. Sie verbindet sich, wenn sie an der Luft erhitzt wird, außerordentlich leicht mit dem Sauerstoff, und es entstehen hierbei zwei gasförmige Produkte: das Kohlenoxyd und das Kohlendioxyd. Das erstere ist eine Verbindung von einem Atom Kohle mit einem Atom Sauerstoff, so daß ihm die chemische Formel CO zukommt, das letztere eine Verbindung von einem Atom Kohle mit zwei Atomen Sauerstoff: C0₂. Erhitzt man ein mit Kohle gemischtes Eisenerz, indem man Luft zubläst, so verbindet sich der Sauerstoff zunächst mit der Kohle, es entsteht Kohlenoxyd, das nunmehr dem Eisenerz den Sauerstoff entzieht und damit Kohlendioxyd bildet, während das reine Eisen zurückbleibt. Der Prozeß der Eisengewinnung ist also im Grunde ein außerordentlich einfacher, und dies dürfte auch die Ursache

gewesen sein, weshalb, wie wir gesehen haben, schon die ältesten Völker das Eisen darzustellen verstanden. Ganz so einfach, wie eS auf den ersten Blick scheint, ist die Sache allerdiitgs doch nicht, und zwar deshalb, weil die Eisenerze sowohl wie die Kohle nie ganz rein sind. Sie enthalten noch Beimengungen verschiedener anderer Stoffe, unter denen wir nur den Phosphor und den Schwefel nennen wollen. Wenn es nicht gelingt, diese bis zu einem gewissen Grade zu entfernen, so bekommt das Eisen schlechte Eigenschaften: Es wird für die technische Verwendung unbrauchbar. Ein Hüttenmann muß also die Mischungen immer so zusammensetzen, daß er auch genau das Produkt erhält, das er wünscht. Hierzu gibt ihm die chemische Analyse die Hilfsmittel an die Hand. Er wird jedes Erz, das er zu verhütten übernimmt, ebenso wie jede Kohle vorher genau chemisch untersuchen und sich aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen berechnen, welche Zusätze er noch verwenden muß, um ein gutes Endprodukt zu erzielen.    :

Die Erze selbst sucht man ja durch die Methoden der Aufbereitung, die wir schon oben kennen gelernt haben, möglichst zu reiitigen, und man bemüht siclsi insbesondere, alles taube Gestein zu entfernen. Ganz gelingt dies jedoch niemals, wenigstens nicht durch die mechanischen Aufbereitungsverfahren. Man muß deshalb zu chemischen Mitteln greifen, um alles, was im Eisen nicht gewünscht wird, beiseite zu schaffen. Der beste Weg hierzu ist der, daß man Stoffe zugibt, die sich mit allen denjenigen verbinden, die man entfernen will. Solche Stoffe nennt man „Zuschläge". Bei der Darstellung des Eisens handelt es sich, außer um die Entfernung des Schwefels und Phosphors, hauptsächlich um die Kieselsäure, die in den kieselhaltigen Erzen vorhanden ist. Da sie sich leicht mit Kalk verbindet, so verwendet man Zuschläge von Kalk.

Die Materialien, die wir, um Eisen zu gewinnen, brauchen, stellen sich auf Grund der vorliegenden Betrachtung also folgendermaßen dar: i. Eisenerze, die das Eisen in Verbindung mit Sauerstoff und Verunreinigungen enthalten.

2. Kohle in Form von Koks, die den Sauerstoff aufnimmt. 3. Zuschläge, und zwar Kalk, der die Verunreinigungen aufnimmt und mit ihnen eine vom Eisen leicht zu trennende Masse, die sogenannte „Schlacke", bildet. Diese Schlacke ist spezifisch leichter als das geschmolzene Eisen. Sie schwimmt daher in allen Öfen, in denen wir sie erzeugen, auf dem Eisen.

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Die Vorrichtung, in der das Eisen auö dem Erz erschmolzen wird, die die Grundlage unserer gesamten Eisenindustrie bildet, ist der Hochofen. Er ist, wie wir bereits oben anführten, etwa um die Wende des dreizehnten Jahrhunderts aus dem niedrigen Schachtofen dadurch entstanden, daß man den Schacht immer höher und die Gebläse immer mächtiger machte. Mit der Zeit sind dann an beiden, nämlich an den Öfen wie an den Gebläsen, bedeutsame Verbesserungen vorgenommen worden. An den letzteren insbesondere die, daß man den Wind nicht mehr kalt in den Hochofen einströmen ließ, sondern daß man ihn erhitzte, und zwar, wie wir gleichfalls schon erwähnten, unter Verwendung der aus dem Hochofen abströmenden heißen Gase. Die Erhitzung des Windes wurde im Jahre 1829 von dem englischen Hütteningenieur James Neilson erfunden, der hierdurch S. d.T.1.

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Abb. zr6. Friedrich-Alfred-Hütte Reinhansen 1915.

bereits eine beträchtliche Ersparnis an Brennmaterialien erzielte. Seitdem hat gelernt, den Wind in besonderen Vorrichtungen, den sogenannten „Winderhitzern", derartig zu erhitzen, daß er mit etwa 800 Grad Celsius in die Hochöfen eintritt. In neuester Zeit wird der Wind auch noch vorgetrocknet. Ferner steht man jetzt im Begriff, ihm Sauerstoff zuzusetzen. Die sogenannten „Gastrennungsverfahren", sowie der Bedarf der Luftschiffahrt an Wasserstoff ermöglichen es, Sauerstoff in großen Mengen zu verhältnismäßig billigem Preise zu gewinnen, der, der Gebläseluft zugesetzt, eine raschere und bessere Ausbringung des Eisens ermöglicht. Es erscheint nicht ausgeschlossen, daß man, wenn die Versuche günstig ausfallen, einmal anstatt mit Gebläseluft nur mit Sauerstoff arbeitet, was außer den erwähnten Vorteilen auch noch den haben würde, daß man die Größenverhältnisse der Hochöfen verkleinern könnte.

Der Hochofen trägt heutzutage seinen Namen mit vollem Recht; denn er hat im Laufe der Zeiten eine wirklich beträchtliche Höhe erreicht. Es gibt, wie Abb. 326 erkennen läßt, derartige Öfen, die 30 Meter und darüber hoch sind, die also schon mit Kirchtürmen in Konkurrenz zu treten vermögen. Die Einrichtung eines älteren Hochofens wird uns am besten an der Hand einer Durchschnittszeichnung klar (Abb. 327). Der Hohlraum des Ofens besteht aus zwei abgestumpften Kegeln, die mit ihrer breiten Grundfläche auseinandergesetzt sind. Der größere Kegel bildet den oberen Teil, der kleinere den unteren Teil des Hochofens. Den oberen Teil n des Hochofens nennt man die „Gicht". Dieses

Im Besitz der Firma Friedrich Krupp in Essen a. d. R.

Wort ist eine altüberlieferte und in der Bildung verdorbene Form, die sich von „Geben" ableitet; sie bedeutet also den Teil, von dem aus die Beschickung zu-„gegeben" wird. Die breiteste Stelle b des Hochofens ist da, wo die beiden Kegel mit ihrer Grundfläche aneinander stoßen. Sie führt den Namen „Kohlensack". Zwischen Kohlensack und Gicht befindet sich der Schachtn. Unterhalb des Kohlensacks, da, wo sich der Ofen nach unten zu verengt, ist die „Rast" c. Der Schacht a ist aus drei Schichten feuerfester Steine gemauert und hat Füllungen, das heißt mit schlechten Wärmeleitern ausgefüllte Zwischenräume. An die Rast schließt sich unten das Gestell an, das die zur Zuführung des Gebläsewinds dienenden sogenannten „Formen" d enthält, die die Mündung der Gebläseleitung i darstellen. Den unteren Teil des Gestells unterhalb der Formen d bildet der Herd e, der vorn durch den Wallstein f begrenzt wird, so daß zwischen diesem und dem Tümpelblech o ein Vorherd offen bleibt. Während des Schmelzens fließt nun die aus dem Eisen sich abscheidende Schlacke ununterbrochen über den Wallstein ab, während sich das flüssige Roheisen in dem Herd ansammelt. Hat das Eisen hier eine gewisse Höhe erreicht, so kann es durch Öffnen einer besonderen Abstichvorrichtung abgelassen werden. Der Ofenschacht ist nach außen hin von einem pyramidenförmigen Mantel, dem Rauhgemäuer, umgeben; m ist der sogenannte Gichtmantel. Dieser besitzt eine Türe, durch die die Gichtwagen zur Gicht geschoben werden, um ihren Inhalt in das Innere des Ofens zu entleeren.

Dre Abb. 328 und 329 stellen Hochöfen moderner Form dar.

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Abb. 327. Alter Holzkvblenofm

Verfolgen wir nun die Art und Weise des Betriebs an einem modernen Hochofen. Zu diesem Zwecke begeben wir uns zunächst hinauf auf die Höhe seiner Gicht, aus der früher, wie wir bereits erwähnten, die Flammen hoch emporschlugen. Später wurde sie mit einer schließenden Haube überdeckt, um den Regen abzuhalten, der zu Explosionen im Ofeninnern zu führen vermochte, wenn durch ihn größere Waffermaffen hineingelangten, und um die Gichtgase zu sammeln und abzuleiten. Die Haube konnte mittels eines Flaschenzugs emporgehoben werden, was stets dann geschah, wenn die Beschickung zugegeben werden sollte. Nach dem Emporziehen der Haube schwenkte man ein kleines, mit glühenden Kohlen gefülltes Becken über die Gicht, um die daraus entströmenden Gase zu entzünden, die viele Giftstoffe enthalten, durch die der Arbeiter, der das Einfüllen der Beschickung besorgte, Gefahr lief, betäubt zu werden.

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Jetzt sieht die Gicht eines modernen Hochofens etwas anders aus. Sie besitzt einen sogenannten „doppelten Gichtverschluß", bei dem jedes Entweichen der Gase während des Iugebens der Beschickung, des sogenannten „Gichtens", zur vollkommenen Unmöglichkeit wird (Abb.

328 und 329). Auch das Kohlenbecken ist weggefallen, und Arbeiter sind entbehrlich geworden.

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Abb. 328. Doppelter Gichtverschluß

Die einzelnen Karren, die die Beschickung enthalten, werden durch mechanische, aus Abb. 329 ersichtliche, schräg ansteigende Aufzugsvorrichtungen in die Höhe

gezogen und kippen dort von selbst uni/ wobei sie ihren Inhalt in einen Einfülltrichter k (Abb. 328) entleeren, durch den er in einen über

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der Gicht befindlichen abgeschlossenen Raum, b, fällt. Dann

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der Einfülltrichter, und nun erst öffnet sich der eigentliche Gichtverschluß d, durch den die Beschik-kung ins Ofeninnere

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Abb. 329. Hochofenanlage zu Duquesne

„Gichten" findet also unter

vollkommenem Luftabschluß statt. Unterhalb der Gicht führen Rohre von gewaltigen Abmessungen aus dem Hochofen heraus. Sie dienen dazu, die heißen Gichtgase abzuleiten.

23*

Im Innern des Ofens unterliegt die Beschickung verschiedenen Umwandlungen, und je nach der Art dieser Umwandlungen kann man sich den Ofen in verschiedene Zonen eingeteilt denken, in deren jeder ein besonderer, ganz bestimmter Prozeß vor sich geht. Im obersten Teil, wo die niedrigste Temperatur herrscht, wird die Beschickung vorgewärmt. Man nennt diese Zone deshalb die „Vorwärmezone". In der darunterliegenden, die etwa bis zum Kohlensack reicht, gibt das Eisenoxyd des Erzes seinen Sauerstoff ab, es wird reduziert, und man nennt diese Zone deshalb die „Reduktionszone". An der Reduktion sind die im Hochofen gebildeten reduzierenden Gase, in erster Linie das Kohlenoxyd beteiligt, und es finden hier Umsetzungen zwischen diesen Gasen und der Beschickung statt, die oft ziemlich komplizierter Art sind. Je weiter die Beschickung im Hochofen S.d.T.I.

nach unten gelangt, desto höher wird die Temperatur, der sie ausgesetzt ist. In der Rast steigt sie schon bis auf etwa 1600 Grad an, und es findet hier die Kohlung des Eisens statt, das heißt dieses nimmt nun etwas Kohlenstoff auf, der sich in geschmolzenem Eisen sehr leicht löst. Die leichte Löslichkeit des Kohlenstoffs in heißem geschmolzenem Eisen bildet ja auch die Grundlage der Versuche zur Herstellung künstlicher Diamanten. Die Zone, in der Kohlenstoff im Eisen gelöst wird, führt den Namen „KohlungSzone", unter der sich die „Schmelzzone" befindet, wo Eisen und Schlacke vollkommen geschmolzen werden, um sich dann infolge ihrer verschiedenen Schwere zu trennen. Diese Trennung kann man sich genau so vorstellen, wie sich Dl und Master trennen. Geschmolzenes Eisen und geschmolzene Schlacke sind ja ebenfalls zwei Flüssigkeiten, von denen die leichtere auf der schwereren schwimmen muß. Die getrennten Flüssigkeiten sammeln sich im Gestell an.

Nachdem wir die Gicht verlassen und uns über die im Innern des Hochofens stattfindenden Vorgänge klar geworden sind, begeben wir uns an seinen unteren Teil, um zu sehen, was hier geschieht. Zunächst bemerken wir an der Rückseite der in den Ofen hineinführenden Windrohre kleine Öffnungen, die es uns ermöglichen, einen Blick ins Ofeninnere zu werfen und uns von der darin herrschenden Glut einen Begriff zu machen. Wir blicken gerade auf diejenige Stelle, wo der Kohlenstoff, der beim Hochofenbetrieb in Form von Koks zugegeben wird, der Verbrennung durch den etwa 800 Grad heißen Wind unterliegt, und wo aus ihm Kohlenoxyd entsteht, das dann oben in der Reduktionszone das Erz reduziert. Durch diese Reduktion entsteht reines Eisen, sogenannter „Eisenschwamm", der dann später in der unter der Reduktionszone liegenden Kohlungszone, wie wir bereits gehört haben, Kohlenstoff aufnimmt und Roheisen bildet.

Am unteren Teil des Hochofens bemerken wir auch die beiden Abstichöffnungen, die für das Eisen und die für die Schlacke. Die für das Eisen ist durch einen Tonpfropfen verschlossen, während aus der anderen ständig Schlacke abfließt, von der sich dem Rauminhalt nach stets bedeutend mehr bildet als Roheisen. Das Abstechen des Eisens erfolgt in genau vorher zu berechnenden'Zwischenräumen. Vor dem Abstechen sind einige Vorbereitungen nötig. In erster Linie muß ein Bett für das herausfließende flüssige Roheisen geschaffen werden. Die ganze vor der Abstichöffnung gelegene Bodenfläche ist mit feinem Sandgemenge bedeckt, in das in bestimmter Anordnung' Rinnen oder Kanäle gegraben werden, die sich von einer Hauptrinne aus systematisch verzweigen (Abb. 330). Ist alles wohh vorbereitet, so erfolgt der Abstich. Zu diesem Zwecke wird mit einer sehr langen eisernen Stange der Tonpfropfen in den Ofen hineingestoßen, worauf sich sofort unter lebhaftem Funkensprühen ein mächtiger Strahl weißglühenden, flüssigen Eisens aus der Abstichöffnung ergießt. Wie ein Bach aus lauterem Feuer, unter ständigem Funkensprühen fließt er in die Hauptrinne und von dieser aus in ihre einzelnen Verzweigungen. Arbeiter, die mit Asbesthandschuhen und sonstigen Schutzmitteln gegen die Hitze und das Verbrennen versehen sind, springen geschäftig hin und her, um dem feurigen Eisenstrom die richtigen Bahnen zu weisen, indem sie bald hier ein neues Bett eröffnen, bald dort Sand auswerfen

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Abb. 33o. Abstichanlage des Hochofens. Nach einer Photographie des Bild- und Film-Amts

usw. Der Eisenstrom läßt in kurzer Zeit an Mächtigkeit nach, die in den Rinnen angesammelten flüssigen Eisenmassen erstarren allmählich, ihre Farbe geht in Hellrot und dann in Dunkelrot über, hier und da bilden sich auf ihnen schon dunkle, undurchsichtige Krusten, und bald ist der Raum vor dem Hochofen eine einförmige dunkelgraue Masse, die nur durch die von ihr ausstrahlende Hitze verrät, daß unter der erstarrten Decke noch Gluten schlummern. Wenn sich der Abstich seinem Ende zuneigt, so wird eine neue Eisenstange mit einem Tonpfropfen (dem Ton ist Kohle zugemengt) versehen und im richtigen Moment in die Abstichöffnung hineingestoßen. Ist diese verschlossen, so geht der Hochofenprozeß bis zum nächsten Abstich wieder unverändert weiter.

Die Schlacke stellt sich uns in erstarrtem Zustand als eine blasige, grünliche Masse von muschligem Bruch dar. Früher warf man die Schlacke weg, oder man zerkleinerte sie und benutzte sie dann zum Beschottern von Chausseen oder zur Herstellung von Bausteinen. Heute läßt man sie vielfach noch heiß in kaltes Wasser einlaufen, wodurch sie in ein Pulver zerfällt, das als Zement (sogenannter „Schlackenzement") Verwendung findet.

Unser Blick richtet sich nochmals empor zur Gicht des Hochofens und fällt hier auf die mächtigen, bereits oben erwähnten Rohre, die die Gichtgase ableiten. Diese Gichtgase bestehen in der Hauptsache aus dem Kohlenoxyd, das nicht zur Reduktion des Erzes Verwendung fand, und von dem stets ein Überschuß vorhanden sein muß, also mehr, als man zur Reduktion des Eisens braucht, weil es sonst nicht möglich wäre, im Hochofen die richtige Hitze zu bekommen. Man muß also auch beträchtlich mehr Kohlen verbrennen, als für den Prozeß selbst nötig ist, um die gewünschten Temperaturen zu erzielen. Neben diesem

Kohlenoxyd findet sich in den Gichtgasen die Kohlensäure, die sich dadurch aus dem Kohlenoxyd gebildet hat, daß es den Sauerstoff der Erze ausnahm. Ferner enthalten die Gichtgase beträchtliche Mengen von Stickstoff, der mit dem Wind in den Hochofen geblasen wurde. Bekanntlich besteht die atmosphärische Luft auS 79 Raumteilen Stickstoff und 21 Raumteilen Sauerstoff. Im Hochofen wird der Sauerstoff zur Verbrennung der Kohle, also zur Bildung des Kohlenoxyds, verwendet, der Stickstoff hingegen strömt mit den Gichtgasen ab. Teilweise allerdings verbindet er sich im Ofen selbst mit dem Kohlenstoff, und es entstehen so Zyanverbindungen, deren Vorhandensein die Ursache des eigenartigen Geruchs der Hochofengase ist. Wo nämlich aus irgendeiner undichten Leitung oder an den Apparaten, in die sie später geleitet werden. Gase entströmen, nehmen wir deutlich den eigenartigen, an bittere Mandeln erinnernden Geruch der Blausäure, die ja eine Zyanverbindung ist, wahr.

Die Gichtgase werden meist durch mehrere Leitungen abgesaugt und teilweise, wie wir schon gehört haben, unter die Dampfkessel geleitet und dort verbrannt oder in Großgasmaschinen, die zum Betrieb der Gebläse dienen, zur Erzeugung von Arbeit benutzt. Einen anderen Teil verwendet man, um die Gebläseluft auf die nötige hohe Temperatur zu bringen. Zu diesem Zweck leitet man sie in die sogenannten „Winderhitzer", große aufrechtstehende und fast bis zur Höhe des Hochofens emporragende Zylinder, die oben mit einer kugelförmigen Haube bedeckt sind und stets zu mehreren zusammenstehen. In Abb. 329 sind diese Winderhitzer zwischen dem Schornstein und dem Hochofen sichtbar. Sie sind innen mit Steinen ausgemauert, die gegeneinander versetzt sind, und zwischen denen die Luft, die erwärmt werden soll, hindurchzieht. In ihnen werden die noch heißen Hochofengase angezündet und verbrannt, wodurch die Wände der Wärmekammern erhitzt werden, so daß sie gewissermaßen als Speicher für die Wärme, als Wärmeakkumulatoren, wirken. Läßt man nun den Wind durch einen solchen Winderhitzer hindurchströmen, so nimmt er hierbei die hohe Temperatur von 800 bis 900 Grad an.

Um den Wind durch die Winderhitzer und durch den Hochofen hindurchzu-preffen, sind ganz beträchtliche Kräfte nötig. Es dienen hierzu Gebläsemaschinen, die von mächtigen Dampf- oder Gasmaschinen angetrieben werden. Diese letzteren wieder werden mit dem Dampf gespeist, zu dessen Erzeugung ein Teil der aus der Hochofengicht entströmenden Gase gedient hat. In den Kapiteln, in denen die Dampf- und Verbrennungsmotoren behandelt sind, sind solche gewaltige Gebläsemaschinen auf S. 269 und 270 zur Anschauung gebracht.

Mit den Hochofenwerken ist meist noch eine Kokerei verbunden, in der der zur Beschickung nötige Koks erzeugt wird. Außerdem kommen wir auf unserem Rundgang durch ein solches Werk stets an mächtigen Stapeln von fertigem Roheisen vorbei, die in ähnlicher Weise wie ein Holzstoß aus einzelnen, auf der einen Seite flachen, auf der anderen hingegen etwas gerundeten, länglichen Stücken zusammengesetzt sind. Die Stücke Roheisen, deren Form eine ganz besonders charakteristische ist und beim Erkalten des abgestochenen Eisens in den entsprechend geformten Rinnen entsteht, nennt man „Masseln" oder „Gänse".

Betrachten wir uns, wozu wir eine Lupe benutzen, eine solche „Massel" etwas genauer, nachdem wir sie vorher auseinandergeschlagen haben. Wir bemerken dann deutlich, daß sie zwei Hauptbestandteile zu enthalten scheint, von denen der eine metallisch glänzt, während der andere dunkle, eingesprengte Teilchen darstellt. Der metallisch glänzende Bestandteil ist das Eisen, die dunklen Splitter sind der vorher in ihm gelöst gewesene, aber später wieder ausgeschiedene Kohlenstoff, der sogenannte Graphit. Analysieren wir eine Massel, so finden wir, daß sie außer diesem ausgeschiedenen Graphit noch weiteren Kohlenstoff, und zwar im Eisen gelöst, enthält. Das Roheisen ist also kohlenstoffhaltig, und zwar sind es zwei Sorten von Kohlenstoff, die wir zu unterscheiden haben, den gelösten und den ausgeschiedenen. Die Menge des letzteren bedingt die Farbe des Roheisens, weißes, halbiertes und graues Roheisen.

Wir haben gehört/ daß sich der Kohlenstoff in heißem geschmolzenen Eisen löst: Allesim Handel vorkommende Eisen enthält Kohlenstoff. Reines, absolut kohlenstofffreies Eisen ist nur sehr selten aufzutreiben und wird in der Technik überhaupt nicht verwendet. Man kann es durch Glühen von Eisen in einem Strom von Wasserstoffgas erhalten oder indem man Eisen aus Lösungen durch den elektrischen Strom abscheidet. Das ersterwähnte Eisen spielte früher im Arzneischatz eine gewisse Rolle und wurde in den Apotheken unter dem Namen Ferrum e hydrogenio reductum vorrätig gehalten. Das letztere hingegen wird vielleicht in der zukünftigen Technik einmal eine Rolle spielen, nachdem die amerikanischen Elektrochemiker B u r g e ß und H a m-b u e ch e n einen Weg gezeigt haben, auf dem es vielleicht möglich sein dürfte, es in größeren Mengen zu erhalten. Von diesen vollkommen reinen und absolut kohlenfreien Eisensorten an läßt sich dem Eisen jeder beliebige Gehalt an Kohlenstoff geben, bis hinauf zu 5 Prozent. Wir können also Eisen mit 1, mit 2, mit 2V4, mit 3³/₄ Prozent usw. Kohlenstoff darstellen. Je nach dem Kohlenstoffgehalt, den wir ihm verleihen, ändert es aber seine Eigenschaften. Man kann im allgemeinen den Satz aussprechen, daß ein Eisen für die Technik umso minderwertiger wird, je höher sein Kohlenstoffgehalt ansteigt. Dieser Satz gilt freilich nur im allgemeinen, denn für gewisse Zwecke ist ein bestimmter mehr oder minder großer Gehalt an Kohlenstoff unbedingtes Erfordernis.

Der wesentlichste Umschlag in bezug auf die Eigenschaften des Eisens liegt gerade bei der Hälfte derjenigen Menge von Kohlenstoff, die es überhaupt aufzunehmen vermag, also bei 2,5 Prozent. Eisen, das mehr Kohlenstoff enthält, läßt sich nicht mehr schmieden und führt die Bezeichnung „Roheisen". Es ist dies diejenige Sorte, die aus dem Hochofen kommt. Eisen mit weniger als 2,5 Prozent Kohlenstoffgehalt ist schmiedbar und wird als Schmiedeisen, Flußeisen, Schweißeisen oder Stahl bezeichnet, je nachdem bei ihm die einen oder die anderen Eigenschaften mehr vorherrschen, die wiederum mit dem Kohlenstoffgehalt in engem Zusammenhang stehen.

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In dem Maße also, wie der Kohlenstoffgehalt a b-nimmt, nimmt im allgemeinen die S ch m i e d b a r k e i t zu, in gleichem Maße wird das Eisen aber auch schwerer schmelzbar. Roheisen läßt S.d.T.I.

sich also verhältnismäßig leicht schmelzen, Stahl hingegen, worunter man ein Eisen versteht, das in der Praxis zwischen 0,5 und 1,5 Prozent Kohlenstoff enthält, bedeutend schwerer. Die hauptsächlichste Eigenschaft des Stahles ist die, daß er sich härten läßt, das heißt, daß er, wenn man ihn erhitzt und dann plötzlich durch Eintauchen in kaltes Wasser abschreckt, an der Oberfläche eine große Härte annimmt, die ihn zur Herstellung von Werkzeugen ganz besonders geeignet macht. Erhitzt man den gehärteten Stahl von neuem und läßt man ihn nun langsam erkalten, so verliert er seine Härte wieder.

Wir ersehen also aus vorstehenden Ausführungen, daß der Kohlenstoff im Eiseit eine sehr wichtige Rolle spielt, und daß von ihm die Eigenschaften des Eisens in erster Linie abhängen. Allerdings ist diese Rolle früher etwas überschätzt worden, und man hat in neuerer Zeit erkannt, daß es nicht der Kohlenstoff allein ist, wie man bisher annahm, der die Eigenschaften des Eisens im wesentlichen bedingt, und daß auch die anderen noch darin enthaltenen Elemente, wie zum Beispiel das Silizium, das Mangan, der Schwefel, der Phosphor usw., nicht unter allen Umständen in dem Maße bestimmend auf die Qualität ei»; wirken, wie man glaubte. Freilich sind sie von hervorragendem Einfluß, und ein Gehalt an Schwefel oder Phosphor, der gewisse Grenzen übersteigt, kann ein sonst gutes Eisen vollkommen unbrauchbar machen. Während man aber bislang die Eigenschaften des Eisens ausschließlich nach seinem Gehalr an den genannten Elementen beurteilte, kam man im Laufe der jüngsten Jahre zu der Erkenntnis, daß dieses Verfahren nicht richtig ist. Es zeigten sich nämlich an einzelnen Eisensorten, in erster Linie am Stahl, zuweilen Eigenschaften, die durch seinen Gehalt an diesen Elementen nicht erklärt werden können. So kommt cs zum Beispiel vor, daß unter tausend Gewehrläufen, die aus demselben Stahl angefertigt sind, ein einziger springt, trotzdem die chemische Zusammensetzung bei allen ganz genau die gleiche ist. Es hat sich nun gezeigt, daß auf die Eigenschaften des Eisens auch seine Struktur, das heißt die Gestalt und Anordnung der kleinsten Kriställchen, aus denen es besteht, von hervorragendem Einfluß ist. Diese Erkenntnis' hat zum Entstehen einer neuen Wissenschaft, der „Metallographie", geführt, die noch m vollster Entwicklung begriffen ist, und von der wir noch so manche bedeutsame Aufschlüsse' erhoffen dürfen. Sie geht in der Weise vor, daß sie an den zu untersuchenden Eisensorten Schliffflächen herstellt und diese dann nach besonders ausgebildeten Methoden, unter bestimmter Beleuchtung, mit sehr starken Mikroskopen, die eine über tausendfache Vergrößerung ermöglichen, betrachtet. Durch die Fortschritte der Metallographie ist man zu der Einsicht gelangt, daß zwei Eisensorten von derselben chemischen Zusammensetzung und insbesondere von demselben Kohlenstoffgehalt nicht immer die gleichen Eigenschaften besitzen müssen, sondern daß sie sich, wenn ihre kleinsten, nur unter dem Mikroskop zu erkennenden Teilchen verschiedenartig sind, gleichfalls sehr verschiedenartig zu verhalten vermögen.

Wie wir beim Roheisen verschiedene Sorten zu unterscheiden vermögen, so auch beim Schmiedeisen, unter das auch der Stahl zu rechnen ist. Wir unterscheiden in der Hauptsache zwei Klaffen von Schmiedeisen, das „Schweißeisen" und das

„Flußeisen". DaS Schweißeisen unterscheidet sich vom Flußeisen in der Hauptsache dadurch, daß es schlak-kenhaltig ist/ während dieses sich schlackenfrei darstellt. Ebenso unterscheiden wir in entsprechender Weise auch Schweißstahl und Flußstahl.

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Abb. 331. Puddelofen mit Puddelmaschine

Alles schmiedbare Eisen wird aus Roheisen hergestellt. Direkt aus den Erzen erzeugt man heutzutage derartiges Eisen überhaupt nicht mehr, es ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß cs einst infolge der elektrischen Methoden gelingen wird, den Prozeß der Erzeugung schmiedbaren Eisens direkt aus den Erzen in einem Zug erfolgreich in die Hüttentechnik einzuführen. Früher allerdings war es anders. Da erhielt man mit den von uns schon beschriebenen primitiven Einrichtungen, also einfachen Rinnen und Herden, in denen man die Erze mit Kohle zusammenschmolz, direkt schmiedbares Eisen. Diese Methoden genügten, als man das Eisen zu weiter nichts brauchte, als zu Speerspitzen, kleinen Handwerkzeugen usw. Heutzutage jedoch, wo man Träger und Schienen von so und so vielen Meter Länge oder mächtige Schiffswellen oder große Panzerplatten aus Schmiedeisen herstellt, kann man sich nicht mehr seiner Gewinnung aus den Erzen und in kleinen Mengen, sowie unter Verwendung von Holzkohle, die dazu unbedingt nötig ist, bedienen, sondern man muß den Prozeß in zwei Teile zerlegen, indem man zuerst Roheisen im Hochofen fabriziert und dieses dann in Schmiedeisen umwandelt.

Wollen wir daher aus Roheisen Schmiedeisen erhalten, so müssen wir einen Teil des Kohlenstoffs entfernen. Da dieser sich leicht mit dem Sauerstoff verbindet, so ist es zur Gewinnung des Schmiedeisens nur nötig, das Roheisen in erhitztem Zustand mit Sauerstoff, also mit Luft, zu behandeln, um daraus Schmiedeisen zu erhalten. Dies geschieht durch die sogenannten F r i s ch Prozesse, unter denen einer von besonderer Bedeutung ist, der P u d d e l prozeß. Zum Puddeln des Eisens bedient man sich eines besonders konstruierten Ofens, in dem Roheisen eingeschmolzen wird, das sich hierbei mit einer Schlacke bedeckt. Diese verhindert den Zutritt der Luft, also des Sauerstoffs, zum Eisen und muß deshalb von der Oberfläche entfernt werden, was durch das Puddeln geschieht, eine eigenartige Rührarbeit, die mittels langer, vorn mit Haken versehener Stäbe in der Weise ausgeführt wird, daß der Arbeiter dabei Luft in das Eisen hineinrührt. Das Puddeln erfordert sehr geübte Arbeitskräfte, die ganz genau wissen,

wann genug Luft in das Eisen eingerührt ist, und wann cs Zeit ist, danrit aufzuhören, da man sonst Gefahr läuft, durch einen zu großen Luftüberschuß zu viel Kohlenstoffzu oxydieren tlnd ein Eisen von unerwünschten Eigenschaften zu erhalten. Ist der richtige Moment erreicht, so wird die Eisenmaffe zu einzelnen Stücken zusammengerührt, zu Klumpen, die man „Luppen" nennt. Die Schlacke wird entfernt, und dann werden die Luppen unter dem Dampfhammer in paffende Stücke geformt. Es gibt auch Puddelöfen, die mit maschinellen Einrichtungen zum Puddeln versehen sind. Ein solcher ist in unserer Abb. 331 dargestellt. Die Stangen g werden dabei mittels einer durch die Exzenterscheibe h k bewegten Hebelvorrichtung f bde hin und her bewegt und puddeln den Inhalt des Ofens.

Abb. zz2. Bessemerbirne

Dieser Puddelprozeß wurde um die Mitte des vorigen Jahrhunderts durch das B e s s e m e r n in den Hintergrund gedrängt, so benannt nach seinem Erfinder, dem englischen Hüttenmann HenryBessemer. Mittels des Besse-merns kann man in einem Zeitraum von 20 bis 28 Minuten 100 bis 200 Zentner Roheisen in Stahl umwandeln, eine Menge, zu deren Verarbeitung früher unter Anwendung des umständlichen und schwierigen Puddelprozesseö anderthalb Tage nötig waren.

Der Bessemerprozeß besteht darin, daß durch das heiße geschmolzene Roheisen Luft hindurchgeblasen wird. Hierdurch oxydiert der Kohlenstoff, und es bildet sich kohlenstofffreies Eisen. Da man solches nicht wünscht, sondern ein Eisen von ganz bestimmtem Kohlenstoffgehalt, so gibt man zu dem kohlenstofffreien Eisen dann noch so viel Prozent Kohlenstoff hinzu, als man darin haben will. Dieses Zugeben von Kohlenstoff nennt man „Nachkohlen". Beffemer hat es ganz im Anfang nicht angewendet, es wurde erst später erfunden und stellt somit eine Verbesserung des ursprünglichen Beffemerprozesses dar.

Das, wie man sieht, im Grunde sehr einfache Verfahren des „Bessemerns" wird in nicht minder einfachen Apparaten ausgeführt, die man wegen ihrer eigenartigen, birnenförmigen Gestalt „Bessemerbirnen" nennt. Eine solche Birne besteht auS einem riesigen eisernen, mit einem feuerfesten Jnnenfutter versehenen Kessel, dessen charakteristische Form aus den Abb. 332 und 333 zur Genüge hervorgeht. Er besitzt oben eine Öffnung und ruht auf zwei in der Richtung seiner Mittelachse befindlichen Lagern, so daß er um sie gedreht werden kann. DaS

Drehen des schweren Kessels mit seinem schweren eisernen Inhalt geschieht mittels hydraulischer Vorrichtungen. Der Boden der Bessemerbirne läßt sich abnehmen und enthält eine Anzahl von Öffnungen, durch die man von unten her Wind in sie Hineinblasen kann. Dieser Wind tritt durch eine besondere Rohrleitung zu, die erst in der Richtung der Querachse der Birne verläuft und dann nach unten umbiegt. Sie mündet in den unterhalb der Winddüsen befindlichen Windkasten.

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Soll nun aus Roheisen Stahl gemacht werden, so wird eS zunächst in einem besonderen Ofen, dem Kupolofen, eingeschmolzen. Der Kupolofen (in unserer Abb. 333 nicht sichtbar) steht in der Nähe der Bessemerbirne und kann mit ihr durch eine mit feuerfestem Material ausgefütterte Rinne verbunden werden. Ist das Roheisen geschmolzen, also vollständig flüssig, so wird die Birne um ihre Mittelachse gedreht, so daß sie gewissermaßen auf dem Rücken liegt und ihre Mündung nach oben steht. Es wird dann der Kupolofen durch die erwähnte Rinne mit ihrer Mündung verbunden und abgestochen. DaS flüssige Roheisen fließt in die Birne ein, und es muß nun, damit cs bei deren Aufrichten nicht in die Winddüsen eindringt und sie verstopft, der Wind angelassen werden, der in ähnlicher Weise wie beim Hochofen durch Gebläse eingepreßt wird. Während des Anlassens des Windes wird die Birne aufgerichtet; sie steht dann vollkommen senkrecht.

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Nun beginnt ein Schauspiel, das zu den schönsten gehört, die die moderne Technik überhaupt kennt, und das einen Vorwurf darstellt, dessen sich

schon zahlreiche Maler bemächtigt haben. Der mit großer Gewalt durch die aufrechtstehende Birne und durch die darin befindliche Eisenmasse hindurchgepreßte Wind strömt oben durch die Öffnung, durch die vorher das Eisen eingelassen wurde, wieder ab. Zunächst wird hierbei sein Sauerstoff oxydiert, so daß lediglich heißer Stickstoff in Forin glühenden Gases entweicht. Je weiter aber der Prozeß vorschreitet, desto heißer wird der Inhalt der Birne, und während vorher nur Eisen und Siliziuin usw. oxydiert wurden, beginnt bei einer bestimmten Temperatur die Oxydation des Kohlenstoffs, so daß aus der Mündung der Birne nunmehr nicht nur Stickstoff, sondern auch Kohlenoxyd und Kohlendioxyd entweichen. In diesem Moment setzt nun das prächtige Schauspiel ein. Durch die lebhafte, im Innern der Birne vor sich gehende Oxydation gerät der Inhalt ins Wallen und Brodeln, der Gasstrom reißt Eisen- und Schlackenteile mit sich, die in Form eines prachtvollen Feuerwerks und in Gestalt von Tausenden und aber Tausenden von glühenden Funken und Sternen aus der Mündung entweichen. Durch die Gewalt des gepreßten Windes werden sie weit in die Lust hinaufgewirbelt, und es kommt bei einzelnen Birnen vor, daß die Feuererscheinungen bis zu einer Höhe von io und 15 Meter sich erheben, von wo dann ein dichter Schwarm glühender Funken und Sterne niedersprüht. Immer gewaltiger wird das Schauspiel, um dann plötzlich ziemlich rasch nachzulassen. Wenn nämlich aller Kohlenstoff oxydiert und verbrannt ist, so fallen die genannten Erscheinungen fort. Während diese Vorgänge vor sich gehen, wird die Flamme, die aus der Mündung der Bessemerbirne entströmt, durch einen Spektralapparat beobachtet. Man kann genau feststellen, wann die Linien des glühenden Mangans und Kohlenstoffs aus dem Spektrum entschwinden, wann also die Eisenmasse kein Mangan und keinen Kohlenstoff mehr enthält. Ist das Eisen vollkommen kohlenstofffrei, so wird die Birne geneigt und die Menge an Kohlenstoff zugegeben, die man im Endprodukt zu erhalten wünscht, es wird „nachgekohlt". Dies geschieht, indem in die geneigte Birne stark kohlenstoffhaltige Eisenlegierungen geworfen werden. Dann wird die Birne wieder aufgerichtet, noch einmal kurz hindurchgeblasen und hierauf der fertige Stahl durch Kippen der Birne auSgegossen. Den fertigen Stahl läßt man in Formen auslaufen, die auf einer drehbaren Bühne aufgestellt sind, und von denen eine nach der anderen unter die Mündung der Birne gebracht wird. Diese Formen führen den Namen „Ko-quillen"; in ihnen erkaltet der Stahl zu viereckigen Blöcken. Soll er jedoch zugleich gegossen werden, so läßt man ihn in eine Gießpfanne einlaufen, die über die Gußformen gefahren wird. Der Guß muß mit größter Beschleunigung vorgenommen werden, da der Stahl sehr rasch erkaltet, „einfriert", und sich dann nicht mehr gießen läßt. Nachdem der Stahl aus der Birne ausgegoffen ist, wird auch noch die Schlacke aus ihr entfernt.

Wir haben in den vorstehenden Zeilen nichts über die Art der Ausfütterung der Birne gesagt, weil es nötig ist, dieser eine besondere kurze Betrachtung zu widmen. Bessemer fütterte seine Birne mit einem quarzhaltigen Futter aus. Der Quarz kann im chemischen Sinne als eine Säure angesehen werden, und man nennt daher ein derartiges Futter ein „saures"' Futter. Mit einem solchen Futter ist es

jedoch absolut unmöglichem Phosphor aus dem Eisen zu entfernen, und man W erhält bei seiner Verwendung stets einen phosphor-haltigen Stahl von ziemlich

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Abb. 334« Siemens-Martin-Ofen

schlechten Eigenschaften. Beffemer war deshalb genötigt, möglichst phosphorfreies Roheisen, das aus den nicht allzu häufigen phosphorarmen Erzen gewonnen wurde, zu verwenden. Hierdurch war der allgemeinen Verwertung seines Verfahrens natürlich eine Grenze gezogen, bis cs später einem anderen hervorragenden Hüttenmann namens Thomas gelang, durch eine sehr einfache Maßregel die Erzeugung eines phosphorarmen oder phosphorfreien Stahls in der Bessemerbirne zu ermöglichen. Diese Maßregel besteht darin, daß er anstatt des sauren Futters ein basisches anwandte, also ein Futter aus einem Material, dessen Hauptbestandteil Kalk ist. Dieses Futter bewirkt, daß der Phosphor aus dem Eisen in Form von phosphorsaurem Kalk in die Schlacke geht. Die Verwendung des basischen Futters macht einige kleine Abänderungen des Prozesses nötig und ist deshalb von ganz außerordentlichem Wert, weil man dadurch jetzt auch in der Lage ist, phosphorhaltiges Roheisen in guten Stahl überzuführen.

Die phosphorhaltige Schlacke wurde früher weggeworfen, bis man sich daraus besann, daß ja der Phosphor ein äußerst wertvolles Psianzennährmittel darstellt. Man versuchte deshalb die Verwendung der aus den Bessemerbirnen abfallenden Schlacke in der Landwirtschaft anzubahnen, indem man sie, um die Phosphor-säure löslicher zu machen, ausschloß, das heißt mit Säure behandelte. Man hatte hiermit jedoch keinen Erfolg, bis es sich herausstellte, daß ein derartiges Ausschließen überhaupt nicht nötig ist, und daß man die Schlacke nur sein zu pulvern und aus den Äckern auszustreuen braucht, um eine ganz vorzügliche Phosphordüngung zu bewirken. Die aus den Bessemerbirnen abfallende Schlacke, die nach dem Erfinder des basischen Futters „Thomasschlacke" genannt wird, wird jetzt sein gepulvert und kommt in diesem Zustand unter dem Namen „Thomasphosphat" oder kurzweg „Thomasmehl" in den Handel. Sie stellt ein außerordentlich wertvolles Düngemittel dar.

Ein weiterer sehr wichtiger Prozeß zur Überführung des Roheisens in Stahl ist das Siemens-Martin- Verfahren. Erfunden ist es von den

Gebrüdern Martin in Sereuil (Frankreich), lebensfähig aber wurde es erst durch dieSiemensscheRegenerativfeuerung, denn diese ermöglichte erst die Erzielung der erforderlichen hohen Hitzegrade. Abb. 334 stellt einen Siemens-Martin-Ofen im Schnitt dar. Wir erblicken dort in dein oberen Teile der Abbildung den eigentlichen Schmelzofen in Gestalt eures wannen- oder muldenförmigen Ofens. Unter ihm sind die Siemensschen Regeneratoren oder Wärmespeicher angebracht. Es sind dies große Hohlräume, in denen (in der Abbildung nicht dargestellt) Ziegelsteine netzförmig aufgebaut sind. Das Wesentliche dieser Regeneratoren besteht nun darin, daß ihnen die Abhitze des Schmelzofens zugeführt wird, so daß sich das steinerne Netzwerk hoch erhitzt. Über dieses hocherhitzte Netzwerk läßt man dann die zur Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft streichen, ehe sie in den Schmelzraum übertritt, eine Maßnahme, durch die früher niemals erreichbare Hitzegrade erzielt werdend Die Überführung des Roheisens in kohlenstoffärmeres oder -reicheres Schmiedeisen erfolgt in der Weise, daß man Zusätze von entsprechender Zusammensetzung zuführt und in dem Ofen zusammenschmilzt. Das fertige Metall wird aus dem Ofen in Gußpfannen von blockförmiger Gestalt (Abb. 335) abgestochen, um später im Walzwerk weiter verarbeitet zu werden.

Neben Roheisen und Stahl werden in den Hüttenwerken noch eine Anzahl weiterer Produkte dargestellt, Eisenlegierungen, die wegen ihrer besonderen Eigenschaften in der Technik mannigfache Verwendung finden. Vor allem besitzen sie eine größere Härte als gewöhnliches Eisen und Stahl. Sie dienen deshalb in der Hauptsache zur Herstellung von Werkzeugen, die eine besondere Härte besitzen müssen, also zum Beispiel von Drehstählen, Bohrern usw. Die Herstellung dieser Legierungen geschieht durch Zusatz der Metalle, mit denen das Eisen legiert werden soll, oder ihrer Verbindungen während eines der vorgenannten Prozesse. Man erzeugt auf diese Weise Chroinstahl, Wolfrainsiahl, Uranstahl, Vanadiumstahl usw., kurzum eine große Anzahl von Produkten. Auch legiert man in neuester Zeit vielfach mehrere der genannten Metalle gleichzeitig mit Eisen, und so gibt es zum Beispiel einen Uran-Vanadiumstahl.

Wir haben in den vorstehenden Zeilen bereits darauf hingewiesen, daß sich im Eisenhüttenwesen insofern jetzt eine Wandlung vollzieht, als man zur Herstellung von Roheisen und in erster Linie von Stahl und ganz besonders wieder von feineren Stahlsorten die Elektrizität zu verwenden beginnt.

Der erste, der die ungeheure wirtschaftliche Bedeutung der Eisenerzeugung mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens, beziehungsweise der Elektrizität richtig erkannte, war Werner Siemens. DcSpretz hatte in einem am 17. Dezember 1849 in der französischen Akademie der Wissenschaften gehaltenen Vortrag ausgeführt, daß man durch Einschließen des elektrischen Lichtbogens in einen Tiegel aus feuerfestein Material einen Ofen erhalten könne, der sich infolge der in ihm herrschenden Hitze ganz besonders gut für die Durchführung technischer Prozesse eignen müsse. Diese Idee griff Siemens wieder auf. Schon vorher hatte er die Ansicht ausgesprochen, daß cs mit der Zeit gelingen müsse, alle Metalle auf elektrischem Wege darzustellen.

Er veranlaßte seinen Bruder Wilhelm Siemens, mit Versuchen zu beginnen. Dieser erhielt in den Jahren 1878 und 1879 in England eine Anzahl von Patenten auf Verfahren zur elektrometallurgischen Darstellung des Eisens. Einen durchschlagenden Erfolg hatten aber diese Verfahren nicht. Wilhelm Siemens benutzte bei seinen Versuchen einen Kohlentiegel, in den er Erz, Kalk und Kohle hineinpackt:, also genau dieselbe Mischung, die auch beim Hochofenbetrieb Anwendung findet. Außerdem erzeugte er den elektrischen Lichtbogen zwischen zwei Kohlenelektroden, das heißt zwei Stäben aus Kohle, denen der Strom aus einer Dynamomaschine zugeleitet wurde. Gerade der Bestandteil, der vermieden werden muß, wenn eilte gute Eisensorte entstehen soll, nämlich die Kohle, war also in überreichem Maße vorhanden, sie fand sich im Tiegel, in der Mischung und endlich in den Elektroden. Da sich mm der Kohlenstoff in geschmolzenein Eisen äußerst leicht auflöst, waren die Erzeugnisse, die Wilhelm Siemens erhielt, sehr stark kohlenstoffhaltig. Die enorme Hitze des in einem allseitig geschlossenen Tiegel brennenden elektrischen Lichtbogens ergab zwar in einer Hinsicht den gewünschten Erfolg: Das Erz schmolz, und aus ihm schied sich Eisen ab, ohne daß es, wie dies im Hochofen der Fall ist, notwendig gewesen wäre, große Mengen heißer Luft mittels besonderer Gebläse einzublasen, um die nötige Schmelztemperatur

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Abb. 335. Martinwerk der Firma Friedrich Krupp in Essen a. d. R.

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Abb. 336» Heroults elektrischer Ofen für Stahlerzeugung

wie gesagt, das erzeugte Produkt außerordentlich stark kohlenstoffhaltig und

deshalb vollkommen wertlos; dann hatten sich große Mengen der teuren Kohlenelektroden im Eisen aufgelöst, wodurch der Gestehungspreiö dieses wertlosen Produkts ein ziemlich hoher wurde, endlich aber war die Schlacke, die sich bei der Eisengewinnung stets bilden muß, und die infolge ihres leichten spezifischen Gewichts auf dem geschmolzenen Metall schwimmt, zwischen die beiden Kohlen-elektroden eingeschaltet. Da sie dem Durchgang des Stromes einen hohen Widerstand entgegensetzte, so waren bedeutende Strommengen nötig, um diesen Widerstand zu überwinden. Mit dem erhöhten Stromverbrauch stiegen aber die schon durch den Elektrodenverschleiß beträchtlich angewachsenen Gestehungskosten abermals, und so war der Mißerfolg: ein teures und technisch wertloses Erzeugnis! Wir haben die Ursachen dieses Mißerfolgs ausführlich behandelt, da ihre Kenntnis uns ein Bild von dem Zustandekommen der späteren Erfolge gibt.

Der Beginn des neuen Jahrhunderts brachte die Lösung des vielgesuchten Problems, und zwar gleich in mehrfacher Weise! Die Pioniere der Elektrometallurgie des Eisens und Stahls sind der damalige Hauptmann, spätere Major im italienischen Geniekorps ErnestoStassano, ferner PaulHoroult, der Direktor der Aluminiumfabrik zu La Praz in Savoyen, und endlich der schwedische Ingenieur K j e l l i n, der ein schon früher von F e r r a n t i angegebenes Verfahren technisch ausgestaltete.

Höroult bezeichnet den 12. Dezember 1900 als den Geburtstag der elektrischen Eisenindustrie, da er an diesem Tage den ersten Waggon elektrisch erzeugten Stahls absandte. Fast um die gleiche Zeit erhielt jedoch auch Staffano das erste zufriedenstellende Ergebnis, und in dem Kjellinschen Versuchsbetrieb zu Gysinge in Schweden wurde bereits am 18. März 1900 elektrischer Stahl erzeugt.

Nach den drei Verfahren von Staffano, Heroult und Kjellin wird vorerst nur ein sogenannter Raffinations- oder Läuterungsprozeß durchgeführt, das heißt es wird das aus dem gewöhnlichen Hochofen kommende Roheisen in teuer bezahlte

Stahlsorten bester Qualität umgewandelt. Wie Versuche, insbesondere solche, die Heroult durchgeführt hat, zeigen, gelingt es auf elektrischem Wege auch, Roheisen oder Stahl direkt aus den Erzen zu gewinnen, und ebenso hat Staffano gezeigt, daß er in seinem Ofen aus den Erzen in einem einzigen Prozeß direkt vorzüglichen Stahl zu erzeugen vermag. Trotzdem dürften die Methoden des Verschmelzens von Erzen in elektrischen Öfen zunächst nur für Länder in Betracht kommen, die keine eigene Eisenproduktion haben, und in denen billige Wasserkräfte, die die Grundlage der Ausgestaltung einer solchen zu bilden vermögen, in hinreichender Menge zur Verfügung stehen. In Europa begnügt man sich zunächst noch mit dem Raffinationöprozeß, weil dieser im allgemeinen so rentabel ist, daß ein Bedürfnis nach weiterer Ausdehnung der elektrischen Verfahren auf die Erzverhüttung vorerst noch nicht vorliegt.

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Von den drei genannten Verfahren sucht jedes auf eine andere Weise die Fehler, die Siemens und seine Nachfolger machten, zu vermeiden. Staffano bildete seinen ersten Ofen dem gewöhnlichen Hochofen nach, nur mit dem Unterschied, daß er da, wo in dessen unterem Teile heiße Luft eingeblasen wird, Kohlen-elektrodcn anbrachte, zwischen denen ein mächtiger elektrischer Lichtbogen von etwa i Meter Länge spielte. Ohne auf die Einzelheiten der Konstruktion des Ofens Staffanos näher einzugehen, sei nur erwähnt, daß bei dem jetzigen, aus feuerfestem und nicht kohlehaltigem Material bestehenden Ofen der Lichtbogen über dem geschmolzenen Metall und der Schlacke spielt. Er kommt also mit beiden überhaupt nicht in Berührung, und die Verschmelzung erfolgt durch die auf den engen Ofenraum konzentrierte und allerseits von den Ofenwänden zurückgestrahlte enorme Hitze. Die im Innern des Ofens herrschende Temperatur schätzt Staffano selbst auf etwa 2000 Grad. Dem Abbrennen der Elektroden wird dadurch vorgebeugt, daß sie mit Wasser gekühlt werden.

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Abb. 337* Elektroden für Stahlerzeugung

So verringert sich der Elektrodenverschleiß außerordentlich, trotz des starken, zur Erzeugung des Lichtbogens verwendeten Wechselstroms, der bei einer Spannung von 170 Volt mit 2000 Ampere in den Ofen eintritt. In Italien sind vorerst noch sowohl die zur Erzeugung der Elektrizität dienenden Wasserkräfte wie auch die Arbeitskräfte verhältnismäßig billig. Hierzu kommt, daß sowohl auf der Insel Elba wie im Val d'Aosta, ferner bei Kap Calamita, im Tal

von (Ectmomcct, trn Val Trom-pio usw. Eisenerze von ganz hervorragender Reinheit gewonnen werden. Infolge des Zusammenwirkens aller dieser günstigen Umstände vermochte Stassano die Tonne vorzüglichen Qualitätftahls direkt aus den Erzen zum Preise von etwa 75 Mark zu erschmelzen.

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Abb. 338. Kjellins Ofen für elektrische Stahlerzeugung

Lehnte sich Stassano bei seinen ersten Versuchen an den Hochofen mt, so machte Höroult das gewöhnliche Bessemerverfahren zum Ausgangspunkt seiner Experimente. Sein Ofen besteht aus einem birnenförmigen Gefäß a, in das von oben zwei bewegliche Elektroden b b senkrecht hineinragen (Abb. 336). Zwischen den unteren Enden dieser Elektroden und dem Metall befindet sich die auf dem Metallbad schwimmende Schlacke, die daS Metall vor jeder Berührung mit den Kohlenelektroden und damit vor der Aufnahme von Kohlenstoff aus diesen schützt. Es entstehen zwei Lichtbogen: von jeder Elektrode ausgehend einer, der senkrecht nach unten gegen das Metall- und Schlackenbad hinspielt und beide hoch erhitzt. Die Zusammensetzung und die Dicke der Schlackenschicht werden so reguliert, daß der durch sie entstehende Widerstand und damit der Stromverbrauch nicht allzusehr anwachsen. Die Hitze des Lichtbogens läutert das Metall von seinen Verunreinigungen. Abb. 337 zeigt zwei Elektroden, die in den Stahlwerken Rich. Lindenberg in Remscheid zur Gewinnung feinsten Werkzeugstahls dienen, f» Vollkommen verschieden von diesen beiden Verfahren ist das Kjellins, dem ein schon vorher von Ferranti angeregter Gedanke zugrunde liegt, und bei dem

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Abb. 339. Der Elektrostahlofen in betriebsfertigem Zustande

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Abb. 340. Der Elektrostablvfen, stark gekippt

weder ein Flammenbogen noch Elektroden zur Verwendung gelangen. Infolgedessen kann auch niemals eine Kohlenstoffaufnahme aus den letzteren stattfinden. Senden wir durch einen elektrischen Leiter, wie es die Metalle find, von dünnem Querschnitt einen Strom hindurch, so gerät der Leiter ins Glühen. Auf dieser Tatsache beruht das Kjellinsche Verfahren. Im Maucrwcrk des Ofens befindet sich eine dünne, schmale Rinne, die mit dem zu läuternden Eisen, sowie etwas Erz und den notwendigen Zuschlägen gefüllt und dann mit Deckeln bedeckt wird. In ihr wird durch elektrische Induktion ein starker Wechselstrom erzeugt, durch den das einen geringen Querschnitt aufweisende Metallbad ins Glühen gerät. Hierbei erfolgt die Läuterung des Eisens, die im ganzen und großen nach den Grundsätzen verläuft, wie wir sie eben beim Heroultschen Verfahren beschrieben haben. Unsere Abb. 338 zeigt uns einen schematischen Schnitt eines Kjellinschen Ofens, und wir sehen hier die schmale kreisförmige, mit Deckeln b bedeckte Rinne a, in der sich das Eisen befindet, das durch den hindurchgeschickten Strom zum Glühen gebracht wird. Abb 339 stellt den kippbar gelagerten Ofen in betriebsfertigem Zustand dar. Abb. 340 zeigt den Ofen im gekippten, den Austritt des flüssigen Elektrostahls gestattenden Zustand und läßt die Spulen und Magnetkerne deutlich erkennen. In neuester Zeit ist cs gelungen, im elektrischen Ofen Roheisen direkt aus den Erzen zu erschmelzen — ein Erfolg, der vielleicht den Ersatz des Hochofens durch den elektrischen Ofen wenigstens in den Ländern in Aussicht stellt, wo die Elektrizität zu einem billigen Preise gewonnen werden kann.

Jetzt entstehen auch an solchen Stellen Eisenwerke, wo Eisenerze nicht vorkommen. Dies wird dadurch ermöglicht, daß zahlreiche in Deutschland verarbeitete Erze aus dem Ausland, insbesondere aus Schweden, Spanien und dem Kaukasus eingesührt werden. So hat der Fürst HenckelvonDonners-m a r ck in der Nähe von Stettin das Hochofenwerk „Kraft" errichtet. Weitere

Eisenwerke in der Nähe der Meeresküste sind das Hochofenwerk „Emden" und das Werk „Lübeck". Die Erze kommen über das Meer, und die Kohlen werden gleichfalls auf dem Wasserweg herbeigeschafft.

Gold

Das Gold ist/ wie Abraham a Santa Clara treffend sagte, „aller Metallen hochansehnlicher Fürst".

Alles deutet darauf hin, daß schon die Urvölker das Gold kannten, und in den alten Sagen, mögen sie noch so weit zurückgehen, finden wir Mitteilungen über das Gold.

Nach Diodor soll sich der Ertrag der ägyptischen Bergwerke zur Zeit des Königs Ramses II. auf etwa 2660 Millionen Goldmark belaufen haben. Mit Gold wurde in jenen Zeiten teilweise außerordentlich verschwenderisch umgegangen und verfahren.

Nur ein Volk gibt es, von dem behauptet wurde, daß es das Gold nicht gekannt habe, die alten Germanen. Von ihnen schreibt Tacitus: „Gold und Silber sind ihnen versagt." Daß diese Angabe aber nicht richtig sein kann, geht schon daraus hervor, daß auch die alten germanischen Heldensagen — es sei nur an das Nibelungenlied erinnert — das Gold kennen, und daß gerade der Reichtum einzelner germanischen Länder es war, insbesondere der des keltischen Landes, der die Römer zur Eroberung reizte.

Am Rhein gab es zahlreiche Goldwäschereien, die Mosel, die Schwarza, die Isar, der Inn, die Salzach, die Donau usw. lieferten Gold. Daneben blühte ein reicher Goldbergbau, dessen Hauptsitz Böhmen und Schlesien waren, sowie der Nordrand derAlpen,das Fichtelgebirge,einzelneTeile des Harzes,Thüringens usw.

Die Geschichte einzelner dieser Goldbergwerke läßt sich bis ins achte Jahrhundert zurückverfolgen. Die Einbrüche der slawischen Völkerschaften, die Kriege, die Deutschland verwüsteten, und unter ihnen der furchtbarste, der Dreißigjährige, führten allmählich dazu, daß der Goldbergbau Deutschlands fast vollständig aufhörte.

Desto mehr begann der Goldbergbau in jenen Ländern Europas zu blühen, die vom Dreißigjährigen Krieg verschont geblieben waren, sowie in Brasilien, in Peru, in Chile und in einer ganzen Anzahl sonstiger, hauptsächlich spanischer Gebietsteile. Aber auch hier folgte auf eine Periode der Blüte die Zeit deS Verfalls, so daß die Goldproduktion Amerikas um die Mitte des vorigen Jahrhunderts von derjenigen Rußlands übertroffen wurde. Im Jahre 1848 wurden im Sande des Sakramentoflusses in Kalifornien Goldkörnchen entdeckt, und heute noch liefert Kalifornien die Hälfte der gesamten Goldproduktion Amerikas, deren Wert sich im Jahre 1912 auf 385 Millionen Mark belief. Im Jahre 1911 betrug die Goldproduktion der Erde 1891 Millionen Mark, im Jahre 1912 2079 Millionen Mark. Nach Amerika sind gegenwärtig Australien und Afrika als die goldreichsten Länder anzusehen. Die Goldfelder Australiens wurden etwas vor denen Kaliforniens, nämlich im Jahre 1841, entdeckt. Die Goldfelder Süd-aftikas sind noch ziemlich jung, man weiß erst seit dem Jahre 1866, daß dort

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Abb. 341. Aus den Goldminen bei Johannesburg: Wäscherei

Gold vorkommt. Die eigentlichen Golddistrikte, die am Witwatersrand liegen, sind vom Jahre 1883 an erschlossen worden. Im Jahre 1896, also zu jener Zeit, als die politischen Verwicklungen in Afrika begannen, gewann Transvaal für rund 172 Millionen Mark Gold, davon entfielen auf den Witwatersrand gut 155V2 Millionen Mark.

Die zuletzt bekannt gewordenen größeren Goldvorkommnisse der Welt sind die Lager von Klondyke in Alaska, deren Ausbeutung seit dem Jahre 1897 in die Wege geleitet ist. Ihre Höchstproduktion fällt in das Jahr 1899, n'° für 65 Millionen Mark Gold gefördert wurde. Seitdem geht die Ausbeute langsam zurück.

In der Natur findet sich das Gold fast durchweg gediegen, und nur ganz vereinzelte Vorkommnisse sind bekannt, wo es mit anderen Elementen, in erster Linie mit Tellur, verbunden ist. Das gediegene Gold enthält jedoch stets noch andere Metalle, hauptsächlich Silber, mit dem es sich überhaupt sehr viel zusammen findet. Sitzt das Gold noch eingesprengt in dem ursprünglichen Gestein, so nennt man es B e r g g 0 l d. In dem Maße, wie dieses Gestein verwittert, fallen die darin befindlichen Goldkörner heraus und werden dann durch das Wasser des Regens und der Flüsse fortgeschwemmt. Derartiges, an sekundärer Lagerstätte auftretendes Gold bezeichnet man als Waschgold oder als Seifengold. Große Goldklumpen kommen nur sehr selten vor, und schon Stücke von 5 oder 6 Kilogramm Gewicht gehören zu den größten Seltenheiten. Der größte bis jetzt bekannte Goldklumpen stammt aus Westindien und hatte ein Gewicht von 1350 Kilogramm.

Neben den modernen, außerordentlich gut durchgearbeiteten Methoden der Goldgewinnung stehen auch noch die ältesten und primitivsten im Gebrauch. Die Sage vom Argonautenzug und dem Goldenen Vlies deutet auf eine

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Abb. 342. Goldwäscher bei der Arbeit mit der „Wiege"

uralte Methode zur Gewinnung von Gold, die auch heute noch in einzelnen Gegenden ausgeübt wird. Man läßt den goldführendeit Sand über die Häute von Schafen oder Kühen weglaufen. Zwischen den Haaren sammeln sich dann die seinen Goldkörnchen an, und auch das Goldene Vlies dürste aus nichts weiteres hindeuten als aus derartige zur Goldgewinnung dienende Felle, die in Kolchis benutzt wurden. Der Zug Jasons stellt sich somit als eine Expedition von Goldsuchern dar.

Eine etwas verbesserte Methode ist die gewöhnliche Art der Goldwäscherci, ein Schlämmversahren (Abb. 341). Da das Gold schwerer ist als die cö umgebenden Körper, so sinkt cs im Wasser auch am ehesten zu Boden, und die Wäscherei besteht nun darin, daß man den goldhaltigen Sand mit Wasser ausschwemmt und dann, am besten aus einer geneigten Ebene, Goldkörner und Sandkörner getrennt sich absetzen läßt. Gröbere Gesteine müssen zuvor zerkleinert werden, wozu die primitiv arbeitenden Völker und Goldsucher Hämmer, Mörser und dergleichen benutzen, während in den großen Goldminen, wie wir sie in Südafrika am Witwatersrand finden, Stampsmühlen zur Anwendung kommen, in denen das Gold in Mörsern zerstampft wird. Einzelne Negerstämme schöpfen den goldhaltigen Sand mit Kürbisschalen und waschen ihn dann mit strömendem Wasser aus. Eine Verbesserung des primitiven Verfahrens bedeutet die „P sann e", diese besteht in einem Holzgesäß, in das der goldführende Sand geschöpft wird. Die Pfanne wird in fließendem Wasser geschwenkt, wobei die leichteren Sandteilchen vom Wasser weggeführt werden, während sich das schwerere Gold in der Mitte absetzt. Bei den kalifornischen Goldsuchern und ebenso bei den jetzt in Alaska arbeitenden steht vielfach die sogenannte „W i e g e" im Gebrauch, die in Abb. 342 dargestellt ist. Wir sehen einen quadratischen hölzernen Kasten, aus dem oben ein flacher Einsülltrichter ausgesetzt ist, während der untere Boden aus einem Sieb besteht. An der Seite des Kastens befindet sich eine Öffnung, unterhalb deren eine schiefe Ebene sich anschließt, die mit einigen Querleisten

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versehen ist. Der unterste Teil der schrefen Ebene ist mit einem Brettchen abgeschlossen, in das runde Löcher eingebohrt sind. Das Ganze steht auf zwei Schaukelbrettern, die so angebracht sind, daß die Schwingungen um die Längsachse des Apparats stattfinden. Das aufgeschüttete Gut geht mit dem Wasser zusammen durch das Sieb hindurch, das die gröbsten Teile zurückhält. DaS nachträglich aufgegebene Wasser schwemmt die leichteren Sandpartikelchen weg, und endlich bleibt Gold und schwerer Sand liegen, die von Zeit zu Zeit herausgekratzt und getrocknet werden.

Man hat zu anderen Verfahren gegriffen, die vor dem Arbeiten mit der Wiege doch immerhin den Vorteil darbieten, daß die Goldgewinnung ganz beträchtlich schneller geht. Zu diesen Verfahren gehört der sogenannte „hydraulische Abbau" der Golderze (Abb. 343). Man verfährt dabei in der Weise, daß man gegen die goldführenden Geröll- und Schutthalden einen kräftigen Wasserstrahl richtet, der diese gewissermaßen auswäscht. Die gröberen Teile bleiben liegen, und die feineren Goldkörner nebst dem feineren Sand werden durch den Druck des Wassers aufgewirbelt, von ihrer Lagerstätte weggeführt und kommen in eine in der Mitte des in Arbeit befindlichen Abbaufeldö gelegene, schief nach unten geneigte Rinne, die meist auS Holz oder Pflasterung oder aus Zement hergestellt ist. Aus dieser Rinne hat man früher, und zwar aus den unten sich ansammelnden Massen, die Goldkörner herausgelesen. Aber auch hier gehen die feinsten Goldteilchen, die man wegen ihrer Kleinheit oder deswegen, weil sie zu fest im Gestein fitzen, nicht mehr auf mechanischem Wege gewinnen kann, verloren. Man verbindet deshalb mit dem hydraulischen Abbau eine Art chemischer Gewinnungsmethode des Goldes.

Diese Methode ist der bereits von PliniuS erwähnte sogenannte „A m a l-gamationsprozeß". Das Gold verbindet sich mit dem Quecksilber sehr leicht zu einer Legierung, dem sogenannten Goldamalgam; daS Quecksilber stellt also gewissermaßen ein Lösungsmittel für das Gold dar. Erhitzt man das Goldamalgam, so destilliert das Quecksilber ab, und das Gold bleibt zurück. In

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Abb. 343* Aus den Goldminen bei Johannesburg: Hydraulischer Abbau

Kalifornien sowohl wie am Witwatersrand und am Ural hat man nun mit dem hydraulischen Abbau gleichzeitig den Amalgamationsprozeß verbunden,indemman die oben erwähnte Rinne mit etwas Quecksilber beschickte. Das Amalgam wird von Zeit zu Zeit aus der Rinne entfernt und durch Destillation

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Abb. 344- Stampfmühle mit je fünf Stampfen und Mörsern zerlegt. Hierzu verwendet und den davvrliegenden Kupferplatten    man Retorten, in denen

das Gold zurückbleibt, während das Quecksilber überdestilliert, um von neuem zur Amalgamation Verwendung zu finden.

Der hydraulische Abbau ist in jüngster Zeit in einzelnen Golddistrikten direkt verboten worden, weil bei ihm die tieferliegenden Wäschereien infolge des von oben herabgeschwemmten Gerölls versanden.

In den Gegenden, wo die Goldgräberei seitens größerer Gesellschaften betrieben wird, arbeitet sie natürlich als Großbetrieb, und die Methoden sind dort vorzüglich durchgebildet. Am Witwatersrand zum Beispiel wird der Amalgamationsprozeß so sorgfältig ausgeführt, daß die nach ihm behandelten Gesteine nur noch 0,0003 Prozent Gold — also eine ganz verschwindend kleine Menge enthalten.

Bei der Aufbereitung wird das Fördererz, von dem man mit der Hand das taube Gestein abgelesen hat, auf einen Schüttelrost gestürzt, durch den die kleineren Erzstücke hindurchfallen. Die über zwei Zoll großen Stücke gleiten in Steinbrecher oder Mörsermühlen (Abb. 344), um dort zerkleinert zu werden. Das zerkleinerte Erz geht durch selbsttätige Aufgabevorrichtungen in die Pochwerke, wo es zu Pochmehl zerstoßen und zugleich einem Amalgamationsprozeß unterworfen wird. Der Pochprozeß ist zurzeit fast durchweg ein nasser, doch werden in letzter Zeit auch Versuche mit trockenem Pochen gemacht, wobei die Amalgamation wegfällt. Das Erz wird so fein gepocht, daß es durch ein die Austrittsöffnung des Pochtrogs schließendes Drahtsieb von vierhundert bis tausend Maschen auf den Quadratzoll (engl.) ausfließen kann.

Zugleich wird, um das freie Gold des Erzguts zu amalgamieren, in den Pochtrog von Zeit zu Zeit Quecksilber gegossen. Etwa 20 Prozent des Amalgams bleiben im Pochtrog am Siebe und an zwei Kupferplatten hängen. Die übrigen 80 Prozent fließen mit der Pochtrübe durch das Sieb auf die Amalgamiertische, die in der Breite der Pochsätze vor diesen stehen und 2% bis 3 Meter lang sind. Über diese mit Quecksilber bestrichenen und teilweise mit galvanisch versilberten Kupferplatten belegten Amalgamiertische fließt die Pochtrübe langsam dahin und läßt das anhaftende Amalgam zurück. Die Amalgammassen werden periodisch abgekratzt gemahlen und mit weiterem Quecksilberzusatz verflüssigt und geläutert durch Pressen von dem überschüssigen Quecksilber getrennt und in Retortenöfen zerlegt. Das so gewonnene Gold enthält noch Kupfer, Silber und Eisen und wird deshalb unter Zusatz von Borax oder Salpeter in Graphittiegeln eingeschmolzen, wobei die meisten Unreinlichkeiten in die Schlacke übergehen. Die von den Amal-gamiertischen abfließende Pochtrübe enthält in den gröberen und feineren und ganz feinen Eisenkiesteilchen noch Gold. Um dieses zu gewinnen, wird die Trübe konzentriert, das heißt cs werden die gröberen Teilchen auf Schüttelsieben und dergleichen von den feineren getrennt und als „Concentrates“ weiter verarbeitet.

Diese „Concentrates“ werden in oxydische Erze verwandelt und nach Platt-n e r s Chlorationsprozeß weiter verarbeitet, indem durch Chlorgas lösliches Chlorgold gebildet und das Gold aus der Lösung durch Eisenvitriol gefällt wird.

Die von den Konzentrationsapparaten ablaufenden Rückstände heißen „tai-lings“. Sie enthalten noch merkliche Mengen Gold und werden ebenfalls weiter konzentriert. Die von den Tailings abgesonderten lehmigen, tonigen, feinsten und leichtesten Teile heißen „slimes“. Die Tailings werden lufttrocken in Filterbottiche eingetragen und das Gold durch schwache Zyankaliumlösung aus ihnen extrahiert. Aus der durch das Filter austretenden Goldlösung wird das Gold entweder nach dem Mac Arthur-Forrestprozeß durch Zink gefällt, der Goldschlamm mit Borax usw. in Tiegeln eingeschmolzen und zur Abscheidung des Jinkgehalts raffiniert oder nach dem Siemens-Halskeprozcß elektrolytisch gefällt. Auch die Entgoldung der „slimes“ auf diese Weise zu erreichen, ist bereits in einigen Fällen dadurch gelungen, daß man sie noch weiter abschlämmte oder in Filtern abdrückte.

Bei dem elektrolytischen Fällungsprozcß kommt die goldhaltige Iyankalium-lösung in aus Eisen angefertigte Bottiche. In diese werden Eisenbleche hineingebracht, die mit dem positiven Pol der Elektrizitätsquelle, also der Dynamomaschine, verbunden sind. Durch sie tritt der Strom in die Bottiche ein, sie dienen als „Anoden". Ihnen gegenüber stehen Bleibleche, die mit dem Strome verbunden sind, die sogenannten „Kathoden". Statt dieser Bleibleche kann man auch Bleischnitzel verwenden. Geht nun der elektrische Strom durch die Eisenbleche in die Goldlösung, so zersetzt er diese. Es scheidet sich Gold aus, das durch den Strom nach den Kathoden, also an die Bleibleche oder Bleischnitzel geführt wird und sich dort ansetzt, während sich aus dem Zyankalium Ntzkali und Berlinerblau bilden, von denen das erstere in die Lösung geht, während das letztere sich an den eisernen Anoden festsetzt. Das Gold schlägt sich auf den Bleikörper in Form eines dünnen, aber festen Metallguffes nieder. Die Bleikörper werden alle Monate einmal herausgenommen und dann zu Barren verschmolzen, die auf einen sogenannten Treibherd kommen, wo das Blei durch Einschmelzen unter Luftzutritt sich in Bleioxyd verwandelt und auf diese Weise vom Gold getrennt wird. Das Bleioxyd wird dann wieder in Blei umgewandelt und von neuem zur Ausfüllung des GoldeS verwendet.

Teile Kupfer enthält. Abb. 34;. Der Goldschläger. Aus Abraham a Santa Claras Vielfach hört man auch „Etwas für Alle". 1699    7    7

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Das reine Gold ist zu weich, als daß man es ohne weiteres zur Herstellung von Münzen, Schmucksachen usw. verwenden könnte. Man legiert es deshalb in der Regel mit Kupfer,' und - zwar verwendet man für Münzen Gold, dem io Prozent Kupfer zugesetzt sind. Der Goldgehalt von Goldwaren wird in Tausendsteln angegeben. Steht zum Beispiel auf einer Uhr 800, so bedeutet dies, daß die zur Herstellung des Gehäuses verwendete Goldlegierung in 1000 Teilen 800 Teile Gold und 200

noch den Ausdruck „karä-tig". Es ist dies eine alte Bezeichnung für den Feinheitsgrad von Goldwaren, bei der das reine Gold als 24?arätig bezeichnet wurde. Der Ausdruck ichkarätig bedeutet, daß auf 24 Teile der Legierung 14 Teile Gold treffen.

Das Gold gehört zu den sogenannten edlen Metallen, das heißt zu denjenigen, die durch Säuren und andere Stoffe entweder gar nicht oder nur sehr schwer angegriffen werden. Es ist in starkem Grade polierfähig und zeichnet sich vor allem durch seine außerordentliche Dehnbarkeit aus. Diese Dehnbarkeit ist so groß, daß man es für die Zwecke des Vergoldens zu sehr dünnen Blättchen auszuschlagen vermag (Abb. 345), die so dünn sind, daß sie das Licht mit grüner Farbe durchscheinen lassen. Die Goldschlägerei ist eine besonders in Mittelfranken in Bayern in höchster Blüte stehende uralte Industrie. Dünne Goldblättchen werden zwischen die sogenannten Goldschlägerhäutchen, die aus dem Blinddarm des Rindes gefertigt sind, eingelegt und dann mit einem schweren Hammer so lange geschlagen, bis sie die außerordentliche Dünne von 0,0001 Millimeter erreicht haben. Das Schlagen geschieht mit der Hand, und alle Versuche, Maschinen dafür zu konstruieren, sind bisher gescheitert, weil keine Konstruktion den elastischen Schlag des durch den Arm geschwungenen Hammers wiederzugeben ver-nrag. Unsere Abb. 345 entstammt der Moralschrift „Etwas für Alle" Abraham a Santa Claras. Der Verfasser ist übrigens in der deutschen Literaturgeschichte dadurch bekannt, daß Schiller ihn wegen seiner possenhaften Redeweise als

Vorbild des Kapuziners in „Wattensteins Lager" benutzt hat. In neuerer Zeit ist es dem französischen Chemiker Moissan gelungen, das Gold zu verdampfen und den Dampf wieder zu festem Gold zu kondensieren.

Silber

Auch das Silber ist schon seit uralten Zeiten bekannt, doch dürste die Kenntnis von ihm kaum so weit zurückreichen, wie die vom Golde — schon aus dem Grunde nicht, weil es in größeren Mengen und besonders dann, wenn es nicht gediegen zutage tritt, schwerer zu gewinnen ist. Im Altertum bestanden in fast allen Ländern Silberbergwerke, die so viel Silber lieferten, daß zeitweise sogar eine Überproduktion eintrat. Die Art und Weise, wie in alten Zeiten in den silberproduzierenden Ländern, unter denen das hauptsächlichste Spanien war, das Silber gewonnen wurde, ist nicht ganz klar. Es geht jedoch aus den Werken des Plinius hervor, daß man daö mit anderen Metallen in natürlichen Legierungen vorkommende Silber durch eine Art Treibarbeit von ihnen abschied, indem man diese Metalle einer oxydierenden Schmelzung unterwarf. Plinius schreibt: „Was zuerst aus dem Ofen herausfließt, heißt Stannum (eigentlich Zinn, in diesem Falle aber Blei), der zweite Ausfluß ist Argentum (Silber)." Diese Stelle deutet aus einen Treibprozeß hin.

Die Methoden der alten Silbergewinnung sind ebenso wie die Stätten des alten Silberbergbaus während der Stürme der Völkerwanderung großenteils verloren gegangen. Damals dürfte auch das in Deutschland befindliche Silberbergwerk, von dem Tacitus berichtet, verloren gegangen sein. Zuerst scheint man in Böhmen, im Harz und in einzelnen Teilen Sachsens wieder Silber gewonnen zu haben, und zwar im zehnten Jahrhundert. Nach der Entdeckung Amerikas wurden dann aber gewaltige Mengen von Silber aus den reichen amerikanischen

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Abb. 346. Silberminen bei Aspen in Colorado

Silbergruben (Abb. 346) importiert, Mengen, die so groß waren, daß sie zeitweilig für den europäischen Silberbergbau eine große Konkurrenz darstellten. Auch nach der Wiederaufnahme der Silbergewinnung scheint man, wie aus den Schriften von Agricola hervorgeht, hauptsächlich ein Treibverfahren verwendet zu haben, bei dem man das Silber mit Blei legierte und dann das Blei abtrieb. Agricola berichtet, daß man zur Treibarbeit offene Herde benutzte, auf denen ein Holzfeuer brannte, und daß die Luft, die den zum Oxydieren des Bleies nötigen Sauerstoff lieferte, entweder durch den natürlichen Zug oder mit Hilfe von Blasebälgen zugeführt wurde (Abb. 347).

Das Silber findet sich in den verschiedenartigsten Verbindungen. Zunächst kommt es als gediegenes Silber in draht- und moosförmigen Gebilden, sowie in einzelnen Kristallen vor. Nicht minder verbreitet wie das reine gediegene Silber sind die Silberlegierungen, unter denen zunächst das Silberamalgam zu erwähnen ist, eine Legierung des Silbers mit Quecksilber von verschiedener Zusammensetzung. Weitere Silberverbindungen sind das Hornsilber, seiner chemischen Zusammensetzung nach eine Verbindung von Silber mit Chlor, die Schwefelverbindung Silberglanz, das dunkle Rotgültigerz, eine Silberantimonschwefelverbindung,

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Abb. 347* Alter Silbertreibofen. Nach Agricola

das lichte Rotgültigerz, eine Silberarsenschwefelverbindung, das Sprödglaserz, derKupfersilberglanz usw. Es gibt fast kein Metall, mit dem das Silber nicht zusam-menvorkäme und mit dem es nicht die verschiedenartigsten Mi-schungs-, beziehungsweise Verbindungs-Verhältnisse einginge.

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Abb. 348. Neuer Silbertreibofen. Aus Schnabel, Metallhüttenkunde

Der hauptsächlichste und wichtigste unter allen zur Silbergewinnung im Betrieb stehenden Prozessen ist das sogenannte „V e r b l e i e n" des Silbers, also jenes Verfahren, das bereits die Alten angewendet zu haben scheinen, und das auch in den Bergwerken des Mittelalters im Betrieb stand. Das Verbleien wird in der Weise ausgeführt, daß man die Erze, und zwar in erster Linie silberreiche Erze, in eine Bleisilberlegierung überführt, aus der man dann das Blei auf dem Wege des A b t r e i b e n s, also durch oxydierendes Schmelzen, entfernt. Die Bleisilberlegierung nennt man „Werkblei". Zu seiner Herstellung geht man in der Weise vor, daß man die reichen Silbererze unter Zugabe gewisser und nach der Natur der Erze verschiedener Zusätze, die den Zweck haben, einzelne Bestandteile der Erze in sich aufzunehmen, mit Blei zusammenschmilzt, oder daß man sie in geschmolzenes Blei eindrückt, was am einfachsten auf dem Treibherd selbst geschieht. Dieser Treibherd (Abb. 348) ist ein Herd i, der oben durch eine bewegliche Haube n (Treibhut) geschloffen und so eingerichtet ist, daß die Flammen, sowie ein kräftiger Luftzug von w über r nach f über den Inhalt hinwegziehen. Hierbei bildet sich, indem sich der Sauerstoff der Luft mit dem Blei verbindet, eine Bleisauerstoffverbindung, die sogenannte „Bleiglätte". Bei m sind Schaulöcher angebracht, während mit z das Fundament des Ofens bezeichnet ist. In vielen Werken benutzt man jedoch zur Herstellung der Bleisilberlegierung, des Werkbleis, besondere Ofen und bringt erst das in Blei gelöste Silber auf'den Treibherd. In diesem schmilzt die gebildete Bleiglätte und fließt über den Herd ab. Das spezifisch schwerere Silber sammelt sich unterhalb der Bleiglätte an. Wenn die Arbeit des Abtreibens einige Zeit im Gang ist, so erscheint plötzlich das hellglänzende Silber unter der abfließenden Bleiglätte. Es „blickt" gewissermaßen aus ihr heraus, weshalb man es „Blicksilber" nennt. Abb. Z47 stellt einen älteren Treibofen nach Agricola dar, der nach dem vorstehend

Gesagten ohne weiteres verständlich ist. Der im Vordergrund sitzende Mann ißt Butter als Mittel gegen Bleivergiftung.

Das Abtreiben lohnt sich jedoch nur dann, wenn das Werkblei einen gewissen Prozentsatz an Silber enthält, der mindestens 0,03 Prozent betragen muß. Sinkt der Silbergehalt unterhalb dieses Prozentsatzes herunter, so muß man, ehe man zur Treibarbeit schreitet, das Werkblei „anreichern". Hierzu gibt cs zwei Prozesse: das sogenannte „Pattmsonieren", erfunden im Jahre 1833 von Pattinson, und das „Parkessieren", erfunden im Jahre 1842 von Karsten und anfangs der fünfziger Jahre des vorigen Jahrhunderts von Parkes wieder aufgenommen. Der erste Prozeß beruht darauf, daß das Blei geschmolzen und dann wieder gekühlt wird. Enthält die Bleisilberlegierung nicht mehr als 2 Prozent Silber, so scheiden sich Bleikristalle ab, während das silberreichere Blei noch geschmolzen bleibt. Die Kristalle von Blei werden abgeschöpft und dann der Prozeß wiederholt. Dies geschieht so oft, bis das Endprodukt auf etwa 2 Prozent Silbergehalt angereichert ist. Das mehrfache Umschmelzen, das nötig ist, bis man diesen Prozentgehalt erreicht, macht das Verfahren zu einem kostspieligen; infolgedessen ist es immer mehr durch das des Parkessierens verdrängt worden, das heutzutage fast überall in Anwendung steht. Bei diesem wird in das in eisernen Kesseln geschmolzene Werkblei geschmolzenes Zink angerührt. Das Zink entzieht dem Blei das Silber fast vollständig und sammelt sich auf der Oberfläche als sogenannter „Zinkschaum" an, eine Legierung, die fast alles Silber und geringe Mengen von Blei, sowie auch etwa vorhandenes Kupfer und Gold enthält. Das Zink wird in einzelnen Posten eingetragen (im ganzen etwa 1 bis 2 Prozent des Werkbleis), und der Zinkschaum wird nach jedesmaliger Abkühlung abgehoben. Der erste Schaum enthält alles etwa vorhandene Gold und Kupfer und heißt deshalb „Gold- und Kupferschaum". Er wird auf sogenanntes „güldisches" Silber verarbeitet, das heißt auf Silber, das noch vom darin enthaltenen Gold geschieden werden soll. Der zweite Schaum ist der sogenannte „Reichschaum", weil er noch ziemlich viel Silber enthält. Die dann folgenden Schäume heißen „Armschaum" und sind zur direkten Verarbeitung auf Silber nicht mehr geeignet, man setzt sie bei der Entsilberung von neuem wieder zu. Das zurückbleibende Blei, das sogenannte „Armblei", wird nach der Methode von Cordurie entzinkt, indem man es auf Rotglut erhitzt und Wafferdampf hindurchleitet, wodurch sich Zinkoxyd bildet, das auf der Oberfläche schwimmt und entfernt wird. Nun kommt es darauf an, das Silber zu gewinnen, was aus dem Kupferschaum, wie bereits erwähnt, durch Scheidung, aus dem Reichschaum hingegen nach verschiedenen Methoden geschieht, die alle den Zweck haben, das Zink zu entfernen. Das Zink kann nach diesen Methoden entweder in eine Schlacke übergeführt oder abdestilliert oder durch Wasserdampf oxydiert werden.

Sehr arme Silbererze lassen sich nicht in Werkblei überführen, und man muß daher andere Methoden anwenden, um aus ihnen das Silber zu gewinnen. Diese Methoden kommen aber auch bei reicheren Erzen überall da in Anwendung, wo sich in der Nähe der Silbererze nicht genügende Mengen von Bleierzen finden oder wo es an Brennmaterialien mangelt. Unter ihnen ist der Amalgamationsprozeß

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2H>b. 349. Patioprozeß

der wichtigste. Das Silber löst sich ebenso wie das Gold leicht in Quecksilber auf, und auch ein Teil seiner Verbindungen wird durch Quecksilber unter Bildung von Silberamalgam zersetzt. Man geht nun entweder direkt vor, was insbesondere bei Erzen geschieht, die gediegenes Silber enthalten, indem man sie auf einer Mühle zerkleinert und dabei Quecksilber zufügt. Hierbei bildet sich aus dem Silber und Quecksilber das Amalgam. Nach anderen Prozessen werden die zerkleinerten Erze in einem Kessel mit kupfernem Boden in kochender Kochsalzlösung amalgamiert, ein Verfahren, das angewendet wird, wenn die Erze Chlorsilber (Hornsilber) oder ähnliche Verbindungen enthalten, die durch das Kupfer des Kessels zersetzt werden. Ein anderer Prozeß ist der Patioprozeß oder die Haufenamalgamation (Abb. 349), ein Verfahren, das hauptsächlich in Südamerika im Betrieb steht. Das im Wasser angerührte und zu einem feinen Brei zermalmte Erz wird auf einem gepflasterten Hof (das spanische Wort für Hof ist „Patio") aufgeschüttet und einige Tage liegen gelassen. Dann wird Kochsalz zugegeben, und Maultiere treten das Gemenge kräftig durch, um der Luft Zutritt zu allen seinen Teilen zu verschaffen. Am dritten Tage wird Kupfervitriol oder gerösteter Kupferkies zugegeben und dann das Quecksilber „inkorporiert". Das Gemenge wird nun monatelang durchgetreten, bis die Amalgamation eine vollständige geworden ist. Der Brei wird in einer ausgemauerten Grube einem Schlämmprozeß unterworfen und das Amalgam vom überschüssigen Quecksilber abgepreßt, durch Destillieren des Amalgams wird das Silber vom flüchtigen Quecksilber getrennt. Erlauben die Verhältnisse die Durchführung eines Amalga-mationsprozesses nicht, so gewinnt man das Silber durch Ertraktionsprozesse, G.d.T.I.

bei denen es in lösliche Form übergeführt und aus der Lösung entweder als Metall oder als Schwefelsilber gewonnen wird. Zum Auslaugen verwendet man in der Hauptsache verdünnte Schwefelsäure oder bei gerösteten Erzen, bei denen sich das Schwefelsilber schon sowieso in schwefelsaures Silber verwandelt hat, heißes Wasser (Ziervogelprozeß oder Wafferlaugerei). Man kann aber auch die Erze nach dem Prozeß der Kochsalzlaugerei von Augustin mit Kochsalz ablösten, und das entstandene Chlorsilber mit kühler Kochsalzlauge ausziehen oder auch durch unterschwefelsaure Salze oder Iyankalium. Das so gewonnene Silber wird wieder mit Blei verschmolzen und in der bekannten Weise abgetrieben. Das goldhaltige Silber scheidet man vom Gold ab, indem man es mit Salpetersäure oder Schwefelsäure behandelt, die beide das Silber, nicht aber das Gold lösen.

Das Silber gehört gleichfalls zu den edlen Metallen und steht in bezug aus Poliersähigkeit dem Golde nicht nach; es ist jedoch härter und fester als dieses. Seine Farbe ist so eigenartig weiß, daß es nicht gelingt, durch Legierungen das gleiche Aussehen zu erzielen. Beim Schmelzen an der Luft nimmt es Sauerstoff aus, der beim Erstarren unter Spratzen, das ist unter Auswurf von Silberkügelchen, entweicht. Am Spratzen erkennt man die eingetretene „Feine". Im Gegensatz zu Gold löst cs sich in Salpetersäure und Schwefelsäure. Das salpetersaure Silber, der sogenannte „Höllenstein", wird in der Medizin als Ätzmittel verwendet. Durch organische Substanzen wird das Silber aus seinen Lösungsmitteln gefällt, und einzelne von ihnen fällen cs aus blanken Flächen, wie zum Beispiel aus Glas, in Form eines schönen Spiegels. Diese Eigenschaft hat Liebig dazu benutzt, um zuerst ein Verfahren zur Herstellung von Silberspiegeln auszuarbeiten. Alle Salze des Silbers werden durch das Licht verändert, und manche zeichnen sich durch außerordentliche Lichtempfindlichkeit aus. Diese Eigenschaft bedingt den hervorragenden Wert gewisser Silberpräparate für photographische Zwecke. Ebenso wie gewisse Verbindungen gegen das Licht, so ist das metallische Silber gegen Schwefelverbindungen sehr empfindlich. Es verbindet sich sehr leicht mit dem Schwefel zu schwarzem Schwefelsilber. Dies ist der Grund für die bekannte Tatsache, daß silberne Gegenstände an der Luft, die ja stets geringe Mengen von Schwefelwasserstoff enthält, so leicht schwarz werden. Aus dem zitronensauren Silber kann man sogenanntes „kolloidales" Silber herstellen, eine Art von Suspension feinster Silberpartikelchen, die in neuester Zeit in der Medizin eine große Rolle spielt.

Platin

Wann das Platin bekannt geworden ist, hat sich mit Sicherheit bis jetzt aus dem Grunde noch nicht feststellen lassen, weil es wegen seiner dem Silber ähnlichen Farbe früher zweifellos sehr oft mit diesem verwechselt worden ist. Scheffler stellte bei seinen in den Abhandlungen der schwedischen Akademie der Wissenschaften vom Jahre 1755 veröffentlichten Untersuchungen fest, daß sich das Metall in Königswasser löst und unter Beihilfe von Arsenik geschmolzen werden kann. Der Name Platin rührt von dem spanischen Worte „Plata" gleich Silber her.

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Der Berliner Chemiker Marggraf, der Entdecker des Zuckers in der Zuckerrübe, stellte das Metall aus seinen Lösungen in schwammförmigem Zustand dar. Sein Schüler Achard, der Begründer der Juckerrübenindustrie, schuf 1784 die ersten Gefäße aus Platin. Graf Sickingen teilt in seiner 1782 in Mannheim erschienenen Abhandlung „Versuche über Platina" zuerst mit, wie man daraus Blech uitd Draht herzustellen vermag. Im Jahre 1819 wurden im Ural große Mengen des kostbaren Metalls aufgefunden. Damals begann, angeregt durch diese Entdeckungen, die wissenschaftliche Erforschung des Ural, die an die Namen Alexander von Humboldt, Fürst Leuchtenberg usw. geknüpft ist, von denen der letztere den berühmten großen Platinklumpen nach Deutschland brachte, der lange Zeit hindurch das wertvollste Stück der Mineraliensammlung der Akademie zu München darstellte, jedoch vor einigen Jahren das Opfer eines Diebstahls wurde. Döbereiner in Jena entdeckte im Jahre 1824 die Eigenschaft des Platinschwamms, in seine Poren Gase einzuschließen, was ihn dann zur Konstruktion des nach ihm benannten Döbereinerschen Feuerzeugs veranlaßte. Wie sehr man sich damals allerseits bemühte, ein Stückchen des kostbaren Metalls zu erhalten, ergibt sich aus der bekannten, aber verbürgten Anekdote, wonach Goethe das erste vom Kaiser von Rußland an Döbereiner gesandte Stück Platin einfach behielt und es seiner Privatsammlung einverleibte. Als sich Döbereiner bei Karl August über den allmächtigen Staatsminister und seine Willkür beklagte, schrieb dieser zurück: „Was der alte Esel einmal hat, gibt er doch nicht mehr her. Ich verschaffe Ihnen neues Platin."

Bis zur Einführung des Knallgasgebläses, das zuerst 1847 angewandt wurde, war man nicht imstande, die zum Schmelzen des Platins erforderlichen Hitzegrade zu erzielen, und man war daher darauf angewiesen, Platingegenstände aus Platinschwamm zu verfertigen, den man zusammenpreßte, ausglühte und dann hämmerte und walzte. Etwa ums Jahr 1850 begann man mit der Einrichtung von Platinschmelzereien, die mit Knallgasgebläsen arbeiteten.

Fast alles in der Industrie wie in der Wissenschaft und Technik verwendete Platin stammt aus Rußland und kommt vom Altai und Ural.

Das Platin findet sich an den genannten Lagerstätten entweder in Form von kleinen Körnern, die ähnlich wie die Goldkörner im Geröll und Sand vorkommen, oder in Form größerer, in daö Gestein eingesprengter Klumpen, die oft ein ziemlich beträchtliches Gewicht erreichen.

Die Art und Weise, wie die Platinfunde auf reines Platin verarbeitet werden, gleicht in manchen ihrer Stadien sehr der Goldgewinnung. Auch hier findet zuerst ein Waschen, respektive Schlämmen des platinführenden Sandes statt, wobei in ähnlicher Weise wie beim Golde zunächst eine Trübe hergestellt wird, die auf hölzernen Waschrinnen zur Verarbeitung kommt. Hierbei findet auch eine Trennung des leichteren Goldes vom schwereren Platin statt. Nach der Beendigung des Wasch-, respektive Schlämmprozeffes bleibt aus der Trübe das Platin in Form von Körnern zurück. Diese Körner stellen kein reines Platin dar. Einerseits enthalten sie noch, teils mechanisch beigemengt, Gold und Magneteisenerz, anderseits ist das, was man als Platin bezeichnet, eigentlich kein solches, sondern eine Legierung des Platins mit einer weiteren Reihe von Metallen, die gewöhnlich unter dem Sammelnamen „Begleitmetalle" des Platins zusammengefaßt werden, da sie immer mit ihm in Gemeinsamkeit vorkommen. Diese Metalle sind das Iridium, das Osmium, das Rhodium, das Palladium und das Ruthenium. Es handelt sich nun darum, das Platin von seinen Begleitmetallen, die zum Teil selbst sehr wertvoll sind, sowie vom Golde zu trennen. Zu diesem Zwecke wird das Platinerz zunächst in Königswasser aufgelöst; dann wird aus der mehrmals eingedampften und wieder aufgenommenen Lösung durch Salmiak das Platin in Form von Platinschwamm ausgefällt. Der Schwamm wird zu Kugeln gepreßt, geglüht und gewalzt oder direkt im Knallgasgebläse eingeschmolzen. Nach der Abscheidung des Platins werden aus der zurückbleibenden Lauge die Begleitmetalle ausgefällt. Auch der Weg der Elektrolyse steht in manchen deutschen und nordamerikanischen Platinraffinerien in Anwendung, um eine Scheidung der verschiedenen edlen Metalle herbeizuführen.

Das Platin findet wegen seiner außerordentlich wertvollen Eigenschaften eine sehr mannigfaltige Verwendung in Wissenschaft, Industrie und Technik. Für wissenschaftliche Zwecke werden zahlreiche Apparate daraus hergestellt, die bestimmt sind, hohe Temperaturen auszuhalten, denn das Platin schmilzt erst bei 1769 Grad. Es hat die Eigenschaft, sich mit Kohlenstoff zu einer Legierung zu verbinden, und deshalb muß man sich hüten, Platingerätschaften in rußigen Flammen zu erhitzen, da sie hierdurch sehr rasch zerstört werden. Ebenso ist auch die Verwendung von Königswasser in Platingefäßen zu vermeiden. Wegen seiner außerordentlichen Beständigkeit gegen atmosphärische Einflüsse stellt man aus Platin feine Gewichte her. Das Normalmeter, das im „Bureau des longitudes“ zu Paris aufbewahrt wird, und auf das alle Staaten, die metrisches Maß- und Gewichtsystem eingeführt haben, ihre Vergleichömaßstäbe beziehen, besteht aus einer Legierung von Platin und Iridium. In der Technik dient das Platin zum Konzentrieren starker Säuren, die jedes andere Metall angreifen würden; so benutzt man in der Schwefelsäureindustrie große, sehr kostbare Platinschalen, um hochkonzentrierte Säuren herzustellen. Eine wichtige Rolle spielt es in der Beleuchtungsindustrie, wo die ersten Glühlampen feine Platindrähte enthielten. Jetzt wird noch die Zuführung zum Kohlenfadenbügel aus Platin hergestellt. Die Gasselbstzünder bestehen aus Platinschwamm, dessen bereits von Döbereiner entdeckte Eigenschaft, den Sauerstoff in seinen Poren aufzuspeichern, dazu verwendet wird, um das aus dem Brenner ausströmende Gas zur Entzündung zu bringen. Im Juweliergewerbe wird gleichfalls Platin sehr vielfach verwendet.

Auch die Begleitmetalle des Platins finden in ähnlicher Weise wie dieses selbst Verwendung, vor allem das Iridium, das noch schwerer schmelzbar ist als das Platin, und das Osmium, das in neuester Zeit zur Herstellung von Metallfadenlampen, der Osmium- und Osramlampen, eine große industrielle Bedeutung erlangt hat. Der Preis des Platins und seiner Begleitmetalle ist infolge der verhältnismäßig geringen Produktion und des anderseits ständig wachsenden Bedarfs im Laufe der letzten Jahre ganz außerordentlich angestiegen.

Quecksilber

In den ältesten Quellen, nämlich in den altägyptischen Inschriften, in der Bibel, in der Ilias und Odyssee usw., ist das Quecksilber nicht erwähnt, doch kannte man damals zweifellos schon seine Verbindungen, vor allem den Zinnober, der als Farbe und Schminke verwendet wurde. Die ältesten Nachrichten über das Quecksilber stammen etwa aus dem Jahre 300 v. Chr., die über den Zinnober sind noch älter. Schon in diesen alten Nachrichten wird durch den Namen auf die Eigenart des Quecksilbers hingewiesen. Griechisch wird es als oSpäpYopo?, also als Waffersilber, bezeichnet, das heißt als ein Körper, der die Farbe und das ungefähre Gewicht des Silbers mit den Eigenschaften des Wassers verbindet. Die Römer nannten es „Argentum vivum“, das heißt lebhaftes Silber, während der deutsche Name Quecksilber aus Quicksilber entstanden ist, also gleichfalls frisches, lebhaftes Silber bedeutet.

Es ist wahrscheinlich, daß man zuerst in Spanien Zinnober gewann, und daß man hierbei das Quecksilber kennen lernte, das sich dort gediegen vorfindet. Nicht ausgeschlossen erscheint auch die Wahrscheinlichkeit, daß man durch verschiedene mit dem Zinnober vorgenommene Experimente die Gewinnung des Quecksilbers aus diesem lernte — doch das sind alles nur Vermutungen. Die ersten bestimmten Beschreibungen von einer Quccksilberdarstellung, die freilich auch noch recht mangelhaft sind, rühren von DioSkorideö und Vitruv her. Aus ihnen geht hervor, daß man das Quecksilber durch Glühen von Zinnober gewann. Daß dieses das Gold auflöst, hat man gleichfalls schon in sehr ftüher Zeit gewußt. Sieht man von dem Gebrauch des Zinnobers zu Farbe und Schminke ab, so beginnt die eigentliche Blütezeit der Verwendung des Quecksilbers im Mittelalter mit den alchimistischen Bestrebungen. Die Alchimisten nahmen an, daß das Quecksilber derjenige Teil der Körper sei, der sich in der Hitze verändert, verflüchtigt. Raymundus Lullus nennt deshalb den Weinstein vegetabiles Quecksilber. Andere Alchimisten allerdings sind wieder anderer Ansicht, und so erkennt zum Beispiel Jsidoruö seine metallische Eigenschaft und beschreibt es mit dem Silber zusammen. Von Raymundus Lullus rührt die Methode her, es durch Hindurchpressen durch Leder von seinen Verunreinigungen zu befreien. Jahrhundertelang tobte der Streit, ob das Quecksilber ein Metall sei oder nicht; erst als Braune 1759 in Petersburg beobachtete, daß das Quecksilber durch Kälte fest wird, und als Cavendish 1783 diese Beobachtung bestätigte, wurde die me tallische Natur des Quecksilbers leicht erkannt.

Das Quecksilber hat von jeher in der Heilkunde eine bedeutende Rolle gespielt. Schon Dioskorides erwähnt seiner als Heilpräparat, doch ging seine Verwendung als solches verloren, als sich der berühmte Arzt Galen dagegen aussprach. Einzelne allerdings benutzten es trotzdem, so zum Beispiel Rhazes, der am Beginn des zehnten Jahrhunderts die Quecksilbersalbe erfindet, und Arnoldus Villano-vanus, der richtig erkennt, daß Quecksilbersalbe Hautkrankheiten heilt, und der des weiteren feststellt, daß nach deren längerem Gebrauch Speichelfluß eintritt. Ein lauter Streit der Arzte erhob sich gegen Ende des siebzehnten Jahrhunderts für und gegen das Quecksilber, dem erst durch Paracelsus ein Ende gemacht wurde, der entschieden für seine Verwendung eintrat, und dessen Autorität es gelang, sogar die innerliche Anwendung des Quecksilbers durchzusetzen. Noch viel länger dauerte es, bis man über die Zusammensetzung der Quccksilberverbindungen, in erster Linie des Zinnobers, genauere Kenntnisse erlangte. Das Quecksilber selbst wurde unterdessen fleißig in der Metallurgie zur Herstellung von Metallegierungen und zur Behandlung von Metallen nach dem Amalgamationsverfahren angewendet.

Die Hauptbergwerke waren von alters her die spanischen, die im Jahre 1525 an das berühmte Geschlecht der Fugger in Augsburg übergingen, in deren Besitz sie bis 1645 blieben. In Deutschland wurde wahrscheinlich umS Jahr 1400, und zwar in Roßwalde in der Rheinpfalz, ein unbedeutender Quecksilberbergbau eröffnet. Neben den spanischen Bergwerken zu Almaden nahmen hauptsächlich die zu Jdria in Kram einen außerordentlichen Aufschwung, deren Eröffnung im Jahre 1497 stattfand. Sonst sind noch die im Jahre 1848 entdeckten kalifornischen Erzlager zu nennen, die beträchtliche Mengen von Zinnober und Quecksilber liefern.

Das hauptsächlichste Mineral des Quecksilbers, das auch der Ausgangspunkt für die hüttenmännische Darstellung dieses Metalls ist, ist der Zinnober, der fast stets von gediegenem Quecksilber begleitet ist, das jedoch nur in sehr geringer Menge in Form einzelner Tröpfchen in das Muttergestein eingesprengt sich findet. Der Zinnober ist seiner chemischen Zusammensetzung nach Schwefelquecksilber und enthält etwa 86 Prozent Quecksilber. Um aus dem Zinnober das Quecksilber zu gewinnen, genügt ein einfaches Abrösten, das heißt ein Erhitzen an der Luft. Hierbei verwandelt sich der Schwefel des Schwefelquecksilbers in schweflige Säure, die sich verflüchtigt, während gleichzeitig das freigewordene metallische Quecksilber verdampft und sich nach dem Erkalten zu der bekannten Flüssigkeit kondensiert. Diese Methode ist schon uralt; bei ihr ist aber die Zersetzung des Zinnobers immer nur eine unvollkommene, und in den oberen Teilen der Rösthaufen kondensiert sich Quecksilber, das verloren geht. Man ist deshalb fast überall von diesem Verfahren abgekommen und wendet jetzt solche an, bei denen der Zinnober in vollkommener Weise zersetzt wird. Dies läßt sich durch Mischen mit einem Metall oder mit sonstigen Stoffen, die sich mit dem Schwefel verbinden, erreichen. Man mischt jetzt den Zinnober entweder mit Eisen oder mit gebranntem Kalk, die beide entschwefelnd auf ihn wirken, indem sich Schwefeleisen oder Schwefelkalzium bildet, während das in Freiheit gesetzte Quecksilber abdestilliert. Um die sich entwickelnden Dämpfe zu verdichten, sind an den §>fen, in denen die Zersetzung des Zinnobers stattfindet, Kondensationsvorrichtungen angebracht, die sich auch deshalb als nötig erweisen, weil die Dämpfe des Quecksilbers außerordentlich giftig sind. Trotz dieser Kondensationsvorrichtungen ist ein Verlust an Quecksilber und ein Verdampfen in die Umgebung niemals ganz zu vermeiden; es kommen daher, obschon jetzt die Kondensationsvorrichtungen mit den Qfen zusammen ein vollkommen geschlossenes System darstellen, immer noch ständige Erkrankungen der Arbeiter vor. Etwa 6 Prozent des Metalldampfs gehen verloren. In neueren £>fen, die jetzt in Kalifornien und Italien in Gebrauch stehenz und die unter Verwendung sogenannter „Röhrenkondensatoren" arbeiten, ist der Verlust ein geringerer und beträgt nur 4 bis 5 Prozent. Das kondensierte Metall bedarf, ehe man cs in den Handel bringt, noch einer besonderen Reinigung von mechanischen Verunreinigungen. Deshalb wird es einer abermaligen Destillation unterworfen und dann durch Leder hindurchgepreßt. Der Versand erfolgt in schmiedeisernen Flaschen, die die Handelseinheit darstellen. Ihr Gewicht ist ein verschiedenes: das der spanischen Flasche beträgt 34,5 Kilogramm, die kalifornische, russische und italienische wiegt 34,7 Kilogramm, die mexikanische 34,05 Kilogramm.

Man hat auch verschiedene Methoden vorgeschlagen, um das Quecksilber auf nassem Wege, also ohne Erhitzung, zu gewinnen. Von diesen Methoden, die in hygienischer Beziehung bedeutend vorteilhafter sind als die oben beschriebene Destillationsmethode, ist jedoch bis jetzt keine im großen zur Ausführung gelangt.

Die Verwendung des Quecksilbers ist eine außerordentlich vielseitige, in erster Linie für physikalische und meteorologische Instrumente, wie Barometer und Thermometer. Eine besondere AnwendungSart ist die zum Betrieb der Quecksilberluftpumpen, die sich als die besten Pumpen zur Herstellung luftleerer Räume erwiesen haben und zum Beispiel in der Glühlampenfabrikation zum Auspumpen der Birnen Verwendung finden. Bei der Quecksilberluftpumpe wird ein Gefäß vollkommen mit Quecksilber gefüllt und dann entleert. Da sich das Quecksilber außerordentlich gut den Gefäßwänden anschmiegt und jede Spur Luft verdrängt,so gelingt es auf diesem Wege,Räume von sehr hoher Luftleere herzustellen. Auch in der Elektrotechnik spielt es eine Rolle, indem man cs in kleinen Näpfchen zum Schließen der Ströme, sowie zu deren Umkehren benutzt. Die außerordentliche Bedeutung, die dem Quecksilber für das Hüttenwesen, und zwar für die Amalgamationsprozeffe zukommt, ist weiter oben schon mehrfach eingehend gewürdigt worden. Auch die Medizin bedient sich des Quecksilbers, das früher bei Darmverschlingungen sogar innerlich gegeben wurde, da man hoffte, daß es durch seine Schwere die richtige Lage der Eingeweide wiederherstellen würde. Der Arzneischatz kennt zahlreiche Quecksilberpräparate, vor allem Salben und Quecksilbersalze, darunter als die wichtigsten Sublimat und Kalomel. Auch in der Zahnheilkunde wird das Quecksilber zur Herstellung der sogenannten Amalgamplomben verwendet. Eine bedeutsame Rolle spielte es lange Zeit in der Spiegelindustrie, wo die Jinnbelegung der Spiegel unter Verwendung einer Zwischenschicht von Quecksilber auf das Spiegelglas aufgebracht wurde. Schwere Erftankungen, denen die Arbeiter dieser Industrie ausgesetzt waren, haben dazu geführt, daß jetzt in fast allen Kulturstaaten die Fabrikation von Silberspiegeln eingeführt ist. Die Eigenschaft des Quecksilbers, sich mit verschiedenen Metallen zu Legierungen, den sogenannten Amalgamen, zu verbinden, ist die Ursache seiner Verwendung in einer ganzen Anzahl weiterer Industriezweige, von denen wir hier als Beispiel nur die Feuervergoldung erwähnen wollen.

Kupfer

Das Kupfer ist so lange bekannt, daß einzelne Forscher sogar die Behauptung aufstellen, es müsse das erste Metall gewesen sein, das der Mensch überhaupt kennen und zu bearbeiten lernte, denn die ältesten Gerätschaften aus der Bronzezeit enthalten schon Kupfer. Die Bibel berichtet, daß schon vor der Sündflut Kupfer verarbeitet wurde, daß „Tubalkain geschickt im Bearbeiten des Erzes" war, wobei unter „Erz" Kupfer gemeint ist, denn dieses führt bei den alten Völkern vielfach die Bezeichnung „Erz". Von allen Metallen eignete cs sich auch am besten, um auf einer niederen Kulturstufe stehenden Völkern als Hilfsmittel zu dienen; cS läßt sich durch einfaches Erhitzen seiner über die ganze Erde verbreiteten Erze ausschmelzen und dann leicht bearbeiten, hämmern und dehnen, so daß auch primitive Werkzeuge und Hilfsmittel genügten, um ihm jede gewünschte Form zu geben.

Schon in den Pfahlbauten der Schweiz und im Norden, in Dänemark und Skandinavien, finden sich Geräte aus Bronze, so daß man wohl annehmen darf, es müsse, weil in diesen Ländern Kupfererze nicht vorkommen, bereits früh ein Handel mit diesem Metall bestanden haben, der wohl hauptsächlich von den Phöniziem unterhalten wurde. Als die spanischen Eroberer am Ende des fünfzehnten und am Beginn des sechzehnten Jahrhunderts in Westindien weiter vordrangen, da fanden sie gleichfalls bei Völkerschaften, die das Eisen noch nicht kannten, Geräte, Waffen usw. aus Kupfer. Alte Inschriften auf den Pyramiden geben uns die Sicherheit, daß die Ägypter schon fünftausend Jahre v. Chr. das Kupfer verwendet haben. Wie weit die Kunst, das Kupfer zu läutern, schon damals gegangen ist, mag man daraus ersehen, daß man einerseits in Ägypten Halden findet, deren Schlacken ziemlich kupferfrei sind, und daß anderseits Schliemann in Troja Kupfergefäße ausgegraben hat, deren Feingehalt an Kupfer bis zu 99 Prozent beträgt. Auch der Name Kupfer scheint schon ein ziemlich alter zu sein. Die alten Schriften sprechen von    womit

dasjenige Erz oder Metall gemeint ist, das auf Chalkis auf Euböa gefunden wurde, und womit man anfangs sowohl das Kupfer wie das Erz bezeichnete. Später, in römischer Zeit, war der Hauptfundort für die Kupfererze die Insel Cypros, und man bezeichnete das von dort kommende Metall mit dem mit Chalkoö gleichbedeutenden Wort „aes“, eine Bezeichnung, die mindestens ebenso alt ist wie die für „Chalkos". Iur näheren Kennzeichnung der Herkunft setzte man den Namen des Fundorts bei und sprach von aes cyprium, woraus dann später cuprmn und hieraus Kupfer, copper usw. geworden ist. Das einzige Volk, das nicht zuerst das Kupfer verwendete, scheinen die alten Deutschen gewesen zu sein. Trotz der vielseitigen Verwendung des Kupfers war cs nach der Völkerwanderung in einzelnen Teilen Europas ziemlich verschwunden. Erst im zehnten Jahrhundert wurden die ersten Kupferbergwerke wieder eröffnet, die Bewaffnung blieb jedoch eine eiserne, und die alten, vor der Völkerwanderung im Gebrauch gewesenen Bronze- und Kupferwaffen kamen nicht mehr auf.

Die vielfache Verwendung des Kupfers im Altertum mußte natürlich auch bald zu einer weitgehenden Kenntnis seiner Eigenschaften führen. Schon fünfhundert Jahre v. Chr. verstand man Glasflüsse durch Zusatz von Kupfer verschiedenartig zu färben, und es scheint auch, daß man schon früh auf diese Weise künstliche oder falsche Edelsteine fabrizierte, wenigstens berichtet Diodor im ersten Jahrhundert v. Chr., daß man in den Kupferschmieden Smaragde herstellte. Alte farbige Gläser, die in neuer Zeit vielfach analysiert wurden, weisen oftmals einen Kupfergehalt auf. Die Fabrikation künstlicher Edelsteine, das heißt also gefärbter Glasflüsse, scheint ein wertvolles Geheimnis der Alchimisten gewesen zu sein. Man findet in ihren Schriften Andeutungen darüber, daß man Glas mit Kupfer grün färben könne, und Raymundus Lulluö gibt sogar ein Rezept an, wie man unter Zusatz von Kupferlegierungen Smaragde zu fabrizieren vermöge. Auch rote Gläser hat man mit Hilfe von Kupfer herzustellen verstanden, wobei der rotfärbende Bestandteil Kupferoxydul war. Plinius schreibt von einem „blutroten" Glas, und er empfiehlt den Zusatz von Eisen zum kupferhaltigen Glase, damit die schöne rote Farbe besser hervortrete. Kunckel, der Erfinder des Rubinglases, schreibt in seinem „Laboratorium Chymicum", daß man, um dem Glase eine schöne Röte zu verleihen, Kupfer und Weinstein zusetzen müsse. Als Kunckel sein Rubinglas entdeckt hatte, das unter Verwendung von Gold bereitet wurde, scheint die Kunst, Glas durch Kupfer rot zu färben, allmählich verloren gegangen zu sein. Die Mosaikkünstler Italiens allerdings verwendeten zur Herstellung ihrer roten Mosaiksteine Schlacken von den Kupferhalden. Da auch die aus dem Jahre 1679 datierende Erfindung Kunckels, Rubinglas herzustellen, verloren ging, so gab es am Ende des achtzehnten und am Beginn des neunzehnten Jahrhunderts eine Zeit, in der man die schönen Gläser, wie sie sich unter Verwendung von Kupfer und Gold herstellen lassen, überhaupt nicht mehr zu fabrizieren vermochte. Erst im Jahre 1828, als Engelhardt Methoden zur Bereitung derartiger Gläser auffand, begann man wieder Glas mit Kupferoxydul rot zu färben. Die Verfahren Kunckels wurden erst 1888 von Rauter in Ehrenfeld bei Köln von neuem aufgefunden.

Auch die chemischen Eigenschaften des Kupfers hat man im Zeitalter der Alchimie in weitem Maße kennen gelernt. Es wurde eine ganze Anzahl von Lösungen dargestellt und ihre Eigenschaften erforscht, man verstand es, dem Kupfer durch Anlaufenlaffen verschiedene Färbungen zu geben und durch Erzeugung von Schwefelverbindungen dessen dunklere Tönungen hervorzubringen.

Die Verbesserung der Verkehrsverhältniffe hat in der Gegenwart dazu geführt, daß den größten Teil der Kupferproduktion gegenwärtig Rußland und Nordamerika an sich gerissen haben. Von allem auf der Erde verarbeiteten Kupfer liefert Rußland allein 90 Prozent, und große deutsche Firmen, wie zum Beispiel die Firma Siemens & Halske, besitzen in Rußland Kupfergruben.

Große Mengen gediegenen Kupfers kommen am Oberen See in Nordamerika vor, wo gewaltige Klötze von einem Gewicht bis zu 3000 Tonnen (1 Tonne — 1000 Kilogramm) gefunden werden. Auch sonst findet sich gediegenes Kupfer an zahlreichen Stellen der Erde, in Europa jedoch in ziemlich geringer Menge.

Das meiste Kupfer wird aus dem weitverbreiteten Mineral Kupferkies gewonnen, einer Kupfereisenschwefelverbindung, ferner aus dem Kupferglanz, dem Kupfererz, dem Malachit, der Kupferlasur, dem Rotkupfererz usw.

Abb. 350. Röstanlage für Kupfererz

Wie man im grauen Altertum das Kupfer ausseinennatürlichen Verbindungen durch die verschiedenartigsten Schmelz- und Läuterungsprozeffe in reinem Zustand herstellte, ist uns nicht bekannt. Der Gedanke ist nicht von der Hand zu weisen, daß man damals überhaupt nur gediegenes Kupfer verwendete. Es ist wahrscheinlich, daß man emfach das taube Gestein mittels grober Werkzeuge wegschlug, und daß man dann die so gewonnenen Kupferklumpen und -adern durch Hämmern in die gewünschte Form brachte. Hierfür spricht insbesondere der Umstand, daß sich in den kupfernen Gegenständen aus ältester Zeit, sowie in denjenigen, die bei den Naturvölkern benutzt wurden, immer noch kleine Silberteilchen eingeschlossen finden, die bei einem Schmelzprozeß mit dem Kupfer zu einer Legierung hätten zusammenschmelzen müssen.

Einen Begriff von den ersten primitiven Schmelzmethoden bekommen wir, wenn wir die Art und Weise betrachten, wie in einzelnen entlegenen Gegenden Kupfererze ausgeschmolzen werden. In Indien zum Beisprel wird das Erz noch heute roh gepocht und dann mit Kuhmist zu Briketts geformt. Diese werden an der Sonne getrocknet und in kleinen Ofen unter Luftzutritt, der unter Verwendung von Blasebälgen möglichst intensiv gemacht wird, eingeschmolzen. Nach etwa zwölf Stunden ist das Metall ausgeflossen, das freilich noch sehr unrein ist. Man bläst dann so lange Luft zu, bis sich die meisten Verunreinigungen oxydiert haben und auf dem geschmolzenen Kupfer einen Schaum bilden, der abgeschöpft wird.

Die meisten und wichtigsten Erze des Kupfers enthalten Schwefel und außerdem noch Arsen, Antimon und sonstige begleitende Bestandteile. Die große Verwandtschaft des Kupfers zum Schwefel macht es unmöglich, das Kupfer etwa in der Weise zu gewinnen, daß man den Schwefel einfach während des Schmelzprozesses an ein anderes Element bindet: man muß ihn, ebenso wie bei der Verwendung schwefelhaltiger Eisenerze, zunächst in einem Röstprozeß zum größten Teil entfernen. Bei diesem Röstprozeß (Abb. 350) verflüchtigen sich auch das Arsen und das Antimon in Form von Oxyden. Erze, die das Kupfer an Kohlensäure gebunden enthalten, oder die sonstige kohlensäurehaltige Bestandteile führen, werden durch den Röstprozeß von der Kohlensäure befreit, die in gasförmiger Gestalt als Kohlendioxyd entweicht. Bei richtiger Röstung bleibt ein Röstgut zurück, das noch einen Teil des Schwefels und Eisens, sowie Bestandteile der Gangart und verschiedene Oxyde und schwefelsaure Salze enthält. Um diese Bestandteile zu entfernen, schließt sich nunmehr ein reduzierendes Schmelzen, das Erzoder Rohschmelzen, an, bei dem schlackenbildende Zuschläge Verwendung finden. Das Kupfer verbindet sich mit dem noch im Röstgut vorhandenen Schwefel und bildet damit eine Verbindung, das sogenannte Kuprosulfid. Es entsteht der sogenannte „Rohstein", der neben diesem Kuprosulfid noch Schweseleisen enthält. Um das in dem „Rohstein" enthaltene Kupfer und Eisen zu scheiden,

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Abb. 351. Steinrvstschachtofen. 0/75 nat. Größe)

erfolgt ein zweites Rösten und reduzierendes Schmelzen, das je nach Bedarf wiederholt wird. Man erhält auf diese Weise den Konzentrations- oder Spurstein, der dann durch Röstung und Reduktion auf Schwarzkupfer verarbeitet wird. Das Schwarzkupfer wird durch einen Raffinierungöprozeß in reines Kupfer übergeführt.

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Abb. 352. Konverter älteren Systems zum Verblasen von Kupferstein

Man verwendet sowohl zum Rösten wie zum Behandeln des Kupfersteins teils Schachtöfen (Abb. 351), teils Flammöfen der verschiedenartigsten Konstruktionen. Ganz besonders hat sich das Verblasen des Kupfersteins in der Bessemerbirne bewährt, das zuerst im Jahre 1880 durch Manhes eingeführt wurde. Diese Birne

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terscheidet sich von der in der Stahlbeffemerei verwendeten dadurch, daß die zur Einführung der Gebläseluft dienenden Düsen nicht am Boden liegen, sondern seitwärts auf der einen Seite.Die eingeblasene Luft oxydiert die Sulfide, und man erhält ein Schwarzkupfer von vorzüglicher Qualität. Um reines Kupfer zu erhalten, verwendet man am besten den elektrolytischen Prozeß. Das durch ihn gewonnene sogenannte „Elektrolytkupfer" zeichnet sich durch ein besonders gutes Leitvermögen für die Elektrizität aus. Es gibt eine ganze Anzahl Verfahren zur Elektrolyse von Rohkupfer respektive Kupferstein, die in der Hauptsache darauf beruhen, daß in mit Blei ausgelegten Holzbottichen dünne Bleche aus Feinkupfer den Strom ableiten. Der zu raffinierende Kupferstein respektive das Rohkupfer wird als Stromzuleitung, als sogenannte „Anode" (a in Abb. 353), in die Lauge,mit der die Bottiche H gefüllt sind, eingehängt. Je nach Bedarf wird während des Durchgangs des Stromes Luft durch die Bäder hindurchgeblasen, um die Lauge in ständiger Bewegung zu erhalten. Die Anode löst sich allmählich, und das in ihr enthaltene Kupfer schlägt sich an der „Kathode" k, den Blechen aus Feinkupfer, als Elektrolytkupfer nieder. Man hat sich auch vielfach bemüht, das Kupfer direkt aus Erzen auf elektrolytischem Wege abzuscheiden, doch sind diese Bemühungen bis jetzt von einem durchschlagenden Erfolg nicht gekrönt gewesen.

Unter den Eigenschaften des Kupfers ist zunächst seine schöne rote Farbe anzuführen, große Politurfähigkeit und ziemliche Beständigkeit gegenüber den atmosphärischen Einflüssen und Wärme. Das Kupfer besitzt auch einen schönen Klang sowie große Härte und Festigkeit und läßt sich dabei zu sehr feinen Drähten und Blechen verarbeiten. Beim Erhitzen nimmt cs schöne Anlauffarben an, beim Glühen wird eS schwarz, beim Behandeln mit Säure grünlich, beim Behandeln mit Schwefelverbindungen bräunlich bis schwarz, so daß es sich in verschiedenartigster Weise färben läßt, was ihm einen außerordentlichen Wert für die Herstellung

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Abb. 353. Kupferelektrolysierzelle mit Elektroden und Laugenzirkulationsvorrichtung

von galvanoplastischen Waren, Bronzen, Schmuckgegenständen, Dekorationsstücken usw. verleiht. Eine Eigenschaft, die ihm mangelt, ist die Gußfähigkeit, und es müssen daher alle Gegenstände aus Kupfer entweder durch Treibarbeit oder durch Pressen, Stanzen, sowie auf galvano plastischem Wege hergestellt werden.

Ebenso wertvoll wie das Kupfer selbst sind seine verschiedenen Legierungen. Es legiert sich mit den meisten Metallen, insbesondere mit Zink, Nickel, Silber, Gold usw. Die Gold- und Silbermünzen enthalten io Prozent Kupfer und die deusschen „Nickelmünzen" nicht weniger als 75 Prozent davon. Die Legierung mit Zink ist das Messing, das je nach seinem Gehalt an Kupfer als Tombak, Rotguß, Gelbguß und Weißguß bezeichnet wird; die Legierungen mit Zinn und eventuell noch weiteren Metallen nennt man „Bronzen". Beide lassen sich in ähnlicher Weise wie das Gold zu äußerst dünnen Blättchen ausschlagen, dem sogenannten „unechten Blattgold". Weißmetall ist eine Zinnkupferlegierung, bei der das Zinn vorherrscht.

Von der Geschützgießerei bis zur Galvanoplastik, von der Elektrotechnik bis zum Kunstgewerbe, überall wird das Kupfer gebraucht, und es gibt nur noch ein Metall, daö ihm in der Vielseitigkeit der Verwendung überlegen ist, das Eisen.

Blei

Schon in alten Zeiten war daö Blei ein vielfach verwendetes Metall, mit dem ein lebhafter Handel getrieben wurde. Freilich scheint sich sein Gebrauch erst allmählich eingebürgert zu haben, denn man kann deutlich verfolgen, wie sich der bei den ältesten Völkern des Orients, sowie bei den Ägyptern noch geringe Verbrauch allmählich steigerte, um zur Zeit von Christi Geburt eine außerordentliche Ausdehnung zu erreichen. Auf Kyprianka, wo in den dortigen Bleibergwerken nicht nur das Blei gewonnen, sondern auch die Bleischlacken nochmals auSgeschmolzen wurden, sind heute noch etwa zwei Millionen Tonnen Schlacken aus altrömischer Zeit vorhanden. Das Gewicht des abgefallenen Gesteins beläuft sich auf über hundert Millionen Tonnen, und nicht weniger als etwa vierzig Millionen Tonnen wiegen noch vorhandene Pfeiler, die zur Stütze der Gruben gedient haben. Diese Zahlen sprechen deutlich für die Größe des Verbrauchs an Blei im Altertum, der alle möglichen Gegenstände umfaßte.

Man machte aus Blei schon frühzeitig Wasserleitungsröhren in der Weise, daß man Bleibleche zusammenbog und ineinanderfalzte; später wurden diese Röhren gelötet. Ferner gab es Münzen und Medaillen, sowie Siegel aus Blei; wie früher bei uns, bis seine Verwendung hierzu verboten wurde, so hat man auch bei den alten Römern Kinderspielsachen aus Blei gegossen. Ebenso war das Geschoß, das der Schleuderer im Kampfe benutzte, aus Blei. Man verwendete dieses Metall ferner, genau wie bei uns, dazu, um Verankerungen von Bauwerken durch Ausgießen in den Steinen zu befestigen; ja, die Ähnlichkeit der Anwendung ging sogar so weit, daß man, ebenso wie jetzt, an den Angelschnüren kleine Bleigewichte anbrachte. Zahlreiche Gegenstände des täglichen Hausgebrauchs wurden aus Blei gemacht: Schüsseln und Fässer und Blätter von

Notizbüchern^ die gleichfalls/ soweit sie nicht aus Wachs hergestellt waren/ aus Blei gefertigt wurden, in das man dann die Notizen eingravierte. Auch die Verbindungen des Bleis waren bekannt: die Mennige als Schminke, das Bleiweiß gleichfalls als solche, sowie als Heilmittel und Malerfarbe usw. Es wurde bereits beim Kupfer darauf hingewiesen, daß man bei den Römern zwischen Blei und Zinn nicht scharf unterschied, wenigstens bezeichnete man beide mit demselben Namen als „plumbum“ und als „stannum“, und deshalb läßt sich heute aus den alten Schriften nicht mehr genau feststellen, welches Metall in bestimmten Fällen gemeint ist. Auch bei den Alchimisten spielte das Blei eine gewaltige Rolle. Es besitzt ein sehr hohes Gewicht, und dies führte zu der Vermutung, daß es mit dem gleichfalls sehr schweren Golde in nahen Beziehungen stehen müsse, und daß es nur geringer Umwandlungen bedürfe, um daraus Gold zu machen. Sein niedriger Schmelzpunkt, der cs für Operationen aller möglichen Art sehr geeignet machte, war den Alchimisten gleichfalls sehr erwünscht, und so finden wir denn das Blei unter den Hilfsmitteln alchimistischer Tätigkeit an hervorragender Stelle. Die Kenntnis, die die Alchimisten von seinen Eigenschaften erlangten, wurde nicht immer in guter Weise ausgenutzt. Der sogenannte „Bleizucker", eine Verbindung des Bleis mit Essigsäure, diente wegen seines süßen Geschmacks schon frühe dazu, um saure Weine zu „verbessern". Schon bei den Römern verwandte man mit Vorliebe zur Weinbereitung bleierne Gefäße, und um die Wende des sechzehnten Jahrhunderts wurde es ein allgemeiner Brauch, mehrere Pfund Blei in die Weinfässer zu legen, um den Geschmack zu versüßen. Später setzte man direkt Bleiglätte zu.

Die Bleibergwerke sind über die ganze Welt verbreitet, die ersten deutschen Gruben sind schon von den Römern betrieben worden. Sie verfielen wie der ganze deutsche Bergbau infolge der Völkerwanderung, wurden jedoch sehr früh, zum Teil schon im siebenten Jahrhundert, wieder aufgenommen. Zu ihrer Ausbeutung mag nicht nur der Bedarf an Blei selbst, sondern auch der Umstand wesentlich mit beigetragen haben, daß viele Fundstätten deS Bleis zugleich solche des Silbers sind. Bleierze gibt es in Hülle und Fülle, wenn man als solche alle diejenigen Mineralien bezeichnet, in denen Blei vorkommt. Von ihnen sind aber nur sehr wenige zur Gewinnung des Bleis geeignet, und unter diesen wenigen ist das wichtigste der B l e i g l a n z, jenes Mineral, das vielfach auch silberhaltig ist. Der Bleiglanz ist eine Verbindung von Blei mit Schwefel und enthält 86,6 Prozent Blei und 13,4 Prozent Schwefel. Er ist leicht zu erkennen, da er eine dem Blei ähnliche, dunkelgraue, ins Schwärzliche spielende Farbe besitzt, stark glänzt und in sehr schönen und oft sehr großen Würfeln kristallisiert.

Von den weiteren zur Gewinnung des Bleis geeigneten Mineralien kommen nur noch zwei in Betracht, nämlich das Bleivitriolerz oder schwefelsaure Blei, das durch die Verwitterung des Bleiglanzes entsteht und sich überall da findet, wo dieser vorkommt, und des weiteren das Weißbleierz oder der Zerussit, das kohlensaure Blei, das gleichfalls ein Zersetzungsprodukt des Bleiglanzcs darstellt. Diese beiden Mineralien sind jedoch gegenüber dem Bleiglanz, wenigstens in Deutschland, von untergeordneter Bedeutung. Neben diesen Erzen wird auch die bei verschiedenen Hüttenprozessen abfallende Bleiglätte ncch auf Blei verarbeitet.

Die Gewinnung des Bleis aus seinen Erzen, in erster Linie aus dem Bleiglanz, ist ein ziemlich kompliziertes Verfahren, das sich in bezug auf Mannigfaltigkeit der bei ihm vorzunehmenden Prozesse den Gewinnungsmethoden des Kupfers an die Seite stellt, weil das Blei fast stets gemengt mit zahlreichen anderen, oft sehr wertvollen Metallen sich vorfindet. Man geht in der Weise vor, daß man, ähnlich wie man beim Kupfer aus dem Erz erst ein Zwischenprodukt, den Kupferstein, herstellt, so auch hier zuerst ein unreines Bler, das sogenannte „Werkblei", gewinnt, das noch mit Gold, Silber, Kupfer und sonstigen Metallen vermengt ist.

Dieses Werkblei wird nach zwei Methoden erhalten, nämlich durch die Niederschlagsarbeit und durch die Röstarbeit.

Die zur Gewinnung des Werkbleis dienende Niederschlagsarbeit besteht darin, daß der Bleiglanz unter Zusatz von Eisen einer Schmelzung unterworfen wird. Hierbei verbindet sich der Schwefel mit dem Eisen zu Schwefeleisen, und das Blei wird in Form von Werkblei frei. Jur Ausführung des Prozesses dienen jetzt meist hohe Schachtöfen, wobei paffende Zusätze beigegeben werden, um die Bildung einer Schlacke herbeizuführen.

Da das Werkblei durch Röstarbeit gewonnen wird, kann man zwei Methoden unterscheiden: die sogenannte Röstreaktion und die Röstreduktion. Bei der ersteren werden die Erze nur teilweise geröstet, wobei das Schwefelblei teils in Bleioxyd, teils in schwefelsaures Blei übergeht. Wenn man diese beiden bei höherer Temperatur dann aufeinander einwirken läßt, so bildet sich Blei, während der Schwefel in Form der flüchtigen schwefligen Säure entweicht. Bei der Röstreduktion hingegen wird einfach bei Luftzutritt geröstet, wobei der Schwefel als schweflige Säure sofort ganz entweicht, während sich das Blei mit dem Sauerstoff der Luft zu Bleioxyd verbindet; dieses wird dann mit Kohle zu Werkblei reduziert.

Zu den noch im Werkblei enthaltenen Metallen gehören vor allem das Silber, ferner Eisen, Zink und manchmal auch Nickel. Als weitere darin enthaltene Stoffe sind zu erwähnen: Arsen und Antimon, das das Blei hart macht, sowie Kupfer, das, wenn es nicht vollständig entfernt wird, die Schönheit der Bleifarben, also zum Beispiel des Bleiweißes, der Mennige usw., sehr beeinträchtigt. Ebenso werden auch die Bleigläser, aus denen sogar künstliche Edelsteine und künstliche Brillanten gemacht werden, trübe und unschön, wenn das zu ihrer Herstellung verwendete Metall noch Kupfer enthält. Im allgemeinen geht man jetzt in der Weise vor, daß man das Werkblei zunächst abtreibt, das heißt in großen Flammöfen erhitzt, während die Luft darüber wegstreicht. Hierbei verwandelt es sich in Bleioxyd, in die sogenannte Bleiglätte, auch kurzweg Glätte genannt, während die edleren Metalle der Oxydation widerstehen. Die Bleiglätte läßt man abfließen, und sie wird dann entweder geglüht, wobei sich in ihr enthaltene Oxyde des Antimons oder Arsens verflüchtigen, oder sie wird mit Kohle niedergeschmolzen, wobei sich unter Bildung von Kohlenoxyd und

Kohlensäure Blei abscheidet. Diesen letzteren Prozeß des reduzierenden Schmel-zens mit Kohle nennt man „Glättfrischen" und das erhaltene Produkt „Frischblei".

Diese Prozesse sind umständlich und kostspielig. Man hat deshalb schon früh versucht, den elektrischen Strom zur Bleigewinnung nutzbar zu machen, und zwar wollte man zuerst den Bleiglanz direkt in Blei umwandeln. Die Versuche sind jedoch insofern nicht erfolgreich gewesen, als es bisher nicht gelungen ist, aus Bleiglanz auf elektrochemischem Wege durch einen direkten Prozeß Blei zu erhalten. Hingegen ist ein anderer Erfolg zu verzeichnen, der darin besteht, daß man nach einem von Salom erfundenen Verfahren aus dem Bleiglanz mit Hilfe der Elektrizität wenigstens technisch wertvolle Bleiverbindungen darzustellen vermag, in erster Linie Bleiglätte, Bleisuperoxyd und Mennige. Das Verfahren besteht darin, daß man zunächst elektrolytisch Wasserstoff erzeugt, diesen zur Reduktion und zur Gewinnung des Bleis verwendet, und daß man dann hieraus die genannten Produkte darstellt. Auch aus dem Werkblei vermochte man trotz vielfacher Versuche, die bereits im Jahre 1854 durch Becquerel begonnen und seitdem ununterbrochen fortgesetzt wurden, auf elektrischem Wege niemals Blei zu gewinnen, bis es im Jahre 1905 dem amerikanischen Elektrons etallurgen Betts gelang, durch Auflösen des Werkbleis in Kieselflußsäure nicht nur dessen Raffination auf Blei mit Hilfe des elektrischen Stromes, sondern auch eine sehr vollständige Trennung von allen übrigen Metallen zu erzielen.

Das Blei besitzt auf frischen Schnittflächen eine weiße Farbe, die sich jedoch ebenso wie der Glanz bald verliert. Das „Anlaufen" des Bleis an der Luft wird der Bildung eines eigenartigen Suboxyds zugeschrieben. Blei wird von reinem Wasser nicht angegriffen, geht aber bei Gegenwart von Kohlensäure und Wasser in kohlensaures Blei über. In Salpetersäure löst es sich leicht, in Salzsäure und Schwefelsäure nur außerordentlich schwer. Diese letztere Eigenschaft ist es, die es zu einem wichtigen Faktor in der Schwefelsäurefabrikation macht, wo man die großen Räume, in denen die Bildung der Säure vor sich geht, die sogenannten „Bleikammern", vollkommen mit Bleiplatten ausschlägt. Da es leicht schmilzt, lassen sich diese Platten ohne jedes Lötmittel einfach zusammenschweißen. Auch zum Eindampfen der Schwefelsäure werden bleierne Pfannen verwendet, in denen die Verdampfung bis zu einem gewissen Konzentrationsgrad fortgesetzt wird; da stark konzentrierte Säure das Blei angreift, so wird die Säure dann zur vollständigen Beendigung der Konzentration in Platinpfannen übergeführt.

In der Elektrotechnik spielt das Blei gleichfalls eine große Rolle, ist es doch das Material, aus dem die Akkumulatorenplatten hergestellt werden, die aus einem Bleigerüst bestehen, das mit Bleiverbindungen bedeckt ist (siehe das Kapitel Elektromotoren). Alle Versuche, leichte Akkumulatoren herzustellen, das heißt solche, bei denen das Blei durch andere, leichtere Metalle ersetzt ist, haben bisher, wenngleich immer wieder diesbezügliche Mitteilungen durch die Presse gehen, zu einem durchschlagenden Erfolg nicht geführt.

druckerlettern usw. ist es notwendig, ein härteres Blei zu verwenden. Dieses technisch sehr wertvolle und nützliche „Hartblei" läßt sich ohne viele Mühe durch einen Zusatz von Antimon oder Wismut zum Blei herstellen.

Es gibt eine ganze Anzahl von Bleiverbindungen, die als Maler- und Anstreichfarben verwendet werden, darunter das Bleiweiß, die Mennige (rot), das Chromgelb (chromsaures Blei) usw. Das essigsaure Blei wird in der Medizin als Goulardsches Wasser zur Herstellung kühlender Umschläge angewendet. In der Glastechnik wird das Blei nicht nur zur Herstellung künstlicher Edelsteine, sondern auch zur Fabrikation optischer Linsen für Mikroskope unb' Fernrohre verwendet, da bleihaltige Gläser sich durch ein besonders großes Lichtbrechungsvermögen auszeichnen. Auch die stark glänzenden Glasuren auf Töpferwaren sind unter Verwendung von Blei gewonnen, die Verwendung derartiger bleihaltiger Geschirre ist jedoch in Deutschland durch Reichögesetz untersagt.

Das gewöhnliche Blei ist sehr weich. Für gewisse Zwecke, insbesondere zur Herstellung der modernen Geschosse für Jnfanteriegewehre, ferner für Buch

Zinn

Sowohl in der Bibel, wo ein Wort „Bedil" vorkommt, das als Zinn gedeutet wird, wie in den ältesten Überlieferungen der Griechen, wo von xaooiTepo.; die Rede ist, wie auch in den ältesten Schriften der Römer finden sich Ausdrücke, die von manchen als „Zinn" angesprochen werden, bezüglich deren aber andere wieder der Ansicht sind, daß ein anderes Metall, nämlich das Blei, gemeint sei. Ausgeschlossen ist cs jedoch nicht, daß man das Zinn schon früh kannte, denn da, wo es sich findet, ist es auch leicht zu erhallen, so daß nur ein ziemlich niedriger Kulturzustand dazu gehörte, um seinen Wert zu erkennen und cs sich dienstbar zu machen. Herodot spricht von den Iinninseln, den „Kassiteriden", und auch Plinius schreibt, daß das Zinn teurer sei als Blei, und daß cs aus den Kassiteriden im Atlantischen Ozean geholt werde. Was nun unter den „Kassiteriden" oder den Iinninseln zu verstehen ist, darüber ist man sich gleichfalls noch nicht einig. Tatsache ist, daß die Phönizier das Zinn von den britischen Inseln holten und damit einen lebhaften Handel trieben; auch die erwähnte Stelle bei Plinius, daß die Kassiteriden im Atlantischen Ozean lägen, deutet auf Großbritannien hin. Andere aber wollen aus der indischen Bezeichnung für das Zinn, „Kastira" oder „Kasdir", schließen, daß die Iinninseln in Indien gelegen haben. Allmählich begann sowohl aus Indien wie aus Großbritannien ein regelmäßiger Handel mit Zinn, dem sich später ein solcher mit den Produkten der spanischen Zinnbergwerke anschloß. Dieser Iinnbergbau Spaniens ging zur Zeit des Eindringens der Mauren unter; seine Spuren finden sich aber noch heute.

Die Verhältnisse der Iinngewinnung, wie wir sie im Altertum finden, sind im großen und ganzen bis auf den heutigen Tag dieselben geblieben. Die Hauptproduzenten für das Zinn sind England, respektive Cornwall (Abb. 354 und 355) und Indien. Das, was aus anderen Ländern kommt, ist unbedeutend. In Deutschland wird nur sehr wenig Zinn gewonnen, obschon man seit einiger Zeit, zum Beispiel in Hamburg, überseeische Erze zu verhütten beginnt. Im allgemeinen S.d.r.l.

herrscht andauernd ein großer Mangelan Zinn, und man sucht auf der ganzen Welt nach neuen Lagern dieses Metalls. Man hat auch in Australien solche entdeckt, die jedoch für dieWeltproduktion vorerst nicht in Betracht kommen. Der große Mangel an Zinn hat dazu geführt, daß das Metall auch aus Weißblechabfällen und alten Konservenbüchsen wiedergewonnen wird, eine Industrie, die in Deutschland und England in Blüte steht.

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Abb. 354. 600 Meter unter Tag in einem Zinnbergwerk von Cornwall

Die Darstellung des Zinns erfolgt ausschließlich aus dem Zinnstein, dem Zinn-dioxyd, das sich entweder als „Werkzinnerz" an seinen ur-sprünglichenLagerstät-ten oder als „Seifenzinn" an sekundären Lagern, an denen es angeschwemmt wurde, findet.

Um aus diesem Zinnstein Zinn zu gewinnen, muß dieser erst umständlichen Aufbereitverfahren unterworfen werden, die den Zweck haben, den Gehalt an Metall zu erhöhen und einen Teil der schädlichen Begleitstoffe zu entfernen. Die übrige Arbeit ist ziemlich einfacher Natur: der angereicherte Zinnstein wird mit Kohle einem reduzierenden Niederschmelzen unterworfen, wozu man in Deutschland hauptsächlich Schachtöfen, in England hingegen Flammöfen verwendet, und wobei man schlackenbildende Zusätze beigibt. Man erhält so das sogenannte Rohzinn, das noch einmal einem besonderen Reinigungsverfahren unterworfen wird.

In Deutschland werden gegenwärtig in einem Jahre 30 000 bis 40 000 Tonnen Weißblechabfälle, also Schnitzel aus Klempnereien, Stanzereien, Blechwarenfabriken, sowie Konservendosen usw., auf Wiedergewinnung des Zinns verarbeitet und daraus 900 bis 1000 Tonnen Zinn wiedergewonnen. Das Verfahren ist ein rein elektrolytisches und beruht auf der Tatsache, daß sich das Zinn

in Natronlösung unter Einwirkung des elektrischen Stromes zu Jinnoxydhydrat oxydiert, das dann von dem überschüssigen Alkali zu zinnsaurem Natron gelöst wird. Der durch diese Lösung hindurchgehende elektrische Strom scheidet das Zinn an der Kathode elektrolytisch ab, während das Eisen mit den mechanischen Verunreinigungen zurückbleibt. Das abgeschiedene Zinn ist noch schwammig und wird eingeschmolzen. Das entzinnte Weißblech, das sogenannte „Schwarzblech", ist ein sehr wertvolles Produkt und wird an Hüttenwerke verkauft, die daraus verschiedene Eisen- und Stahlsorten herstellen.

Das Zinn zeichnet sich durch seine schöne Farbe aus, infolge deren cs schon früh zur Herstellung von Münzen und Schmuckgegenständen verwendet wurde. Im Mittelalter und bis herab zu unserer Zeit bildete es ein wertvolles Material zur Herstellung von Gerätschaften für den Haushalt, wie zum Beispiel von Tellern, Schüsseln, Bechern, Kannen usw. Das moderne Zinn kann dem alten nicht an die Seite gestellt werden. Altes Zinn zeichnet sich dadurch aus, daß cs umso heller und glänzender wird, je öfter man es reinigt. Viele alte Zinngefäße besitzen den Glanz und die Schönheit des Silbers. Das Zinn besteht aus einzelnen mikroskopisch kleinen Kriställchen. Hiervon kann man sich überzeugen, wenn man eine Zinnstange oder einen Gegenstand aus Zinn zu biegen versucht. Dann reiben sich die Kriställchen mit eigenartigem Geräusch aneinander, es wird das sogenannte „Zinngeschrei" hörbar. Daö Zinn läßt sich walzen, aus-schlagen und gießen, cö ist beständig gegen Luft und Wasser. Mit anderen Metallen bildet es sehr schöne Legierungen, zum Beispiel die Bronzen. Von diesen Legierungen werden manche, wie zum Beispiel das Britanniametall, zu Luxusgegenständen, sowie zur Herstellung von Löffeln, Gabeln usw. verarbeitet;

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Abb. 355. Vorsichtiger Gesteinsausbruch in einem Zinnbergwerk von Cornwall

andere wieder, wie zum Beispiel das Weißmetall, dienen in der Technik zur Herstellung von Lagern für Maschinenteile usw. Viele Metalle lassen sich verzinnen, was dadurch geschieht, daß man sie erhitzt und geschmolzenes Zinn mit Hilfe von weichen Lappen oder Putzwolle auf ihrer Oberfläche verreibt, das darauf haften bleibt. In der Hauptsache verzinnt man kupferne Gefäße, was bereits zu den Zeiten deS Plinius bekannt war, und Eisen.

Zink

Sehen wir von unverbürgten Überlieferungen ab, so beginnt die Geschichte des Zinks als Metall im sechzehnten Jahrhundert, wo die ersten Werke zu seiner Gewinnung bei Goslar angelegt wurden. Damals war cs auch, wo einzelne holländische Schiffe das Metall aus China und Indien brachten, um es an die Alchimisten zu verkaufen, die gern dessen Abnehmer waren, verband es sich doch mit dem Kupfer zu einer Art von neuem Metall, das dem Golde außerordentlich ähnlich sah.

Schon lange ehe man das Zink selbst darzustellen lemte, bediente man sich seiner, allerdings vollkommen unbewußt. Der spanische Galmei wurde schon zur Zeit des Aristoteles verwendet, um das Kupfer goldähnlich zu färben, das heißt, in die Sprache unserer Zeit übersetzt, um daraus Messing zu gewinnen, das eine Legierung von Kupfer und Zink ist. Dieser unbewußte Gebrauch des Zinks zur Herstellung von Messing hat sich durch die Jahrhunderte hindurch erhalten, und später begann man auch Zinkvitriol zu gewinnen —immer ohne bei den mannigfachen, zur Darstellung dieser beiden Produkte nötigen Operationen das Zink selbst zu entdecken. Erst 1716 wieo der Alchimist Kunckel darauf hin, daß das Zink ein im Galmei enthaltenes Metall sein müsse, das das Kupfer in Messing verwandelt. Nahezu hundertundfünfzig Jahre lang war eine Anlage bei Goslar, die durch Erasmus Ebner aus Nürnberg geschaffen wurde, das einzige Werk, wo man in Deutschland Zink in geringen Mengen gewann. 1725 wurde auf dem europäischen Festland die erste größere Anlage zur Gewinnung von Zink durch Henkel eingerichtet, und etwa fünf Jahre später setzte auch in England die Fabrikation ein, wo Isaak Lawson die erste Zinkhütte errichtete. Die Methode, nach der die Anlage arbeitete, hatte ein Engländer von China herausgebracht; sie bestand in der Hauptsache im Abrösten der Zinkblende und Destillieren des Zinks. Erst im Jahre 1746 stellte der Berliner Chemiker Marggraf das Metall zum ersten Male aus dem Galmei, dem kohlensauren Zink dar. 1809 nahm Dony ein Patent auf einen Ofen zur Verarbeitung des Galmeis auf Zink, und dann setzten die Bestrebungen ein, das Zink aus diesem Mineral zu gewinnen. Sie hielten bis zur Mitte des vorigen Jahrhunderts vor, wo man zur Zinkblende als Rohmaterial für die Iinkgewinnung überging. Im Jahre 1805 entdeckten die englischen Ingenieure Hobson und Sylvester, daß man das sehr spröde Metall nur auf etwa 100 Grad zu erhitzen brauche, um seine Eigenschaften derart von Grund aus zu verändern, daß man es walzen kann. Damit begann eine Wertschätzung des Zinks, die eine ständig aufsteigende Entwicklung der Zinkindustrie im Gefolge hatte, eine Entwicklung, für die um die Mitte des vorigen Jahrhunderts durch den Aufschwung der Elektrizitätsinduftrie eine neue Blüteperiode anbrach, brauchte man doch in fast allen galvanischen Elementen Zink und stieg doch der Bedarf an seinen Legierungen in dem Maße, wie sich die Elektrotechnik entwickelte.

Die beiden wichtigsten Mineralien, aus denen das Zink heutzutage gewonnen wird, sind die Zinkblende und der Galmei, die erstere ihrer chemischen Zusammensetzung nach Schwefelzink, der letztere kohlensaures Zink. Die hauptsächlichsten Lagerstätten der Zinkblende, air denen fast durchweg auch große Mengen von Galmei vorkommen, befinden sich in Deutschland im Harz und im Erzgebirge, sowie in Schlesien, Westfalen, Rheinland, und diesenr Umstand ist es auch zuzuschreiben, daß in bezug auf die Iinkproduktion Deutschland unter allen Ländern der Erde an erster Stelle steht.

Außer der Zinkblende und dem Galmei kommt für die Zinkgewinnung höchstens noch das Kieselzinkerz in Betracht, das jedoch fast nur in Amerika verarbeitet wird. Bei der Darstellung des Bleis und des Kupfers, sowie des Eisens setzt sich in den Öfen, ebenso wie bei der Schwefelsäurefabrikation, bei der ja bekanntlich Schwefeleisen abgeröstet wird, der sogenannte „Flugstaub" ab, auch „Ofenbruch" genannt, der in der Hauptsache aus Zink nebst einer Anzahl weiterer flüchtiger Metalle besteht. Auch dieser Ofenbruch stellt ein wertvolles Material zur Iinkgewinnung dar.

Um das Zink zu gewinnen, geht man in der Weise vor, daß man aus dem Rohmaterial, also aus der Zinkblende oder dem Galmei, zunächst ein Oxyd darstellt. Dieses läßt sich bei der Zinkblende durch Rösten erreichen, das allerdings unter besonderen Vorsichtsmaßregeln und in besonders konstruiertem Ofen vorgenommen werden muß, um die Bildung von Zinksulfat (Zinkvitriol) möglichst zu verhüten und um anderseits eine möglichst weitgehende Entfernung des Schwefels zu erzielen. Einfacher gestaltet sich die Überführung des Galmeis in das Oxyd, da er nur gebrannt zu werden braucht, um aus ihm die Kohlensäure zu entfernen und Zinkoxyd zu erhalten. Dieses Iinkoxyd wird dann mit Kohle gemengt und erhitzt. Hierbei bildet sich Kohlenoxyd, beziehungsweise Kohlendioxyd (Kohlensäure) und metallisches Zink, das abdestilliert wird. Zur Vornahme der Reduktion durch Kohle dienen entweder Muffeln (schlesischer Prozeß) oder Röhren (belgischer Prozeß) oder Tiegel (englischer Prozeß). Das durch Destillation gewonnene Zink muß noch einer Reinigung durch Umschmelzen unterworfen werden. Man läßt es mehrere Tage im geschmolzenen Zustand stehen, wobei sich die fremden Metalle abscheiden und je nach ihrer Schwere entweder zu Boden sinken (wie das Blei) oder a-n der Oberfläche schwimmen, wo man sie abschöpfen kann. Nach dem Abschöpfen der spezifisch leichteren Metalle von der Iinkoberfläche wird das Zink selbst von dem am Boden sitzenden Blei abgeschöpft.

Sobald man das Zink auf 200 Grad erhitzt, wird es wiederum spröde, und zwar derartig spröde, daß man es pulverisieren kann. Die verschiedenartigsten Legierungen, von denen in erster Linie das Messing, der Tombak, das Neusilber usw. erwähnt seien, werden aus Zink gewonnen. Man überzieht damit Eisenblech, um es vor dem Rosten zu schützen, und so sind zum Beispiel die eisernen

Telegraphendrähte mit einer Zinkschicht überzogen. Eine große Rolle spielt das Zink außerdem auch im graphischen Gewerbe, wo man aus ihm Klischees für Druckzwecke als Ersatz der teuren Holzbildstöcke anfertigt und wo Zinkplatten für den sogenannten Zinkdruck vielfache Verwendung finden.

Nickel und Kobalt

Die Namen „Nickel" und „Kobalt" sind mit der Geschichte unserer Kenntnisse von der Natur dieser beiden Metalle aufs engste verknüpft. Der abergläubische Bergmann^ dessen Phantasie sein unterirdisches Reich mit sonderbaren Wesen aller Art, mit Heinzelmännchen, Gnomen usw. bevölkerte, schlug so manchmal eine Erzader an, die er ob ihres herrlichen Glanzes für ein wertvolles Metall hielt. Wenn dann alle Bemühungen, daraus ein Metall zu gewinnen, fehlschlugen, so warf er das ihn neckende Erz wohl auf die Halde und rief ihm das Schimpfwort „Nickel" nach, ein Wort, das in vielen Gegenden Deutschlands heute noch einen boshaften Menschen bezeichnet. Auch das Wort „Kobold", aus dem später „Kobalt" entstand, war eine Bezeichnung, die der irregeführte Bergmann dem Erze gab, das ihm seiner Meinung nach Kobolde als kostbar erscheinen ließen, um ihn dann desto bitterer zu enttäuschen. Manche wollen das Wort „Nickel" auch von „Nikolaus" herleiten, worunter man gleichfalls eine Art Heinzelmännchen zu verstehen hätte, das die Bergleute neckte.

Das Erz, das zur Entstehung der Namen Kobalt und Nickel Anlaß gegeben hat, war das Kupfernickelerz, das bereits 1694 von Hiärne erwähnt wird. Die richtige Unterscheidung zwischen Kobalt und Nickel wurde durch Cronstedt eingeleitet, der 1754 aus dem Kupfernickel ein Metall isolierte, das er „Nickel" nannte. Er wies auch darauf hin, daß das Nickel keine Legierung sei, sondern, wie er sich ausdrückte, ein „Halbmetall".

Lange Zeit wußte man mit dem Nickel nichts Richtiges anzufangen, obschon aus alter Zeit einzelne Münzen bekannt sind, die Nickel enthalten, und obschon aus China eine Legierung nach Europa gebracht wurde, das sogenannte „Pack-fong" oder „Weißkupfer", in der Engström 1776 Nickel nachwies. Der eigentliche Schöpfer der Nickelindustrie ist E. A. Geitner in Schneeberg, der 1823 das Argentan oder Neusilber erfand, eine schöne weiße Legierung aus Kupfer, Nickel und Zink, die immer ihr schönes Aussehen behält, niemals gelb wird und sich im Laufe der Zeiten eine ausgedehnte Verbreitung in der ganzen Welt erworben hat. Ein weiterer Aufschwung der Nickelindustrie fällt mit der Einführung der Nickelmünzen zusammen, die jedoch nur 25 Prozent Nickel enthalten. Der erste Staat, der Nickelmünzen einführte, war die Schweiz, deren Münzen jedoch noch Zink enthielten. Sie prägte bereits im Jahre 1850 Nickelmünzen, die zwar bald wieder eingezogen wurden, die jedoch den ersten Anstoß zur Schaffung derartiger Münzen gaben. Vom Jahre 1857 an, wo Nordamerika Nickelmünzen einführte, folgten allmählich die anderen Staaten. Einen abermaligen Anstoß und in der Folge eine weitergehende Vergrößerung erhielt die Nickelindustrie, als man aus der schon zu Ende des achtzehnten Jahrhunderts bekannt gewesenen Tatsache, daß sich das Nickel mit Eisen legiere, für die Praxis wichtige Folgerungen zu ziehen begann. Man entdeckte, daß diese Eisennickellegierung sehr widerstandsfähig ist, und stellte bereits 1888 in Frankreich Panzerplatten auS Nickelstahl her, die jedoch noch sehr mangelhaft waren. 1890 wurde ein verbesserter, nur wenig Nickel enthaltender Nickelstahl in der amerikanischen Marine eingeführt. Der Firma Friedrich Krupp gelang es, aus Nickelstahl Panzerplatten von bisher unerreichter Festigkeit herzustellen.

Auch die Nickelindustrie hat ebenso wie die des Zinks ihren Haupisitz in Deutschland, wo sowohl im sächsischen Erzgebirge, wie in Schlesien, wie im Siegerland usw. Nickelgruben und Nickelwerke sich befinden.

Da Kobalt und Nickel immer zusammen vorkommen und daher die Reindarstellung dieser beiden Metalle auf ihre Trennung voneinander hinausläuft, so ergibt sich die Notwendigkeit, sie auch hier zusammen zu behandeln. Das wichtigste aller Nickel- und Kobalterze ist das Kupfernickelerz, auch Rotnickelkics genannt, der etwa 44 Prozent Nickel und Kobalt enthält. Als weiteres wichtiges Erz schließt sich der Weißnickelkics, eine Nickelarsenverbindung, also eine Speise (die Arsenverbindungen nennt man in der Mineralogie „Speisen", ebenso wie man die Schwefelverbindungen „Blenden" nennt), an. Er enthält etwa 28 Prc-zent Nickel und Kobalt. Im Ausland werden auch die Nickelverbindungen der Kieselsäure auf Nickel verarbeitet. Auch die nickelhaltigen Speisen, also Arsenverbindungen, die bei den Prozessen zur Gewinnung des Bleis, Kupfers und Silbers abfallen, sind ein wichtiges Material zur Nickelgewinnung. Die vorgenannten Erze enthalten in überwiegendem Maße Nickel, sind jedoch mehr oder minder kobalthaltig. An Kobalterzen, also an solchen, deren Hauptbestandteil das Kobalt ist, die aber sämtlich wiederum Nickel führen, sind zu erwähnen der Speiskobalt, eine Kobaltarsenverbindung, und der Glanzkobalt, eine Kobaltarsenschwefelverbindung.

Die Gewinnung des Nickels und Kobalts erfolgt in der Hauptsache aus den arsen- oder schwefelhaltigen Mineralien, die zunächst abgeröstet werden, worauf ein Schmelzen unter Schlackenbildung erfolgt. Das Produkt dieses Verschmelzens ist bei Verwendung schwefelhaltiger Erze ein Nickelstein, also ein Gemenge, daö neben Nickel und Schwefel noch Kobalt, Eisen, Kupfer, Wismut usw. enthält, oder eine Nickelspeise, bei der anstatt des Schwefels Arsen vorhanden ist, und in der sich gleichfalls die übrigen Verunreinigungen und Begleitmetalle finden. Man röstet und schnrilzt diese Steine oder diese Speisen nun so lange und so oft nacheinander, bis zuletzt dis Verunreinigungen sich teils verflüchtigt haben, teils in die Schlacke gegangen sind und bis zuletzt eine Nickelsauerstoffverbindung, daö Nickeloxydul, übrig bleibt, die allerdings noch nicht ganz rein ist, sondern immer noch Kupfer, Blei, Eisen usw. enthält. Man löst sie deshalb in Salzsäure oder Schwefelsäure und entfernt aus dieser Lösung durch eine Anzahl chemischer Prozesse alle Verunreinigungen. Zuletzt trennt man Nickel und Kobalt durch Zusatz von Chlorkalk, wodurch sich das Kobalt in Form einer Sauerstoffverbindung ausscheidet, während das Nickel noch in Lösung bleibt, aus der es dann gleichfalls ausgeschieden und reinigenden Schmelz-, Lösungs- und Fällungsprozeffen unterworfen wird.

Das Nickel ist ein Metall von schöner, eigenartiger, fast silberweißer Farbe, das sich hämmern, walzen und zu Draht ziehen läßt. Das Nickel spielt in der Galvanoplastik eine große Rolle, und viele Gegenstände aus anderen Metallen werden, um sie vor dem Einfluß der Luft zu schützen und um ihnen ein schönes Ansehen zu verleihen, auf galvanischem Wege mit Nickel überzogen. Das Nickel ist ebenso wie das Eisen magnetisch und bildet mit einer großen Anzahl von Metallen Legierungen. Der Nickelstahl ist noch dadurch besonders interessant, daß er neben dem geschmolzenen Quarz der einzige bekannte Körper ist, der einem allgemein anerkannten Naturgesetz widerspricht. Bekanntlich dehnen sich alle Körper in der Wärme aus, während sie sich in der Kälte zusammenziehen; eine Ausnahme macht lediglich neben dem geschmolzenen Quarz der z6prozentigc Nickelstahl, der sich in der Wärme zusammenzieht und in der Kälte ausdehnt, ein Verhalten, dessen Ursachen trotz vielfacher Forschungen noch nicht ergründet sind.

Das Kobalt zeichnet sich vor dem Nickel durch einen noch schöneren Glanz aus, sowie dadurch, daß es gegenüber den Einflüssen der Atmosphäre und schwefelhaltiger Gase noch widerstandsfähiger ist als dieses. Wichtig sind seine Verbindungen, unter ihnen in erster Linie die sogenannte „Smalte", ein aus kieselsaurem Kali und kieselsaurem Kobalt bestehendes Glas, das als blaue Farbe benutzt wird. Die Kobaltverbindungen sind die wichtigsten Materialien zur Herstellung blauen Glases, und ihre Eigenschaft, Glasflüsse blau zu färben, war bereits den alten Ägyptern bekannt. Sie spielen deshalb in der Glashüttenindustrie, sowie in der Glasmalerei, in der Emaillefabrikation usw. eine äußerst wichtige Rolle. Die löslichen Kobaltsalze sind im feuchten Zustand blaßrot, im trockenen blau, eine Eigenschaft, infolge deren man sie zur Herstellung sympathetischer Tinten benutzt, deren Schriftzüge in gewöhnlichem Zustand nicht lesbar sind und erst beim Erhitzen mit blauer Farbe erscheinen. Auch zur Konstruktion gewisser Sorten von Hygrometern werden diese besonderen und interessanten Eigenschaften der Kobaltsalze benutzt.

A l u m i n i u m

Schon die Alchimisten hatten vermutet, daß in dem Alaun, dessen Kenntnis in das achte Jahrhundert n. Chr. zurückreicht, eine eigenartige Erdart vorhanden sein müsse. Der Alaun wurde schon im Altertum viel verwendet; man unterschied davon verschiedene Arten, und Plinius gibt Methoden an, um echten Alaun von gefälschtem unterscheiden zu können. Um die Mitte des fünfzehnten Jahrhunderts wurden bereits verschiedene Alaunwerke errichtet, und um die gleiche Zeit erkannte man auch, daß der Alaun Schwefelsäure enthalte. Es gab verschiedene Vorschriften, um schwächere und stärkere Säuren daraus darzustellen. Welches aber war die „Erde", an die diese Säure im Alaun gebunden war? Jahrhundertelang wogte der Streit hin und her; einige glaubten, es sei eine kalkhaltige Erde, andere wieder nahmen an, daß es dieselbe „Erde" sei, die sich auch im Tone findet, und erst Marggraf gelang es im Jahre 1754 nachzuweisen, daß die im Alaun enthaltene Erde von der Kalkerde ganz verschieden ist. Als eigentlicher Entdecker des Aluminiums gilt Wöhler, der im Jahre 1827

Aluminiumchlorid mit Kalium zersetzte und hierbei das Aluminium selbst in Form eines Pulvers erhielt. Erst im Jahre 1836 nahm Wöhler die Versuche wieder auf, und es gelang ihm im Jahre 1847, Aluminium in festen Stücken zu erhalten. Sein Verfahren bestand darin, daß er den Dampf von Aluminiumchlorid durch eine Platinröhre schickte, in der metallisches Kalium oder Natrium in einem Schiffchen erhitzt wurde. Auch durch Eintragen von Kaliummetall in einen mit Aluminiumchlorid gefüllten Tiegel vermochte er das Aluminium darzustellen. 1854 zersetzte Bunsen ein geschmolzenes Gemenge von Aluminiumchlorid und Kochsalz durch den elektrischen Strom und erhielt so zum ersten Male Aluminium auf dem Wege der Schmelzflußelektrolyse. Im gleichen Jahre stellte Napoleon III. dem französischen Chemiker Saint Claire Deville reiche Hilfsmittel zur Aluminiumdarstellung zur Verfügung. Dieser arbeitete im allgemeinen nach der Wöhlerschen Methode, bei der er jedoch statt des teuren Kaliums das billigere Natrium benutzte. Dieses billige Natrium bildete die Grundlage der nun einsetzenden französischen Aluminiumindustrie. 1855 wurde auf der Pariser Weltausstellung zum ersten Male ein großer Block Aluminium oder „Silber aus Lehm", wie damals die Zeitungen begeistert schrieben, ausgestellt. Eingehende Versuche mit Aluminium wurden in der französischen Armee gemacht. Einzelne Regimenter erhielten Säbelscheiden daraus, bei anderen wurden die Musikkorps mit Aluminiuminstrumenten ausgestattet, und auch Trinkbecher, Feldflaschen, Kochkessel, Zeltstäbe usw. verfertigte man aus dem neuen Metall. Bald aber »nußte man erkennen, daß das Aluminium Eigenschaften besaß, die cö zur Verwendung für die gedachten Zwecke nicht brauchbar erscheinen ließen. Derartiger Eigenschaften waren es hauptsächlich drei: zunächst der Umstand, daß es an der Luft in Bälde seinen Glanz verlor, dann der weitere, daß die in Aluminiumgefäßen aufbewahrten Getränke und Nahrungsmittel einen Tongeschmack annahmen, und endlich der Mißstand, daß das Metall sich nicht löten ließ, und daß man daher immer zu Vernietungen und ähnlichen umständlichen Verfahren greifen mußte. Man sah ein, daß die geringe Haltbarkeit an der Luft und der Geschmack davon herrührten, daß das Aluminium nicht rein genug war und daß man danach streben mußte, reineres Metall zu gewinnen. Noch während der Bestrebungen, reineres und billigeres Aluminium darzustellen, setzte diejenige Methode ein, der die Zukunft gehören sollte, die elektrische, und zwar sollte die in das Jahr 1867 fallende Entdeckung des dynamoelektrischen Prinzips durch Werner Siemens auch die Ursache des Umschwunges der Aluminiumindustrie werden. Der erste Betrieb, der zur Abscheidung des Metalls den elektrischen Strom benutzte, wurde im Jahre 1883 in Hemelingen bei Bremen errichtet, wo nach den Patenten von Grätzel gearbeitet wurde. Im Jahre 1885 elektrolysierten E. H. und A. H. Cowles geschmolzene Tonerde und stellten auf diese Weise Aluminiumlegierungen her. Der eigentliche Großbetrieb wurde jedoch durch Höroult, Minet, Hall und vor allem Kiliani geschaffen.

Die modernen Verfahren zur Aluminiumdarstellung beruhen darauf, daß Aluminiumoxyd durch den elektrischen Strom zersetzt wird, wobei sich daö Aluminium in metallischer Form abscheidet.

Das Aluminium ist eines der verbreitetsten Elemente und kommt in geradezu unzähligen Verbindungen auf der Erde vor, von denen die Tonerde für die Aluminiumdarstellung die wichtigste ist. Die Tonerde, die zur Aluminiumdarstellung dient, führt den Namen Bauxit, worunter verschiedene Mineralien zu verstehen sind, die ihrer chemischen Zusammensetzung nach Aluminiumoxyd, also Tonerde mit verschiedenem Wassergehalt darstellen. Der Bauxit wird vor der Verarbeitung auf Aluminium gereinigt und dann mit Kryolith vermengt, der als Flußmittel dient. In geschmolzenem Kryolith löst sich der Bauxit auf. Das Verfahren der Aluminiumgewinnung besteht darin, daß in einen eisernen Kasten, der innen mit Kohlenplatten bekleidet ist, der Kryolith eingetragen und durch den Strom geschmolzen wird, worauf der Zusatz der Tonerde stattfindet. Diese löst sich, wird durch den Widerstand glühend und dann durch den hindurchgc-schickten Strom zersetzt. Das Aluminium scheidet sich am Boden ab.

Vor dem Weltkrieg glaubte man, nur bestimmte ausländische, sehr reiche Tonarten zur Aluminiumgewinnung verwenden zu können. Der Krieg hat uns aber gelehrt, einheimischeTone derart zu reinigen, daß sie als Rohmaterial zur Aluminiumfabrikation benutzt werden können. Insbesondere sind in Oberhessen Bauxite gefunden worden, die in etwa fünfzehn Betrieben systematisch abgebaut werden. Die Bauxite kommen nach einer in Münster im Kreise Gießen gelegenen Wäschereianlage, wo sie einem ersten Reinigungsverfahren unterliegen, dem sich dann ein weiteres anschließt. Ende 1915 und Anfang 1916 wurden dann in Deutschland die ersten drei Aluminiumfabriken in Horrem, Bitterfeld und Rummelsburg gebaut, die im Jahre je 3000 Tonnen Aluminium darstellen konnten. Eine weitere Fabrik entstand in Grävenbroich für eine Jahresproduktion von 12 000 Tonnen. Dann wurde das „Lautawerk" erbaut, das gleichfalls 12000 Tonnen Aluminium und 36000 Tonnen reiner Tonerde herstellen konnte. Des weiteren wurde noch das „Jnnwerk" errichtet, das die Wasserkräfte des Inn ausnutzte.

Die mögliche Gesamtleistung der deutschen Aluminiumwerke würde sich, wenn sich der Ausbau weiter so vollzogen hätte, wie er geplant war, auf eine Jahresproduktion von schätzungsweise vielleicht 70 000 bis 80 000 Tonnen Aluminium belaufen haben. Da sich aber das Aluminium in einem Maße einführt, daß man bereits vom Anbruch eines neuen Zeitalters, des Zeitalters des Aluminiums, sprechen kann, so dürfte der allmähliche vollständige Ausbau der deutschen Aluminiumindustrie nur eine Frage der Zeit sein.

Der Ersatz des Eisens durch das Aluminium und damit der Anbruch des neuen „Zeitalters des Aluminiums" oder, wie man cs auch genannt hat, das „Zeitalter der Leichtmetalle", wird durch eine ganze Anzahl von Umständen begünstigt. Die Eisenerze müssen zum großen Teil mühselig und unter Verwendung kostspieliger Anlagen aus dem Innern der Erde herausgeholt werden. Die oberen eisenhaltigen Schichten der Erdkruste werden immer mehr abgebaut. Immer tiefer muß man hinabsteigen, und von immer weiter her muß man die Erze heranholen. Schon vor dem Kriege wurde fast die Hälfte aller in Deutschland verhütteten Eisenerze über das Meer aus Schweden, ja sogar aus Australien herangefahren. Die Gewinnung des Eisens aus diesen Erzen erfordert Unmassen von Kohle, die gleichfalls teuer geworden ist, und von deren Gewinnung das gleiche gilt wie von den Eisenerzen. Die Eisenerze aber wie das metallische Eisen selbst haben ein hohes Gewicht. Sie stellen für den Transport schwere Lasten dar; ganz gleich, ob man sie zu Schiff oder auf der Eisenbahn befördert, in jedem Falle braucht man hier wegen des gewaltigen Gewichts der Last wahre Un-in engen von Kohle. Dazu kommt, daß das Eisen ein an der Luft sehr unbeständiges Metall ist. Es rostet. Eiserne Eisenbahnbrücken zum Beispiel müssen ebenso tote sonstiges Eisengitterwerk alle paar Jahre mit einem neuen Ölfarbe,tanstrich versehen werden, sollen sie nicht durch Verrosten zugrunde gehen. Das Aluminium hingegen hält sich an der Luft besser als das Eisen und ist auch sonst in mancher Hinsicht widerstandsfähiger.

Es ist ein Metall von außerordentlich schönem Glanze, schönem Klang und zinnweißer Farbe, das sich durch seine große Leichtigkeit auszeichnet: sein spezifisches Gewicht beträgt nur 2,56. Die Fehler, die ihm früher infolge seines Mangels an Reinheit anhafteten, hat man zu vermeiden gelernt, und man stellt jetzt Aluminium von sehr hohem Reinheitsgrade dar. Allerdings ist das im Handel vorkommende Aluminium immer noch nicht ganz rein, es enthält noch ungefähr 0,1 Prozent Verunreinigungen, in der Hauptsache Eisen und Kieselsäure. Diese geringen Spuren von Verunreinigungen bewirken, daß es mit der Zeit an der Luft doch immer noch seinen Glanz verliert. Man kann diese letzten Spuren von Verunreinigungen zwar entfernen, ihre Entfernung gestaltet sich aber so kostspielig, daß dadurch der Preis des Aluminiums wieder eine Höhe erreichen würde, die einen Handel unmöglich macht. So begnügt man sich denn, ein Aluminium zu fabrizieren, dessen Reinheitsgrad etwa 99,9 Prozent beträgt.

Wegen seiner großen Leichtigkeit wird es zu den verschiedenartigsten Gebrauchsgegenständen verarbeitet. Es hat sich auch in der Technik ein großes Anwendungsgebiet erworben. Man erleichtert durch seine Verwendung die Helmbeschläge, Feldflaschen, Eßgeschirre und das Gepäck des Soldaten, man verwendet es bei Juwelierarbeiten, immer mehr führt cs sich für Apparate aller Art, auch solcher bis zu den größten Abmessungen, in der chemischen Industrie, sowie in anderen Industriezweigen ein, man macht Maschinenteile daraus, die leicht sein sollen. Besondre Bedeutung hat es für den Automobilbau erlangt. Man stellt jetzt viele Teile der Kraftwagen, ihrer Motoren und Getriebe aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen her. Ein amerikanischer Wagentyp, der „Frontenac-Wagen", besteht fast ganz aus diesem leichten Metall. In Form von Küchengeschirren und sonstigen Gebrauchsgegenständen findet es in immer größerem Maße Eingang im Haushalt. Wie ausgedehnt seine Verwendung heute bereits ist, mag man daraus ersehen, daß man sogar künstliche Bienenwaben daraus herstellt. Die Schwierigkeit, daß es sich nicht löten ließ, ist heutzutage überwunden. Auch in bezug auf das Gießen des Aluminiums hat man jetzt beträchtliche Fortschritte gemacht; ein bemerkenswertes Gußverfahren ist das Nitorit-Verfahren, das sich sowohl für Reinaluminium wie für hochwertige Aluminiumlegierungen eignet. Das Vergießen findet hierbei in Kokillen statt, wobei durch besondere Maßnahmen erreicht wird, daß das Aluminium die Eisenoder Metallformen (Kokillen) vollständig ausfüllt. Ebenso läßt es sich galvanisch mit den verschiedenartigsten anderen Metallen überziehen, mit denen es auch Legierungen der mannigfachsten Art bildet. Unter diesen ist besonders die Legierung mit Kupfer, die A l u m i n i u m b r 0 n z e, zu erwähnen, die eine schöne goldähnliche Farbe besitzt und sehr leicht ist. Sie wird deshalb insbesondere in der optischen Industrie sehr viel verwendet, wo man Gestelle für Brillen, Zwicker usw., sowie Fassungen für die Linsen optischer Instrumente daraus verfertigt.

Eine weitere besonders wichtige Legierung des Aluminiums ist das Duraluminium, das sich, wie schon sein Name sagt, durch seine große Härte auszeichnet. Seine Zusammensetzung schwankt je nach dem Grade der Verwendung. Im allgemeinen stellt es ein Aluminium dar, das noch ungefähr 0,5 Prozent Magnesium, 3,5 bis 5,5 Prozent Kupfer und 0,5 bis 0,8 Prozent Mangan enthält. Das Duraluminium zeichnet sich durch seine Leichtigkeit aus, sein spezifisches Gewicht beträgt 2,75 bis 2,84. Es schmilzt bei etwa 650 Grad.

Man stellt jetzt ganze Metallflugzeuge, darunter Riesenflugzeuge, aus Duraluminium her, ebenso Ruder-, Segel- und Motorboote. Des weiteren wird Duraluminium aber auch zu Gebrauchs- und Kunstgegenständen verwendet, da es Hochglanzpolitur annimmt.

Radium

Das Radium wurde im Jahre 1898 von Paul Curie in Zusammenarbeit mit seiner Frau Marie Sklodowska Curie entdeckt. Seine merkwürdige Eigenschaft, Strahlen auszusenden, die undurchlässige Stoffe durchdringen, die photographische Platte erregen, jedoch nicht reflektiert, gebrochen oder polarisiert werden, erregte sofort überall Aussehen und bewirkte, daß es den Mittelpunkt zahlreicher wissenschaftlicher Forschungen bildet.

Das Ziel der Verarbeitung radiumhaltiger Mineralien, vor allem der zu Joachimstal in der Tschechoslowakei vorkommenden „Pechblende", ist nicht auf die Gewinnung reinen Radiums, sondern auf die des insbesondere zu Heilzwecken benutzten Radiumbromids gerichtet. Es müssen 10 000 Kilogramm Pechblende verarbeitet werden, um etwa 1 Gramm Radiumbromid zu erhalten.

Die Pechblende, auch Uranpecherz genannt, enthält etwa 80 bis 85 Prozent von Oxyden des Urans, 3 bis 10 Prozent Bleioxyd, außerdem Thorium, Zer, Yttrium und Radium, ferner Kieselsäure. Außerdem kommen noch Metalle der alkalischen Erden darin vor. Die Pechblende wird gepocht, dann geröstet, wobei man ihr einen Zusatz von Soda gibt. Hierauf folgt eine Behandlung mit Wasser und Schwefelsäure. Der Rückstand enthält das Radium in Form von Sulfaten, wobei es sich insbesondere noch mit Bariumsulfat vergesellschaftet hat. Es handelt sich nun darum, diese beiden Sulfate zu trennen, eine äußerst schwierige und langwierige Arbeit, die aus einer Reihe von chemischen Reaktionen besteht. Zunächst werden die Sulfate durch Kochen mit Soda in kohlensaure Salze umgewandelt, worauf eine Behandlung mit Salzsäure folgt. Die Chloride werden durch.Behandlung mit Quecksilber in Quecksilberverbindungen oder „Amalgame" übergeführt, aus denen dann das Radiumbromid gewonnen wird.

Will inart reines Radium darstellen, so wird ein anderes Radiumsalz, das Radiumchlorid, einer elektrischen Zersetzung uitterworfen. Der Strom wird in seine Lösung durch eine Berührungsfläche aus Platiniridium hineingeleitet und verläßt sie durch eine Quecksilberschicht, auf der sich das Radium in Form von Radiumamalgam abscheidet. Destilliert man aus diesem Radiumamalgam daö Quecksilber in einer Wafferstoffatmosphäre ab, so erhält man das ntetallische Radium. Es ist ein weißes Metall, dessen Schmelzpunkt bei ungefähr 700 Grad liegt. Aus der Luft nimmt es begierig Stickstoff auf, und im Wasser bildet es unter dessen Zersetzung ein lösliches Oxyd. Das so erzeugte Radium ist noch nicht ganz rein und wird dann durch Sublimieren in luftleerem Raum und Verdichtung der Dämpfe gereinigt.

Man beabsichtigt auch aus radiumhaltigen Quellen, denen eine besondere Heilwirkung zugeschrieben wird, und sogar aus dem Meerwaffer Radiumsalze zu gewinnen.

Ein Ersatz für das Radium wurde im Mesothorium gefunden, das man aus den bei der Glühlichtfabrikation abfallenden Rückständen der Thoriumnitratgewinnung erhält.

Die Verwendung des Radiums beschränkt sich in der Hauptsache auf Kur-und Heilzwecke, hat man doch beobachtet, daß das Radium auf bösartige Geschwülste usw. zerstörend einwirkt. Um die Heilwirkungen des Radiums genauer zu studieren, wurden in Joachimstal besondere Einrichtungen getroffen. Die Technik hat radioaktive Tonkrüge hergestellt, um den in ihnen befindlichen Getränken Radioaktivität zu verleihen. Des weiteren wird das Radium für wissenschaftliche Zwecke der verschiedensten Art gebraucht, die bereits bemerkenswerte Ergebnisse gezeitigt haben. So hat man zum Beispiel durch Arbeiten über die Radiumemanation gefunden, daß sich einzelne chemische Grundstoffe ineinander umwandeln lassen. Alle diese Arten der Anwendung, der Forschungen, sowie die Gewinnung des Radiums selbst sind jedoch durch den Krieg unterbrochen worden, so daß alles noch im Fließen und im Werden ist, und eS wohl noch Jahre dauern wird, bis man über die vorstehend erwähnten Arbeiten und Verwertungsmöglichkeiten des Radiums und radioaktiver Stoffe zu abschließenden Ergebnissen kommen wird.

II

Die Verarbeitung der Metalle

Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern Einleitung

Wort und Werkzeug sind die Ausgangstellen und Grundlagen unserer Kulturentwicklung. Bisher ist ihr Anteil in der Regel recht ungleich eingeschätzt worden. Das Wort ist dabei mehr zur Geltung gekommen, und erst in neuester

Zeit hat man hinter aller Kulturentwicklung dem GeistdeöWerkzeugs sein Recht gegeben. Aber nur vereinzelt wagen sich diese Stimmen hervor, und im allgemeinen gefällt man sich noch besser in der Auffassung, daß die Technik den Menschen im letzten Sinne zum Sklaven der Maschine mctcfje, zur Maschine selber: Die Technik „entpersönlicht", raubt die „Individualität". Die Einführung der Maschine „entgeistigt", heißt es immer wieder, und als Beweismittel wird die Maschine angeführt, an der der Arbeiter völlig interesselos immer wieder dieselbe Handreichung verrichtet. Dieses Beispiel wird verallgemeinert, und die Technik ist abgeurteilt. Dabei ist aber vergessen, daß der Arbeiter hier falsch gesehen ist; denn die stumpfen Handreicher sind schon recht selten geworden, und wo wir sie noch finden, da sind cs Leute, die vielleicht gestern noch drückendere und gröbere Arbeit getan haben und mit dieser Arbeit in die erste Stufe der Handwerker aufrücken. Oder wo eine noch so mechanische Verrichtung notwendig ist, wie bald wird der Schritt gemacht sein, auch diese den Maschinen zu überlassen. Dann aber „als rein automatische Maschinen" erfordern sie zu ihrer Beobachtung, zur Instandhaltung der Werkzeuge, zur ständigen Kontrolle der mit großer Geschwindigkeit produzierten Arbeitstücke, zur Einstellung und Einrichtung der komplizierten Einzelteile mehr als einen stumpfen Sklaven, sie fordern eine weit entwickelte Intelligenz. Es ist ein Grundirrtum, der Maschine vorzuwerfen, daß sie die menschliche Individualität unterdrücke. Die Maschine kann nie Menschliches, Individuelles ersetzen, sondern nur m e-chanische Tätigkeit. Dabei wird vielleicht eine erworbene mechanische Geschicklichkeit überflüssig, eine Individualität wird aber nicht unterdrückt, sondern im Gegenteil befreit! Auf allen Gebieten nimmt die Maschine dem Menschen die schwere körperliche Tätigkeit ab und macht ihn damit frei für menschenwürdigere geistige Arbeit. Je mehr sich die Maschine entwickelt, umso mehr hört der Mensch auf, Maschine zu sein; dem abgeschlossenen Maschinellen tritt das abgeschlossene Menschliche gegenüber. Es wächst der Mensch mit seinen höheren Zwecken. Wir werden bei Betrachtung der Metallbearbeitung Gelegenheit haben, immer wieder die Entlastung des Menschen sich entwickeln zu sehen, wie die groben Arbeitsformen durch feinere ersetzt werden, wie zu der mechanischen Tätigkeit die geistige hinzukommt. Und indem wir dem Geist des Werkzeugs in seiner Entwicklung nachgehen, werden wir sehen, wie er den Menschen zum Aufstieg führt, wie die Maschine immer mehr Maschine, der Mensch immer mehr Mensch wird! — als Ziel und Erfolg der Technik!

„T e ch n i k" ist in weitestem Sinne „allem Wollen eine materielle Form geben". Der erste Ausdruck des Wollens ist in der Technik die Zeichnung. In ihr legt der Techniker seine Gedanken nieder und gibt ihnen die Form, in der sie verwirklicht, „materialisiert" werden können. Der schöpferische, schaffende Ingenieur muß sich zuerst ein Bild von dem Gegenstand machen, und er geht weiter und macht es wirklich durch die Zeichnung. Aber schon im Niederlegen der ersten Striche umdrängen ihn unzählige Rücksichten auf die Verwirklichungsmöglichkeit, denn das Bild, das er macht, soll nicht als solches allein wirken, cs

soll als Arbeitsplan in den Fabrikbetrieb geschickt werden, und es soll ein Gegenstand danach gemacht — neu geschaffen werden. Deshalb bedarf es von vornherein der Berücksichtigung aller durch Stoff, Herstellung und Verwertung gegebenen Faktoren, und schon die Außerachtlassung eines Gesichtspunkts rächt sich am ausgeführten Gegenstand. Die Technik muß wahr sein, hat Eyth einmal ausgeführt; denn jedes Vergehen an ihr rächt sich selbst. Es ist also für die Ausführung eines Gegenstands bestimmend, was er bei seiner späteren Verwendung auszuhalten hat, und es ist bestimmend, wie er, um diesen Zweck ganz zu erfüllen, auf einfachste und billigste Art hergestellt werden kann. Beide Gesichtspunkte haben auf Größe und Formgebung Einfluß. Eine Kette, die 3000 Kilogramm trägt, braucht weniger stark zu sein als eine Kette für 10000 Kilogramm. Eine Säule aus Gußeisen wird anders aussehen müssen als eine solche aus Walz-, beziehungsweise Schmiedeisen. Wie sie aussehen muß in dem einen oder anderen Material, muß der entwerfende Ingenieur wissen; „er muß wissen, wie etwas gemacht werden kann", und darf der Werkstatt, der die Umsetzung seiner Zeichnungen in Eisen und Stahl obliegt, nichts Unmögliches zumuten. Dieser ganze Apparat muß sich so vor dem geistigen Auge des schöpferischen Ingenieurs entrollen und muß, bevor dieser den ersten Strich gemacht hat, die Gedanken in bestimmte Bahnen drängen, so daß sie sich schon bei ihrem ersten Auftauchen als Bürger der technischen Welt ausweisen. Und jede neue Phase der Entwicklung rollt wieder neu die Frage auf, wie die Gedanken sich in diese Welt schicken. Wenn die Formel versagt — wenn irgendeine neue fremde Einrichtung bedingt wird —, dann muß die Findigkeit einsetzen und dem breitspurigen Rad einen neuen Weg bahnen. Alle diese Gedankenarbeit, diese stete Wechselwirkung von Gedanken, Stoff und Zweck, das Neuerschaffen — das Anlehnen, Zurückgreifen auf Ähnliches und Erprobtes, das Bedenken — Berechnen und Gestalten ist Konstruieren — die Tätigkeit des Konstrukteurs, unter der sich leider der Laie meist nichts vorstellen kann. Konstruieren ist der Weg vom Gedanken mit der Vorstellung des Zweckes zu seiner Festhaltung als Zeichnung, die das Gebilde zur Zweckerfüllung nach Form, Größe und Stoff ausführbar festlegt. Von ihr nehmen die Bearbeitungsmethoden und Herstellungsarbeiten ihren Ausgang, und zwar so, daß fast an jedem technischen Erzeugnis die ganze Reihe der Bearbeitungssysteme zur Anwendung kommt, wie es später an verschiedenen Beispielen dargestellt werden soll, nachdem die Form-gebungs- und Bearbeitungsmethoden und Einrichtungen im einzelnen besprochen sind. —

Das Gießen

Unter „Gieße n" versteht man das Eingießen flüssigen Metalls in eine entsprechende Form, deren Gestalt das Metall beim Erstarren annimmt und behält. Es sind also zwei Hauptarbeitsvorgänge zu unterscheiden: das F 0 r m e n und das Gieße n. Der Ausgangspunkt für die Form ist wieder die Zeichnung. Nach ihr macht der Schreiner meist aus Holz ein Modell, das ein getreues Abbild des anzufertigenden Gegenstands darstellt. Das Modell wird in den

besonders zusammengesetzten Formsand oder in das Formmaterial so eingebettet, daß alle Vertiefungen von Sand ausgefüllt werden. Wenn dann das Modell entfernt wird, bleibt eine entsprechende Vertiefung bestehen, in die das verflüssigte Metall gegossen wird. Für jeden neuen Abguß muß nach dem Modell eine neue Form gemacht werden; man bezeichnet daher diese Formen als verlöre neFormen im Gegensatz zu festen Formen aus Eisen, Stahl, Messing oder Guß, die meist nur für leicht schmelzbare Metalle zur Anwendung kommen.

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Abb. 356. Herdform einer Platte

Die einfachste Art der Sandformerei ist die Herdformerei. Auf dein Fußboden der Gießerei wird ein Sandhaufen ausgebreitet, in den man das Modell M eindrückt, bis es überall von Sand umgeben ist, wie Abb. 356 zeigt. Der Sand wird dann ringsum, besonders am Rand bei b, festgestampft und so abgestrichen, daß er mit der Modellkante abschneidet. Bei a wird ein Eingußkanal angeschnitten, durch den das Eisen in die Form gegossen wird. Durch einen eingeschraubten Handgriff d kann das Modell vorsichtig senkrecht nach oben herausgezogen werden. Es ist klar, daß nach diesem Verfahren nur Gegenstände, die an e i n e r Seite ausgestaltet sind, also mit einer ebenen Fläche, wie Platten, Stäbe usw., hergestellt werden können, so daß das Gebiet der Herdformerei von vornherein sehr eingeschränkt ist.

XV.

Das allgemeiner zur Anwendung kommende Verfahren ist die Kaste n-formerei. Die Form wird hier durch zwei oder mehrere aufeinanderpaffende Rahmen A und B (Abb. 358) gebildet. Das abzuformende Stück, zum Beispiel ein runder Deckel E, wird auf eine Holzplatte gelegt und der Unterkasten A darauf gesetzt (Abb. 357). Es wird dann Formsand aufgeschüttet, der ganze Kasten vollgestampft und der über die Kastenränder hervorragende Sand abgestrichen. Nun wird der Unterkasten mit der Holzplatte umgedreht und der Oberkasten B so darauf gesetzt, daß seine Stifte in die Ösen eingreifen. Der Oberkasten wird dann ebenfalls mit Sand aufgeschüttet und dabei der Holz-pflock C, wie aus Abb. 358 ersichtlich, mit eingestampft. Er wird später auS dem vollgestampften Kasten herausgenommen und ergibt so die Eingußöffnung für das flüssige Metall. Außerdem müssen noch, um der Luft den Austritt zu gestatten, sogenannte Windpfeifen D vorgesehen werden. Der Oberkasten wird nun vorsichtig und durch die Stifte gerade geführt abgehoben und mit der Unterseite nach oben auf den Boden gesetzt. Im Unterkasten wird noch der Einlaufkanal ausgeschnitten, und das Modell kann nun vorsichtig, nachdem es durch leichtes

Gegenklopfen etwas gelockert ist, herausgehoben werden. Dann wird mit einem entsprechenden Werkzeug, wenn nötig, die Form nachgebessert, mit Kohlenstaub eingestaubt und der Oberkasten wieder aufgesetzt, so daß die Form, die je nach dem Formmaterial noch getrocknet wird, zum Gießen fertig ist.

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Abb. 358. Cinformen eines runden Deckels

Die wenigsten Maschinenteile oder Gußstücke sind nun wie das angeführte Beispiel so einfach gestaltet, daß sie sich ohne besondere Umstände sozusagen direkt im Sand abdrücken lassen. Wenn die Wandungen Nischen, Löcher oder Vorsprünge ausweisen, kompliziert sich sofort das Verfahren. Es ist klar, daß sich nur die äußere Oberfläche eines Gegenstands in der Form wiedergibt. Wenn das betreffende Stück Hohlräume besonderer Gestalt oder Löcher besitzt, müssen hierfür besondere „Kerne" in die Form eingelegt werden. Das einfachste Beispiel ist das Abformen einer gewöhnlichen Büchse. Das aus zwei halbrunden Hälften bestehende Modell (Abb. 359) hat die Form eines Zylinders, der an den beiden Stirnseiten kurze zylindrische Ansätze A von dem inneren Durchmesser der Büchse, sogenannte Kernmarken, trägt. In der Form entstehen also an Stelle der Kernmarken runde Ausnehmungen, die dem „Kern" zur Auslage dienen. Der Kern wird unabhängig von der Form in einem sogenannten Kernkasten hergestellt. Der Kernkasten ist hier ein zweiteiliger Kasten (Abb. 360), in jeder Kastenhälfte mit einer halbrunden Ausnehmung. Die walzenförmige Höhlung wird mit Formsand angefüllt und so der Kern gemacht. Der Kern muß immer eine solche Festigkeit haben, daß er aus dem Kernkasten herausgenommen und in die Form eingelegt werden kann. Man stampft deshalb Eisendrähte oder -stäbchen in die Kerne mit ein oder bildet bei komplizierteren Kernen ein ganzes, der Form sich anpassendes Drahtgerippe. Bei geraden und einfachen Kernstücken genügt die Auslage an beiden Enden wie bei der Büchse; bei gebogenen oder anders geformten Kernen müssen besondere Krrnstützen dem Kern einen Halt geben und die Hohlräume, die er mit der Formwandung bilden soll, sichern. Der gebogene Kern eines Rohrkrümmers würde

sich beispielsweise in der Mitte aus die untere Form aussetzen oder durch den Druck des flüssigen Metalls nach oben gehoben werden. An beiderlei Absichten muß er durch Kernstützen, nagelähnliche Distanzstückchen mit beider-seitigenKöpsen, am besten aus dem zu gießenden Metall, gesichert werden.

27

S.d.T.i.

Das flüssige Metall ist ein williger Stoffe es füllt entgegenkommend die verschiedenartigst gestalteten Formen auch nur muß ihm die Form überall freien Weg lassen. Die Frage des Gießens ist also immer zuerst eine Frage des richtigen Formens. Und wenn auch der Techniker aus leichte Formarbeit nach Möglichkeit Rücksicht nimmt, indem er die Flächen des Modells konisch gestaltet, so daß sie leicht aus dem Sand herauszuheben sind, indem er möglichst glatte Oberund Innenflächen bildet und entbehrliche Profilierungen und Ansätze vermeidet, immer kann er nicht der Formarbeit Zugeständnisse machen, und besondere Verhältnisse, die Vermeidung zu vieler Einzelteile usw., führen oft zu recht komplizierten Gußstücken, in denen eine ganze Reihe von Kernen und Kernstücken ineinandergeschachtelt werden muß. Wandstärken von 4 und 5 Millimeter müssen dabei mit Sicherheit herauskommen. Zu solchen Arbeiten gehört eine geschickte und sichere Hand, und es ist interessant, zu sehen, wie behutsam die Former ihre Kerne behandeln, wie ihr ganzes Gefühl damit rechnet, daß sie „aus Sand gebaut" haben, und daß der ganze Bau mit allen seinen Winkelgängen feststehen muß, denn nur wenige Sandkörnchen, die sich lösen, ein Kern, der sich zur Seite neigt, führen ein vollständiges Mißlingen des Gußstücks herbei. Solche Ausgaben stellt die Technik in Fülle; denken wir nur an das Abgießen von Dampfzylindern mit Schieberkasten, von Dampfmaschinenrahmen, von kleinen Motorzylindern für Explosionsmotoren, von Gehäusen für alle Arten von Maschinen und anderes mehr. Aber auch das Kunstgewerbe gibt der Formerei manche Unbequemlichkeit, denn hier fehlt der fürsorgliche Techniker, der schon beim Entwurf die Gießereibedürsniffe berücksichtigt. Der Kunstguß kann naturgemäß vielfach keine Zugeständnisse an die Formereitechnik machen. Die Formtreue ist hier Alleinzweck, und es geht schlechterdings nicht an, die Nase einer Denkmalsfigur aus Gießereirücksichten zu verbreitern. Der Former muß die Grundform respektieren und zusehen, wie er sich mit ihr abfindet. Das Haupt-aushilssmittel ist die Anwendung von Kernstücken, wie sie immer verwendet werden, wo seitliche Profilierungen, tiefliegende oder übergearbeitete Stellen oder Unterschneidungen an Modellen vorkommen, die ein Ausheben des Modells nicht zulassen, ohne die Form zu verletzen oder ganze Stücke auszubrechen. Man schneidet zu diesem Zweck an der betreffenden Seite aus der Form eine Höhlung aus, so daß die ganze Verzierung seitlich sreiliegt. Dann formt man ein ballenartiges Stück seitlich an, läßt jedoch so viel Spielraum, daß es noch seitlich abgezogen werden kann. Das „Kernstück" wird dann vor Herausnahme des Modells zuerst weggezogen und behutsam zur Seite gelegt. Nun kann das Modell ohne Schwierigkeit herausgehoben werden. Das Kernstück wird schließlich wieder an seine Stelle in die Form gesetzt, der Hohlraum, der noch verblieben war.

Abb. 360. Kernkasten für den zylindrischen Kern einer Büchse

ausgefüllt, so daß jenes fest in die Form gedrückt werden kann, und die Form fertiggemacht. In ausgedehnterem Maße bedarf man solcher Kernstücke zur Herstellung figürlicher Gegenstände, zum Beispiel einer Reliefbüste (Abb. 361).

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Die ganze Begrenzungöfläche des Kopfes wird hier durch zehn Kernstücke a bis k gebildet, am Munde, dem Auge und den Haaren liegen weitere zehn Kernstücke 1 bis u.

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Abb. 361. Form einer Münze mit Reliefbüste

Über diesen Kernstücken wird dann die weitere Form aufgestampft, die also nur den noch frei gebliebenen Teil des Reliefs abformt. Beim Abheben des Formkastens bleiben die Kernstücke am Modell haften und müssen einzeln abgezogen und in die Hauptform an die richtige Stelle eingesetzt werden. Die Kernstücke werden selbstverständlich befestigt und die Berührungstellen so gut als möglich verstrichen. Es bleiben trotzdem Fugen bestehen, die sich im Guß als sogenannte Nähte kenntlich machen. Der Kenner findet sie sofort heraus; besonders an den sogenannten imitierten Bronzen, bei denen sie meist schlecht entfernt sind, sind sie deutlich wahrnehmbar. Die Gußform für eigentlichen Figurenguß besteht vollständig aus Kernstücken, für die die Hauptform nur noch die Auflage bildet. Die Kernstückarbeit ist immer mühsam und schwierig, und es wäre falsch, ihre

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Anwendung zu übertreiben. Es ist aus Herstel-lungörücksichten oft bequemer, einzelne Teile der Figur abzutrennen, sie separat zu gießen und später an das Gußstück anzuflicken. Abgetrennte Arme und Beine, Kopf -unb Rumpf sind in der Kunstgießerei alltägliche Grausamkeiten, die aber dem also Behandelten den Weg zur Unsterblichkeit nur erleichtern.

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Ein brauchbares Formmaterial muß bildsam sein, das heißt, es muß sich leicht in die durch das

Modell bestünmte Fowr bringen lassen, es darf bei der Schmelztemperatur des zu gießen den Metalls nicht schmelzen, an dem Gußstück „anbrennen" oder durch das fließende, flüssige Metall angegriffen werden. Es muß ferner durchlässig sein, das heißt, es muß genügend locker oder porös bleiben, um die beim Gießen mitgerissene Luft oder die entstehenden Gase durchtreten zu lassen, dabei aber widerstandsfähig genug bleiben, um bei dem Druck des flüssigen Metalls seine Form zu bewahren. In diese Aufgabe teilen sich die Grundstoffe Quarzsand und Ton.

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Abb. 363. Zahnräderformniaschilie

Ton ist bildsam, aber undurchlässig, Quarzsand ist durchlässig, aber nicht bildsam. Ihre Mischung gibt den rechten Grundton. Nach der Zusammensetzung unterscheiden wir Formsand mit92Prozent Quarzsand und etwa 5 Prozent Tonerde,

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Masse mit 85 Prozent Quarzsand und 10 Prozent Tonerde und Lehm.

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Das am häufigsten ver-verwendete Formmaterial ist der Formsand. In der Regel wird er in verschiedener Zusammensetzung gebraucht; stärker ton: haltiger,sogenannter fe t-terer Sand wird als obere Schicht auf das

Modell gestreut, mit magerem Formsand wird dann die Fornr ganz aufgefüllt. Die Sauberkeit des Gusses ist jeweils von der richtigen Sandmischung und Feuchtigkeit abhängig, für die es keine allgemeine Regel gibt.

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Die richtige Aufbereitung des Sandes — das Mahlen, Mischen und Durcharbeiten und die Herstellung eines gleichmäßigen Materials — ist, besonders für Maschinenformerei, eine der wesentlichsten Grundlagen. Hier entscheidet die praktische Erfahrung und das Gefühl des Gießers.

Abb. Z65. Herdringe in Etagengnß

Der feuchte und bildsame Formsand ist meist nicht ausreichend luftdurchlässig, weshalb die meisten Formen vor dem Gießen erst getrocknet werden müssen, damit der Ton luftdurchlässig wird. Es muß also umso stärker getrocknet werden, je tonhaltiger der Formsand ist. Transportable Gußformen werden hierzu in besondere Trockenkammern gebracht; für größere Gußformen bringt man transportable Trockenvorrichtungen, im einfachsten Fall Kokskörbe, unter die Formen. Das gleiche gilt für Sandkerne, die auch starker Trocknung bedürfen.

M a s s e hat vor dem Formsand größere Bildsamkeit und höhere Feuerfestigkeit voraus, deshalb findet sie für schwierig auszuhebende Stücke, für Herstellung des Stahlformguffes Anwendung. Die Behandlung deckt sich ganz mit der des Formsands.

Den höchsten Grad der Bildsamkeit besitzt der L e h m. Er verlangt jedoch eint vollständig von der bisher geschilderten Formerei abweichende Verarbeitung, die umständlicher und teurer ist. Deswegen werden die Lehmformen nur dort verwendet, wo Sand- und Maffeformen nicht brauchbar sind. Das ist zum Beispiel beim Kunstguß häufig der Fall. Die vielen Kernstücke sind im bildsamen Lehm weniger empfindlich und zerbrechlich als in Formsand. Meist wird Lehm ganz ohne Modelle geformt, und die Gußform wird aus freier Hand mittels Schablonen und Meßwerkzeugen hergestellt. Dabei wird der Lehm nicht wie der Formsand aufgestampft, sondern mit Wasser zu dünnem Brei angerührt und a u f g e st r i ch e n. Die Lehmformerei ist die älteste Formmethode. Ein in technischem und literarischem Sinn klassisches Beispiel dafür ist der G l o ck e n g uß.

Auf einem Fundament wird eine senkrechte Achse aufgestellt, um die, der Glockensorm sich nähernd, aus Lehmziegeln der K e r n ausgebaut wird. Daraus werden mehrere Schichten Lehm ausgetragen, bis die durch die Schablone gegebene Form des KernS vorhanden ist. Die Schablone ist, wie aus der Abb. 362 ersichtlich, ein um die Achse drehbares profiliertes Brett, nnt-tels dessen der Lehm in die richtige Form gebracht wird. Aus die geglättete Form wird dann eine weitere Schicht n von der Stärke der Glocke — das sogenannte „Hemd" oder der Mantel — ausgetragen und darüber schließlich der Außenmantel r gebildet. Jede einzelne Formschicht wird nach dem Aufträgen getrocknet; der Mantel wird noch mit Stäben und Reifen versteift. Der fertiggestellte Mantel muß vorsichtig abgehoben werden, was durch eine auf das Hemd aufgetragene dünne Jsolierwachsschicht bereits vorbereitet wurde. Dann wird das Hemd losgelöst und der nochmals getrocknete Mantel wieder aufgesetzt. An Stelle des Hemdes entsteht jetzt ein Spielraum, der die eigentliche Gußsorm, aus der sich der metallene Kern herausschälen soll, bildet. Wohl, nun kann der Guß beginnen!

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Abb. 366. Hydraulische Formmaschine mit Wendeplatte

Das Beispiel des Glockengusses hat uns zur sogenannten Schablonen-s 0 r m e r e i geführt, die auch in der Sandformerei ausgedehnte Anwendung findet. Sie ist überall durchführbar, wo es sich wie bei der Glocke um runde, symmetrische, sogenannte Rotationskörper handelt, für die dann mit sehr einfachen Mitteln eine gute Form gemacht werden kann. Zur Herstellung bedarf es nur eines Brettes, dessen Rand dem Profil des zu formenden Gegenstands entsprechend zugeschnitten ist. Das Brett wird an einem Kurbelarm befestigt und erzeugt bei seiner Bewegung um die Achse die Hinrisse des zu formenden Stückes, des Rades oder der Seilscheibe oder der Zylinder, Ringe, Walzen usw. Auch die äußeren Umrisse von Zahnrädern können mit Schablonen geformt werden; die Ausbildung der Zähne wird dann mit einer besonderen Maschine (Abb. 363) vorgenommen. Zur Ausbildung der Zähne dient ein Modellstück, das nur zwei

bis drei Zähne darstellt, und das mittels des drehbaren Armes über den ganzen Umfang gedreht werden kann, so daß sich immer die Zähne aneinandersetzen.

Ein Arbeitsvorgang kommt der „M echanisierung" entgegen, wenn er eine stets sich wiederholende, immer gleichartige Arbeit bezweckt. Dieser Bedingung entspricht die Formarbeit, deren Wesen Formverschiedenheit ist, ganz und gar nicht, und eS ist darin der Grund zu suchen, daß die F 0 r m m a s ch i n e n erst verhältnismäßig spät und noch immer nicht in sehr ausgedehntem Maße in die Gießerei eingezogen sind. Wenn die Formverschiedenheit eine an sich gegebene Tatsache ist, so muß die Maschinenarbeit die aller Formarbeit gemeinsamen Handgriffe herausgreifen und ihre Durchführung vereinfachen und beschleunigen. Ein derartig gemeinsamer und sich immer wiederholender Vorgang ist das A b-hebenderForm, den auch die einfachste Formmaschine zum Gegenstand hat. Der wesentlichste Unterschied von der Handformerei besteht außer dem erwähnten Abheben in der Anwendung einer Modellplatte. Es wird hier nämlich nicht ein Modell zum Aufstampfen verwendet, sondern eine Platte mit reliefartigen Erhöhungen, die der in die eine Kastenhälfte gehörigen Modellform entsprechen. Auf diese Weise kann eine ganze Reihe kleinerer, in großer Anzahl anzufertigender Teile zu einer Formplatte vereinigt werden. Man erspart dabei also die Gruppierung der losen Einzelmodelle, man erspart die Her-

gußkanäle, da diese sich gleich an der Platte befinden^ und man hat ein schnelleres Arbeiten, weil Ober- und Unterkasten mit solchen Modellplatten geformt werden. Bei der einfachen Abhe-besormmaschine (Abb.z64)istdie Modellplatte auf den Tisch ausgeschraubt. Ein Fußtritt auf den auS der Abbildung ersichtlichen Hebel bewegt das Kreuzstück unter dem Tisch nach oben, zugleich

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Abb. 367. Universalformmaschine mit hydraulischem Preßkolben von Bopp 11. Reuther in Mannheim

vier an den Enden befindliche Stifte, die durch Löcher der Formplatte bis auf den unteren Rand des Formkastens durchgreifen, und die den fertig aufgestampften Kasten abheben. Hier kann

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Abb. 368. Rüttelformmaschine (Querschnitt)

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Abb. z6y. Rüttelformmaschine

also mit einer Platte nur immer eine Kastenhälfte aufgestampft werden; man geht daher weiter und bildet die Modell platte doppelseitig aus, so daß sie nach oben gerichtet den Oberkasten, nach unten die Formhälfte des Unterkastens repräsentiert. Die Platte wird dabei drehbar gelagert, so daß der aufgestampfte Oberkasten nach unten geschwenkt wird und dann auf der Rückseite der Platte des Unterkastens aufgestampft wird. Dann bewegt man die Formplatte nach oben, bis sie sich von dem unten liegenden Kasten abhebt, nimmt den Kasten fort, wendet wieder, setzt einen neuen Kasten auf, stampft auf, hebt ab usw. Eine noch günstigere Arbeitsweise ist dadurch zu erzielen, daß man den Kasten auf der Ober- und Unterseite mit Halbformen versieht und die Kasten zu beliebig vielen Etagen aufeinander setzt. Dabei bildet also die obere Seite jedes Rahmens milder unteren Seite des darüberliegenden eine vollkommene Gießform. Ein gemeinsamer Einguß führt von oben bis unten durch alle Kasten, so daß durch einen einzigen Trichter sämtliche Formen auf einmal gegossen werden. Auf diese Weise werden vorzüglich flache Stücke, dieingroßenMengen gebraucht werden, wie

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Abb. 370. Riemenscheibensormmaschine

Herdringe, Verzierungstücke, Gaökochherde, geformt. Aus Abb. 365 ist ersichtlich, wie in Etagenguß hergestellte Herdringe aus der Form kommen. Der in der Mitte durchgehende Stab ist der Einguß, von dem aus das Eisen den einzelnen Ringen durch kurze Eingüsse zufließt.

Die Maschineninvasion geht aber weiter und ersetzt das Aufstampfen von Hand durch Pressen der Form mit hydraulischen oder pneumatischen

Prcßkolben, die dann auch noch selbsttätig das Abheben der Form bewirken. Eine derartige Maschine stellt Abb.366 dar, aus der die Ausführung der Modellplatte und die damit hergestellten Gußstücke deutlich zu erkennen sind. Ahb.367 zeigt die schematische Schnittzeichnung einer Uni-versalsormmaschine von Bopp & Reuther in Mannheim. Bei Beginn der Arbeit wird ein leerer Formkasten F auf die Wendeplattelund ein Formkasten Fx aus den Wagen W gestellt. Dann wird F, wie dargestellt, mit Sand gefüllt und das Steuerventil geöffnet, wodurch sich der Preß-kolben K mit Wagen W und Formkasten Fx nach oben bewegt, wobei er die Wende-

platte und den Kasten F mitnimmt, bis dessen Sandfüllung gegen die Gegenplatte G gepreßt wird. Hierauf werden beide Kasten durch die Klammern h mit der Platte fest verbunden, das Steuerventil umgestellt, wodurch der Kolben zurücksinkt. Der dabei mit zurückgehende Kastenkomplex kommt auf die Stellringe s zur Auflage und kann dann gewendet werden, damit der leere Kasten nach oben kommt, wo er ebenfalls mit Sand gefüllt und gepreßt wird. Nach erfolgter Pressung wird der untere Kasten von der Wendeplatte losgekuppelt, so daß der heruntergehende Kolben ihn nach dem Aufsetzen der Wendeplatte auf die Stellringe mitnimmt, also von der Modellplatte abhebt. Hierauf wird die Wendeplatte wieder gedreht und wie vorher weitergepreßt, so daß stets beim Aufgang des Kolbens ein Kasten gepreßt, beim Niedergang ein Kasten abgehoben wird.

Der hydraulische Preßdruck hat den Nachteil der „Maschinenarbeit". Er führt zu einer zu gleichartigen Verdichtung des Formsandes, kann sich den verschiedenen Modellformen nicht so anpassen, wie das Arbeiten mit dem Handstampfer, der mit einem gewissen regulierenden Gefühl hier fester, dort loser stampft. Man hat daher ein anderes, maschinell auszuübendes Verfahren auf dem Umstand aufgebaut, daß Sandkörner durch R ü t t e l n in eine verdichtete Lagerung gebracht werden, wobei die Verdichtung aber lockerer und durchlässiger bleibt und eine natürliche Anpassungsfähigkeit an die Form eintritt. Das Wesen einer solchen Rüttelformmaschine ist aus Abb. 368 und 369 erkennbar. Die unten rechts eintretende Luft hebt einen Kolben und den darauf ruhenden Formkasten hoch, bis der Kolben mit seiner Unterkante den Luftaustritt unten links freigibt und durch sein Gewicht auf den Boden zurückfällt. Damit schließt er den Luftaustritt ab, während der Lufteintritt wieder geöffnet wird, das Spiel also

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Abb. Z72. Kupolöfen und Gießpfannen

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Abb. 3Z3. Arbeiten am Konverter einer Stahlgießerei

von neuem beginnt. Auf diese Weise wird der Kolben in eine schnelle, „rüttelnde" Bewegung gebracht (etwa hundert- bis Hundertfünfzigmal in der Minute)^ wodurch der Sand verdichtet wird. Abb. 369 zeigt eine Rüttelformmaschine der Badischen Maschinenfabrik in Durlach mit einer mechanischen Abhebe- und Wendevorrichtung.

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Abb. 374. Blick in eine Konverter-Stahlgießerei

Bei den bisher beschriebenen Formmaschinen wird das Modell natürlich unerbittlich aus dem Sande gezogen, und wenn cs sich nicht willig löst, muß der Sand mitgehen. Aus diesem Grunde sind nur leicht aushebbare Formen so zu verarbeiten; ganz senkrechte Flächen, wie zum Beispiel der dünne Radkranz einer Riemenscheibe, lassen sich nicht sauber herausziehen. Diesen Übelstand beseitigt das sogenannte D u r ch z u g v e r fa h r e n, bei dem das an sich bewegliche Modell in die Formplatte zurückgezogen wird, wobei also die Formränder an der Platte gehalten und deshalb nicht beschädigt werden können. Abb. 370 zeigt eine Riemenscheibenformmaschine. Der heraustretende Radkranzring kann durch Drehung am Handrad in den Tisch zurücktreten, so daß er die aus den aufgeklappten Formkasten ersichtliche glatte und saubere Ringfläche hinterläßt.

In vollständig hiervon abweichender Weise arbeiten die Zentrifugalgießmaschinen. Hier wird flüssiges Eisen in eine sich schnell drehende zylindrische metallische Hohlform gegossen, und es entsteht dann unter der Zentrifugalwirkung durch das an der zylindrischen Außenwand haftende Eisen ein Hohlzylinder. Die Wandstärke des Zylinders ist nur durch die Menge des zugeführten Eisens begrenzt. Durch Auseinandernehmen der mehrteiligen Form wird das Gußstück herausgenommen. Das Verfahren hat den Vorteil, daß daö Material unter dem Einfluß der Fliehkraft stark verdichtet wird.

Ganz in Maschinenarbeit einfangen läßt sich die Formarbeit doch nicht, und der bedächtigen und überlegenden Handarbeit bleibt ein großes Feld. Immerhin bringt auch hier die maschinelle Kraftleistung Erleichterung und Steigerung der Leistungsfähigkeit, wie beispielsweise durch die Anwendung des „Preßluft-stampfers" der Deutschen Niles-Werkzeugmaschinenfabrik in Oberschöneweide-Berlin (Abb. 371), der Maschinenarbeit vollbringt, ohne die führende Hand zu entbehren.

Was wird nun in allen diesen Formen gegossen? Am meisten Gußeisen. Es wird der Gießerei als graues oder weißes Roheisen in sogenannten Masseln geliefert und in besonderen Kupolöfen (Abb. 372) geschmolzen. Ein solcher Ofen besteht auö einem unteren Teil, dem Herd, an den sich ein zylindrischer Teil, der Schacht, und ein sich verjüngender Teil, die Esse, anschließt. In den Schacht werden von oben abwechselnd Kohle und Eisenstücke eingefüllt und von unten Wind eingeblasen. Das geschmolzene Eisen sammelt sich auf der Herdsohle und wird in Gießpfannen und aus diesen in die Gußformen abgelassen.

Ein Mittel, die Qualität des nur eine sehr bescheidene Festigkeit besitzenden Gußeisens zu verbessern, „stahlähnlicher" zu machen, ist das sogenannte Tempern oder Glühfrischen. Das Verfahren beruht darauf, einem Gußstück aus Roheisen den Kohlenstoff zu entziehen, es damit zu einem kohlenstoffärmeren, schmiedeisenähnlicheren Material zu machen. Zu diesem Zwecke werden die Gußstücke in sauerstoffabgebenden Substanzen (gepulvertem Eisenoxyd) einem andauernden Glühen ausgesetzt, wodurch der vorher spröde Gegenstand schmiedbar wird.

Will man hier das Material nachträglich weicher machen, so gibt es anderseits Verwendungsgebiete, die besondere Härte verlangen. Hierzu dient ein Verfahren, das sich darauf gründet, daß Roheisen bei plötzlichem Erstarren weiß, das ist hart, Hartguß, wird. Man gießt dazu das Eisen in Formen, die an den zu

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Abb. 375* Stahlgießerei der Friedrich Krupp Aktiengesellschaft in Essen a. d. Ruhr

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Abb. 376. Hintersteven für den Dampfer „Zeppelin". Ausgeführt von der Friedrich Krupp Aktiengesellschaft in Essen a. d. Ruhr

härteitden Stellen aus Metall bestehen, das dem flüssigen Metall rasch die Wärme entzieht und es dadurch abschreckt und hart macht.

Noch höheren Qualitätsforderungen ist nur durch direktes Vergießen voit schmiedbarem Eisen zu genügen. Erst AlsredKrupp gelang es 1851, einen 2000-Kilogramm-Stahlblock aus dem Tiegel zu gießen; den eigentlichen Stahlguß verdanken wir dem ehemaligen Leiter des Bochumer Vereins, Jakob

Meyer aus Dünningen. Heute wird der Flußstahl aus Siemens-Martinöfen und Bessemerbirnen ähnlichen Konvertern vergossen (Abb. 373 und 374). Als Formmaterial dient wegen der höheren Schmelztemperatur nur Masse; infolge der größeren Zähflüssigkeit ist kein so sauberer oder ganz dünnwandiger Guß möglich. Abb. 375 veranschaulicht die Kruppsche Stahlgießerei und Abb. 376 einen aus dieser hervorgegangenen Hintersteven für den Dampfer „Zeppelin". Seine ganze Höhe beträgt 13 Meter, sein Gewicht etwa 56 100 Kilogramm. Die Entfernung von Mitte bis Mitte Schraubenwelle beläuft sich aus 6,3 Meter, die ganze Länge aus 8,665 Meter. Einen kleineren, aber immerhin bedeutenden Anteil an Gußmaterial bilden die Metalle: Messing (die Kupfer-Iinklegierungen), die Bronzen (Kupser-Iinnlegierungen) und neuerdings Aluminium, das in geeigneter Legierung hohe Festigkeiten ausweist. Für Massenartikel aus Metall kommt das sogenannte „Spritzgußverfahren" (Veederguß) immer mehr in Ausnahme. Bei dem Spritzguß preßt man geschmolzenes Metall unter hohem Druck in metallene Druckformen. Diese Formen sind sauber graviert, so daß die feinsten Teilchen hergestellt werden können, ohne der Bearbeitung zu bedürfen; Abb. 377.

Alle Gußstücke müssen, bevor sie weiterer Verarbeitung zugänglich gemacht werden, von dem an ihnen anhaftenden Sand gereinigt, geputzt werden. Sie werden dazu mit Drahtbürsten und Werkzeugen von Hand gereinigt, oder durch einen scharfen Sandstrahl angeblasen, oder aber in rotierende Trommeln gebracht, in denen die Stücke durcheinander fallen, sich gegenseitig stoßen und blank scheuern. Oder sie kommen in Säurebäder, die die Verunreinigungen in schlecht zugänglichen Kanälen auslaugen. Etwa noch anhaftende Vorsprünge

Abb. Z77. Zahlen- und Triebräder für Zählwerke, a—e etwa natürliche Größe, f—h etwa

anderthalb natürlicher Größe

werden abgefeilt oder an Schleifsteinen abgeschliffen. Dabei wird das Gußstück auf Fehler geprüft, die gesunden Stücke werden weitergegeben und die fehlerhaften ausgeschieden.

Das Schmieden und Pressen

„Man muß das Eisen schmieden, solang es warm ist." Diese Grundregel des Schmiedens hat es zu sprichwörtlicher Volkstümlichkeit gebracht, ein Beweis, daß der Arbeitsvorgang als allgemein bekannt vorausgesetzt werden darf. Wer hat nicht schon einmal gelegentlich einen Schmied bei der Arbeit gesehen! Im schlechtesten Fall im Theater den Waffenschmied Siegfried, der vor unseren Augen „Rötung, das neidliche Schwert" schmiedet und damit den Amboß in zwei Stücke trennt, eine Leistung, die dem technisch geschulten Zuschauer eher schlechtes Amboßmaterial als die Riesenkraft Siegfrieds zeigt. Hier ist also für exakte technische Auslegung nicht viel zu profitieren, und wie immer in der Oper, wo die Begriffe fehlen, stellt zur rechten Zeit der Ton sich ein und belebt melodisch die Hammerschläge des schlechten Schmieds!

Das Schmiedehandwerk in seiner einfachen Ausübung bedarf nur geringer Hilfsmittel: Schmiedefeuer, Amboß, Hammer und Zangen. Die geläufigste Form des Schmiedefeuers ist das Wandfeuer (Abb. 378). Wir sehen an die Wand des Gebäudes angebaut einen gemauerten Herd, der oben die Feuergrube zur Aufnahme der Kohlen hat. Das Feuer wird durch den angedeuteten Windfang mit Gebläseluft durch einen Blasebalg oder einen Ventilator angefacht, die Feuergase strömen durch den über der Grube befindlichen Rauchfang in den Schornstein. Vor dem Feuer steht der Löschtrog zum Ablöschen der erwärmten Schmiedestücke. Daö Schmiedefeüer hat in dieser Form oder freistehend als sogenanntes Rundfeuer (Abb. 379) dem Wandel der Zeit getrotzt, und fast alle Verbesserungsabsichten gingen an ihm vorüber, ein Beweis, daß es seinen Zweck nicht schlecht erfüllt hat, und daß man an seine Mängel gewöhnt war. Erst neuerdings hat man wieder erkannt, daß die Herde mit den großen Rauchfängen

doch recht umfangreiche, raumsperrige Gebilde sind, die die Werkstatt verdunkeln und immer mit Rauch und Ruß erfüllen. Diese Übelstände sind durch die modernen Schmiedefeuer mit unterirdischer Rauchabsaugung beseitigt (Abb.3 80). Aüch^-wsnn derartige Feuer in größerer Anzahl aufgestellt werden, bleibt die Schmiede übersichtlich, wie man es für

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jede andere Arbeitstätte als selbstverständlich voraussetzt.

Abb. Z7y. Rundfeuer

DaS im Schmiedefeuer auf Glühhitze erwärmte Werkstück wird beim Schmieden durch Schläge bearbeitet; der Amboß dient als Unterlage, der Hammer als Werkzeug. Die Formveränderung kann in verschiedener Weise vorgenommen werden. Das „Strecken" oder Ausschmieden bezweckt, ein Stück zu verlängern, während sein Querschnitt verringert wird. Das Stück wird dabei unter ständiger Wendung mit dem Hammer bearbeitet. Die entgegengesetzte Wirkung hat daö „Stauche n". Das Stück soll verkürzt, der Querschnitt dabei vergrößert werden. Man wendet es an, um an Stangen die Enden zu verdicken, um Köpfe anzustauchen usw. Im allgemeinen sucht man die betreffende Form lieber durch Ausstrecken eines dickeren Stückes als durch Anstauchen eines dünneren zu erreichen. Sehr wichtig für die Schmiedearbeit ist das „Biegen", das mit dem angewärmten Eisenstück leicht möglich ist und der Schmiedetechnik große Formabweichungen gestattet. ^Durch kleine Hilfsmittel, wie in den Amboß gesetzte Dorne oder Formhilfstücke, erleichtert man sich die Arbeit. Zum „Abhauen" eines Stückes dient ein „Schrotbeil", mit

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dem das auf den Amboß gelegte Werkstück abgeschlagen wird, oder ein beilartig geformtes Stück wird in ein Loch des Ambosses eingesetzt und das Schmiedestück daran abgeschlagen. Durch Eintreiben eines zugespitzten Werkzeugs kann ein Loch in einem Schmiedestück hergestellt werden.

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Abb. 380. Modernes Schmiedefeuer mit unterirdischem Rauchabzug

In der Regel werden für ein Schmiedestück die verschiedenen Methoden kombiniert; es wird zuerst vielleicht an einem Ende ausgestreckt, das Ende umgebogen, ein

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Abb. 381. Alter Stielhatnmer der Kruppschen Gußstahlfabrik in Essen a. d. Ruhr

Kopf daran gestaucht, das dickere Ende mit dem Schrotbeil gespalten und die Enden senkrecht auseinandergebogen; dann hat man eine Art Wandhaken geschmiedet. Es ist Sache der Erfahrung, die Operationen so auseinander folgen zu lassen, daß die schließliche Form am schnellsten erreicht wird. Immer ist es eine elementare Schmiederegel, mit möglichst wenig Erhitzungen des Werkstücks auszukommen, denn jede neue Anwärmung bringt Zeitverlust, verteuert also die Arbeit und verschlechtert sie vielleicht noch, denn zu häufige Erwärmungen können das Material ruinieren. Das Schmieden gehört zu jenen Arbeiten, die schnelles Zugreifen erfordern ; man muß eben das Eisen schmieden, solange es warm ist! Der Schmied darf kein säumiger, langsamer Arbeiter sein; flink, gewandt in seinen Bewegungen, rasch in seinen Dispositionen, stark in seinen Schlägen. An diesem Zusammenwirken liegt es, daß die Schmiedearbeit so viel Anziehendes für uns hat, daß sie sozusagen zum Symbol der Arbeit überhaupt gemacht wird. Es ist die ursprünglichste Handarbeit, die harte Stoffe nach ihrem Wollen formt, die rechte Allegorie für den Staatsmann, dem man gern den Schmiedehammer in die Hand gibt; das „Glück-Schmieden" bildet ein Symbol für die Lebensbeherrschung — das „Reime-Schmieden" für die Wortsormgebung.

Im kleinen und für Sonderzwccke verlangt das Schmieden persönliche Betätigung, hoch ausgeprägte individuelle Geschicklichkeit — im großen ganzen aber ist cs nur die rohe FormgebungSarbeit durch Hammerschläge, die umso besser sind, je stärker sie sind. Da hat natürlich die Maschinenarbeit wieder ihr naheliegendes Recht beansprucht, und da das Schmieden ein seit Tausenden von Jahren bekannter Arbeitsprozeß ist, zählen die durch Maschinenkrast angetriebenen Schmiedehämmer mit den Mahlgängen und Pumpen zu den ältesten Arbeitsmaschinen. Wie vielfach in der Technik, ist auch der Maschinenhammer aus der direkten Übertragung des Handhammers hervorgegangen. Was ist auch naheliegender, als den Hammerstiel eines großen Hammers an einem Ende drehbar zu lagern und den Stiel am Schwanzende oder in der Mitte durch eine Daumenwelle zu heben und frei fallen zu lassen? Das ist die Grundform der Stielhämmer (Abb.381), die die Stille der einsamen Gebirgschmieden mit ihren Schlägen erfüllten. Sie wurden meist durch ein langsam bewegtes Wasserrad angetrieben, dessen Welle in die Schmiede hineinragte. Auf dieser Welle saßen die Hebedaumen — nockenförmige Ansätze — die beim Drehen den Hammerstiel faßten und, sich vorüberdrehend, ihn fallen ließen.

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Abb. z8r. Niemenfallhammer

Der Hauptübelstand dieser Hämmer besteht darin, daß die Hammerbahn nur beim Aufschlagen mit der Amboßbahn parallel liegt, so daß an einem zwischengelegten Schmiedestück keine parallelen Flächen entstehen. Um das zu erreichen, mußte der Hammer senkrecht von oben auf den Amboß treffen, also nicht mehr um einen Drehpunkt schwingen, sondern sich in einer Führung auf und ab bewegen. Der eigentliche Hammerkopf muß also hier in die Höhe gehoben werden und fällt dann frei herab. Das Anheben kann wieder durch Daumen wie beim Stielhammer geschehen; damit würde man aber die hier gegebene Möglichkeit einer größeren Fallhöhe nur schlecht ausnutzen können. Eine naheliegende Lösung ist es, den Hammerbär, wie man das Fallgewicht nennt, an einem Riemen über einer oben am Führungsgestell angebrachten Rolle entweder von Hand oder durch eine Winde, mit der der Riemen aufgewickelt wird, in die Höhe zu ziehen und den Hammerbär wieder frei zu geben, sobald die Verbindung der Rolle mit dem Antrieb gelöst wird. Bei einer anderen AuSführungs form (Abb.g82) wird die oben liegende Riemenrolle selbst durch Transmission angetrieben. Wenn man nun an dem freien Ende des Riemens

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Abb. 383. Horizontale Schmiedemaschine

kräftig zieht, so entsteht zwischen Riemen und Rolle eine solche Reibung, daß der Bär gehoben wird. Sobald man den Zug entsprechend mindert, daß die Reibung nicht mehr zur Mitnahme genügt, kann man den Hammer frei in beliebiger Höhe schwebend erhalten und ihn im gegebenen Moment, indem man den Riemen ganz freigibt, herabfallen lassen. Beim Herunterfallen wird dann das freie Riemenende nachgezogen, hindert dadurch den freien Fall und nützt sich durch Schleifen auf der drehenden Rolle erheblich ab. Man hat diesen Übelstand in verschiedener Weise durch Abheben des Riemens von der Rolle aufgehoben, oder man verwendet an Stelle des Riemens eine Holzstange, die mit dem Bär fest verbunden ist und zwischen zwei Reibrollen durchläuft. Werden die von der Maschine angetriebenen Rollen an die Stange angepreßt, so heben sie die letztere infolge der auftretenden Reibung hoch. Hebt man die Anpressung auf, indem man eine Rolle von der Stange abhebt, so fällt der Bär herunter.

Es läßt sich noch eine ganze Reihe von Lösungen für Hämmer, die von einer Transmissionswelle aus angetrieben werden, aufzählen. Man hat den Hammerbär zwangläufig mit Exzentern verbunden, so daß er sich wie der Kreuzkopf einer Dampfmaschine fortgesetzt hinund her bewegt,und man arbeitet dann,indemman das Schmiedestück dem horizontal hin und her gehenden Hammerkopf entgegenhält. Man bezeichnet diese Art Hämmer als Schmiedemaschinen (Abb. 383), Ihr Gebiet sind kleinere leichte Arbeiten; sie sind flinke Anschläger, und es bedarf einer gewissen Geschicklichkeit und Gewandtheit, die raschen Schläge dieser beweglichen Klopfgeister in richtiger Weise aufzufangen und zur Wirkung zu bringen.

Aber alle diese Mittel genügen nur für kleinere Arbeiten, und als die Aufgaben der Industrie wuchsen, da versagte der durch die Maschine angetriebene alte Stielhammer. Die neuen Aufgaben gingen „über seine Kraft". JameöNasmyth war es, der in der Not, als man von ihm eine Schiffswelle von den damaligen Rekorddimensionen von 60 Zentimeter Durchmesser und 22 Fuß Länge verlangte, den Geist des Dampfes zur Schmiedearbeit zitierte. Zwar hatte Watt schon an die Verwendung des Dampfes gedacht, sein Patent aus dem Jahre 1784 zeigt aber einen gewöhnlichen Stielhammer, dessen Stiel mit dem Balancier einer

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Abb. 384. Orrgmalskrzze zu dem Dampfhammer von James Nasmyth. Aus Matschoß, „Entwicklung der Dampfmaschine^

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Dampfmaschine auf und ab schwingt. Na-smyth hatte sich vom Stielhammer endgültig losgesagt und dachte an die direkte Hebung des Hammerbärs durch den Kolben eines Dampszylin-ders. Seine durch die schon erwähnten äußeren Umstände inspirierte Idee zeigt uns die Origi-

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Dokument über die Entstehung einer Erfindung, wie wir wenige besitzen. Wir sehen, daß über der Führung des Hammerbärs ein Dampszylinder ausgestellt ist, dessen Kolbenstange direkt mit dem Hammerbär verbunden ist, so daß der Hammerbär in die Höhe gehoben wird, wenn Dampf unter den Kolben tritt. Der erste Dampfhammer kam erst nach mehreren Jahren zur Ausführung, nachdem schon Schneider in Creuzot, angeregt durch die Nasmythsche Zeichnung, einen Dampfhammer gebaut hatte. Zu den ersten Versuchen diente ein aus einem Holzgerüst angebrachter alter Dampfzylinder, und es gelang, einen Bär von 2000 Pfund 4 Fuß hoch zu heben und mächtige, bisher nicht gekannte Schläge auf die glühenden Blöcke herabzuschicken.

Durch ein Ventil ließ man den Dampf solange in einen Zylinder eintreten, bis der Hammerbär in die gewünschte Höhe gehoben ward, und durch Auslassen des Dampfes gab man den Hammerblock zum Fallen frei. Zunächst wurde diese Steuerung durch einen Hebel von dem Arbeiter bedient. Es bedurfte dabei großer Geschicklichkeit und Aufmerksamkeit, um aus diese Weise regelmäßige Schläge auszuführen. Die Wirkungsweise war noch nicht imponierend, und Max Maria von Weber erzählt, daß die ersten Interessenten im März 1843, die Eigentümer des Eisenwerks zu Low Moor, davon sehr enttäuscht waren, und als sie John Nasmyth sagten, daß sie ihre Banknoten wieder mitnehmen würden, sprang er erregt aus und ries: „Legen Sie sie beiseite und noch zehnmal mehr dazu, und

sie sollen doch nicht ausreichen, uns den Tribut zu bezahlen, den wir von Ihnen noch erheben werden." Nasmyth hatte damit viel versprochen, aber nicht zu viel! In fieberhafter Tätigkeit gab sich das ganze Werk an die so gestellte Aufgabe, und schon nach fünf Monaten mußten die Eigentümer der Low Moor-Werke die mit Bedauern wieder mitgenommenen Banknoten für einen Dampfhammer mächtigster und vollkommenster Leistung einsenden. Aus dem unbeholfenen Geschöpf war ein Dampfhammer geworden, der, dem Druck einiger Finger gehorchend, auf und ab schnellte, auf halbem Wege umkehrte oder den Eisenblock nur berührte, kurzum dem leisesten Winke willig und spielend gehorchte. Dem Cheftechniker Wilson war der große Wurf der „automatischen Steuerung" gelungen, von der Crawdon, der Mitinhaber des Werkes zu Patricroft, sagte: „Die Erfindung hatte keine Kindheit, sie trat mit voller Wirkungskraft ins Leben, wie ein Produkt jahrelanger Studien und Erfahrungen."

Dieses Beispiel zeigt uns so recht instruktiv, wie der gutmütige Riese Dampf hier wieder die schwere Arbeit übernommen hat und der Mensch diese Riesenkraft spielend beherrscht, ganz von schwerer körperlicher Tätigkeit entlastet, nur „denkt und lenkt", seine ganze Aufmerksamkeit nur darauf konzentriert, daß er im rechten Moment und in richtiger Weise die ihm gehorchenden Kräfte wirken läßt. Die Beherrschung und Lenkbarkeit geht hier so weit, daß zu ihrer Demonstrierung Arbeiter gelegentlich ihren Kopf auf den Amboß gelegt haben und vor den entsetzten Zuschauern den Hammerbär auf und ab spielen ließen, ohne daß ihre Nase berührt wurde!

Im Prinzip ist diese automatische Steuerung so eingerichtet, daß ein Anschlag am Hammerbär einen anderen Anschlag an einer Steuerstange trifft und damit beispielsweise beim hochgehobenen Hammer das Dampfauslaßventil öffnet, so daß der Hammer herabfällt. Durch den je nach der Dicke des Stückes in anderer Höhe erfolgenden Aufschlag wird eine am Hammerbär gelagerte Klinke ausgelöst und damit auch das Auslaßventil geschloffen und das Einlaßventil geöffnet. Es

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Der Na-smythhammer

ist einfach wirkend. Durch den Dampf wird der Hammerbär gehoben und fällt durch sein Gewicht auf das Schmiedestück herab. Um die Wirkung zu erhöhen, war es naheliegend, das Herabfallen des Hammerbärs noch durch über den Kolben tretenden Dampf zu beschleunigen. Man nennt diese Konstruktion mit Oberdampf doppeltwirkend.

R. Säeten hat diese Wirkung dadurch erreicht, daß er den unter dem Kolben befindlichen Dampf, nachdem der Kolben gehoben war, übertreten ließ.

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Da bei seinem Hammer eine sehr starke Kolbenstange in Anwendung kam, war die Druckfläche auf die noch freibleibende Ringfläche unter dem Kolben kleiner als die obere, ganz zur Wirkung kommende Kolbenfläche, so daß also ein Überdruck nach unten eintrat, der den Hammerschlag bedeutend verstärkte. Die Steuerung war so eingerichtet, daß man auch ohne Oberdampf arbeiten konnte, wenn leichtere Stücke geschmiedet werden sollten.

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So wuchs das Werkzeug mit seinen größeren Zwecken und erhielt die aus Abb. 385 und 386 ersichtliche Form. Aber auch das so bearbeitete Material nahm unter der erdrückenden

Wucht der Hammerschläge andere Gestalt an. Für die erste Periode ihrer Wirksamkeit waren dieDampf-hämmer ein willkommenes Mittel, um Flußeisenblöcke durch das Ver-schmieden zu dichten und die Schlacke auszutreiben, zur Herstellung schwe- Abb. 388. Herstellung von Gesenkschmiedestücken

(Schraubenschlüssel und Doppelhebel)

rer Schweißeisenpakete, für die die leichten Stielhämmer nicht ausreichten. Davon hat die fortgeschrittene Hüttentechnik dem Hammer wieder einen Teil abgenommen, weil sie gelernt hat, schon durch den Guß selbst dichte und schlackenfreie Blöcke zu erzeugen, die keiner weiteren Bearbeitung bedürfen. Seine Hauptaufgabe, die eigentliche Schmiedearbeit als Formgebungsarbeit, ist dadurch nur noch mehr zum Ausdruck gekommen. Damit sind aber auch die Anforderungen an die Formgebung gewachsen, und die Erkenntnis ist immer weiter gedrungen, daß die Formgebung, die durch das Schmieden erreicht wird, bei der weiteren Verarbeitung erspart wird. Sauberes Schmieden in endgültiger Form, ohne nennenswerte Nacharbeit, war die Grundforderung. Man ist ihr dadurch näher gekommen, daß man für das herzustellende Schmiedestück eine Form aus Stahl machte und ein vorgeschmiedetes Stück Eisen so in diese Form, das „Gesenk", schlug, daß cs ihre Gestalt ganz annahm. Wir sehen, das „Gesenkschmieden" hat Ähnlichkeit mit dem Gießen, nur daß hier die Form aus Stahl gemacht ist, und daß nicht flüssiges, sondern glühendes, plastisches Material in die Form gepreßt wird. Diese Unterscheidungen bedingen aber auch die speziellen Verwendungsgebiete. Es ist einleuchtend, daß eine in einen Stahlblock eingearbeitete, gravierte Form eine mühsame und kostspielige Arbeit ist, die erst rentabel wird.

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Abb. 389. Preßanlage. Aus der Werkzeuggußstahlfabrik von Felir Bischoff in Duisburg

wenn die Aufwendung sich auf eine große Anzahl Schmiedestücke verteilt. Die Gesenkschmiedearbeit ist ganz ein Kind der Massenfabrikation, durch die sie erst lebensfähig geworden ist. Durch ihre Anwendung hat wiederum die Schmiedearbeit an Formfreiheit unendlich gewonnen und ermöglicht so die Herstellung von Teilen, die für Handschmiedearbeit fast unmöglich ist. Die Fabrikationsschwierigkeit verlegt sich dann ganz von der Schmiede nach der Werkzeugmachern. Dieser ist wie dem Modelltischler nur die Zeichnung gegeben, nach der sozusagen der „Kernkasten" gemacht werden muß. Aber nicht aus dem leicht zu

bearbeitenden Holz, aus hartem Stahl muß die Form mühsam herausgeschnitzelt werden. Das Gesenk besteht in der Regel ebenso wie die Gießformen aus Oberteil und Unterteil. Um gleichmäßige Dicke zu erhalten, läßt man die Gesenkränder aufeinander treffen, muß dann aber in der Mitte Zwischenraum zum Entweichen des überschüssigen, durch das Schlagen herausgequetschten Materials abgeben. Dadurch entsteht dann um das Schmiedestück ein blechdicker Ansatz, ein Grat, der durch Ausstanzen entfernt wird (Abb. 387 und 388). Während früher nur kleinere Stücke: Fahrrad-, Nähmaschinenteile, Schlüssel, Werkzeuge usw. im Gesenk geschmiedet wurden, bekommt durch die fortschreitende Spezialisierung und Massenfabrikation die Gesenkarbeit immer größere Ausbreitung im Lokomotivbau, Automobilbau, Werkzeugmaschinenbau und allgemeinen Maschinenbau und findet für immer größere Stücke Anwendung.

Diese Arbeitsmethode macht die Schmiedearbeit zur bequemen Maschinenarbeit, die ein Produkt von bisher nicht gekannter Korrektheit der Abmessung und Sauberkeit der Form liefert. Kein Wunder, daß man immer weitergehende Aufgaben in dieser Weise zu lösen suchte. Neben den Dampfhämmern kommen noch kleinere, flinke, automatisch arbeitende Luftdruckhämmer, die wie die Friktionshämmer von der Transmission angetrieben werden und durch Zwischenschaltung eines Luftdruckzylinders eine äußerst feinfühlige Steuerbarkeit erhalten, in Anwendung. Fortgesetzt steigerte sich auch das Verlangen nach immer größeren Schmiedestücken mit den gewaltigen Schöpfungen der Neuzeit, den großen Schnelldampfern, den vieltausendpferdigen Kraftmaschinen usw. Da kam man auch mit dem Riesendampfhammer nicht

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wie oft im Leben. Den tobenden, unruhigen, polternden Riesen übertraf der ruhige, bedächtige, starke Arbeiter. Den weitausholenden Arm, der dröhnend aufschlug, übertraf die eiserne Faust, die sich unerbittlich in den Eisenblock eingrub und nicht losließ und sich durchsetzte, bis ihr Wille erfüllt war. Wo der wild dreinschlagende Hammer aufhörte, war der ruhige Druck der Schmiedepresse erfolgreich (Abb. 389); statt 50 Tonnen Bärgewicht kamen Preßdrücke bis 15000 Tonnen — zoo 000 Zentner (Abb. 390) zur Wirkung. Im Prinzip ist die Wirkungsweise sehr einfach. Der Kolben eines hydraulischen Zylinders ist mit dem Druckstempel verbunden. Sobald Wasserdruck auf den Kolben wirkt, treibt er ihn nach unten, auf das untergelegte Schmiedestück. Wir sehen in den Abb. 390 und 391 die mächtigen Kolben, die aus dem Querhaupt hervortreten und den in den vier Ecksäulen geführten Stempel tragen. Das Preßwasser kann durch eine Pumpe, die direkt auf den Preßzylinder wirkt, geschaffen werden. In diesem Falle muß für jede Presse eine Pumpe vorhanden sein. Wenn mehrere Pressen in Frage kommen, ist es dann einfacher, die einzelnen Pressen von einem Akkumulator aus zu betreiben. Ein solcher Akkumulator besteht aus einem Zylinder, in dem ein mit Gewichten belasteter Kolben sich auf und ab bewegen kann. Das von der Pumpe gelieferte Wasser bleibt also infolge der Gewichtsbelastung unabhängig

von der Pumpenleistung immer unter gleichem Druck. Ein drittes Verfahren ist noch durch Anwendung einer Dampfpumpe und vereinigter Dampf-und hydraulischer Wirkung möglich, da auf diese Weise eine große Regulierfähigkeit der Preßwirkung möglich ist. Es liegt in der Natur der Preßarbeit, daß ebenso wie die auszuführenden Arbeiten auch die Arbeitsvorgänge und erforderlichen Kraftwirkungen verschieden sind. Wir bedürfen also immer einer Regulierbarkeit des Preßdrucks. Es kann dies durch Anwendung mehrerer Druckkolben ausgeführt werden, indem man je nach Bedarf alle oder nur einen Teil der Kolben zur Wirkung kommen läßt und die anderen ganz ausschaltet. Man kann auch, wenn man mit Akkumulatoren arbeitet, den Wasserdruck verändern, indem man die Gewichtsbelastung des Akkumulators ändert, ein Verfahren, das ziemlich umständlich ist und auch seine Wirkung auf a l l e an den Akkumulator angeschlossene Pressen erstreckt. Praktisch begnügt man sich daher häufig mit dem Drosseln des Wasserdrucks durch einen Hahn, was wohl einen Energieverlust bedeutet, aber die einfachste Regulierungsmöglichkeit gewährt.

Eine größere Freiheit in der Anpassung an die verschiedenen Betriebsbedürf-niffe gewährt, wie schon erwähnt, das dampfhydraulische Versa h r e n, wie es bei einer 2000-Tonnen-Preffe der KalkerMaschinen-f a b r i k A.G. in Köln-Kalk (Abb. 392) angewandt ist. Hier erfolgt die

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Abb. 393. Roh geschmiedete Turbinentrommel der Friedrich Krupp Aktiengesellschaft

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Hebung des in vier starken Ecksäulen geführten Preßstempels durch die zu beiden Seiten angebrachten, oben hervorragenden Zylinder durchDampf, der unter die Kolben der Zylinder tritt. Wir sehen im Bilde die aus den Zylindern heraustretenden Kolbenstangen, die zu beiden Seiten zwischen den Ecksäulen durchgehen und mit dem Stempel verbunden sind. Nach Hebung des Stempels wird an dem seitlich aufgestellten sogenannten Dampfdruckübersetzer umgesteuert, der Dampf entweicht, der Stempel senkt sich, und in den mittleren Wasserdruckzylinder, aus dem der mittlere Kolben hervortritt, fließt aus dem Wafferdruckübersetzer Wasser nach. Erst wenn der Stempel das Werkstück erfaßt hat, tritt Dampf unter den Kolben der Dampfpumpe des Dampfdruckübersetzers und fördert Druckwaffer in den Zylinder.

Abb. 393 zeigt eine roh geschmiedete Turbinentrommel aus Martinstahl. Ihr äußerer Durchmesser beträgt 3,040 Meter, ihre Länge 3,400 Meter. Die Erzeugung so hoher Preßdrücke und des ruhig und genau wirkenden hydraulischen Drucks hat zu neuen Arbeitsverfahren geführt. Es sei zum Beispiel auf das Härmet verfahren zum Pressen flüssigen Stahls verwiesen, das durch die in Abb. 394 dargestellte vierfache hydraulische Preßanlage von je 1250 Tonnen Druck illustriert wird. Es bezweckt, die durch die Erstarrungsvorgänge in der Kokille entstehenden Hohlräume dadurch zu beseitigen, daß die äußere Schale entsprechend der Abkühlung zusammengepreßt wird. Die mit flüssigem Stahl gefüllte Kokille wird (Abb. 395) in die Presse gefahren, und durch die Einwirkung des unteren Stempels mit 350 Atmosphären wird die erstarrende Stahl-masse in die kegelförmige Kokille hineingetrieben, wodurch eine den 35-Tonnen-Block durchdringende Verdichtung erzielt wird, die eine außerordentlich große Widerstandsfähigkeit des Erzeugnisses gewährleistet.

Nach dem vollständigen Erstarren, das noch durch Wafferberieselung beschleunigt wird, wird der Block durch den oberen Stempel herausgehoben.

Auf der Anwendung hoher Drücke beruht auch das eigenartige Dicksche Patents ein Preßverfahren zur Herstellung profilierter Metallleisten. In eine hydraulische Presse wird eine auf Rotglut erhitzte Metallpatrone eingesetzt. Am Ende ist der Patronenzylinder mit einer Stahlmatrize verschlossen, die eine dem herzustellenden Profil entsprechende Ausnehmung besitzt. Mittels sehr hohen hydraulischen Drucks wird das Material durch die Matrizenöffnung getrieben, so daß eine profilierte Leiste entsteht. Die auf diese Weise gepreßten Leisten besitzen eine durchaus saubere und glatte Oberfläche und bedürfen fast keiner Nacharbeit. Es lassen sich so auch sehr kompliziert ausgebildete Profile, deren Herstellung durch Walzen oder Ziehen nicht möglich ist, pressen, jedoch nur Metalle, die in heißem Zustand plastisch sind, zum Beispiel

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Auch die Blechverarbei-g tung stellt in starken hydraulischen Ziehpressen ganz neue Arbeitstücke her. Aus dem glatten Blech werden die kom-ipWHä pliziertesten Maschinenteile H >*'    .,4:1 gezogen und verdrängen durch

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ihre Haltbarkeit bei geringem Gewicht die schweren Gußstücke. An die Stelle der Hammerwirkung tritt immer mehr der ruhige Preßdruck. Sogar das früher unantastbare Gebiet des Handhammers zum Nieten hat der hydraulische Druck erobert und sich durch seine größere und raschere Wirkung fast allgemein Eingang verschafft.

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Abb. 395* Harmetpresse Aus der Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure

Unter Nieten versteht man die Verbindung plattenförmiger Körper durch einen Nietbolzen, dessen Enden durch Aufstauchen so verbreitert werden, daß der Bolzen die Arbeitstücke fest zusammenhält. Gewöhnlich ist das Niet vor dem Gebrauch schon mit einem Kopf versehen, während der zweite zum Befestigen dienende Kopf, der „Setzkopf", erst gebildet wird, wenn der Nietnagel in das Loch gesteckt ist. Dann wird das Niet an einem Ende durch Gegenhalten unterstützt und am anderen herausstehenden Schaftende durch feste Hammerschläge der Kopf angestaucht und durch einen entsprechend geformten Stempel in saubere rundliche Form gebracht.

Die gleiche Arbeit, die hier eine Reihe fester Schläge mit dem Zuschlaghammer erfordert, wird durch den Wasserdruck mit einer Stempelbewegung geleistet. Das meist zangenartig gestaltete, nach mehreren Richtungen drehbar gelagerte Werkzeug (Abb. 396 und 397) hat an einer Seite einen festen Stempel, der die Rolle des „Gegenhalters" spielt, während der gegenüberliegende Stempel, der den Nietkopf andrückt, durch einen hydraulischen Kolben betätigt wird. Man hat also nur das Druckwasser einzulassen, und der Stempel bewegt sich vorwärts und drückt mit gleichmäßig wirkender Kraft den Nietkopf an. Das dröhnende Hämmern des Kesselschmieds ist in eine lautlose Arbeit verwandelt, die spielend

leicht von statten geht und die für Nietverbindungen erforderliche Gleichmäßigkeit besitzt. Wie sehr die Industrie aus der Anwendung der Nietmaschinen profitiert, wird überzeugend klar, wenn man nur einmal die Anzahl der Nieten eines Brückenträgers oder eines Kessels überblickt. Bei den schon geschilderten Vorzügen des Druckwaffers konnte ein anderes Preßmittel schwer aufkommen, uitd die durch Druckluft betriebenen Nietpresse n haben nur laitgsam Verbreitung gefunden, obwohl sie vor dem Druckwasserbetrieb eine Reihe erheblicher Vorzüge voraus haben.

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Abb. 396

Luftdruckkniehebelnietmaschrne der

Der hohe Wasserdruck erfordert sehr sorgfältig hergestellte Rohrleitungen, die steter Überwachung bedürfen und wegen der Ge-fabr des Einfrierens gute Umkleidung bedin- Deutschen Niles-Werkzeugmaschinen-gen. Das Dichthaltelt der Rohre und Ma- labrik Oberschöneweide-Berlin

schiiteitteile verursacht vielfach Schwierigkeiteit, auch ist die Rückleitung des Be-triebsmittels erforderlich. Der letztgenannte Umstand fällt natürlich bei Druckluft

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Abb. 39?. Transportable, in drei Ebenen drehbare hydraulische Nietmaschine

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wg, da man die verbrauchte, das heißt entspannte Luft entweichen läßt und damit noch eine zweckdienliche Lüftung erzielt. Überhaupt wird die ganze Anlage wesentlich einfacher, was für den Luftdruckbetrieb fürviele Anwendungsgebiete bestimmend ist. Die Anordnung der Wafferdruck-nietmaschinen, bei denen der Kolben direkt

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Abb. 398. Friktionsspindelpreffe der Kalter Maschinenfabrik A.G. in Köln-Kalk

auf den Nietstempel wirkt, findet auf Luftdrucknietmaschinen fast keine Übertragung, da man meist mit geringeren Drük-ken arbeitet, die zur direkten Wirkung auf den Nietkolben nicht ausreichen. Man schaltet deshalb zwischen Arbeitszylinder und Nietstempel noch eine mechanische Übertragung, meist einen Kniehebel ein, der also dann den Stempel bewegt. Die äußere Gestellform bleibt aber die gleiche wie bei den Wafferdruckapparaten.

Obgleich die Nietmaschine in dieser Form transportabel ist, kann man mit ihr noch nicht allen Nietstellen bei den vielfach komplizierten Trägern und Kesseln beikommen und muß dann immer wieder zum Handhammer zurückkehren. Eine Aushilfe auch für diese Fälle bildet der Druckluftniethammer, dessen schon auf Seite 83 gedacht ist, und der wie die gewöhnliche Nietmaschine in Bügelform oder ähnlich wie der Druckluftsandstampfer ausgeführt werden kann, der die Arbeit der Hand direkt übernimmt und den Arbeiter, indem er 700 bis i2oo Schläge in der Minute ausführt, nur noch mit der Führung des Werkzeugs beauftragt.

Wir sehen, wie der Arbeitsvorgang des PressenS zu ganz voneinander abweichenden Zwecken dient. Bei dem Verschmieden und Verdichten des Materials kommt nur die zusammenquetschende Wirkung zur Geltung, beim Schmieden als Formgebungsarbeit handelt es sich um begrenztere Preßwirkung, die sich mehr der Prägung, einer anderen Modifikation der Pressung, nähert. Dieser Mannigfaltigkeit der Arten, dem Formen, Drücken, Ausquetschen, Jusammen-drücken -und Verdichten entsprechen die verschiedenen Maschinenarten. Für leichtere Arbeiten mit geringerer Druckwirkung setzt man natürlich nicht die hydraulische Riesenkraft in Bewegung, man begnügt sich mit Pressen, die wie die kleineren Hämmer oder jede Arbeitsmaschine an die Transmission angeschlossen werden. Abb. 398 zeigt die typische Form der vielgebräuchlichen „Spindelpressen". Der Stempel wird durch eine Spindel bewegt, die ihren Antrieb durch die große Friktionsscheibe erhält. Je nachdem von den auf der horizontalen Antriebswelle sitzenden senkrechten Scheiben die linke oder rechte an die Spindelscheibe angepreßt wird, wird die Spindel nach rechts oder links gedreht und dadurch der Stempel auf oder ab bewegt. Die Steuerung erfolgt durch Verschiebung der ganzen Antriebswelle mittels des Handhebels.

Für noch leichtere Verrichtungen für Prägearbeiten und überall, wo es mehr auf Schnelligkeit als auf Druck ankommt, finden Exzenter- und Hebelpreffen Verwendung.

Durch die Anwendung des Preßdruckö an Stelle der Hammerwirkung wurde die grundsätzliche Arbeitsweise nicht verändert. Immer haben wir wieder zweiteilige Preßformen, die nur bestimmte aushebbare Gestaltungen zulassen, immer haben wir mit Abnützen, mit dem Springen und mit teuer herzustellenden Matrizen zu rechnen. Alle diese Übelstände beseitigt das Hubersche Hochdruckpreß- und-prägeverfahren, dem der originelle Einfall zugrunde liegt, das Arbeilstück in den Preßzylinder selbst einzusetzen und es durch die direkte Wirkung des allseitigen Wasserdrucks gegen eine Matrize zu pressen. Wir haben also keinen gerade geführten und einseitig wirkenden Preßstempel; das zusammengedrückte Wasser selbst ist Stempel, und es ist klar, daß so eine, auf die ganze Fläche sich gleichmäßig verteilende Druckwirkung entsteht. Infolgedessen können auf diese Weise auch an Hohlkörpern die verschiedensten Formänderungen gemacht werden. Um beispielsweise einen Metallbecher oder eine Feldflasche mit einer Reliefzeichnung zu versehen, wird der Körper mit einer Metallform umgeben, die die Zeichnung als Vertiefung enthält. Durch den hohen Flüssigkeitsdruck wird dann das Metall des Bechers oder der Flasche in alle Vertiefungen der Form gedrückt, so daß sich die Zeichnungen mit allen Feinheiten abprägen. Die Preßformen sind einfache Platten oder Formstücke mit den Vertiefungen oder Erhöhungen, die in dem Arbeitstück abgeformt werden sollen. Die Form (Abb. 399a) wird auf das Arbeitstück aufgelegt und die Fuge so verkittet (Abb. 399 b), daß kein Wasser zwischen Form und Arbeitstück eindringen kann. So wird die Feldflasche in den Preßzylinder eingesetzt, und der Wasserdruck wirkt im Innern auf die dünne Aluminiumwand, die nach dem Relief durchgedrückt wird (Abb. 399 c). Auch auf die äußere Wandung drückt das Wasser, kann aber hier keine Veränderung hervorrufen, da der gleiche Druck von innen wirkt. Die Preßformen haben also nicht wie beim sonstigen Pressen den ganzen Arbeitsdruck

aufzunehmen, sondern nur dre Beanspruchung des durchgedrückten Metalls, dem sie eine höhere Widerstandsfähigkeit entgegenstellen müssen. Bei so geringer gleichmäßiger Beanspruchung brauchen die Preßformen nicht gehärtet zu sein, cs können auch andere Materialien als Stahl, zum Beispiel Glas, Porzellan, galvanische Niederschläge aus Kupfer, Bronze usw. verwendet werden. Bei den zur Anwendung kommenden Preßdrückeir bis looooAtmosphären können die meisten Materialien kalt zum Fließen und Einpressen in die Form gebracht werden. Wenn es die Umstände erfordern, kann aber auch warm gepreßt werden; dann muß aber als Preßmittel statt Wasser heißer Sand verwendet werden.

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Abb. 399 a. Preßform einer Feldflasche

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Abb. 399 b. Die ausgelegte und verkittete Form

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399 c. Die fertig gepreßte Flasche

Für die Ausübung des Verfahrens ist also eine hydraulische Presse für hohen Arbeitsdruck nötig. Aber auch diese Maschine baut sich verhältnismäßig einfach aus, weil der Preßzylinder nur als Behälter dient, in den die Gegenstände mit ihren Preßformen versenkt werden. Es sind also alle Grundbedingungen für eine weitgreisende Anwendung gegeben. Alle Arten Hohlkörper, Rohre, Becher, Flaschen können an beliebiger Stelle oder im ganzen Umfange mit Verzierungen versehen und direkt gebrauchsfertig gepreßt werden. Neben diesen Kunstsormen sind zahllose industrielle Anwendungen möglich, zum Beispiel das Auspressen von Metallmänteln, Formänderungen an Rohren, Formstücke für Fahr-radsabrikation, Kesselverbindungsstücke, alle Arten Hohlwaren und Blechkörper.

Die Mannigfaltigkeit der Arbeitsmöglichkci-ten bei dieser „allseitigen Pressung im Raum" ist fast nicht zu erschöpfen. Was die Hand des Arbeiters nicht vollbrachte,macht hier der Wasserdruck spielend. Wenn der Hammer als potenzierte Faust angesprochen wird, so kann man die Wasserteilchen, die hier wie unzählige feinfühlige Bildhauerfinger kneten und formen, als eine noch höhere Potenz der menschlichen Hand bezeichnen!

Das Schweißen

Die Schmiede- und Preßarbeiten, wie sie bisher betrachtet wurden, bewirken lediglich die Formänderung eines Eisenstücks, das unter dem Schlag des Hammers oder dem Druck der Presse „gestreckt, gestaucht und gebogen" wird. Das „Schweißen", das sich, zunächst als Schmiedearbeit betrachtet, an die Kette dieser elementaren Arbeitsvorgänge anschließt, bezweckt das Z u s a m-menfügen zweierSchmiedestücke. Die bis zur Weißglut erhitzten Stücke werden zusammengelegt und verbinden sich unter den Schlägen des Hammers oder dem Druck der Presse zu einem festen Ganzen. Das Justande-koinmen einer festen Verbindung erfordert die Berührung metallisch reiner Flächen. Es wird dies durch Bestreuen mit einem sogenannten Schweißpulver, einem leicht schmelzbaren Stoff, wie Sand, Glas oder Borax, erreicht, der aus der Oberfläche einen schützenden Überzug bildet und die Flächen rein erhält. Von wesentlichem Einfluß auf die Verbindung ist auch die Ausbildung der Kante, die eine zur Verbindung passende Form haben muß. Man unterscheidet dabei das S t u m p f s ch w e i ß e n, bei dem die gerade abgeschnittenen Kanten einfach zusammengedrückt werden, und das Überlapptschweißen, bei dem die Enden übereinandergelegt werden, wodurch eine festere Verbindung als beim Stumpfschweißen erzielt wird.

Die Verbindung ist nur für solche Metalle möglich, die schweißbar sind, die die Eigenschaft haben, sich in starker Hitze unter Druck zu verbinden; Schmiedeisen, Stahl, Kupfer, Nickel und Platin besitzen diese höchst schätzenswerte Fähigkeit, die praktisch für Eisen und Stahl am meisten zur Anwendung kommt. Die Hitze, bei der daö Schweißen gut von statten geht, und von deren Berücksichtigung der Erfolg abhängt, ist bei Schmiedeisen die Weißgluthitze, bei Stahl die Rotgluthitze. Bei zu starker Erhitzung verbrennt das Eisen, bei zu geringer Erwärmung tritt keine richtige Verbindung ein.

Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß die Möglichkeit des Schweißens eine weitere Freiheit der Formgebung gestattet. Teile, die infolge ihrer komplizierten Gestaltung nicht in einem Stück geschmiedet werden können, werden als zwei einzelne Schmiedestücke hergestellt und zusammengeschweißt. Andere Teile müssen an bestimmten Stellen scharfe harte Flächen, Messer- oder Auflageflächen haben; sie können aus angeschweißtem Stahl gemacht werden. Dazu kommen noch alle die Teile, die überhaupt nur durch Schweißen herzustellen sind, deren bestes Schulbeispiel die Herstellung eines Ringes aus einem Stück Flacheisen bildet. Hier ist cs der natürliche Vorgang, daß man den Ring in die gewünschte Kreisform biegt und die Enden durch Schweißen verbindet. Man braucht sich nur den Ring verbreitert zu denken, und er wird zum Rohr. Damit haben wir die Grundmethoden der Rohrfabrikation erklärt. Ein langer, gerader Blechstreifen wird m Rohrform zusammengebogen und der offenbleibende Schlitz seiner ganzen Länge nach verschweißt. Diese Arbeitsmethode zur Herstellung st u m p f g e s ch w e i ß-terRohre, sogenannter Gasrohre, hat sich in ihrem Grundgedanken bis auf den heutigen Tag erhalten. Nur bewirkt man das Zusammendrücken der

Schweißnaht anstatt durch Hämmern von Hand mit Maschinenhammer und Ziehen durch eine sich verjüngende Ringsorm.

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Abb. 40c. Schema einer Stumpfschweißung

An Stelle der stumpfen Schweißnaht kann auch die widerstandsfähigere überlappte Schweißung Anwendung finden. Die Kanten der Blechstreifen werden entsprechend abgeschrägt, so daß sie bei ihrer Zusammenbiegung schrägwinklig Übereinandergreifen. Die Schweißfuge erhält dann in einem schnellaufenden Walzwerk ihre Verbindung. Die Längsnaht neigt zum Aufreißen, auch ist durch das Ziehverfahren eine geringe Länge der Rohre bedingt. Diese Übelstände beseitigt das „Spiralrohrschweißverfahre n", das Geh. Baurat Ehrhardt eingeführt hat. Hier werden die Rohrblechstreifen lockenförmig aufgewickelt, so daß die Schweißnaht eine umlaufende Spirale bildet.

In zweifacher Beziehung ist die Vervollkommnung der Schweißverfahren vor sich gegangen. Zum Ausüben der Hammerschläge hat man sich des mechanischen Hammers und der Presse bedient, und für häufig vorkommende Arbeiten, wie das Schweißen von Bandagen usw., besondere mechanische Hilfsmittel gebaut. Einen weitergehenden Einfluß auf die Entwicklung hat die Art der Erhitzung gehabt. Im einfachsten Fall erfolgt sie im Schmiedefeuer. Für kleinere Werkstücke ist dieses Hilfsmittel ausreichend. Aber jede fabrikmäßige Anwendung, das Schweißen größerer Stücke, ist mit dem Schmiedefeuer schwer durchführbar.

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Die nächste Steigerung des Koks- oder Kohlenfeuers war der Flammofen oder die Waffergasfeuerung. Hier kommt bereits die Flamme zu dem Werkstück. Das Waffergas, das durch Überleiten von Wasserdampf über glühende Kohlen erzeugt wird, wird mit komprimierter Luft mittels besonderer Brenner • verbrannt und damit das Werkstück meist von beiden Seiten gleichzeitig angewärmt. Die Schweißstelle wird auch hier wieder durch Pressen oder Hämmern verbunden. Durch die Waffergasflamme entsteht keine Verunreinigung und Oxydation der Schweißstelle, so daß von einem Flußmittel abgesehen werden kann.

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Abb. 401. Schema einer Punktschweißung

Die Erzeugung hoher Temperaturen und die Konzentrierung der Wirkung auf gegebene Stellen weist auf die Anwendung der Elektrizität hin. Das erste Verfahren stammte von Benar-d o s, der 1866 die hohe Temperatur des Lichtbogens zum Schweißen ausnutzte. Die Anordnung erfolgt so, daß die in regelbarem Abstand über der

Schweißnaht vorbeigeführte Kohle den einen Pol, das Werkstück selbst den anderen Pol bildet. Es entsteht an der Übergangstelle von der Kohle zum Werkstück der Lichtbogen, der die aneinanderstoßenden Kanten zum Schmelzen bringt.

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Abb. 402. Stumpfschweißapparat mit Handbetrieb

Die Arbeit erfordert große Geschicklichkeit des Schweißers, da bei zu großer Entfernung der Elektrode vom Schweißstück der Lichtbogen abreißt.

Das Verfahren hat

weiter den Nachteil, daß durch die Kohle eine Kohlung der Schweißstelle eintritt und die Schweißnaht spröde wird. Slavianoffhat daher die bewegliche Kohle durch einen Eisenstab ersetzt. Das abschmelzende Eisen dient gleichzeitig zum Ausfüllen der Schweißnaht. Das ist nicht in allen Fällen erwünscht, vielmehr soll die Erhitzung und Metallzusuhr stets nach Bedarf reguliert werden können. Dieser Bedingung entspricht das von vr. Z eren er angegebene Verfahren. Er benutzt zwei stromführende Kohlen, die er wie bei einer Flammenbogenlampe in spitzem Winkel oder parallel zueinander stellt, so daß an der Übergangstelle ein frei nach unten hängender Lichtbogen entsteht, der noch durch den Magnet abgelenkt wird, so daß er wie eine Stichflamme benutzt werden kann. Für alle diese „Lichtbogenschweißungen" ist Gleichstrom niedrigerer Spannung (45 bis 65 bis 100 Volt) erforderlich. Am besten wird der Strom durch „Schweißdynamos" erzeugt, die einen Strom gleichbleibender Spannung liefern und gegen die beim Lichtbogenschweißen auftretenden Stromstöße und Kurzschlüsse weniger empfindlich sind. In anderer Weise leistet der elektrische Strom bei dem Thomson schen Widerstandsver-sahren Schweißarbeit. Die Wirkung beruht daraus, daß man das Schweißstück in einen Wechselstromkreis einschaltet. Dann entsteht an der Berührungstelle ein hoher Widerstand, durch den die Schweißstellen in Schweißhitze aneinanderschmelzen. Kleinere Massenartikel werden in Maschinen eingehängt und können schneller als bei anderen Verfahren geschweißt werden. Man unterscheidet die Stumpsschweißung (Abb.400), bei der die Arbeitstücke durch Klemmeinrichtungen, die auch zur Stromzuführung dienen, aneinandergepreßt werden, und die Punktschweißung (Abb. 401), bei der die spitzensörmigen Elektroden selbst die zu schweißenden Teile aufeinanderpressen.

Einen Stumpfschweißapparat zeigt Mb. 402. Mail erkennt die in die Klemmbacken eingespannten Stücke, deren Jusammenpres-sung der Arbeiter mit dem Handrad bewirkt. Vielfach werden diese Maschinen automatisch eingerichtet. Dann ist nur die Einspannung des Werkstücks und die Einschaltung des Stromes erforderlich, die Pressung und Stromausschaltung erfolgt selbsttätig.

Abb. 403. Anschweißen von Dreieckausgüssen an Blechkannen

Die Punktschweißapparate ermöglichen sehrkomplizierte Formgebungen, da man ihnen mit der Elektrode leicht folgen kann. Mb. 403 zeigt das Anschweißen von Ausgüssen an Blechkannen. Mb. 404 zeigt das Schweißen von Bogenlampen-Armaturen in den Werkstätten der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft in Berlin.

Mit einfachen Mitteln ermöglicht das Goldschmidts cheThermit-verfahren die Erzeugung hoher Temperaturen und die Herstellung von Schweißverbindungen, die mit anderen Verfahren kaum durchführbar wären. „Thermit" besteht aus Eisenoxyd und zerkleinertem Aluminium und kann sich der überaus wertvollen Eigenschaft rühmen, einmal entzündet, in sich selbst bei einer Temperaturentwicklung von etwa 3000 Grad weiter zu brennen. Dabei scheidet sich das Metall als flüssiges Eisen aus, und es entsteht als Schlacke Aluminiumoxyd oder Korund. Durch Abbrennen der Erwärmungsmasse T h e r-m i t entstehen also zwei nutzbare Wirkungen: Es wird eine hohe Temperatur erzeugt, und cs wird flüssiges Eisen hergestellt. Von beiden Wirkungen kann entsprechender Gebrauch gemacht werden. Handelt es sich zunächst darum, nur die im Thermiteisen und der Schlacke aufgespeicherte W ä r m e zur Schweißung zu verwerten, so wird die feuerflüssige Erwärmungsmaffe über die Berührungstelle gegossen, während gleichzeitig durch Pressen oder Klemmen der Schweißenden die Schweißung erfolgt. Wenn beispielsweise zwei Rohrstücke aneinandergeschweißt werden sollen, so müssen die Stoßflächen zunächst aufeinander gepaßt und gereinigt werden. Dann werden die Rohre durch einen Klemmapparat fest gegeneinander gepreßt und alsdann unverrückbar in ihrer Form gehalten. Es wird nun um die Berührungstellen der Rohre eine Form gelegt, die die untere Hälfte hufeisenförmig umgibt und nach oben hin als Gießöffnung frei ausläuft. Nachdem die Rohre so zur Schweißung vorbereitet sind, werden in einen Spezialtiegel einige Löffel Thermit eingefüllt, darauf etwas Entzündungsgemisch gestreut, das durch Einstecken eineö Sturmstreichholzes entzündet wird. Dann wird Thermit nachgefüllt und sofort, nachdem alles Thermit verbrannt ist, die feucrflüssige Masse in die Form gegossen. Die heiße Masse, von der zuerst die Schlacke ausfließt, und die eine Schutzschicht gegen die schmelzende Wirkung des nachfließenden Eisens bildet, teilt schnell dem Rohrstück die Schweißhitze mit. Nach deren vermutlichem Eintreten müssen die Rohrsiücke durch Anziehen der Jugschrauben etwas gegeneinander gepreßt werden, wodurch der zur Schweißung erforderliche Druck entsteht. Nach dem Erkalten nimmt man die Form ab und kann die an der Schweißstelle haftende Masse durch Abschlagen leicht entfernen.

Dieses Verfahren, bei dem nur die Wärmewirkung des Thermits zur Geltung kommt, tritt hinter der meist gebräuchlichen Anwendungsform, die sich auch die Ausscheidung des flüssigen Eisens zunutze macht, zurück. Man verfährt dann so, daß man die ganze Thermitmenge aus einmal in den sogenannten automatischen Tiegel — ein unten verschlossener Spitztiegel — schüttet, und erreicht damit, daß nach dem Entzünden aus der unteren Öffnung zuerst

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Abb. 404. Schweißen von Vogenlampen-Armaturen in den Werkstätten der Allgemeinen Elektrizitäts^Gesellschaft in Berlin

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dem darüber aufgestellten Spitztiegel, dessen Ausflußöffnung durch ein Eisenplättchen verschlossen ist. Nach Anzünden des Thermits brennt der Tiegelinhalt in wenigen Sekunden ab, und das flüssige Eisen sammelt sich am Boden. Wenn dann das Verschlußplättchen am Trichterende durch die herausstehende Stange (Abb. 40;) nach oben gestoßen wird, ergießt sich die Masse in den Einlaufkanal, schweißt die Schienenendeir zusammen und bildet außerdem eine feste Fußlasche aus Thermiteisen (Abb. 406). Die Schienenschweißung bietet besondere Vorteile für elektrische Straßenbahnen, bei denen das Schienennetz zur Stromrückleitung dient. Durch die Schweißung wird eine fast ununterbrochene Rückleitung geschaffen und Spannungsabfall in den Leitungen, sowie die Entstehung von Erdströmen — wie bei schlechten Gleiöverbindungen — verhindert. Außerdem werden durch die geschweißte Jusammenfügung die Stöße an den Übergangstellen der Schienenenden beseitigt und damit die Schienen und das rollende Material geschont. Die Einfachheit der leicht transportierbaren Hilfsmittel macht die Anwendung des Verfahrens überall möglich, bedingt nicht einmal die Demontage der betreffenden Or-

flüssiges Eisen ausfließt, mit dem Werkstück verschmilzt und so eine Art Schuh an der Vereinigungstelle bildet.

Diese Ausführungsart kommt vorallem bei der Verschweißung von Schienen in Anwendung. Die gereinigten, stumpf aneinander gestoßenen Schienenenden werden mit einer zweiteiligen Form umgeben, die einen seitlichen Einlauf-

Abb. 405. Schematische Darstellung des kanal hat. Das Thermit befindet sich in Verschweißens von Schienen

fern Grunde hat sich die Thermitschweißung für Reparaturen an gebrochenen Maschinenständern^ an Schiffsteilen usw. als sehr vorteilhaft erwiesen. Abb.407 bis40y zeigen die Reparatur eines gebrochenen Hin-terstevensdes hol

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fers „Oostzee".

Abb. 406. Schienenschweißung auf der Strecke

Wir sehen tu Abb. 407 den gebrochenen Steven, ttt Abb. 408 die Form und Tiegelanordnung für die Schweißung und in Abb. 409 den geheilten Steven.

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So läßt sich das Thcr-initverfahren für alle Arten Reparaturen an Schiffskörpern, an Zahnrädern, an Wellen, an Stahlfass ongußstücken verwenden und ist schon in manchem Notfall ein

Abb. 407. Gebrochener Hintersteven des holländischen Dampfers „Oostzee"

willkommener Retter ge-wesen.Jmmerhinistseine Anwendung nur für eine allerdings größere Reihe von Spezialzwecken geeignet, es ist nicht eigentlich ein Fabrikationöverfahren geworden. In diesem Sinne hat sich sehr schnell die autogene Schweißung entwickelt. Zur Erzeugung der hohen Temperatur wird hier wieder die alte Wasserstoff-Sauer-stoffflamme, das Knallgas, herangezogen. Sie hat lange in der Industrie keine

Abb. 408. Form und Tiegelanordnung für die Schweißung des gebrochenen Hinterstevens des holländischen Dampfers „Oostzee"

ausgedehnte Anwendung gefunden, weil die Schwierigkeit der Gaserzeugung im Wege stand, wie überhaupt die Aufstellung besonderer Gaserzeugungsapparate zur Schweißung unerwünscht ist. Hier sind leicht transportable,handliche Apparate erforderlich. Diesen Bedingungen kam die chemische Industrie durch Verkauf des vielfach als Nebenprodukt

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gewonnenen Wasserstoffs in handlichen Stahlslaschen und durch die rationelle Sauerstoff-erzeugung nach dem Luftverflüssigungs-verfahren von Linde entgegen und hat dadurch derWaffer-stoff-Saucrstoff-schweißung Grundlagen gegeben. An Stelle von

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Abb. 409. Ausgeführte Schweißung am holländischen Dampfer „Oostzee"

Wasserstoff kommt auch Azetylen in immer steigendem Maße in Anwen-

düng. Die einfache Erzeugungsart des Azetylens aus Kalziumkarbid verlangt ebenfalls nur einfache Apparate, die man vielfach umso lieber in Kauf nimmt, weil die Azetylen-Sauerstoffflamme eine höhere Temperatur als die Wasserstoff-flamme hat. Man nennt die Schweißung autogen oder selbftzeugend, weil durch die GaS-Sauerstoff-flamme das Metall an der Schweißstelle so zum Schmelzen gebracht wird, daß die zu verbindenden Stellen „v 0 n s e l b st", das heißt ohne Flußmittel oder Hammerschläge, zusammenlaufen. Die Hilfsmittel zu dieser Schweißung sind also außerordentlich einfache: zwei Stahlflaschen für verdichteten Wasserstoff und Sauerstoff, zwei Regulierventile, um die Gase unter gleichem Druck austreten zu lassen, und als eigentliches Werkzeug der „Brenner" oder das Schweißrohr (Abb.410). Der Brenner hat die Aufgabe, die

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Abb. 410. Autogene Wafferstoff-Sauerstoffschweißung. Aus der Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure

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Abd. 411. Schnitt durch einen Drager-Wafferstoff-Sauerstvff-Schweißbrenner des

Drägerwerkes in Lübeck

Gase so zu mischen, daß sie möglichst hohe Verbrennungstemperatur haben, ohne in den Brenner zurückzuschlagen. Dem entspricht man durch einen Überschuß air Wasserstoff, der die Zündgeschwindigkeit herabsetzt, und verändert durch auswechselbare Mundstücke den Austrittsquerschnitt so, daß die Austrittsgeschwindigkeit immer größer als die Zündgeschwindigkeit bleibt. Abb. 411 zeigt den Sicherheitsmischbrenner von D r ä g e r. Durch die beiden getrennten Rohre b und c treten die Gase ein, der Sauerstoff strömt durch b und die mittlere Bohrung in e, der Wasserstoff durch c in den Raum zwischen e und der Wandung des Brennerkopses d. In der Düse f findet die Mischung der beiden Gase statt, die durch das Mundstück g austreten. Will man beispielsweise eine Längsnaht an einem Rohr schweißen, so leitet man die Flamme, die eine Temperatur von etwa 1900 Grad

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Abb. 412. Verschiedene Schweißungen

besitzt, langsam über die Blechkanten, die sich, da sie durch die Erhitzung flüssig werden, ohne irgendwelche weitere äußere Einwirkung zu einem Stückverbinden (Abb. 412 Fig. a). Dickere Rohre werden an den

Abb. 41 z. Anschmelzen eines Stahlblocks

Schweißkanten etwas abgeschrägt, so daß sich eine Rinne bildet, die ein in die Flamme gehaltener Metalldraht durch Abschmelzen ausfüllt (Abb. 412 Fig. t>). Abb. 412 Fig. c zeigt die Einschweißung eines planen Bodens, Fig. 6 eines nach außen, Fig. seines nach innen gekrempten Bodens, Fig.k die Stumpffchweißung eines Flansches.

Abb. 414. Moment des Durchschmelzens ans der entgegengesetzten Seite

Die Verwendung der Wafserstoffschweißung erstreckt sich naturgemäß nur auf geringe Materialstärken, Blechdicken bis zu 15 Millimeter. Aber in diesen Grenzen, über die die Azetylen-Sauerstoffschweißung mit Temperaturen bis 3600 Grad noch hinausgeht, steht ihr ein großer Anwendungsbereich offen. Außer der schon erwähnten Herstellung von Rohrleitungen lassen sich alle Arte,: Fassonstücke damit machen; es ist weiter damit ein einfaches Hilfsmittel zur Ausbesserung von Gußfehlern an Gußstücken usw. gegeben. Das Verfahren ist einfach zu handhaben, die Ausführung ist billig — kein Wunder, daß sich das autogene Schweißen rasch eingeführt hat und fortgesetzt neuen Boden gewinnt. Die bequem zu lenkende Gasflamme, die so leicht Schmelzwirkung hervorruft, legt aber auch die Möglichkeit nahe, diese lokale Schmelzwirkung auch zum Durchschmelzen — zum Abtrennen von Stücken zu verwenden. Dazu reicht

aber die Tiefenwirkung der gewöhnlichen autogenen Schweißflamme nicht aus, und es mußte ' ein Mittel gefunden werden, sie zu vergrößern. Die bekannte Erscheinung, daß Metalle im Sauerstoffstrom lebhaft verbrennen, zeigte den Weg. Wenn wir dem geschmolzenen Eisen Sauerstoff zuführen, tritt eine lebhafte Verbrennung ein. Nun entwickelt das Eisen bei seiner Verbrennung eine süns-tausendmal so große Wärmemenge als die gleiche Wasserstoffmenge, und diese außerordentliche Wärmemenge bringt die daneben gelagerten Metallteilchen zum Schmelzen, so daß sie im Sauerstoffstrom verbrennen. Auf diese Weise pflanzt sich ohne eigentliche Heizflamme die Verbrennung mit großer Intensität fort und überwindet Tiefen, bei der die Schweißflamme an sich wirkungslos wäre.

3166.415. Handschneidapparat

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Abb. 416. Durchschneiden einer Blechtafel mit dem Handschneidapparat

Man hat zuerst dieses Verfahren dazu angewandt, um verstopfte Abstichlöcher an Hochöfen durchzuschmelzen. Es ist der gleiche Vorgang, der sich durch das Durchschmelzen eines Loches in einem 1V2 Meter dicken Eisenblock demonstrieren läßt. Man verwendet dazu zwei ineinander gesteckte Rohre, von denen das äußere zur Durchführung von Heizgas, das innere zur Sauerstoff-zuführung dient. Zunächst wird durch Heizgas und Sauerstoff an der Stelle, an der das Loch gebrannt werden soll, die Schmelzung eingeleitet (Abb.4iz). Nach Beginn der Schmelzung wird der Heizgasstrom unterbrochen und nur noch reiner Sauerstoff zugeblasen, der die Durchschmelzung fortführt.

Damit war dem „S ch n e i d v e r s a h r e n" ein Weg gewiesen.

Es war nun die weitere Ausgabe, dem Sauerstoffstrahl eine solche Form und Pressung zu geben, daß die Schmelzzone scharf begrenzt wird und die Schmelzflächen ein absolut glattes Aussehen erhalten. Es wurde dies durch entsprechende Konstruktion der Brenner erreicht. Die Chemische Fabrik Griesheim-Elektron verwendet hierzu beispielsweise einen Brenner, dem durch eine zentrale Düse der Sauerstoff, durch eine Ringdüse das Heizgas zugeführt wird. Der Brenner ruht bei dem Handschneidapparat (Abb. 415) aus einem kleinen zweiräderigen Wagen, um eine sichere Gradsührung zu schaffen. Durch die untere Leitung mit Hahn 1 wird das Heizgas: Sauerstoff-Wasserstoff, durch die obere Leitung mit Hahn 2 Sauerstoff zugeführt.

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Um eine Blechtafel durchzuschneiden, setzt man den Brenner an das Ende der Tafel (Abb. 416) und läßt durch das Heizrohr Heizgas zuströmen, bis das Schmelzen beginnt. Dann gibt man Sauerstoff zu und führt den Apparat, mit dem Fortschreiten des Schmelzvorgangs Schritt haltend, über das Blech. Es ist natürlich nur eine Frage der Brennerführung, jede Form des Schnitts hervorzubringen; man kann eine saubere Spirale aus einem Stück

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Abb. 417. Autogen geschnittene Spirale

Der Druck des Sauerstoffs wird dabei fortgesetzt gesteigert, so daß die geschmolzenen Eisenmassen in einein Funkenregen fortgeblasen werdeit (Abb. 414). Der ganze Vorgang ist in sünsundvierzig Sekunden durchgeführt, ein Zeitraum, der so gering ist, daß dem Block gar keine Zeit bleibt, sich zu erwärmen, und man kann das wirkungsvolle und überraschende Bild sehen, daß aus den Eisenblock gelegter Schnee trotz des Durchschmelzprozesses in nächster Nähe unverändert bleibt.

Blech schneiden (Abb.4i7),und man kann ein Rohr in zwei Spiralen zerlegen (Abb.418). Es sind ganz u n g e w 0 h n -te Geschwin-d i g k e i t e n,

mit denen hier ein Werkzeug in Eisen seine Spuren zeichnet, und die Technik hat für so flinke Arbeiter wohl Verwendung, umso mehr, als die Arbeit, zu der wenig Hilfsmittel notwendig sind, und die keine Werkzeugabnutzung kennt, billiger kommt als die gewohnten Arbeitsmethoden, das Sägen oder Fräsen. Ein Mannloch von i Meter Durchmesser ist für den dritten Teil des sonstigen Herstellungspreises autogen zu schneiden.

Abb. 419. Hand schnitt an 1 zo Millimeter starkem Eisen

Der geschmolzene Schnitt ist glatt (Abb. 419), und es soll durch Untersuchungen erwiesen sein, daß die Wärmewirkung nur etwa V4 Millimeter von der Schnittstelle aus in das Metall eindringt und keine Gefügeveränderung herbeiführt.

Das autogene Schneidverfahren hat sich bereits einen großen Wirkungskreis eröffnet, zum Beispiel zum Ausschneiden der im Kesselbau vorkommenden Öffnungen der Flammrohrlöcher, überhaupt zu allen Blecharbeiten, zum Rohr-

abschneiden, zum Schneiden von Profileisen, von Rahmen und Platten, zum Abtrennen von Gußtrichtern, zum Zerschneiden abzutragender eiserner Brük-ken und zum Zerkleinern schwerer Platten für den Schrotthandel.

Abb. 420. Autogener Schneidapparat mit mechanischer Brennerführung

So „spielt" man heute mit dem Feuer und benutzt seine wohltätige Macht als Präzisionöwerkzeug,als Schneideinstrument mit großer Behendigkeit und Leistungsfähigkeit. In vier bis sechs Minuten ist i Meter Blech abgeschnitten. Um korrektere Wirkung zu erzielen, werden zur Führung der Brenner Spezialwerkzeuge konstruiert, und inan arbeitet heute intensiv an der konstruktiven Durchbildung der Schneidapparate (Abb. 420) für den

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Gebrauch in Werkstätten und bei der Montage. In der Industrie hat sich das Azetylen-Sauerstoffverfahren wegen der hohen Temperatur und der verhältnismäßig einfachen und billigen Azetylenerzeugung am meisten eingeführt. Man verwendet das Azetylen auch in Stahlslaschen auf etwa 15 Atmosphären komprimiert (Azetylen Dissous oder Dissousgas). Der durch sein Metallspritzverfahren bekannte Schweizer Chemiker M. N. Schoop in Zürich hat durch Erfindung eines Flußmittels, das die Chemische Fabrik Griesheim-Elektron unter dem Namen „Autogal" herstellt, das Problem der Schweißung von Aluminium gelöst.

Auf jeden Fall hat sich hier der Metallbearbeitung ein neues aussichtsreiches Feld eröffnet, die autogene Schweißung hat eine überraschend schnelle Verbreitung gefunden und ist ein für die Blechbearbeitungsindustrie nicht mehr entbehrliches Arbeitsverfahren geworden.

Das Löten

In einem kleinen Handbuch wird dem L ö t e n der köstliche Zweizeiler vorangestellt:

„Ein dreifach Hoch dem Löten,

Es hilft aus allen Nöten."

Der Maschinenbauer aber kann in das stimmungsfreudige Hoch nicht ohne weiteres einstimmen. Er hat gegen das Löten im allgemeinen und im speziellen ein Vorurteil, er pflegt es nur mit Vorsicht zu genießen, weil es für ihn eigentlich keine sogenannte Festigkeitsverbindung ist, das heißt keine Verbindung, der uneingeschränkt dasselbe zugemutet werden kann, wie den zu verbindenden Gegenständen selbst. Das spricht natürlich nur insofern gegen das Löten, als eö zur Auswahl der Verwendungszwecke mahnt. Das Löten ist in erster Linie ein Arbeitsverfahren für Installateure für Gas- und Wasserleitungen, für elektrische Installationen zum Verbinden der aneinandergesetzten Drähte usw. Die Blechspielwaren, die Reiter, Menschen und Tiere mit den scharfen Profilen an den zusammenstoßenden gestanzten und gedrückten Blechseitenteilen, sind ohne Löten unmöglich.

Wir schaffen beim Löten eine feste Verbindung zweier Metallstücke durch ein in niedriger Temperatur schmelzbares Metall oder eine Legierung, das Lot. Es ist für die Lötverbindung erforderlich, daß die Festigkeit des Lots mit der des Metalls übereinstimmend ist. Ferner ist erwünscht, daß die Farbe sich nicht sehr unterscheidet, damit das Aussehen des Stückes durch daö Löten nicht zu sehr beeinträchtigt wird.

Die Vereinigung durch Löten kann nur eintreten, wenn das Lot zum Schmelzen gebracht wird und das Arbeitstück an den Verbindungstellen auf die Temperatur des geschmolzenen Lotes erhitzt wird. Man muß ebenso wie beim Schweißen die Lötstellen zunächst reinigen und durch ein Flußmittel — Aufträgen von Kolophonium, Stearin oder Chlorzink, das sogenannte Lötwaffer — einen gegen Oxydation schützenden Überzug schaffen. Man unterscheidet nach der Schmelzbarkeit das leicht schmelzbare „W e i ch l 0 t" oder Zinnlot (Blei- und Zinnverbindungen) usw., und das harte, schwerer schmelzbare „H a r t l 0 t", Schlaglot, wie zum Beispiel für Eisenlötung: Kupfer, Messingfeilspäne usw.

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Beim Weichlöten genügt es, die mit Lötwaffer bestrichenen und mit Lot belegten Gegenstände in die Flamme einer Spirituslampe oder eines Gasbrenners zu halten. Um die Wärine an einer bestimmten Stelle zu konzentrieren, kann man das bekannte „Blasrohr" verwenden. Mail befestigt die meist nur kleineren Lötobjekte auf einem Holzkohlenstück und bildet durch Blasen in eine Spiritus-flamme eine Stichflamme, die auf das Lötstück gerichtet wird. Die größte Anwendung hat diese alte Methode für Gold- und Silberarbeiten. Für das Weichlöten ist der Lötkolben das vorherrschende Lötwerkzeug. Er besteht aus einem meist hammerkopfartigen Kupferstück, das an einem eisernen Stiel mit hölzernem Handgriff angebracht ist. Der Kolben wird im Feuer oder über einer Flamme erwärmt, dann wird mit seiner vorderen scharfen Seite, nachdem er heiß genug ist, ein Stückchen Lot aufgenommen und auf die Lötnaht aufgestrichen, über die die Kolbenbahn entlang gezogen wird, bis sie ihre Wärme den Lötfugen mitgeteilt hat und das aufgetragene Lötzinn gleichmäßig verteilt ist. Wenn viele Lötungen auszuführen sind, ist das Erwärmen des Lötkolbens lästig und zeitraubend, und man hat daher Lötkolben mit Erhitzungsflammen gebaut. Bei den sogenannten Gaslötkolben wird Gas und Druckluft gemischt dem hohlen Stiel zugeführt. Bei den B e n z i n- o d e r L i g r o i n k o l b e n dient der Griff als Flüssigkeitsbehälter.

Jum Löten mit dem schwerer schmelzbaren Schlaglot ist die Wärme des Lötkolbens nicht mehr ausreichend, man muß wieder zur direkten Flamme zurückkehren. Jur Erwärmung kann wie beim Weichlöten für kleinere Stücke das Blasrohr dienen, oder sie kann auf offenem Herd, mit der Lötlampe oder iin geschloffenen Lötofen erfolgen.

Beim Hartlöten wird das Lötsiück ganz mit Kohlen bedeckt und die Hitze durch Wedeln mit einem Fächer gesteigert. Sobald das Lot zu schmelzen beginnt, werden die Kohlen entfernt und der Gegenstand herausgenommen.

Beim Löten mittels Gebläse wird das Lötstück auf den mit Holzkohlenstücken angefüllten Tisch gelegt und der Wirkung der Stichflamme ausgesetzt. Wenn cs sich um große Stücke oder schon montierte Leitungen handelt, muß die Flamme zu dem Stück kommen, was mit Handlötlampen oder tragbaren Lötapparaten geschieht.

Für Maffenlötungcn bietet der geschlossene, durch Gas oder Kohle geheizte Ofen wesentliche Vorteile. Die in großer Iahl gemeinsam zu lötenden Gegenstände, zum Beispiel eine Anzahl Fahrradrahmen, werden mit Lot bestrichen, im Oberfcuer angewärmt und im Unterfeuer fertig gelötet.

Für viele Lötungen, besonders beim Auflöten von Teilen auf Rohre, wenn die Lötstellen schlecht zugänglich sind, wendet man das Tauchvcrfahren an. Man taucht dann die zusammengesteckten Stücke einfach in geschmolzenes Lot ein, das in besonderem Ofen flüssig gehalten wird. Das flüssige Lot füllt dann die ganzen Fugen aus und bewirkt beim Erkalten eine feste Verbindung der Teile, die so in höchst einfacher Weise zustande kommt. Man hat auch Lötmaschinen konstruiert, die zum Beispiel Verwendung bei der Herstellung von Konservenbüchsen finden. Bei ihnen wird das Lötmetall in Gestalt eines

Drahtes gegen einen erhitzten Lötkolben gepreßt. Der zu verlötende Saum der Büchse empfängt das Lötmetall, sobald sich der Büchsenkörper unter dem Lötdraht vorbeibewegt. Dieser wird dann durch den Lötkolben an dem Büchsensaum entlang verrieben. Eine Abwischvorrichtung entfernt das überflüssige Löt-metall, und schließlich wird nach einer abermaligen Erhitzung die Lötstelle geglättet. Heute wird die Lötung tu den meisten Fällen durch Schweißung ersetzt.

Das Walzen und Ziehen

Eisen „walzett" — ausrollen wie Kuchenteig — man hat schon bei der einfachen Vorstellung das Gefühl, daß es hierztt starker Mittel bedarf. Sie standeit erst zur Verfügung, als die Materialverarbeitung schon einen gewissen Entwicklungsgrad erreicht hatte. Bis in den Anfang des achtzehnten Jahrhunderts war der Hammer das maßgebeitde Machtmittel, dem sich das Eisen beugte. Bleche wurden damals ttoch durch Hämmern ausgestreckt.

Die ersten Walzwerke habeit tv'ie die alteit Stielhämmer durch Wasserräder ihreit Antrieb erhalteit, zur größerett Bedeututtg führte sie erst die Verwenduttg der Datnpfmaschine. Dein Charakter der starken, gewaltsamen Arbeit entsprechend, entwickelte sich die robuste, mitunter sogar primitive Walzenzugmaschine. Man verlangte zunächst mir nach der starken Maschinenkraft und stellte Kraft und Sicherheit über alles. Man sah nur auf physische Kraft, auf zwei starke Arme und vergaß darüber lange alle sonstigen Qualitäten. Erst die Neuzeit hat die Walzenzugmaschine mit den Errungenschaften des modernen Dampfmaschinenbaus ausgerüstet, hat dem bisher ungestraft geduldeten großen Dampfverschwender den sparsamen Geist der genau rechnenden Industrie unsrer Tage eingehaucht, und die modernen Riesenwalzenzugmaschinen mit 20 000 Pferdekräften präsentieren sich in den, sagen wir, gewohnten Umgangsformen des

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allgemeinen Maschinenbaus.

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Abb. 422. Triowalzwerk

Der Vorgang des Walzens besteht darin, daß ein Eisenblock oder -stab von zwei in einem Ständer gelagerten, in entgegengesetzter Richtung angetriebenen Walzen erfaßt und durchgezogen wird. Dabei wird der Körper, der eine größere Dicke als der Walzenabstand hat, auf das Maß des Walzenabstands herabgedrückt und hauptsächlich in die Länge gestreckt. Wir erreichen also dasselbe wie bei dem Ausstrecken unter dem Hammer, aber wir erreichen es besser, denn die Arbeit des Hammers erfolgt mir schrittweise mit wiederholtem Erhitzen des Werkstücks in einzelnen Schlägen, die sich aneinanderreihen und kaum eine über die ganze Länge gleichbleibende Formveränderung erzeugen. Das Walzwerk verrichtet dagegen diese Arbeit ununterbrochen, in einem Zuge oder „Stich". Das Stück wird über der ganzen Länge gleichmäßig durchgewalzt. Aber ebensogut wie das einmalige Schmieden noch nicht zur endgültigen Form ausreicht, genügt auch ein einmaliger Durchgang durch die Walzen nicht. Die Querschnittsänderung ist praktisch begrenzt durch die Widerstandsfähigkeit der Walzen; auch würde das in glühendem Zustand nicht allzu feste Material dabei einfach auseinandergc-riffen werden. Wir haben infolgedessen stets mit einem wiederholten Durchgang durch die Walzen zu rechnen, und cs liegt in der Natur der Sache, daß diese Wiederholungen möglichst schnell aufeinander folgen müssen, damit das Werkstück nicht zu sehr abkühlt und häufiger Nacherwärmung bedarf.

Ein einfaches Walzwerk mit nur zwei parallelen Walzen, ein sogenanntes Duowalzwcrk würde dieser Bedingung nicht ganz entsprechen, denn hier müßte daS durch die Walze durchgelaufene Stück nach jedem Durchgang durch die Oberwalze auf die Vorderseite des Walzwerks zurückbefördert werden. Um diesen nutzlosen Rückweg zu vermeiden, ist cs naheliegend, die Drehrichtung der Walzen umzukehren, so daß das Arbeitstück auch auf seinem Rückweg die Walzenpaare durchläuft. Man nennt diese Vorrichtungen R e v e r s i e r w a l z w e r k e (Abb.421). Die gleiche Wirkung erreicht man bei den sogenannten T r i 0 Walzwerken (Abb. 422) dadurch, daß man drei Walzen übereinander anordnet

Abb. 423. Walzenstraße (Vorderseite)

und das Werkstück auf dem Hinweg durch Unter- und Mittelwalze, aus dem Rückweg durch Mittel- und Oberwalze zurücklaufen läßt. Man hat dabei gegenüber den Reversierwalzwerken den Vorteil, daß die Antriebmaschine stets in gleicher Richtung weiterlaufen kann, und daß man bei Anwendung eines starken Schwungrads zur Aufspeicherung der Arbeit in den Leerlaufpausen mit geringerer Maschinenstärke, also billigerer Maschine auskommt. Dagegen ist der Nachteil vorhanden, daß das Walzgut nach seinem Durchgang auf die Höhe der Oberwalze gehoben werden muß. Für schwere Stücke, deren Hebung Schwierigkeiten macht, wird daher das Reversierwalzwerk vorgezogen; sonst hat daS Triowalzwerk größere Verbreitung.

Die Formänderung des Arbeitstücks wird durch entsprechende Form der Walzen erreicht. Soll der Block oder das Eisenstück nur ausgestreckt werden, zu Platten und weiter zu Blechen ausgewalzt werden, so gibt man den Walzen glatte, zylindrische Form. Der Weg vom Block zum Blech kann mit einem Walzendurchgang nicht gemacht werden, cs ist dazu eine ganze Reihe „Stiche" nötig, die ganz allmählich den Querschnitt zur Breite herabdrücken. Man erreicht dies dadurch, daß man die in dem Ständer verstellbaren Walzen nach jedem Durchgang einander mehr nähert, bis ihr Abstand der gewünschten Blechdicke entspricht. In der Regel wird dieser ganze Walzvorgang nicht voil einem Walzenpaar allein bewerkstelligt, sondern man verteilt ihn auf mehrere, zwei bis vier nebeneinander aufgestellte Walzgerüste, die sogenannte Walzenstraße (Abb. 423 und 424). Bei dünnen Blechen ist die Abnahme der Dicke

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Abb. 425. Walzwerk für 'JMrtfeu

nach jedem Stich gering und durch Walzenverstellung nicht mehr durchführbar. Man hilft sich damit, daß man eine größere Anzahl Bleche zusammenlegt und gemeinsam durchwalzt. Jede Walzennachstellung verteilt sich dann auf alle Bleche und führt für das einzelne Blech infolgedessen zu einer geringeren Dickenabnahme.

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Hier besteht also die Formänderung tmr in dem Ausbreiten des Materials, dem Ausrollen wie Kuchenteig. Für die meiste Anwendung des Walzverfahrens kommt die Möglichkeit einer gleichzeitigen Querschnittsprofilierung in Betracht. Dazu müssen die Wälzen selbst anstatt mit glatter Mantelfläche mit umlaufenden Furchen, den sogenannten „Kalibern" versehen sein. Die Walzen haben dann eine Reihe nebeneinander liegender Vertiefungen, die sich stufenweise der beabsichtigten Querschnittöform nähern. Je nach Art des Profils ist auch hier wieder eine ganze Reihe von Durchgängen erforderlich, um vom quadratischen Block zur gewünschten Profilform zu kommen. Die einzelnen Stufen verteilen sich über die verschiedenen nebeneinander liegenden Walzenpaare einer Walzenstraße, und wenn diese alsdann noch nicht ausreicht, auf eine oder mehrere weitere Walzenstraßen. Die Arbeitsweise geht dann so vor sich, daß das weißglühende Eisenstück zunächst gegen das größte Kaliber gestoßen wird; die Walzen erfassen es und ziehen es durch. Das zuletzt herauskommende Ende wird mit Zangen gefaßt und der Stab über die obere Walze zurückbefördert, so daß er das nächste Kaliber, am gleichen Ende beginnend, durchläuft. Auf diese Weise werden alle die bekannten S t a b e i se n formen ausgewalzt: das Vierkanteisen in übereck liegenden Profilen, die auch die Ubergangsformen zum Rund-eisen bilden, das Flacheisen in sogenannten geschloffenen Kalibern. Die Oberwalze hat bundartige, ringförmige Ansätze, die in entsprechende Ausnehmungen der Unterwalze eingreifen und einen rechteckigen Walzraum begrenzen. So entstehen alle die als Stabeisen sozusagen populären Formen: das P-Profil und Doppel-P-Eifen, das Winkeleisen und bl-Eisen, das 2-Profil und die Eisenbahnschiene. In Abb. 425 und 426 ist der Entstehungsgang von P-Eisen und Winkeleisen aus dem viereckigen Stab erkennbar, der ganz dem Grundgesetz der allmählichen Anpassung folgen muß, wenn er den plumpen Viereckstab zu höheren Formen umschaffen will. Und dieWalz-werktechnikhatwirk-lich die Metallver-

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Abb. 427. Universalwalzwerk

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arbei-tungzu höheren Formen geführt. Sie gibt uns das Profilma-

unsere Häuser und Türme stützt, sie gibt uns die

Mittel zu den gewaltigen Brückenbauten, die sich weitausholend über breite Ströme spannen. Erst mit Hilfe des Walzverfahrens gelang es, dem viereckigen Stab allen toten und faulen Stoff von den breiten Schenkeln zu ziehen und daraus leichte, schlanke und starke, tragsame Profile zu schaffen, mit denen man den Spannungsverteilungen eines Brückenträgers, wie Oechel-häuser einmal treffend sagte, mit „brutaler Offenheit" nachgehen kann. Der Zweck tritt hier klar zutage. In dem entschiedenen Beschränken auf das Notwendigste, in diesem Sichbeschränkenkönnen liegt aber der Geist unsrer Zeit, der Fortschritt im Kampf über den Stoff, der Sieg über die Materie, von der wir nur so viel nehmen, als es der Zweck bedingt, und deren sich gern aufdrängende Massen wir mit starker Hand zurückweisen.

Mit etwa dem achten Teil der Masse wird bei dem Eiffelturm die doppelte Höhe der ehrwürdigen Cheopspyramide erreicht. „Während die Pyramide", führt Oechelhäuser weiter aus, „sich mit ihrer riesigen Grundfläche an der Erde anzuklammern scheint, hat der Eiffelturm gleichsam die Erdenschwere abgeschüttelt und schwingt sich auf seinen vier weit ausladenden, mit Bogen verbundenen Füßen leicht in die Lüfte." Man vergißt leicht, wenn man die endgültigen Ausdrucksformen der Technik sieht, welchen Quellen der Geist der Zeit entströmt, und wir müssen das Eisenwalzwerk mit seinen bedeutsamen Fortschritten in das Geheimnis der großen „Eisenwerdung" einschließen. Im Hüttenwerk, in der Gießerei, in der Schmiede und im Preßwerk, dort sind die Quellen, aus denen dem modernen Menschen die Baustoffe zufließen, mit denen er die Erde „einrichte t".

In einem Walzengerüst oder einer Walzenstrecke wird nun nicht immer das gleiche Profil gewalzt. Die Mannigfaltigkeit der Profilformen, der stets wechselnde Bedarf, die Änderungen in der Nachfrage bedingen häufigen Arbeitswechsel. Dann werden die betreffenden Profilwalzen aus der Walzenstraße herausgehoben und durch andre Walzen ersetzt. Um diesem stets zeitraubenden Walzenwechsel zu entgehen, hat man für die stets am meisten gebräuchlichen

Profilformen, das Flacheisen, ein einstellbares Kaliber geschaffen. In gleicher Weise wie die obere und untere Fläche durch horizontale Walzen, begrenzt man die seitlichen Kanten des Flacheisens durch zwei senkrechte Walzen. Und ebenso wie man die Dicke durch Walzenverstellung der Horizontalwalzen verändern kann, läßt sich die Breite durch den Walzenabstand der senkrechten Walzen einstellen. Man kann also alle Querschnitts formen des FlacheisenS ohne Walzen-wechsel auf diese Weise herstellen. Ein übersichtliches Bild der Gesamtanordnung eines solchen sogenannten Universalwalzwerks zeigt Abb. 427 nach einer Ausführung von R. Daelen. A A sind die horizontalen Walzen, die untere Walze liegt fest und die obere wird mittels Stellschrauben, die von der Qucr-welle Q aus gleichzeitig gedreht werden können, nach jedem Durchgang der unteren Walze nähergerückt. Da die Oberwalze im Lause des Arbeitsgangs eine ziemlich erhebliche Verstellung erfahren muß, sind die Zwischenstücke K, die die Bewegung der liegenden Walzen' von den Antriebsrädern C aus übertragen, hinreichend lang ausgeführt. Seitwärts der liegenden Walzen sind die beiden stehenden Walzen B ausgestellt; diese erhalten ihren Antrieb durch die Kegelräder E F von der Welle W aus, aus die die Bewegung von dem Zahnrade C der Oberwalze mittels des Iwischenrades D und des Getriebes G übertragen wird. Diese stehenden Walzen B können seitlich verstellt werden; zu diesem Zwecke wird sowohl das Fußlager a wie daS Halslager b jeder Walze durch eine Schraubenspindel verschoben, sobald die beiden Schrauben jeder Walze mittels der Kurbelwelle c durch zwei Schrauben ohne Ende d um den gleichen Betrag

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gedreht werden. Damit bei der Verschiebung der Walzen die Antriebsübertragung nicht gestört wird, sind die Getriebe F mittels Nut und Feder auf der Betriebswelle W verschiebbar. Bei L (Abb. 427 links) wird der zu bearbeitende Stab eingeführt und gelangt also zunächst zwischen die liegenden Walzen A und dann zwischen die stehenden Walzen B. Abb. 428 stellt ein von Sack G. nt. b. H. in Rath bei Düsseldorf erbautes Universalwalzwerk dar.

„Wo gehobelt wird, da fallen Späne." So auch hier. Die härteste Walze trägt aus ihrem Kampfe mit dem glühenden Metall, das sie gewaltsam in Formen verschiedensten Querschnitts zwingt, ehrenvolle Wunden und Narben davon. Diese müssen durch Nacharbeiten, durch Abdrehen wieder beseitigt

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Abb. 430. Blockwalze mit glollgang

werden. Abb. 429 gewährt uns einen Einblick in die Walzendreherei des Stahlwerkes Becker A.G. in Willich im Rheinland. Wir sehen hier im Vordergründe zwei mit flachen Kalibern versehene Walzen liegen, während im Hintergrund eine mit tiefer Kalibrierung versehene Walze mit Hilfe eines Laufkrans der Drehbank zugeführt wird.

Hüttenwerk und Walzwerk müssen sich immer in die Hände arbeiten, und ihre Arbeitsmethoden müssen sich ihren Einrichtungen anpassen. Die Blöcke und Barren können beispielsweise sehr dick gegossen werden und werden dann in Blockwalzenstraßen vorbereitet und erst danach in Vor- und Fertigwalzen ausgewalzt. Oder man kann auch die Blöcke weniger dick gießen und gleich in Vor-und Fertigwalzwerken weiter bearbeiten.

Das Walzen ist durch die Art seiner gleichmäßigen Arbeit so recht als Maschinenarbeit gekennzeichnet, und die Entwicklung zieht auch hier mit der steten Forderung nach Steigerung der Leistungen alle verfügbaren Mittel herbei.

Das in unsrer Kunstbeilage wiedergegebene M e n z e l s ch e E i s e n w a l z-w e r k vergegenwärtigt uns die Einrichtung um die Mitte des neunzehnten Jahrhunderts. Das Anpacken und Breitrollen des widerspenstigen Eisens mit unerbittlicher Maschinenkraft, daS flinke, starke Zufassen der Arbeiter, die mit ihren Zangen das Eisenstück den Walzen abnehmen, überhaupt die gespannte und angestrengte Tätigkeit, die sich von der wuchtigen Maschinenarbeit ringsum ausbreitet, sind ein lebhaftes Bild der Arbeit, die sich in einem Walzwerk

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abspielt, und für dessen Schönheit Menzel ein seiner Zeit weit vorauseilendes Verständnis fand. Aber das Bild zeigt uns auch die Unvollkommenheit der damaligen Verhältnisse. Wir sehen, wie die Arbeiter mit Mühe und Not den aus der Walze herauskommenden Block auf eine Karre laden, die, von Hand geschoben, den Block zum nächsten Walzengerüst bringt. Das moderne Walzwerk verwendet Rollgänge (Abb. 430), eine Reihe hintereinander angeordneter, durch Elektromotoren angetriebener Rollen, die den Block selbsttätig in die Walzen hineinschieben und aus ihnen herausnehmen. Und man setzt weiter diese ganzen Rollgänge wieder auf querverschiebbare Wagen, mit denen sie vor das seitlich danebenstehende Walzengerüst gefahren werden können, oder man hebt mittels der Rollgänge das Walzgut beim Triowalzwerk zur Höhe der Oberwalze. Auch für den Transport der Stahl- und Eisenblöcke von dem Wärmeofen werden besondere Hebemaschinen angewandt, die wie große Schmiedezangen den Block erfassen und zu den Walzwerken bringen. Damit ist der beschwerliche mit) mühsame Handlangerdienst, wie er im Menzelschen Bild zu erkennen ist, ganz ausgeschaltet und auf die jederzeit dienstbereiten wuchtigen Schultern der Maschinenkräfte abgewälzt. Erst die Einführung des elektrischen Betriebs hat diese spielende Beweglichkeit in die Hantierungen der Hüttenwalzwerke gebracht.

Mit der Dienstbarkeit so williger und tüchtiger Hebemaschinen konnte man an weitere Freiheiten denken. Weil das Auswechseln der Walzen noch immer zu viel Zeit erforderte, hat man für häufig zu wechselnde Profile, um die Sache kurz zu machen, das ganze Walzengerüst an den Kran gehängt und zur Seite gestellt, während man ein andres Walzengerüst mit fertig eingelegten Walzen

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Abb. 432. Scheibenräderwalzwerk

an seine Stelle setzt. Inzwischen können bei dem weggestellten Walzengerüst die Walzen für die nächste Schicht eingesetzt werden.

Die schnellarbeitenden Hebemaschinen gewähren auch insofern Vorteile, als mit der Abkürzung der Tranöportzeit auch die Abkühlung der Blöcke verringert wird, und es ist infolgedessen vielfach möglich, meiner Hitze durchzuwalzen. Eine weitere Fabrikationsverbilligung und Vereinfachung wird noch dadurch erzielt, daß es gelang, die aus den Gußformen kommenden, noch hellrot glühenden Blöcke ohne weitere Nacherhitzung zu verwalzen. Die direkte Verarbeitung ist ohne weiteres nicht möglich, weil das flüssige Metall nicht gleichmäßig erkaltet. Während es an der Oberfläche zuerst eine feste Kante bildet, bleibt der Kern noch längere Zeit weich und flüssig. Würde man den Block in diesem Zustand verwalzen, so würde das flüssige Metall aus den: inneren Kern heraus-gequesscht werden, und der Block würde aufreißen. Um eine gleichmäßige Durchwärmung der Blöcke zu erreichen, kam John Gjeers auf den Gedanken, die Blöcke in enge Gruben in dem Boden der Hütte einzusetzen. Nach einiger Zeit hat sich die überschüssige Wärme des Blockinnern der schon stärker erkalteten Außenseite mitgeteilt, und der Block ist dann innen und außen gleich warm un£> jetzt walzfähig. Wenn fortgesetzt wieder neue Blöcke in die sogenannten „D u r ch-weichungsgrube n" eingesetzt werden, bleiben die Wände in steter Glut; es ist keine weitere Nachheizklng erforderlich. Die Anheizung der Gruben erfolgt durch extra angewärmte Gußblöcke. DaS Verfahren ist natürlich nur dann anwendbar, wenn das Hüttenwerk von dem Walzwerk nicht so weit entfernt liegt, daß bereits auf dem Transport eine allzu starke Abkühlung eintritt. Man wird natürlich überall, wo es geht, die Einrichtung so treffen, um sich die hier gebotene Möglichkeit einer Wärmeersparung zu sichern. Man hat weiter in der Verteilung der Arbeiten und der Stiche neue Vorteile gesucht und gefunden. Die Verteilung

Abb. 433. Vorgepreßtes Scheibenrad. Ausgewalztes Scheibenrad

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Walzarbeit zu einer möglichst kontinuierlichen zu gestalten. Jeder Stillstand und Leerlauf ist hier, wo so große Apparate, so starke Maschinen stillstehen, eben ein umso größerer Verlust. Wo cs beim Walzen angängig ist, verzichtet man sogar aus die Erwärmung des Walzgutes und läßt das Walzmaterial „kalt" durch die Walzen lausen. Das Verfahren des „K a l t w a l z e n s" hat stets zunehmende Anwendung gesunden und dient hauptsächlich zur Herstellung endloser Bänder aus Stahl, Eisen, Messing, Zink, Blei und Kupfer, wie sie besonders zu Stanzzwecken in der elektrotechnischen Industrie, in Metallwarenfabriken und dergleichen an Stelle von Feinblechen verwendet werden. Das Kaltwalzen bietet den Vorteil größerer Feinheit der Bänder und blankerer, sauberer Oberfläche. Da es sich fast immer um Teile handelt, die, wie zu Uhrbandsederstahl, in größeren Mengen erzeugt werden, sind hier die Walzwerke mehr für Massen-ansertigung eingerichtet und in jüngster Zeit nur noch als „schnellaufende

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Abb. 435. Neueres Radreifenwalzwerk

Walzmaschinen" mit einer Walzgeschwindigkcit von etwa 25 Meter in der Minute ausgeführt.

Das „Sich-in-die-Hände-Arbeiten" der einzelnen Walzengerüste kommt beim Drahtwalzwerk (Abb. 431) besonders anschaulich zum Ausdruck. Hier wird nämlich der Stab hauptsächlich in die Länge gezogen, und er kommt bereits mit beträchtlicher Länge aus der aus mehreren Gerüsten bestehenden Vorstrecke. In der Fertigstrccke wird mm das Stabende sofort, nachdem es das erste Kaliber verlassen hat, in das nächstfolgende zurückgesteckt, so daß es schließlich schlangenartig eine ganze Reihe Kaliber durchläuft, wie cs die Abb. 431 erkennen läßt. Wir sehen, daß hier der Draht, nachdem er das erste Gerüst verlassen hat, eine Schleife beschreibt und in dem nächsten wieder gefaßt wird. Auf diese Weise ist es möglich, selbsttätig den Durchlauf zu bewerkstelligen, was die verhältnismäßig große Anzahl von Walzgerüsten rechtfertigt. Das dargestellte Walzwerk hat die respektable Schichtproduktion von 80- bis 90000 Kilogramm, das sind etwa 600 Kilometer ;-Millimeter-Draht.

Naturgemäß sind auch hier für Spezialzwecke Spezialeinrichtungen erforderlich. Man hat beispielsweise besondere Walzwerke, mit denen vorgepreßte R ä-d e r ausgewalzt werden (Abb. 432 und 433). Das Rad wird mit seiner Nabe auf einen Dorn gesteckt, und die kegeligen Walzen werden so angedrückt, daß sie von beiden Seiten die Scheibenflächen flachwalzen und einen Rand andrücken, der durch eine zwischen den Antriebswellen der Kegelwalzen besindliche zylindrische Scheibe zu einem glatten Felgenkranz ausgewalzt wird.

Man hat weiter besondere Bandagen- oder Radreife nwalz-werke (Abb. 434 und 435), mit denen die Bandagen für Eisenbahnräder

gewalzt werden, aus einer geschmiedeten runden Scheibe wird zunächst ein Loch unter deut Hammer herauSgestanzt, so daß eine ringförmige Scheibe entsteht. Diese Scheibe wird dann zwischen zwei Walzen wie ein Gummiring in die Länge gezogen, und es entsteht so ein großer nahtloser Ring. Um die vorgearbeiteten Scheiben besser m die Walzen einführen zu können, sind letztere fliegend, das ist nach einer Seite freitragend, gelagert.

lAbb.436. Mannesmann-Walzwerk

Auf den: gleichen Grundgedanken baut sich das Ehrhardtsche V ersah ren zur Herstellung schwerer nahtloser Rohre undKeffel-schüffe auf. Ein glühender Stahlblock wird durch einen in der Längsrichtung eingetriebenen Dorn gelocht und, nachdem er auf die gewünschte Länge ausgezogen wurde, der Boden durchgestoßen. Der so entstehende Zylinder wird auf die Oberwalze eines Walzwerkes aufgeschoben und zu einem Zylinder oder Rohr des gewüisschten Durchmessers und der gewünschten Wandstärke ausgewalzt. Es können auf diese Weise alle Arten schwerer Hohlzylinder, Geschosse, Flammrohre, Kanonenrohre, dickwandige Stahlrohre usw. hergestellt werden. Es ist klar, daß die Walzlänge dieser Stücke an sich beschränkt ist, da sie immer über die Walze geschoben werden müssen. Eine größere Freiheit gewährt in dieser Beziehung d a s M a n n eS m a n n s ch e R 0 h r w a l z v e r f a h r e n. Das Rohr wird aus einer vollen runden Stange E dadurch erzeugt, daß man die hocherhitzte Stange durch drei schiefgestellte konische Walzen F hindurchgehen läßt. Das an der Außenseite liegende, infolge der Erwärmung leicht verschiebbare Material wird dabei über den Kern der Stange weggezogen, der Stange sozusagen das Fell abgezogen und so eine nahtlose Röhre gebildet (Abb. 436). Das Arbeitstück wird dabei vorwärts geschoben und zugleich gedreht und, um eine glatte Innenfläche zu erhalten, über einen glatten Dorn hinweggewalzt. Das Walzverfahren gewährt also hier die Möglichkeit, die massive Stange oder den Block zu dünnwandigen, nahtlosen Röhren auszuziehen. Aber auch die aus Blechstreifen zusammengebogenen Rohre erhalten durch das Walzwerk erst den sicheren Zusaminenschluß der Naht. Die abgeschrägten übereinandcrgreifen-den Kanten des zusammengerollten Rohrstreifens, die auf Schweißwärme erhitzt sind, gehen durch ein Walzwerk, dessen Walzen die Gestalt von Scheiben mit halbkreisförmigem Kaliber haben, so daß Ober- und Unterwalze das ganze Rohr umfassen und die Kanteir verschweißen. Damit das Rohr nicht zusammenknickt, wird es mit Asche oder Quarzsand ausgefüllt oder über einen festen birnenförmigen Dorn hinweggewalzt.

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Beim Ziehen wird das Werkstück von einer Zange erfaßt und durch eine sich trichterförmig verjüngende Öffnung

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Das Eisenwalzwerk. Nach einem Gemälde von A. von Menzel. Mit Genehmigung der Photographischen Gesellschaft in Berlin

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Abb. 438. Stangenzieherei. ?,ach einer Photographie von Roerts in Hannover

— das Iieheisen — (Abb. 437) gezogen, so daß es auf den Querschnitt des Durchgangslochs verkleinert wird. Unsere Abb. 438 zeigt die Stangenzieherei des Stahlwerks Becker A.G. in Willich im Rheinland.

Durch entsprechende Gestaltung der Höhlung dcö Zieb-eisens kann man eine Profilierung der Werkstücke bewirken.

Abb. 439. Herstellung eines Tretkurbellagergehäuses für Fahrräder durch Ziehen

Auf diese Weise werden Gesims- • leisten, Beschlagschienen usw. durch Ziehen hergestellt. Alle ausgewalzten Rohre werden zur Fertigstellung nochmals nachgezogen, wodurch sie genau den gewünschten Durchmesser S.d.T.l.

erhalten. Bei stumpfgeschweißten Rohren dient der Durchgang durch das Iieheisen dazu, durch Verkleinerung des Rohrdurchmeffers den Schlitz zu schließen und die Schweißfugen aufeinander zu pressen. Nach dem Ehrhardt-schen Verfahren hergestellte gewalzte, nahtlose Zylinder können auf der Ziehbank zu dünnwandigen Rohren ausgezogen werden. Eine instruktive Anwendung des Ziehverfahrens ist beispielsweise das aus einem Rohrstück angefertigte Tretkurbellagergehäuse eines Fahrrads. Es handelt sich darum, die Flanschen für die vom Tretkurbellager ausgehenden Rahmenrohre aus dem Rohr herauszuarbeiten. Dazu wird zunächst das Rohr unter der Stanze mit den in Abb. 439 links erkennbaren Ansätzen versehen. Das so vorgearbeitete Stück kommt in die

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Abb. 441. Drahtgrobzug. Aus der Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure

Ziehbank, in der durch jeden Rohransatz ein entsprechender Dorn durchgezogen wird, bis alle Öffnungen auf das erforderliche Maß aufgeweitet und herausgezogen sind (Abb. 439 rechts). Im großen spielt sich ein ähnlicher Vorgang unter der Ziehpresse beim Kümpeln von Kesselböden (Abb. 440) ab.

Am meisten kommt das Ziehen bei der D r a h t fa b r i k a t i 0 n zu seinem Recht. Der vom Walzwerk gelieferte Draht, der zu dünneren Sorten verarbeitet werden soll, wird einem wiederholten Iiehprozeß unterworfen. Die Einrichtung einer einfachen Ziehbank zeigt Abb. 441, während Abb. 442 einen Einblick in die Drahtzieherei des Stahlwerks Becker A.G. in Willich im Rheinland gewährt. Von dem Abwickelhaspel wird das Drahtende abgezogen, etwas zugespitzt, damit cs durch das Loch im Zieheisen, das etwas kleiner als die Drahtstärke ist, durchgesteckt werden kann. Das durchgeschobene Ende wird von einer kleinen Zange erfaßt, die an einer kurzen Kette an der Ziehtrommel angebracht ist. Wird nun die Ziehtrommel in Bewegung gesetzt, so wird der Draht nachgezogen und auf die Trommel aufgewickelt. Soll der Draht auf noch kleineren Durchmesser gebracht werden, so muß er durch weitere Zieheisen mit abnehmendem Querschnitt der Ziehlöcher gezogen werden.

Für stärkere Drähte hat eö sich am vorteilhaftesten erwiesen, die Ziehrollen hintereinander anzuordnen und jede einzeln anzutreiben. Für dünnere Drähte, etwa von 2 Millimeter auf 0,5 Millimeter, kann man dagegen Stufenscheiben mit gemeinsamem Antrieb verwenden. Die Ziehwerkzeuge sind des öfteren auch durchbohrte Diamanten, die, um eine gleichmäßige Abnutzung herbeizuführen, fortgesetzt gedreht werden. In ähnlicher Weise werden Drähte bis ⁴/ioo Millimeter auf dem sogenannten Feinzug gezogen.

Die Entwicklung der Elektrotechnik hat den Drahtbedarf in ganz beispielloser Weise gesteigert, und notgedrungen haben sich die Drahtziehverfahren damit ganz zur Massenfabrikation ausgewachsen. Alle neuen Gestaltungsformen der Technik verschieben Form und Art der Baustoffe. Zahllose Walzwerke haben die i 100 000 Kilometer Eisenbahnschienen geschaffen, die heute die ganze Erde umspannen. Auf Millionen von Kilometern Kupferdraht, den die Ziehbänke

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Abb. 442. Drahtzieherei. Nach einer Photographie von Noerts in Hannover

geliefert haben, streckt der elektrische Strorn seine Fühler in daS Land, über die Meere und Berge, Kraft, Licht, Wärme, Rede und Wort übertragend. Und schon zeigen sich neue Formen, die die Arbeitsmethoden, an denen so viele findige Kopse geschaffen haben, beiseite schieben. Das Autoinobil eilt aus schienenlosen Wegen durch die Welt, und der unbändige Feuergeist der Technik hat den Menschen den Weg durch die Luft gezeigt. Der elektrische Strom schüttelt die Erdenschwere, die ihn an den Kupserdraht bannt, ab und bringt, nur von Kraftwellen geführt, Botschaften von Land zu Land: der Siegeslauf der Technik, der Triunrph über die Erdenschwere, über Stoff und Masse!

Das Dreheu und Bohren

Das Rad ist das Symbol der Technik. Wenn wir für alle Ausdrücke und Arbeitsformen der Technik eine Gemeinsamkeit suchen, so finden wir sie am besten in der Drehbewegung. Das Rad — der auf Rädern laufende Wagen, hervorgegangen aus dem bergabrollenden Baumstamm, hat die erste Leistungs-

steigerung der Menschheit gegeben; cs ist der Ursprung des ganzen Räderwerks unsres Zeitalters der Technik. Und auch der Übergang der Metallverarbeitung zur Maschinenarbeit ging über die Drehbewegung, deren Urform die Töpferscheibe ist, aus der nur durch konstruktive Änderungen die „Drehbank" umgeschaffen wurde. Auch sic ist „uralt", wird doch sogar ihre Erfindung einem Enkel desDädalus zugeschrieben. Die ursprüngliche Gestalt war sehr einfach. DaS Gestell hatte zwei gegenüberliegende kegelförmige Spitzen, von denen eine beweglich war und verschoben werden konnte, so daß das Werkstück zwischen den Spitzen drehbar einzuspannen war. Um das Werkstück wurde eine Schnur geschlungen, mittels deren es durch Hinund-herziehen der Schnürenden in Umdrehung versetzt wurde. Aus Abb. 443 ist diese Anordnung nach einer Skizze von Leonardo da Vinci erkennbar. Die Schnur ist oben mit einer Bogensehne, unten mit einen: Fußtrethebel verbunden. Nun war also nur noch dem sich drehenden Werkstück ein scharfes Stahl-meffer — der „Stichel" — zu nähern, und das Abdrehen begann. Je nach der Tiefe, mit der man das Werkzeug vorschob, drang cs in das Material ein, eine umlaufende Furche erzeugend. Ließ man das Messer bis nach der Mitte eindringen, so wurde das Werkstück, der Stab, durchgeschnitten, durchgedreht. Bewegte man dagegen den Stichel parallel mit der Achse nach der Seite, so mußte

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Abb. 443. Drehbank nach Leonardo da Vinci. Aus Beck, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaus

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Abb. 445. Drehbanksupport

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Abb. 446. Leitspindeldrehbank aus dem sechzehnten Jahrhundert. Aus Beck, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaus

In dieser einfachen Form hat sich die sogenannte Spitzendrehbank biö in unsre Zeit erhalten. Für Holzbearbeitung kommt man mit den genannten Organen noch aus. Hier wird das Werkzeug mir frei von Hand geführt und findet nur auf einer Auflageplatte seinen Halt. Es ist einleuchtend, daß die ganze Korrektheit der Dreharbeit dann von der Führung des Werkzeugs abhängig ist, und daß es hierzu großer Geschicklichkeit und, bei harten Metallen, auch erheblicher Kraftanwendung bedarf. Es war daher naheliegend, dem Werkzeug eine feste, verschiebbare Führung zu geben und das gleichmäßige Weiterschieben durch eine Schraubenspindel zu bewirken. JosephBramah hat 1794 zuerst nachstellbare Führungen und Schrauben zur Bewegung des Werkzeugs angewendet. Heute fehlt keiner Drehbank der sogenannte „Selbstzug", und wir können an Abb. 444 erkennen, wie sich aus der Urform das Gebilde entwickelt hat, das wir jetzt als eine „Drehbank" ansehen. Auf dem stark ausgebildeten Gestell, dein Drehbankbett, befindet sich links das Rädervorgelege, das mit fünf Stufenscheiben die Antriebspindel mit verschiedenen Geschwindigkeiten, je nach der Art der Arbeit, antreiben kann. Sie trägt ain Ende die Planscheibe, die zum Mitnehmen des Werkstücks dient, und in deren Mitte sich eine Körnerspitze befindet, der auf der andern Drehbankseite die Körnerspitze deö sogenannten „Reitstocks" gegenübersteht. Damit man Werkstücke verschiedener Länge zwischen den beiden Spitzen einspannen kann, ist der Reitstock auf dem Drehbankbett, das oben glatte, genaue Führungsflächen hat, verschiebbar. Die Körnerspitze selbst kann durch das hinten befindliche Handrad zur genauem) Einstellung vor- und zurückbewegt werden. Zwischen Reitstock und Spindelkasten sehen wir den sogenannten „Support" oder Werkzeugschlitten, der zur Aufnahme des Werkzeugs dient. Er greift mit Vertiefungen über entsprechende Führungsflächen des Drehbankbettes, auf dem er dadurch schlittenförmig verschiebbar ist. Wir sehen in Abb. 445 einen abgenommenen Support, der sich mit seinen beiden Außenleisten auf die beiden Wangen des Drehbankbettes auflegt.

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Abb. 447. Hendev-Rortvn-Drehbank

schwanzförmigen Führungen ein Schlitten quer verschiebbar; seine Bewegung erfolgt durch eine querliegende Schraubenspindel an dem vorn sichtbaren Handrad. Auf dem Support baut sich noch ein kleiner, wieder längs verschiebbarer Schlitten auf, der die Klemmvorrichtung zur Befestigung des Werkzeugs trägt. Das Werkzeug hat also danach Führungen für Längs- und Querbewegung, und es bedarf nur noch der selbsttätigen Einleitung dieses Vorschubs durch die Maschine selbst. Im einfachsten Falle dient hierzu eine längs des Betts angeordnete Spindel, die vom Spindelstock aus angetrieben wird. Durch ihre Drehung wird eine auf ihr befindliche Mutter und damit der Tisch hin und her bewegt. Die dabei für die Fortbewegung sehr in Anspruch genommene Spindel ist bald der Abnutzung unterworfen, so daß sie für die feineren Arbeiten, wie das Gewindeschneiden, keine genügend genaue Arbeit mehr liefert.

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Abb. 448. Innenansicht des abgenommenen doppelten Wechselraderkastens der Hendey-Norton-Drehbank

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Man wendet deshalb meist zweiVorschub-■ einrichtungen an. Die Bewegung des Supports leitet man von der sogenannten „Zugspindel" ob/ die bei der Drehbank der Abb. 444 mittels Riemen durch dreifache Stu-fenscheibenmit

verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben wird. Mit ihr dreht sich ein verschiebbares Rad, mit denr ein weiteres Rad im Eingriff steht und die Bewegung auf ein andres Zahnrad vermittelt, das in eine unter der Tischplatte befindliche Zahnstange eingreift und, sich auf ihr abwälzend, den Tisch verschiebt. Durch andre Räderübertragung wird die Querbewegung bei stillstehendem Tisch bewirkt. Alle diese Schaltorgane für Vor- und Rückwärtsgang, Längsund Querzug sind konstruktiv in der sogenannten „Schloßplatte", die schürzen-arstg von dem Support herabhängt, vereinigt, so daß nach außen nur die Schaltgriffe sichtbar werden. So sehen wir das Handrad für die Verschiebung von Hand, Griffe zur Einschaltung des selbsttätigen Vorschubs, nach innen, außen, rechts oder links und eine Einrückung für das Gewindeschneiden, wozu die schon erwähnte besondere Leitspindel vorhanden ist. Durch den gleichmäßigen Längsvorschub, den der Schneidestahl durch die Leitspindel erhält, erzeugt er auf dem Werkzeug einen Gewindegang. Je schneller der Weiterschub des Drehstahls erfolgt, umso größer wird die Steigung des Gewindes. Man hat es also durch langsamere oder schnellere Drehung der Leitspindel in der Hand, verschiedene Gewinde herzustellen. Die verschiedenen Drehgeschwindigkeiten werden durch Einschaltung entsprechender Räderübersetzungen, zu denen der rechts im Bild erkennbare Rädersatz dient, erreicht. Die Methode, mittels eines vorhandenen Gewindes ein andres Gewinde zu schneiden, läßt sich bis ins sechzehnte Jahrhundert zurückführen. Abb. 446 zeigt die für heutige Begriffe etwas veraltete Form einer solchen Drehbank zum Schneiden von Schrauben. Die obere Antriebswelle wird durch den mittleren Schnurlaus in hin und her gehende Bewegung versetzt. Dadurch dreht der rechts liegende Schnurlaus die in einem Holzrahmen gelagerte Schraube (die Leitspindel) und bewegt eine Mutter vorwärts, mit der der von unten angedrückte Stichel verbunden ist. Auf diese Weise wird aus dem durch den links befindlichen Schnurlaus angetriebenen Werkstück eine Schraube

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Abb. 44Y. Plandrehbank

Abb. 450, Grenzlehre

angeschnitten. Man könnte kaum eine anschaulichere Darstellung finden, um daö Prinzip der „Leitspindeldrehbank" zu erläutern; hier sehen wir die Idee in ihrer ursprünglichen Forin verkörpert mit den Mitteln ihrer Zeit.

Um schnell arbeiten zu können, muß sich die Maschine voit dem Einfluß der Geschicklichkeit des Arbeiters zum Teil frei machen. Dazu hat sie den entscheidenden Schritt durch die selbsttätige Führung und den Vorschub des Werkzeugs getan. Sie muß weiter die Möglichkeit einer raschen Anpassung an die verschiedensten Werkstücke bieten. Der zu bearbeitende Gegenstand muß in kürzester Zeit auf der Planscheibe der Maschine aufgespannt werden können; man hat dazu eine Reihe schnell zu bedienender Spannvorrichtungen geschaffen. Um vorteilhaft, das heißt mit der für den gegebenen Fall größten Geschwindigkeit zu arbeiten, ist cö weiter erforderlich, die Schnittgeschwindigkeit der Natur des Stückes anzupassen. Ein weicherer Rohstoff, zum Beispiel Messing, kann naturgemäß schneller bearbeitet werden als der härtere Stahl, kleinere Stücke erfordern bei einer Umdrehung weniger Schneidarbeit als Stücke großen Durchmessers, die langsameren Gang der Drehbank verlangen. Es wurde schon erwähnt, daß

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Abb. 452. Gisholt-gievolverdrehbank mit Spezialwerkzeugen zur Bearbeitung von

Geschoßkörpern

durch Anwendung verschiedener Antriebsriemenscheiben, die zu sogenannten Stufenscheiben (Abb. 444 links) vereinigt sind, für die Geschwindigkeit der Arbeitspindel, also des zu bearbeitenden Werkstücks, verschiedene Geschwindigkeitstufen gegeben sind. In der Regel kommt noch ein Iahnrädervorgelege dazu, das die Anzahl der Geschwindigkeiten verdoppelt. Ist dann noch eine doppelte Geschwindigkeit des Deckenvorgeleges vorhanden, so sind bei vierfacher Stufenscheibe für

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reicht wird. Das Heraus

suchen, Abnehmen Ein- Abb. 454. Werkzeugeinstellungen bei der Herstellung einer Fahrradnabe auf der automatischen Revvlverdrehbank in sechs Operationen

die Antriebswelle sechzehn Geschwindigkeit stusen möglich. Die weitere Anpassung liegt in der Ge-schwindig-keitsregulie-rungdeö Vorschubs, der Werkzeugbewegung, die bei der ein-facheit Leitspindeldrehbank durch verschiedene Räderüber-* setzungen des Jugspindel-antriebs er-

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Einstellen der einzelnen sogenannten Wechselräder ist eine höchst unerwünschte, zeitraubende Arbeit, und man hat daher Drehbänke gebaut, die den Wechsel der Vorschubgeschwindigkeit durch einen Handgriff ermöglichen. Es sind dann alle für die Herstellung der verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten erforderlichen Räder in einem am Drehbankbett befindlichen Räderkasten untergebracht, wie es in Abb. 447 der Hendey-Norton-Drehbank zu erkennen ist. Durch Verstellen des air dem vorderen Räderkasten außen links befindlichen Hebels in verschiedene Anschläge kann die nach dem Haupträderkasten durchgehende Welle mit drei verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden, in der Innenansicht des abgenommenen Wechselräderkastens (Abb. 448) die untere Welle. Auf ihr ist ein kleines Zahnrad verschiebbar, das durch ein ebenfalls verschiebbares Iwischenrad mit den zwölf verschieden großen, aneinandergereihten Wechselrädern, die auf der Leitspindel sitzen, in Eingriff gebracht werden kann. Die verschiedenen Stellungen sind nun außen am Räderkasten durch zwölf Schlitze markiert und festgelegt, so daß durch Bewegung des Handhebels in einen dieser Einschnitte der betreffende

Geschwindigkeitswechsel vollzogen wird. Zu-sammen mit

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Abb. 455. Werkzeugeinstellungen bei Herstellung einer Fahrradnabe auf der automatischen Revolverdrehbank

Wechseln am vorderen Räderkasten sind ans diese Weise für jede Geschwin-digkeitder Arbeitspindel insgesamt sechs un d-dreißig

Geschwindigkeiten der Lcitspindel ohne jedes Umstecken von Wechselrädern zu erzielen!

In ähnlicher Weise wird auch die Stufenscheibe des Spindelantriebs durch einen Räderkasten ersetzt, so daß sie nur noch eine Antriebscheibe, den sogenannten „Einscheibenantrieb" erhält. Hierdurch ist ebenfalls eine schnelle, bequenre und weitergehende Anpassung der Spindelgeschwindigkeit dieser sogenannten „Schnelldrehbänke" an die vorliegende Dreharbeit möglich.

Die Drehbank in dieser Ausbildung ist in gewissem Sinn Universalwerkzeug. Die verschiedenartigsten Teile können darauf bearbeitet werden, und je nach den Zwecken nimmt sie andre Gestalt an. Wir sehen in Abb. 449, wie eine Riemen-scheibe auf einer „P l a n d r e h b a n k" bearbeitet wird. Unsere Kunstbeilage stellt eine Riesendrehbank dar, eine schwere Spitzendrehbank von 2500 Millimeter Spitzenhöhe und 16000 Millimeter Spitzenweite der Maschinenfabrik Schieß A.G. in Düsseldorf. Diese dient zum Drehen der schwersten Turbinenwellen und Trommeln bis zu 150 000 Kilogramm Stückgewicht.

Mit der Güte und Vervollkommnung der Bank wuchs natürlich auch die Genauigkeit der Arbeit, die Gleichartigkeit der Arbeit. Die herkömmlichen Maßwerkzeugc waren der Zollstock und der Zirkel, der einfache Taster und die Schublehre. Für Präzisionsarbeit, die mit Genauigkeiten von Vioo bis ²/ioo Millimeter rechnen muß, konnte man bei diesen Werkzeugen nicht stehen bleiben. Man verbannte zunächst alle einstellbaren Maßgeräte und gab dem Arbeiter feste Schablonen oder Lehren in die Hand. Um nun die Grenzen, innerhalb deren sich die Abweichungen praktisch bewegen dürfen, ein- für allemal festzulegen, ist man zum System der sogenannten Toleranz- oder Grenzlehren übergegangen. Eine derartige Grenzlehre (Abb. 450) besteht aus zwei vereinigten Lehren, von denen die eine um einen Bruchteil größer, die andere um

ebensoviel kleiner als das verlangte Maß ist. Welle und Lager paffen also zusammen, wenn die weite Seite der Rachenlehre über die Welle geht, während der enge Rachen aus der Welle hängen, der dickere Dorn vor dein Loche stehen bleiben muß. Mit bemerkenswerter Selbstverständlichkeit führt so das System der Grenzlehren einen bestimmten Genauigkeitsgrad unerbittlich in eine Werkstatt ein.

Uin ein Werkstück fertigzustellen, kann man nur in den seltensten Fällen ohne Umspannen und Umwechseln des Werkzeugs auskommen. Man braucht einen andren Stahl, um die Lauffläche einer Riemenscheibe abzudrehen, als um das Loch in der Nabe auszubohren. Vielgestaltete Körper erfordern eine ganze Reihe verschiedener Werkzeuge, also ebenso häufiges Umspannen und Unterbrechen der Arbeit. Solcbe Zeitverluste konnten natürlich nicht geduldet werden, es galt, eine Einrichtung zu schaffen, mit der mit verschiedenen Werkzeugen eine Bearbeitung bis zu ihrer Vollendung ohne Umspannen oder Abstellen der Maschine durchgeführt werden konnte. Die Lösung brachte der„Revolversupport". Das Oberteil des Supports ist als drehbarer Körper ausgebildet und nimmt in seinem Umfang die Werkzeuge für die verschiedenen Arbeitsoperationen, zum Schruppen, das ist Vordrehen, zum Schlichten, das ist Fertigdrehen, zum Bohren, Gewindeschneiden, Abstechen usw. auf. Wenn also die Arbeit mit einem Stahl vollendet ist, wird der Support zurückgezogen und um einen entsprechenden Winkel gedreht, so daß das nächstfolgende Werkzeug in die Arbeitstellung kommt. 2m der Regel vollzieht sich der Stahlwechsel, also die Drehung des Revolverkopfes, selbsttätig durch das Zurückziehen des Supports, wobei auch von selbst der Revolverkopf in der betreffenden Stellung verriegelt wird. Wir sehen eine solche Revolver-drehbank in Abb. 451.

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Das Vor- und Zurückschieben des Revolverkopfs erfolgt durch das rechts sichtbare Drehkreuz. Hier ist der Revolverkopf horizontal und dreht sich um eine vertikale Achse, bei andern Konstruktionen dreht er sich um eine horizontale Achse.

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Abb. 452 veranschaulicht die Bearbeitung eines Geschoßkörpers auf einer Gisholt-Re-volverdrehbank.

Abb. 456. Karusselldrehbank der Deutschen Niles-Werkzeug-Maschinenfabrik Oberschöneweide-Berlin

Die Verwendungsfähigkeit dieser Maschine

ist noch wesentlich eingeschränkt. Sie kann mit ihren Vorrichtungen immer nur eine in Form, Art, Größe und Gestaltung begrenzte Anzahl von Gegenständen verarbeiten.

Daher gab man sichauchdamitnicht zufrieden und schuf Maschinen, die auch den Werkzeugwechsel vollkommen ohne jede menschliche Beihilfe vollziehen.

Add. 457* Metalltrennmaschine für Prosileisen aller Art

Einen solchen Ganzautomaten zeigt Abb<4;z. Hier wird nur der Rundstab in die Bank herein-

geschobcn, und die Maschine schnitzelt, solange der Vorrat reicht, die betreffenden Teile davon ab. Abb. 454 zeigt in schematischer Darstellung die Herstellung einer Fahrrad nabe in sechs Operationen. In Abb. 455 sehen wir den drehbaren Revolverkopf und die seitlichen Fassonstähle in der Profilierung der Fahrradnabe, die zur äußeren Bearbeitung dienen. Diese Maschine verrichtet ihre Arbeit mit einer gewissen imponierenden Selbständigkeit. Man denkt unwillkürlich an die bekannten Reklamescherzbilder, wo der Hase in die Maschine springt und der Hut herausfällt. Die Eisenstange wird in die Maschine gegeben, und die fertigen profilierten Teile fallen heraus, ohne daß ein Handanrühren nötig ist.

Die Maschine vollbringt so eine ihr vorgeschriebene Leistung, die wie eine Rohr-postbotschaft ohne Führung ein kompliziertes Schienennetz durchläuft oder wie ein Torpedo einen vorgeschriebenen Weg beschreibt, wie die Walze einer Spieluhr bestimmte Töne anschlägt. Auch der Automat enthält eine Art Walze oder Schienennctz in sich, daö hier den Gang des Werkzeugs genau vorschreibt und damit ohne äußere Beihilfe einen gegebenen Gegenstand erzeugt. Zunächst nur einen einzigen, der durch die Einrichtung festgelegt ist. Dabei bleiben wir also immer wieder bei einer rein mechanischen Leistung, deren Vollkommenheit allerdings Uneingeweihte überrascht. Wenn man aber der geschickten Maschine menschliche Fähigkeiten andichtet, beleidigt man nur den Menschen, der sehr arm wäre, wenn sein Vollbringen mit einer solchen

mechanischen Tätigkeit abgeschlossen wäre! Um die Maschine zu neuen Formen zu führen, muß man ihr andre Wege vorschreiben, ebenso wie die Spieluhr andre Stücke spielt, wenn eine andre Walze eingesetzt wird. Die Maschine ist und bleibt aber nur ein talentvoller Diener dcS Menschen, der alle seine Mitarbeiter und Helfer heute auf diesen Vollkommenheitsgrad automatischer Arbeitsleistung zu bringen sucht.

Bei den bisher betrachteten Drehbänken lag die Spindel horizontal, und das Werkstück wurde horizontal eingespannt. Es ergibt sich dies aus der natürlichen Forderung, das Werkstück in Bedienungshöhe zu halten, und diese bleibt berechtigt, wo die Längenausdehnung überwiegt und die Einspannung zwischen den Spitzen stattfinden kann. Bei der Plandrehbank (Abb. 449) aber bringt diese Anordnung immer ein verhältnismäßig schwieriges Ausrichten des in der Schwebe hängenden Gegenstands in vertikaler Richtung mit sich. Man hat sich nun die Arbeit des Aufspannens dadurch erleichtert, daß man die P l a n-scheibe liegend anordnete. Sie bildet damit einen runden Tisch, auf den das Werkstück einfach aufgelegt und bequem aufgespannt werden kann, da es sich von selbst auf der Tischplatte gerade auflegt. Die Platte dreht sich um ihre senkrechte Achse wie ein Karussell — daher hat man diesen Drehbänken den Namen Karusselldrehbänke (Abb. 456) gegeben.

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Wir haben auf Seite 485 erwähnt, daß ein auf die Drehbank gebrachter Stab durchschnitten wird, wenn wir das schneidende Werkzeug bis zur Mitte des Stabes eindringen lassen. Auf dieser Arbeitsweise beruhen die sogenannten Abstech bä nke, die nur die häufig auftretende Aufgabe erfüllen, von einer Stange in vorgeschriebener Länge Stäbe abzustechen.

An Stelle des Abstechens kann das Abschneiden von Stäben, Profileisen usw, auch mit Hilfe von Sägen,

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Blatt- und Kreissägen, erfolgen, wobei das zu zerschneidende Metall der Säge entweder im kalten oder erwärmten Zustand zugeführt wird.

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In der neueren Zeit erregt das Schneiden von Metall mittels zahnloser Scheiben das Interesse der Fachkreise. Das von den Marswerken A.G. in Nürnberg ausgeführte Verfahren ist im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Geschwindigkeit von io« Meter in der Sekunde umlaufende Scheibe gegen das zu

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Abb. 459. Eine Gruppe „Natcs"-Bohrmaschinen

durchschneidende Werkstück gebracht wird. Hierbei wird Reibung in Wärme umgesetzt, welche letztere hinreicht, um das Material des Werkstücks auf Schmelztemperatur zu erhitzen. Dieser Vorgang setzt sich, kontinuierlich dem vordringenden Trennblatt folgend, fort, bis das Arbeitstück durchschnitten ist. Das Trennblatt erzeugt einen kräftigen Luftstrom, der es hinreichend kühl erhält. Dieser Luftstrom preßt sich zu beiden Seiten zwischen Blatt und Arbeitstück, führt die vom Trennblatt aufgenommene Wärme ab und umspült die Schnittstelle, hierbei durch Abgabe von Sauerstoff den Verbrennungsprozeß der Materialteilchen unterstützend. Es ist damit die erforderliche Kühlung des Blattes also gleichzeitig zur Unterstützung des Schneidevorgangs nutzbar gemacht. Die Trennscheiben bestehen aus glatten zahnlosen Scheiben auS weichem, zähem Material. Am äußeren Umfang werden sie mit einem Kordierrädchen aufgerauht. Abb. 457 stellt eine durch einen Elektromotor angetriebene Metalltrennmaschine für Profileisen aller Art dar.

Bei aller Dreharbeit steht grundsätzlich das Werkzeug fest, und das Werkstück dreht sich. Dieser Arbeitsvorgang ist u m k e h r b a r, wir können ebensogut das Werkstück feststehen lassen und das Werkzeug in Bewegung setzen. Wir werden dies nicht beim Abdrehen eines Stückes tun, denir es wäre umständlich, den Drehstichel um einen abzudrehenden zylindrischen Körper fortgesetzt herumlaufen zu lassen, wir können es aber vorteilhaft so machen, wenn wir einen Gegenstand ausbohren wollen. Auf der Drehbank

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Schwere Spitzendrehbank von 2500 Millimeter Spitzenhöhe und 16030 Millimeter Weite zum Drehen der stärksten Turbinenwellen und Trommeln bis zu 150000 Kilogramm Stückgewicht. Maschinenfabrik Schieß A.G. in Düsseldorf

lassen wir dabei den Drehstahl in den sich drehenden Körper eindringen; wenn sich diese Operation anschließend an andere ohne Umspannen ausführen läßt, werden wir auch daS Ausbohren der Drehbank überlassen. Im allgemeinen erscheint es jedoch kaum einladend, ein schweres Stück extra aufzuspannen, um ein vielleicht kleines Loch an irgend einer Stelle zu bohren, es ist vielmehr natürlicher, den sich drehenden Stahl, den Bohrer, in das stillstehende Werkstück eindringen zu lassen. Um Löcher herzustellen, gibt cs eine Reihe von Spezialbohrmaschinen. Die gebräuchlichste Form der gewöhnlichen sogenannten Säulenbohrmaschine zeigt Abb. 458. Der Antrieb erfolgt von dem unteren Vorgelege auf die oben gelagerte horizontale Welle, die durch Kegelradübersctzung die senkrechte Bohrspindel antreibt. Das Werkstück wird auf den auf der Säule verschiebbaren Tisch aufgesetzt und in das Futter der Bohrspindel der betreffende Bohrer von dem Durchmesser des Loches eingesteckt. Damit der Bohrer in das Werkstück eindringt, muß er außer seiner Drehbewegung noch vorgeschoben werden. Aus diesem Grund ist die ganze Arbeitspindel verschiebbar in einer Hülse geführt. Die Hülse trägt eine Zahnstange, in die ein Zahnrad eingreift, bei dessen Drehung sie auf- oder abbewegt wird. Das Zahnrad wird durch weitere Räderübertragung entweder von Hand bewegt, oder man bringt es mit der Bohrspindel in Verbindung. Dazu dient die aus der Abb. 458 erkennbare Stufenscheibe auf der Bohrspindel, die eine entsprechende Stufenscheibe auf einer senkrechten Welle antreibt und damit den selbsttätigen Vorschub des Bohrers vermittelt. Wir sehen, daß bereits wenig Kunst oder Können mehr nötig ist, um ein Loch zu bohren. Der Durchmesser des Loches ist durch das Werkzeug gegeben, man wählt für ein 10-Millimeter-Loch einen 10-Millimeter-Bohrer, und der bedienende ungelernte Arbeiter hat nur dafür zu sorgen, daß der Bohrer an der richtigen Stelle in das Stück eindringt, und daß die Geschwindigkeit der Bohrspindel der Lochgröße und der Materialhärte entspricht. Hierzu kann er den Gang der Bohrmaschine mit den Stufenscheiben und den Zahnrädervorgelc-gen regulieren.

Abb. 460. Freistehende Radialbohrmaschine

Der Punkt, an dem in einen Maschinenteilgebohrt werden soll, wird gewöhnlich durch einen Körnerschlag, einen Schlag mit S.d.T.I.

einem kegelförmig zugespitzten Stahlbolzen, markiert, wodurch dem Bohrer ein Ansatz gegeben ist. Das bedingt, daß die Löcher vorher markiert werden müssen, wobei kleine Abweichungen nicht ausgeschlossen sind. Die moderne Werkstatt Praxis macht sich deshalb wieder von den Maßabweichungen des Anreißens frei und setzt das zu bohrende Stück in einen Kasten, in dcm es durch Anschläge und Anpassung an seine Form immer die gleiche Lage einnehmen muß. Der Arbeiter hat also nur den Maschinenteil in den Kasten einzusetzen und den Bohrer in die betreffenden Bohrstellen einzuführen.

Abb. 461. Horizontalbohrwerk mit verstellbarem Bohrschlitten

Dabei ist allerdings Voraussetzung, daß die zu bohrenden Stücke tatsächlich gleiche Gestaltung haben.

Eine Arbeit, die so einfach ist wie das Bohren, muß mit größter Schnelligkeit verrichtet werden. Das hat zur Vermehrung der Bohrspindeln, zur Konstruktion der mehrspindligen Bohrmaschinen geführt, bei denen entweder die Bohrspindeln nebeneinander angebracht sind, wenn Löcherreihen, wie oft in Blechen oder Trägern, eingebohrt werden sollen, oder die Bohrspindeln kreisförmig zueinander gelagert sind, um Kreisflächen, Flanschen, Räder usw. mit aus einem Lochkreis gleichförmig verteilten Löchern zu versehen. Eine bemerkenswerte Steigerung dieser mehrspindligen Bohrmaschinen bildet die in Abb. 459 dargestellte mehrspindlige Schnellbohrmaschine „Nateo". Hier sind die Spindelserien an einem Revolverkops angebracht, so daß der Reihe nach ohne Umwechseln der Werkzeuge ganze Löcherserien gebohrt werden können.

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Wo Löcher gebohrt werden, sind in den meisten Fällen auch Gewinde zu schneiden. Hierzu kann man auch die Bohrmaschine verwenden, wenn man statt des Bohrers einen Gewindebohrer einspannt und die Bohrmaschine mit Rückwärtsgang versehen ist, damit ein Herausschrauben des Gewindebohrers möglich ist. Besser wird diese Arbeit aus besonderen „Gewindeschneidmaschinen" ausgeführt. Der Ausbau ähnelt dem der Bohrmaschine, jedoch ist in die senkrechte Spindel eine Kupplung eingebaut, die nach Erreichung der erforderlichen Gewindetiese selbsttätig die Maschine umsteuert. Für schwere Werkstücke, bei denen man zufrieden ist, wenn man sie an die Bohr-stelle gebracht hat, bedarf man einer Maschine, die den Stücken zu Leibe rückt und gestattet, sie ohne Umspannen Abb.4ür.Elektriscb betrie-an den verschiedensten Stellen anzubohren. Dieses bene Handbohrmaschine

Prinzip verkörpert die sogenannte Radialbohrmaschine (Abb. 460),

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Ein um eine senkrechte Säule drehbarer, weitausgreifender Arm bestreicht die ganze Grundfläche^ so daß die an dem Ausleger verschiebbare Bohrspindel das Werkstück an allen Seiten leicht anbohren oder anzapfen kann. Die Bewegungsfreiheit der Bohrspindel erhöht man noch dadurch, daß man sie auch schräg einstellbar macht, so daß unter jedein Winkel gebohrt werden kann. Für horizontale Löcher und Bohrungen tritt die H 0 ri-zo ntalbohrmaschine. in Wirksamkeit(Abb.46i).

Bei den großen Brücken- Abb. 463. Räumnadelziehmaschine von Dolze & Slotta in und Schiffsbauten der Ge-    Coswig i. Sa.

genwart kann der Berg nicht zum Propheten kommen, hier muß vielmehr letzterer sich bequemen, zum Berge zu kommen. Für sehr große Stücke, für Panzerplatten usw., kommt man daher mit den leichteren Bohrvorrichtungen zum schwereren Gegenstand und verschraubt sie mit diesem, während sie ihren Antrieb durch eine Gelenkwelle von der Transmission oder durch einen Elektromotor erhalten. Neuerdings haben die transportablen Bohrmaschinen besonders für Montagezwecke vielfach Einführung gefunden. Die elektrische Bohrmaschine (Abb. 462) und die Luftdruckbohrmaschine haben auf der Baustelle oder in der Montagehalle die langweilige Bohrknarre fast ganz beseitigt.

Alle diese Maschinen bohren ausschließlich runde Löcher, doch gibt es viele Fälle, wo im Maschinenbau viereckige Löcher verlangt werden, die von jeher der Werkstätte Kopfzerbrechen machen. Zwei gänzlich voneinander verschiedene Wege führen zur Lösung dieser „Quadratur des Kreises"! Im ersten Fall wird das Loch tatsächlich viereckig gebohrt. Ein glatt abgeschnittenes bohrerähnliches Werkzeug wird außer in drehende noch in eine Querbewegung gebracht und erzeugt so ein Viereck in dem Werkstück. Im zweiten Fall wird zuerst ein rundes Loch ttt der Größe der Viereckseite vorgebohrt und durch dieses Loch ein mehrere Meter langes nadelähnliches Werkzeug, dessen zuerst runder Querschnitt nach hinten zu

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tu Merkantform übergeht, hindurchgezogen. Das Werkzeug ist über die ganze Länge mit Zähnen versehen, die beim Durchziehen dem sich verändernden, immer stärker werdenden Querschnitt gewaltsam Rauin schaffen, das Material „wegräumen", wonach man diese Ziehdorne „Räumnadel n" nennt und die Maschine „R ä u m-nadelziehma-s ch i n e", wie sie Abb. 463 darstellt. Natürlich erfordert dieser Arbeitsvorgang verhältnismäßig starke Zugkräfte und große Sorgfalt des Arbeiters, damit die lange teuere Räumnadel

Abd. 464. Auf der Räumnadelziehmaschine hergestellte Locher

nicht stecken bleibt und abreißt. Mit Hilfe dieses Verfahrens können auch andere Querschnittsformen — sechseckig, rund mit mehreren Nuten usw. (Abb. 464) in vorgebohrte Löcher eingearbeitet werden.

Das Hobeln, Fräsen und Schleifen

Kreis und gerade Linie beherrschen die Formen der Technik: rund oder gerade soll alles sein! Danach erhalten die „f 0 r m g e b e n d e n" Werkzeugmaschinen ihre Bestimmung und Wirksamkeit. Der Kreisbewegung wird, wie wir gesehen haben, die Drehbank gerecht. Die gerade Linie, beziehungsweise die ebene Fläche entstammt der Hobelmaschine. Die Hobelbewegung ist in ihrer Grundart als hin und her gehende Bewegung wohlbekannt. Auf einer hin und her gehenden Tischplatte wird der zu hobelnde Gegenstand aufgespannt. Seine Kante trifft dabei auf einen zugeschärften Stahl, der beim Weiterschreiten des Werkstücks unerbittlich in der Tiefe, in der seine Schneide angefaßt hat, einen Span abhebt. Wenn er am Ende des Werkstücks angekommen ist, kehrt der Tisch um, läuft zurück und wiederholt bei seinem Vorwärtsgang den Arbeitsvorgang, indem er den danebenliegenden Span abnimmt. Der für fast alle Arten und

Größen gewohnte Aufbau der Hobelmaschine ist aus Abb. 465 erkennbar. Auf einem Maschinenbett ist in keilförmigen Führungen die Tischplatte beweglich. Sie erhält ihren Antrieb durch die rechts oben im Bild erkennbare Riemenscheibe, deren Welle mit Zahnrädern eine an der unteren Tischseite befindliche Zahnstange bewegt. Die Riemenscheibe ist dreiteilig, und nur der mittlere Teil ist mit der Welle verbunden, die beiden äußeren Teile lauscir lose und werden durch einen offenen und gekreuzten Riemen in entgegengesetzter Richtung bewegt. Je nachdem der innere oder äußere Riemen auf die mittlere, die sogenannte Fcstscheibe verschoben wird, dreht sich die Welle und damit der Tisch nach der einen oder anderen Seite. Beim Vorwärtsgang muß der offene Riemen aus der Festscheibe lausen, beim Rückwärtsgang der gekreuzte, so daß für jede Richtungsänderung eine Riemenverschiebung erforderlich ist. Das besorgt die Hobelmaschine selbsttätig. Am Tisch befinden sich, wie aus der Abbildung zu erkennen ist, verstellbare Anschläge, von denen der hintere, wenn der Vorwärtsgang beendigt ist, an einen Hebel anstößt und diesen mitnimmt. Diese Hebelbewegung wird durch Gestänge aus die riemensührende Gabel übertragen, die infolgedessen den jetzt auf der Festscheibe laufenden Riemen nach der Losscheibe und den vorher aus der Losscheibe lausenden Riemen aus die Festscheibe bringt und damit auch die Änderung der Bewegungsrichtung des Tisches vollzieht. Der Tisch wandert nun nach rückwärts, bis der vordere Anschlag den neuen Platzwechsel der Riemen veranlaßt und wieder Vorwärtsbewegung stattfindet. Die Anschläge sind, wie erwähnt, einstellbar, damit die Größe der Tischbewegung dem gerade zu bearbeitenden Stück entspricht, also unnützer Weg vermieden wird. Zu beiden Seiten des Bettes erheben sich zwei Ständer, die einem Querträger zur Führung dienen, damit dessen Höhenlage dem jeweiligen Werkstück entsprechend verändert werden kann. Aus dem Querträger ist der eigentliche Support, der Werkzeughalter, quer verschiebbar angebracht. Die Querverschiebung des Supports führt den eigentlichen Arbeitsvorgang weiter. Im Unterschied zu den Drehbänken und Bohrmaschinen kann hier jedoch der Vorschub nicht allmählich erfolgen, sondern vor Beginn jedes neuen Arbeilsgangs muß der Stahl weitergerückt werden.

Die Hobelmaschine leistet nur bei einer Bewe-gungSrich-tung Arbeit, nur bei der relativen Vorwärlsbc-

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wegung des Hobelstahls, die Rück-wärtsbewegung ist nutzloser Leergang, ist Arbeitspause. Die Bestrebungen, die Leistungsfähigkeit der Hobelmaschine zu steigern, haben naturgemäß zuerst an diese Schwäche angeknüpft und die verlorene Rückgangszeit zunächst einzuschränken gesucht. Das einfachste Mittel war, die Rückgangsgc-schwindigkeit zu vergrößern; fast alle Maschinen bedienen sich dieses Mittels und führen den Tisch drei- bis fünf: mal so schnell zurück, als sie ihn vorschieben. Der zu weit gehenden Erhöhung der Rücklaufgeschwindigkeit sind aber praktische Grenzen dadurch gesetzt, daß sich die Umsteuerung der zu sehr beschleunigten Tischmaffe nicht mehr stoßfrei vollzieht, und daß dem bei dem Arbeitshub sich erwärmenden Hobelstahl keine Zeit mehr zur Abkühlung bleibt. Diese Gesichtspunkte führten dazu, von einer weiteren Beschleunigung des Rücklaufs abzusehen, vielmehr den Rücklauf selbst als Arbeitshub zu verwerten. Es ist dazu erforderlich, den . Hobelstahl nach dem Vorwärtsgang um 180 Grad zu drehen, damit erseine Schneide auch beim Rückwärtsgang dem entgegenkommenden Werkstück zuwendet. Diese Anordnung hat schon Whitworth um die Mitte des vorigen

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Abb. 466. Shapingmaschine

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Jahrhunderts gebaut; die Arbeitsgeschwindigkeit bleibt dabei aber immer durch die eintretende Erwärmung des Hobelstahls beschränkt. Besser sind in dieser Beziehung die Vorrichtungen, die für die Rückgangsarbeit einen andern Hobelstahl verwenden.

Der Arbeitsvorgang der Hobelmaschine ist ebenso wie bei der Drehbank umkehrbar.

Abb. 468. Verschiedene Fräserformen

Es spricht nichts dagegen, das Werkstück stillstehen und den Hobelstahl die hin und her gehende Bewegung machen zu lassen. Es spricht sogar die Tatsache dafür, daß die Maffendrücke bei der Bewegung schwerer Werkstücke und des schweren Tisches hier fortfallen. Abb. 466 zeigt die Normalsorm der gebräuchlichen Shaping- oder Feilmaschine. Die Riemenscheibe arbeitet aus einem Rädervorgelege, das die Bewegung aus den beweglichen Schlitten, den „Stößel", überträgt.

Am Ende des Stößels sehen wir den Support, der den Hobelstahl aufnimmt. Die Schaltbewegung erfolgt durch Querverschiebung des Tisches. DaS Anwendungsgebiet dieser Stoßmaschine beschränkt sich aus kleinere Stücke, für deren Bearbeitung das bequeme Ausspannen, die gute Beobachtung des Arbeitsvorganges wesentliche Vorteile bieten.

Die in Abb. 467 dargestellte Vertikalstoßmaschine unterscheidet sich von der Shapingmaschine nur dadurch, daß der Stößel eine aus und ab gehende Bewegung macht. Sie dient zum Stoßen von Keilnuten in Räder, Riemenscheiben usw. und zum Bearbeiten senkrechter, gerader Flächen. Neuerdings werden aber diese Arbeiten häufig aus den Seite 500 dieses Bandes beschriebenen Räumnadelziehmaschinen oderausbesonderen Keilnutenziehmaschinenausgesührt.

An der hin und her gehenden Bewegung mit ihrem nutzlosen Atemholen findet die Technik nun aber keinen Geschmack. So ist sie bei der Hobelarbeit zur Herstellung ebener Flächen nicht stehen geblieben und hat in der sogenannten Fr äS-arbeit ein Verfahren geschaffen, das wieder den soliden Grundprinzipien

kontinuierlicher Arbeit gerecht wird.

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Abb. 469. Einfache Fräsmaschine der Wandererwerke in Schönau bei Chemnitz

Der Fräser ist ein kreisendes Werkzeug mit vielen Schneidezähnen, ähnlich wie eine Kreissäge (Abb.468). In der größeren Anzahl der Schneidezähne liegt bereits die Überlegenheit gegenüber dem einschneidigen Hobelstahl, denn bei dem Fräser verteilt sich die Schneidwirkung aufalleZähne, die nacheinander zur Wirkung kommen, also viel geringere Erwärmung erfahren und infolgedessen größere Schnittgeschwindigkeit zulassen. Die Schneidwirkung des Fräsers läßt sich nun — als weiterer Vorsprung vor dem Hobelstahl — auf die ganze zu bearbeitende Platte ausdehnen. Der Hobelstahl vollzieht seine Arbeit durch aufeinanderfolgende Gänge, wobei er nach jedem Gange weitergeschoben wird. Der Fräser greift die Platte in ihrer ganzen Breite an und hat nach einem Gang über die Länge die ganze Fläche bearbeitet. Zu dieser Arbeit bedient man sich der einfachen Fräsmaschine (Abb. 469). Auf die durch die Stufenscheibe angetriebene Spindel wird der walzenförmige Fräser aufgesteckt und das Werkstück durch die Tischplatte vorgeschoben, bis der Fräser einen Arbeitsgang vollendet hat. Die Einrichtungen für die Änderung der Spindelgeschwindigkeit, für den selbsttätigen Vorschub der Schaltung usw. sind ähnliche wie bei den andern Werkzeugmaschinen.

Die Überlegenheit der Fräsarbeit über die Hobelarbeit ist bereits beim Planfräsen recht wesentlich. Sie tritt noch mehr hervor, wenn anstatt der geraden Flächen profilierte Flächen erzeugt werden sollen. Diese können ohne jede Komplikation genau wie gerade Flächen mit einem entsprechend profilierten Fräser bearbeitet werden. Die Fräser können dabei aus einem Stück hergestellt werden, oder sie können aus einzelnen Teilen — sogenannte Satzfräser — zusammengesetzt werden.

ES ist schon daraus erkennbar, daß der Fräsarbeit ein weites Anwendungsgebiet eröffnet ist. Die Grundidee, mit gezahnten Scheiben, Walzen, Kegeln, Schnecken Arbeit zu verrichten, läßt fast für alle Bearbeitungsfälle eine Fräsmöglichkeit zu. Einen Teil dieser Möglichkeiten gewährt die Universalfräsmaschine (Abb. 470). Sie unterscheidet sich von der einfachen Fräsmaschine dadurch, daß die Tischplatte drehbar gelagert ist und zur Aufnahme des Werkstücks eine Teilvorrichtung und einen Reitstock besitzt. Wenn man auf die Frässpindel einen Zahnradprofilfräser spannt, zwischen Teilvorrichtung und Teilrad das Zahnrad, so kann man zunächst einen Zahn herausfräsen. Man verstellt dann dies Zahnrad mit Hilfe der eingeteilten Scheibe um den der Zähnc-zahl entsprechenden Kreisbogen und fräst dann den nächsten Zahn. Bei schräg gestelltem Tisch könnte man das Zahnrad mit schrägen Zähnen versehen, oder man könnte auf einem vorgedrehten Bohrer Spiralen ausfräsen. Dabei müßte wieder der Tisch schräg gestellt werden, das Werkstück mit dem ganzen Tisch in dieser Richtung verschoben und zugleich das Stück gedreht werden. Es greifen also

bene Bewegungen zusammen, die die Konstruktion der selbsttätigen Schaltmechanismen naturgemäß komplizieren.

Die allgemeine Verwendbarkeit der Univcr-salfräsma-schine hat ihr große Verbreitung verschafft und macht sie auch für kleinere Werkstätten rentabel. In größeren Betrieben kommen wieder die Spezialmaschinen zu

ihrem Rechte. Die wunderbar einfache Art des Zahn-radfräsenS hat zu besonderen Zahnradfräsmaschinen geführt. Abb. 471 stellt eine sinnreiche Maschine zur Herstellung von Schnek-kenrädernvon J.E.Reinck-ker in Chemnitz dar. Der Fräser wird hierbei von vornherein auf den richtigen Achsenabstand eingestellt und von der Seite in Richtung

Abb. 471. Schneckenradfräsmaschine

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kenrad eingeführt, so daß die Schnecke richtig in Eingriff kommt und eine theoretisch richtige Abwälzung erzeugt.

In der Technik ist keine einseitige Entwicklung denkbar. Die überall auftretende Forderung nach höheren Geschwindigkeiten, nach Anpassung der Schnittgeschwindigkeit an die Betriebsverhältnisse verlangte gebieterisch sauber geschnittene, geräuschlos lausende Zahnräder, bei denen die Kraftübertragung sich nicht in nutzloser Reibung der Iahnslanken verliert. So nutzen die genau aus dem Vollen gearbeiteten Zahnräder wieder rückwirkend dem Werkzeugmaschinenbau, der zur Variation der Schnittspindelgeschwindigkeiten von Rädergetrieben wieder ganz überraschenden Gebrauch macht, und sie haben im ganzen Maschinenbau, wo man für größere Kraftübertragung die lästigen, lärmmachenden, meist unbearbeiteten Zahnräder gemieden hatte, wieder neuen Glauben für die Sache der Zahnräder erweckt. Ohne die genau geftästen Zahnräder wäre kein Getriebekasten eines Motorwagens denkbar, der mit Rädchen von 20 Millimeter Breite und

IZO Millimeter Durchmesser unbesorgt 20 bis 30 Pserdekräste überträgt.—Die Fräsmaschine hat auch nach ihrer Bestimmung und nach den mit ihr auszuführenden Arbeiten ' verschiedene Gestalt angenommen. Außer der Anordnung mit horizontal liegender Frässpindel werden vertikale Fräsmaschinen gebaut, die, wie Abb. 472 zeigt, in ihrem Ausbau der vertikalen Stoßmaschine oder dem kleinen Maschinenhammer ähneln. Sie können zu sehr mannigfaltigen Arbeiten, wie Fräsen von Nuten, von Flächen und Führungen, benutzt werden. Um schweren Maschinenteilen ohne öfteres Umspannen beizukommen, verwendet man Fräswerke, die im Aufbau der

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Abb. 472. Vertikalfräsmaschine

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gleichen und mit mehreren Frässpindeln, die zugleich an verschiedenen Stellen angreifen können, ausgerüstet sind.

Mit der Arbeit des Plan-fräsenS, des Nutenfräsens, des Zahnrad-sräsens, die eine wesentliche Steigerung der Leistungsfähig-

Abb. 474. Jnnenfräsen auf der Rundfrasmaschine

keit und Mannigfaltigkeit der Formgebung brachte, hat sich die sieghaft vordringende FräSarbcit nicht zufrieden gegeben. Sie merkte die Möglichkeit, auch runde Teile mit ihren vielschneidigen Werkzeugen anzufassen, die dazu langsam um ihre Achse rotieren, während sie mittels Fräser von entsprechender Form an ihrem äußeren Umfang oder innen bearbeitet werden und durch eine Umdrehung des Werkstücks aus die gewünschte Form kommen. Abb. 473 zeigt uns das Fräsen eines kleinen Arbeitstückes mittels Profilsräser. In Abb. 474 werden die innere Kranzfläche und die Rippen des Werkstücks bearbeitet.

Es können aus diese Weise auch komplizierte Formen, wie sie Abb. 475 an verschiedenen Beispielen zeigt, hergestellt werden. Gerade bei diesen Teilen ist der Vorteil der Fräsarbeit besonders einleuchtend, da derartige Teile vollständig „maschinenfertig" und unabhängig von der Handgeschicklichkeit deö Arbeiters geliefert werden. Dem Arbeiter, der dabei immer eine größere Anzahl von Maschinen bedienen kann, ist hier jeder Einfluß aus die Formgebung genommen. Sie ist ganz in das Werkzeug verlegt, das in beliebigen Wiederholungen in unabänderlicher Gleichheit arbeitet. Auch das Fräsen von Gewinden ist an Stelle des teueren

Gewindeschneidens aus der Drehbank oder mit Schneideisen oder Gewindesträhler sehr weitgehend in Aufnahme gekommen.

Abb.475. Rundsräsen einer Kupplungsmuffe und Schnurscheibe

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So hat die Fräsarbeit bei ihren Eroberungen fast in alle Methoden der mechanischen Bearbeitung eingegriffen und wesentlich an der Steigcrungssähigkeit unserer modernen Ma-schineninduftrie mitgewirkt. Eine moderne Massenfabrikation ist ohne ausgiebigst angewendete Fräserei gar nicht denkbar. Durch geschickte Einrichtung der Werkzeuge lassen sich immer wieder neue Bearbeitungsvorteile erzielen, sodaß in der Fräserei heute vielfach die Grundlage der billigen und sachgemäßen Fabrikation ruht.

Abb. 476. Schleifen eines tige Ausführung des Fräsers. Zu Anfang kam es oft gerieften Fräsers mittels

Aus dem Toben des stürmischen Wettbewerbs tritt immer und immer wieder an den Fabrikanten die Forderung heran: Billige, sachgemäße Fabrikation. Ihm bietet die Fräserei stets neue Mittel im Kampfe mit der Konkurrenz.

Sehr wichtig für die genaue Fräsarbeit ist die rich-

topffvrmiger Scbnnrgel-scheibe

vor, daß die mit vieler Mühe hergestellten Fräser nach Beginn der Arbeit sprangen, und daß das verhältnismäßig teuere Werkzeug nochmals angefertigt werden mußte. Dazu kam noch, daß den stark anpackenden, durchgreifenden, vielschncidigen Fräserwerkzeugen die Maschinen nicht gewachsen waren, daß häufig Brüche der Antriebs- und Steuerungsteile vorkamen oder Verbiegungen, die die Genauigkeit der Fräsarbeit beeinträchtigten. Derartige Enttäuschungen standen lange der Verbreitung der FräSarbeit im Wege, gehören aber jetzt schon der Geschichte an.

Abb.^.Schleifen

eines hinterdrehten Fräsers mittels kegelförmiger Schmirgelscheide

Man hat früher gern die Fräsarbeit der geringeren Genauigkeit bezichtigt, doch hat man längst, seit man gelernt hat, genaue Fräser herzustellen, diesen Qualitätsmangel widerlegt. Wohl besteht aber ein grundsätzlicher Unterschied in der Wirkungsweise. Der vielschneidige Fräser ist forscher als ein einschneidiger Hobelstahl. Er greift das Material mit allen seinen Zähnen ausgiebiger und härter an. Es tritt aus diesem Grund eine stärkere Erwärmung der Arbeitstücke ein, die Wucht des schneidigen Fräsers erschüttert sie und löst die Materialspannungen aus, so daß sich die Stücke durch die Bearbeitung verziehen, schief werden und so die Korrektheit beeinträchtigt wird. Aus diesem Grunde wird für manche Zwecke die Fräsarbeit nur als Vorarbeit, als Schrupparbeit verwendet, durch die die Hauptmaterialwegnahme schnell und billiger besorgt wird. Die endgültige Fertigbearbeitung, das Schlichten, übernimmt der Hobelstahl mit seiner sanfteren Klinge. Die zurückgedrängte Hobelmaschine hat sich übrigens noch nicht mit dieser Position befreundet, und ihre Bestrebungen, mit mehreren Stählen, mit Ausnutzung des Rücklaufs zu arbeiten, sollen ihre Wiedergeltendmachung herbeiführen. In das Gebiet der Dreherei ist die Fräsmaschine nicht ebenso erfolgreich hereingebrochen. Der Schnelldrehstahl hat hier die Leistungsfähigkeit schon in so hohem Maße gesteigert, die Vollkommenheit der Revolverbänke und Automaten hat die Handarbeit bereits so zurückgedrängt, daß hier das Vordringen schwerer war. In der Massenfabrikation profilierter Teile war sie erfolgreich. Trotzdem hat die „Rundfräserei" der Drehbank in vielen Betrieben noch kein Gebiet entrissen, wenn doch ihre weitere Verbreitung für die ihr zukommenden Arbeiten immerhin nur eine Frage der Zeit ist. Die Genauigkeit der Fräsarbeit ist von der Beschaffenheit des Fräsers, der ja doch formgebend und maßbestimmend ist, ganz abhängig. Es ist deshalb die erste Fräserpflicht, das Werkzeug stets in Stand und scharf zu halten und übermäßige Beanspruchungen, die vorzeitige

Abnahme der besten Schneidekräfte bewirken^ zu verhindern. Es hat sich deshalb vielfach das Verfahren eingebürgert^ den Gußstücken ihre härteste oberste Schicht durch Beizen mit Säure oder durch Abblasen im Sandstrahlgebläse zu nehmen. Dadurch hat man überhaupt der Gießerei etwas strenger auf die Gußstücke gesehen und die Ansprüche an die Gußputzerei gesteigert. So ist cs schon in vielen Gießereien allgemein eingeführt, daß alle Stücke vor dem Abliefern abgeblasen werden, wie dies schon bei Besprechung des Gußputzens hervorgehoben wurde. — Bei der intensiven Arbeit des Fräsers bleibt natürlich das Stumpfwerden auch bei seiner Schonung nicht aus, und das Nachschärfen muß nach bestimmter Zeit unbedingt erfolgen. Mit der Einführung der Schmirgelscheiben, die das Schleifen nach dem Härten ermöglichen, ist der Fräser überhaupt erst lebensfähig geworden.

Abb. 478. Uinrersalrundsckleifniaschine, eingestellt zum Schleifen eines Vvllzylinders

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Abb. 479. Selbsttätige Präzisions-Nundschleifmaschine mit Einscheibenantrieb der Naros-Union in Frankfurt a. M.

Jenach der Art des Fräsers sind grundsätzlich zwei Schleif-methoden zu unterscheiden.

Abb. 480. Universalrundschleifmaschine, eingestellt zum Schleifen eines Hohlzylinders

Bei den mehr sägenartigen sogenannten geriesten Fräsern verwendet man allgemein eine topfartig geformte Scheibe, die die Zahnkante gerade nachschneidet (Abb. 476). Bei den sogenannten hinterdrehten Fräsern, die gleich breite, vom Umfangs kreis nach innen abfallende Zähne haben, wird mit einer kegelförmigen Scheibe die Vorderfläche dcö Profils nachgeschliffen (Abb. 477). Sobald die Fräserprofillücke spiralig gewunden ist, muß das Werkzeug natürlich während des Schleifens eine entsprechende Drehung erfahren. Diese Arbeitsvorgänge sind ähnlich wie die Herstellung des Fräsers selbst, und sie können auch auf ähnlichen Maschinen ausgeführt werden. Die Universalwcrkzeugschleifma-schinen entsprechen in ihrem Aufbau der Universalfräsmaschine.

Abb. 481. Automatische Walzenschleifmaschine

In gewissem Sinn ist die Schmirgelscheibe als Werkzeug eine höhere Potenz des Fräsers. Wenn wir uns vorstellen, daß die Zähne immer kleiner werden und ihre Anzahl immer wächst, so bleibt schließlich nur eine Art Rauhigkeit wie bei der Oberfläche der Schmirgelscheibe übrig. Es könnte also der Fräser einer Rundfräsmaschine durch eine sich drehende Schmirgelscheibe ersetzt werden, und es würde ein R u n d s ch l e i f e n deS betreffenden Stückes stattfinden. Die Metallverarbeitung hat diese Möglichkeit nicht übersehen, und die Runds chleifm aschine (Abb. 478 und 479) ist ein erfolgreicher Konkurrent der Drehbank geworden. Das Schleifverfahren hat die Steigerung nach Seite der Präzision erweitert, und cs hat sich die Praxis herausgebildet, die Drehbank, Ausbohrbank, Hobelbank lediglich zum Vorarbeiten, zum „Schruppen" oder „Ausschroten" zu verwenden und die endgültige feine Schlichtarbeit, die bisher in Feilen und Abschmirgeln auf der Drehbank bestand, der Schleifmaschine zu überlassen. Es ist im guten Maschinenbau heute bereits selbstverständlich, alle laufenden Maschinenteile, Kurbelwellenzapfen, Zylinder,

Kolbenringe, Kolbenbolzen usw. auf Hochglanz zu schleifen.

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Abb. 482. Automatische Walzenschleifmaschine

Der Bewegungsmechanismus der Schleifmaschine hat mit drei unabhängigen Antrieben zu rechnen: dem Antrieb des Werkstücks, dem Antrieb der Schleifvorrichtung, des Schmirgelradcs, und dem Vorschubmechanismus. Es gibt zwei grundsätzlich voneinander verschiedene Anordnungen, je nachdem zum Vorschub die Schmirgelscheibe oder der schlittenartig bewegliche Tisch mit dem Werkstück dient. In Abb. 478 sehen wir die Anordnung bei einer Maschine der letzteren Art, die für kleinere Ausführungen fast allgemein gebräuchlich ist. Wir können das zwischen den Spitzen eingespannte Werkstück erkennen, an dem auf der hinteren Tischseite die Schmirgelscheibe angreift. Mit einer kleinen Änderung ist die Maschine auch zum Ausschleifen von Hohlzylindern, Büchsen usw. verwendbar. Es wird, wie Abb. 480 zeigt, vor dem Schleifbock ein kleines Lagerböckchen aufgeschraubt, das an seiner Spindel ein kleines Schmirgelscheibchen trägt, dieses kann in die Höhlung der Büchse eingeschoben werden. Das Prinzip des wandernden Schlittens und des feststehenden Tisches vertritt die Landis-Rundschleif-maschine, die sich infolgedessen viel kürzer und gedrungener baut. Diese Rundschleifmaschinen dienen, wie die drehbankähnliche Ausbildung schon andeutet, hauptsächlich zur Herstellung von langen Maschinenwellen, Kolbenstangen, Drehbankspindeln, Wagenachsen usw. Für viele Spezialarbeiten sind, sobald ausreichende Beschäftigung vorliegt, auch hier Spezialmaschinen konstruiert worden. Man hat besondere Walzenschleifmaschinen (Abb. 481 und 482), die sich der Größe und Länge der zu bearbeitenden Walzen anpassen. Man hat besondere Ausschleifmaschinen für Zylinder, bei denen die das Schleifrad tragende Welle exzentrisch drehbar ist und auf die verschiedenen Durchmesser mit Vioo Millimeter Genauigkeit eingestellt werden kann.

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Ersetzt hier die Schmirgelscheibe überall den Drehstahl, so steht ihr in bezug auf den Hobelstahl die gleiche Aufgabe, wenn auch nur in beschränkterem Maße, zu. Die Zahl der sauber auslaufenden Geradflächen kommt quantitativ kaum den laufenden Rundflächen gleich. Die Figur, die dieser Werkzeugaustausch von Hobelstahl und Schmirgelscheibe abgibt, verleugnet die Herkunft von der Hobelmaschine nicht. An dem Querträger sind an Schlitten die Schleifsteine angebracht und machen aus der Hobelmaschine die Planschleifmaschine (Abb. 483). Für kleinere Arbeiten kann auch die Universalschleifmaschine verwendet werden, wenn man als Vorschubbewegung allein die hin und her gehende Tischbewegung in Anspruch nimmt. Neuerdings gewinnt

auch das Flächen-schleisen an Bedeutung. Formen von Flächenschleifmaschinen sind in Abb. 484 bis 487 dargestellt.

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Abb. 485. Flächenschleifmascbine

Abb. 484. Planschleifmaschine

Der Entwicklung des Schleifverfahrens wurden erst durch die Herstellung der

künstlichen Schleifsteine die neuen Wege eröffnet. Bei dem natürlichen, gewachsenen Material war nie die vollständig gleichmäßige und gleich harte Gefügebeschaffenheit vorhanden, wie sie die subtile Schleifarbeit, die mit Bruchteilen von Vivo Millimeter rechnet, verlangt. DaS Aushilfsmittel bot sich in Schmirgel oder Korund. Jur Herstellung wird der Schmirgelstein fein zermahlen und unter Beimengung eines Bindemittels — wie Magnesit, Schellack, Leim, Gelatine oder Pflanzenöle — unter hohem Druck in die gewünschte Form gepreßt. Je nach dem Mischungsgrad von Bindemittel und Schmirgel, nach der Korngröße des Schmirgels und nach dem beim Pressen aufgewendeten Druck erhalten die Schmirgelräder verschiedene Härteabstufungen. Der Erfolg der Schleifarbeit hängt ganz wesentlich von der richtigen Wahl des Härtegrads der Schleifscheibe ab.

Wird hierbei die Schleifmaschine sozusagen zur letzten „Bearbeitungsinstanz", nach der höhere Genauigkeitsansprüche nicht mehr gestellt werden können, so ist sie absolut nicht auf diese Spezialität des Schlichtens und Polierens einzuschränken. Man hat die Schleifmaschinen kräftiger gebaut,und man hat vor allem den Schmirgelscheiben bisher nicht gekannte Ausmaße gegeben.

Abb. 486. Flächenschleifmaschine mit hin- und hergehendem Tisch

Wenn man damit an eine Welle herangeht, dann ist die Materialmenge,die die Schmirgelscheibe in eilendem Gang hinwegfegt,

S.d.T.I.

direkt imponierend. Schlesinger gibt für eine Norton-Schleifmaschine die Spanabnahme mit 20 bis 30 Kilogramm für die Stunde an, eine Leistung, die an diejenige von den stärksten Fräsmaschinen und Drehbänken bald heranreicht. Die hierbei zur Verwendung kommenden Schmirgelsteine haben allerdings etwa ³/₄ Meter Durchmesser und 4 bis 5 Zentimeter Breite. Nach Ludwig Löwe & Co. werden dabei gegenüber dem Drehen Zeitersparnisse von 30 bis 90 Prozent erzielt! Man muß aber, um sich vor Überraschungen zu bewahren, daran denken, daß die Schmirgelscheibe in den hier vorkommenden Größen ein teueres Instrument ist, und daß die Schleifdiamanten zum Nachschleifen eine Ausgabe für sich bilden. Dazu kommt noch, daß die Größenleistung der Maschine mit einem entsprechenden Kraftverbrauch verbunden ist. Die neuesten Formen der leistungsfähigen Rundschleifmaschinen nach Abb. 479 haben, entsprechend der Entwicklung der Drehbank nur noch „Einscheibenantrieb", und es ist so eine stärkere Geschlossenheit des Maschinenbildes, verbunden mit großer Leistungsfähigkeit erzielt worden, bei erheblicher Vereinfachung der Handhabung. Die drei Riemenantriebe — Tischantrieb, Schleifsteinantrieb, Werkstückantrieb — boten immer eine wenig erwünschte Betrieböerschwerung.

Abb. 487. Flächenschleifmaschine mit kreisendem Tisch

Mit dem Schleifverfahren hat der moderne Maschinenbau erst die Präzision, die Genauigkeit annehmen können, die heute sein Stolz und die Grundlage seiner Leistungsfähigkeit ist.

Die Verschönerungsarbeiten und die Montage

Die Grundregel für das Aussehen einer Maschine läßt sich auf eine sehr einfache Formel bringen: „Eine Maschine soll glatt und sauber aussehen." Es gab eine Zeit, die der Maschine falsch angewandte Ornamentik aufdrängte, um sie äußerlich ansehnlicher zu machen. Wir haben diese Zeit, da auch die Maschine öffentlich nur in Toilette auftrat, die ihre Natur verdeckte, überwunden. Die Formgebung kennt nur das Gebot der Zweckmäßigkeit, und wie im Leben die nützliche Gestaltung sich meist mit der Schönheit deckt, so hat der Maschinenbaustil unserer Zeit auch das Recht der Naturwahrheit für sich behauptet.

Für viele bearbeitete Teile, für Handgriffe, Armaturen, Hähne, Oltropfgläser ist vollständig blanke Oberfläche gebräuchlich. Es muß nach der Bearbeitung noch das sogenannte Polieren des Stückes vorgenommen werden, das in einer Glättung der Oberfläche bis zur Glanzerzeugung besteht. Die Beseitigung der Rauhigkeit erfolgt durch Abschleifen mit immer feiner werdenden Schleifmitteln in Pulverform. Die Wirkung ist intensiver, wenn der betreffende Gegenstand auf der Drehbank eingespannt werden kann. Im Großbetrieb verwendet man besondere mit Schleismaterial versehene runde Scheiben, die wie Schleifsteine in schnelle Rotation versetzt werden, und gegen die das zu polierende Stück angedrückt wird. Anstatt die Oberfläche durch Abschleifen zu glätten, kann man auch durch Niederdrücken mittels eines glatten Werkzeugs die Rauhigkeiten beseitigen.

Ein einmal blank gemachter Maschinenteil stellt mit dieser Beschaffenheit die Forderung, stets blank gehalten zu werden. Es gilt für den modernen Maschinenbauer die Regel, diese blanken Teile mit weiser Mäßigung an der Maschine zu verteilen, damit das Bedienungspersonal durch das Putzen zu vieler Teile nicht von seiner Hauptaufgabe, der Instandhaltung der arbeitenden und lausenden Organe, zu sehr abgelenkt wird, oder die blanken Quälgeister, wenn ihrer zu viele sind, überhaupt nicht putzt.

Die Maschine soll also mit blanken Teilen keinen unvernünftigen Aufwand treiben. Das starke Können soll sich in bescheidenem Gewand präsentieren. Die Charakteristik des Ganzen soll den Gesamteindruck ausmachen. Man vermeidet deshalb überhaupt die Bearbeitung, wo es nicht die Funktion der Maschine verlangt, und gibt den nicht bearbeiteten Teilen ein gleichmäßiges Aussehen durch Anstreichen und Lackieren. In der Regel geht dem Anstreichen das sogenannte „Spachteln" voraus, ein Grundieren mit Leimfarbe und Glätten der Oberfläche durch wiederholtes Abschleifen mit Bimsstein. Das Anstreichen und Lackieren kann so manchen Schönheitsfehler der Gießerei verdecken, allzuviel Recht soll sich jedoch der Anstrich nicht anmaßen und soll nie so dick auftragen, daß er ausfällt! Man soll immer noch die wahre Natur des Guß- oder Schmiedestücks erkennen können. Man verwendet heute fast ausschließlich der Naturfarbe des Gußeisens ähnliche dunkle, grauschwarze Lackierungen, wie sie dem soliden Arbeitskleid der Maschine auch am meisten zukommen. Nur die landwirtschaftlichen Maschinen leisten sich rote und grüne Töne, mit denen sie sich in die Farbensreudigkeit der landschaftlichen Umgebung mischen.

Neben der äußerlichen Wirkung hat der Farbanstrich den tieferen Zweck, die betreffenden Eisenteile vor Rost zu schützen. Die Rostverhütung ist für eiserne Bauten und Maschinen ein Gebot der Selbsterhaltung. Wo also nicht des Aussehens wegen ein Farbüberzug die Eisenfläche nach außen abschließt, überzieht man sie des Rostschutzcs wegen mit Farbanstrichen und geeigneten Überzügen. Für vorübergehende Wirkungen bedient man sich des Einölens und Einsettens, haltbarer sind Überzüge von Firnis, Lack, Leinölstrnis mit Mennige usw. Gas-und Wafferleitungsrohre werden durch Eintauchen in heißen Teer innen und außen mit einem schützenden Überzug versehen.

Von größerer Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit sind Emailleüberzüge. Die Emaille besteht aus geschmolzenen, leicht schmelzbaren Glassätzen, denen zur Färbung Metalloxyde beigemengt werden. Die Emaille wird zu einem Brei angerührt, aus die Gegenstände aufgetragen und in Ofen eingebrannt.

Ein sehr verbreitetes Rostverhütungsmittel bilden noch die Metallüberzüge, die als einfachstes Verfahren durch Ausschmelzen aufgetragen werden. Wie beim Löten muß dann das auszutragende Metall bei einer Temperatur schmelzen, bei

der das andere Metall noch fest bleibt. Wir können aus diese Weise Eisen, Kupfer, Messing mit Zinn und Jinküberzügen versehen. Nach dem Reinigen der Oberfläche durch Beizen wird der zu verzinnende Gegenstand einfach in das geschmolzene Metall eingetaucht. In großem Maßstab erfolgt diese Verzinnung bei Blechen, die als „Weißbleche" in den Handel kommen und bei Drähten. Für ordinärere Arbeiten finden in gleicher Weise verzinkte Bleche Anwendung.

Auch auf „trockenem Wege" ist die Verzinkung von Eisenteilen durch das nach dem Erfinder S h e r a r d benannte Sherardisierungsverfahren gelungen. Die zu verzinkenden Eisenteile werden hierbei in einer geheizten, langsam sich drehenden Blechtrommel in einer Mischung von Jinkstaub und Ouarzsand erhitzt. Der Zinkftaub dringt in die Oberfläche der Gegenstände ein und überzieht sie innen und außen mit einer gleichmäßigen, silbergrauen Schicht. Es bildet sich eine Eisenzinklegierung von hoher Widerstandsfähigkeit, wodurch Maffenteile, zum Beispiel Schrauben, Muttern gut gegen Rost geschützt werden.

Schließlich sind noch die verschiedenen, auf chemischen Reaktionen beruhenden Metallniederschläge, beispielsweise das Verkupfern durch Eintauchen in eine Kupfersalzlösung, und die in neuerer Zeit immer mehr auch zur Verzinkung aufkommenden galvanischen Methoden zu erwähnen. Handelt es sich darum, sehr haltbare Metallüberzüge zu schaffen, die bei Gebrauchsgegenständen sich nicht abgreifen, so empfiehlt sich das direkte Auflegen und Auflöten dünn ausgewalzten Bleches, das sogenannte Plattieren.

Eine neue und sehr auösichtsvolle Methode zur Herstellung von Metallüberzügen ist das Metallisierungsverfahren von Schoop in Zürich. Das verflüssigte Metall wird unter dem Druck heißer Gase einer Zerstäuberdüse zugeführt, an der ein rechtwinklig dazu zuströmendes Preßgas die Zerstäubung bewirkt. Durch besondere Wahl des Gases kann man gleichzeitig eine chemische Wirkung erzielen. Das Verfahren hat ein wichtiges Anwendungsgebiet in der Spritzverzinkung sowohl großer Eisenkonstruktionen wie kleinster Massenartikel. Wir verwenden die Spritz Verzinnung für dichte Flaschenverschlüsse, für Konservierung von Eiern, Spritz v e r b l e i u n g für die Dichtung von Säureleitungen, Spritz v e r k u p f e r u n g für das Überziehen von Schiffsböden; die Spritz veraluminierungist wertvoll, weil galvanische Aluminiumüberzüge bisher nicht gelungen sind.

III

Praktische Beispiele aus der Verarbeitung der

Metalle

Die Fabrikation der Ketten Von Hans Dominik

Die eigenartigen Gebilde der Glieder- oder Ringketten gehören zu dem ältesten Besitztum der Menschheit. In den Gräbern prähistorischer Zeiten finden wir bereits gut ausgeführte goldene Schmuckketten, und aus sprachlichen Gründen

dürfen wir annehmen, daß unsere Vorfahren die Ketten bereits aus der alten asiatischen Heimat mit nach Europa brachten. Als die ersten Europäer in die Südsee zu den dort noch im Urzustand lebenden Kindern ei-

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net* glücklichen Abb. 488. Der aus der Maschine herauskommende Draht wird durch das letzte fertige Kettenglied geführt und von einem Meißel links abgeschnitten

Natur kamen, fanden sie auch

dort aus Blättern und Blattstielen zusammengesteckte Schmuckketten, ganz ähnlich denen, die die Kinder des zivilisierten Europa in ihren Spielen zu fertigen pflegen. Ein Dichter könnte wohl erzählen, wie Blätter und Blumen zur Kette gewunden wurden, wie dann das gleißende Gold zu den Menschen kam und der goldene Schmuck an Stelle der lebendigen, blühenden und duftenden Kette trat, und wie das finstere eiserne Zeitalter die Kette nicht nur als Schmuckstück, sondern auch als traurige Fessel kennen lernte.

Die Schmuckkette brauchte verhältnismäßig geringe Kräfte aufzunehmen, und ihre Herstellung war daher ziemlich einfach. Man schlug in den ältesten Zeiten bereits das Edelmetall drahtartig aus, wickelte diesen Draht in dicht nebeneinander liegenden Windungen um einen Stab und

führte nun in der Längsrichtung des Stabes einen Schnitt aus, so daß die eben gewickelte Drahtspirale in Form einzelner Ringe auseinanderfiel. Die Ringe wurden in-einandergescho-

der Biegungsform zum fertigen Kettenglied gebogen

Abb. 489. Das einem U gleichende Drahtstück wird von den Greifern ^en un^ zusammengedrückt oder

gelötet. So entstand eine einfache Ringkette, die freilich keine sonderliche Trag-kraftbesaß.Trotz-dem sind, wo

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schwache

nur

Kräfte aufzunehmen sind, auch jetzt noch solche Ketten in Gebrauch. Heute hat man kunstvolle Maschinen, die die Handarbeit ersetzen,rast-los gewaltige

Abb. 490. Das Kettenglied ist fertig und wird von dem von oben herabgekommenen Häkchen zur Durchführung des nächsten Drahtstückes in die richtige Lage gebracht

Drahtmengen verschlucken und die fertige Kette auslaufen lasten.

Die Abb. 488 bis 490 zeigen eine derartige moderne Drahtkettenmaschine bei der Arbeit. In Abb. 488 sehen wir, wie die nach unten hängende Kette von einigen fingerartigen Maschinenteilen gehalten wird. Vorausgeschickt muß werden, daß in die Maschine eine Rolle des zur Fabrikation der Kette dienenden Drahtes eingelegt wird, dessen eines Ende aus einem Loche hinaustritt und bei jeder Arbeitsperiode um eine gewisse Länge vorgeschoben wird. Der Draht wird durch Teile der Maschine vorgezogen und in das zuletzt fertiggestellte Glied der Kette eingefädelt. Ist der Draht in diesem Gliede so weit vorgeschoben, wie es für die Bildung eines neuen Kettenglieds erforderlich ist, so wird er durch einen Meißel abgeschnitten. Dies ist in Abb. 488 gerade geschehen, und wir erblicken zwischen den verschiedenen, gleichsam wie menschliche Finger arbeitenden Maschinenteilen das gerade kurze Drahtstück, aus dem das nächste Kettenglied gebogen werden soll. Die Abb. 489 zeigt die Maschine bei der Arbeit des Biegens. Von oben her hat sich ein Stempel gegen das Kettenglied gelegt, von der Seite her ist ein dornartiger Maschinenteil hinzugetreten, der als Schablone für die innere Form des Kettenglieds dient, in derselben Weise, wie man ein Stück Draht um einen Finger wickelt. Die Abb. 489 stellt die Biegung erst zur Hälfte ausgeführt dar; das Drahtstück hat noch nicht die Form eines 0 angenommen, sondern bildet noch ein U. In der Abb. 490 sehen wir dann aber, wie die Finger der Maschine den Draht um den Mitteldorn zu einem sauberen Ring gebogen haben, während ein von oben kommendes Häkchen sich eingeschoben hat, um den fertigen Kettenring vor das den Draht zuführende Loch zu bringen. Hiermit ist die die Herstellung eines Kettenglieds umfassende Arbeitsperiode abgeschlossen, und es folgt nunmehr wiederum das Abschneiden des nächsten Drahtstücks.

Der Schmuckkette folgte die Kette als Fessel, folgte weiterhin die technische Kette zur Aufnahme gewaltiger, nach Hunderten und Tausenden von Zentnern zählender Kräfte. An Stelle des Goldes trat

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Abb. 491. Formgebung des Eisenstabes

hier das Eisen, an Stelle der Lötung die Schweißung. Je weiter sich die Technik durch die Jahrhunderte entwickelte, ein desto wichtigeres Maschinenelement wurde auch Me Kette. Zu den alten Kettenzügen traten die Kettenbahnen, die Kettenschleppanlagen der Bergwerke, die Kettenschleppschiffahrt, die Ketten der Fahrräder und Automobile und der Feinmechanik. Bei einem derartig gesteigerten und verschiedenartigen Bedarf mußte auch die Fabrikation selbst mannigfache Formen annehmen. In der Tat kennen wir heute eine Fülle verschiedener Kettenformen, und wir können in der Hauptsache etwa die folgenden Gruppen unterscheiden: nämlich Ketten mit geschweißten Ringen, Ketten mit hakenartig ausgebildeten

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offenen Gliedern, sog mannte Blechketten, bei denen die Schweißoder Lötstelle in eigenartiger Weise vermieden wird, und endlich aus dem Vollen gearbeitete Ketten, die keine Schweißstellen und trotzdem geschlossene Ringe besitzen.

Die Fabrikation der erstgenannten Gruppe zeigt wiederum verschiedene Formen der Ausführung vom einfachen Handbettieb bis zur Benutzung recht komplizierter maschineller Einrichtungen. Die Fabrikation von Hand nimmt ihren Ausgang von einem paffenden Rundeisen. Dieses wird in zweckmäßigen Längen abgeschlagen, so daß jede Länge später ein Kettenglied ergibt. Die einzelnen Stücke werden rotwarm gemacht und über dem Amboßhorn Il-förmig gebogen. Nun beginnt st.*.K.m.| die eigentliche Kettenfabrikation.

Adb. 492. Kettenherstellungsmaschine

Das einzelne D-förmige Stück

wird in einem besonderen, mit Koks oder GaS beheizten Feuer an den offenen Enden auf Schweißhitze gebracht, dann durch den vorangehenden Ring geschoben. Nun werden die beiden offenen Enden mit dem Hammer verschweißt, und in einem Gesenk wird die ganze Schweißstelle in hellrot warmem Zustand aus einen sauberen runden Querschnitt abgeschmiedet. Dieses alte Verfahren von Hand findet zunächst eine Vereinfachung und Beschleunigung, indem man die einzelnen offenen Glieder nach dem bereits erwähnten Wickel-verfahren herstellt. Eine kräftige Maschine wickelt das handwarme Rundeisen aus einen stählernen Dorn, so daß dicht nebeneinanderliegende kreisrunde Windungen entstehen. Die so gebildete Spirale wird von dem Dorn abgezogen und in einer kräftigen Maschinenschere in einzelne Ringe in der Weise zerschnitten, daß die Spirale von einer Seite ausgeschnitten wird. Die Schweißung der offenen Ringe muß dann freilich in der üblichen Weise von Hand erfolgen, wenn man nicht auch hierzu besondere Schweißpreffen oder elektrische Schweißmaschinen benutzen will. Bei der bisher beschriebenen Art der Fabrikation gibt es in jedem Fall in jedem Kettenglied eine stumpfe, durch die ganze Ringdicke hindurchgehende Schweißstelle. Wenngleich nun die Schweißstelle, theoretisch wenigstens, ebenso fest wie das ungeschweißte Eisen sein soll, so hat die Praxis doch gezeigt, daß Schweißstellen gelegentlich die Ursache von Kettenbrüchen gewesen sind, und die moderne Technik war daher bestrebt, Kettensormen zu finden, bei denen auch eine weniger zuverlässige Schweißstelle nicht gleichbedeutend mit einer Schwächung der ganzen Kette ist. Man erreichte dies, indem man das einzelne Kettenglied aus einem dünneren Flacheisen in ähnlicher Weise zusammenbog, wie etwa die bekannten Springringe für Schlüsselbunde zusammengelegt sind.

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Abb. 493. Matrizenhämmer

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Abb. 494. Grundriß und Aufriß der zur Wicklung dienenden Vorrichtung

Abb. 491 zeigt schematisch eine derartige

Falzung des Eisens zu einem neuen Kettenring. Nach dem Verfahren von Lelong wird nun in einer besonderen Maschine (siehe Abb. 492) der bereits auf volle Schweißhitze gebrachte Flacheisenstab in dieser Weise springringartig in den vorhergehenden Ring der Kette eingeschäkelt und dann sofort in einer Schweißpreffe zu einem runden Vollring verschweißt. Da hier also die Schweißnaht wie der Schlitz in einem Schlüffelspringring verläuft, können selbst kleine Fehlstellen in ihr keinen Schaden tun. Eine Schweißpreffe nach der Ausführung von Bochä & Groß in Hückeswagen arbeitet dabei mit Schweißgesenken von der in Abb. 493 dargestellten Art. Wir sehen hier den letzten noch in Schweißhitze befindlichen, in die Kette eingeschäkelten Ring. Von beiden Seiten treten nun unter gewaltigem Druck die beiden Gesenke oder Matrizenhämmer gegen diesen letzten Ring, verschweißen ihn, treten ein wenig zurück, während Walzen, die in den furchenartigen Aussparungen der Matrizenhämmer sitzen, den kreisrunden Ring ein wenig weiter drehen, so daß beim nächsten Zusammengehen der Matrizen auch dasjenige Stück des Ringes, das bisher in dem vorhergehenden Ringe steckte, ordnungsgemäß verschweißt wird. Die Art und Weise, in der der schweißwarme Flacheisenstab in den vorhergehenden Kettenring eingeschäkelt wird, veranschaulicht Abb. 494. Es ist hier deutlich erkennbar, wie vier Walzen den Ring auS dem Eisenstab s von außen her zusammenbiegen. Es sind dies die Walzen c, e, f, g, während die Jnnenwalze d und der vorangehende Ring k die inneren Gegenlager bilden. Mit Hilfe dieser Walzen wird der Ring im Laufe weniger Sekunden vollkommen eingezogen, so daß er noch in voller Schweißhitze unter die Schweißpreffe kommt. Die geschilderten Maschinen arbeiten im allgemeinen recht schnell. Beispielsweise kann die in Abb. 495 dargestellte Giraudsche Kettenschweißmaschine täglich viertausend Glieder von 7 Millimeter Eisenstärke schweißen.

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Abb. 495. Kettenschweißmaschine

Abb. 497. Kette aus Blechstreifen

Die Schweißstelle erfordert bei den bisher beschriebenen Ketten besondere Arbeitszeit und besondere Arbeitsverrichtungen. Für manche Zwecke wählt man daher die einfache Hakenkette (Abb. 496), bei der die Kettenglieder gewissermaßen Abb. 496. Hakenkerte ineinander gehakt sind. Die

Anordnung findet sich häufig bei Schmuckketten, wird aber auch für maschinentechnische Zwecke des öfteren benutzt. Eine sehr geschickte Vermeidung der Schweißstelle besitzt die Blechkette, die beispielsweise bei den Schwarzwälderuhren ganz allgemein zum Abb. 498. Auf der Maschine angefertigte Stahlkette Tragen der Gewichte benutzt

wird. Wie Abb. 497 zeigt, sind die einzelnen Glieder hier aus gestanztem Blech zusammengefaltet, so daß die beiden Blechöhre des vorangehenden Gliedes den Ring bilden, durch den dann das folgende Glied hindurchgezogen wird, um nun ebenfalls mit seinen beiden Hhren zusammengelegt zu werden. Das hier geschilderte Prinzip der Blechkette gestattet verschiedene Formen der Ausführung. In jedem Falle hat aber die Maschine auch hier die Handarbeit fast vollkommen verdrängt (siehe Abb. 498). Die einzelnen Kettenteile werden aus einem Blechstreifen ausgeschlagen, sofort geformt, geprägt und fertig gemacht, so daß bei solchen Maschinen tatsächlich auf der einen Seite ein Blechstreifen hinein- und auf der anderen Seite die fertige Kette hinaustritt, und zwar mit einer Geschwindigkeit von vielen Metern in der Minute.

Nun bietet sich noch ein anderes Mittel, die Schweißstelle zu vermeiden. Man hat wohl öfter gesagt, daß in jedem Marmorblock das herrlichste Bildhauerwerk der Vergangenheit oder Zukunft stecke, und daß nur der richtige Mann kommen müsse, um das Überflüssige von dem Block herunterzuschlagen. Ebenso sicher steckt in jedem massiven Eisenbarren eine wunderschöne nahtlose Kette, und man kann sie gewiß auch mit Leichtigkeit erhalten, sofern man nur über die nötigen Mittel und Maschinen verfügt, um das überflüssige Eisen in schneller und billiger Weise fortzuschaffen.

JnwelcherWeise dies nun zum Beispiel bei dem sogenannten Kettenwalzverfahren geschieht, er-

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Abb. 4YY. Der Entwicklungsgang einer gewalzten Kette

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läutern die folgenden Abbildungen 499 und 500, Die Fabrikation geht hier von einem Eisenbarren oder einer Eisenschiene von x-förmigem Querschnitt aus. Die vier Flanschen dieses x-förmigen Querschnitts werden zwischen Gesenkwalzen in der Weise, wie Abb. 500 das zeigt, in rotwarmem Zustand derartig angegriffen, gestanzt, geprägt und gewalzt, daß aus dem Eisenbarren die Kettenglieder heraustreten. Die Abbildung läßt deutlich erkennen, wie die beiden rechtwinklig zueinander stehenden Gliederreihen der Kette aus dem Material heraustreten.

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Wie bei jedem Walzverfahren passiert der Metallbarren dabei eine Anzahl von Walzen hintereinander, von denen jede folgende die Auswalzung fortsetzt, so daß später nur noch ganz dünne Blechstege zwischen den einzelnen Gliedern übrig bleiben. Diese werden in besonderen Stoßmaschinen oder auch von Hand mit dem Meißel fortgeschlagen, der Grat wird mit der Feile entfernt, und die Kette ist fertig.

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Abb. 500. Walzvorgang bei Klattes Kettenwalze

Abb. 499 zeigt die verschiedenen Stadien dieser Fabrikation. Wir sehen zunächst die eiserne Profilschiene, dann die gewalzte Kette, dann dieselbe Kette, nachdem eine Stanzmaschine die Blechverbindung der einzelnen Glieder bestmöglich entfernt hat, und endlich dieselbe Kette, nachdem auch die letzten Blechstege weggebrochen oder weggekreuzt worden sind. Die Kettenwalzen haben einen gewaltigen Kraftverbrauch, liefern aber dafür auch schwere Ketten von 26 Millimeter Ketteneisendicke mit einer Geschwindigkeit von 4 bis 6 Meter Kettenlänge in der Sekunde.

In höchst sinnreicher Weise wird die Querschweißung bei dem Verfahren von Masion vermieden, nach dem die Firma A. B 0 r s i g in Berlin große Anker-ketten herstellt. Bei diesem Verfahren wird das Kettenglied aus einem auf Schweißhitze gebrachten Flachstab (Abb. 501₂) aus Schweißeisen unter starkem hydraulischen Druck über einen kreisrunden Dorn zu einem Ring aufgewickelt (Abb. 501₂),

Dieser Ring, der zunächst quadratischen Querschnitt hat, wird in derselben Hitze, ebenfalls unter hohem Druck, zu rundem Querschnitt ausgewalzt (Abb.^oiz) und dann auf einer Gesenkpreffe in die elliptische Form des fertigen Kettenglieds gepreßt (Abb. 501₄), wobei gleichzeitig der Steg eingesetzt wird, auf den das

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Abb. 501. Masionsches Verfahren

erkaltende Glied unlösbar fest aufschrumpft. So entsteht in der Zeit von i bis 2 Minuten das erste Kettenglied.

Durch dieses erste Kettenglied hindurch wird in derselben Weise ein zweiter Ring auö einem Flacheisenstab aufgewickelt, zu rundem Querschnitt gewalzt, elliptisch gepreßt und mit Steg versehen (Abb. 501; bis 501^, und so hängt das zweite Glied fertig in dem ersten. Genau ebenso wird an dieses zweite Glied das dritte, an dieses das vierte, fünfte usw. angefügt, und so entsteht eine Kette von ganz beliebiger Länge, durchweg aus gewalzten Gliedern bestehend, von denen kein einziges eine Querschweißstelle aufweist.

Das Anfangstück dieser Kettenfabrikation ist also ein Flacheisenstab, der an seinen Enden in der Höhenrichtung zugespitzt ist. Von solchen Flachstäben werden mehrere zugleich in einem Schweißofen a (Abb. 502) bis auf Schweißhitze erwärmt. Hat der erste Stab die richtige Hitze erreicht, so wird er mit der Zange herausgezogen und mit seinem vorderen Ende in den dicht vor dem Ofen aufgestellten Aufwickelapparat eingeführt und hier mittels zweier Druckwalzen c und d und eines Führungswinkels e auf den feststehenden Dorn f aufgewickelt und zusammengeschweißt.

Während dieses Vorgangs ruhte das letzte Glied der fertigen Kette fest und sicher in einer Haltevorrichtung, so daß die Aufwicklung des Flachstabs durch dieses letzte Glied hindurch erfolgt und binnen fünf Sekunden der aufgewickelte Ring von quadratischem Querschnitt lose in dem Kettenglied hängt. Er wird —

Abb. 50z. Rundwalzwerk

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Abb. 502. Aufwickelapparat

noch in hellweißem Zustand — mit dem Kettenende mechanisch in das danebenstehende Rundwalzwerk hinübergehoben (Abb. 503).

Dieses Rundwalzwerk hat drei äußere Walzen mit Halbrund ausgedrehten.

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Abb. 504. Ansicht des Masionschen Walzapparates und der Kettentransportvorrichtung

der Kettenstärke entsprechenden Kalibern, von denen die eine gi feststeht, während die beiden anderen g₂ und g₃ durch eine hydraulische Steuervorrichtung in der Richtung der Pfeile verschoben werden können, so daß sie den weißglühenden Ring i von außen halten und führen. Eine innere Walze h mit dem entsprechenden halbrunden Kaliber kann ebenfalls hydraulisch gesteuert und in vertikaler Richtung gehoben und gesenkt und außerdem horizontal verschoben werden. Vor Beginn des jedesmaligen Walzvorgangs stehen die beiden Führungswalzen g2 und g₃ in der punktiert gezeichneten Lage, das heißt nach außen zurückgezogen, und die innere Druckwalze h in ihrer höchsten Stellung, wie punktiert angegeben, und ebenfalls nach außen zurückgezogen. In dem Augenblick, wo der weißglühende Vierkantring eingelegt worden ist, senkt sich die innere Druckwalze in die genau richtige Tiefstellung und wird unter hohem hydraulischen Druck radial gegen die schnell rotierende Außenwalze gx gepreßt, so daß in dem sich allmählich schließenden Kaliber der Vierkantring zu kreisrundem Querschnitt geformt und gleichzeitig noch dichter zusammengewalzt wird. Während dieses Vorgangs werden die beiden äußeren Führungswalzen g₂ und g₃ in der Richtung der Pfeile radial nach innen vorgeschoben, so daß sie den Ring i fortwährend führen und in der Schwebe halten. Der bei diesen Arbeitsvorgängen sich bildende Grat wird durch sich automatisch vorschiebende Kreismeffer abgeschnitten. Nach diesem Verfahren werden Ketten bis zu 86 Millimeter Gliedstärke hergestellt. Unsere Abb. 504 stellt den Walzapparat und die Kettentransportvorrichtung dar.'

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Abb. 505. Gelenkketten

Die bei diesen Borsigketten bis zu 86 Millimeter Durchmesser tatsächlich nachgewiesenen Bruchfestigkeiten liegen durchweg um 20 bis 45 Prozent höher als der Britische und Germanische Lloyd sie für handgeschweißte Ketten vorschreibt.

Dabei zeigen diese Ketten gleichzeitig ungewöhnlich hohe Dehnungsziffern von 9,3 bis 16,8 Prozent, besitzen also größte Sicherheit gegen plötzliche Brüche.

Die letzte und in der Technik sehr wichtige Gruppe der Ketten bilden die Gelenkketten, von denen Abb. 505 einige Ausführungen veranschaulicht. Sie werden aus einzelnen gestanzten stählernen Seitenbacken und Kettenbolzen zusammengesetzt. Die bekannteste Form der Gelenkkette ist wohl die Fahrradkette. Je nachdem die Bolzen frei liegen oder mit besonderen rollbaren zylindrischen Mänteln besetzt sind, pflegt man Block- oder Rollenketten zu unterscheiden. Dies Prinzip der Gelenkkette findet in erheblich vergrößerter Ausführung auch für die Kraftübertragungen bei Automobilen Anwendung. Es kommt ferner aber auch in ganz großer Ausführung für die Kettenzüge der schwersten Krane mit Tragkräften von vielen hundert Tonnen zur Benutzung. Die Vielzahl der Glieder bringt hier den für die Sicherheit wichtigen Umstand mit sich, daß beim Reißen eines Einzelglieds nicht die ganze Kette zertrennt wird. Links in der Abb. 505 findet sich eme Art hakenförmiger Ausbildung der einzelnen Glieder der Gelenkkette. Dabei ist die Tragkraft entsprechend verringert. Immerhin werden auch diese Ketten für manche Zwecke gewählt, und daS Prinzip hat besonders bei der Konstruktion der sogenannten Kettenroste Anwendung gefunden. Abb. 506 zeigt eine moderne Kettenfabrikationsmaschine für derartige Gelenkketten.

Der Weltkrieg brachte dann eine ganz eigenartige Anwendung der Gelenkkette in den Tanks, die nach der eigenartigen Form ihrer Fortbewegung wohl auch als Raupenwagen oder Caterpillars bezeichnet werden. Der ganze Wagen liegt hier innerhalb einer endlosen breiten Gelenkkette oder trägt rechts und links zwei solcher Ketten. Nach dem Frieden ist das bewährte Prinzip des Raupenzugs mit Erfolg für landwirtschaftliche Zugmaschinen weiter entwickelt worden. Die Kette besteht aus einer mächtigen Gelenkrollenkette als innerem Lager, an deren Außenseite sich eine zweite kettenartige Armierung befindet. Diese Trakteurkette stellt wohl die letzte und weitgehendste Entwicklung der Gelenkkette dar.

Alles in allem gibt die Kettenfabrikation ein überraschend mannigfaches Bild nicht nur der Fabrikationsmethoden, sondern auch der Fabrikate selbst. Wir brauchen nur auf der einen Seite eines jener goldenen Venezianer Kettchen zu betrachten, bei denen aus 1 Zentimeter 38 Glieder kommen und von denen das laufende Meter nur 1,4 Gramm wiegt, und uns daneben die Ankerkette eines modernen Riesendampfers zu vergegenwärtigen, bei der jedes einzelne Glied ein Gewicht von ungefähr fünf Zentner hat.

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Abb. 506. Kettenfabrikationsmaschine

Die Fabrikation der Münzen und Medaillen Von Hans Dominik

Wir wissen, daß man verhältnismäßig früh dazu überging, den neuen Werkstoff, das Metall, als allgemeinen Wertmesser und als Zahlungsmittel zu benutzen. Schnell hatte man ja den großen Wert des Metalls erkannt und auch herausgefunden, daß es dem früher als Zahlungsmittel benutzten lebendigen Vieh gegenüber erhebliche Vorteile bot. Ein Gespann Ochsen bildete eine unangenehme Belastung der Geldtasche. Es mußte dauernd geweidet und behütet werden, während ein Pfund Silber oder Bronze keinerlei derartige Ansprüche stellte. So erinnert heute nur noch der Name an die alten Verhältnisse (lateinisch: pecus, das Vieh, und pecunia, das Geld), während die Metallwährung in Europa die alte Naturalienwährung seit langem verdrängte. Ursprünglich wurde das Metall einfach nach dem Gewicht gewertet. Von vorhandenen Metallbarren hackte man die nötige Anzahl von Pfunden oder Loten herunter. Infolgedessen gehörte zu jeder Zahlung eine Wagschale und ein Satz zuverlässiger Gewichte. Man denke nur an den Gallierfürsten Brennus vor Rom und an die Wage, in deren einer Schale die eisernen Gewichte der Gallier lagen, während die Römer alles vorhandene Gold in die andere packten. Solche Zahlungsweise war umständlich und gab auch leicht zu Mißhelligkeiten Veranlassung. Sehr bald kam man daher von Staats wegen dazu, die einzelnen Metallstücke gewissermaßen

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Abb. 507. Der Münzer. Aus Abraham a Santa Claras „Etwas für Alle". 1699

amtlich zu eichen, ihnen einen bestimmten Wertstempel aufzuprägen. Damit wurde aus dem formlosen Metall die Münze. Noch heute finden wir diese verschiedenen Perioden der Währung nebeneinander. Noch heute zahlt der Kaffer oder Hottentotte für ein Weib so und so viel Hammel oder Büffel. Noch heute hackt der chinesische Kaufmann von einer Silberftange das Metall lotweise herunter, um damit nach der Wagschale seine Lieferanten zu befriedigen, zahlt der

Goldgräber in Goldstaub nach Unzen, und daneben blüht in den zivilisierten Staaten eine hochentwickelte Technik in der Herstellung von Münzen und Medaillen.

Grundsätzlich wird man bei der Herstellung von Münzen die Fabrikation durch Guß und diejenige durch Prägung von Hand (Abb. 507) oder mittels Prägepressen zu unterscheiden haben. So war zum Beispiel der größte Teil der alten römischen und griechischen Bronzemünzen gegossen. In der Neuzeit hat man dagegen das Gießverfahren völlig verlassen und stellt die Münzen ausschließlich durch Prägung her. Betrachten wir nun den Hergang der Fabrikation in einer modernen Münze. Nehmen wir an, cs solle eine neue Münze, zum Beispiel ein neues Zwanzigmarkstück geprägt werden. Zunächst sind mehrere Künstler zu einem Wettbewerb aufgefordert worden und haben ihre Entwürfe eingereicht. Eine bestimmte Form ist gewählt worden, und von dieser müssen nun die Prägestempel hergestellt werden. Zu dem Zweck wird die Münze, zum Beispiel die Frontseite eines Zwanzigmarkstücks, von dem Künstlerin wesentlich vergrößertem Maßstab, zum Beispiel mit einem Durchmesser von 30 Zentimeter, in sauberem Gipsmodell angefertigt. Von diesem Gipsmodell wird eine Sandform genommen und in dieser ein klarer Abguß in Gußeisen erstellt. Jetzt haben wir also das Vorbild des Zwanzigmarkstücks in hartem Eisen und in Form einer schweren Scheibe von 30 Zentimeter Durchmesser. Weiter handelt es sich nun darum, ein getreues verkleinertes Abbild dieses Modells auf die Stirnfläche eines Zylinders aus gutem Prägestahl zu gravieren. Hierzu dient die Graviermaschine. Mit einer kräftigen Metallsägemaschine (siehe Abb. 508) wird zunächst von einer kräftigen Stange besten Prägestahls ein Stück von etwa 5 Zentimeter Länge abgeschnitten. Dieses kommt in einen Glühofen, wird hier bis zur Kirschglut erwärmt und dann ganz langsam abgekühlt, so daß der Stahl möglichst weich wird. Nun wird er auf die Drehbank gebracht und an seinen beiden Stirnflächen völlig eben gedreht.

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Abb. 508. Kaltsägemaschme

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Ferner wird der zylindrische Körper an der einen Stirnfläche noch etwa i Zentimeter weit genau auf • den Durchmesser des natürlichen Zwanzigmarkstücks abgedreht. So vorbereitet^kommt das Stück in die Gra

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Abb. 509. Reduzier- und Graviermaschine

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viermaschine. Diese enthält ein nach dem Prinzip des Storchschnabels arbeitendes Hebelwerk. Über das gußeiserne Vorbild gleitet nach allen Punkten und Richtungen eine feine Tasterrolle. Ein an anderer Stelle des Hebelwerks befestigter Gravierstichel ahmt alle Bewegungen der Tasterrolle entsprechend verkleinert nach und gräbt dabei daö getreue Abbild des Modells auf den Stempelstahl ein (siehe Abb. 509). Ist die Arbeit vollendet/ so zeigt dieser Stahl das genaue Abbild des zu prägenden Iwanzigmarkstücks mit denselben Vertiefungen und Erhöhungen. Nun nimmt der Künstler den Stempel noch einmal vor und überarbeitet ihn mit dem Stichel auf etwaige kleine Fehler. Dann wird der Stempel gehärtet/ und nun ist die sogenannte Patrize fertig. Zum Prägen der Münze brauchen wir ja aber ein negatives Abbild dieser Patrize/ eine sogenannte Matrize. Die Matrize muß Erhöhungen habe»/ wo das Zwanzigmarkstück Vertiefungen erhält und umgekehrt. Sie wird von der Patrize selbst durch Prägung gewonnen. Ein zweites Stück vorbereiteten weichen Stempelstahls wird mit der Stirnseite gegen die harte Patrize gelegt/ und beide Stücke zusammen kommen unter eine hydraulische Presse/ die mit mehreren 100 000 Kilogramm darauf drückt. Dabei entsteht/ nötigenfalls nach mehrmaliger Wiederholung des Vorgangs/ ein getreuer Abdruck der Patrize/ die Matrize. Nun wird auch diese gehärtet/ und nachdem die Matrizen für beide Seiten der Münze hergestellt sind/kann man an die Prägung denken.

Abb. 5io. Prägemaschine

Hierzu ist freilich eine gehörige Vorbereitung des Münzmetallsnotwendig. In besonderen Schmelzöfen wird das Gold

niedergeschmolzen und durch entsprechenden Kupferzusatz auf den vom Münzgesetz vorgeschriebenen genauen Feingehalt an Gold und Kupfer gebracht. Zur Vermeidung von Verlusten wird das Metall in Graphittiegeln mit einer starken Decke von Kohlenstaub geschmolzen.

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Abb. zu. Rändelmaschine

Es folgt das Ausgießen in schmale längliche Streifen, die sogenannten Zainen. Diese kommen nun unter ein Walzwerk und werden zu Goldblechen von ganz bestimmter Dicke ausgewalzt. Die nächste Fabrikationsstufe führt uns zu den Stanzmaschinen, die aus den Goldblechen runde Scheibchen von der Größe der Zwanzigmarkstücke ausstanzen. Dabei wandern die übrig bleibenden Teile des Bleches, natürlich sorgfältig gesammelt, in die Schmelze zurück. Durch die bisherigen Vorgänge ist das Gold aber sehr hart geworden. Daher kommen die Scheibchen in einen Glühofen, werden dort bis auf Rotglut erwärmt und dann zum Erkalten gebracht. Es folgt eine kurze Beizung, um alle Spuren von Oxydbildung, von Glühspan zu entfernen. Dann gelangen die Scheiben zu einer geradezu genial konstruierten Wage. Scheffelweise werden sie oben in einen Trichter geworfen. Die Wage führt jedes einzelne Stück auf die Wagschale. Diejenigen Stücke, die das vorschriftsmäßige Gewicht haben, fallen in einen besonderen Kasten und werden gleichzeitig gezählt. Diejenigen dagegen, die zu leicht sind, kommen in einen anderen Kasten, und diejenigen, die zu schwer sind, in einen dritten. Die leichten Scheiben müssen in die Schmelze zurück, die zu schweren werden mit Hilfe des Schabers auf das richtige Gewicht gebracht.

Nun kann die eigentliche Prägung beginnen. Scheibe um Scheibe wird in die Prägemaschine (Abb. 510) gebracht, und mit jedem Schlag entsteht ein fertiges Iwanzigmarkstück, dem nur noch die Randprägung fehlt. Für die Herstellung der Randprägung, wie sie die Goldstücke haben, oder auch für die einfache Rändelung der Silbermünzen dienen besondere Rändelmaschinen (Abb. 511), die den Rand der einzelnen Münze gleichzeitig ein wenig aufstauchen und mit der Devise oder der Rändelung versehen. Danach endlich ist unser Goldstück fertig und kann nun, nochmals verbucht und gewogen, den W:g zur Bank und weiter ins Publikum antreten.

Genau nach dem gleichen Verfahren werden die Silber-, Nickel- und Kupfermünzen hergestellt, und es ist bemerkenswert, daß eine einzelne Prägemaschine dabei bis zu 25 000 Münzen am Tage liefern kann. Neben den Münzen unterscheiden wir auch Medaillen, münzenartige Gebilde, die zur Erinnerung an

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Abb. 5iZ. Hochzeitsmedatlle

irgendwelche bedeutende Zeitereignisse geprägt werden, aber im Gegensatz zu den Münzen keinerlei Kurswert besitzen. Bereits im Mittelalter stand die Medaillenkunst auf hoher Stufe. Während die Münze für den täglichen Massenverbrauch arbeitet und bei der Größe ihrer Produktion dein einzelnen Prägestück keine weitere Aufmerksamkeit widmen kann, ist die Medaille recht eigentlich ein Erzeugnis der Kunst geblieben. Aus dem Mittelalter sind uns wunderbare Prägungen überkommen, bei denen jedes einzelne Stück noch vom Künstler nachziseliert wurde. Aber auch unsere Zeit leistet auf dem Gebiet der Medaillenkunst Erfreuliches, wie die Abb. 512 und 513 zur Genüge dartun. Während ja die Münzprägung stets ein Hoheitsrecht des Staates ist, steht die Medaillenprägung auch den Privaten offen, und so wird es begreiflich, daß sich Kunst und Künstler hier besonders frei bewegen können.

Die Herstellung der Glocken Von Hans Dominik

Jahrhunderte hindurch umschwebte ein gewisser Nimbus das Gewerbe des Glockengießers. Man braucht nur an die Glocke von Schiller und an die versunkene Glocke Gerhard Hauptmanns zu denken, um die ganze Mystik, die mit Glocken und Glockenspielen verbunden ist, wieder aufleben zu sehen. Und dennoch ist die Glocke, deren Klänge in dem Hauptmannschen Schauspiel die heidnischen Erd- und Wassergeister vertreiben, selbst eine altheidnische Erfindung. Bereits im Gottesdienst der alten Ägypter finden wir Glocken, und der Kaiser Augustus ließ im Jupitertempel ein Glockengeläut anbringen. Gerade deswegen wollten die ersten Christen von den Glocken nichts wissen, sondern verabscheuten sie geradezu als heidnische Symbole, und erst sechs Jahrhunderte später, nachdem die Erinnerungen an das klassische Heidentum gründlich verblaßt waren, kamen Glocken in den christlichen Kirchen zur allgemeinen Einführung.

In der allerersten Zeit verwendete man aus Eisenblech geschmiedete und genietete Glocken, deren Klang begreiflicherweise sehr viel zu wünschen übrig ließ.

Sehr bald | kam man daher zum Glockenguß, und etwa vom siebenten bis zum neunzehnten Jahrhundert dominierte die Bronzeglocke (Abb. 514). Das Glok-kengut oder die Glok-kenspeise bestand aus einer Mischung von 80 Teilen Kupfer und 20 Teilen Zinn, die im Ofen zu einer Bronze zusammengeschmolzen wurden. Man brachte zunächst das Kupfer bei rund 1000 Grad zum Fließen und führte dann das sehr viel leichter schmelzbare Zinn in den Ofen ein Bereits vor- Abb. 514. Alte Glockengießenverkstatt. Aus Abraham a Santa her warin der Nähe des    Claras „Etwas für Alle". 1699

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Ofens im Boden der Gießerei, der Formgrube oder Dammgrube, die Glocken-sorm erstellt worden. Im Erdreich war eine beträchtliche Arbeitsgrube ausgehoben worden. Aus deren Boden hatte man aus porösem Mauerwerk einen kegelartigen Kern errichtet, der ungefähr dem Hohlraum der Glocke entsprach. Über diesen gemauerten Kern wurde eine Lehmschicht gebracht und mit einer Holzschablone genau dem inneren Glockenhohlraum entsprechend abgedreht (vgl. auch Abb. 362 Seite 419 dieses Bandes). Nun wurde das Ganze sorgfältig getrocknet. Danach brachte man über den Kern fetten Formsand in der Stärke der Glockenwände und modellierte, zum Teil ebenfalls unter Zuhilfenahme drehbarer Schablonen, aus diesem Sande die Glocke selbst mit allen ihren Emblemen und Verzierungen. Nachdem dies Glockenmodell fertig war, wurde es in gebräuchlicher Weise mit feinem Kohlenstaub, Lykopodium usw. eingestäubt, und cs wurde nun aus dies Modell wieder eine kräftige Schicht eines recht bindigen Formsands mit starkem Lehmzusatz gebracht. Nachdem der Sand eine gewisse Festigkeit erlangt hatte, kam wohl das schwierigste Stück Formarbeit. Es handelte sich jetzt darum, diesen etwa sußstarken Überzug in Form einzelner gut zusammenpassender Platten sorgfältig abzuheben, dann das Formsandmodell selbst vom Formkern zu entfernen und nun die abgehobenen äußeren Formstücke wieder derartig über dem Kern zusammenzusetzen, daß zwischen dem Kern und der wieder aufgesetzten äußeren Form ein Luftraum bestehen blieb, der die genaue Gestalt der zu gießenden Glocke besaß. War dies gelungen, so ging man weiter daran, die äußere Form auch von außen her ganz vorsichtig in massiven Sand

einzubauen, damit sie später nicht durch den Druck des eingegossenen flüssigen Metalls auseinandergetrieben werden konnte. Bei diesen: Einbauen mußten verschiedene Luftröhren angelegt werden, um ein gleichmäßiges Einströmen deö Metalls und ein sicheres Entweichen aller in der Form enthaltenen Luft zu gewährleisten. War dies geschehen, so war die Form vollendet, und der eigentliche Guß konnte beginnen. Nachdem das Glockengut in rechtem Flusse war, ließ man es durch das Zapfenloch des OfenS in Erdrinnen strömen, in denen cs feurigen Schlangen vergleichbar zur Form eilte, um sie zu füllen. War der Guß vollendet, so mußte man bei größeren Glocken Tage, ja Wochen verstreichen lassen, um ihnen Zeit zu allmählicher und gleichmäßiger Abkühlung zu gewähren. Dann wurde die Form abgebaut, und die Glocke stieg an das Licht des Tages. Es folgte die notwendige Bearbeitung, das heißt die Entfernung aller Gußzapfen und etwaiger Kanten, die sich an den Stoßstellen der äußeren Formstücke gebildet hatten, und vielfach wurde auch die ganze Glocke von Künstlerhand nachziseliert.

Die Kunst des Glockengießers bestand aber nicht nur in der vollkommenen Beherrschung der Guß- und Formtechnik selbst, sondern auch in der Fähigkeit, den Ton und die Klangfarbe der Glocke vorher zu berechnen, denn nur so war es ja möglich, ein harmonisches Geläut mehrerer Glocken zusammenzubringen. Innerhalb gewisser Grenzen konnte man sich hier freilich durch nachträgliche Bearbeitung des Glockenkörpers helfen. Irrtümlich ist dagegen die Ansicht, daß besondere Metallzusätze, speziell solche von Silber, den Ton der Glocken verbessern. Die Praxis hat gezeigt, daß die Glockenbronze von 80 Prozent Kupfer und 20 Prozent Zinn den besten mit Bronze überhaupt erzielbaren Klang gibt. Erst in der allerneuesten Zeit

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Abb. 516. Die Gußzapfen werden durch Kreissägen von der Gußstahlglocke abgeschnikten

Der Bochumer Verein für Bergbau und Gußstahlfabrikationin Bochum hat sich bereits seit Jahrzehnten die Herstellung von Stahlgußglocken zur Aufgabe gemacht und ihnen nach erfolgreicher Überwindung anfänglichen Widerstandes weitgehende Verbreitung gesichert. Es darf heute als feststehend gelten, daß die Stahlgußglocken den Bronzeglocken hinsichtlich der Festigkeit und der Widerstandsfähigkeit gegen Schadenfeuer oder Stürze aus der Höhe weit überlegen sind.

Als eine Stahlgußglocke wegen einiger Unvollkommenheiten im Guß und im Ton umgegossen werden sollte, versuchte man, sie in Stücke zu schlagen; nachdem aber vier Schmiede mit sechzehnpfündigen Hämmern i8omal, mit fünfund-zwanzigpfündigen 48omal und schließlich mit vierzig-, beziehungsweise fünfundvierzig pfündigen 2oomal hingeschlagen hatten, ohne daß die Glocke auch nur den geringsten Sprung aufwies, entschloß man sich, die Glocke mit dem Sauerstoffbrenner zu zerschneiden.

Die Herstellung der Gußstahlglocken ist schwieriger als die der Bronzeglocken, da der Stahl mit 1500 Grad hellste Weißglut besitzen muß, um gießbar zu sein, während Bronze mit 900 Grad vergossen wird. Dazu kommt, daß der Stahl von dem Augenblick an, da er bei abklingender Weißglut fest wird, bis zur vollkommenen Abkühlung eine starke Schrumpfung erfährt, eine Formänderung, der auch die Gußform sich anpassen muß. Diese muß also nicht nur sehr widerstandsfähig, sondern auch elastisch fein. Das erreicht man, indem man das Gerippe der Form aus widerstandsfähigen eisernen Körpern.aufbaut und die Form selber aus einem sehr feuerfesten und elastischen blauen Ton herstellt. Unsere Abb. 515 zeigt den Bau solcher Glockenformen. Sowohl für die Mantelform wie auch für die innere oder Kernform sind gußeiserne Gerippe vorhanden, auf die der Ton aufgelegt wird. Mit Hilfe von Drehbänken und ähnlichen Vorrichtungen wird ihm dann genau die gewünschte Form gegeben. Sind die Glocken-

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Abb. 517. Bearbeitung der Gußstahlglocken

formen so weit vorbereitet, so werden sie in Trockenkammern bei kräftiger Wärme scharf ausgetrocknet. Danach werden Mantel und Kern an den Rändern fest verschraubt, so daß eine allseitig geschlossene, widerstandsfähige Form entsteht, die dem eingegossenen Metall nur Tonslächen bietet. Unsere Abbildung 515 zeigt Mantel- und Kernformen und läßt die Randflanschen mit den Schraubenlöchern wohl erkennen. Im Vordergrund sehen wir eine fertige verschraubte Form, die bereits in eine Trockenkammer eingesetzt ist, so daß nur noch eine Art runder Zylinder aus dem Boden hervorschaut, in dem allerlei zur besseren Entlüftung der Tonmaffen dienende Röhren sichtbar sind. Es folgt nun der Guß. Nicht aus einem großen Ofen wie bei der Bronzeglocke, sondern aus vielen einzelnen Tiegeln, in denen der weißglühende, hocherhitzte Stahl für den Guß bereit steht. Mit wunderbarer Sicherheit und Genauigkeit ergreifen je zwei Arbeiter mit Tragzangen einen Tiegel, während hinter ihnen schon das folgende Arbeiterpaar den nächsten Tiegel eingießt. Schnell werden die geleerten Tiegel abgesetzt und unaufhörlich neue, gefüllte herangebracht und eingegoffen, bis endlich die Form gefüllt ist und das weißwarme Metall hoch oben in den Eingüssen steht.

Der erkaltete Guß wird ebenso wie bei den Bronzeglocken aus den Formen gehoben. Kräftige Maschinensägen (Abb. 516) entfernen die Gußzapfen, und durch Putzen und Ziselieren (Abb. 517) wird dem Gußstück der letzte Schliff gegeben. Das Ergebnis sind die Gußstahlglocken, denen man einen besonders schönen und vollen Ton nachrühmt.

Eines der schönsten Geläute Berlins, das der Lutherkirche im Westen, besteht aus Stahlguß, ebenso das der Kaiserin-Augusta-Gedächtnis- oder Gnadenkirche im Jnvalidenpark, aber auch noch eine größere Anzahl anderer.

Während des Weltkriegs haben die Bronzeglocken in großen Mengen geopfert werden müssen. In vielen Hunderten von Gemeinden müssen neue Geläute beschafft werden. Bei den enorm hohen Preisen, die Kupfer und Zinn heute haben, ist wohl anzunehmen, daß die Neubeschaffungen zum überwiegenden Teil aus Stahlguß bestehen werden. Der alte Kampf zwischen Bronze und Eisen, der vor vielen tausend Jahren begann, scheint auch hier zugunsten des Eisens auszugehen.

Die Fabrikation der Achsen und Räder der Eisenbahnfahrzeuge Von Hans Dominik

Der Eiscnbahnradsatz, der den Gegenstand hochentwickelter Spezialtechnik bildet, besteht aus drei Teilen, nämlich: aus der Achse selbst, aus den beiden Rädern und aus den Bandagen der Räder oder den Radreifen. Alle diese Teile sind gewaltigen Beanspruchungen durch Zug, Druck, Biegung und Stoß ausgesetzt. Dazu kommt bei den Radreifen noch die unvermeidliche Abnutzung, die cs erforderlich machte, für diese Reifen auswechselbare Konstruktionen zu finden. Als die Eisenbahntechnik ihren Anfang nahm, standen die allgemeine Maschinenbaukunst und die Materialkunde noch auf einer ziemlich niedrigen Stufe. Man kannte allenfalls die Elastizitätsgrenze und die Bruchgrenze eines Körpers für bestimmte Belastungen und, sofern die Konstruktion nur etwa mit einem

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Abb. 518. Lochen der Scheiben, die zu Radreisen ausgewalzt werden sollen, unter einem z,zTonnen-Hammer

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Abb. ziy. Ausschneiden des Flansches an Radreifen unter dem Dampfhammer

bestimmten Bruchteil der Elastizitätösestigkeit beansprucht wurde, galt sie als zuverlässig. Nun ist aber gerade der Eisenbahnradsatz ein ungemein wichtiges Organ. Brüche daran bedeuten säst stets Katastrophen schlimmster Art, und besonders srüh ging die Technik barmt, hier das Allerbeste und Betriebsicherste zu schaffen.

Bereits gelegentlich früherer Ausführungen bei den Ketten haben wir die Schweißstelle als ein nicht unbedingt zuverlässiges Konstruktionselement kennen gelernt. Zum Beginn der Eisenbahntechnik mußte man indes die Radreifen aus einem eisernen Stab durch Schweißung Herstellen, wie dies bei den Reisen der Räder für Landsuhrwerke gebräuchlich ist. Der Stab wurde gebogen, so daß er einen Ring bildete, seine beiden Enden wurden verschweißt, und dann wurde er vollends zur Bandage ausgearbeitet. Die Praxis zeigte, daß solche Reisen nicht unbedingt zuverlässig waren, daß die Schweißstellen gelegentlich rissen. Es ist das große Verdienst von Alfred Krupp, hier Abhilfe geschaffen zu haben. Dieser Mangel der geschweißten Bandagen machte sich besonders beim Eintritt von Temperaturänderungen bemerkbar. Bei dem Übergang von der Sommerzeit zur Wintcrzeit stellten sich mit un-heimlicher Regelmäßigkeit die durch Radreisenbrüche verursachten Entgleisungen mit ihren verderbenbringenden Begleiterscheinungen ein. Krupp erstrebte die Herstellung sowohl von zylindrischen, wie von ringförmigen Stahlkörpern, das heißt von Radreifen und Kanonenrohren ohne jede Schweißung, und er hat dies Ziel tatsächlich erreicht. Der weißwarme Stahlblock wird unter einem besonderen Dampfhammer vorerst zu einem runden zylindrischen Körper ausgeschmiedet, einem Körper, der zunächst noch einem Mühlstein ohne Loch gleicht. Sowie jedoch ein kompaktes, immer noch weißwarmes derartiges Schmiedestück vorliegt, kommt es unter einen zweiten Hammer (Abb. 518) mit einer dornürtigen Hammerbahn, der in diesen Mühlstein das Loch schlägt. Der starkwandige

Ring wird nun unter einem dritten Hammer des wei-

terenauSge-schmiedet, wobei sich die Reifenstärke ver-

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Abb. 520

a) Radreifensicherung mittels Sprengring.angenommen von vielen deutschen und ausländischen Bahnen minderst b) Abänderung der Radreifensicherung a.

c) Radreifensicherung mittels Sprengring, angenommen von österreichischen Bahnen

während der Durchmesser

des Reifens sich vergrößert. Nunmehr gelangt dieser Reifen in das auf Seite 479 dieses Bandes dargestellte Radreifenwalzwerst wo er genau auf Profil gewalzt wird. Den immer noch hellrotwarmen Reifen bringt man sofort, nachdem er das Walzwerk verlassen hast auf eine besondere Jentricrvorrichtung, in der er eine genau kreisrunde Gestalt erhält und nun erkalten darf. Er besitzt keinerlei Schweißnaht. Die Radreifen benötigen nun noch einer Bearbeitung auf der Drehbank und können dann auf den Rädern befestigt werden. Diese Befestigung erfolgt durch Schrumpfung. Der Radreifen wird auf seiner Innenfläche derartig ausgedreht, daß seine Öffnung im Durchmesser etwa 2 bis 3 Millimeter kleiner ist als das Rad. Es wäre also zunächst nicht möglich, das Rad in den Radreifen hineinzustecken. Nun legt man den Reifen auf einen flachen Herd,

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Abb. 521. Martlnstahl-,

Chromnickelstahl-, Achsen, im kalten Instand gebogen

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Abb. 522. Putzraum

auf dem er von allen Seiten von Gasflammen bespült wird. Binnen kurzem hat er eine solche Ausdehnung erfahren, daß man das Rad bequem hineinhängen kann. Über den eingesenkten Radstern setzt man in eine Nut des Radreifens noch einen Sprengring und treibt schließlich den Stahl der Bandage über diesem zusammen (Abb. 520). Nach der Abkühlung hat der Radreifen das Bestreben, sich zusammenzuziehen und sitzt daher unverrückbar auf dem Rade fest.

Auch für die Eisenbahnachse muß allerbestes Material verlangt werden. Das stählerne Gußstück kommt unter den Dampfhammer oder die hydraulische Schmiedepreffe, wird hier zur Form der Achse ausgestreckt und in Gesenken sertiggeschmiedet. Das Material ist auch hier ein erstklassiger Stahl. In neuerer Zeit versucht man an Stelle des Kohlenstahls andere Stahlarten, insbesondere Nickel-, Chrom- und Vanadiumstahl.

Aus jeder Lieferung werden eine oder mehrere Achsen ausgesucht und Beanspruchungen bis zur Zerstörung unterworfen. Man unterscheidet Fallproben, bei denen die Achsen aus einigen 20 Meter Höhe auf eine Granitplatte geworfen werden, Biegeproben, bei denen die Achsen in besonderen Maschinen mit ungeheurer Gewalt zusammengebogen werden, vgl. Abb. 521, Schlagproben, bei denen sie Schläge bestimmter Gewichte, die aus bestimmten Höhen herabfallen, aushalten müssen. Ferner werden aus den derartig zerbrochenen Achsen noch einzelne Probestäbe herausgearbeitet und diese dann wiederum in den Zerreißmaschinen auf Zugfestigkeit, in anderen Maschinen auf Torsionsfestigkeit und in noch anderen Vorrichtungen auf Vibrationsfestigkeit geprüft.

Jur Vervollständigung des Radsatzes fehlen uns nun noch die Räder selbst, die auf der Achse sitzen und auf ihrem Umfang die Radreifen tragen. Ihre

Fabrikation ist am mannigfaltigsten. Grundsätzlich können wir Stern- und Scheibenräder unterscheiden. Die Sternräder zerfallen wieder in geschweißte und in gegossene Räder. Das Rad besteht hierbei aus der Nabe, die die Achse umfaßt, von der Nabe gehen die Speichen aus, die den Radstern bilden und an ihren äußeren Enden die Felge tragen, auf die später die Bandage aufgezogen wird. Dagegen fehlen bei den Scheibenrädern die einzelnen Speichen. Von der Nabe aus breitet sich der Werkstoff in Form eines scheibenartigen Bleches gleichmäßig auS, und die Felge ist in Gestalt eines verdickten Randes aus demselben Blech gebildet.

Ein Teil der Sternräder, nämlich die Räder der Lokomotiven und häufig auch diejenigen der Tender, wird aus Stahl gegossen. In der Formerei werden in großen runden zweiteiligen Formkästen die Modelle solcher Räder in geeignetem Formsand eingeformt. Kräftige Krane nehmen dann die obere Hälfte dcö Formkastens ab, heben das Modell aus dem Formsand heraus, setzen die obere Kastenhälfte wieder auf, und nun ist die Form zum Eingießen fertig. Schon naht sich ein anderer Kran, der eine große Pfanne voll weißglühenden, flüssigen Stahles trägt. Ein besonderer Flaschenzug wird bedient, die Pfanne neigt sich, und in gleichmäßigem dünnen Strahle fließt der Stahl in die Form. Aus einzelnen Luftröhren entweichen bläuliche Flammen. Jetzt tritt auch in diesen Röhren der weißwarme Stahl zutage. Die Form ist gefüllt. Der Kran wandert zur nächsten Form, und in schneller Folge werden hundert und mehr Räder gegossen. Etwa vierundzwanzig Stunden läßt man die Formen ruhig stehen, dann werden sie aufgemacht, und das Rad entsteigt seiner Gruft. Wieder greifen die Krane zu und bringen cs in die Gußputzerei (Abb. 522)/Hier werden mit Werkzeugmaschinen und von Hand die Ansätze, die durch die Eingußöffnung und die Luftröhren entstanden sind, entfernt. Der noch anhaftende Sand wird mit harten Stahldrahtbürsten völlig abgekratzt, und dann ist das Rad im groben fertig, cs kann in die Werkzeugmaschinenabteilung wandern, um hier innen und außen abgedreht und zum Aufsetzen auf die Achse fertig gemacht zu werden.

Im allgemeinen verbinden wir mit dem Worte Guß die Vorstellung von etwas Sprödem und wenig Widerstandsfähigem. Wir denken dabei leicht an unser

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2lbt>. 523. Deformierte Radsterne und Radscheiben

gewöhnliches Gußeisen, das wie Glas zerspringt, wenn »vir cs etwa auf harte Steine werfen. Dieser Stahlguß verhält sich aber ganz anders. Über sein Verhalten gibt die Abb. 523 von Materialproben am besten ein Bild. Da finden wir Räder, die unter dem Einfluß schwerer Schlaggewichte zusammengestaucht und gebogen sind, ohne auch nur irgendwo einen Riß oder Bruch zu zeigen. Wieder an anderen Rädern hat man die Felge mehrfach aufgeschnitten. Dann sind die einzelnen Speichen psropsenzieherartig verdreht worden, und sie haben diese Behandlung ebenfalls ohne Bruch und Riß ertragen. Die gegossenen Sternräder (Abb. 524) sind also außerordentlich zähe, widerstandsfähige und elastische Gebilde und wohl geeignet, nicht nur die einfache Beanspruchung durch den Wagendruck, sondern auch noch die andere, nicht minder große, durch daö Triebwerk und die Kurbelzapfen der Maschine aufzunehmen. Daher eben finden wir sie vornehmlich unter Lokomotiven und Tendern, während für die Wagen im allgemeinen die leichteren und billigeren geschweißten und geschmiedeten Räder verwendet werden.

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Abb. 524. Stahlgußradstern

Daö geschweißte Sternrad wird in der Hauptsache aus Stabeisen erstellt, und zwar werden die einzelnen Speichen zickzacksörmig gebogen. Aus einem besonderen Hammer wird die Radnabe in Form eines zylindrischen Stückes vorgeschmiedet und im Ofen noch einmal auf Schweißhitze gebracht. Dann kommt sie ebenso wie die an den Enden schweißwarm gemachten Speichen unter eine besondere hydraulische Presse, deren Gesenke die Form des zu erstellenden Rades haben. Nabe und Speichen werden in das untere Gesenk gelegt, das obere geht unter gewaltigem Druck nieder, und in wenigen Sekunden sind Nabe und Speichen zu einem Ganzen verschweißt. In ähnlicher Weise wird jetzt die Felge aus einem Stabeisen gebogen. Die Felge und der Umfang des bisher fertiggestellten Rades kommen von neuem auf Schweißhitze. Wieder arbeitet die Presse, und das fertige, durch die Gesenke völlig sauber abgeschmiedete Rad verläßt die Presse.

Unsere Kunstbeilage nach einem im Besitz der Familie Borsig in Berlin-Tegel befindlichen Gemälde von Paul Meyerheim führt uns zuriick in die Zeit, wo dem Schmied noch nicht die modernen Hilfsmittel zu Gebot standen und er aus zahlreichen Einzelteilen das Lokomotivrad kunstvoll zusammenschweißen mußte.

In anderer Weise vollzieht sich die Herstellung der Scheibenräder. Sie erinnert beinahe ein wenig an die Verfertigung der Radbandagen. Auch hier wieder beginnt die Fabrikation mit einem Stahlblock, der unter der Schmiedepresse allmählich zylindrisch ausgearbeitet, wie ein Eierkuchen in die Breite getrieben und in der Mitte gelocht wird. Dieser Stahlblock wird dann auf einem der in Abb. 432 und 525 dargestellten Walzwerke in die Scheibenform gewalzt.

Nun haben wir die drei Teile des Eisenbahnradsatzeö, nämlich die Achse, das Rad und die Bandage. Das Zusammensetzen beginnt mit dem Ausbringen der Räder aus die Achse. Die Stellen der Achse, aus die die Räder kommen sollen, werden ganz schwach konisch abgedreht. Ebenso werden die Nabenlöcher der Räder selbst sorgfältig ausgedreht, und zwar um ein erhebliches Stück zu eng, so daß sie an sich nicht aus die Achse gehen würden, daß sich das konische Loch des Rades vielmehr mit seinem weiteren Ende nur ein wenig über das dünnere Ende der konisch abgedrehten Achse bringen läßt. Nun aber kommt das Ganze in die hydraulische Presse (Abb. 526). Mit Jehntausenden und Hunderttausenden Den-Kilogrammen drückt diese aus die Radnabe und schiebt das Rad mit unwiderstehlicher Gewalt aus die Achse. Einmal derartig aufgekeilt, sitzt das Rad unwiderruflich fest, und das zweite wird nun aus der anderen Seite nach demselben Verfahren aufgebracht. Der Radsatz kommt nun von neuem in die Drehbank, und dort werden die Radreifen und ferner die Achsenschenkel, die später die Lager der Wagen tragen und sich in diesen drehen sollen, aus das Sorgfältigste abgedreht, abgeschliffen und poliert. Nun ist der Radsatz fertig

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Abb. 525. Scheibenräderwalzwerk

(Abb. 527), er kann unter den Wagen gebracht werden und seine Reise beginnen. Damit verläßt er den Ort seiner Entstehung und ist den deformierenden und zerstörenden Kräften des Betriebs preisgegeben. Wohl besteht die Bandage aus gutem Stahl, aber auch die Schienen sind hart. Beide unterliegen daher im Jusammenspiel der Abnutzung. Während diese aber bei den Schienen sich auf Hunderte von Kilometern verteilt und daher an der einzelnen Stelle gering ist, trifft sie bei der Bandage wieder und immer wieder dieselben Stellen. Und dann kommt eine Station. Krachend schlagen die gußeisernen Bremsklötze gegen die Radreifen, daß die hellen Funken sprühen. Zwar werden die weichen eisernen Bremsklötze dabei am allermeisten mitgenommen, aber aueh der Radreifen muß daran glauben. So darf es nicht wundernehmen, wenn ein Radreifen nach etwa 30 000 Kilometer so weit mitgenommen ist, daß er unbedingt von neuem in die Werkstatt muß. 30 000 Kilometer aber sind nicht viel. Das ist etwa sünfzigmal die Strecke Berlin-Köln, und selbst, wenn ein Wagen diese Fahrt jeden Tag in einer Richtung nur etwa einmal macht, muß er ungefähr alle sechs Wochen in die Werkstatt zum Abdrehen der Reifen. Dann kommen sie von neuem auf die Drehbank, und wenigstens 1 Zentimeter des Radreifenmaterials wird vom Drehstahl fortgenommen, um ein neues, sauberes Bandagenprofil zu erhalten. So geht es drei-, viermal, dann ist die Bandage zu schwach geworden und kann nicht weiter abgedreht werden. Wieder kommt die Achse in die Werkstatt, aber nicht mehr auf die Drehbank. Ein Arbeiter beginnt mit einem Kreuzmeißel vom

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Abb. 52Ü. Auspressen eines Lokvmotivradsatzes

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Das Schmieden eines Lokomotivrades. Nach einem im Besitz der Familie Borsig befindlichen Gemälde von Paul Meyerheim

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Abb. 527. Fertige Radsätze oder Sahachsen

Umfange her einen Schlitz in die Bandage zu kreuzen. Jetzt ist er beinahe hindurch, und schon springt der Reisen, der ja mit gewaltiger Schrumpfung aus dem Rade saß, klingend auseinander. Der eben 5 Millimeter breite Schlitz klafft plötzlich mehr als 1 Zentimeter. Bald ist die Bandage nun völlig entfernt, und die Achse wandert in die Werkstatt, um neue Radreifen zu erhalten. Nach kaum einem halben Jahr haben die alten Bandagen ihre Karriere hinter sich und wandern von neuem in den Schmelzofen. Im Eisenbahnbetrieb sind einzelne Wagen und Lokomotiven mehr als sechzig Jahre im Verkehr geblieben. Auch Achsen und Räder haben Jahrzehnte überdauert. Der Radreifen aber ist nach dem Bremsklotz der kurzlebigste aller Konstruktionsteile. Er wird im Betrieb am schärfsten mitgenommen und muß schon nach wenigen Monaten zu dem großen Jungbrunnen aller Stahl- und Eisenwaren, zum Schmelzofen, zurück.

Die Herstellung der Nadeln Von Direktor Dipl.-Jng. N. Stern

Die Erfindung der Nadel reicht bis in die Ansänge der Kultur zurück. Der Jäger, der seine Bekleidungsstücke aus den Fellen der erlegten Tiere gemacht hat, war schon vor das Bedürfnis gestellt, mehrere Felle zu vereinigen. Und wie er die Sehnen dazu verwendete, die Felle über den Schultern festzuhalten, verwandte er sie auch dazu, die Felle zu verbinden, indem er sich aus den Knochen der Tiere scharfe Splitter fertigte, mit deren Hilfe er die Sehnen durch das weiche, feuchte Fell zog. Die damit gegebene prinzipielle Form und Wirkungsweise der Nadel hat in den Jahrtausenden, die seitdem verstrichen sind, keine Änderung erfahren. Aber Material und Herstellung wechselten und änderten sich mit den Mitteln jeder Zeit, und die ganze Geschichte technischer Entwicklung von der primitivsten Handarbeit zur selbsttätigen Maschinenarbeit können wir am Beispiel der Nadel durchmessen. Der Knochensplitter des Jägers wurde bald von S.d.T.l.

einer aus Kupfer gehämmerten Nadel abgelöste wie sie auch noch die Griechen und Römer verwendeten. Erst später kam man zur Verarbeitung von Eisen, dem als letzte Steigerung der Stahl folgte. — Heute ist gezogener Stahldraht der Ausgangspunkt der Nadelfabrikation. Er wird von der Drahtzieherei in der Stärke der herzustellenden Nadeln in Ringen geliefert. Die erste Arbeit ist das Zerschneiden der Ringe in Stücke von doppelter Nadellänge, in die sogenannten „Schäfte". Eine selbsttätige Maschine liefert täglich etwa 500000 Stück. Die Schäfte haben noch keine vollständig gerade Form, weshalb sie zunächst gerichtet werden müssen. Man hat dazu ein sehr einfaches Verfahren, das immer einem ganzen Bündel zugleich die Richtung gibt. Man zwängt nämlich etwa 5000 Nadeln in zwei eiserne Ringe, die sie wie Serviettenringe umgeben, und glüht sie in dieser Fassung über einem Holzkohlenfeuer aus. Dann wird in einer Richtmaschine das Nadelbündel ausgerollt. Wie Abb. 528 zeigt, dient zur Aufnahme der Nadeln d ein Kasten a, der so profiliert ist, daß die die Nadeln zusammenhaltenden Ringe c in entsprechenden Nuten des Bodens geführt werden. Wird nun der verschiebbare Deckel, das Streicheisen b, das in gleicher Weise Vertiefungen für die Ringe hat, hin und her geschoben, so rollt er das Nadelbündel d zwischen Bodenfläche und Deckelfläche, wodurch sich die zwischen den geraden Flächen zusammengedrückten Schäfte gegenseitig ausrichten und der noch anhaftende Glühspan beseitigt wird. Die Schäfte sind jetzt reif zum Zuspitzen. Das wurde früher von Hand so gemacht, daß ein Arbeiter zwischen Daumen und Zeigefinger eine Anzahl Schäfte (etwa 20 Stück) faßte und die Schäfte dabei hin und her rollend gegen einen schnellaufenden Schmirgelstein hielt. Trotzdem die Arbeit ziemliche Geschicklichkeit forderte, war sie von sträflicher Einförmigkeit, von der die automatische Schleifmaschine die fleißigen und geschickten Hände, die etwa 25 000 Schäfte im Tag anschliffen, ablöste. Das Prinzip der automatischen Spitzenschleifmaschine erläutert Abb. 529. Wir sehen hier über einem rillenförmigen Schleifstein A eine Kautschukrolle B mit schrägstehender Achse. Diese Rolle erfaßt die ihr von einer schiefen Ebene zurollenden Nadeln C und führt sie über die Schleifsteinrille weg. Infolge des Weiterschubs dreht sich also die schräg über die Rille laufende Nadel, so daß der Schleifstein eine gleichmäßig kegelförmige, schlanke Spitze anschleift.

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Abb. 528. Das Richten der Schäfte

Die langsam sich drehende Kautschukrolle ersetzt also das Hin- und Herrollen zwischen dem Daumen und Zeigefinger, der rasch laufende Schleifstein schleift in der Achse der sich drehenden Nadel die Spitze.an. Alle Schäfte müssen mehrmals durch die Maschine laufen, da sie an beiden Enden angespitzt werden müssen. In einer Stunde erhalten etwa 60 000 Nadeln die Spitze. Nun wendet sich die Bearbeitung den beiden anderen Nadelenden, das heißt der Mitte zu. Der noch immer doppelte Schaft wird in seiner Mitte, ebenfalls auf einer automatisch arbeitenden Maschine, blank geschliffen und in einer fein ausgearbeiteten Stahlmatrize zur Ausbildung der beiden Nadelöhre breitgcstampft, die Form des

Öhres vorgebildet und die Furche eingepreßt, die von dem Loche nach dem Nadelende geht. Auch diese Arbeit wird von der „S t a m p fm a sch i n e" (Abb.530), einer Erfindung des Mechanikers Kaiser aus Iserlohn (1871), ohne weitere Beihilfe geleistet. Aus dem Trichter H der Maschine wird jeder Nadelschast von gefurchten Scheiben J einzeln aufgenommen und auf Winkelhaken L abgelegt. Dort schiebt ihn ein von der Maschine bewegtes Plättchen gegen einen festen Anschlag, so daß er seitlich in die richtige Lage vor die Matrize B zu liegen kommt und der Stempel D durch einen kräftigen Stoß die Prägung vollzieht. Der Stempel geht dann wieder zurück, und der Schaft wird durch eine besondere Vorrichtung herausgeworfen.

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Abb. 529

Nadelanspitzmaschine

In einem weiteren Arbeilsgang erfolgt darauf das Durchstoßen des Loches. Die Schäfte werden der L 0 ch m a s ch i n e überantwortet, die sie wieder aus dem Trichter mittels gefurchter Scheiben entnimmt und sie zwei endlosen Transportbändern, auf denen sie mit ihren beiden Enden aufliegen, zuführt. Die Schäfte werden bis zu einem Anschlag weitcrbefördert und an der so markierten Stelle durch einen Stempel mit zwei Zäpfchen gelocht. Beim Rückgang des Stempels verschwindet auch der Anschlag und gibt dadurch die Weiterführung des Schaftes auf dem Trans portband frei. Heute werden beide Arbeitsvorgänge, das Stampfen und Lochen, auf einer von der Maschinenfabrik Kaiser G. m. b. H. in Iserlohn seit 1908 gebauten selbsttätigen, kombinierten „Stampf- und Lochmaschine" (Abb.531) ausgeführt. Auch hier hinterläßt das Stampfen und Stanzen einen Grat, der durch Abschleifen beseitigt werden muß. Man macht sogleich von den eben entstandenen Löchern Gebrauch, indem man durch beide Öhre Drähte zieht, also die Schäfte ausreiht, auf eine Unterlage bringt und durch zwei quer darüber gelegte Schienen festspannt. Die freiliegenden Mitten können dann von einem Schleifstein bestrichen werden (Abb. 532). Bei dieser Behandlung bildet daö Aufreihen

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Abb. 53°. Stampfmaschine

der Nadeln eine mühselige Arbeit, die nicht in die Maschinenarbeit hineinpaßt. Man hat deshalb eine kontinuierlich arbeitende Schleifmaschine zu dieser Verrichtung berufen. Die Wirkungsweise der Maschine ist, wie Abb. 533 zeigt, so, daß die gefurchte Walze b die Schäfte aus dem Trichter a entnimmt und bei c dem über Rolle e

und die Leitrollen f laufenden Tranöportbänderpaar d übergibt. Die Bänder wälzen dann die Nadeln über den Schleifstein h, wobei diese in der Mitte abgeschliffen werden und nach g herausfallen.

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Abb. 531. Kombinierte Stampf- und Lochmaschine der Maschinenfabrik Kaiser G. m. b. H. in Iserlohn

Damit sind die Arbeitsvorgänge vollendet, die an den Nadelzwillingen zusammen vorgenommen werden können. Ihre Entwicklung ist so weit vorgeschritten, daß die Trennung vollzogen werden kann. Sie erfolgt durch Brechen der zum Abschleifen des Stampfgrats aufgereihten Schäfte, aus denen jetzt zwei Reihen Nadeln entstehen, die nun allein den Weg zur Vollendung weiterlaufen. Sie gehen zunächst wieder zu Schleifsteinen, die ähnlich wie die in Abb. 532 und 5Z3 dargestellte Mittenschleifmaschine die scharfkantige Bruchstelle glätten und stumpf abrunden. Ein weiteres Glättungsbedürfnis zeigen noch die Nadellöcher selbst, die durch das Stanzen scharfkantige und rauhe Ränder haben. Da man den kleinen Löchern nicht recht mit Werkzeugen beikommen kann, hilft man sich in origineller Weise dadurch, daß man die Nadeln auf einen gespannten, dünnen, gehärteten, kantigen oder rauhen Draht aufreiht und sie in rasch schwingende Bewegung versetzt. Durch das Hin- und Herrutschen schleifen sich die Öhre ohne weitere Beihilfe glatt aus.

Das kleine Werkzeug hat jetzt in seiner Form alles, was es zu seinen Verrichtungen braucht. Die Spitze ist angeschliffen, das Öhr ist gelocht. Nur weist das Material noch nicht die richtige Beschaffenheit auf. Als man noch Eisendraht zur Nadelfabrikation verwendete, mußten die Nadeln zementiert werden. Man packte sie in einen Topf mit Holzkohle ein und setzte sie einem etwa zehnstündigen Glühen aus. Nach dem Erkalten wurden die Nadeln auS dem Kohlenstaub herausgenommen und nach nochmaligem Richten geglüht und schnell in Tran oder

Öl geworfen, wodurch die Oberfläche hart wurde. Bei Stahldraht kommt der Einsatzprozeß, der durch die Kohlenstoffaufnahme die oberflächliche Verstählung bewirkt, in Wegfall. Die Nadeln werden einfach in Eisenblechkasten . auf Rotglühhitze erwärmt und in Öl abgeschreckt. Durch diese plötzliche Abkühlung werden sie spröde, weshalb ihnen durch nachfolgendes sogenanntes „Anlassen" wieder eine gewisse Zähigkeit erteilt werden muß. Es ist dabei wesentlich, daß der richtige Härtegrad der Nadel erreicht wird, weshalb man sich besonderer einfacher Hilfsmittel bedient, um auch die Anlaßtempcratur einzuhalten. Man hat früher die Nadeln in einer Pfanne mit Schmalz langsam erhitzt, bis das Schmalz geschmolzen war. Heute erhitzt man die Nadeln in einem Ölbad während bestimmter Zeit auf die vorgeschriebene Temperatur.

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Abb. 532. Mittenschleifen der aufgereihten Schafte

Das Härten und Anlassen hat wieder als Nebenwirkung die äußerliche Glätte der Nadel beeinträchtigt, so daß sich als letzte Operation ein gründliches Glätten und Polieren notwendig macht. Wie beim Richten läßt man ein ganzes Massenaufgebot sich zugleich diesem Prozeß aussetzen. Etwa 200 000 bis 500 000 Nadeln werden in mehreren Reihen nebeneinander in grobleinenen Tüchern mit feinem Schmirgel zusammengerollt, fest in Pakete verschnürt und unter die Scheuer Maschinen gebracht. So werden diese Ballen in größerer Anzahl aus einer festen Untcrlagsplatte (Abb. 534) durch hin und her bewegte Bretter gerollt, und dabei scheuern sich die Nadeln gegenseitig blank. An die Glätte der Nadeln werden große Ansprüche gestellt, und nicht mit einer Arbcits-

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periode ist der Scheuerprozeß vollendet. Nach etwa zehnstündiger Bearbeitung wird die Rolle geöffnet, die Nadeln werden gereinigt und wieder auss neue mit Schmirgel verpackt und dieser Prozeß etwa zehnmal bis zur vollständigen Glättung wiederholt.

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Abb. 533. Mittenschleifmaschine

Die Rohfabrikation ist damit vollendet, und die Nadel muß jetzt im Massenaufgebot der Rolle entnommen und in „Handelssorm" übergeführt werden. Vorher hat sie noch eine Reihe von Arbeitsvorgängen zu durchlaufen, die man in der Nadelindustrie als „Blankarbeit" bezeichnet. Die Nadeln liegen nun noch, wie sie auS den Bündeln gekommen

sind, mit der Spitze nach der einen oder anderen Seite und müssen zur Verpackung gleichlaufend gelegt werden. Man bringt sie auf eine Platte, deren Dicke der halben Nadelhöhe entspricht, und schiebt mit einem Lineal die ganze Nadelreihe über die Kante der Platten hinaus. Die Nadeln, deren Öhr nach vorn zeigt, kippen dann, da dieses Ende schwerer ist, über die Kante um und werden durch einen weiteren Anstoß mit dem Lineal auf die tiefere Tischplatte, wie es Abb. 555 punktiert andeutet, umgekippt, so daß also sämtliche Nadeln mit der Spitze nach vorn liegen. Man nennt dieses eigenartige Verfahren, in dem cs die geübten Arbeiterinnen bis zu Leistungen von ¹j₂ Million Nadeln im Tag bringen, das „Behoelegen". Die Nadelkolonne muß nun weiter noch auf ihre Größe ausgerichtet werden. Es dient hierzu eine Maschine, die die Nadeln wieder mittels einer eingekerbten Walze aus einem Trichter einzeln aufnimmt, weiterträgt und an Abstreifbleche abgibt. Diese Abstreifbleche stehen in verschiedenen, sich immer mehr der Walze nähernden Abständen, so daß das am weitesten abstehende nur die am meisten hervorragende, also die längste Nadel aufnimmt, das nächste Abstreifblech die nächstkürzere usw. Dabei muß sich die Nadel zunächst, sozusagen im Vorübergehen, einen prüfenden Blick gefallen lassen, der feststellt, ob ihre Glieder auch gerade gewachsen sind. Mit geschickter Hand lassen die Sortiererinnen die Nadeln auf eine Platte rollen und greifen nach kurzem Überblicken die krummen Exemplare heraus. Nadeln, deren Spitzen gelitten haben, werden an Schmirgelscheiben n a ch-g e s p i tz t, an manchen Nähnadeln wird die Öhrstelle blau angelassen. Die feineren Sorten werden am Kopfende an einer Schmirgelwalze noch nachgerundet und an einer Policrwalze auf Hochglanz poliert, das sogenannte „Bläuen". Dann werden sie sogleich den Packmaschinen zugeführt, die auch automatisch die Nadeln in bestimmter Anzahl in die „Briefe" einlegen und einschlagen.

Abb. 534. Scheuermaschinen

Mit der durch Zeit und Gebrauch geheiligten Form der Nadel hat die M a-schi nennadel gebrochen. Der besondere Arbeitsvorgang hat die Gegenfüßler zusammengebracht, das Nadelöhr nach der Spitze verlegt und dem anderen Nadelende eine Verdickung zur Befestigung an der Nadelstange der Nähmaschine gegeben; eine Rinne vom Öhr über den Nadelschaft dient dem

Faden zur Führung. Im allgemeinen sind die Ar-» beitsvorgänge ähnlich wie bei den Handnähnadeln.

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Abb. 535- Gleichlegen der Nadeln

I I Es kommt jedoch die Herstellung der Führungsrinne, die mit kleinen Scheibenfräsern ausgesräst wird, hinzu; bei geringeren Qualitäten werden diese Furchen mit eingestampft. Besondere Sorgfalt muß noch auf das Polieren verwandt werden, da die Maschinennadel viel schneller ihren Weg macht und auch den Faden schneller nachzieht als die geruhsame Handnadel. Bei Maschinennadeln, deren eines Ende verdickt ist, wird das dünnere Schaftende auf automatischen Drehbänken abgedreht.

Wesentlich einfacher gestaltet sich die Herstellung der gewöhnlichen Stecknadel, die entsprechend ihrer vergänglicheren Wirkung keine so weitgehende Präzisionsbehandlung erfährt. Das Stampfen und Lochstanzen kommt hier ganz in Wegfall, und der Arbeitsvorgang besteht nur im „Auf-Längeschneiden", Zuspitzen, Kopfanstauchen. Die gewöhnlichen Nadeln werden auf einer automatischen Maschine vollständig hergestellt. Bei Stecknadeln mit GlaSköpfen, eine Erfindung des Aachener Fabrikanten H.J.Neuß (1838), wird das Köpfchen von 2 bis 6 Millimeter starken Glasstäbchen in der Stichflamme aufgeschmolzen.

Die Nadelfabrikation ist keine vollständig automatische Arbeit, die sich in einer Maschine aus dem Iwischenfabrikat machen läßt. Es reiht sich eine Anzahl von Vorgängen aneinander, die an verschiedenen Maschinen ausgeführt werden. So kommt cs, daß eine Nadel bisher immer etwa vier bis sechs Wochen gebrauchte, bis sie den ganzen Fabrikationsweg durchlaufen hatte. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die vielfältigen Arbeitsvorgänge in einer automatischen Maschine zu vereinigen. Eine französische Maschine von Bohir & Fils, die die Nadeln vom Drahtring bis zum Härten fertigstellt, wurde auch in Deutschland eingeführt. Das Erzeugnis war aber nicht zu verwerten. Damit hat sich auch bei der Nadelfabrikation die Entwicklung bestätigt, die überhaupt die Massenanfer-tigung in der Zukunft zu gehen scheint. Das „Letzte" sind nicht mehr die gänzlich selbsttätigen Maschinen, sondern die äußerste Zerlegung in eine Reihe von Einzelarbeitsvorgängen, von denen jeder auf einer Spezialmaschine ausgeführt wird. Dabei bleibt eine weitergehende Möglichkeit, alle Zwischenstufen der Herstellung zu überwachen und die Forderung höchster Qualität bei größter Leistung zur Geltung zu bringen.

Die Herstellung der Röhren Von Hans Dominik

Einen wesentlichen Zweig der Metallformkunst stellt die Fabrikation von Röhren und Rohren aller Art dar. Die Römer fabrizierten Röhren, indem sie ein zweckmäßig zugeschnittenes Stück Bleiblech über eine Stange in Rohrform zusammenklopften und die dabei entstehende Naht verlöteten. Derartige Rohre hielten wenig Druck aus und mußten daher bei der Benutzung sorgfältig in Mörtel gebettet oder einzementiert werden.

Gegenwärtig stellen wir Röhren aus den verschiedensten Werkstoffen und in verschiedensten Größen nach mannigfachen Arbeitsverfahren her. Beginnend bei dem haarfeinen Osmiuinröhrchen, das den Glühfaden der Osmiumlampe bildet, und aufhörend bei den gewaltigen Betonröhrcn moderner Bewässerungs- und Kanalisationsanlagen, führt diese Technik über fast sämtliche Metalle, wie Blei, Bronze, Stahl und Eisen.

Abb. üz6. Tütenförmiges Zusammenbiegen einer Platine

Grundsätzlich können wir Rohre mit Naht und nahtlose Rohre unterscheiden. Für schmiedeiserne Rohre (Gasrohre) war man bis in die neunziger Jahre des vorigen Jahrhunderts ausschließlich auf die Herstellung aus Blechen unter Anwendung einer Schweißnaht angewiesen. Lange Blechstreifen, die sogenannten Platinen, kommen in eine Kulbmaschine, die die Ecken am einen Ende dcö Streifens tütenförmig zusammenbiegt (Abb. 536), so daß dieses Ende in ein Zieheisen gesteckt und von einer Ziehzange gefaßt werden kann. Danach wird die ganze Platine in einem Schweißofen auf Schweißhitze gebracht, dann mit einem Zuge durch das erste Walzenpaar gezogen und hierauf in anderen Maßwalzen (Abbildung 537) genau rund und auf das richtige Kaliber gewalzt. Noch in rotwarmem Zustand geht das Rohr danach zwischen den beiden als Rotationshyperboloide geformten Walzen einer Schrägwalzrichtmaschine (Abb. 538) hindurch und wird hier infolge gewisser geometrischer Eigentümlichkeiten der eben genannten mathematischen Körper genau geradlinig gerichtet.

Nach einem anderen Verfahren wird eine Platine in schrägen Spiralen um einen Dorn gewickelt und alsdann die so entstehende Spiralnaht verschweißt. Auch hier wird das verschweißte Rohr in derselben Hitze gleich zwischen Walzen über einen Dorn weiter ausgewalzt und das Rohrmaterial auf diese Weise homogenisiert und verfestigt. In neuerer Zeit sind alle diese Verfahren jedoch gegenüber der Herstellung nahtloser Rohre stark in den Hintergrund getreten. Das gilt nicht nur für Stahl und Schmiedeisen, sondern auch für Kupfer und Messing, auö denen in der gleichen Weise Nahtrohre unter Benutzung von Lötungen gefertigt wurden.

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Abb. 537. Röhrenwalzwerk mit Stahldorn

Eiserne Nahtrohre werden heute in sehr erheblichen Mengen noch für elektrische Jnstalla-

tionen fabriziert. Hier braucht man jedoch keine GaSdichtig-keit und beschränkt sich daher darauf, die Blechplatinen an der Stelle der Längsnaht unter Benutzung besonderer Falzmaschinen fest zu versalzen. Gegenüber den Rohren mit Naht stehen nun die nahtlosen Rohre. Man fertigt sie für Gas- und Wafferleitungszwccke aus Gußeisen, indem die Rohrsormen nach den allgemeinen Regeln der Gießereitechnik vorbereitet und einfach ausgegossen werden. Das plastische Blei gestattet dagegen eine andere Form der Bearbeitung. Hier werden die Rohre mit Hilfe einer hydraulischen Presse ähnlich gespritzt, wie die Nudeln mit der Nudelspritze (Abb. 539). Die hydraulische Presse wirkt mit ihrer Kolbenstange!) auf einen anderen Zylinders, in den die Dornstange H eingebracht ist. Unter dem Einfluß des hydraulischen Druckes kann die Kolbenstange D mit unwiderstehlicher Gewalt in dem Zylinder B vorgeschoben werden. Der vordere Deckel R dieses Zylinders trägt nun eine Ausflußdüse von der lichten Weite des äußeren Rohrdurchmeffers, und im Zylinder selbst ist ein Dorn derartig befestigt, daß er der lichten Weite, das heißt dem inneren Hohlraum des zu spritzenden Rohres entspricht. Durch die mittels Bügelvcr-schlusses b zu verschließende Öffnung a wird geschmolzenes Blei in den Zylinder B eingegossen, bis er völlig gefüllt ist. Die Einfüllöffnung a wird geschlossen und der Zylinder nur gerade so viel mit Gasflammen beheizt, daß sich das Blei in jenem eigentümlichen dickbreislüssigen Zustand befindet, den cs kurz vor dem Erstarren annimmt. Nun tritt die hydraulische Presse in Tätigkeit, und mit ziemlicher Geschwindigkeit schießt das Bleirohr aus dem Mundstück bei R hervor. Es erstarrt im Augenblick dcö Austritts, so daß das feste und widerstandsfähige Rohr sofort auf große Rohrtrommeln ausgewickelt werden kann. Derartige Bleirohre werden in sehr verschiedenen Durchmessern, vom starken Wasserleitungsrohr bis zu dem seinen Rohr für pneumatische Klingeln, gespritzt.

Abb. 538. Schrägwalzrlchtmaschine

Etwas anders ist das Arbeitsverfahren beim kalten Prozeß (Abb. 540). Hier kann der mit der Dornstange B aus einem Stück hergestellte hydraulische Kolben A aus dem hinten offenen Zylinder C völlig herausgezogen werden. In den Zylinder wird dann ein massiver Bleiblock eingebracht, der vorher aus einer Drehbank nach der Zylindersorm genau abgedreht und mit einer der Dornstange

entsprechenden Bohrung versehen war. Sobald nun der Block im Zylinder ist, wird der Kolben wieder eingebracht und beginnt nun mit einem Druck von vielen hundert Zentnern zu wirken. Unter dem Einfluß dieses Druckes tritt einmal eine erhebliche Erwärmung des Bleies ein, und ferner gelangt cs in einen plastischen Zustand, und auch hier tritt ein sauberes fertiges Rohr zwischen Düse und Dorn heraus. Eine Spezialität der Bleirohrfabrikation bildet die Umkleidung der elektrischen Kabel mit einem dichten Bleimantel. Hier werden im großen und ganzen dieselben Vorrichtungen, wie vorhin beschrieben, benutzt. Die Bleipresse ist indessen derart angeordnet, daß an Stelle des Dorns das zu ummantelnde Kabel selbst tritt. Es wird durch ein Rohr von hinten her in die Presse geführt, verläßt dies Rohr erst wenige Millimeter vor der Düse und tritt, mit einem sauberen, festen Bleimantel umpreßt, aus der Düse heraus. Der Vater der gesamten Elektrotechnik, Werner Siemens, kann auch als der Erfinder dieser Rohrspritzpressen gelten. Er konstruierte zunächst bereits im Anfang der fünfziger Jahre eineGutta-perchapreffe, in der ein blanker Kupferdraht in der geschilderten Weise mit Guttapercha umpreßt wurde. Später übertrug er das Verfahren auf die Herstellung von Bleiummantelungen, und schließlich wandte man cs auch für die Herstellung einfacher Bleirohre an.

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Abb. 539. Hydraulische Presse für Bleirohr-fabrikativn

Ein besonders interessantes Kapitel der Rohrfabrikation überhaupt, das unlöslich mit dem Namen Mannesmann verknüpft ist, bedeutet die Herstellung nahtloser Schmiedeisenrohre.

2166.540. Kaltpreffe für Bleirohrfabrikation

Die Arbeitsweise des Verfahrens ist bereits in dem die Walzwerke behandelnden Kapitel auf Seite 480 dieses Bandes besprochen. Wie bei allen bedeutsamen Erfindungen, so hat auch hier die technische Legende ihre Fäden gesponnen, und es wurde erzählt, daß der Erfinder keineswegs durch tiefgründige Überlegungen, son-

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Abb. 541. Pilgerschrittwalzwerk

betn durch Zufälligkeiten zu seiner Entdeckung gekommen sei. Er sollte bei Tisch häufig Brot zwischen den Fingern geknetet haben, und dabei sollte bei bestimmten Schrägstellungen der Finger jedesmal ein hohles Rohr entstanden sein. Es ist begreiflicherweise schwer, derartige Erzählungen auf ihre Wahrheit zu prüfen. Tatsächlich kann man aber mit sehr einfachen Mitteln einen ähnlichen Versuch machen. Wenn man einen weichen homogenen Stoff, zum Beispiel ein Stück weichen Bleistiftradiergummis der mürben Sorte, nimmt und sich daraus eine kurze Stange schneidet, so kann man einen ähnlichen Effekt erzielen. Legt man diese Gummistange auf den Tisch und beginnt mit einem schräg zu ihrer Längsachse stehenden Lineal den Gummi zu walzen, wobei man das Lineal gleichzeitig in der Richtung der Stangenachse zu verschieben versucht, so tritt der ganze Kern der Stange nach wenigen Sekunden heraus, und man erhält ein vollkommenes Gummirohr. Das Verfahren ist dem Manneömannschen nicht ohne weiteres vergleichbar, aber wenigstens in seinen Wirkungen ähnlich. An wissenschaftlichen Erklärungen des Verfahrens haben sich viele versucht, ohne daß jedoch bis heute eine allgemein befriedigende Lösung gefunden wäre.

Als das Manncsmannverfahren in seiner verblüffenden Einfachheit auftauchte, versprach man sich davon eine Umwälzung der gesamten Rohrtechnik. Inzwischen hat sich jedoch gezeigt, daß die Hoffnungen vielfach zu hoch gespannt waren. Gegenwärtig wird das geschilderte Verfahren tatsächlich nur noch für die Fertigstellung nahtloser Kupfer- und Messingrohre benutzt, für die es ganz besonders geeignet erscheint. Bei Eisen wird es dagegen nur noch zur Vorlochung der Blöcke oder Stangen angewandt. Dagegen erfolgt die endgültige Fertigstellung der eisernen Mannesmannrohre nach dem ebenfalls von den Mannesmannwerken ausgebildeten Pilgerschrittwalzverfahren (Abb. 541). Die beiden Walzen A und B drehen sich beständig in entgegengesetzter Richtung, an den einander zugekehrten Seiten also in gleichem Sinne, wie durch die Pfeile angegeben. Die Walzen sind etwa von m bis n mit gleichmäßigen: und von n bis r mit steigendem Kaliber ausgestattet. Die Aussparungen a der Walzen dienen dazu, das Rohr für eine drehende und geradlinig fortschreitende Bewegung frei zu geben. In der

gezeichneten Stellung geben die Walzen bei geringer weiterer Drehung das Rohr frei, dieses folgt nebst Dorn D der von der Kurbel 1 mit Zapfen i hervorgerufenen Bewegung des Hebels h nach links (Rückwärtsbewegung) und wird gleichzeitig durch Handrad S oder eine mechanische Vorrichtung um einen angemessenen Winkel gedreht. Bei dem weiteren Drehen der Walzen A und B wird das Rohr durch sie wieder nach rechts geholt. Das gleichmäßige Kaliber m bis n der Walzen erfaßt dabei zunächst den rechten, schwächeren Teil des Rohres und kalibriert ihn, während das steigende Kaliber n bis r ein weiteres Stück des RohreS konisch ver-walzt. Bei diesem Rechtsschieben dcS Rohres gleitet die Zahnstange f im Sinne des Pfeiles mit einem oder mehreren Zähnen über die Klinke g hinweg, weil das Rohr schon von den Walzen nach rechts geschoben wird, wenn die Kurbel 1 den Hebel h oben noch nach links bewegt, beziehungsweise ihn noch nicht gleich schnell nach rechts folgen läßt. Die Folge davon ist, daß das Rohr bei der nächsten Rückwärtsbewegung um ein Geringes weniger weit nach links bewegt wird als vor der vorhergegangenen Walzenumdrehung. So macht das Rohr bei jeder Walzenumdrehung einen Schritt vorwärts nach rechts, und jedesmal tritt ein weiteres, kalibriertes Stück Rohr aus dem Bereich der Walzen heraus, während das noch unbearbeitete Ende des Rohres entsprechend weiter in die Walzen vorrückt. Der Dorn D macht stets dieselbe Hin- und Rückwärtsbcwegung, während das Rohr sich unter dem Einfluß der Walzen mehr vor als zurück bewegt. Diesem allmählichen Vorschreiten des Rohres enssprechend, schiebt es sich über den Dorn hinweg. Dies Verfahren wird für Rohre von 30 bis 150 Millimeter lichter Weite benutzt. Unsere Abb. 542 stellt ein zu 's Gravenhage aufgestelltes nahtloses Mannesmannstahlrohr als Telegraphenmast dar.

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Abb.zgr.NahtlosesMannesmann-stahlrohr als Telegraphenmast

Von dem Geheimen Baurat Ehrhardt ist ein eigenartiges Verfahren zur Lochung der Blöcke angegeben und zu einem vollständigen Verfahren zum Ziehen von Rohren der verschiedensten Kaliber und Wandstärken weiter entwickelt worden. In einen kräftigen Zylinder M von der Lichtweite D wird ein viereckiger rotglühender Eisenblock B eingebracht und durch den Stahldorn P aufgetrieben (Abb. 543). Dabei ist der Kraftaufwand verhältnismäßig gering, da der viereckige Block in dem Hohlzylinder Platz zum Ausweichen findet.

Der Block wird aber nicht seiner ganzen Länge nach durchlocht, sondern nur so rmt, daß der entstehende Hohlkörper auf der dem lochenden Stempel abgewandten Seite noch einen Boden behält. Die in diesem ersten Arbeitsprozeß gewonnenen Körper werden von neuem auf helle Rotglut gebracht und alsdann in besonderen Ziehbänken mittels treibender Dorne durch Iieheisen von immer geringerem Kaliber gestoßen. Die Hohlkörper gewinnen dabei beträchtlich an Länge und verlieren an Kaliber und Wandstärke. Die danach die Bank verlassenden Stücke erhalten nun an dem geschlossenen Ende einen Vierkant angeschmiedet^ an dem eine Ziehzange sie packen sann, und werden durch immer engere Eisen zu den gewünschten Gasrohren normalen Kalibers ausgezogen. Nach diesem Verfahren werden auch die Siederohre für Lokomotiven hergestellt und weiter die druckfesten Gasflaschen, die Sauerstoff, Stickstoff usw. unter einem Druck von 200 Atmosphären aufzunehmen haben.

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In neuerer Zeit hat dann auch in Deutschland und Amerika ein Verfahren Eingang gewonnen, das nach seinem Erfinder als das Stiefelwalzverfahren bezeichnet wird. Der Arbeitsprozeß beginnt mit dem Lochen des massiven Eisen-stabs nach einem Prinzip, das dem ManneSmannverfahren im Grunde sehr ähnlich ist. In beiden Fällen kommt, um den alten drastischen Vergleich zu benutzen, die Sache darauf hinaus, daß der Eisenstange das Fell über die Ohren gezogen wird, so daß sich in ihrer Mitte ein Hohlraum bilden muß. Erreicht wird dies beim Stiefelwalzwerk durch konische Walzen (Abb. 544 und 545), deren Umfangsgeschwindigkeit naturgemäß mit dem wachsenden Durchmesser zunimmt. Ein Dorn, der sich dem Rohr entgegenstemmt und dessen Inneres zurückhält, fördert den Vorgang. Die so entstehenden groben Hohlrohre werden dann nach beliebigen und verschiedenen Verfahren weiter ausgewalzt oder ausgezogen. Neben den bereits genannten Pilgerschrittwalzwerken sind in neuerer Zeit auch kontinuierliche Rohrwalzwerke in Betrieb gekommen, die sämtlich daS Prinzip gemeinsam haben, daß die Walzen das Rohr zwischen sich hineinziehen und über einen Dorn mit Stange vorwärts treiben. Das Schema eines derartigen Arbeitsvorgangs geht aus unserer Abbildung 537 klar hervor.

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Abb. 543- Das Ehrhardtfche Verfahren der Röhren-fabrikation

Wie bereits erwähnt, findet das Mannesmannverfahren auch für Kupfer- und Messingrohre Anwendung. Daneben aber und ferner auch im Anschluß an das Mannesmannverfahren ist daö Ziehen der Kupfer- und Messingrohre zu erwähnen. Das vorgewalzte Rohr oder auch ein gegossener Hohl- -Zylinder aus Kupfer oder Messing wird am einen Ende konisch zugeschärft und nun der Reihe nach durch die immer enger werdenden Löcher eines Zieh-cisens geholt (Abb. 546). Nach ein bis zwei Ziehungen

muß das Rohr erwärmt werden, um thm die Härte zu uehmen. Nach diesem Verfahren ist eS möglich, die Rohre beliebig weit auszuziehen, wobei Durchmesser, Wandstärke und lichte Weite eine gleichmäßige Verringerung . erfahren, während das Rohr entsprechend an Länge gewinnt. Für besondere Zwecke, zum Abb. 544. Stiefelscbragwalzwerk Beispiel für die Rohre der Kraftwagenkühler,

wird vielfach an Stelle des runden ein anders geformter Querschnitt, zum Beispiel ein solcher in Gestalt eines vielzackigen Sternes, gewählt, um für einen bestimmten Rohrquerschnitt eine möglichst große Kühlfläche zu erhalten. Auch dabei vollzieht sich der Prozeß des Ziehens ohne Schwierigkeiten. Die Röhren werden bis auf Borstenstärke, das heißt bis auf einen äußeren Durchmesser von etwa */₄ Millimeter ausgezogen und besitzen dennoch eine gute durchgehende lichte Weite. Es findet eben tatsächlich eine ganz gleichmäßige Streckung und Verlagerung des Materials beim Ziehen statt. Als ein deutlicher Beweis dafür mag der Versuch eines bekannten Physikers gelten, der dahin ging, einen möglichst feinen Draht aus Platin zu erstellen. Er setzte zu dem Zweck einen feinen Platindraht von ¹/₂ Millimeter Stärke in die Mittelachse einer zylindrischen Gußform von etwa 25 Millimeter lichter Weite und goß diese mit geschmolzenem Silber aus, so daß er also einen Silberzylinder von 25 Millimeter Durchmesser erhielt, in dem ein Platindraht vom fünfzigsten Teil dieses Durchmessers steckte. Dann begann er diesen Zylinder zunächst auszuwalzen und ferner durch immer feinere Zieheisen zu holen, bis schließlich aus dem Zylinder ein feiner Silberdraht von etwa Vio Millimeter Durchmesser geworden war. Dieser Draht mußte theoretisch immer noch eine Platinseele vom fünfzigsten Teil des Durchmessers, also von Vsoo Millimeter Durchmesser besitzen, der von einem silbernen Röhrchen gewissermaßen ummantelt war. Um den Platindraht freizulegen, wurde der Draht nun in Salpetersäure gebracht, das Silber löste sich, und der unendlich feine Platindraht trat unzerriffen und mit überall gleichmäßigem Kaliber zutage. Leider läßt sich dieser Kunstgriff wegen seiner Kostspieligkeit nicht allgemein in der Technik anwenden. Er könnte sonst bei der Fabrikation metallischer Lampenfäden gute Dienste leisten.

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Zum Schluffe mag die chemische Fabrikation von Kupferröhren nach dem Verfahren der Elmores Metallaktiengesellschaft zur Herstellung kupferner Rohre erwähnt werden. In einem elektrolytischen Kupfersulfatbad rst ein Metalldorn horizontal in Glaslagern angebracht, der andauernd rotiert.

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Abb. 545. Planscheibenwalzen zum Stiefelschrägwalzwerk

Eine Schicht metallischen Kupfers auf dem Boden wird mit dem positiven Pol einer Dynamomaschineverbunden und bildet die Anode, während der umlaufende Dorn mittels Schleif-

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Abb. 546. Rohrziehbank

bürsten mit dem negativen Pol der Dynamo in Verbindung steht und als Kathode dient. Eine größere Anzahl Bottiche wird in einer Reihe aufgestellt und elektrisch hintereinander geschaltet. Der Strom tritt bei der Anode des ersten Bottichs ein, geht durch die Flüssigkeit über in den Dorn und von hier durch die Schleisbürsten zur Anode des zweiten Bottichs. In dieser Weise durchläuft er alle Bottiche und wird dann durch eine Leitung zur Dynamo zurückgeführt. Mit der Bottichreihe parallel läuft in einem Kanal unter dem Fußboden entlang eine Transmission, die mittels Riemen und Gelenkketten die Dorne in den Bottichen antreibt. Neben jedem Bottich ist außerdem ein Schlitten angebracht, der von der Transmission — parallel zu dem Metalldorn im Bottich — hin und zurück geschoben wird. An diesem Schlitten ist ein gußeiserner Arm befestigt, der in den Bottich hinein bis aus den Dorn ragt und als Halter eines Glättwerkzeugs dient. Letzteres besteht aus einem prismatischen Achatstück, das durch eine Feder oder ein Gewicht aus daS im Entstehen begriffene Rohr gepreßt wird. Da das Achatstück sich parallel zum Dorn hin und her bewegt und dieser rund läuft, so beschreibt es aus dem entstehenden Rohre eine Schraubenlinie. Die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Schlittens ist so geregelt, daß das Glättwerkzeug in derselben Zeit einmal hin und zurück bewegt wird, in der die Stärke der Rohrwandung um etwa ¹/₃₃ Millimeter wächst. Es werden somit alle Moleküle des niedergeschlagenen Kupfers glattgestrichen, so daß sich ein kristallinisches Gefüge nicht bilden kann. Gleichzeitig bewirkt das Glättwerkzeug eine Verdichtung des Materials und damit eine Steigerung der Festigkeit.

Die Herstellung der Panzerplatten Von Direktor Dip l.-In g. N. Stern

Die Technik hat dem Menschen Werkzeuge und Waffen gegeben, damit er sich sein Reich auf Erden begründe. Daö Werkzeug bot ihm die Möglichkeit, seine Lebensbedürfnisse zu befriedigen, sich Unterkunft und Wohnung zu schaffen; mit dem Werkzeug „Waffe" schützte er den errungenen Besitz gegen feindliche Angriffe. Da aller Besitz ohne Sicherheit nur geringen Wert hat, mußte sich von selbst die Entwicklung in erster Linie der Waffe zuwenden. Macht ging vor Recht, Macht war Recht; die stärkste Faust war der stärkste Wille. So hat die Waffentechnik vor der übrigen Entwicklung immer eine Voreilung und hat mit tatsächlich zwingender Gewalt zum Fortschritt, zu neuen Möglichkeiten getrieben. Es war eine ungeheure Voreilung, als der Mensch die Explosionskraft als Waffe anwendete, und mit Recht verehrt die Welt in dem, „der daS Pulver erfunden hat", den großen, seiner Zeit weit vorausgreifenden Geist. Erst Jahrhunderte später hat sich der Maschinenbau der Explosionskräfte angenommen, die heute in. den Gasmaschinen, in den Automobilmotoren die zeit-gemäßesten Erscheinungen des Kraftmaschinenbaus darstellen. Und es ist nicht ausgeschlossen, daß die nächste Zeit wieder auf die gewaltige Kraftkonzentration des Pulvers zurückgreift und ihr ein neueö praktisches Anwendungsgebiet eröffnet. Ebenso aber, wie die Waffentechnik lang vor der Zeit sich die Explosionskräfte dienstbar gemacht hat, ist sie auf allen Gebieten vorurteilsfrei, sagen wir direkt „fortschrittsüchtig" vorgedrungen. Der Zweck, ohne Einschränkung durch materielle und wirtschaftliche Rücksichten, war der einzige Gebieter. So konnte sich die Technik hier ganz ausleben, und daher kommt es, daß das A uß e r-ordentliche, daö ins Riesenhafte Gesteigerte auf keinem Gebiet so breiten Raum einnimmt, eine so führende Rolle spielt als in der Waffentechnik. Und aus innerer Notwendigkeit mußte dieses Große und Außerordentliche zum Allgemeingut werden. Vom Stand der Technik war die Möglichkeit des B e-st a n d s der Nation direkt abhängig. Mit wachsamen Augen sah man deshalb auf die Fortschritte anderer Nationen, mit Ängstlichkeit hütete man die neuen Errungenschaften.

Im Kampf stehen sich Angriff und Verteidigung gegenüber. Der Angriff hat sich mit Hilfe der Explosionskräfte zu furchtbarer Gewalt ausgewachsen. Er hat mit dem Fortschritt der Technik den Sieg über den Raum proklamiert. DaS Wurfgeschoß — der fernhintreffende Pfeil — das moderne Geschütz — lassen die Wirkung in immer weitere Fernen schweifen. Auf mehr als ioo Kilometer dehnt das Geschütz der Gegenwart seinen Machtbereich. Der Angriff steht im Zeichen der Geschwindigkeit. Um ihn abzuwehren, muß die Verteidigung „M a s s e" entgegenstellen. Der Schild hat sich zur Panzerplatte ausgewachsen. Ihrem Entstehungsgang wollen wir in großen Zügen nachgehen.

Die Notwendigkeit der Schiffspanzerung hatten die Erfahrungen, die der Krimkrieg (1854) brachte, überzeugend dargetan. Man half sich zunächst mit

schweißeisernen Platten, die unter dem Hammer auf 11 Zentimeter Dicke ausgeschmiedet wurden. Für die damaligen Geschoßwirkungen genügte die Widerstandsfähigkeit der Platten, und sie widerstanden bei der Beschießung von Kin-burn erfolgreich den russischen Granaten.

Die Waffentechnik kennt aber keinen Stillstand, kein dauerndes Gleichgewicht. Der Widerstand der Panzerplatten mußte wieder zur Erhöhung der Geschoßwirkung aufreizen, und mit ihr mußte die Verstärkung des Panzerschutzes Schritt halten. Man gelangte zu größeren Plattendicken und zur Anwendung des Walz-verfahrenö (Abb.547) an Stelle des ungleichmäßig arbeitenden Schmiedehammers. Aber diese Schritte führten nicht weit, denn mit der größeren Plattendicke nahm, infolge der nicht mehr so ganz intensiven Durcharbeitung beim Walzen, die Zähigkeit ab, so daß die Platten oft schon beim ersten Schuß sprangen. Der Nächstliegende Ausweg war nun die Rückkehr zu dünneren Platten, die man dann mit Holzzwischenlagen in größerer Anzahl verwendete. Bei diesem Aushilfsmittel konnte man nicht stehen bleiben, und es kamen in den siebziger Jahren zwei neue Verfahren in Aufnahme. Schneider & C0. in Creuzot zog die einfache Schlußfolgerung, daß, wenn dünnere Platten nicht mehr genügen und dickere Platten nicht mehr die gleiche Durcharbeitung ermöglichen, man eben für die dünne Platte ein widerstandsfähigeres Material wählen müsse. Er ging daher sofort zur massiven Stahlplatte über und beschritt damit bereits den Weg, auf den die Entwicklung wieder zurückkam. Eine reine Freude gewährte aber die Stahlplatte noch nicht. Sie hatte nicht die Zähigkeit der Schweißeisenplatte und neigte zur Rißbildung, wodurch ihre ganze innere Widerstandsfähigkeit in Frage gestellt wurde. Es ist daher natürlich, daß man einen Iwischenweg einschlug. Es galt, die Zähigkeit der Eisenplatte mit der Widerstandsfähigkeit

Abb. 54?. Auflegen einer Bramme auf die Walzenstraße in einem Panzerwalzwerk S.d.T.I.

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Abb. 548. Beschossene Nickelstahlplatte (Vorderseite)

der Stahlplatte zu vereinigen. So entstand die sogenannte Kompound-platte^ deren Kern aus zähem Eisen gebildet wurde, auf den als Außenseite eine harte Stahlschicht aufgeschweißt war. In der Verbindung lag die begreifliche Schwierigkeit. Bei dem von dem englischen Ingenieur A. Wilson herrührenden Verfahren wird heißer Flußstahl auf eine hellrotglühende Schweißeisenplatte aufgegossen. Man erzielte tatsächlich auf diese Weise eine bedeutend größere Widerstandsfähigkeit der Platten, die sich aus diesem Grunde sehr schnell eingeführt haben. In Deutschland wurden in der Dillinger Hütte zuerst Kompoundplatten hergestellt, denen man besonders gute Verschweißung der Eisen- und Stahlschicht nachrühmte. Darin lag nämlich ein bleibender Unsicherheitsfaktor, denn bei schlechter Verschweißung wurde durch den Geschoßanprall die Stahlschicht abgeblättert und die weiche, verwundbare Eisenschicht bloßgelegt. Schneider hielt daher unentwegt an seinen massiven Stahlplatten fest. Durch Einführung einer Oberflächenhärtung — Abschrecken in einem Ölbad und darauffolgendes Erwärmen bis zu einer bestimmten Temperatur — erhöhte er ihre Widerstandsfähigkeit, so daß sie den Kompoundplatten vollständig gleichwertig gegenüberstanden. Die Entscheidung zugunsten der massiven Platte wurde erst durch die weitere Verwendung von Nickelstahl herbeigeführt. Im Nickelstahl fand sich ein Material von wesentlich höherer Festigkeit und Zähigkeit, wodurch das Eindringen der Geschosse wieder erschwert wurde. Auch hier hat die Entwicklung verschiedene Stufen durchlaufen. Zunächst war man von der hohen Zähigkeit des Nickelstahls befriedigt und verwendete die aus Siemens-Martinöfen gegossene und ausgewalzte Platte in ihrer natürlichen Härte. Abb. 548 und 549 zeigen eine solche beschossene Nickelstahlplatte, deren große Zähigkeit durch die rosettenförmigen Umrandungen an den Schußstellen und die Ausbeulungen auf der

Rückseite ersichtlich wird. Bei der Beschießung kamen vier Kruppsche Stahlpanzergranaten und eine Hartgußgranate von 360 Kilogramm Gewicht zur Verwendung. Die vier Stahlpanzergranaten drangen 485, 490 und 500 Millimeter in die 400 Millimeter starke Platte ein, erzeugten die aus Abb. 549 erkennbaren Ausbeulungen von 85, 95 und 105 Millimeter und wurden dann zurückgeworfen und zerbrachen. Die Hartgußgranate zersplitterte dagegen, beim Treffen und schweißte sich mit ihrem Kopf — wie aus Abb. 548 erkennbar ist — in der Platte fest. Die Platte blieb trotz dieser gewaltigen Beanspruchung rißfrei. Eine schmiedeiserne Platte hätte nahezu die doppelte Stärke haben müssen, um die gleiche Widerstandsfähigkeit aufzuweisen.

Nach dem bereits von Schneider beschrittenen Weg versah man dann die weiche Stahlplatte mit oberflächlicher Härtung durch Eintauchen der glühenden Platte in Wasser. Hierbei zeigte sich der Übelstand, daß durch das Eintauchen der heißen Platte eine solche Dampfbildung entstand, daß die abschreckende Wirkung abgeschwächt wurde. Tresidder begoß deshalb die Platte durch ein System von Brausen mit unter starkem Druck auftreffendem Wasser, das die Dampfblasen durchdrang, wodurch also eine sehr intensive und gleichmäßige Härtung erzielt wurde.

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Abb. 549. Beschossene Nickelstahlplatte (Rückseite)

Getreu dem Vorbild des Maschinenbaus, dem ja auch diese Härtung entlehnt ist, schritt man im weiteren, bis jetzt letzten Stadium der Panzerplattenfabrikation zur Härtung der Oberfläche durch einen Jementierungsprozeß, um auf diese Weise den höchsten Grad der erzeugbaren Härtung zu erreichen. Im System ist man damit wieder zur Wirksamkeit der Kompoundplatte zurückgekehrt, nur daß der zähe Kern und die harte Schale hier „aus einem Guß" stammen, bei dem die Veränderung der Oberfläche durch nachträglich hineingetragenen Kohlenstoff bewirkt wurde. Der Amerikaner Harvey, der sich zuerst mit dem Zementierungsprozeß an die Panzerplatte gewagt hat, übertrug die Methode des allgemeinen Maschinenbaus. Er bedeckte die fertig bearbeitete Platte mit einer Schicht gepulverter Kohle und setzte sie in einem Ofen einem mehrere Wochen währenden Glühprozeß aus. Hierdurch geht der Kohlenstoff in die Oberfläche Platte über und erzeugt eine etwa 5 bis 1 Millimeter

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Abb. 550. Beschossene einseitig gehärtete Nickelstahlplatte (Vorderseite)

tief gehende allmählich verlaufende Härteschicht. Ein nachfolgendes Ausglühen und Vergüten korrigiert wieder die durch das Zementieren veränderte Gefügebeschaffenheit bis zum gewünschten Jähigkeitsgrad, wonach die eigentliche Härtung durch Abschreckung mittels Brausen nach dem bereits erwähnten Tresidder-verfahren erfolgt.

Jur gleichen Zeit hat die Firma Krupp, die ebenfalls die Panzerplattenfabrikation aufgenommen hatte, ein anderes Zementierungsverfahren angewendet, bei dem die Bekohlung durch Leuchtgas vor sich ging. Sie beruht auf

der Erscheinung, daß Leuchtgas bei starker Erhitzung reinen Kohlenstoff ausscheidet.Dem-nach werden zwei Platten in einem Abstand von 20 bis 30 Zentimeter in einem Ofen gelagert und an den Seiten durch Ummauerung abgedichtet. In die Zwischenräume wird dann das

Abb. 55i. Beschossene einseitig gehärtete Nickelstahlplatte (Rückseite) Leuchtgas einge-

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Abb. 552. Kruppsche loü-Tviinen-Panzerplatte

führt, das eine gleichmäßige, tief eindringende Kohlung herbeiführt. Die Vergütung und Härtung wird wieder in der schon angedeuteten Weise vorgenommen.

Die Widerstandsfähigkeit der gehärteten Kruppschen Nickelstahlplatte übertraf die einer schmiedeisernen Platte um das Vierfache, die der Harveyplatte um etwa 25 Prozent. Es war natürlich, daß man im Ausland den damit erzielten Vorsprung der Kruppschen Panzerplatte mit Erstaunen aufnahm und den Wunsch hegte, sich durch Versuche davon zu überzeugen, um danach selbst das Recht auf Ausübung deö Verfahrens zu erwerben. Im August 1896 fand infolgedessen im Beisein der Vertreter englischer und französischer Werke eine Beschießung einer 35 und einer 37 Zentimeter dicken Platte statt. Das Beschießungsergebnis war ein glänzendes und bewies einwandfrei den gewaltigen Fortschritt, der durch das Kruppsche Verfahren erzielt worden war. Die ausländischen Werke konnten sich der Notwendigkeit, diesen Fortschritt auch für sich anzuwenden, nicht verschließen und erwarben von den Kruppschen Werken daS Ausführungsrecht. Auch in amerikanischen und russischen, italienischen und österreichischen Werken erkannte man seine Überlegenheit und schritt zur Lizenznahme und Einführung. In Abb. 550 und 551 sehen wir eine beschossene 300 Millimeter starke, gehärtete Nickelstahlplatte. Die ziemlich stark mitgenommene Vorderseite (Abb. 550) zeigt die Spuren von fünf Schüssen, und zwar drei Schüsse aus einem 30-Ientimeter-

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Abb. 553- Panzerplatte unter der Biegepresse

und zwei Schüsse aus einem 2Z-Ientimeter-Geschütz. Die verwendeten Geschosse waren Stahlpanzergranaten. Die beiden letzten 2Z-Zentimeter-Schüffe würden eine 855-Millimeter-schmiedeiserne Platte oder eine 570-Millimeter-Stahlplatte glatt durchschlagen haben, während die Nickelstahlplatte sämtliche Geschosse zertrümmerte, ohne einen durchgehenden Sprung zu erhalten. Charakteristisch »st das Aussehen der Treffstellen mit ihren muschelförmigen Abblätterungen. Die Rückseite (Abb. 551) zeigt die Trefferbeulen der beiden 2g-Ientimeter-Schüsse, die sich als kreisförmige Umrahmung abheben, ohne nach irgend einer Seite eine Rißbildung einzuleiten. Die Unverletzbarkeit der gehärteten Nickelstahlplatte hat einen verblüffenden Grad erreicht.

Ein prachtvolles Demonstrationsobjekt, das uns zugleich die Grenzen des Erreichten vorführt, war die von Krupp auf der Düsseldorfer Ausstellung 1902

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Abb. 554. Ein Teil des Schießplatzes der Friedrich Krupp Aktiengesellschaft bei Meppen

gezeigte 106-Tonnen-Panzerplatte von 13 Meter Länge, 3,4 Meter Breite und 30 Zentimeter Dicke (Abb. 552). Solche Riesen müssen natürlich auch mit Riesenwerkzeugen behandelt werden, wovon uns die Biegepreffe (Abb. 553) einen guten Begriff gibt. Das Biegen muß vor dem Härten vorgenommen werden, da eine Formänderung der harten Platte nicht möglich ist. Die nachfolgende Härtung läßt besonders bei gebogenen Platten ein Verziehen oder Reißen befürchten. Aus diesem Grunde werden geformte Panzerstücke direkt in ihrer endgültigen Gestalt aus Stahlguß gegossen und keinem weiteren Walzverfahren unterworfen.

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Abb. 555. Panzerftäserei

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Abb. 556. Panzermontagewerkstatt

Es ist diese Herstellungsart von vornherein dann geboten, wenn die Form der Stücke, wie zum Beispiel bei Panzerkuppeln, keinen Walzprozeß zuläßt.

Auf dem in Abb. 554 dargestellten, bei Meppen belegenen Schießplatz der Friedrich Krupp Aktiengesellschaft fanden im Jahre 1911 1520 Schießversuche statt, und zwar mit 386 Geschützen. Die Zahl der abgegebenen Schüsse betrug 9900. Verschossen wurden 112 400 Kilogramm Pulver und 742000 Kilogramm Geschoßmaterial. Das Gesamtgewicht der beschossenen Panzerplatten belief sich auf i 028 280 Kilogramm.

Auch bei Küstenbefestigungen kommt der Panzerschutz immer mehr zur Anwendung. Hier, wo es weniger auf die Gewichtsersparnis ankommt, hat sich der Grusonsche Hartgußpanzer aufs beste bewährt. Die gewölbten Platten mit den Schießscharten werden stumpf aneinander gesetzt und nur lose durch zwischen die Fugen eingelegte eiserne Dübel gehalten. Abb. 555 und 556 gewähren einen Einblick in die Panzerfräserei und in eine der Panzermontagewerkstätten des Grusonwerks zu Magdeburg-Buckau. Der Weltkrieg hat aber mit seiner ungeahnten Entwicklung aller technischen Kriegsmittel durch die schweren 42-Zenti-meter-Geschütze alle Festungspanzerungen zu Fall gebracht. Dieser Steigerung der Angriffswaffe vermochte man bisher keine genügend widerstandsfähige Panzerplatte gegenüberzustellen.

Kunstschmiedearbeiten Von Ober-und Geh. Regierungsrat Max Geitel

Wie dem rußigen Hephästos die Göttin der Schönheit sich als Gattin gesellte, und wie dem Tubalkain, dem Erfinder des geschmiedeten Schwertes, die Naama (die Liebliche) als Schwester zur Seite stand, so steht neben der im Dienste der

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Ioly-Treppe mit Kunstschmiedegeländer in einem Warenhans

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Alltäglichkeit schaffenden S ch m i e d e t e ch n i k die auf hoher künstlerischer Warte stehende Schmiede k u n st am Amboß. Aus den Sagen des griechischen Altertums tönt uns der Ruhm der Kunstfertigkeit des göttlichen Schmieds Hephästos entgegen.

Tubalkain, der Sohn des Lantech, streckte als erster das Metall zum Schwert aus, das den Gegenstand des ersten Schwertliedes bildete.

Abgesehen von diesen ältesten Repräsentanten der edlen Zunft der Kunstschmiede reicht im allgemeinen das Streben nach künstlerischer Verarbeitung des Schmiedeisens nur etwa tausend Jahre zurück. Erst zu damaliger Zeit wurden die Vorbedingungen für eine solche Verarbeitung allmählich erfüllt. ! i

Als im Laufe des sechzehnten Jahrhunderts Eisenhämmer entstanden, die aus den Erzen nicht sofort fertige Gegenstände ausschmiedeten, sondern ein weiterer Verarbeitung fähiges Zwischenprodukt, da war die Gelegenheit geboten, von diesen Hämmern Eisen zu beziehen, das zu Stücken oder zu Blechen vorgearbeitet war und für künstlerische Zwecke weiter verarbeitet

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werden konnte. Die damalige Zeit kannte aber noch nicht das Walzwerk, daS Bleche von den verschiedensten Abmes- Abb. 557. Schmiedeisernes Gittertor aus der ersten Hälfte des

achtzehnten Jahrhunderts

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Abb. 558. Modernes schmiedeisernes Tor. Ausgeführt von Ed. Puls in Berlin-Tempelhof

verschiedensten Querschnitts zu liefern imstande war. Und so sehen wir in den Erzeugnissen der damaligen Kunstschmiede das von Hand ausgeschmiedete Rundeisen und das Rankenwerk als fast ausschließliche, überwiegende Bestandteile.

Eine wesentliche Förderung erfuhren die Kunstschmiede, als es gelang, vierkantige quadratische Stäbe aus flach ausgeschmiedeten breiten Schienen auszuschneiden und in Walzwerken zu glätten. Diese Technik blühte besonders in

Belgien und befruchtete alsbald das französische Kunsthandwerk. Unsere Abb. 557 bringt als klassisches Beispiel der Kunstfertigkeit der französischen Schmiede der ersten Hälfte des achtzehnten Jahrhunderts das schmiedeiserne Gittertor des erzbischöflichen Palais zu Sens. Neuzeitliche Gegenstücke geben die Abb. 558 und 559. Das in Abb. 559 dargestellte Tor ruft eine interessante optische Täuschung hervor, nämlich eine perspektivische Wirkung. Die sämtlichen Teile sind in einer Ebene angeordnet, erwecken aber den Eindruck, als ob ein

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Abb. 559. Modernes schmiedeisernes Tor mit peripektivischer Wirkung. Nach dem Entwürfe des Baurats Nitze ausgeführt von Paul Golde in Berlin-Wilmersdorf

mit Bogen überspannter Mittelgang sich in das Innere des Gebäudes hinzieht.

Abb. 560 stellt eine vorzügliche genaue Kopie eines im Dom zu Magdeburg befindlichen alten Kronleuchters und Abb. 561 einen originellen Feuer-bock dar.

Unsere Kunstbeilage zeigt eine höchst graziöse und doch überaus sichere eiserne Treppe des Eisenwerks Joly in Wittenberg.

Je weiter sich die Technik des Walzens entwickelte, umso mehr trug sie zur Vollendung der Technik der Kunstschmiede bei. In letzter Linie sind aber alle die herrlichen Erzeugnisse des Kunstschmiedes abhängig von seiner individuellen

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Abb. 560. Krone, genau kopiert nach dem berühmten Original im Dom zu Magdeburg. Ausgeführt von Reinhvld Kirsch, Kunstgewerbliche Werkstätten in München

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Abb. 561. Feuerbock aus Eisen. Ausgeführt von Reinhold Kirsch, Kunstgewerbliche Werkstätten in München. Die Geweihe bestehen aus patinierter Bronze

Begabung. Bei dem „Schlangenschmied von Welsberg"/ von dessen eigenartigen Erzeugnissen Abb. 562 einige Beispiele zeigt, ist der Sinn für künstlerische Ausgestaltung des Eisens durch einen Zufall erweckt worden, nämlich dadurch, daß ein Bauer ihm einen alten „Pfannknecht", der am Herde aufgestellt wird, um Pfannen und Töpfe zu tragen, zur Reparatur brachte. Hieraus erkannte er, wie der alte Meister das Eisen behandelt hatte.

Abb. 562. Kunstschmiedearbeiten des „Schlangenschmieds von Welsberg", Peter Dörner

Die Industrie der Steine und Erden

Die Gewinnung und Verarbeitung der Steine einschließlich der Edelsteine

Von Hans Dominik

ie Bedeutung der Steine für das Menschengeschlecht kennzeichnet sich am besten dadurch, daß wir eine lange und bedeutende Kulturepoche speziell als Steinzeit bezeichnen. Es sind das jene durch die Jahrtausende gehenden Zeiten/ da die Menschen das Metall noch nicht zu erschmelzen und zu verarbeiten verstanden/ und da das Steinwerkzeug / insbesondere der geschliffene Feuerstein/ das einzige Hilfsmittel der täglichen Arbeit und des täglichen Kampfes mit einer recht wilden Natur war. Wir sind/ wenn wir heute eines jener prähistorischen Steinbeile in die Hand bekommen, über die Höhe der äußerst mühsamen Technik erstaunt/ die aus dem harten Feuerstein solch Werkzeug schaffen konnte. Zum Verständnis muß bemerkt werden, daß der Feuerstein nicht immer dies harte Gepräge zeigt. Er gehört nicht zu den plutonischen Gesteinen, zu jenen Gesteinen, die sich einmal im feurig flüssigen Zustand befanden, wie etwa der Granit, der Basalt und dergleichen, und die nun von der Erstarrung an mit unverminderter Härte jeder Bearbeitung schweren Widerstand entgegensetzten. Der Feuerstein gehört vielmehr zu den neptunischen Gesteinen, das heißt zu Gesteinsarten, die sich aus dem Wasser oder aus wässerigen Lösungen bildeten. Man fand ihn in Form von Knollen von Haselnuß- bis Kopfgröße in das weiche Kreidegestein eingebettet. Die frisch gewonnenen Knollen zeigten nun aber ein anderes Verhalten als der uns gemeiniglich bekannte Feuerstein. Sie ließen sich verhältnismäßig leicht spalten und zu bestimmten Formen zurechsschlagen. Mit einem stählernen Hammer kann man aus einer solchen frischen Knolle mit leichter Mühe eine erträgliche Werkzeugform, eine Axt oder ein Messer zurechtschlagen. Die Menschen der Steinzeit hatten dafür freilich nur andere harte Steine, aber auch damit kamen sie verhältnismäßig gut zum Ziel, und das derartig zurechtgemachte Feuersteinwerkzeug wurde nun in verhältnismäßig kurzer Zeit außerordentlich hart, so hart, daß man damit Holz spalten und auch Bäume quer zur Faser anhauen und niederschlagen konnte.

Der Feuerstein war nächst dem Holz und den Knochen und Sehnen der Tiere der älteste Werkstoff, und seine Gewinnung bedeutet zugleich den ältesten Steinbruchbetrieb. Um solchen plastischen Feuerstein zu erlangen, durfte man eben nicht die Knollen nehmen, die bereits vor Jahrhunderten oder Jahrtausenden vom Meere selbst aus der Kreide herausgewaschen waren, sondern man mußte sich die Mühe machen, frische Knollen selbst aus der Kreide herauszubrechen.

Als Werkstoff im Sinne des Feuersteins wurde nun das Gestein im Laufe der Jahrtausende durch andere Dinge, vornehmlich durch Metalle ersetzt. Gewiß stammen auch die Metalle schließlich aus dem Gestein. Werden sie doch durch besondere, keineswegs einfache Verfahren selbst erst aus Gesteinen, nämlich aus Erzen und Kiesen, gewonnen. Diese Verfahren sind an anderer Stelle ausführlich behandelt worden. Das Metall nun verdrängte Schritt um Schritt den Stein. Erst kamen die Metallwerkzeuge und die Metallwaffen. Es mag dabei daran erinnert werden, daß zum Beispiel die ersten Kanonen, wie die „Faule Mette" zu Braunschweig, noch Steinkugeln schossen, und daß erst die Artillerie späterer Zeiten das Metallgeschoß einführte. Die Verdrängung des Steins durch Metall, und zwar vornehmlich durch Eisen, schließt also keineswegs mit prähistorischen Zeiten ab. Sie reicht im Gegenteil bis in die allerneueste Zeit, und wir selbst erleben es, wie der Stein auch aus seiner sichersten Domäne, der Bautechnik, immer mehr durch das Eisen vertrieben wird, wie an Stelle der steinernen Brücken eiserne treten, wie neben die alten steingepslasterten Straßen die Eisenbahn trat, und wie die modernsten Geschäftshäuser und Wolkenkratzer fast ganz aus Eisen bestehen. Man weiß nicht, wie weit dieser Prozeß noch gehen wird. Einstweilen benutzt unsere Technik Steine und Mineralien aller Art noch in allergrößtem Umfang.

Grundsätzlich werden wir nun drei Arten der Steinindustrie unterscheiden

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dürfen. Einen Teil der Steine, zum ,    Beispiel Granit, Schiefer, Basalt,

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Sandstein und manches andere mehr, gewinnen wir hauptsächlich um ihrer physikalischen Eigenschaften wegen, um sie ohne andere als einfache Formveränderungen für die Zwecke der Bau- und Bildhauerkunst zu verwerten. Eine andere Gruppe hat das Interesse der Menschheit schon seit alters her durch ganz spezielle physikalische Eigenschaften, vornehmlich durch hübsche Farbe und starke Lichtbrechung gefesselt und hat wegen des seltenen Vorkommens in besonderer Schätzung gestanden. Das sind die —    Edel- und die Halbedelsteine. Ihre

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Gewinnung erfolgt bereits seit

Abb. 564. Granitbruch Altenhammer bei Floß geschichtlichen Zeiten ziemlich planin der Oberpfalz    mäßig. Eine dritte Gruppe endlich,

zum Beispiel das Kochsalz, die Kalisalze, der kohlensaure Kalk und endlich auch die Steinkohle, interessiert den Menschen wegen ihrer chemischen Zusammensetzung. Das Kochsalz braucht er direkt zur Nahrung, die Kohle, deren Gewinnung bereits in einem früheren Kapitel besprochen wurde, gibt ihm Wärme, und sonstige Kali-und Natronverbindungen bilden die Basis für die chemische Industrie unserer Tage. Alle diese verschiedenen Steine und Mineralien nun müssen in besonderen

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Abb. 566. Quadersandsteinwände im Elbtal

Betrieben gewonnen werden. Ihre Gewinnung wird sich mannigfach unterscheiden. Während man zum Beispiel Mineralien, die in die chemische Fabrik kommen, in Form kleiner Bruchstücke gewinnen sann, wird man den Marmorstein, aus dem der Bildhauer eine überlebensgroße Reiterstatue Herstellen soll, sorgfältig in Form eines gewaltigen und ganzen Blockes zutage fördern müssen.

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Betrachten wir nun die einzelnen Gruppen gesondert. Für dieZweckeder Bildhauerkunst kommt in allererster Linie der Marmor, das heißt kristallinischer kohlensaurer Kalk, in Frage. Bevorzugt werden dabei die möglichst reinweißen Sorten, nach ihren Fundstätten besonders als karrarischer (Abb. 563) und pentelischer Marmor bekannt. Auch die Baukunst verwendet als edelstes Material den Marmor, und zwar nicht zum wenigsten den schön gefärbten, bunten Marmor, nach dem man ja eine ganz bestimmte Musterung als marmoriert bezeichnet. Weiter sind als Baustoffe Granit (Abb. 564), Porphyr (Abb. 565), Sandstein (Abb. 566) und Basalt (Abb. 567) mit ihren verschiedenen Abarten zu nennen. Ferner muß des Kalksteines, das heißt des harten, unkristallinischen kohlensauren Kalkes gedacht werden und endlich des S ch i e s e r s, der als Bedachungsmaterial unübertroffen ist. Die Gewinnung aller dieser Stoffe geschieht an ihren Fundstätten in sogenannten Stein- 1 e® brächen. Ziemlich ausnahmslos handelt es sich dabei um Tagbau, das heißt um eine Gewinnung der Steine dicht an der Erdoberfläche, so- iß [11*    .

zusagen unter freiem jjffVj] f£HI>9' » mm Himmel. Bisweilen 11|| I fff Jf zeigt dann der Stein- tr s|| bruch die Gestalt »fV ** einer allseitig von hohen Wänden um- ■ gebenen Mulde, und S.d.T.i.

die gewonnenen Steine müssen mit Hilfe von Kranen und Haspeln zunächst auf das umgebende höhere Gelände vom Bruchort her hinausgeschafft werden. Gewöhnlich jedoch wird der Steinbruch am Abhang eines Berges, der aus der gewünschten Steinsorte besteht, angelegt, und von diesem Abhang wird nun terrassenförmig Schicht um Schicht heruntergearbeitet. Entweder stürzt das gewonnene Gestein dabei sofort bis zum unteren Ende des Abhangs, oder es wird mittels besonderer Vorrichtungen nach unten geschafft.

Vor der Erfindung der Sprengmittel hatte man nur Hacke, Hammer und Fäustel zum Losbrechen der einzelnen Steine. Diese Mittel waren bereits bei weicheren Gesteinen recht mühselig und schafften nur langsam. Bei den harten Steinen versagten sie beinahe vollkommen. Daneben aber bedienten sich bereits die alten Ägypter eines eigenartigen physikalischen Mittels. Sie arbeiteten in der Richtung der Ebene, in der sie den Stein absprengen wollten, eine Reihe von Bohrlöchern aus. In diese trieben sie mit kräftigen Hammerschlägen trockene Holzpflöcke fest hinein und begossen sie dann mit Wasser. Das unter der Einwirkung der Feuchtigkeit aufquellende Holz übte dabei einen so gewaltigen Druck aus, daß der Block in der gewollten Ebene vom Muttergestein absprang. Was darüber hinaus noch von chemischen Mitteln der Alten berichtet wird, ist zum mindesten ungeklärt. Über das acetum (Essig), mit dem Livius zufolge Hannibal . eine Felsstraße in den Alpen ausgesprengt haben soll, zerbrechen sich die Philologen noch heute den Kopf. Als sicher darf nur gelten, daß dieses acetum kein Essig gewesen ist. In unserer technischen Zeit spielt auch im Steinbruchbetrieb die Maschine, spielen ferner Explosivmittel von genau vorher berechneter und erprobter Wirkung die Hauptrolle, und die Handarbeit ist aus wirtschaftlichen Gründen nach Möglichkeit beschränkt. Eine Ausnahme bildet die Gewinnung großer Blöcke. Handelt es sich darum, Blöcke von genau bestimmten Größen ohne jede Beschädigung zu gewinnen, so bleibt nichts anderes übrig, als sie durchaus buchstäblich aus dem Felsen herauszuarbeiten. An einer passenden Stelle der Bruchwand nimmt man die reichlichen Maße des bestellten Blockes und arbeitet mit Hilfe von Bohrmaschinen, beziehungsweise Handbohrern und ganz schwachen Sprengungen zu beiden Seiten der abgesteckten Front des gewünschten Blockes etwa ®/₄ bis i Meter breite Schluchten in das Gestein hinein. Nachdem diese genügend weit vorgetrieben sind, werden sie unter dem Block in gleicher Weise durch eine Querschlucht verbunden, und schließlich wird der Block auch nach unten hin von dem Muttergestein durch das Eintreiben zahlreicher Keile getrennt, vorsichtig gekippt und im Interesse möglichst geringer Transportkosten bereits auf der Baustelle genau aus die bestellten Abmessungen zurecht gehauen. Daß bei diesen Arbeiten trotz aller Vorsicht bisweilen ein Mißgeschick passiert, ist begreiflich. Ein klassisches Beispiel dafür ist jener fehlerhafte Block, aus dem Michel Angelo seinen David schuf.

Ganz anders als der köstliche kristallinische Kalk, der Marmor, wird der gewöhnliche Kalkstein gewonnen. Hier handelt es sich nicht um die Brechung irgendwelcher nennenswerter Blöcke, sondern vielmehr darum, möglichst viel Gestein mit möglichst einfachen Mitteln in transportfähigem Zustand zu brechen.

.    . Die Art und Weise, in der dies erfolgt, kann zum Beispiel in den Rüdersdorser

Kalksteinbrüchen in der Nähe von Berlin beobachtet werden (Abb. 568). Der Kalkstein steht hier in etwa 50 Meter Stärke über dem Spiegel der benachbarten Seen an. Die Gewinnung zielt darauf hin, den Stein sogleich bis in die nächste Nähe dieser Wasser zu bringen, damit er sofort mittels des billigen Schiffstransports seinen Verbrauchsorten zugeführt werden kann. Zu dem Zwecke wendet man den sogenannten Pfeilerbau an. Etwa 1 Meter über der Höhe des schiffbaren Kanals, der fortwährend bis an die jeweilige Bruchwand nachgeführt wird, treibt man etwa 1% Meter hohe Gänge in das Gestein hinein, verbindet sie durch Quergänge und verbreitert alle diese derart, daß die vorderen 15 bis 20 Meter der 50 Meter hohen Kalkwand schließlich nur noch auf wenigen Steinpfeilern ruhen. Dann werden in diese Pfeiler sehr kräftige Sprengladungen gesetzt, durch elektrische Zündungen verbunden und nun gleichzeitig zum Explodieren gebracht. Die Pfeiler werden dadurch zerstört, die überhängende Felswand bricht in sich zusammen. Sie kommt aber nicht etwa als kompakter Block von etwa 50 Meter Höhe, 20 Meter Tiefe und etwa 200 Meter Breite herunter. Vielmehr wirken die beim Abbrechen auftretenden enormen Kräfte derart zerstörend auf diese gewaltige Felsmasse, daß sie in ziemlich kleines Geröll zermalmt wird und der größte Teil der niedergegangenen Masse sofort in die Lastschiffe verladen oder per Achse in die nahen Kalksteinbrennereien gefahren werden kann.

Sollen die Kalksteine zu Fundamenten und dergleichen vermauert werden, so benötigen sie keiner weiteren Bearbeitung. Sollen sie dagegen zur Herstellung von Mörtel dienen, so müssen sie im Brennofen bis auf helle Rotglut erhitzt werden. Dadurch wird die Kohlensäure ausgetrieben, und eS bleibt der sogenannte gebrannte Kalk, das heißt Kalziumoxyd, zurück. Bringt man diesen mit Wasser

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zusammen, so beginnt ein neuer chemischer Vorgang. Unter starker Wärmeentwicklung wandert aus dem Wasser Wasserstoff in den Kalk ein, und es entsteht Kalziumhydroxyd oder Ätzkalk, der sogenannte gelöschte Kalk. Dieser, zunächst eine plastische Masse, kann mit Wasser beliebig verdünnt werden. Eine ganz schwache Lösung kennen wir als Kalkwaffer und benutzen sie bei Halsleiden usw. In der Praxis wird der frisch gelöschte Kalkbrei mit drei bis vier Teilen Sand sorgfältig gemischt und bildet nun den Mörtel, den wir zum Mauern benutzen. Sein Wert beruht darauf, daß im Laufe von Stunden, Tagen und Wochen aus der umgebenden Luft wieder Kohlensäure einwandert und wieder kohlensaurer Kalk entsteht. Man nennt diesen Vorgang das Abbinden des Mörtels. Jetzt haben wir wieder die gleiche harte Steinmaffe wie in den Kalksteinbrüchen, aber wir haben sie in die uns genehme Form von Mauerfugen oder Mauerputz gebracht. Dies Abbinden kann natürlich nur eintreten, wenn Kohlensäure an den Kalk heran kann. In sehr dicken Mauern hat man daher noch hundert und mehr Jahre nach der Erbauung im Inneren unabgebundenen Mörtel gefunden. Auch unter Wasser ist der Mörtel von der Kohlensäure abgeschnitten und kann nicht abbinden. Wir brauchen daher für Unterwasserbauten einen Mörtel, dem an Stelle des Sandes andere Substanze nund Mineralien beigemengt sind, die freiwillig große Mengen Kohlensäure abgeben und die Bindung veranlassen. Solche Mörtel sind die sogenannten hydraulischen Mörtel und die Zemente.

Für die Gewinnung von Sandstein kommt im allgemeinen die Methode der Sprengung zur Anwendung, und zwar mit bestimmten, verhältnismäßig langsam explodierenden Sprengmitteln, die nicht so sehr eine zertrümmernde, als vielmehr eine verschiebende Wirkung ausüben. Die betreffende Felspartie wird in paffender Weise mit Bohrlöchern umsteckt, diese werden mit Patronen besetzt, und dann wird geschossen. Stark brisante Sprengstoffe, zum Beispiel Dynamit oder Sprenggelatine, würden nun so ziemlich alles, was sich zwischen den Sprenglöchern befindet, kurz und klein schlagen. Die langsam wirkenden Sprengstoffe heben dagegen das ganze von ihnen eingerahmte Gestein gewissermaßen im ganzen vom Berge ab, ohne es in unerwünscht kleine Brocken zu zertrümmern. Der Schiefer ist an sich zu weich, um überhaupt noch Sprengwirkungen zu vertragen. Dagegen erleichtert seine Spaltsamkeit die Gewinnung sehr. Man kann ihn auch im Handbetrieb Platte um Platte in den gewünschten Dicken bequem abspalten und kommt mit Eisen und Hammer weiter als bei anderem Gestein mit Sprengpatronen. Eine besondere Abart des Schiefers ist der Solnhofener lithographische Schiefer (Abb. 569). Es ist dies ein Stein von absolut gleichmäßiger Porosität. Wie alle porösen Gegenstände saugt er Flüssigkeiten gierig auf, sowohl Wasser wie auch Fett, aber nur entweder das eine oder das andere, nicht beide gleichzeitig. Eine Stelle des Steines, die bereits mit Wasser getränkt ist, nimmt kein Fett mehr an und umgekehrt. Darauf beruht bekanntlich die Kunst der Lithographie. Irgendwelche Zeichnung oder Schrift wird mit einer fetthaltigen besonderen Flüssigkeit, der sogenannten Lithographentinte, auf Papier hergestellt und unter einer starken Presse auf den Stein abgedruckt. Dann werden die übrigen Teile des Steines mit Wasser getränkt, und nun kann man

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Abb. 569. Aus den Solnhvfener Schieferbrüchen

mit der gewöhnlichen Buchdruckwalze darüber gehen, die fettige Buchdruckerschwärze haftet nur auf den Strichen der Zeichnung, aber nicht mehr auf dem nassen Stein. So viel vom Lithographenschiefer.

Die gebrochenen Steine müssen nun weiter verarbeitet werden. Vielfach handelt es sich dabei um eine weitgehende Zerkleinerung, zum Beispiel bei den Porphyren und Basalten, die zum Bau von Landstraßen benutzt werden. Diese Steine gelangen in mechanisch betriebene Steinbrecher Maschinen (Abb. 570). Wie die gewaltigen Kiefer eines Riesenmauls klappen stahlharte Gußbacken, durch Dampfmaschinenkraft bewegt, fortwährend zusammen und wieder auseinander. Unaufhörlich strömen die Steine zwischen die Backen und werden in schneller Folge zerschlagen und zermalmt. Wie ein menschliches Gebiß etwa ein Stückchen Jucker zerkleinert, so zerkauen und zerbeißen diese Steinbrecher gewaltige Mengen der härtesten Blöcke, und an der anderen Seite der Maschine kommt der bekannte Straßensteinschlag heraus.

Mühseliger und umständlicher ist die Verarbeitung des rohen Gesteins auf Pflastersteine, Werkblöcke, Säulen und dergleichen. Hier treten neben den alten Handwerkzeugen der Steinmetzen, wie Schlageisen, Zweispitzen, Scharriereisen und anderen, auch mannigfache Werkzeugmaschinen, wie Steinsäge und Steinhobel, in Tätigkeit. Einem mittelharten Stein kann man auf verschiedene Weise zu Leibe gehen. Merkwürdigerweise ist es dabei des öfteren möglich, den harten Stein mit einem weicheren Werkzeug zu schneiden. Da ist zunächst dieStein-s ä g e. Im Gegensatz zu anderen Sägen hat sie keine Zähne. Ihr Blatt besteht aus weichem, zähem Schmiedeisen. Dieses Instrument würde an sich nicht einmal Holz schneiden, aber durch den harten Sandstein, ja sogar durch Granit kommt es hindurch. Die Schärfe freilich muß ihm der zu schneidende Stein selbst liefern. Nehmen wir an, es solle von einem großen Granitblock eine Scheibe abgeschnitten werden. Bei dem alten Handsägeverfahren wird der Block dann so aufgestellt, daß der beabsichtigte Schnitt senkrecht von oben nach unten geht. Dann wird die

schwere Steinsäge auf den Stein in der Richtung des beabsichtigten Schnittes gestellt und gewöhnlich an einer Art von Schwebebaum aufgehängt. Nun wird um das Sägeblatt herum scharfer Quarzsand gestreut und mit Wasser angefeuchtet. Dann beginnt eine recht eintönige und langweilige Arbeit. Ein oder zwei Mann ziehen die Säge auf dem Steine hin und her, wie man die Holzsäge auf dem Holz bewegt, und geben dabei von Zeit zu Zeit neues Wasser in den sich bildenden Schnittspalt. Nur langsam schreitet die Arbeit fort, aber sie geht doch voran, und schließlich ist die Platte sauber abgeschnitten.

In neuerer Zeit sind auch in der Steinbearbeitung die Handverfahren in weitgehendstem Maße durch Maschinen mit motorischem Antrieb ersetzt worden. Man hat Steinsägen der verschiedensten Art. Bei einigen führt das Sägeblatt hin und her gehende Bewegung aus wie bei den Handsägen. Daneben aber finden sich auch Bandsägen, bei denen das Sägeblatt in Form eines endlosen Bandes über zwei Scheiben läuft, und Kreissägen, bei denen eö eine runde rotierende Scheibe bildet. Vielfach benutzt man dabei harten Quarzsand als schneidendes Mittel. Bei einzelnen Maschinen sind auch kleine Riffelwalzen aus Hartstahl vorgesehen, die vor jedem Schnitt immer wieder von neuem feine Zähne in daö Sägeblatt einpressen. Schließlich ist man auch mit Erfolg bemüht gewesen, die schneidende Fläche des Sägeblatts mit Diamantsplitterchen zu besetzen, ein Verfahren, das für die Bohrkronen von Gesteinsbohrmaschinen ja schon lange üblich ist.

An zweiter Stelle sind die pneumatischen Werkzeuge, die Lufthämmer und Luftmeißel zu nennen, Apparate, die mit vierhundert und mehr Schlägen in der

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Minute jedem Handwerkzeug naturgemäß weit überlegen sind. Schon bei diesen Werkzeugen kommt es darauf an, die arbeitenden Schneiden möglichst hart, härter als den Stein herzustellen. Das gleiche Prinzip gilt für eine ganz neuartige Form von Maschinen, bei denen rotierende Korundscheiben an Stelle der Sägen den Stein schneiden oder, richtiger gesagt, in feinen Schnitten durchschleifen. Drehbänke (Abb. 571) und Hobelmaschinen sind im Prinzip ebenso gebaut wie die entsprechenden Maschinen für die Metallbearbeitung. Nur bestehen die Stichel aus besonders hartem Stahl. Während die Säule langsam rotiert, nimmt der harte Stichel oder Drehstahl Span um Span, Strich um Strich von dem Stein fort, und das Ergebnis ist schließlich eine saubere runde Säule. Bei den Hobelmaschinen wird die zu behobelnde Steinplatte auf einem Bett festgespannt und unter dem harten Stahlstichel hin und her gezogen; hierbei nimmt der Stahlstichel von der zu bearbeitenden Platte einen Span ab, dessen Stärke nach Bedarf bemessen werden kann. Eine überraschende Leistung wird mittels der in Abb. 572 dargestellten Bildschnitzmaschine erzielt. Diese Maschine liefert nach einem Modell, beispielsweise einer Büste oder Bildsäule, mehrere genaue Wiedergaben dieses Modells, und zwar auch unter besonders schwierigen Verhältnissen. Sie ist imstande, eine größere Anzahl geübter Arbeiter zu ersetzen. In Abb. 572 handelt es sich um die fünffache Wiederholung einer Kinderstatuette. Das zu vervielfältigende Modell wird in die Maschine eingespannt. Umfährt der die Maschine bedienende Arbeiter die Konturen des Modells, so schneiden fünf an der Maschine angebrachte, sinnreich geführte Stichel aus dem parallel zum Modell in die Maschine eingespannten Holz-, Stein- oder Elfenbeinblock eine Kopie des Originals heraus. Die dargestellte Maschine wird von der Firma Wenzel & Co. in Berlin gebaut. Bei der sogenannten Reduktionsmaschine dieser Firma werden zwei Kopien verschiedener Größe von dem Original gewonnen.

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Abb. 57i. Steindrehbank

Bei der Bearbeitung der Steine muß schließlich noch das Schleifen (Abb. 573) und das Polieren genannt werden. Weichere Steinsorten, wie Sandstein und dergleichen, werden nur geschliffen, da sie kaum polierfähig sind. Bei den harten Steinen, den Graniten usw., und auch gelegentlich beim Marmor, setzt man dieses Schleifen mit immer feineren und weicheren Mitteln fort, so daß es in ein Polieren übergeht und der Stein eine spiegelnde Fläche erhält.

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In neuerer Zeit tritt immer mehr der Betonbau ctuf, bei dem die Ge

bäude nicht aus den einzelnen Steinen zusammengesetzt, soridern sofort im ganzen aus einer feuchten Mischung von Kies und Zement, die häufig durch Eisenstäbe verstärkt wird, gestampft werden. Die Mischung erhärtet im Laufe der Zeit zu einer zusammenhängenden Masse, die an Festigkeit und Dauerhaftigkeit den natürlichen Sandstein übertrifft und dem Granit wenig nach-

steht.

Ganz verschieden von der Technik der bisher behandelten

Werksteine ist diejenige der S ch m u ck st e i n e. An erster Stelle muß hier der König aller Edelsteine, der Diamant, genannt werden. Diamant ist nichts anderes als kristallisierter Kohlenstoff. Wie bekannt, haben ja verschiedene Körper, und zwar sowohl einfache Elemente, wie Schwefel, Zink und andere mehr, als auch Salze von mancherlei Art, die Eigentümlichkeit, unter besonderen Verhältnissen nicht mehr eine gleichmäßige amorphe Masse zu bilden, sondern einzelne Individuen, nämlich Kristalle, auszuscheiden. Jur Kristallbildung muß man die betreffenden Körper zunächst in den flüssigen Zustand bringen. Das kann geschehen, indem man sie durch Erwärmung schmilzt oder in einem Lösungsmittel auflöst. Läßt man sie dann langsam erstarren, so tritt eben die Kristallbildung ein. Leider besitzen wir nun vorläufig kein technisches Mittel, um den Kohlenstoff in flüssige Form zu bringen. Das einzige Lösungsmittel, das Kohlenstoff wenigstens in geringen Mengen löst, ist weißglühendes flüssiges Eisen. Es ist unS aber nicht möglich, dieses weißglühende Eisen nun langsam verdampfen zu lassen, um eine immer konzentriertere Kohlenstofflösung

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zurückzubehalten, in der die Diamanten wachsen müssten wie die Blumen im Frühling. Auch der Schmelzung widersetzt sich die Kohle energisch. Wenn man ihre Temperatur indessen in den Spitzen der Bogenlampen-Kohlenstifte bis auf etwa 4000 Grad bringt, so geht die Oberfläche in ganz dünner Schicht zwar in den flüssigen Zustand über, beginnt aber auch sofort energisch zu verdampfen, so daß größere Mengen geschmolzenen Kohlenstoffs niemals auftreten. Unter solchen Umständen ist es bisher völlig unmöglich gewesen, künstliche Diamanten von irgendwelcher Bedeutung zu erzielen. Zwar gelang die theoretische Herstellung wenigstens dem französischen Chemiker Moissan. Er schmolz sehr kohlenstoffreiches Eisen, sättigte es dann völlig mit Kohle und goß daraus eine große Kugel, die er dann von außen scharf abkühlte. Dadurch geriet das Kugelinnere unter gewaltigen Druck, erstarrte ebenfalls langsam, und als Moissan die ganze Kugel, soweit sie eben aus Eisen bestand, in Salzsäure auflöste, blieben ganz kleine Kristalle übrig, die unter dem Vergrößerungsglas tatsächlich als Diamanten erkannt wurden. Fisher in Pittsburgh hat das Moissansche Verfahren vervollkommnet, indem er die Abkühlung beschleunigte, und gelangte hierdurch zu etwas besseren Ergebnissen. Theoretisch ist also die Aufgabe, Diamanten herzustellen, gelöst. Praktisch sind die natürlichen Diamanten aber billiger, und der Diamantenbedarf wird nach wie vor durch Aufsuchen der Steine an ihren natürlichen Fundorten gedeckt. Jahrhunderte hindurch haben Indien und Brasilien die Welt mit Diamanten versehen. Jetzt sind diese Fundstätten so ziemlich erschöpft. Dafür aber sind neue und gewaltige Lagerstätten in Südafrika entdeckt worden, die von kapitalstarken Gesellschaften systematisch ausgebeutet werden. Die Riesenvermögen afrikanischer Milliardäre, der de Beers, Barnato nnb anderer, stammen zum großen Teil aus dieser Diamantenindustrie. In Afrika

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werden die Diamanten in einem eigenartigen blauen Ton gefunden, der ganz gewiß nicht ihr ursprüngliches Muttergestein ist, sondern in den sie geraume Zeit nach' ihrer Entstehung durch irgendwelche Zufälligkeiten hineingeraten sind. Dieser blaue Ton wird im Tagbau ausgeschaufelt und durch Siebe von verschiedener Feinheit geschüttelt und gestrichen, wobei alle harten Körper aus dem Siebe zurückbleiben und nun genauer aus etwaige Diamanten durchsucht werden. Die Arbeit wird fast ausschließlich durch schwarze Arbeiter besorgt, deren Los sich nicht wesentlich von einer freilich zeitlich begrenzten Sklaverei unterscheidet. Sie müssen in besonders umzäunten Quartieren wohnen, die sie während der ganzen Beschästigungsdauer nicht verlassen dürfen, und sie müssen sich ferner an jedem Tage nach dem Verlassen der Arbeit einer beschämenden körperlichen Untersuchung unterziehen. Daneben besteht in bezug aus den Diamantenverkehr eine geradezu drakonische Gesetzgebung. Das ist die traurige Kehrseite der glänzenden Diamantenindustrie.

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Abb. 574. Spalten der Diamanten

Es sollen eben alle Steine in die Hand der allmächtigen Syndikate gelangen, die den Diamantenhandel und Diamantenpreis der ganzen Welt regulieren. Die gewonnenen Diamanten müssen, bevor an ihre Verwendung gedacht werden kann, erst der komplizierten Prozedur des Schleifens unterworfen werden. Die rohen Steine werden durch Ausspalten schlechterer Stellen (Abb. 574) zunächst gereinigt und mit Hilfe eines anderen Diamanten aus freier Hand in die ungefähre Form gebracht, die sie durch den Schliff erhalten sollen. Der sich bildende Staub wird durch ein feines Sieb geschüttelt und nachher als Schleifmittel verwendet. Die so vorgerichteten Stücke werden in eine leicht schmelzbare Metalllegierung eingeschmolzen, aus der die zu schleifenden Flächen herausragen, und kommen so in die Hand des Schleifers. Dieser drückt den Stein mit einer besonderen Handhabe gegen eine horizontale gußeiserne Scheibe, auf die Diamantenstaub und Öl aufgetragen werden (Abb. 575). Bei der sehr schnellen Drehung dieser Scheiben wird selbst der so harte Diamant in nicht langer Zeit geschliffen. Der Stein wird dann wiederholt in seiner Fassung umgestellt, damit wieder andere Flächen der Schleifscheibe ausgesetzt werden können. Bis zu achtundfünfzig Flächen werden so an Steine herangeschliffen, deren Durchmesser

vielleicht kaum 3 Millimeter beträgt. Solche im Brillantschliff gehaltene Diamanten haben nach unten eine spitze vielseitige Pyramide, nach oben eine von vielen Flächen bedeckte, weniger gewölbte Facette.

33

Dem Diamanten, der eine Klasse für sich bildet, folgen in der Reihe der Schmucksteine zunächst die Edelkorunde. Ihr Grundmaterial, der Korund, ist nichts anderes als kristallisierte Tonerde, die wir in unkristallisierter Form ja an zahlreichen Orten in gewaltigen Mengen finden. Nun zeigen aber diese Edelkorunde die verschiedensten Färbungen und tragen dementsprechend verschiedene Namen. Da gibt es den Rubin, rot, aus Birma und Ceylon, den orientalischen Smaragd, bläulich grün, aus Ceylon, den orientalischen Chrysolith, gelblich grün, ebenfalls aus Ceylon, den Saphir, blau und weiß, aus Birma und Ceylon, den orientalischen Amethyst, fast veilchenblau, aus Birma und Ceylon, den orientalischen Aquamarin, hell grünlich blau, aus Ceylon und dem Ural, den orientalischen Hyazinth, Morgenrot, aus Birma und Ceylon, den orientalischen Topas, gelb, aus Birma und Ceylon, den Leukosaphir, weiß, ebenfalls dorther, den Asterin, rot, blau und gelb, gleichfalls aus Birma (siehe die Kunstbeilage) und Ceylon, und den orientalischen Girasol, gelblich, grünlich, rötlich, bläulich. So haben wir allein in der Gruppe der Edelkorunde elf verschiedene Arten, zwischen denen es noch zahlreiche Übergänge gibt. Die Färbung der Edelkorunde ist auf geringfügige Beimischung von Metalloxyden zurückzuführen. Man weiß heute, daß vollkommen reine Tonerde im kristallisierten Zustand den Leukosaphir ergibt, einen farblosen, kristallklaren Edelstein, der nur schwer vom Diamanten zu unterscheiden ist, daß dagegen eine geringe Beimischung von Chromoxyd rote Steine, Rubine, erzeugt. Andere Salze rufen andere Farben hervor.

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Die Korunde wa-renJahrtausende hindurch die kostbarsten Edelsteine, und noch vor nicht allzu lan-ger Zeit wurden große H|: fehlerfreie und schön-gefärbte Rubine, die

Taubenblutsteine, teurer bezahlt^ als gleichgroße Diamanten. Obwohl schon in den neunziger Jahren des vorigen Jahrhunderts das Zusammenschmelzen von Rubinsplittern zu größeren Steinen^ den sogenannten rekonstruierten Rubinen, gelang, waren die Erzeugnisse dieser Technik doch mit Sicherheit von den natürlichen Steinen zu unterscheiden, und die letzteren bewahrten ihren hohen Preis.

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Aber etwa seit 1909 ist es gelungen, die meisten Edelkorunde, insbesondere den Leukosaphir, den Rubin und den Saphir künstlich herzustellen, daß niemand die künstlichen Steine von den echten unterscheiden kann. Der Preis eines großen Tau-Abb. 576. Paris scher Apparat zur Erzeugung künstlicher benblutsteins stellt sich hier-

bei aus 500 bis 1000 Gold-mark, während er als natürlicher Stein rund 80 000 Goldmark kosten würde. Diese Erfindung hat verschiedene Seiten. Einmal wurde dadurch auch den weniger bemittelten Klaffen die Möglichkeit gegeben, edlen Schmuck zu tragen. Auf der anderen Seite wurde aber mancher Juwelier, der ein größeres Lager von Edelkorunden besaß, in seiner Existenz bedroht. Auch sind die viele Millionen betragenden Werte, die in altem Familienschmuck in Form von Edelkorunden vorhanden waren, mit einem Schlage vernichtet worden. Schon im Jahre 1891 hatten Frequy und Verneuil ein Verfahren gefunden. Dieses ist neuerdings durch Paris technisch vervollkommnet. Der von Paris zur Erzeugung von Rubinen und Saphiren angegebene Apparat besteht aus einem Tiegel, der mit einem Rost versehen ist und mit Tonerde gefüllt wird (Abb. 576). Dieser Tonerde wird etwas Chromoxyd zugesetzt, um sie rot zu färben, wenn man Rubine darstellen will, und etwas Kobaltoxyd und Magnesia, um Saphire zu erhalten. Die Tonerde fällt durch ein langes Rohr hinunter, wobei von der Seite her Sauerstoff zugeleitet wird. Das Gasgemenge wird unten entzündet, und die Flammen schlagen in einen kleinen Ofen, der durch die Knallgasflamme außerordentlich hoch erhitzt wird. Hierbei schmilzt die Tonerde, das Chromoxyd löst sich in ihr auf, färbt sie rot, und auf einem kleinen Untersatz, der aus Platin besteht, setzt sich ein künstlicher Rubin ab.

Auf diese Edelkorunde folgen in der Gruppe der Volledelsteine die B e r y l l e. Sie bestehen chemisch aus einem Metall, dem Beryllium, in Verbindung mit Kieselsäure und Tonerde. Die bekanntesten Formen sind der bläulich grüne Smaragd, der Aquamarin und der Chrysoberyll oder Chrysopal. Auch hier ist die Zahl der Varietäten eine bedeutende. Interessant ist es, daß unser Wort Brille vom Beryll stammt, da die ersten Augengläser der römischen Kaiserzeit aus möglichst farblosem Beryll geschnitten wurden. Bekanntlich bediente sich der ziemlich kurzsichtige Nero einer Art von Lorgnette aus Beryll. Es folgt nun die große Gruppe der Halbedelsteine, die verschieden gefärbten Bergkristalle, die Amethyste, Achate usw. Die Reihe reicht so ziemlich bis an die edelsten Bausteine heran, wie denn Malachit und Achat gelegentlich bereits zu Wandverzierungen benutzt werden.

Der Wert aller dieser Edelsteine ist hauptsächlich durch ihre Seltenheit bedingt. Er sinkt mit häufigerem Vorkommen in größeren Stücken. So wurde zum Beispiel der Lapislazuli oder Lasurstein im Mittelalter namentlich von den Malern, die ihn als blaue Farbe brauchten, mit Gold ausgewogen, während er heute infolge neuer Funde sehr viel geringeren Wert hat. In ähnlicher Weise unterliegen andere Edelsteine gelegentlichen Wertschwankungen. Im großen und ganzen zeigen jedoch die Volledelsteine, die Gemmen, seit langer Zeit eine Neigung, im Werte zu steigen, so daß ihr Kauf keine schlechte Kapitalanlage ist. Bei den Halbedelsteinen, fcenLapides pretiosi, ist dagegen der Preis schwankend und eher geneigt zu fallen, anstatt zu steigen. Die Bearbeitung sowohl der Edelsteine wie auch der Halbedelsteine erfolgt ganz ähnlich, wie es bereits beim Diamanten beschrieben wurde, durch Spalten und Schleifen.

Schließlich wird man noch der sogenannten Edelerden gedenken müssen, aus denen das für die Glühlichtindustrie unentbehrliche Thor und Zer gewonnen werden. Zu Anfang der neunziger Jahre kannte man nur in Norwegen einige wenige Fundstätten für die Minerale, die diese Edelerden enthielten. Man fürchtete ernstlich, daß die Glühlichtindustrie aus Mangel an diesen Stoffen nicht weiterkommen würde, und begann eifrig nach neuen Fundstätten zu suchen. Darin hatte man Glück. Es ergab sich, daß der Sand vieler südamerikanischen Flüsse diese Edelerden in großer Menge enthielt, und heute wird solcher Sand schiffsladungsweise in gewaltigen Mengen nach Deutschland importiert.

II

Die Baumaterialien

Von Direktor a. D. H. Geyer

Mit der Anwendung des Feuers trat der Mensch in das Kulturleben ein. Damit begann auch zugleich sein Eintritt in die Technik. Er umkleidete den Herd seiner Feuerstelle je nach den örtlich vorhandenen Materialien mit Sand, Lehm, Steinbrocken und dergleichen. Sehr bald hat er dabei die Erfahrung gemacht, daß der Feldspat enthaltende Quarzsand zusammen mit der Asche des Feuers glasige Schmelzprodukte ergab, daß der Lehm zu einem festen und harten Klumpen wurde, und daß die Steinbrocken, falls sie aus Kalkstein oder Gips bestanden, nach einiger Zeit zerfielen und ein zunächst weicheres, später sich erhärtendes Bindemittel zurückließen. Damit war der Anfang in der Herstellung von Glasuren, Fritten, der Ziegel, der mörtel- und zementartigen Materialien und, in deren Weiterentwicklung, der porösen und dichten keramischen Erzeugnisse, der Irdenware und der Porzellanware gemacht. Diese naheliegenden Erfahrungen führten schon in den Urzeiten der menschlichen Kultur zur Gewinnung der für die Entwicklung des Menschengeschlechtes so wichtigen Erzeugnisse.

Vor wie vielen Jahrtausenden diese Anfänge der später fabrikmäßigen Herstellung von Baumaterialien und keramischen Erzeugnissen, zu denen auch infolge seiner nahen Verwandtschaft das Glas zu rechnen ist, stattfanden, ist nicht zu sagen. Eö ist nur bekannt, daß schon bei der Herstellung der ältesten Pyramiden in Ägypten vor mehr als 5000 Jahren ein Material verwendet wurde, das aus gebranntem Gips und gebranntem Kalk bestand. Und diese erste Pyramide ist schon das Ergebnis einer in ihren Anfängen weit zurückliegenden, hochentwik-kelten baulichen Betätigung. Im Nil sind Ziegelbrocken in einer Schlammschicht gefunden worden, die, wie rechnerisch nachgewiesen ist, sich vor 12 000 Jahren abgesetzt hat. Wie einfach sich nun auch das Bekanntwerden mit fast allen natürlichen und künstlichen Baumaterialien im grauesten Altertum vollzog, es hat bis in die neueste Zeit gedauert, bis die auf rein empirischem Wissen beruhende und von Hand betriebene Herstellung der Baumaterialien sich zu den großen, mit sinnreichen Maschinen und vortrefflichen Qfen ausgestatteten, billig arbeitenden Industrien der Neuzeit entwickelte.

Ziegel wurden im Altertum sowohl in Ägypten als besonders auch in Babylonien und Assyrien in sehr großem Umfang von Hand hergestellt und, entweder nur an der Sonne getrocknet oder in höchst einfachen £>fen gebrannt, verwendet. Die ungebrannten Ziegel haben den sehr hohen Druck der stärksten und höchsten Mauern ausgehalten und mußten nur wegen ihrer großen Empfindlichkeit gegen ungünstige Witterungseinflüsse, sowohl seitlich als in den Deckschichten, durch Platten aus Natursteinen oder durch gebrannte Steine geschützt werden. Da die Kosten der Natursteine oder der gebrannten Steine viel höhere sind als die der ungebrannten Lehmziegel, so wurde durch die vorwiegende Verwendung der letzteren sehr viel an Kosten und wegen der leichteren und rascheren Herstellung auch an Zeit gespart.

Die Verwendung derungebranntenLehmziegel erfolgt bis heute, doch hat sie wegen der verhältnismäßig stefig billiger geworbenen Herstellung der gebrannten, fast allen Ansprüchen genügenden Ziegel stark abgenommen. Erst in allerletzter Zeit wird ihr auf Grund der Erkenntnis, wie die Festigkeit der Ziegel im ungebrannten und im gebrannten Zustand entsteht, und weil die Kohle zum Brennm der Ziegel sehr teuer geworden ist, wieder mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Auch ist es neuerdings gelungen, tragfähige und wetterbeständige Ziegel aus Sand unter Zugabe von etwa 10 Prozent gebranntem Kalk herzustellen, indem man die Erkenntnis benutzte, daß gebrannter Kalk auf Quarzsand

in einer Wafferdampf-Atmosphäre bei 3 bis 4 Atmosphärendruck unter Bildung von Kalkhydrosilikat einwirkt und dieses letztere imstande ist, die Sandkörner zu verkleben und stark zu festigen.

Das Rohmaterial der gewöhnlichen Ziegel ist der Lehm, der fast überall angetroffen wird. Er stellt ein Gemisch von gröberen und feineren Verwitterungsrückständen der in der Nähe befindlichen natürlichen Gesteine dar, die durch feinstes Mehl und ungefähr 0,5 bis 1,5 Prozent sogenannten Kolloidton als Ver-kittungSmittel mehr oder weniger fest zusammengehalten werden. Die gröberen Bestandteile des Lehms sind unverwitterte Gesteinstrümmer, Quarzsand der verschiedensten Größe und mehr oder weniger zusammengebackene Tonsubstanz (2 8 :0₂A1₂ Og -j- Wasser), ferner Kalk, Magnesia und Eisen enthaltende Verunreinigungen, meist in sehr feiner Form. Unter einem Durchmesser von 0,0005 Millimeter beginnt nach Th. Schloesing dem Alteren die Reihe der tonigen Sande, und an diese grenzen dann die selbst mikroskopisch unsichtbaren Tone, die unbegrenzte Zeit in reinem Wasser aufgeschwemmt bleiben können, ohne sich abzusetzen und den Kolloidton darstellen. Dieser letztere, äußerst feine, aber in der sehr geringen Menge von selten über 1,5 Prozent vorkommende Gemengteil in Verbindung mit ausgeflocktem, zu Klümpchen vereinigtem Kolloidton ist es, der dem Lehm seine hauptsächlichsten Eigenschaften verleiht. Diese sind: Knet-und Formbarkeit in feuchtem Zustand, große Wasseraufnahmefähigkeit und damit verbundene Quellbarkeit, sowie das Trocknen und Festwerden der geformten Masse. Auch das Kleinerwerden, das sogenannte Schwinden, der Tonerzeugniffe beim Trocknen und Brennen ist haupssächlich auf den Gehalt an Kolloidton zurückzuführen. Der Kolloidton wirkt genau wie Leim und führt beim Trocknen eine starke Verkittung der Einzelbcstandteile des Lehms herbei, ist aber auch die Ursache des Verfalls der Tonerzeugnisse im ungebrannten Zustand beim Einwirken von Feuchtigkeit. Wird ein Lehmerzeugnis, zum Beispiel ein Ziegelstein, bei über 150 Grad Celsius getrocknet, so verliert die in ihm enthaltene Tonsubstanz die Eigenschaft, Wasser bei normaler Temperatur in sich aufzunehmen. Frostwetter hält aber ein solcher Ziegelstein nicht aus. Um einem Ziegel genügende Festigkeit und die weitere Eigenschaft zu verleihen, Frostwetter ohne Schaden aushalten zu können, muß er bei etwa 1000 Grad Celsius gebrannt werden. Ungefähr bei dieser Temperatur kommen die in jedem Lehm vorhandenen leichtschmelzbaren Verunreinigungen zum Schmelzen und bilden mit den feinsten Tonteilchen eine Schmelze, die die gröberen Bestandteile des Ziegels kräftig verkittet und diesen fest, hart und wetterbeständig macht.

Die meisten Lehme sind von der Natur sehr ungleich zusammengesetzt und abgelagert. Wmn man einen Ziegel aus dem Lehm, wie ihn die Natur abgelagert hat, herausstechen und brennen würde, so würde man nach dem Brennen meist einen verkrümmten, unebenen, in der Gestalt stark veränderten und für seinen Zweck kaum verwendbaren Ziegelstein erhalten. Um dies zu vermeiden, wurde in ftüheren Zeiten ein von der Natur mit genügender Magerung versehener Lehm, der das Mehrfache seines Gewichts an im Feuer sich nicht mehr verändernden Körnern enthält, verwendet und in der Menge von mindestens einem Jahres-

bedarf unter öfterer Wasserzugabe den Witterungseinflüssen eines Sommers und eines Winters ausgesetzt. Hierauf wurde er in Gruben gebracht, fleißig mit Wasser begossen und lagenweise zwecks Herbeiführung seiner weiteren gleichmäßigen Zusammensetzung (Homogenisierung) mit den Füßen bearbeitet. Nötigenfalls wurde das fehlende Magerungsmittel in Form von Quarzsand, Ziegelsand und dergleichen dem Lehm gleichmäßig hinzugefügt und das Gemenge in einem Ton-schneider (Abb. 577) ein oder mehrere Male durchgearbeitet, homogenisiert. Ein größerer Gehalt des Ziegels an Magerungsmitteln ist notwendig, um die verschiedenen Volumverkleinerungen der sehr verschieden großen tonigen Bestandteile und die damit verbundene Verzerrung des Gefüges auszugleichen. Die Masse wurde in Holzformen zu Ziegeln verarbeitet, die Formlinge im Freien oder unter einem Schutzdach getrocknet und in dem Meilerofen, einem bienenkorbähnlichen oder auch rechteckigen Ofen mit Holz gebrannt. Heute noch kann man sogenannte Feldbrandöfen, bestehend aus nur zwei gemauerten parallelen Wänden im Betrieb sehen.

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Abb. 577* Tonschneider

Die Herstellung dieser meist geringwertigen Ziegel ist nur bei sehr niederen Arbeitslöhnen vorteilhaft. Schon die Römer, die große Anforderungen an die Güte der Ziegel stellten, und wahrscheinlich schon die Ägypter und Babylonier, die die herrlichsten glasierten und unglasierten, hochkünstlerisch dekorierten Ziegel zu erzeugen verstanden, haben deshalb Ziegel bereits fabrikmäßig in besonderen Ziegeleien mit überraschend gut konstruierten Brennöfen hergestellt. Es geschah aber hier alles durch Handarbeit, und die Brennöfen waren noch nicht mit überschlagendem Feuer eingerichtet, gebrauchten deshalb sehr viel Brennmaterial und ergaben auch sehr viel Ausschuß. Erst der neueren Zeit war es vorbehalten, bei der Ziegelherstellung mit der Handarbeit in großem Umfang zu brechen und damit eine wesentlich vergrößerte Produktion neben großen Ersparnissen zu ermöglichen.

Der Lehm wird jetzt meist unmittelbar aus der Grube verwendet, auf einem oder mehreren Walzwerken oder einem Kollergang homogenisiert und sofort von diesen entweder auf eine Trockenpresse (Abb. 578), oder meist auf eine Strangpresse (Abb. 579) gebracht. Hier wird er mit Wasser genetzt, mittels einer Schnecke oder mittels Walzen in ein mit bewässerten blechernen Schuppen versehenes Mundstück gepreßt, von wo er dann als ein langer Lehmstrang mit dem Querschnitt eines Ziegels herauswandert. Dieser Lehmstrang gelangt auf einen Abschneidetisch,

wo er mittels Draht in ; die gewünschten Regelgrößen schnitten wird. Die so in großer Menge von 2obiSzoooo Ziegel pro Strangpresse in 24 Stunden hergestellten Ziegel werden nun im Freien oder durch die Abhitze der Brennöfen, unmittelbar auf diesen oder in besonderen Trockenöfen, lufttrocken gemacht und im Brennofen gebrannt. Falls der aufbereitete und gemagerte Lehm auf einer Trockenpresse zu Ziegeln geformt wurde, wodurch das nachträgliche Trocknen der Ziegel umgangen wird, so werden diese unmittelbar von der Presse weg in den Ofen zum Brennen gebracht.

Es gibt eine große Zahl geeigneter Öfen zum Ziegelbrennen. Der bekannteste und beliebteste Ziegelbrennofen ist der F r. H 0 f f m a n n im Jahre 18 58 patentierte Ringofen (Abb. 580 und 581). In ihm ist es möglich, die Wärme der abkühlenden, bereits fertig gebrannten Ware auf die Luft zu übertragen, die zur Verbrennung des Brennmaterials benötigt wird. Letzteres wird in der jeweiligen Brennzone zwischen die zu brennenden Ziegel durch die Decke des Ofens eingeschüttet. Ferner wird bewirkt, daß die aus dieser Brennzone kommenden heißen Rauchgase ihre Wärme zum größten Teil an die davor befindlichen, später zu brennenden Ziegel des VorfeuerraumeS abgeben. Damit ist eine bedeutende Brennmaterialersparnis verbunden. Das Feuer wandert täglich in dem ringförmigen Brennkanal um eine größere oder kleinere Strecke weiter. Täglich wird eine enssprechende

Menge Ziegel vor dem Feuer eingesetzt und hinter dem Feuer ausgesetzt. Seitlich im Brenn-kanal sind in bestimmten Zwischenräumen, den Kammern, Öffnungen angebracht,die man nach Belieben mit dem Schornstein-

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Abb. 579. Strangpresse

Abb. 578. Trockenpresse

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kanal oder dem Schornstein verbinden kann, wodurch der Zug im Ofen bewirkt wird. Damit die Zugluft in der gewünschten Richtung

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Abb. 580. Hoffmannscher Ringofen (Grundriß)

durch das sich abkühlende, bereits gebrannte Ziegelmaterial zum befeuerten und von diesem nach dem anzuwärmenden Einsatzmaterial geht und nicht umgekehrt, wird der Brennkanal auf der Einsatzseite schildförmig mit Papier verklebt, so daß die Luft von der entgegengesetzten, offenen Seite in den Ofen gezogen wird. Die Befeuerung geschieht, wie bereits erwähnt wurde, durch die Decke des Ofens. Zum Zwecke des Ein- und AussetzenS der Ziegel sind an der Außenseite des ringförmigen Brennkanals größere Aussparungen, Türen, angebracht, die jeweils dort, wo der Einsatz unter Zug steht oder kommen soll, trocken vermauert sind. An der Einsatz- und der Aussatzseite sind die Türen offen.

Zum VermauernderIiegel wurde ursprünglich wohl in einfachster Weise Lehmmörtel verwendet, wie es heutzutage noch manchmal geschieht, wenn es nicht auf eine hohe Festigkeit des Mauerwerks ankommt. Die Babylonier verwendeten neben Lehmmörtel Mörtel aus Erdpech, kannten aber, wie auch die Ägypter, schon Mörtel aus Gips mit Zusatz von gebranntem Kalk. Solcher Gipsmörtel hat den Witterungseinflüssen von Jahrtausenden standgehalten und wurde bis in die neueste Zeit zu den größten Bauten verwendet. Der Kalk- und Zementmörtel hat ihn aber jetzt fast ganz verdrängt.

In der Natur ist der G i p s weit verbreitet und kommt in mächtigen sedimentären Ablagerungen (Abb. 582) in Form von wasserhaltigem Gipsstein oder als wasserfreier Anhydrit unter anderem besonders im Harz und in Württemberg vor. Hier befinden sich auch die meisten Gipswerke. Sehr rein bietet sich der wasserhaltige Gips im Fasergips, im durchsichtigen Marienglas und dem prächtigen, zu den feinsten Skulpturen seit alters her verwendeten Alabaster dar. Wasserfreier Gips, sogenannter Anhydrit (CaSOj wurde in neuerer Zeit, besonders während des Krieges, zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet. Sonst ist er fast zu nichts zu gebrauchen. Dagegen wird der wasserhaltige Gips (CaS04 -f 2 H₂0) in großem Umfang zu Stuckgips und Estrichgips fabrikmäßig verarbeitet. Die Eigenschaften der GipSfabrikate, des Stuckgipses, des Estrichgipses und des totgebrannten Gipses, bestehen darin, daß das beim Brennen des Gipses ausgetriebene Kristallwaffer die Neigung hat, sich wieder mit dem Gips zu verbinden, wodurch unter Wärmeentwicklung und unter Volumvergrößerung dessen mehr oder weniger rasche Erhärtung erfolgt. Da der Gips schon bei etwa 107 Grad Celsius anfängt, sein Kristallwaffer zu verlieren und bei dieser Temperatur wie eine Flüssigkeit zuin Kochen kommt, da er ferner nicht über 500 Grad Celsius erhitzt werden darf, weil er sonst totgebrannt und wertlos wird, wird er meist in Pfannen, die mit Rührwerken versehen sind, um das Verbrennen zu vermeiden, gekocht oder in Drehtrommeln auf die gewünschte nicht hohe Temperatur gebracht. Auch die alten Brennverfahren in Einzelöfen oder in Schacht- und Ringöfen sind noch im Gebrauch. Bei allen diesen Brennmethoden ist ein teilweiseS Überbrennen des Gipses nicht zu verineiden, woher es hauptsächlich kommt, daß die einzelnen Gipöfabrikate in ihren Eigenschaften, die sehr von der genauen Einhaltung bestimmter Temperaturen beim Brennen abhängen, außerordentlich verschieden sind. Stuckgips, der sehr rasch abbindet und erhärtet, wird bei 110 bis 130 Grad Celsius gebrannt und verliert dadurch sein Kristallwaffer bis auf 7 Prozent. Estrichgipö, der langsam mit einer Abbindezeit von 6 bis 10 Stunden bindet, wird bei 400 bis 500 Grad Celsius gebrannt und verliert hierbei sein Kristallwaffer vollständig. Nach dem Brennen wird der Gips auf das feinste vermahlen und in Säcke verpackt versandt.

Von der uralten Verwendung des Gipses als Mörtel ist nur noch die zu Wandverputzzwecken, und zwar sowohl für Verputz im Freien als im Innern der Häuser, erhalten geblieben. Aber auch dieses von den sogenannten Jpsern getriebene Gewerbe erliegt langsam dem reinen Kalkputz und überläßt die Dekorierung der Wände mit Stuckgipsverzierungen in steigendem Maße den Stukkateuren. Doch auch diese schaffen die Stuckverzierungen nicht mehr immer selbständig, sondern bringen sie vielfach nur mehr an den Wänden an. Die Stuckverzierungen werden jetzt meist, und zwar in ganz vorzüglicher Ausführungen besonderen Fabriken in Formen gegossen und vervielfältigt. Sie sind sehr billig

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Abb. 581. Hoffmannscher Ringofen (Außenansicht)

und brauchen nur auf die zu dekorierenden Wände aufgenagelt und an ihren Verbindungstellen verstri-chen zu werden.

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Abb. 582. Gipsbruch

, ,Der Gips vergrößert lÜilK* beim Abbinden mit Was-ser sein Volumen um etwa i Prozent. Dadurch und infolge seiner Feinheit preßt er sich in die feinsten Konturen ein und ist deshalb ein treffliches Material für alle Arten sehr genauer Abgüsse von Münzen, Büsten und kunstgewerblichen Gegenständen und für deren Vervielfältigung. Durch Zusatz von flüssiger Stearinsäure oder in Petroleumäther gelöstem Paraffin erhält man sogenannte Elfenbeinmasse. Aus einem Gemenge von feinem Stuckgips, gepulvertem Gipsstein und Leimwasser erhält man für architektonische Zwecke die S k a g l i o l a und aus einer Mischung von Weißkalk, Marmor und Gips Stukko-Lustro. Eine besondere Art der Verwendung von Stuckgips ist die für Formen der Metallgießerei und für die in Deutschland mächtig emporgewachsene Porzellanindustrie, sowie die mit ihr verwandten Gewerbe. Die hier hauptsächlich durch Tonkolloide verkitteten Massen können in eben noch knetbarem Zustand durch Zusatz eines geeigneten Elektrolyten, meist einer geringen Menge von Soda, Glaubersalz und dergleichen, ohne Wafferzusatz dünnflüssig und deshalb gießbar gemacht werden. Den so entstandenen sehr flüssigen Brei gießt man in Gipsformen, die einen Teil des in der Masse befindlichen Wassers absaugen. Dadurch entsteht an der Berührungstelle der Gipsform und der Gießmasse eine Haut, die immer dicker wird, je mehr Wasser der Masse durch die Gipsform entzogen wird, und die nun die Wand des in der GipSform geformten Gegenstandes bildet. Da der Formling mit der Wafferentziehung sein Volumen verkleinert, löst er sich bald von der GipSform ab und kann nun leicht aus der Form genommen und weiter behandelt werden. Die GipSform selbst wird aber ziemlich bald so vom Wasser und dem Elektrolyten durchtränkt, daß sie kein Wasser mehr aufnimmt und unbrauchbar ist. Deshalb wird für diese Zwecke sehr viel Gips gebraucht.

Der Estrichgips wird, wie sein Name sagt, besonders zur Herstellung von Estrich verwendet. Er bildet eine sehr geeignete Unterlage für Linoleumböden. Auch für die Herstellung von Gipsdielen, die ein sehr brauchbares Material für dünne Zwischenmauern der Gebäude sind, wird er in großen Mengen verwendet. Gipödielen können wie Holzbretter genagelt und gesägt werden. Sie werden aus einer Gipsspeise, die mit leichten Materialien, wie Schilf, Schilfrohr, Sägespänen und dergleichen gemagert wird, mit oder ohne Hohlräume verformt und an der Lust getrocknet. Auch die sogenannten Rabitzwände, die noch wesentlich dünner sind als die Wände aus Gipsdielen, werden mit Vorliebe in der Weise hergestellt, daß ein Drahtgeflecht mit Gipsspeise beworfen wird. Ein Übelstand dieser Wände liegt in deren großer Leitfähigkeit des Schalles.

Die Erhärtung des Gipses erfolgt im wesentlichen durch Bildung von Kristallfilzen aus übersättigter Lösung. Doch ist diese Erhärtung nicht bedeutend, so daß der erhärtete Gips mit dem Fingernagel ritzbar ist. Die Poren zwischen den Gipskristallnadeln sind nämlich zu groß und zu zahlreich. Von alters her wurde deshalb, und zwar mit einigem Erfolg, versucht, diese Poren mit feinen Substanzen, wie Baryt, durch Zusatz von Barytwaffer, mit Kieselsäure, durch Zusatz von kieselsaurem Alkali, durch Alaun usw., auszufüllen und dadurch eine Härtung des Gipses zu bewirken. Am besten ist diese bis jetzt durch das sogenannte Fluatieren gelungen, das ist durch Zusatz von Fluaten, wie sie zum Festigen von in der Verwitterung begriffenen Skulpturen mit gutem Erfolg verwandt werden. Eine sehr nützliche Verwendung hat der GipS in feingemahlenem Zustand außer als Füllmaterial für Papier, Gewebe und dergleichen in der Landwirtschaft gefunden. Klee bringt auf einem gegipsten Feld den mehrfachen Ertrag, und der Zusatz von Gips zum Stallmist bindet und erhält einen großen Teil der sonst sich verflüchtenden, sehr wertvollen Stickstoffverbindungen.

Als eigentliche Mörtelmaterialien sind heute der sogenannte Luftkalk und die verschiedenen natürlichen und künstlichen Wasserkalke und Zemente anzusehen. Luftkalk ist der reine gebrannte Kalk. Wird dem ungebrannten Kalkstein Kieselsäure oder tonige Substanz zugesetzt, oder sind diese bereits in dem Kalkstein von Natur aus vorhanden (Wafferkalk und Kalkmergel oder Jementstein), so erhält man bei deren Brennen bei höherer Temperatur zunächst, wenn die tonigen Beimengungen etwa 12 bis 15 Prozent betragen, schwach hydraulischen, das heißt im Wasser erhärtenden Kalk, mit 15 bis 17 Prozent Ton deutlich hydraulischen Kalk und mit 17 bis 20 Prozent Ton sehr guten hydraulischen Kalk, der in 2 bis 6 Tagen abbindet und dann sehr hart ist. Die beiden ersten hydraulischen Kalke gebrauchen zum Abbinden 6 bis i; Tage und werden nie sonderlich hart. Sie erfordern zum Brennen keine höheren Temperaturen als der reine Kalk, im Gegenteil sie brennen sich leichter als dieser. Sie werden als Wafferkalke bezeichnet und werden nicht wie Luftkalk im Wasser abgelöscht, sondern nur in Wasser getaucht und auf später mit Sand zugedeckte Haufen geworfen, worin sie langsam zu feinem Staub zerfallen. Steigt der Tongehalt (Kieselsäure mitgerechnet) auf 20 bis 23 Prozent, so kann dieser Kalk nicht mehr wie die vorher erwähnten Kalke gebrannt werden, um ein brauchbares Mörtelmaterial zu geben. Er muß bei wesentlich höherer Temperatur gebrannt werden und wird dann schon als Zement — Romanzement — bezeichnet. Auch kann dieses Material weder mit Wasser abgelöscht, noch in gedeckten, vor Wärmeverlust geschützten Haufen gedämpft werden, sondem muß, um abzubinden, vorher sehr fein gemahlen werden. Ein Tongehalt von etwa 23 bis 30 Prozent ergibt einen sehr viel besseren Zement. Diesen nennt man Portlandzement, der ebenfalls vor seiner Verwendung sehr fein gemahlen werden muß. Man kann den Tongehalt noch weiter steigern bis zu 40 Prozent und erhält nun einen Jement von geringer Festigkeit. Ein Gehalt von mehr als 40 Prozent Ton ergibt weder einen Zement, noch einen hydraulischen Kalk. Durch geeignetes Brennen kann aber so nach Vicet sogenannter Puzzolanzement erhalten werden. Wie wir gesehen haben, sind es hauptsächlich die tonigen, respektive kiese-ligen Bestandteile, die den verschiedenen Kalken hydraulische Eigenschaften verleihen. Diese Bestandteile bewirken dies aber erst, wenn sie in einer Form vorhanden sind, in der sie durch gebrannten Kalk in Kalkhydrosilikate umgewandelt werden können. Während beim Abbinden hydraulischer Mörtelmaterialien der Kalk sich in Kalkhydrat und kohlensauren Kalk umsetzt, welch ersteres wie bei der Erhärtung des Luftkalkmörtels die körnigen Gemengeteile verklebt, scheiden sich die Aluminate, die Ferrite und ein Teil deS Kalkes in feinen Kristallen aus. Diese sind nun aber nicht wasserfest und bilden gleichsam nur das Gerüst, das der Masse Festigkeit gibt. Sie werden gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet, indem das Kalkhydrosilikat gelatiniert, wasserundurchlässig und nach einiger Jeit fest wird. Es hat bis in die neueste Zeit gedauert, bis das Wesen des Festwerdens und der Waffererhärtung sowohl der verschiedenen Kalke als des Zements erkannt worden ist. Wie so häufig in der Technik, ist dieser theoretischen Erkenntnis die Erfahrung vorausgeeilt. Schon die Römer haben gefunden, daß bei vulkanischen Eruptionen Materialien gebildet werden, die, in gemahlenem Zustand dem gebrannten Kalk zugesetzt, diesen: sehr gute hydraulische Eigenschaften verleihen. Es sind dies die Puzzolanerde (Pulvis puteolanus), der in der Eifel und im RieS gefundene Traß, die von den griechischen Inseln, Santorin, Therasia und Aspronisi stammende Santorinerde und endlich in neuerer Zeit manche mit Wasser abgeschreckte Hochofenschlacken. Die wirksame Substanzsind bei allen diesen Materialien die durch Kalkhydrat zu einen: gelatinierenden Kalkhydrosilikat umsetzbaren aufgeschlossenen Silikate. Von anderen Substanzen, die mit oder ohne Kalkhydrat zu oft sehr harten Massen versteinern, gibt es noch eine Reihe, zum Beispiel besonders gebrannte Magnesia, Magnesialauge usw. Diese Erhärtungsprodukte sind aber auf die Dauer nicht weiter- und wasserbeständig.

Die Kalke sind weitverbreitet. Sie kommen meist als reiner oder durch tonige, respektive kieselige Substanzen, ferner durch kohlensaure Magnesia verunreinigter kohlensaurer Kalk in sedimentierten massigen Ablagerungen vor. Kristallisierten Kalkstein nennt man Marmor. Dieser wird zu Bildhauerarbeiten, zu Werkstücken für Bauten, zu gesägten, polierten Platten usw. verwendet, oder er wird, wie auch der Kalkstein, fein gemahlen und in der Landwirtschaft zum Enssäuern der Böden, in der Glasindustrie für die Glasschmelze, in der chemischen und anderen Industrien verwendet. Meistens wird er aber in Schacht- oder Ringöfen, in neuerer Zeit auch in Drehrohröfen (vgl. Seite 601, Abb. 584 dieses Bandes) bei etwa 1000 Grad Celsius gebrannt und hauptsächlich für die Herstellung der verschiedenen Luft- oder hydraulischen Mörtel verwandt. Es ist einleuchtend, daß die Kalkindustrie eine sehr wichtige und sehr große Industrie ist. Sie ist deshalb auch sehr alt. Bis in die neueste Zeit wurde der Kalk in einfachen gemauerten oder nicht gemauerten Erdlöchern gebrannt, und erst die Neuzeit hat mit diesen sehr viel Wärme vergeudenden Ösen aufgeräumt. Beschleunigt wurden diese Verbesserungen ganz besonders durch die großen Fortschritte, die in der aus der Kalk- und zugleich auS der Ziegelindustrie und Müllerei herausgewachsenen Portlandzementindustrie gemacht wurden.

Im Jahre 1853 wurden in Deutschland zu Iüllchow bei Stettin die ersten Versuche zur Herstellung eines künstlichen hydraulischen Kalkes durch Dr. Bleibtreu angestellt. Diesem war es bekannt, daß seit Anfang des neunzehnten Jahrhunderts zuerst in Frankreich, dann in England hochwertiger, künstlicher hydraulischer Kalk mit Erfolg hergestellt wurde, der wegen der Ähnlichkeit seiner Farbe mit dem Portlandstone Portlandzement genannt wurde. Das verwendete Rohmaterial war zuerst Schlämmkreide, dann Wolliner Rohkreide und blauer Ton aus Curow. Die Kreide wurde geschlämmt, dann wurde in diesen Kreideschlamm in einem bestimmten Verhältnis getrockneter Septarienton, der auf der Tonwalze vorher möglichst fein zerkleinert wurde, eingebracht, mehrmals nach besonderen Methoden vermischt und durch einen Tonschneider gegeben. Hierauf wurde die Masse zu Ziegeln gestrichen und auf einer Darre getrocknet. Die Ziegel wurden in den Ofen zwischen Kokslagen gebracht und gebrannt. Der entstandene Klinker wurde alsdann auf einem Mahlgang zu feinstem Mehl gemahlen und in diesem Zustand, in Fässer oder Säcke verpackt, versandt. 11 Faß Zement ä 4 Zentner waren das Ergebnis des ersten Brandes. Seine Qualität wurde als „vorzüglich" bezeichnet. Als Ofen wurde ein dem alten Erdlochofen ähnlicher Kalkofen benutzt, dem ein 10 Meter hoher Schornstein aufgesetzt war. Ungeheure Schwierigkeiten mußten damals überwunden werden, um einen gleichmäßigen, einigermaßen brauchbaren Portlandzement zu erzielen. Aus diesem kleinen Anfang heraus hat sich die große deussche Portlandzementindustrie in glänzendem Aufstieg herausgebildet. An Güte der Erzeugnisse und an Kunst der Herstellung überflügelte sie rasch alle ihre ausländischen Konkurrenten.

Während der erste Portlandzement nach dem Schlämmverfahren hergestellt wurde, ging man in den meisten nachher gegründeten Portlandzementfabriken zum Trockenverfahren über, das heißt man mahlte sowohl den Kalkstein als den Tonmergel, den man an Stelle des reinen Tones verwendete, trocken möglichst fein zusammen, befeuchtete ihn mit soviel Wasser, als gerade nötig war, um Ziegel daraus zu fertigen, trocknete und brannte diese und mahlte den erzeugten Klinker zu Zement. Heute ist man in vielen Iementfabriken wieder zu dem ersten, dem Schlämmverfahren, zurückgekehrt, allerdings unter wesentlichen Verbesserungen. In der Zwischenzeit haben die Aufbereitungsmaschinen, namentlich aber die Mahlapparate große Umwandlungen durchgemacht. Die Mahlgänge wurden verbessert, aber in den achtziger Jahren des vorigen Jahrhunderts durch die Kugelmühlen ersetzt. Diese wurden bald von den Mörsermühlen, und diese wieder durch langsam laufende Trommelmühlen und in letzter Zeit durch die schnell laufenden Roll- oder Ringmühlen ersetzt. Diese letzteren bringen an der Innenfläche eines Ringes eine oder mehrere größere Stahlkugeln in sehr raschem Tempo zum Ablaufen. Durch die sehr rasche Rotation werden die Kugeln an die

Innenfläche dieses RingeS mit großer Kraft angepreßt, und das dazwischen geleitete Mahlgut wird rasch, billig und sehr fein vermahlen.

Schornstein

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Abb. 583. Aeltester in Deutschland verwendeter Aementbrennofen

Auch bei. den Ofen ist man merkwürdigerweise über sehr viele großartige andere Konstruktionen zu dem ersten, oben beschriebenen Schachtofen zurückgekehrt, nur ist auch dieser bedeutend umgestaltet worden. Man verwendet jetzt vielfach als beste Ofenkonstruktion den kontinuierlichen, mechanisch entleerbaren Drehrostschachtofen. Der erste in Jüllchow zum Ze-mentbrennen verwendete Ofen be-■ stand aus einem eiförmigen Brennraum mit einer unten seitlich befindlichen Entleerungsöffnung und einem aufgesetzten Kamin, in dessen unterstem Teil sich die Füllöffnung des Ofens befand (2166. 583).

Sehr bald hat man gefunden, daß das verhältnismäßig sehr kleine Aufnahmevermögen dieses Ofens wesentlich vergrößert werden kann, wenn man auch den Schornstein mit Brenngut besetzt und diesem zugleich einen wesentlich weiteren Querschnitt gibt. So entstand der eigentliche Schachtofen, der lange Zeit als der den besten Zement ergebende Ofen galt und sogar dem kontinuierlich arbeitenden Ringofen vorgezogen wurde. Vielleicht hat aber gerade dieser so ökonomisch und kontinuierlich brennende Ringofen den Anstoß gegeben, den Schachtofen ebenfalls kontinuierlich zu betreiben. Man hat auch beim Schachtofen eine Unterteilung in Kühl-, Brenn- und Vorwärmeraum vorgenommen. Im Brmnraum wurde das Brennmaterial zugegeben, der hinter dem Brennraum befindliche Kühlraum sollte den größten Teil seiner Wärme an die Luft abgeben, die zum Brennmaterial im Brennraum gelangte, und die hier sich bildenden heißen Rauchgase sollten ihre Wärme so viel als möglich an die Beschickung des davor liegenden Vorwärmeraumes übertragen. Dadurch war eine weitgehende Ausnützung der in dem Brennmaterial enthaltenen Wärme gewährleistet. Es ist dies das Prinzip des Ringofens, nur wandert bei diesem das Feuer und damit der Brennraum, während das Brenngut festliegt. Beim Schachtofenbetrieb wandert das Brenngut, und zwar aus dem oberm Teil des Schachtes zu dem unteren Teil, während die Feuerstelle, der eigentliche Brennraum, an derselben Stelle bleibt, wie es auch beim Kühl- und Vorwärmeraum der Fall ist. Während aber beim Ringofen die Beschickung des Brennraumes mit Brennmaterial keine Schwierigkeiten macht, indem dieses einfach durch Löcher in der Decke des Ofens zwischen den Einsatz geschüttet wird, macht dies beim Schachtofen Schwierigkeiten. Diese wurden 1883 von C. Dietzsch behoben, indem er den Schacht des Schachtofens bajonettförmig gestaltete und später die Bajonette paarweise mit den oberen Teilen aneinander stellte, so daß ein Doppelofen entstand. Der wagrechte Teil des Bajonetts ist der Brennraum, wo die Kohle bequem mittels Schaufel auf das Brenngut gegeben werden kann, das nach Belieben aus dem oberen Teil des Bajonetts, dem Vorwärmeraum, zugleich Schornstein, in den Brennraum gezogen wird.

Alle diese mehr oder weniger komplizierten, kontinuierlichen und nicht kontinuierlichen Öfen wurden mit einem Schlage durch den aus Amerika gekommenen Drehrohrvfen (Abb. 584) über den Haufen geworfen. Es wurde festgestellt, daß der aus dem Drchrohrofen erzielte Zement wesentlich besser war, und weiter konnte diesem das gut gemischte Rohmaterial, ohne vorher geziegelt werden zu müssen, aufgegeben werden. Bei Benutzung des DrehrohrofenS konnte eine Zementfabrik mit dem zehnten Teil der sonst benötigten Leute betrieben werden. Eine Schattenseite war die Notwendigkeit, die Befeuerung des Ofens ständig zu beobachten und zu regulieren, ferner ein sehr hoher Brennmaterialverbrauch. Auch mit sehr hohen Anschaffungs- und Unterhaltungskosten ist zu rechnen. Man hat sich deshalb in letzter Zeit wieder mehr dem viel wirsschaftlicher arbeitenden kontinuierlich zu betreibenden Drehrost-Schachtofen zugewandt. —

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Nicht minder wichtig als der mechanische Teil der Jementfabrikation mit seinen schweren Maschinen, Zerkleinerungö- und Mahlanlagen ist deren chemischer und physikalischer Teil. Die sämtlichen Abbinde- und Festigkeilseigenschaften sind, abgesehen von einer richtigen Aufbereitung und Mahlung der Rohmaterialien und des Ie-mentklinkerS, in der Hauptsache abhängig von deren    'm

Abb. 584. Drehrohrofen

chemischen Zusammen-

setzung. Sowohl der Ingenieur als auch der Chemiker mußten deshalb zusammen arbeiten, und sie haben dabei glänzende Erfolge auf dem großen Gebiete der deutschen Zementindustrie errungen.

Die Verwendbarkeit des Zements ist eine außerordentlich vielseitige. Man unterscheidet Gießzement, rasch und langsam bindenden Zement. Er gibt mit Wasser angemacht und mit Sand versetzt einen leicht zu verarbeitenden, sehr hart werdenden wasserfesten Mörtel oder mit gröberen Zuschlägen, zum Beispiel Kies oder Schotter, den Beton. Ersterer, der auch durch Zusatz von Farbzement gefärbt werden kann, wird zu zahllosen Erzeugnissen der Jementwarenindustrie, zu Jemcntröhren, Sockeln, Badewannen, Krippen, Medaillons usw., letzterer zu Fundamenten, Brücken- und Wasserbauten, Talsperren, Hafenbauten und dergleichen, kurz zu allen Bauten, die früher aus Natursteinen verfertigt wurden, genommen. Die Zugfestigkeit des Zementmörtels mit i : 3 Sand beträgt nach 28 Tagen zwischen 16 bis 40 und mehr Kilogramm pro Quadratzentimeter. Die Druckfestigkeit beträgt in der Regel über das Zehnfache der Zugfestigkeit. Von Kohlensäure haltenden Wassern und ebenso von Magnesia enthaltenden Flüssigkeiten, wie zum Beispiel dem Meerwaffer, wird der Zement im allgemeinen leicht zerfressen. Man hat aber entdeckt, daß die koagulierten kolloidalen Substanzen, die dem Zement seine Wafferbeständigkeit geben, auch den in ihm enthaltenen kohlensauren Kalk vor den Angriffen dieser Agentien schützen können.

Der Zement schützt daö Eisen vor dem Rostigwerden und entrostet sogar bereits rostig gewordenes Eisen. Beide haben bei gewöhnlicher Temperatur ungefähr denselben Ausdehnungskoeffizienten. Aus diesem Grunde und wegen der hohen Zugfestigkeit des Eisens werden beide zusammen zu dem sogenannten Eisenbeton verwendet, der sich durch große Billigkeit und große Zug- und Druckfestigkeit auszeichnet. Sehr große und sehr hoch beanspruchte Brücken und andere große Bauten sind aus Eisenbeton hergestellt worden.

Unter Kunststeinen versteht man solche Steine, die im Gegensatz zum gewöhnlichen Ziegel infolge Verwendung besonders reiner und wertvoller Rohmaterialien Erzeugnisse mit besonderen, höheren technischen und künstlerischen Eigenschaften darstellen. Zu ersteren gehören die Erzeugnisse der feuerfesten Industrie, zu letzteren solche der eigentlichen Kunststeinfabrikation. Beide gehören zu der großen Gruppe der grob-keramischen Industrie (Keramostonwaren).

Die Verwendung feuerfester Erzeugnisse ist älter als die Verwendung gewöhnlicher Ziegel. Sie ist so alt wie die Verwendung von Feuer, da der Herd, auf dem das erste Feuer brannte, notgedrungen feuerfest, das heißt der zerstörenden Wirkung des Feuers Widerstand leistend sein mußte. Der Begriff „feuerfest" kann sehr verschieden ausgelegt werden, je nachdem man höher oder nieder temperiertes Feuer, dem das feuerfeste Material widerstehen soll, in Betracht zieht und je nachdem man die Veränderungen, die der betreffende Körper bei der Einwirkung erfährt, mehr oder weniger tolerant zuläßt. Es wurde deshalb der Begriff „feuerfest" durch Übereinkommen willkürlich festgelegt, und zwar so, daß dann ein Körper als feuerfest gilt, wenn seine Schmelzbarkeit über derjenigen des SegerkegelS 26 liegt. Segerkegel (Mb. 585) sind tetraederförmige

Vergleichskörper, deren Schmelzbarkeit durch ihre genau eingestellte chemische Zusammensetzung begründet ist. Auf dieser beruht auch in der Hauptsache die Schmelzbarkeit und Feuerfestigkeit der feuerfesten Erzeugnisse. Diese werden nach ähnlichen Methoden hergestellt, wie die gewöhnlichen Ziegel. Es wird dabei auf die Verwendung möglichst reinen, tonerdereichen Rohmaterials gesehen.

Abb.585. Gruppe vonSegerkegeln des Laboratoriums für Ton-iudustrie in Berlin

Man unterscheidet dabei Magerungs- und Bindemittel. Diese können wieder saurer, basischer oder neutraler Natur sein, je nachdem die Kieselsäure oder die Tonerde sich mehr geltend macht oder sich die Eigenschaften beider ausgleichen. Die Kieselsäure trägt zur Vergrößerung des Volumens bei, wenn das betreffende Material hohen Temperaturen ausgesetzt wird, die Tonerde zur Verringerung des Volumens. Wenn weder eine Volumenvergrößerung noch eine Volumenverkleinerung des betreffenden feuerfesten Erzeugnisses bei hoher Temperatur eintritt, spricht man von einem neutralen Schamottematerial. DaS Wesen der Erzeugung feuerfester Gegenstände, die Schamottefabrikation, besteht zunächst in der Auswahl und Aufbereitung geeigneter, gebrannter oder ungebrannter, künstlicher oder natürlicher, bei höchster Gebrauchstemperatur möglichst volumenbeständiger Magerungsmittel in solchen Korngrößen, die die dichtesten Gemische ergeben, sodann in deren Verkittung mittels hoch plastischen, reinsten Bindetons, in der Verformung dieser Masse mit nachheriger Trocknung und endlich in deren Verfestigung durch Brennen bei hoher Temperatur. Sehr häufig sind geeignete Magerungs- und Bindemittel enthaltende Mischungen bereits von der Natur in Form von Rohkaolin, mit Quarzkörnern gemischtem Ton und dergleichen, gegeben. In diesem Fall erübrigt sich eine getrennte Aufbereitung von Mage-rungs- und Bindemitteln und nachherige Vermischung, oder es macht sich nur die Beimischung des einen oder anderen Materials nötig. Diese Massen sind aber selten vollkommen und zweckentsprechend, sowohl was den Wert der Gemengeteile in feuerfestem Sinne, als was deren Mischungsverhältnis anbelangt. Bei den einer großen Beanspruchung unterliegenden feuerfesten Erzeugnissen wird deshalb fast stets die künstliche, getrennte Aufbereitung und Zusammensetzung der Gemengeteile vorgezogen.

Als hauptsächliche Magerungsmittel werden verwendet: reiner Quarz, Quarzit, gebrannter saurer oder basischer Ton, Kapselscherben der Porzellanfabriken, schlesischer oder böhmischer Schieferton, Brocken von gebrauchten feuerfesten Steinen und dergleichen. Als Bindeton eignen sich alle reinen, hochfeuerfesten, plastischen, kieselsäure- oder tonerdereichen Tone. Zur Aufbesserung seines Tonerdegehaltes schlägt man dem Ton tonerdereichen geschlämmten Kaolin, Bauxit und dergleichen zu. Als Brennöfen dienen alle in der Iiegelindustrie verwendeten Öfen, und für bessere Fabrikate direkt beheizte, verbundene oder nicht verbundene Öfen mit überschlagender Flamme oder Kammeröfen mit Gasfeuerung, zum Beispiel System Mendheim; in letzter Zeit auch Kanalöfen, die wegen ihres

geringen Brennmaterialverbrauchs, der leichten und billigen Bedienung und der Vermeidung von Ausschuß die Öfen der Zukunft sind.

Die Erzeugnisse der feuerfesten Industrie sind so wichtig, daß ohne sie die meisten anderen Industrien nicht oder nur unvollkommen bestehen könnten. Eö betrifft dies besonders die Eisen- und Stahlindustrie, die Emaillierindustrie, die Glas-, die keramische, die Gasindustrie, die chemische Industrie, die Zement- und Kalkindustrie, kurz alle mit Feuerungen arbeitenden Industrien. Die Schamotteindustrie ist ein Kind der Neuzeit und hat sich mit den immer größer gewordenen Ansprüchen der genannten Industrien in den letzten Jahrzehnten zu einem bedeutenden Umfang entwickelt.

Zu den Erzeugnissen der feuerfesten Industrie gehört außer den normalen und abnormalen tonerde- und kieselsäurereichen Erzeugnissen, letztere Silicasteine genannt, noch die große Gruppe dersäurefestenFabrikate. Bei diesen kommt es weniger auf hohe Feuerfestigkeit an als auf Volumenbeständigkeit bei erhöhter Temperatur (Temperaturbeständigkeit) und auf Widerstandsfähigkeit gegen starke Säuren. Zum Vermauern der Schamotteerzeugniffe wird feuerfester Mörtel verwendet, eine Mischung von ungefähr 3 Teilen feinsandigen Magerungsmaterials und i Teil Bindeton, die mit Wasser angerührt werden.

III

Die keramische Industrie

Von Prof. Dr. Eduard Berdel

Die Verarbeitung des Tones ist ein Teil der ältesten Kulturtätigkeit des Menschen. Man hat Bruchstücke von Töpfen gefunden, die mit hoher Wahrscheinlichkeit noch der Eiszeit angehören, ja von einigen Forschern sogar in deren frühe Perioden gesetzt werden. Interessant sind diese Reste deshalb, weil sie alle, mögen sie aus keltischen, germanischen, slawischen, gräko-italischen, ja auch orientalischen und mittelamerikanischen Gegenden stammen, eine auffallende Ähnlichkeit und Stilverwandtschaft zeigen. Die einfachen, großzügigen Formen, der erdige, schwach gebrannte Scherben, die primitiven dekorativen Techniken sind fast überall dieselben. Die Entwicklung der Keramik stellt sich also so dar, daß der Ursprung bei fast allen Völkern derselbe ist, daß dann erst m geschichtlicher Zeit mit dem Aufblühen nationaler Kulturen die Spezialitäten auch auf keramischem Gebiet entstanden, und daß wir heute auf der breiten Grundlage des von allen Völkern Erreichten mit den modernen technischen Mitteln weiter aufbauen.

Bei der Verarbeitung des Tones zu fertigen Stücken bestimmter Gestalt müssen wir folgende einzelne Aufgaben unterscheiden: die Mischung und Reinigung, die Überführung in formfeuchten Zustand, die Gestaltung, das Trocknen, das Brennen, die Verzierung mit farbigen Omamenten, daS Glasieren.

In der ältesten Zeit benutzte man Tone der jüngsten, oben liegenden Erdschichtungen, die durch jeden Regen, Wasserlauf usw. leicht in formfeuchten

Zustand übergeführt werden und heute noch zu Ziegeln, einfachen Töpferwaren und dergleichen Verwendung finden. Die Formgebung wurde durch Drücken, Kneten und Kleben bewirkt, ohne irgend ein mechanisches Hilfsmittel. So entstanden die einfachen, großzügigen Töpfe der vorgeschichtlichen Zeit. Das Erhärten des Gefäßes ließ man anfangs in tropischen Gegenden, wie dies bei Naturvölkern oft heute noch zu sehen ist, durch die Sonnenglut besorgen.

Einen gewaltigen Fortschritt bedeutet dann die noch in die vorgeschichtliche Zeit fallende Entdeckung, daß der im Feuer erhärtete, der gebrannte Ton nicht nur hart wie Stein wird, sondern an Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, Luft und überhaupt alle chemischen Einflüsse die meisten Gesteine sogar übertrifft. Man Kernte die Tongefäße brennen. An den Bau von Töpferöfen dürfen wir in dieser Urzeit natürlich nicht denken. Vielleicht hat man die oft ansehnlich großen Töpfe einfach mit glühender Holzasche bedeckt oder sie in diese eingegraben.

Einen großartigen Umschwung brachte weiterhin die in ältester geschichtlicher Zeit erfolgte Erfindung der Töpferscheibe. Sie scheint aus den alten Kulturländern Kleinasiens oder Ägyptens zu stammen, wenn wir von der ältesten Kulturepoche Chinas, beten Geschichte durch ihre Verquickung mit Sagen und Kaiservergötterung allzu unsicher ist, absehen. Die ältesten Töpferscheiben hatten jedenfalls eine ähnliche primitive Gestalt wie die heutigen einfachsten Töpferscheiben. Schon im Kapitel über Feuerungsanlagen (siehe Seite 34 dieses Bandes) ist darauf hingewiesen, daß die so hergestellten kunstvolleren Gefäße deS grauen Altertums in der ganzen Welt vielfach ein gemeinsames Zeichen p-j-* tragen, das Hakenkreuz, was jedenfalls auf eine Zentralstelle hinweist und sich sehr wohl auch auf die Erfindung der drehbaren Töpferscheibe beziehen kann.

Die Freude am künstlerischen Verzieren der Gebrauchswaren erwachte früh-zeitig. Die ersten Ornamente sind eingeritzt, gewöhnlich von geometrischen Motiven ausgehend. Ein weiterer Fortschritt war die Malerei mit aufgelegten andersfarbigen Tonen. Je nach dem Gehalt an färbenden Oxyden, die eigentlich eine Verunreinigung der an sich farblosen Tonsubstanz vorstellen, brennen sich die Töpsertone hellgelb, tiefgelb, rot, braun, grau und schwarz, wobei auch die klare oder rauchige Beschaffenheit des Feuers mitwirkt. Man drehte den Topf auf der Scheibe, machte dann einen andersfarbigen Ton zu zartem Brei an und benutzte ihn einfach als Farbe zum Aufträgen von Omamenten.

Mit der Zeit ternte man auch die Masse besser mischen und vorbereiten, ja ein einfaches Schlämmen, bei dem der Ton als feiner Brei gewonnen wurde, müssen die alten Griechen und Römer schon gekannt haben. Die Wände der Gefäße wurden dadurch glatter, und dies führte schließlich auch zum Polieren der Außenwände.

Einm markanten Entwicklungspunkt bedeutet nun die aus demselben Streben geborene Erfindung der Glasur. Nun erst wurden die Gefäße auch für Flüssigkeiten dicht; denn die Scherben in ihrem Jnnem dicht zu bekommen, blieb anderen Zeiten und — Tonen vorbehalten. Auch hier ist es unmöglich, Land und Zeit der Erfindung anzugeben. Eigentümliche Glasuren benutzten die Griechm,

Etrusker und Römer, die wir zu unserem allergrößten Erstaunen auch auf Töpfen auS der mittelamerikanischen Blütezeit finden. Ein intensiver und doch recht milder samtartiger Glanz bedeckt den schwarzen oder roten Ton. Den Glanz griechischer Waren haben die Archäologen als „Firnis" bezeichnet, die römischen Stücke aus der Kaiserzeit sind unter dem Namen Terra sigillata bekannt. Technisch ist es eine und dieselbe Erscheinung. Es sind hauchartige Glasuren, die etwa bei Ziegelbrandhitze erzeugt sind, und deren Herstellung uns nicht ganz klar ist. Denn die in neuere Zeit fallende Nacherfindung der Terra sigillata, die auf Politur beruht, hat mit der Glasur der antiken Ware nichts gemein. Vielleicht hat das neueste Pat.nt Heinecke,' die Verwendung feinsten TvnbreieS mit Zuckerlösung, das Richtige getroffen. Die genannten griechischen und römischen Waren, rot oder schwarz, oft in Kombination, sind manchmal noch mit gelblichweißer Schlickermalerei und mit den prachtvollsten Reliefverzierungen ausgestattet. Abb. 586 zeigt eine solche altgriechische Vase. Die Etrusker verstanden sogar schon, dieGla-surm undurchsichtig zu machen, also richtige Emails herzustellen, der Anfang der Majolikatechnik.

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Abb. 586. Griechische Vase

DieGlasurtech-nik hatte aber noch eine andere Errungenschaft zur

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Vorbedingung: den Töpferofen. Die Waren müssen im Brand frei stehen, höchstens von Flammen berührt, weil sie sonst anbacken und festschmelzen würden. Der älteste Töpferofen wird sich häufig nicht viel von unserem noch jetzt benutzten einfachen liegenden „Kasseler Ofen" unterschieden haben (2(66.587). Nur 587. Einfacher Töpferofen mit liegender Flamme die Terra sigillata-£)fen selbst

waren kompliziertere kleine Rundöfen mit fächerartiger Flammenverteilung.

Ein rein technischer Fortschritt ist dann die Vorrichtung zur mechanischen Vervielfältigung, die die römischen Terra sigillata-Fabriken einführten: Sie brannten aus Ton negative Formen mit vertieften Ornamenten, mittels deren sie die Ware beliebig oft, mit erhabenen Ornamenten bedeckt, ausdrücken konnten. Diese Fabriken hatten bereits ihre Zeichen, sogar Kontrollzeichen der Arbeiter.

In den Stürmen der Völkerwanderung ging die ganze hochentwickelte keramische Fabrikation der alten Kulturvölker Europas unter. Die Techniken gingen . verloren, und, was die ersten Germanenvölker, Franken, Alemannen usw. fabrizierten, erinnert wieder sehr an die Keramik der Urzeit. Und doch entwickelte sich aus diesen Anfängen eine blühende, gänzlich eigenartige und bodenständige Fabrikation: das germanische Steinzeug, das die Alten nicht kannten. Im späteren Mittelalter (etwa von 1200 ab) lernte man Tone kennen und verarbeiten, die älteren Schichten der Erdrinde, der Kreidezeit, und besonders der Tertiärzeit angehören. Sie besitzen gelbe, graue, auch braune Brennfarbe, sind hochplastisch und steif, halten sehr hohe Temperaturen aus und brennen sich nicht porös, sondern dicht und hellklingend wie Stein. Auch eine neue Art von Glasur wurde erfunden, deren Anwendung nur der hohe Steinzeugbrand gestattet: die Salzglasur. Im Stadium des stärksten Brandes wird Kochsalz in den Ofen, oft auch in die Feuerung geworfen. Es verdampft, und das Natron bildet mit der Kieselsäure und Tonerde des Scherbens eine harte, glänzende, äußerst dünne Glasur. Am Rhein, im Westerwald, in Siegburg (später auch in England) stand diese Fabrikation im sechzehnten und siebzehnten Jahrhundert in Blüte. Prächtige Krüge, perlgrau oder braun, dekoriert mit farbigen Gläsern, Schmälten genannt, meist blau und violett, sind damals in Deutschland entstanden. Abb. 588 zeigt an Beispielen den Typus dieser Gattung, die ebenfalls als unübertroffen in ihrer Art bezeichnet werden muß. Der „Kannenofen" hat noch heute seine alte primitive Gestalt. Die Feuerung befindet sich tief an der einen Stirnseite, das Feuer zieht sich der Länge nach unter dem Ofen hin, tritt durch Löcher in der Sohle in ihn hinein und schlägt oben aus den mit Platten verschließbaren Luken heraus. Abb. 589 führt uns in eine mittelalterliche Töpferei.

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Abb. 588. Ülheinisch-Westerwäldisches Steinzeug aus dem fünfzehnten und sechzehnten

Jahrhundert

Indessen war zur Zeit der Völkerwanderung im fernen Orient eine Blüte keramischer Fabrikation entstanden, die zum Feinsten gehört, was menschliche Kultur überhaupt geschaffen: das chinesische Porzellan. Chinesische Schriftsteller führen seine Erfindung bis auf 1800 Jahre v. Chr. zurück. Aber eingehende geschichtliche Forschungen können es erst im ersten Jahrhundert n. Chr. nach-weism. Der dichte „gesinterte" Scherben des Porzellans zeigt technisch einige Verwandtschaft mit dem Steinzeug. Doch ist diese Verdichtung beim Porzellan zu einer völligen Verglasung und Transparenz fortgeschritten, außerdem zeigt der Scherben rein weiße Farbe. Wie die Erfindung des Steinzeugs, so war auch die des Porzellans an die Entdeckung eines bestimmten Rohmaterials geknüpft: der Porzellanerde, des „Kaolins". Der Kaolin enthält die Tonsubstanz in fast chemisch reinem ungefärbtem Zustand. Transparent aber würde diese für sich allein im Brand nie werden, sondern nur trocken, hart und weiß. Nun ist es eine glückliche Fügung, daß der Kaolin, der durch Zersetzung von Feldspat und ähnlichen Gesteinen aus den älteren Schichten der Erdrinde entstanden ist, vielfach auf primärer Lagerstätte ruht und Reste von Quarz und Feldspat oft als feine Trümmer enthält, ein scheinbar unwesentlicher, aber doch höchst bedeutsamer Umstand. Diese Gesteinsreste sind cs, die dann bei gewaltigen Temperaturen (etwa 1400 Grad) das weiße Produkt durch ihre Schmelzwirkung transparent machen, so daß die Erfindung des Porzellans sicherlich auf solchen von der Natur gelieferten Mischungen beruht. Nachdem dies einmal erkannt war, kam man rasch dazu, solchen Kaolinen, und dies sind die meisten, denen die schmelzende Beimischung fehlt, sie in feinster Körnung zuzumischen (je etwa 15 bis 35 Prozent). Auch das Feinschlämmen des Kaolins oder der ganzen Mischung kam auf. Diese Massen sind sehr wenig plastisch, da der Kaolin locker und mager ist, und stellen bezüglich des Formens und Drehens die höchste Anforderung an die Geduld und Geschicklichkeit des „Porzellincrs". Ob die Chinesen

trotzdem die Masse frei auf der Scheibe aufdrehten oder damals schon Gipsformen zu Hilfe nahmen, in die die Masse eingepreßt und eingedreht wurde, sei dahingestellt. Mit Sicherheit findm wir Gipsformen erst im siebzehnten Jahrhundert in Frankreich. Vielleicht haben die Chinesen auch Formen aus gebranntem Ton benutzt, wie die römischen Toria-sigillata-Fabriken und die rheinischen Steinzeugtöpfer. Um die Plastizität zu erhöhen, ließen die Chinesen die formfeuchte fertige Masse längere Zeit lagern, wobei durch die eintretende Fäulnis kolloidale Stoffe sich bilden, die günstig auf die Plastizität einwirken. Sogar die Brmnfarbe wird hierdurch verbessert durch Zersetzung etwaiger Eisenverbindungen. Die modernsten Forschungen haben diesem Verfahren recht gegeben, und wenn auch das vierzig bis fünfzig Jahre lange Lagern, wie es die Chinesen ausübten, nicht übernommen wurde, so ist doch ein längeres Lagern oder „Mauken" allgemein üblich.

Nicht nur die Glasur, eine zum hohm Brand passende Kalk-Feldspat-Quarz-Mischung, wurde schon von den Chinesen mit allen möglichen feuerbeständigen färbenden Oxyden versetzt, man lernte auch auf den weißen Scherben malm und die klare Glasur über die Malerei aufbringen. Trotzdem die mechanischen und maschinellen Hilfsmittel die denkbar einfachsten waren und Wissenschaft und Chemie die komplizierten Vorgänge noch nicht durchdrungen hatten, wurden Stücke von unerreichter Schönheit hergestellt. Die Blütezeit des chinesischen Porzellans liegt um 1200 n. Chr.

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Abb. 589. Der Töpfer. Aus Abraham a Santa Claras „Etwas für Alle". 1699

Während die Chinesen ihr Porzellan in die Nachbarländer und schließlich nach Europa ausführten (die erste Kunde brachte 1295 Marco Polo), entstand in Europa eine blühendeFabrika-tion einer andersartigen w eißen Ware. Diese ist nicht transparent, nicht hochgebrannt; ihr Scherben ist der des einfachen Töpfergeschirrs, aber kalkhaltig und durch eine undurchsichtige weiße Glasur zugedeckt. Dieses Erzeugnis hat den Namen Majolika oder Fayence. Die Etrusker verfertigten bereits ähnliches. Die Majolika des Mittelalters stammt von den S.d.T.i.

Arabern, die die Anregung wohl von den Persern haben. In Spanien wie auch auf Majorka, von wo der Name „Majolika" hergeleitet wird, erreichte diese Kunst eine hohe Vollkommenheit. Die Glasur wird durch Jinnoxyd weißdeckend gemacht, und auf dieser Unterlage werden dann die mannigfaltigsten Verzierungen aufgebrannt. Hervorzuheben ist die Majolika- oder Fayencefabrikation zu Faenza und Florenz, zu Delft, sowie zu Nürnberg. Delft liebt blaue Malerei auf weißem Emailgrund, Italien gelbe und orangefarbige, Nordbayern mangan-violette Töne.

Vom siebzehnten Jahrhundert ab drängt die Entwicklung zur Nacherfindung des Porzellans. Dieses Bestreben zeitigte ein wichtiges Produkt der Neuzeit: das weiße Steingut mit durchsichtiger farbloser Bleiglasur, die den einfachen Töpfcrglasuren nachgebildet wurde. Die Fayence d’Oiron, auch Henri deux genannt, die im siebzehnten Jahrhundert in Frankreich hergestellt wurde, und von der wir fast nur Beschreibungen kennen, war sicherlich nichts anderes. DaS richtige weiße Steingut wurde im achtzehnten Jahrhundert in England von Sofia Wedgwood erfunden. Dieser hatte Steinzeug mit gefärbten Massen hergestellt, das so klingend und dicht ist, daß es als halbes Porzellan bezeichnet werden kann. Seine auf farbige Massen aufgelegten zarten weißen Pasten muß man fast Porzellanpasten nennen. Im Verfolg der Herstellung weißer Massen erhielt er das weiße Steingut, das sich vom Steinzeug durch weiße Farbe und porösen Scherben unterscheidet. Letzterer bedingt auch seine Verschiedenheit vom Porzellan. Zu seiner Herstellung werden möglichst weiß brennende Tone benutzt, denen bis zu sechzig Prozent reinen Quarzsandes zugemischt sind. Der Scherben wird hochgebrannt, die Glasur bei niedrigem Feuer aufgeschmolzen. An das Steingut lehnt sich heute die „Sanitätsware" an: Badewannen und dergleichen mit hochgebranntem Scherben, sowie die „Feuertonware", sanitäre Geschirre aus Schamottescherbcn mit weißem Beguß und hochgebrannter Glasur.

Einem Deutschen blieb endlich die Nacherfindung des Porzellans vorbehalten. Der Alchimist Böttcher (von König Friedrich August II. in goldener Gefangenschaft gehalten) stellte zuerst 1704 in Dresden braunes, tadellos gesintertes Steinzeug, ähnlich den englischen Waren, 1710 in Meißen aus sächsischen Kaolinen, die bisher als keramisches Material unbekannt waren, echtes Porzellan her. Neuerdings schreibt man seinem Mitarbeiter Tschirnhaus auch ein Hauptver-dicnst zu.

Der Aufschwung der Maschinentechnik im Anfang des neunzehnten Jahrhunderts und die wunderbare Entwicklung der Chemie in den letzten hundert Jahren wirkten dann in die Tiefe und Breite außerordent.ich auf die Keramik ein.

D i e G e w i n n u n g d e r T 0 n e, die sich in früheren Perioden der Erdgeschichte (besonders im Tertiär) meist aus wässeriger Suspension in Mulden usw. niedergeschlagen haben und heutzutage mehr oder weniger von anderen, neueren Schichten überdeckt sind, geschieht entweder durch Tagbau, seltener durch Schachtbetrieb. Zu erwähnen ist, daß solche Tone, die sich leicht in Wasser ausschlämmen, zum Beispiel der magere Kaolin, manchmal verrührt und als

Brei in mächtigen Druckleitungen aus der Grube herausbefördert werden.

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Abb. 590. Stehender Tonschneider

Dies,sowie das Abstechen mittels mächtiger maschineller Pflüge ist meist in Amerika üblich. Der etwas veraltete Reifenschachtbetrieb geschieht in der Weise, daß Schächte hin-abgetrieben werden bis auf die gesuchte Tonschicht; diese wird dann ausgestochen und die Höhlung trichterartig nach den Seiten erweitert, bis alles zusammenzustürzen droht und nach dem Verlassen tatsächlich niederstürzt. Sodann wird daneben ein neuer Schacht getrieben.

Die Aufbereitung des Tones, sowie auch seine Mischung mit den für die einzelnen keramischen Gattungen nötigen Zusätzen beansprucht wohl die meiste Arbeit, und gerade auf diesem Gebiet greift am intensivsten der moderne technische Auffchwung ein. Die meisten Tone, wenigstens die zu besseren Warm bestimmten Sorten, werden nicht direkt von der Grube weg verarbeitet, sondern werden auf weiten Halden dem Einflüsse des Winters oder des Sommers offen überlassen, manchmal läßt man sogar jahrelang die atmosphärischen Einflüsse auf sie einwirken. Dieses Auswintern oder Verwittem des Tones bewirkt, daß die Schollen aufgelockert werden, sich gleichmäßiger mit Wasser tränken, endlich, daß die gefürchteten Eisenkiese, die sich häufig darin finden, und die beim Brand bräunliche und schwarze Flecke verursachen, zu löslichem Vitriol oxydiert und herausgeschwemmt werden. Die so erhaltenen lockeren und gereinigten Massen können für gewöhnliche Zwecke oft direkt in den formfeuchten Zustand übergeführt werden. Dies geschieht durch Einsumpfen, indem in großen ausgemauerten oder auszementierten Behältern immer eine Lage Ton, mit Wasser und eventuell den nötigen Beimischungen, um die andere übergeschichtet und mehrmals herumgestochen wird. Ein hoher Grad von Gleichmäßigkeit wird dann zum Schluß gewöhnlich durch den Tonschneider erzielt, eine Maschine, Cte die Arbeit verrichtet, die in alter Zeit durch Treten und Kneten geleistet worden war. Der Tonschneider (Abb. 590) ist ein liegender oder stehender Schneckengang, der das aufgegebene Tongut vorwärts drückt gegen gekreuzte

und rotierende Messer, ähnlich wie dies bei der Fleischhackmaschine der Hausfrau der Fall ist.

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Abb. 591. Pulverisiermaschine

Umständlicher wird die Art der Aufbereitung in der Feinkeramik (Porzellan, Steingut, Feinsteinzeug). Hier wird der gewinterte Ton (der lockere Kaolin brauchtnichtun-bedingt zu wintern) zunächst getrocknet und gepulvert, weil das trockene Tonpulver sich

viel leichter gleichmäßig in Wasser auffchwemmt wie feuchte Stücke. Das Trocknen des Tones geschieht entweder in bedeckten Schuppen im Freien oder in Kammern, in die heiße, trockene Luft eingeleitet wird, während die mit Wasserdampf gesättigte durch künstliche Ventilation abgesaugt wird. Auch gewaltige rotierende, schräg liegende eiserne Trockentrommeln werden angewandt, die von heißer Luft durchstrichen werden und den oben aufgegebenen Ton kontinuierlich unten in trockenem Zustand abgeben. Das Mahlen des trockenen Tones findet statt entweder in großen eisernen Trommeln, in denen Stahlkugeln unaufhörlich rollen und alles zu Pulver zerschlagen, oder in Pulverisiermaschinen (Abb. 591), die den Ton erst durch Zahn-, dann durch Glattwalzen passieren lassen und ihn schließlich mittels Ventilatoren durch ein Trommelsieb jagen. Auch Kollergänge mit Laufrädern aus Stahl oder, wenn Eisen nicht mit dem Ton in Berührung kommen soll, aus Granit, mit Abbürstevorrichtungen versehen, werden zum gleichen Zweck angewandt, ebenso Desintegratoren, das sind Schleudermühlen, die im allgemeinen aus zwei ineinander steckenden und nach verschiedenen Richtungen rotierenden Trommeln bestehen, mit Schlagstäben an der Peripherie, an denen die Tonstücke zerkleinert werden. Die Zahl der Konstruktionen ist sehr mannigfaltig.

Der soweit vorbereitete Ton muß nun geschlämmt werden, um grobe Körner, Gesteinsreste usw. zu entfernen. Manchmal werden die notwendigen Bei-mischungm, Quarz und Feldspat beim Porzellan, Quarz und Kalkspat oder

wenig Feldspat beim Steinguts Schlämmkreide oder Mergel bei der Kachelfabrikation, schon hierbei mit verrührt und eingeschlämmt, meist aber werden diese Pulver erst in den fertigen geschlämmten Brei, den Schlicker, eingerührt. Das Tonpulver wird in großen horizontalen oder vertikalen Rührapparaten (Abb. 592) mit oft lauwarmem Wasser zu einem dünnen Brei angerührt, der dann durch Zickzack- oder Umkehrrinnen mit sanftem Gefäll abfließt und in den Behälter geleitet wird. Die groben Teile bleiben in den Rinnen sitzen. Abb. 593 zeigt eine solche Rinnenschlämmerei. Für weniger feine Zwecke schickt man den Tonbrei durch Siebe, am besten durch ein Schüttet- oder Naßtrommelsieb. Den geschlämmten Brei läßt man absitzen, zieht das überstehende Wasser ab, und nun muß der dicke Schlicker eventuell noch versetzt werden, das heißt die oben genannten pulverigen, mehlfeinen Zumischungen werden darunter gerührt. Das Pulvern von Quarz, Feldspat und dergleichen geschieht zunächst auch durch gewaltige Kollergänge, das Feinmahlen dann durch große Trommelmühlen, die innen mit Porzellansteinen, Quarzsteinen usw. ausgefüttert sind und das Mahlgut durch rollende Porzellankugeln oder Flintsteine zerschlagen. Das Versetzen geschieht durch ähnliche Rührapparate, wie sie vorhin genannt wurden, und nun gilt es, falls nicht der Brei selbst als Gießmasse verwendet werden soll, den steifen, homogenen Brei soweit von Wasser zu befreien, daß er in eine formgerechte Masse verwandelt wird. Dies letztere geschah früher und geschieht in einfacheren Betrieben (zum Beispiel Kachelfabriken) noch heute durch Verdunstenlassen an der Luft, in Kombination mit der filtrierenden Wirkung eines porösen, sandigen Bodens, den man dem weiten Bassin gegeben hat. Die fertige Masse wird dann ausgestochen und im Massekeller gelagert. Da diese Methode nur im Sommer möglich ist, müssen große Vorräte für die Winterzeit aufgestapelt werden. In den meisten Betrieben der Feinkeramik dagegen bedient man sich heute, falls nicht für geringeren Bedarf künstliches Eintrocknen stattfindet, der Filterpresse zum Abpressen des überschüssigen Wassers Abb.592. Rührapparat(Schlämmquirl)voiiA.Reißmann,Saalfeld

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Abb. 593. Rinnenschlämmerei der Staatlichen.Porzellanmanufaktur in Berlin

(Abb. 594). Der dicke Schlamm wird in Filterpressen zu einzelnen Kuchen gepreßt.

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Eine ganz moderne Art der Reinigung ist die „E l e k t r 0 0 s m 0 s e' des Tones, bei der der dünne Schlämmbrei durch einen Gleichstrom in kolloidale und pulverige Teile geschieden wird. Die kolloidale Tonsubstanz wird an den einen Pol, der eine große mit Blei belegte Walze ist, fest angesaugt, so daß sie direkt formgerecht wird; die Sand- und Erzteilchen sinken ab und bleiben Boden des Gefäßes sitzen (Patent Graf Schwerin).

Bevor die formgerechte Masse zu Gefäßen usw. verarbeitet wird, ist es nötig, sie zur Entfernung eventueller Hohlräume innig zusammenzuschlagen

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und zu kneten, was vielfach durch Masseschlagmaschinen geschieht. Die nächste Aufgabe ist die Formgebung, die fast stets gleichzeitig verbunden ist mit der mechanischen Vervielfältigung der Form nach folgenden Methoden: i. das freie Aufdrehen auf der Scheibe; 2. das Eindrehen und Einpressen in negative Formen, die meist aus Gips hergestellt sind;

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3. das Drehen mit Schablonen; 4. das feuchte Pressen in Metallformen und das Stanzen; ^.daSTrok-kenpreffen in Metallformen; 6. das Gießen.

Abb. 595. Freres Aufdrehen. Oben rechts die Schablone

Das freie Auf-drehenstellt Abb.syf dar, während 9166.596 eine moderne Dreherspindel zeigt. Das Eindrehen hat folgenden Gang: DaS Modell wird als Zeichnung entworfen, sodann in Ton frei aufgedreht oder, falls es sich um Figuren usw. handelt, mit Stichel und Modellierholz modelliert. Um das fertige Modell wird dann die Gipsform gegossen, die aus haarscharf zusammenpassenden Teilstücken besteht. In die Gipsform, die auf der Töpferscheibe steht, wird ein roh aufgedrehter „Hubel" oder Masseklumpen gepreßt, die Scheibe gedreht und mittels eines Schwammes die Wand angedrückt. Handelt es sich um Figuren, so werden die einzelnen Teile ausgedrückt und mit Schlicker zusammengekittet. — Das Drehen mittels Schablone erfolgt derart, daß zum Beispiel zur Ausführung eines Tellers der Hubel über eine Gipsform geschlagen wird, die das Innere des Tellers ausformt, während die äußere Gestalt durch die Schablone eingedreht wird (2166. 597). Das feuchte Pressen in Metallformen wird besonders für Ofenkacheln und Schamottewaren (siehe später) angewandt. 2166. 598 zeigt eine Presse für Schamottekapseln, Untersätze und dergleichen. Man preßt heute Muffeln in einem Stück. Der Betrieb geschieht vielfach von Hand, indem die Spindel oben mit Schwung in rotierende Bewegung versetzt wird. Doch kennt man auch

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Pressen^ bei denen der Schwung durch Friktwnsan-trieb (Abb. 598) erfolgt, endlich auch solche, die mit hydraulischem Druck betrieben werden. Das Stanzen findet hauptsächlich Anwendung in den Betrieben, die die kleinen Porzellankörper für elektrotechnische Zwecke, Isolatoren usw., Herstellen. Die Matrizen bestehen aus Stahl, die Auslösung des einstellbaren Kniehebeldruckes erfolgt meist durch Kurbelpressen; die Stanzmasse wird aus trockenem Massepulver (Porzellanmasse), Wasser, fettem öl und Mineralöl in Mischmaschinen zu krümeliger Beschaffenheit verarbeitet. Von höchster Bedeutung für die Fabrikation keramischer Platten gestaltete sich ferner das Verfahren des Trockenpressens. Trockenes Tonpulver, das niemals trocken im wissenschaftlichen Sinn ist, sondern stets noch mehrere Prozent Feuchtigkeit enthält, wird durch Druck zu jeder beliebigen Form ebenso haltbar zusammengepreßt, als wenn es feucht geformt und nachher getrocknet wäre. So sind,

Atb.zyö.Dreherspindelmit besonders für Steinzeugplatten, deren Ton nicht mit Schablone von A. Reiß-mann in Saalfeld

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anderen Beimischungen versetzt zu werden braucht, große keramische Fabriken entstanden, die fast ohne einenTropfenWasser arbeiten. Das Schlämmen wird ersetzt durch trockenes Sieben mit Windsichtung. Das Pressen geschieht in der Art, daß man das trockene Pulver in die eiserne Form, deren Rahmen von der Grundplatte weggeklappt werden können, einschüttet, den Stempel aufsetzt und Spindel- oder hydraulischen Druck zweimal wirken läßt; erst etwa 30 bis 50, dann 180 bis 200 Atmosphären. Auch die Wandplatten aus Steingut werden alle trocken gepreßt. — Das Gießverfahren für bessere Waren endlich ist mit die einfachste und praktischste aller Methoden der Formgebung. Es ist erst in der Mitte des neunzehnten Jahrhunderts aufgekommen, und zwar in Frankreich. Man benutzt hierzu ebenfalls eine negative Gipsform, die gewöhnlich aus mehreren genau passenden Stücken sich zusammensetzt. In diese Form gießt man die Masse (Porzellan,

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Steinzeug oder Steingut) in Form eines steifen, gemischten Breies bis zum Rand und gießt, wenn die Wände sich festgesaugt haben, wieder aus.

Abb. 597. Drehen mit Schablone

Viele Tone lassen sich

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Tiere aus Steinzeug. Angefertigt in der Keramischen Fachschule in Höhr

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durch geringfügigen Sodazusatz schon mit wenig Wasser flüssig, „gießfähig" machen, so daß dieses „Sodagießverfahrcn" besondere Bedeutung erhielt.

Alle Stücke, besonders aber die künstlerischen Waren, müssen nochmals verputzt und retuschiert werden (Abb. 599), fehlende Teile müssen mit Schlicker angeklebt („garniert") werden usw. Erst dann werden die Sachen zum langsamen Trocknen aufgestellt, wobei vielfach große Trockenräume, von heißer Lust durchstrichen und mit Ventilatoren versehen, angewendet werden.

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Abb. 598. Kapselpreffe

Was nun das Brennen der Tonwaren anlangt, so ist es bei den meisten besseren Klassen ein doppeltes, ja sogar, wenn Malereien aufgebrannt werden, ein drei- und mehrfaches. Moderne bessere Waren werden entweder zunächst schwach und porös gebrannt („verglüht"), wie Porzellan und Feinsteinzeug, hieraus mit Glasur versehen und dann bei hoher Temperatur fertig „gut" gebrannt, oder aber sie werden im ersten Feuer ohne Glasur fertig gebrannt (zum Beispiel Steingut), und dann nach dem Bedecken mit Glasur in schwächerem Feuer „glatt" gebrannt. Dazu kommt noch, daß die Farben, die unter der Glasur sitzen, vor dem Glasieren aufgebracht und meist nochmals für sich angeglüht werden, bevor der Glasurbrand kommt.

Um all diese modernen Techniken zusammenfassend schildern zu können, müssen wir unserem Gang durch die Fabrikation etwas Gewalt antun. Wir betrachten die £>fm zuletzt und nehmen an, unsere Ware hat einen Brand schon hinter sich und soll nun mit Unterglasurfarben und Glasur versehen werden.

Die Herstellung der Unterglasurfarben, wie der keramischen Farben überhaupt, ist meist zu einem eigenen Fabrikationszweig geworden.

Die fertigen Unterglasurfarben setzen sich in der Regel zusammen aus zwei Prinzipien: färbendes Oxyd oder Oxydgemisch und verkittende, halb verglasende Beimischung. Die Mischungen werden feinst vermahlen, meist in Kugelmühlen, dann getrocknet und gebrannt. Nach dem Brennen, das gewöhnlich in keramischen Ofen vorgenommen wird, erfolgt nochmals allerfeinste Mahlung und Waschung.

Das Aufträgen geschieht auf den porösen, einmal gebrannten Scherben (selten auf trockene, ungebrannte Stücke). Statt der mühsamen Handarbeit und des Pinselnö hat man hier ebenfalls mechanische Verfahren eingeführt, die zur genauesten Vervielfältigung dienen. Hierzu gehört vor allen Dingen das Drucken,

das Auffpntzen (eventuell mit Schablone) und das Photographierm.

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Abb. 599. Der Bossierer (Retuschör)

Sind die Unterglasurfarben aufgetragen, so müssen sie in schwachem Feuer angeglüht werden, worauf die Waren dann mit Glasur bedeckt werden. Übrigens kommt es auch vor, daß das Glasieren direkt erfolgt, ohne die Farben nochmals anzuglühen. Bei bet. nun folgenden Arbeit haben wir ebenfalls zweierlei zu unterscheiden: die Herstellung der Glasur und das Glasieren selbst. Die Glasur ist nichts anderes als eine Mischung solcher Körper, die im Feuer zum Glas zusammenschmelzen. Diese Mischung muß in feinster Mahlung als Pulver das ganze Gefäß gleichmäßig bedecken, bevor es in den Schlußbrand kommt. Auch die Herstellung der Glasurmischung ist vielfach zu einer eigenen Fabrikation geworden, besonders die Herstellung solcher Glasuren, die selbst vor ihrer Vermahlung schon zu Glas geschmolzen werden mußten. Die älteste auf uns aus früherer Zeit überkommene Glasur ist eine Mischung von Mennige (Bleioxyd) und Quarz, wie sie heute noch für die gewöhnliche Töpferware verwendet wird. Sie wird entweder trocken auf die feuchte Ware aufgesiebt oder mit Wasser zu einem dünnen Brei angerührt und über die Ware gegossen. Für niedrigen Glasurbrand (zum Beispiel auch Steingut) benutzt man heute noch bleihaltige Gläser, für höheren Brand (zum Beispiel Porzellan und Steinzeug) werden Mischungen von Feldspat, Kalk, Quarz und Kaolin verwendet.

Am schwierigsten gestaltet sich die Herstellung moderner Steingutglasuren. Sie bestehen aus Alkalien, Kalk, Bleioxyd, Quarz und Borsäure, denen noch mehr oder minder Kaolin zur Seite tritt. Da zum Glasieren der porösen Waren das Glasurpulver fein in Wasser zerteilt sein muß, da aber außerdem mehrere der angeführten Bestandteile sich in Wasser lösen würden, so ist man gezwungen, die ganze Steingutglasur trocken zu mischen, zum Glas zu schmelzen

(zu „fritten") und dann erst naß zu vermahlen, wodurch der brauchbare Brei entsteht.

DaS Fritten der Gläser, die in Pulverisiermaschinen trocken gemischt worden sind, geschieht auf verschiedene Art. Entweder werden sie in großen Kapseln im Ofen mitgeschmolzen oder — ähnlich der Arbeit der Glasfabriken — in Wannenöfen geschmolzen und in glutflüssigem Zustand seitlich herausgelassen, um sie in Wasser abzuschrecken und zu zersprengen; oder sie werden in die überaus bequem zu handhabenden kontinuierlichen Fritteöfen mit Tropftiegeln (Abb. 6oo) eingebracht, die das geschmolzene Glas unten durchtropfen und direkt in Wasser fallen lassen. Durch das Wasser wird das glühmde Glas dermaßen zersprengt, daß es gleich in die Mühle gegebm werden kann, ohne vorher einen Kollergang passieren zu müssen.

Einfacher gestaltet sich die Herstellung der Porzellan- und Steinzeugglasuren für höheren Brand. Hier ist eine Frittung nicht nötig, sondern nur eine feinste Mahlung, die in großen Kugelmühlen vorgenommen wird.

Soll die Glasur gefärbt werden, so werden färbende, feuerbeständige Oxyde mitgemahlen, beziehungsweise mit eingefrittet. Sehr schöne Effekte erzielt man mit farbigen Glasuren auf Steingut, Steinzeug und Porzellan, auch auf einfachen Töpferwaren, dadurch, daß man die Glasur so leichtflüssig macht, daß sie im Brande nicht nur schmilzt, sondern an der Oberfläche der betreffenden Ware herabfließt. Diese modernen „geflossenen" oder „geflammten" Glasuren sind äußerst beliebt. Unsere Kunstbeilage zeigt zwei Steinzeugstücke mit solchen Glasuren von der Staatl. Keramischen Fachschule in Höhr bei Koblenz, von denen besonders der Bussard mit seiner beim Original flammend roten Glasur interessant ist.

Das AufbringenderGlasur auf die poröse Ware, das „Glasieren", erfolgt entweder durch Eintauchen in den Glasurbrei oder durch Anspritzen mit Aerographen oder ähnlichen Apparaten, bei Platten auch maschinenmäßig, indem sie auf einem Band ohne Ende die Spritze passieren.

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Die so glasierten Waren werden nun getrocknet und sind jetzt reif für den letztm Brand. Waren, die überhaupt ke'ne Glasur erhalten, zum Beispiel unglasierte Porzellanfiguren, werden „Biskuit" genannt, allerdings unlogisch, da es gerade die glasierten Sachen sind, die meist unbedingt „zweimal gebrannt" werden müssen, was bei den unglasierten prinzipiell gar nicht einmal nötig ist. — Das Einsetzen und Brennen ist die letzte Aufgabe, die uns obliegt. Die meisten Warm werden, um sie vor Flugasche und festen Rauchteilchen zu schützen, in feuerfesten Kapseln in den Ofen gesetzt, deren Fabrikation Abb.üoo. Fritteofen mit Lrvpftiegel

ebenfalls einen wichtigen Spezialzweig bildet.

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Die Öffnung, durch die das Einsetzen erfolgte, wird mit Schamottesteinen und Schamotteschlicker zugemauert. Stets aber läßt man durch diese Mauer ein oder mehrere Schaurohre aus Scha-

Abb. 6oi. Querschnitt und Längsschnitt einer Scharffeuermuffel    motte herausragen,

die außen mit einem

Glimmerplättchen oder mit Marienglas verschlossen sind und so eine Beobachtung der Glut gestatten. Die Höhe der Temperatur, beziehungsweise die Beendigung des Brandes hat man bis vor etwa vierzig Jahren allgemein direkt nach der Helligkeit der Glut abgeschätzt, wozu noch das Probeziehen von Probe-scherbchen kam, um die fortschreitende Wirkung des Brandes zu beurteilen. Heute beobachtet man das bei verschiedenen Temperaturen erfolgende Nieder-• schmelzen der Sinter- oder Segerkegel (vgl. Seite 81 und 603 dieses Bandes) durch die Schauröhren und baut auch oft ein Pyrometer ein, dessen Leitungsdrähte beliebig weit geführt werden, so daß man von überall aus den Fortgang des Brandes am Galvanometer ablesen kann. Auch optische Pyrometer, die die Temperatur genau nach der Helligkeit der Glut bestimmen lassen, sind im Gebrauch.

Die in der Feinkeramik gebräuchlichen Ofensystcme können wir auf folgende Typen zurückführen: 1. die Muffel, 2. den Ofen mit durchgehendem Feuer, 3, den Ofen mit überschlagender Flamme ein-, zwei- und dreietagig, 4. den Ringofen, 5. den Kanalofen. — Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß die Feuerung mit Generatorgas seit den siebziger Jahren des vorigen Jahrhunderts eingeführt und heute von größter Bedeutung geworden ist, und zwar für Grob-wie Feinkeramik.

1. Die Muffel ist ein -feuerfester geschlossener Raum, dessen Stirnwand nach dem Einsetzen vermauert oder mit einem Deckel verschlossen wird. Das Feuer geht um diesen Kasten herum und wird durch den Schornstein abgezogen. Abb. 601 zeigt die Schnitte einer Scharffeuermuffel. Die Muffeln haben oft eine Größe bis zu 20 Kubikmeter. Die Muffel gestattet ein sauberes Brennen, da die Ware vor der Berührung der Flammen, der Flugasche usw. geschützt ist. Sie wird verwandt für feine Töpferware, Steingutglasurbrand, Kacheln und Majolika, zum Verglühen des Porzellans, sogar zum hohen Garbrand des Porzellans, bis zu 1400 Grad und höher.

2.    Die Ofen mit durchstreichenderFlamme sind entweder liegende (Kasseler Ofm) oder stehende (alter Steingutofen, siehe Abb. 602), Aus den Feuerungen, die zu acht bis zwölf um den Ofen verteilt sind, tritt die Flamme unten in den Ofen und entweicht oben nach dem Schornstein. Der Ofen ist mit einem Mantel mit Zugangslöchern umgeben, um den Ofenraum vor Verunreinigungen durch Kohle und Staub zu schützen und den erforderlichen Zug nach dem Kamin zu erzeugen. Solche Ofen mittlerer Größe haben einen Durchmesser von etwa 4,5 Meter, der Mantel hat ungefähr eine Höhe von 10 bis 12 Meter. In allen Ofen, die der Flamme Durchtritt gestatten, müssen die Waren in Kapseln eingesetzt werden.

3.    Die Ofensysteme mit überschlagender Flamme sind die verbreitetsten und wichtigsten. Da durchstreichendes Feuer den Ofen ungleichmäßig erhitzt, weil alle Wärme nach oben drängt, und da bei dieser Art Feuerung sehr viel Hitze verloren geht, bemühte man sich, die Flammen von der Decke wieder niederschlagen und im Boden verschwinden zu lassen, von wo aus sie zum Kamin abgeleitet werden. Notwendig zum richtigen Funktionierm ist ein starker Zug, um die Flammen zu diesem unnatürlichen Weg zu zwingen. Bei den einfachsten Konstruktionen dieser Art kommt die Flamme an der einen Längsseite des im Grundriß rechteckigen Ofens hoch, schlägt über eine feuerfeste Mauer („Feuerbrücke") hoch und wird an der gegenüberliegenden Seite wieder in die Tiefe gezogen, von wo sie durch Kanäle dem Schornstein zugeführt wird. In dieser Art sind zum Beispiel die Kammern des Gasringofens der Staatl. Porzellanmanufaktur in Berlin eingerichtet. Auch manche Steinzeugöfen sind in dieser Art konstruiert. Häufiger aber sind die Rundöfen mit überschlagender Flamme, die für Steingut eine Etage, für Porzellanbrand aber, dessen Abgase viel heißer sind und zum Verglühen benutzt werden können, zwei-, drei-, ja sogar, wmn die Feuerungen sehr großer Ofen selbst nochmals eine eigene Etage bilden, auch vieretagig sein können. Abb. 603 stellt einen solchen dreietagigen Porzellanofen der Staatl. Porzellanmanufaktur zu Berlin dar, dessen Etagen eine lichte Höhe von 2,78 Meter, 2,25 Meter und 4,06 Meter besitzen. Die Feuerungen solcher Ofen liegen zu sechs bis zehn an der Peripherie verteilt. Die Führung der Feuergase erfolgt in nachstehend beschriebener Weise. Die Flammen gehen an dm Seiten rundum über Feuerbrücken hoch, werden von der geschlossenen Decke wieder durch die Löcher der Ofensohle in den Bodm herabgezogen und in den Wänden durch Kanäle hochgeleitet in den zweiten Ofenraum, dm sie dann gerade durchstreichen.

Abb. 602. Mantelofen mit aufsteigender Flamme

Falls Porzellan gebrannt wird, werden unten im „Gutbrand" etwa 1400 Grad erzeugt, oben im zweiten Raum etwa

900 Grad, was gerade für den ersten „Verglühbrand" des Porzellans hinreicht. Die ferneren Abgase werden dann gewöhnlich zum Trocknen benutzt. AlS Feuerungsmaterial wird manchmal auch heute noch Holz verwendet, meist aber Steinkohlen oder Mischungen von Steinkohlen und Braunkohlen, wenn auch in Zeiten des Kohlenmangels viele Fabriken zu Holz zurückgreifen.

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Abb. 603. Porzellanofen der Staatlichen Porzellan-manufaktur in Berlin

4. Die Ringöfen haben sich in der feinkeramischen Industrie nicht so einzuführen vermocht, als dies in der Ziegelindustrie der Fall ist. Die Temperaturen, die in dem Ringofen der Staatl. Porzellanmanufaktur in Berlin erzeugt werden,sind ungeheuer: oft bis etwa 1500 Grad. Durch das lange Vorwärmen und langsame Abkühlen, das solche Ringöfen möglich machen, ist dieses System das einzige, das Porzellanwarcn mit dicken Scherben oder von großen Dimensionen zu brennen gestattet. Außerdem ist das Brennen äußerst sauber und leicht regulierbar.

5. Der Kanal ofen endlich, bei dem die Waren auf Wagen der Scharffeuerstelle zugeführt werden, ist ebenfalls nicht in dem Maße in der Feinkeramik vertreten wie in der Iiegelindustrie und in den Fabriken feuerfester Produkte. Gleichwohl hat er auch hier bereits Eingang gefunden, besonders für Sanitätsware und Feuertonware.

Je nachdem der Ofeninhalt überschüssige Luft, brennbare („reduzierende") Gase oder festen Rauch und Ruß oder neutrale Gase (Kohlensäure und Stickstoff) enthält, werden die Färbungen der Scherben und der Glasur verschieden. Weißes Porzellan muß in bestimmten Brennzeiten stark reduzierend („rauchig") gebrannt werden, um das gelbe Eisenoxyd, das in allen Rohmaterialien enthalten ist, in bläuliches, beziehungsweise grünlich-graues Oxydul zu verwandeln, das in geringen Mengen dann weiß wirkt; Steinzeug, klar gebrannt, wird gelb, rauchig gebrannt, grau bis schwarz; kupferoxydhaltige Glasuren werden im klaren Feuer giftig grün, im rauchigen leuchtend rot („Chinarot"); uranhaltige Gläser werden in lufthaltigem Brand gelb, in reduzierendem schwarz; Unterglasurfarben vertragen vielfach Rauch überhaupt nicht usw. Die prächtigste Feuerkunst ist neben der Darstellung des genannten „Chinarot" sicherlich die Herstellung der in tausend Metall- und Jrisreflexen schimmernden Scharsseuerlüster, die aus der noch glühenden, aber schon bis zur Erstarrung abgekühlten oxydhaltigen Glasur durch starke Rauchentwicklung erzeugt werden.

Die Ausglasurmalerei mit „Schmelzfarben" wird aus der fertigen Ware nachträglich aufgebracht und bei niedriger Temperatur in Muffeln eingebrannt. Diese Malerei mit Schmelzfarben ist seit alters besonders auf Meißener Porzellan ausgeübt, wird aber auch zur Dekoration von Steingut, Steinzeug und Töpferwaren verwendet. Die Herstellung der Farben geschieht analog der Darstellung der Unterglasurfarben, nur daß der verkittende Bestandteil, der „Fluß", der den Oxyden, den „Farbkörpern", zugesetzt wird, hier äußerst leicht schmelzbar sein muß. Dieser Fluß besteht aus Blei-Borsäure-Kieselsäure-Gläsern. Die fertige Farbe muß äußerst fein gemahlen werden, wird dann eingetrocknet und ist nun so weit fertiggestellt, daß sie in den Handel gebracht werden kann. Das Aufträgen auf die glatten Glasurflächen geschieht unter Verwendung von Terpentinöl, das zum Teil durch Verdunsten eingedickt wurde. Die Mittel zum mechan sehen Aufträgen, Vervielfältigen usw. sind die gleichen wie bei der Unterglasurmalerei. Auch kombiniert man pulverig gefällte Edelmetalle (zum Beispiel Gold) mit solchen Flüssen; durch nachfolgendes Polieren erhalten diese Dekore schönen Metallglanz, falls sie nicht schon selbst, wie zum Beispiel „Glanzgold", als glänzendes Häutchen die Muffel verlassen.

IV

Die Glasfabrikation einschließlich des Mosaiks und des Emails

Von Dr. Bernhard Müller

Die Geschichte des Glases hat ein sehr hohes Alter aufzuweisen. Auf Wandgemälden in den Königsgräbern zu Beni Hassan und Theben aus der Zeit der achtzehnten Dynastie (etwa 1500 v. Chr.) sehen wir Glasbläser mit der Pfeife abgebildet (Abb. 604). Aus dieser und der folgenden Zeit stammen aber auch schon Glasfunde, die von einer hochentwickelten Technik der ägyptischen Glasfabrikation zeugen. Allem Anscheine nach darf den Ägyptern auch die Erfindung der Kunst, Glas zu machen, zugeschrieben werden, die hierzu wohl durch die bei der Metallgewinnung aus den Erzen nebenbei entstehenden Schlacken, das sind glasartige Körper, oder durch die bereits in frühester Zeit bekannte Technik des Glasierens von Ziegeln und Tongefäßen angeregt wurden. Von ägyptischem und phönizischem Glas aus alter Zeit berichten uns Homer, Herodot, Plinius und andere. Wenn auch nach Christus in Rom, hierauf in Byzanz und Venedig, ferner in Deutschland, Böhmen und Frankreich die Glasfabrikation zu hoher

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Abb. 604. Aegpptische Glasbläser. Nach einem Wandgemälde aus Bein Hassan

Blüte sich erhob, so konnte sie sich aus dem eigentlichen Kleingewerbe zur Großindustrie doch erst in den letzten Jahrzehnten durch die technischen Fortschritte entwickeln.

Glas im allgemeinen besteht seiner chemischen Zusammensetzung nach aus Kieselsäure, Alkali (Kali oder Natron) und Kalk oder Blei. In früherer Zeit konnte nur durch Empirie ein mehr oder minder brauchbares GlaS hergestellt werden. Dank den gewaltigen Fortschritten der Chemie, die dem nach ängstlich geheim gehaltenen Rezepten betriebenen Gewerbe eine wissenschaftliche Grundlage gegeben hat, lassen sich heutzutage Gläser herstellen, die vermöge ihrer chemischen Zusammensetzung den an sie gestellten Anforderungen bezüglich Reinheit, Härte, Widerstandsfähigkeit, Glanz, Farbe usw. voll entsprechen. Unsere ausgezeichneten Mikroskope, Fernrohre, photographischen Apparate und anderm optischen Instrumente verdanken wir der Kenntnis, inwiefern durch Einführung von Phosphorsäure, Borsäure, Bleioxyd, Iinkoxyd, Baryt in das Glas dessen Lichtbrechungsvermögen und Farbenzerstreuung beeinflußt wird. Während ursprünglich die Färbung der Gläser durch zugesetzte farbige Schlacken oder Erze hervorgerufen wurde, wobei wegen deren schwankender Zusammensetzung bei einer zweiten Schmelze nur schwer derselbe Farbenton getroffen wurde, erhält man heutzutage mittels der auf chemischem Wege gewonnenen, einheitlich zusammengesetzten färbenden Oxyde sehr leicht Gläser von jeder gewünschten Farbenabstufung: Kupferoxyd färbt blaugrün, Chromoxyd grün, Kobaltoxyd blau, Manganoxyd violett, Schwefelverbindungen und Silber gelb, Selm, metallisches Gold, Kupfer rot (Rubingläser); Zusatz von Knochenasche, Kryolith, Flußspat, Iinnoxyd liefert durchscheinende bis undurchsichtige Gläser: Opalglas, Beinglas, Milchglas.

Die Rohmaterialien, aus denen Glas gewonnen wird, also Sand, Kalk, Mennige, Soda, Glaubersalz, Pottasche, färbmde Oxyde usw., werdm in bestimmtem Verhältnis gemischt und dieses „Gemenge" in einem Ofm niedergeschmolzen, wobei sich die Kieselsäure (Sand) mit Alkali und Kalk verbindet und Glas liefert. Der Ofen, sowie die Schmelzgefäße sind wegen der

zum Niederschmelzen des Gemenges erforderlichen großen Hitze aus bestem, feuerfestem Material gebaut. Abb.6n; stellt einen Ofen aus dem sechzehnten Jahrhundert dar. Die Feuerung ist noch die denkbar einfachste; das getrocknete Holz wird auf der ebenen Sohlet des Schmelzofens verbrannt, wobei wegen ungenügenden Luftzutrittes der ganze Ofen wie seine Umgebung mit dickem Rauch erfüllt ist. Der Ofen besteht aus drei Abteilungen. In dem Raum B sind die Schmelzgefäße K, die sogenannten Hafen, aufgestellt, die durch die auö A emporsteigenden Flammen erhitzt werden. Vor jedem Hafen liegt ein Arbeitsloch D, durch das das Glas entnommen wird. Ist ein Glas fertiggestellt, so kommt es zur Abkühlung in den Raum C. Diese

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9lt>6.605. Glasbläserei im sechzehnten Jahrhundert

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höchst unrationell arbeitenden Ofen wurden durch die Kohlenfeuerung auf Rosten nur unwesentlich verbcff rt. Abb. 606 stellt einen modernen Glasschmelzofen dar. Hier entnimmt der Glasbläser durch die Öffnung d das in den Hafen B geschmolzene Glas. Das größte Verdienst um die Glas-fabrikation hat sich der im Jahre 1904 verstorbene Fried-rich Siemens erworben, indem er die Gasheizung und die Regeneratoren oder Wärmc-speicher bei dm Glasschmelzöfen ein-

Al'b.üoü. Glasschmelzofen vv» Nehse mit RekuperativgaSfeuerung führte. Letztere sind S.d.T.I.

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Abb. 607. Kontinuierlich arbeitender Wannenvfen von Friedrich Siemens (Horizontalschnitt) auf Seite 368 dieses Bandes ihrer Einrichtung und Wirkungsweise nach beschrieben. Die Gasheizung hat den Vorzugs daß eine Verunreinigung des Glases durch Flugasche ausgeschlossen ist. Konnte die Glasfabrikation ehedem nur abseits in den Wäldern existieren, so sehen wir sie jetzt in der Nähe von Kohlenlagern mächtig emporwachsen.

Bei den Rekuperatoren von Nehse werden die aus dem Ofen abziehenden Verbrennungsgase durch Schamotteröhren r (Abb. 606), an die sie ihre Hitze abgeben, geleitet. Indem die Sekundärluft gezwungen wird, in entgegengesetzter Richtung (von i her) diese Kanäle zu umspülen, nimmt sie von deren Wänden Wärme auf und vereinigt sich, stark vorgewärmt, bei ihrem Eintritt in den Ofen (in B) mit dem vom Generator kommenden Gase. Durch die dabei auftretende Flamme wird der Ofen auf Weißglut erhitzt.

Eine weitere bahnbrechende Neuerung führte Siemens in die Glasindustrie ein durch seine kontinuierlich arbeitenden Wannenöfen (Abb. 607 und 608). Die teuren und leicht zerbrechlichen Hafen sind hier umgangen. Das Glas wird unmittelbar auf der Sohle des Schmelzofens geschmolzen. Abb. 607 stellt eine durch Querwände in drei Teile av a₂ und a₃ geteilte Wanne dar, in der gleichzeitig drei verschiedene Glassorten geschmolzen werden können. Durch die

Öffnungen e wird das Gemenge eingetragen, es schmilzt nieder und fließt durch die Wanne gegen die Arbeitsöffnungen d zu, wobei es auf seinem Wege geläutert wird. Indem das Glas vor den Arbeitsöffnungen noch ein Schiffchen f (Abb. 608) zu passieren hat, erfährt es eine zweite Läuterung. In demselben Maße, in dem durch die Arbeitsöffnungen Glas ausgearbeitet wird, trägt der Schmelzer am Hinteren Ende der Wanne Gemenge nach, so daß der Glasbestand immer gleich hoch bleibt und ununterbrochen ausgearbeitet werden kann. Die Produktionsfähigkeit einer Wanne übersteigt die eines Hafenofens um das Doppelte. Die Wannenöfcn haben oft eine Länge bis zu 20 Meter.

Das Glas läßt sich infolge seiner Eigenschaft, beim Übergang aus dem geschmolzenen, dünnflüssigen in den festen Zustand zunächst eine zähflüssige plastische Masse zu bilden, nicht nur gießen, sondern auch blasen, pressen, walzen und ziehen. Der chemischen Zusammensetzung nach unterscheidet man Natron-Kalkglas, Kali-Bleiglas, Boratglas, dem Aussehen nach Hohl- und Tafelglas. Je nach dem Grade der Reinheit der verwendeten Rohmaterialien spricht man von rein weißem, halbweißem und ordinärem Glas (Grünglas oder Flaschenglas). Das reinste Weißhohlglas, das Kristallglas, wird nur aus Rohmaterialien von vorzüglichster Qualität geschmolzen: aus 99,9 prozentigem Sand, wie er zum Beispiel in Hohenbocka in Sachsen natürlich vorkommt, aus eisenfreiem Kalk und auf chemischem Wege hergestellter Mennige, Pottasche und Soda. Für Halbweißes Glas, aus dem Medizingläser, Likörflaschen, gewöhnliches Trinkgeschirr, gewöhnliche Zylinder und anderes gefertigt werden, finden unreine Rohmaterialien Verwendung, an Stelle der Soda das billigere Glaubersalz. Für das billigste Glas, das Grün- oder Flaschenglas, eignet sich zum Beispiel eisenschüssiger Sand, Feldspat, Lava, Lehm, Mergel, Granit, Gneis, Basalt, Pechstein, Phonolith, Hochofenschlacke usw. Bei dieser Glassorte wird

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Abb. 608. Kontinuierlich arbeitender Wannenofen von Friedrich Siemens (Vertikalschnitt)

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Abb. 609. Glasbläser am Ofen

weniger Gewicht auf Reinheit und schöne Farbe gelegt, dafür aber Widerstandsfähigkeit gegen Säuren, sowie gewisse Festigkeit verlangt. Champagnerund Mineralwafferflaschen müssen einen Druck von fünf bis zwanzig Atmosphären aushalten können.

Die Verarbeitungsfähigkeit des Glases in zähflüssigem Zustande hat dem Glasmacher ein Instrument in die Hand gegeben, das wir sonst bei keinem Gewerbe antreffen, nämlich diePfeife, ein 1 bis 1,7 Meter langes Metallrohr, das zur Hälfte mit einem Mantel aus Holz umgeben ist. Mit der Pfeife nimmt der Glasmacher zuerst einen Posten Glas auf, läßt diesen etwas abkühlen, sammelt sich durch dessen nochmaliges Eintauchen in das im Hafen befindliche zähflüssige Glas an der Pfeife die nötige Glaömenge und bläst diese zu einem Hohlkörper auf (Abb. 609). An diesen setzt der Glasmacher mit wahrhaft bewundemswerter Geschicklichkeit freihändig einen Fuß oder Henkel an, trägt farbige oder farblose Glasfäden oder Glastropfen auf. Das an der Pfeife haftende Glas kann außerdem noch mit Zangen und Pinzetten bearbeitet oder in Formen aus Holz oder Metall eingeblasen werden, wodurch es sich in jede beliebige Gestalt bringen läßt. — Abb. 610 zeigt das Entstehen einer Flasche. Zunächst wird aus dem Glaskölbchen a durch Senken und Einblasen die Birne b hergestellt. Diese gelangt sodann in die geteilte und zusammenklappbare Metallform c d, um hier zur fertigen Flasche aufgeblasen zu werden. Abb. 611 zeigt das Entstehen eines Weinglases. Zunächst wird auch hier aus dem Glaskölbchen eine Birne gebildet. Diese wird dann unten abgeplattet und mit einem Glas-

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Abb. 6io. Das Entstehen einer Flasche

klumpen verbunden, der dann zu einem Stengel ausgezogen wird. An diesen Stengel wird wieder ein Glasklumpcn angesetzt und dieser zu einem Fuß abgeplattet. Schließlich wird die Pfeife oben abgesprengt. Wird das an der Pfeife haftende Glaskölbchen, bevor es aufgeblasen wird, in anders gefärbte Glasmasse eingetaucht, so erhält man das sogmannte Überfangglas.

In neuerer Zeit wird für das Aufblasen größerer Gegmstände komprimierte Luft zu Hilfe genommen.

Bei der Preßglas fabrikation wird das geschmolzene Glas in eine zerlegbare Eisenform eingegoffm, hierauf mittels einer Hebelvorrichtung ein

Abb. 6ii. Das Entstehen eines Weinglases

Stempel eingedrückt, wodurch das Glas an die Wand der Form angepreßt wird (Mb. 612). Sind in diese Muster als Negativ eingraviert, so treten sie auf dem Glase vertieft auf. Auf diese Weise ist in dem Preß-glase namentlich dem Schliffglase ein ganz gewaltiger Konkurrent erwachsen. Für die Preßglasfabrikation eignen sich besonders Schalen,Tel-ler, Salznäpfchen,

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Abb. 612. Glaspreffe (Federkopfpreffe)

Bierseidel, Becher, kurz flache, zylindrische oder konisch nach unten sich verjüngende Formen. Um auch Flaschen, Krüge, Ölbehälter für Lampen usw. auf maschinellem Wege Herstellen zu können, wird zuerst ein Stempel in die Glasmasse eingepreßt und diese hierauf mit Preßluft zu der bestimmten Form weiter aufgeblasen.

Zu dcn größten Errungenschaften der Hohlglasfabrikation der jüngsten Zeit gehört die vollkommen automatische Herstellung von Flaschen nach System Owens. Der „Europäische Verband der Flaschenglasfabriken" hat sich im Jahre 1908 um 12 Millionen Mark in dm Besitz der Owms-Patmte (mit Ausnahme der amerikanischen) gesetzt. Den Erfolgen nach zu schließm, dürften die Tage des Glasbläsers gezählt sein. Die Maschine (Mb. 613) erfordert zur Bedienung nur einen Mann, sowie drei Jungen zum Abnehmm und Eintragm der Flaschen und leistet die Arbeit von dreißig Glasbläsern. Täglich werdm 20 000 bis 25 000 Flaschen von ¹/i Liter oder 12 000 bis 14 000 Flaschen von i Liter fertig.

Die Maschine beruht auf dem in Abb. 614 dargestellten Prinzip: Das zur Herstellung der betreffenden Flaschensorte erforderliche GlaSquantum wird in eine luftleer gemachte Vorform (Abb.614 a) eingesaugt. Die Glasmasse wird hierauf von der zweiteiligen Hauptform (Abb. 6141b) aufgenommen, die die äußere Gestalt der herzustellenden Flasche besitzt. Nun wirkt Preßluft auf bm Glaskern ein, und die Glasmasse nimmt die durch die Form vorgeschriebene Flaschengestalt an (Abb. 614 c).

Bei der Herstellung der Glasröhren bläst der Glasmacher einen Glaskolben schlauchartig auf. Hierauf setzt der Helfer an dem der Pfeife gegenüberliegenden Ende des Glasschlauches sein Hefteisen an. Unter Drehen des Glases entfernen sich nun die beiden Arbeiter voneinander, während der Glasmacher von Zeit zu Zeit in die Pfeife bläst. Der Glasschlauch wird auf diese Weise zu einer langen Röhre ausgezogen. Ein so behandelter massiver Glasposten gibt einen Glasstab. Auch zu feinstem Haar läßt Glas sich ausziehm (Glaswolle, Glasgespinst).

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Abb. 6iz. Die Owens-Maschine

Das Tafelglas ist nicht so lange bekannt wie das Hohlglas. Die ältesten Funde wurden bei den Ausgrabungen in Pompeji gemacht. Noch zu Luthers Zeiten waren Glasfenster in Privathäusem selten. Das gebräuchlichste Verfahren der Tafelglaserzeugung ist folgendes: Der Glasmacher sammelt an der Pfeife die erforderliche Menge Glas, bläst es zu einer dickwandigen Kugel auf und gibt ihm durch Wirbeln die bimförmige Gestalt (Abb. 615 a). Wird die Pfeife senkrecht in die Höhe gehalten und kräftig eingeblasen, so plattet sich der Glasposten infolge seines Gewichtes ab und nimmt die Gestalt von b an. Hieraus bildet der Glas- 8WW8S macher durch pendelartiges Schwingen der Pfeife in der 2 bis 3 Meter tiefen Schwenkgrube und gleichzeitiges Ein-blasm eine längliche Walze, die unten geöffnet (c) und erweitert (d) und von der an der Pfeife haftenden Kappe abgetrennt wird (e). Der auf diese Weise er-

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Abb. 614. Automatische Flaschenfabrikation

haltene Glaszylinder wird mittels eines Diamanten seitlich aufgeschnitten und im Streckofen bis zum Erweichen erhitzt wobei er sich auseinanderlegt. Der „Strecker" breitet ihn mittels eines Eisenstabes (f) auf einer glatt geschliffenen Schamotteplatte aus und bügelt die auf diese Weise erhaltene Tafel mit einem

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Abb. 615. Herstellung von Tafelglas

weichen Holze eben, worauf diese zu allmählicher Abkühlung in den Kühlofen wandert.    -

Die Fabrikation der Walzen, die bis zu einer Länge von 3 Meter hergestellt werden, stellt große Anforderungen an die Geschicklichkeit und die Lunge- des Arbeiters. Es wird daher seit einigen Jahren auch ähnlich wie in der Flaschenglasfabrikation auf verschiedene Weise versucht, die Arbeit des Glasbläsers- durch die Maschine zu ersetzen. Hier seien drei Verfahren erwähnt: das Sievertsche Walzenblaseverfahren, das Foucaultsche Plattenziehverfahren und das amerikanische Walzenziehverfahren. Beim Sievertschen mechanischen Fensterglasverfahren (Abb. 616) wird eine von den Rändern der Blaseplatte festgehaltene Glasschicht mit Preßluft, die durch die Blaseplatte eingeleitet wird, zu einem langen Glashohlkörper aufgeblasen. Die untere Kappe wird geöffnet, die Walze von der Blaseplatte getrennt und wie die durch Handarbeit hergestellten Zylinder

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Abl).6Id. Sievertsches Walzenblaseverfahren für dieTafelglasfabrikation. Aus„Sprechsaal^, Zeitschrift für die keramische, Glas- und verwandte Industrien, Koburg

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weiter behandelt. Nach diesem Verfahren erhält man Walzen von 1V4 Meter Durchmesser und 3¹/₂ Meter Länge. Auf ähnliche Weise lassen sich auch große Schalen^ Ballons, Badewannen, Akkumulatorenkasten, Gärbottiche, säurefeste Behälter für die chemi-scheJndustrie und dergleichen aufblasen.

Bei dem Foucaultschen Verfahren, das gegenwärtig noch größere technische Schwierigkeiten bereitet, wird eine eiserne Schiene wagrecht in die geschmolzene Glasmasse eingetaucht und hierauf langsam herausgezogen, wobei ein Glasband entsprechend der Breite der Fangschiene hängen bleibt. Das Glasband erstarrt und wird zwischen Förderwalzen aus Asbest in einen Kühlschacht emporgezogen. Unten bildet sich das Glasband ununterbrochen weiter, während am oberen Ende des Kühlschachtes von der Glas-

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Abb. 617. Amerikanisches Walzenziehverfalnen

platte Stücke von gewünschter Größe abgeschnitten werden.

Größeren Erfolg verspricht das amerikanische Walzenziehverfahren (Abb. 617). Ein durchbohrter, mit einer Aufzugvorrichtung verbundener Eisenkolben wird in die flüssige Glasmasse eingetaucht und hierauf mit dem anhaftenden Glase unter gleichzeitigem Einblasen von Luft emporgezogen, so daß die nachgezogene Glasmasse einen Zylinder bildet. Hat dieser eine Höhe von 6 bis 10 Meter erreicht, so wird er unten von der geschmolzenen Glasmasse getrennt. Die American Window Glas Co. stellt nach dem Lubberschen Walzenaushebeverfahren in großem Maßstabe Fensterglas maschinell her.

Die ältesten aus dem zwölften Jahrhundert stammenden Glasspiegel waren gewölbt. Die ersten ebenen, mit Quecksilber belegten Spiegel stammen aus dem fünfzehnten Jahrhundert; es waren hierzu lediglich geblasene, anfangs ungeschliffene, später geschliffene Fensterscheiben verwendet worden. Als ein großer Fortschritt war es anzusehen, als es im Jahre 1688 Lucas de Nehou gelang, die Operation des Aufblasens einer Glaöwalze und des Streckens dieser Walze durch das der Metalltechnik ähnliche Gießen einer Glasplatte zu umgehen. Kleine Tafeln lassen sich in leichter Weise Herstellen dadurch, daß mittels eines eisernen Schöpflöffels 10 bis 12 Kilogramm Glasmasse auf eine in einen Tisch eingelassene, blank geschliffene Eisenplatte ausgegoffen und durch eine in bestimmter Höhe über den Tisch dahinrollende Eisenwalze zu einer Tafel ausgewalzt werdm. Ist die Platte des Gießtisches gewellt, gefurcht, oder sind bestimmte Muster eingraviert, so treten diese auf der Glastafel erhaben auf. Auf diese Weise wird das Kathedral- und Ornamentglas hergestellt. Drahtglas, das für Lichtdächer wegen seiner Festigkeit und Feuersicherheit in ausgedehntem Maße Verwendung findet, wird in der Weise angefertigt, daß in die frisch ausgewalzte Glasplatte durch eine zweite gefurchte Walze ein Drahtgewebe bis zur Mitte eingedrückt wird, worauf durch eine glatte Walze die Oberfläche wieder geebnet wird. Durch das Drahtnetz wird das Glas, selbst wmn es durch Stoß oder Hitze gesprungen ist, noch zusammengehalten.

Das Gießen größerer Tafeln veranschaulicht Abb. 618. Der bis zu 2500 Kilogramm Glas enthaltende Hafen wird aus dem Ofen a gefahren und mittels eines fahrbaren Krans über den Gießtisch b befördert, der aus starken polierten Eisenplatten zusammengesetzt ist. Der Hafen wird geneigt, und die flüssige Glasmasse ergießt sich auf den Tisch. Nun wird die auf Randleisten ruhwde schwere eiserne Walze c durch eine Kurbel in Bewegung gesetzt und die Glasmasse zu einer Platte ausgewalzt, deren Dicke durch die Randleisten bestimmt wird. Am Ende des Gießtisches angelangt, wird die Walze auf den Kurbelwagen d gezogen, auf diesem beiseite gefahren und hierauf in die zwischen Gießfisch und Kühlofen g entstehende Lücke vom Brückenwagen e aus eine Platte f herabgelassen. Über diese wird die Glastafel in den Kühlofen befördert, wo sie innerhalb zwei bis drei Tagen von etwa 700 Grad auf gewöhnliche Temperatur abgekühlt wird. Mittels dieses Verfahrens werden Tafeln von 36 Quadratmeter Flächeninhalt (9 Meter lang, 4 Meter breit) hergestellt. Die gegossenen dicken Scheiben werden entweder in rohem Zustande für Bedachung (Oberlicht) verwendet, oder es werden aus ihnm Spiegel oder Schaufenster gefertigt. In diesem Falle müssen sie noch geschliffen und poliert werden. Das Schleifen erfolgt mit Sand, das Polieren mit Eisenrot.

Um aus den geschliffenen Platten Spiegel zu fertigen, müssen sie auf einer Seite noch mit einem metallischen Belage versehen werden. In neuerer Zeit gewinnt wegen der Giftigkeit des Quecksilbers der Silberbelag immer mehr die Oberhand über das seit dem fünfzehnten Jahrhundert übliche Quecksilber-Iinn-

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Abb. 618. Das Gießen von Spiegeln

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Abb. 6ly. In der Glasschleifern

amalgam. Das Versilbern des Glases geschieht aus chemischem Wege, indem aus einer ammoniakalischen Höllenstein- (Silbernitrat-) Lösung mittels Reduktionsmitteln (Traubenzucker, Formaldehyd) das Silber als glänzendes, am Glase fcsthastendeS Häutchen niedergeschlagen wird. Um den Spiegelbelag widerstandsfähig zu machen, erhält er noch einen Firnisanstrich.

Wie die Spiegelgläser werden auch andere Gläser, nachdem sie vom Glasmacher fertiggestellt sind, noch einer nachträglichen Behandlung unterzogen. Hierher gehört das Schleifen, Gravieren, Ätzen, Mattieren, Bemalen, Vergolden, Lüstern, Irisieren usw. Abb. 619 zeigt die Schleiferei einer Hohlglasfabrik. Soll irgend ein Ornament in das Glas eingeschliffen werden, so preßt der Schleifer dieses gegen die Kante eines rotierenden Stein-, beziehungsweise Eisenrades, auf das Wasser mit Sand gemischt herabtropft, und bewegt es in gewünschter Richtung weiter, wobei auf dem Glase Vertiefungen entstehen. Eisenscheiben dienen zum Rauhschleifen, Sandsteinscheiben zum Feinschleifen. Die mattgeschliffenen Gläser werden an Rädern aus Holz oder Kork mit Zinkweiß oder Zinnasche und Tripel poliert. In neuerer Zeit sucht man an Schliffkosten dadurch zu sparen, daß man die Gläser zunächst in Formen preßt und dann nachschleift. Für sehr feine Linien und Zeichnungen bedient sich der Glasschneider oder Graveur scharfkantiger Räder aus Kupfer und Blei vom Durchmesser von 6 Zentimeter bis zur Größe eines Stecknadelkopfes.

Eine weitere Methode, Glas zu verzieren, besteht im Ätzen. Glas wird nur von Flußsäure und Fluoralkalien angegriffen, und zwar ätzt verdünnte, wässerige

Flußsäure das Glas hell, während gasförmige Flußsäure und Lösungen von Fluorsalzen es mattieren. Konzentrierte Flußsäure frißt das Glas sehr stark und ungleichmäßig an, wodurch es eisblumenartiges Aussehen erhält. Sehr schöne Wirkungen lassen sich mit Überfanggläsern erzielen durch teilweises Abätzen des Überfanges. Diejenigen Stellen des Glases, die nicht geätzt werden sollen, werden mit Wachs oder Asphaltlack, der von Flußsäure nicht angegriffen wird, übermalt. Die Kunstgläser von Galle in Nancy, die vor einigen Jahren allgemein angestaunt wurden, sind mittels der Technik des Glasschnittes und des Ätzens behandelt.

Eine andere Methode, Glas zu mattieren, verdanken wir dem Amerikaner Tilghman, der am Meeresstrande die Wahrnehmung machte, wie Glas durch den vom Winde gegen dieses geschleuderten Sand mattiert wurde. Diese Beobachtung führte zur Konstruktion des Sandstrahlgebläses, wobei durch starken Luftzug oder durch starkes Gebläse Sand gegen das Glas, das mattiert werden soll, geschleudert wird. Wird das Glas stellenweise mit Deckfarbe oder Schablonen aus Papier, Gummi oder Metall bedeckt, so erhält nur die freigelassene Glasfläche ein mattes Muster.

Weiter läßt sich Glas verzieren durch Malerei. Damit die Farben am Glase haften bleiben, müssen sie auf dieses aufgeschmolzen werden, weshalb sie aus leicht schmelzbaren gefärbten Gläsern hergestellt werden. Die Farbm werden möglichst fein pulverisiert, mit Terpentinöl und Dicköl angerieben und mit dem Pinsel auf das Glas aufgemalt. Die Gläser werden hierauf in einer Schamottemuffel so weit erhitzt, bis die Farben glänzend werden, das heißt, bis sie geschmolzen sind und nach dem darauffolgenden langsamen Erkaltenlaffen am Glase haften bleiben.

Die farblosen oder farbigen, durchsichtigen oder opaken Schmelzgläser, Emails, finden nicht bloß in der Glas- und Porzellanmalerei Verwendung, sondern auch in Verbindung mit Metallen für Kunstgegenstände und Schmucksachen. Man unterscheidet freies Email (Limoges, Hochemail), wenn es auf die glatte Metallfläche aufgetragen wird, und gebundenes Email, wenn die Farben zwischen aufgelöteten Metallstreifen oder in die eingravierten Gruben der Metallplatte eingetragen und eingeschmolzen werden: Zellenschmelz oder email cloi-sonne und Grubenschmelz oder email champleve. Die größten Emailkünstler sind die Japaner. Seit Anfang des »origen Jahrhunderts hat sich die Emailfabrikation zu einem eigentlichen Industriezweig entwickelt, seitdem man nämlich gelernt hat, Email nicht bloß für künstlerische Verzierung, sondern auch als schützenden Überzug von Metallen zu verwenden. Das Emaillieren bereitete anfangs große Schwierigkeiten wegen der verschiedenen Ausdehnung des Schmelz-glafts und des Metalls. Das sorgfältig von Rost gereinigte Eisen- oder Blechgeschirr wird zunächst mit der sogenannten Grundmasse überzogen. Indem diese nur so stark erhitzt wird, daß sie sintert, ohne zu schmelzen, kann sie der Ausdehnung des Metalls folgen. Auf das Grundemail wird die sogenannte Deckmasse, bestehend aus Kieselsäure, Borax, Soda, Salpeter, Magnesia, Iinnoxyd, aufgeschmolzen. Emailliert werden namentlich Kochgeschirre, Autoklaven, Röhren.

Schmelzgläser finden auch Verwendung als G l a s m o s a i k. Aus verschieden gefärbten Schmelzgläsern hergestellte Tafeln werden derart zerteilt, daß man lauter kleine würfelförmige Stäbchen von den verschiedensten Farben erhält. Diese werden entsprechend dem herzustellenden Gemälde auf einer Metallfläche oder auf der Wandfläche einer Mauer mittels eines ausgebreiteten Kittes befestigt. Nachdem das Glasgemälde zusammengesetzt ist, werden die Glasstäbchen noch geschliffen und poliert. Diese einst viel geübte, sehr schwierige, aber für den dauerhaften Bilderschmuck wirkungsvollste Dekortechnik erfreut sich gegenwärtig wieder größerer Beliebtheit, nachdem sie ziemlich lange in Vergeffenheit geraten war.

Glas dient nicht bloß für künstlerische Wand- und Fußbodenverzierung, als Architekturschmuck, sondern auch als Baumaterial. In Form von riesigen Scheiben findet es die ausgedehnteste Verwendung, namentlich in unseren neuzeitlichen Warenhäusern; es werden auch Platten, Fliesen, Bausteine und sogar Pflastersteine aus Glas angefertigt, die in vielen Fällen sich weit vorteilhafter verwenden lasten als Ziegel und Platten aus Ton und Stein. Gründe hierfür sind: Möglichkeit schnellster und gründlichster Reinigung und Desinfektion, Widerstandsfähigkeit gegen Säuredämpfe, elektrische Jsolationöfähigkeit, maßvoll zerstreute Lichtwirkung. Die Verwendung von Glas als Baumaterial in Form von Platten, Fliesen, Dachziegeln, massiven und hohlen Steinen eignet sich besonders für Baderäume, Operationssäle, Fabrikräume, Laboratorien, Unterführungen, Bahnhofsanlagen und dergleichen, greift aber, abgesehen von den oben angeführten Gründen, wegen des schönen Aussehens und der großen Sauberkeit auch in anderen Bauten immer mehr um sich.

Die Papierfabrikation

Von Professor Dr. Alfred Haußner

äst möchte es scheinen, daß die oft höchst unansehnlichen Blätter und Blättchen, die wir heute unter dem Namen Papier als etwas ganz Gewöhnliches im täglichen Gebrauch kennen, gar nicht Gelegenheit zu großgewerblicher, zu industrieller Tätigkeit bieten. Und doch ist dem so, bedingt durch den rastlos vorwärts strebenden Menschengeist, der zur Vermittlung und zum Festhalten seiner Gedanken an den einfachen kleinen Plättchen aus mannigfachen Rohstoffen, an Steinen mit Keilinschriften, an Täfelchen mit Wachs überzogen, an Blättern, die aus Streifen gebildet wurden, die aus dem Marke der Schilfstengel der Papyrusstaude zu schneiden und miteinander zu vereinigen waren, an Pergament und vielem anderen kein Genügen fand und nach Vervollkommnung, Verbilligung und Vermehrung der Mitteilungömittel drängte. In neuester Zeit haben wissenschaftlich-technische Forschungen Briquets, Wiesners, Ka-rabaceks und anderer unzweifelhaft dargetan, daß wir unsere heutigen, aus genügend verkleinerten, aus sehr wässeriger Verteilung gehobenen und dann verfilzten Fasern größtenteils pflanzlicher Herkunft aufgebauten Papiere, die nur den Namen, nicht das Wesen der inneren Beschaffenheit von der alten

Papyrusstaude entlehnten, einer Erfindung des Reiches der Mitte verdanken, die etwa zu Beginn der christlichen Zeitrechnung erfolgte.

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Abb. 620. Altjapanische Papierfabrik. Aus „Praktisches Handbuch der Papierfabrikation" von Karl Hofmann

Von China ging die Herstellung desPapierSan die stammverwandten Japaner über, dann gegen Westen an die zentralasiatischen Länder und von da durch die Eroberungszüge der Araber im siebenten und achten Jahrhundert an diese und dann weiter nach Nordafrika, Sizilien, Spanien und Italien. In diesem Lande wurde Fabriano zur hervorragendsten Stadt der Papieranfertigung und steht auch heute noch als solche in hohem Ansehen. Von Italien ging dann die Kunst des Papier-machens an daö andere Europa langsam über. Der Bedarf war noch gering, denn die Kunst des Schreibens war im Mittelalter wenig, der Buchdruck gar nicht bekannt. Daher ist es begreiflich, daß oft Klöster, die ja zu jener Zeit vielfach als die Bibliotheken zu betrachten waren, sich bemühten, Papiermühlen zu erwerben.

Erst als durch allgemeineres Regen geistigen Lebens und mit der Erfindung des Buchdrucks der Papierbedarf ins Ungeahnte wuchs, war die Grundbedingung auch für eine Entfaltung und Entwicklung der Herstellung von Papier, für den Übergang vom einfachen, vielfach als häusliche Nebenbeschäftigung geübten Handwerk zur Papierindustrie gegeben. Um nur einige Zahlen zu nennen, die den außerordentlichen Umschwung, den Siegeslauf der Technik auch auf diesem Gebiet kennzeichnen, sei erwähnt, daß ein altrömisches Papyrusblatt von etwa 27 auf 30 Zentimeter Ausdehnung rund 4 Mark kostete, eine ähnliche hölzerne Schreibtafel 3 Mark. Dagegen konnte man vor dem Weltkrieg einen Bogen ganz vorzüglichen weißen Schreibpapiers für 2 Pfennig erhalten.

Aus dem häuslichen Gewerbe, das, nach japanischer Art in Abb. 620 dargestellt, in einem großen Zimmer ausgeübt werden konnte und in zehn Arbeitstunden nur etwa 40 Kilogramm Papier erzielen ließ, ist allmählich die Großindustrie (Abb. 621 und 622) geworden, die auf einer keineswegs großen, aber immerhin einen Flächenraum von rund 600 Quadratmeter beanspruchenden Papiermaschine in 24 Stunden 2500 Kilogramm Papier erzeugt. Um diese Leistung allgemeinverständlich zu machen, denke man sich Schreibpapier, von

dem i Quadratmeter looGramm wiegt, erzeugt; die gemnnte Maschine liefert dann täglich einen Streifen von i Meter Breite und25 Kilometer Länge. Dieser gewaltige Sprung, der sich insbesondere im Laufe der letzten hundert Jahre vollzog, ist noch auffälligerzumachen: In Deutschland wurden um i8oojährlichetwa 15000 bis 20000 Tonnen,im Jahre 1912 rund zwei Millionen Tonnen Papier und Pappe erzeugt, so daß die Erzeugung hundert- bis Hundertzwanzigmal stieg, während die Betriebökräftenur etwa fünfund-zwanzigmal, die

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Abb. 621. Alte Augsburger Papierfabrik. Aus „F.'v. Höffle, Die alten Papiermühlen der freien Reichsstadt Augsburg"

Zahl der Arbeitskräfte nur ungefähr zwölfmal größer wurden. Die Papiererzeugung des gesamten Erdrundes wurde im Jahre 1908 auf rund 7,9 Millionen Tonnen veranschlagt, wovon die weitaus größere Hälfte auf Europa entfiel.

Mb. 620 zeigt uns das Wesen der ältesten Art der Papierherstellung. Die Fasern, die aus Pflanzenbasten durch Kochen in Laugen von Pflanzenaschen vorbereitet worden sind, werden mit keulenartigen Werkzeugen in mühseliger Tätigkeit zu Brei geschlagen, dann in einem Bottich mit sehr viel Wasser unter Zusatz von Reismehl, Klebstoffen, allenfalls auch Farben, in eine milchige Flüssigkeit verwandelt, aus der mittels eines Siebrahmens eine gewisse Menge geschöpft wird. Durch Schütteln des herausgehobenen Siebrahmens wird einerseits das Ablaufen eines Teils des Wasserüberschuffes, anderseits daö Verfilzen der Fasern erreicht, die schließlich ein noch immer mit sehr viel Wasser durch-

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Abb. 622. G. Haindlsche Papierfabrik in Augsburg-Schongau. Aus dem Wochenblatt für

Papierfabrikation 1908

tränktes, blattartiges Gebilde auf dem Sieb ergeben. Dieses Gebilde wird v om Sieb gelöst, mit anderen Blättern und ttennenden Zwischenlagen zu einem Stoß zusammengelegt, in dieser Gestalt in einer einfachen Hebelpreffe durch Druck möglichst entwässert und schließlich, auf glatten Brettern ausgebreitet, dem Trocknen überlassen.

Der erste Fortschritt wurde in den zentralasiatischen Ländern im frühen Mittelalter durch Ersatz der Bastfasern durch andere Fasern erzielt, indem man dazu überging, gebrauchte Gewebe und Gespinste, Hadern und Lumpen, aufzulösen. Damit war aber ein höchst bedeutungsvoller Schritt getan, der ein verhältnismäßig billiges und vorzügliches Rohmaterial lieferte, denn das, was in den Hadern, in gebrauchten Abfällen, zur Papierbereitung gelangt, ist ja meist das denkbar beste, widerstandsfähigste Fasermaterial, weil es trotz der Anstrengung und Abnützung, denen es im früheren Gebrauch unterworfen gewesen war, noch erhalten geblieben ist. Die Eigenschaften der Fasern wiesen unmittelbar darauf hin, weitaus vorwaltend die glatten, pflanzlichen zu verwenden und nur für besondere Zwecke tierische Fasern zu gebrauchen.

Die Hadern reichten aus, solange der Papierverbrauch nicht erheblich wuchs. Alsbald aber mußte man Ersatzstoffe haben und griff nun wieder auf die unmittelbar gewachsenen pflanzlichen Fasern zurück. Am einfachsten scheint es, Grasarten zu verwenden, wie schon Rsaumur im achtzehnten Jahrhundert vorgeschlagen hat. Ja zwischen 1765 und 1772 stellte der Regensburger Superintendent Dr. I. C h. S ch ä f f e r bereits Papiermuster aus Rohpflanzenfasern, auch aus Sttoh und Holz her, wurde aber ob seiner Gedanken damals von den zünftigen Papiermachern verhöhnt, und erst die weitere Entwicklung hat Schäffer glänzend als vorahnenden Geist gerechtfertigt. Seine Arbeiten führten zur Herstellung von Gelbstrohpapier und Pappen.

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F. G. Keller gab etwa 1840 dem Gedanken Ausdruck, durch Schleifen mit Steinen Holz zu zerfasern. Damit war der Anstoß zur Darstellung von Holzschliff gegeben, der heute, nachdem Kellers grundlegender Gedanke durch die Deutschen Voller, Voith und andere praktisch ausgestaltet worden ist, für die ungeheure Masse der gewöhnlichen Papiere als der wichtigste Rohstoff erscheint. Allerdings sind die Fasern des Holzschliffs durch die ihnen anhängende, inkrustierende Materie, die dem Holz seine Starrheit gibt, sehr vergänglich, steif und spröde, so daß aus ihnen allein kein halbwegs annehmbares Papier zu erzeugen ist, sondern nur unter Zusatz besserer Fasern.

Weil aber das Holz die größte Ansammlung von pflanzlichen Fasern darstellt, so ist das Streben dahin gerichtet worden, seine Fasern ohne die inkrustierende Materie dauerhaft, elastisch und für sich allein verfilzbar in die Papierfabrikation einzuführen. Dies gelang durch das von alters her bekannte Kochen in alkalischen Laugen. Der Holzzellstoff, die Zellulose, ihrem inneren Wesen nach mit der Baumwolle oder mit gebleichtem Flachs zu vergleichen, war gefunden.

Verschiedene Mißlichkeiten reizten zu anderen Versuchen. Der Amerikaner C. B. Tilghmann schlug vor, Holz mit schwefliger Säure oder ihren Salzen (Sulfiten) zu kochen, und erreichte gewisse, aber praktisch nicht genügende Erfolge. Dem Schweden E ck m a n n und dem deutschen Professor Dr. A. MLisch e r l i ch war es im Verein mit einer Reihe anderer Männer vorbehalten, das Verfahren, Holz mit schwefliger Säure zu kochen, praktisch brauchbar, ökonomisch günstig zu gestalten und Zellstoff herzustellen, der vielfach den nach älterer Art mittels Natronlaugen erzeugten verdrängt hat.

Nicht bloß Holz, sondern auch andere pflanzliche Körper, insbesondere auch Gräser, werden ähnlich mit Laugen gekocht und dadurch zu Zellstoff umgewandelt, wie Stroh, Alfa, E s p a r t 0. Letztere wachsen wild in Nordafrika und Spanien und wurden häufig zu den bekannten, ausgezeichneten englischen Briefpapieren verarbeitet. — Ein weiterer Grund für die außerordentliche Umwälzung in der Herstellung deö Papiers liegt in dem Ersatz der menschlichen Arbeitskraft durch die Naturkräfte, in der Verwendung von wohldurchdachten Maschinen und ihrem mechanischen Antrieb.

Das in Abb. 620 ersichtliche Zerfasern der Rohstoffe durch Schlagen mit Keulen von Menschenhand ist eine ungemein mühselige Arbeit und wurde zuerst durch Stampfwerke ersetzt, die gewöhnlich von Wasserkraft emporgehobene Klötze besaßen und diese auf das in Tröge eingetragene Rohfasermaterial niederfallen ließen. Diese Art der Zerkleinerung, an und für sich ganz vorzügliche Erfolge zeitigend, wurde dann durch die weit leistungsfähigeren Holländer ersetzt, neuestens auch durch Stoffmühlen, die mit gemesserten, ununterbrochen sich drehenden Mahlwalzen arbeiten.

Endlich wurde das Schöpfen der einzelnen Bogen, wie es die Abb. 620 zeigt, das vereinzelt noch heute geübt wird, um die Wende des achtzehnten zum neunzehnten Jahrhundert durch die Erfindung des Franzosen Robert, die Langsiebmaschine, sowie durch die Erfindungen von B r a m a h und Leistenschneider, die Rundsiebmaschine, ersetzt, die heute die

Papierfabrikation beherrschen, obwohl auch das Schöpfen einzelner Bogen durch sinnreiche Maschinen ausgeführt werden kann. Bezeichnend für die stattgehabte Umwälzung und ihren Erfolg ist die Tatsache, daß amerikanische und europäische, zum Beispiel von der Firma Hemmer in Ladenburg herrührende Einrichtungen in Japan die Maschinenpapierfabrikation begründeten.

Nach diesem Überblick möge im folgenden die moderne Papierherstellung betrachtet werden. Als Beispiel einer Papierfabrik der Jetztzeit stellt Abb. 622 die von G. Haindl in Augöburg-Schongau dar.

Zur Herstellung des Papiers benutzen wir größtenteils pflanzliche Fasern. Diese gestatten eine weitgehende Mannigfaltigkeit der Eigenschaften des Papiers. So geben die glatten und festen Leinenfasern den besten Rohstoff für die festesten Dokumenten- und die besten Schreibpapiere. Die gekräuselte Baumwollfaser ist das vorzüglichste Rohmaterial für weiche, stark saugende Löschpapiere. Die Zellstoffasern können sehr brauchbare Schreib-, aber auch andere gute Papiere liefern. Die billigsten Materialien, wie sie der Holzschliff bietet, reichen aus, um unter geringem Zusatz besserer Fasern die ungeheure Masse von gewöhnlichem Druck-, Zeitungs-, Affichen-, billigem Schreib- und Tapetenpapier herzustellen. Es empfiehlt sich oft, verschiedene Fasern in einem bestimmten Papier zu

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gebrauchen, aber jeder Faserart für sich die zur Papiererzeugung geeignete Beschaffenheit zu geben und erst kurz vor Beginn der Papierbildung dieFa-sernzumengen.Die verschiedenen Arten der Hadern werden ziemlich gleich vorbehandelt, während die unmitetlbar dem Pflanzenreich entnommenen Fasern vorerst wesentlich anders vorzubereiten sind. Die Hadernsind in erster

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Abb. 624. Hadernschneider

Linie Gewebe, Gewebsreste, außer ihnen werden aber auch Stricke, für die sogenannten Tauenpapiere, dann Fäden und sonstige Spinnabfälle verwendet.

Um für die Papiererzeugung brauchbar zu sein, müssen die Fasern aus dem Zusammenhang in den Hadern gelöst werden. Dabei ist aber auch ihre oft gesundheitschädliche Verunreinigung zu berücksichtigen. Im Mittelalter ist nicht selten die Pest von der „Lumpenmühle" ausgegangen, und auch heute gehört die sogenannte „Hadernkrankheit" (Milzbrand) zu den vorkommenden Krankheiten.

Das „Ensseuchen" der Hadern geschieht durch Ausklopfen in geschlossenen Räumen mittels Schlagtrommeln (2166. 623) und auch durch Dämpfen in heißem strömenden Dampf. Nach dieser Behandlung können die Hadern trocken weiter verarbeitet, zerkleinert und gereinigt werden. Hierbei ist die Handarbeit um deswillen vorerst unvermeidlich, weil die verschiedenen Hadern je nach ihrer Verwendungsfähigkeit zu scheiden sind, wozu unbedingt die menschliche Intelligenz benutzt werden muß. Diese Hadernsortierung findet an Siebtischen statt, die für jeden Arbeiter mit einem stehenden Messer versehen sind, das zum Zerschneiden der Flecke, zum Austrennen von Nähten und nicht faserigen Teilen, wie Knöpfen, Metallstückchen und anderen fremden Körpern, dient. Dabei fällt Schmutz ab, der teilweise auf den Siebtisch, teilweise als Staub in die Luft übergeht und zur Schonung der Atmungsorgane der Arbeiter durch einen Luftstrom nach unten abgesaugt wird. — Die gleichartigen Hadernteile werden nunmehr in Hadernschneidern (2166. 624) durch hin und her oder drehend bewegte Messer in Fleckchen zerschnitten, die dem Entstauben besser zugänglich sind. Dies geschieht durch sich drehende Schläger in verschlossenen Gehäusen, den sogenannten Hadernstäubern. In ihnen werden die Fleckchen herumgewirbelt, wiederholt

geklopft und schließlich ausgeworfen. Die Schmutzteilchen verwandeln sich teilweise in Staubs der durch Sauger entfernt und entweder in luftdichte Staubkammern unterhalb der Feuerung der Dampfkessel oder in Schlote ausgeblasen wird. Der grobe Schmutz fällt im Inneren des Gehäuses durch Siebroste ab.

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Da man bei der Papiererzeugung meist von weißen Fasern auszugehen wünscht, um den Betrieb gleichförmiger zu gestalten, muß ebenfalls schon in der Vorbehandlung die Entfernung, beziehungsweise Zerstörung der Farbstoffe in den Hadern eingeleitet werden. Dies, ebenso wie das Entfernen der Öle und dergleichen, geschieht durch Kochen in alkalischen Flüssigkeiten unter Druck in geschlossenen, großen, meist kugeligen eisernen Gefäßen, den Hadernkochern. Diese drehen sich sehr langsam, während Heizdampf von etwa drei Atmosphären durch einen der hohlen Drehzapfen einströmt, wodurch der Kocherinhalt erwärmt und gut durcheinander gemischt wird. Hierbei werden Öle, Fette, Harze verseift und die Zerstörung der meisten Farben wenigstens angebahnt; man muß aber diesen Erfolg sofort durch Auswaschen der gekochten Hadern vervollständigen, sonst nützt das Kochen kaum. Das Waschen der Hadern könnte von Hand auö geschehen, doch zieht man heute die mechanische Wäsche vor. Für diese haben wir uns, der Handarbeit entsprechend, Eintauchen in Wasser, Reiben und Abspülen als notwendig vor Augen zu halten, sowie die Ableitung des schmutzigen Wassers und seinen Ersatz durch reines Waschwasser. Alles dies erreicht man in Apparaten nach Art der Abb. 625 oder 626, die als Waschholländer bezeichnet werden. Die Hadern befinden sich hier mit sehr viel Wasser in einem Trog, der einen endlosen Kanal bildet. Ein Schaufelrad etwa treibt die Hadern mit Waschwasser fortwährend herum, wobei das Schmutzwaffer durch Siebe abgeleitet wird und reines Wasser zufließt. Die weitere Reinigung wird, zugleich mit der Auflösung der Gespinst- und Gewebsreste in die Einzelfasern, mit der nunmehr zu erläuternden Bereitung des Halbstoffs geleistet.

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insbesondere der Wasserkräfte für die hier vorliegenden Zwecke erkannt war. Schon Abb.62i zeigt eine alte Papiermühle mit Antrieb durch Wasserräder^ wobei Hebedaumen Klötze emporhoben und auf die in Trögen mit Wasser eingetragenen Hadernherabfallen ließen und diese in die Einzelfasern auflösten. Diese älteste Art der mechanischen Auflösung der Hadern verursacht viel Lärm und ist auch wegen der stoßenden Wirkungsweise unvollkommen. Sie hat aber, richtig ausgeführt, für die Papieranfertigung den Vorzug, leicht, mit einfachen Mitteln die Fasern so zu liefern, daß ihre Enden (man vergleiche die Abb. 627) wie mit feinen Fransen, Fibrillen, ausgestattet scheinen, die dann später bei der Papierbildung durch inniges Verschlingen schöne und feste Papiere zu erzielen gestatten. Weil nun vielfach in alten, ausgezeichneten Papieren diese vorteilhafte Erscheinung bemerkbar ist, hat man der Arbeit der Stampfwerke besondere Vorteile zugeschrieben. Man hat sich da aber teilweise einem Vorurteil und einem Irrtum hingegeben. Denn nur die Art der Druckverteilung ist für die endgültige Gestaltung der zerkleinerten Fasern maßgebend und kann fehlerhaft bei den Stampfwerken sowohl wie bei anderen modernen Apparaten (Abb. 633) ausfallen. Letztere haben fast ausschließlich die ersteren verdrängt, so daß der viel gebräuchliche Ausdruck vom „Einstampfen" alter Papiere meist unzutreffend ist.

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Abb. 626. Holländer mit wagrechtem Stoffumlauf

Die Halbstoffherstellung im Holländer ist mechanisch ungleich günstiger und kann durch geeignete Druckregelung alles erreichen lassen, was irgend gewünscht werden mag, auch bei höherer Einheitsleistung. Ein Trog (Abb. 626), zur Aufnahme von Zeug, Stoff, bestimmt und heute nach Erfahrungen oft nicht so regelmäßig wie in Abb. 626 geformt, wird durch eine Mittelwand zu einem endlosen

Kanal gestaltet, der entweder in wag- oder lotrechter Richtung das Umlaufen des mit viel Wasser vermischten Fasermaterials ermöglicht. Nur wiederholte, fortwährend wiederkehrende Behandlung läßt Erfolg erwarten. Deshalb ist es notwendig, die Fasern immer wieder an die quetschend und schabend wirkenden Organe heranzubringen, was am einfachsten in ununterbrochenem Kreislauf, der auch das Waschen und das Mischen ermöglicht, durchzuführen ist. Für das Zerkleinern der Fasern ist in den Holländer eine mit stumpfen, stählernen oder bronzenen Schienen und Messern parallel oder schief zur Achse besetzte, manchmal auch aus geeigneten Steinen gebildete Walze drehbar eingebaut. Unter ihr, am Boden des Holländerkanals, befindet sich eine Zusammenstellung von feststehenden Schienen, stumpfen Messern und dergleichen, das Grundwerk. Walze

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Abb. 627. Mikroskopische Bilder verschiedener Papierfasern. Aus dem Wochenblatt für

Papierfabrikation 1908

und Grundwerk quetschen und schaben nun bei der Drehung der Walze die mit dem Wasser eingetragenen Fasern, nehmen siemit und werfen sie an der dem Zulauf entgegengesetzten Seite auch solcherart den Anstoß zur kreisenden Bewegung des Holländerinhalts gebend und hierin oft unterstützt durch eigene Stofftransporteure, Schöpfwerke und dergleichen. Meist wird in mindestens zwei Absätzen gearbeitet. Vorerst sch daß die Fasern aus dem Zusammenhang, den das Spinnen und Weben bewirkte, vollständig gelöst und damit in „Halbstoffe" verwandelt werden; dann wird fertig gearbeitet, zerkleinert, bis der „Ganzstoff" für die Papiererzeugung unmittelbar geeignet ist. Dies besorgen oft Holländer, die danach als Ganzzeugholländer benannt zu werden pflegen.

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Abb. 628. Großkraftschleifer mit sechs feststehenden Pressen von Amme, Giesecke & Konegen A.G. in Braunschweig

Die als Ersatzstoffe der Hadern dienenden Rohmaterialien müssen so weit zerfasert werden, daß eine dem Lumpenhalbstoff verwandte Fasermenge gewonnen wird.

Das Holz, am besten solches mittelalter Bäume, Nadel- und Laubholz verschiedener Arten, wird in den modernen Betrieben in unglaublich kurzer Zeit in Fasern zerlegt. Es ist zu bedauern und auch gar nicht für die Papierfabrikation vorteilhaft, wenn hierbei Raubbau betrieben wird. Dies umso mehr, als sich vernünftige Waldwirtschaft sehr wohl mit den Anforderungen verträgt, die die moderne Papierfabrikation stellt. Die Holzstämme werden in kurze Stücke geschnitten, entrindet und durch Ausbohren von den Ästen befreit. So vorbereitet werden sie durch geeignete Pressen (Abb. 628) an die Mantelfläche von in wagrechter oder lotrechter Ebene sich drehenden großen Schleifsteinen gedrückt und festgehalten. Die bedeutende Reibung, die hierbei entsteht, bremst einerseits eine bedeutende mechanische Arbeit ab (500 bis 1200 Pferdekräfte und mehr), anderseits veranlaßt sie das Abtrennen von Holzfasern. Um dies günstig zu gestalten, wird beständig Wasser an die Schleiffläche gebracht. Bei den älteren Schleifern waren dies verhältnismäßig bedeutende Mengen; man fand aber, daß wenig Wasser ausreicht. Dieses erwärmt sich hierbei derart, daß das Anfassen des abgeschliffenen Faserbreis kaum möglich ist. Der hiervon als Heißschliff bezeichnete Stoff zeichnet sich vor dem älteren, mit viel Wasser gewonnenen Kalsschliff durch etwas größere Geschmeidigkeit aus.

Beide Holzschliffarten werden auch Holzstoff genannt und bestehen aus gröberen und feineren Fasern, die unter Beihilfe von viel Wasser durch ebene oder runde Siebe (Abb. 629) gesichtet werden. Allzu Grobes wandert in Mahlgänge, Raffineure, um genügend verfeinert zu werden (Abb. 630). Der so gewonnene feine Stoff wird dann von dem Wasser durch Absieben teilweise befreit, häufig durch Papiermaschinen ähnliche Apparate in pappenartige Gestalt gebracht, meistens feucht belassen, manchmal getrocknet, um dann später zu Papier verarbeitet zu werden.

Man erkennt, dast bei dieser Art der Verarbeitung des Holzes die inkrustierende Materie der Holzzellen im wesentlichen nicht zerstört wird, weil sie im Wasser nicht löslich ist. Dadurch behält besonders Kaltschliff eine solche Steifigkeit, daß das Verschlingen, Verfilzen der Fasern, wie es für die Papierbildung unerläßlich ist, ausgeschlossen ist. Dies bedingt, daß jenen bessere Fasern als Begleiter zugefügt werden müssen. Man gewinnt nun wohl auf diese Weise ein noch haltbares Papierblatt, kann ihm aber kein Vertrauen schenken. Übt doch schon das Sonnenlicht auf solche holzschliffhaltige Papiere eine höchst bedenkliche Wirkung aus: Das Papier bräunt sich, wird spröde, zerreißt, ja zerfällt oft nach kurzer Zeit bei nur geringfügigen Formänderungen, Faltungen und dergleichen, so daß man mit vollstem Recht heute bei allen Papieren, die halbwegs dauern sollen, insbesondere auch bei allen besseren Erzeugnissen der Druckindustrie, „holzhaltiges" Papier durchaus vermeidet. Viele Zeisschriften, die mit merklichen Mengen Holzschliff im Papier vor vierzig bis fünfzig Jahren gedruckt worden sind, lassen nur allzu deutlich den unabwendbaren gänzlichen Verfall und damit den oft unersetz-

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lichen Verlust geistiger Schöpfungen erkennen. — Nachdem die „Jnkrusten" des Holzes hier als das Bedenkliche erkannt wa-ten, mußte man auf ihr tunlichstes Entfernen, Unschädlichmachen bedacht sein. Schon der Versuch, das entrindete und entknorrte Holz einige Stunden in großen geschlossenen Kesseln der Wirkung etwas gespannten Dampfes auszusetzen, liefert durch teilweise Zerstörung der inkrustierenden Materie die Holzzellen so weich und frei, daß solche Hölzer geschliffen für sich allein verfilzungsfähige Fasern geben. Diese Fasern, durch den Prozeß gebräunt, sind zu vielen Papieren, insbesondere zu kräftigen naturfarbigen sogenannten „Lederpackpapieren" und „Lederpappen", weniger allerdings zu weißen Papieren, geeignet. Diese Fasern (gedämpfter oder Braunholzschliff) verlieren ihre naturbraune Farbe nur schwer durch Bleichen. Weitere Erfolge sind durch Kochen des HolzeS mit Ätznatronlauge und Laugen aus Salzen des Natriums erzielt worden, wodurch die Holzfasern frei von den Jnkrusten als reiner Zellstoff oder Zellulose gewonnen werden. Nach der Natriumsulfatlauge, die hierbei eine wesentliche Rolle spielt, wird dieser im allgemeinen vorzügliche Faserstoff, der in vieler Beziehung mit den Hadernstoffen in Wettbewerb zu treten berechtigt ist, als Natron-, beziehungsweise Sulfatzellstoff bezeichnet. So vorzüglich die Eigenschaften dieses Fasermaterials sind, so ist leider das Ausbringen etwas gering, und die Ablaugen, sowie die Abgase verursachen durch Belästigung der Umgebung mancherlei Übelstände. Deshalb ist vielfach das Kochen des Holzes mit schwefliger Säure oder mit ihren Salzen, den Sulfiten, herrschend geworden; der so gewonnene Faserstoff wird als Sulfitzellstoff bezeichnet. Für beide Arten ist das Holz entsprechend vorzubereiten, zu entrinden, zu ent-knorren und in kleinere Stückchen zu teilen, um die Holzfasern der Einwirkung der Lauge gut zugänglich zu machen. Die Zerkleinerung ist jedoch nicht allzuweit zu treiben; Sägemehl zum Beispiel wäre beim Kochen nicht zu brauchen. Die Lauge (mit etwa 4 Prozent Gehalt an schwefliger Säure) wird dem Holz im Kocher (Abb. 631) zugeteilt, worauf unter Dampfdruck gekocht wird, bis vorgenommene Proben die Beendigung des Prozesses erkennen lassen. Aus dem Kocher gehen lockere Faserbündel hervor, die gewaschen und zum Beispiel durch Holländern ähnliche, statt mit Messern mit Schlagbolzen versehene Maschinen in die Einzelfasern aufgelöst werden, die dann wieder durch eine

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Abb. 630. Horizontalachsiger Raffineur

Art von Absieben in Pappenform für weitere Verwendungen übergeführt werden.

Viele Vorschläge betreffen die Nutzbarmachung der Ablaugen der Jellstoffin-dustrie. Beachtenswerte Erfolge sind schon erreicht. Auch andere verholzte Pflanzen können in zur Papiererzeugung brauchbare Fasern umgewandelt werden, meist weitaus einfacher, weil es sich um einjährige Pflanzen handelt. Stroh der gewöhnlichen Getreidearten ist schon durch Kochen in Wasser in eine zerreibbare Masse zu verwandeln für Strohpapiere und Strohpappen. Mit schwachen Laugen kann man auch Strohzellstoff auS den zu einer Art Häcksel geschnittenen und von den Knoten befreiten Strohhalmen gewinnen. Ganz ähnlich wie Stroh, nur noch bessere Fasern liefern andere Gräser, so Esparto, Alfa, Diß. Prächtige Resultate erzielt man auch in China und Japan aus dem Baste des Papiermaul-beerbaumö, der schon in den ersten Zeiten der Papiererzeugung das Rohmaterial geliefert hat. Man erhält aus diesem Material verhältnismäßig lange und auch ziemlich lang verarbeitete Fasern zu den oft verblüffend festen japanischen Papieren, die dank ihrer Festigkeit und ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Zerknittern zu entfernter liegenden Zwecken benutzt werden, wie zur Herstellung von Kleidungsstücken, Bindfaden und vielem anderen, wozu neuestens auch europäischer Zellstoff in Spinnpapieren dient.

Es ist bezeichnend für den modernen Bedarf an Papier, daß alle derzeit benutzten Ersatzstoffe für Hadern kaum ausreichen und man deshalb noch andere Vegetabilien heranziehen muß, zum Beispiel den Affenbrotbaum; aber auch kleinere Pflanzen, wie Schilf, Nesseln und viele andere. Torffasern sind ebenfalls versucht worden, aber nicht mit durchschlagendem Erfolg.

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So, wie die Fasern in den rohen Halbstoffen vorliegen, sind sie wegen ihrer Färbung zur weiteren Verarbeitung fast immer ungeeignet. Man pflegt sie deshalb durch Bleichen vorerst ganz weiß zu machen, um sie dann ^ erforderlichenfalls nachträglich zu fär- Jg ben. Gebleicht wird heute kaum an- m ders als mit künstlichen Mitteln, unter | denen derzeit fast nur das Chlor in M Frage kommt. Sei eS, daß man die im mm Bleichholländer (Mb. 625) durch ge-eignete Mechanismen umgetriebenen |H Halbstoffe mit entsprechenden Men- MI gen von Chlorkalk versetzt und durch lH"„„«    _

Schwefelsäure das Chlor wirksam !'    ”

macht, oder daß man die elektrische Abb.üzi.Holzkocher derMaschinenfabrikA.G. Bleiche anwendet, bei der aus vormals Wagner & Co. in Cöthen in Anhalt

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Abb. üzr. Stoffmühle

geeigneten Salz- (zum Beispiel Kochsalz-) Lösungen mit Hilfe des elektrischen Stromes bleichende chlorige Flüssigkeiten erzielt werden; stets ist nach dem Bleichen sorgfältig auszuwaschen, um jede Spur von Chlor aus dem Papierstoff zu entfernen, weil kaum ein anderer Körper so verderblich auf die Fasern wirkt. Gründliches Waschen ist da als bestes Mittel anerkannt, doch wird manchmal zur Sicherheit ein chemisch wirkendes, das Chlor neutralisierendes Gegenmittel, das Antichlor, angewendet.

Aus den zur Verfügung stehenden mannigfachen, oft in Stoffkästen aufgespeicherten Halbstoffen wählt der Papiermacher je nach den Eigenschaften, die von dem fertigen Papier verlangt werden, die Mengen, die zu Ganzstoff zu mahlen sind. Man benutzt hierfür Ganzstoff- und Mischholländer, sowie Stoffmühlen, Zentrifugalholländer.

Die Fasern werden in letzteren durch ebene oder kegelige (Abb. 632), mit Messern besetzte Mahlflächen in fast ganz geschloffenem Gehäuse bearbeitet, dessen feststehender Mefferbesatz dem Grundwerk des Holländers entspricht. Ununterbrochen gelangt einerseits der Halbstoff heran, während anderseits erfahrungsgemäß sehr gleichmäßig der Ganzstoff abgeleitet wird.

Außerdem werden zum Auflösen erweichter, schon stark zerkleinerte Fasern enthaltender Rohmaterialien (wie Altpapier) auch Knetwerke mit Knetflügeln und Knetdaumen verschiedener Ausführung (Abb. 633), sowie Kollergänge gebraucht.

Die Fasern sind aber häufig noch mit Begleitern zu versehen, um geeignetes Papier zu liefern. Für Löschpapier ist mit dem Vorerwähnten im großen und ganzen genug getan, für andere Papierarten wünscht man aber meist recht glatte Oberflächen, die wesentlich leichter dann zu erzielen sind, wenn man geeignete, fein verteilte, meist dem Mineralreich entstammende Körper, die sogenannten Füllstoffe, wie Kaolin, Gips, Baryt und andere, zusetzt, die die Vertiefungen der ungleichmäßigen, durch das Fasergewirr gebildeten Oberfläche ausfüllen, auch das Papier beschweren können.

Alles dies würde die Papiere aber noch immer nicht gut schreibfähig und nicht fest gestalten. Tinte würde durchschlagen, weil die ungemein feinen, noch ver-

Die Papierfabrikation

⁶53

bliebenen Zwischenräume, ja die Fasern selbst, kapillarröhrchenartig begierig Flüssigkeiten aufnehmen. Man sucht dies durch tunlichstes Verschließen der kleinen Kanälchen, durch innigeres Verbinden der Fasern zu verhindern, durch Leimen des Papiers. Die ältesten Mittel waren klebrige, aus Pflanzen gewonnene, vor allem Stärke. Dann überzog man das Papier mit einer dünnen Schicht feinen Leimes und schuf so die tierische oder Oberslächenleimung. Diese wirkt sehr günstig, macht, gut ausgeführt, das Papier geschmeidig und fest, hat aber den Mangel, daß nach Abschaben der dünnen Deckschicht die Fasern mit ihren zahllosen Iwischenkanäl-chen offen sich darbieten; das Papier wird wieder saugfähig, „fließt". Diesem Mangel, zu dem noch die nicht geringen Kosten des Verfahrens treten, ist nur dadurch abzuhelfen, daß man ausreichend billig mit einem Zusatz leimt, der die einzelnen Fasern wasserabstoßend umhüllt und aneinander schließt. Dies hat um die Wende deS vorigen Jahrhunderts I l l i g mit seiner vegetabilischen Stoffoder Harzleimung so erreicht, daß auch heute noch die große Mehrzahl der gebräuchlichen Papiere harzgeleimt wird. Kolophonium aus Fichtenharz wird, mit Soda gekocht, verseift. Die so erzielte Harzseife wird dann, zu einer milchigen Flüssigkeit gelöst, dem Ganzstoff zugesetzt, mit ihm während des Umlaufs im Holländer gemischt und durch Zusatz von Alaun oder schwefelsaurer Tonerde eine Wechselzersetzung hervorgerufen, durch die Harz teilweise frei, aber ungemein fein verteilt, teilweise als harzsaure Tonerde ausgeschieden und an die Fasern gelegt wird, hierbei diese einhüllend. Insbesondere wird beim Trocknen die Leim-

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Abb. 6ZZ. Zerfaserungsapparat nach Wurster

Wirkung vervollständigt. Sehr feine, aber auch teure Papiere empfangen außer der Harz-(Stoff-)Leimung nach der Fertigstellung des Rohpapiers noch eine tierische Oberflächenleimung. Während des Weltkriegs wurden Ersatzstoffe für das Leimen des Papierstoffs versucht, aber nicht mit durchschlagendem Erfolg.

Nach dem Leimen haben wir dann den Ganzstoff so, wie er zur Erzeugung weißer Papiere dient. Bei diesen, besonders bei den hochweißen Sorten, wird der blendende Farbenton durch ein uraltes Mittel, das Blauen, erzielt, also durch einen Zusatz von geringen Mengen blauer Farbe, wie es bei dem Waschen der Wäsche geübt wird.

Das bisher Gesagte weist schon den Weg zum eigentlichen Färben des Papiers im Stoff, wobei Farben unmittelbar an die Fasern im Holländer gebracht werden. Insbesondere die Verwendung der modernen Teerfarbstoffe mit der Möglichkeit, zahllose Farbeneffekte zu erzielen, hat die Papierfärberei zu einer Kunst gestaltet, die sachgemäß nur mit tieferen chemischen Kenntnissen der Farbstoffe und mit der Anwendung der sogenannten Beizen, die zum Festlegen von Farbstoffen an die Fasern gebraucht werden, auszuüben ist.

Neben der „Stoffärbung" kann, wie etwa bei Tapetenpapier und sonstigem Buntpapier, auf das fertige Papier geeignete Farbe aufgetragen werden.

Mengt man dem bereits fast ganz fertigen Ganzzeug noch eine geringe Menge verschieden gefärbter, längerer Fasern bei, so werden diese im Stoff verteilt und erscheinen im fertigen Papier als „lokalisierte Fasern", als Schutz gegen Nachahmung zum Beispiel in Banknotenpapieren.

Nunmehr kann zur Herstellung des Papierblatts geschritten werden, sei es durch Handarbeit, das Schöpfen, das schon geschildert worden ist, oder durch Papiermaschinen, deren Arbeit heute fast allein in Frage kommt und im folgenden kurz beschrieben werden soll.

Der genügend vorbereitete Ganzstoff wird in großen, aus Beton oder Holz hergestellten Gefäßen, den Bütten, durch Rührer in gleichförmiger Mischung erhalten und gelangt dann zu Reinigungsapparaten. Im sogenannten Sandfang setzen sich die schweren Teile, wie Sand, Metallrestchen und dergleichen an dreikantigen Leisten ab, mit denen der Boden des Sandfangs besetzt ist.

Sodann werden in dem Knotenfänger Stoffknoten, die meist reichlich in alten Papieren vorkommen, dadurch zurückgehalten, daß der sehr verdünnte Stoff gezwungen wird, durch die ungemein engen, feinen Spalten ebener, geschüttelter oder auch runder, sich drehender und fortwährend abgespritzter Siebe (Abb. 634) zu gehen.

Der so gesichtete Stoff gelangt dann zu dem Papier bildenden Siebe. Dieses ist für die am häufigsten, fast ausschließlich üblichen Papiermaschinen endlos zu denken, und zwar entweder als Schlauch, der, oben durch Leitwalzen gestützt, eine ebene wagrechte oder geneigte Fläche (Eibel-Verfahren) darbietet, unten geführt zum Stoffauffluß zurückkehrt, oder das Sieb ist als geschloffener Kreiszylinder auf ein entsprechendes Gerippe gezogen und wird mit ihm in Drehung versetzt.

Erstere Maschinen nennt man Langsiebpapiermaschinen oder solche mit ebener Form, letztere Rund- oder Z ylindersiebmaschinen.

Für die Erzeugung stärkerer Papiere und Pappen

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auch Maschinen, besonders solche mit runder Form, zur Anwendung, die mehrere Siebebesitzenundda-heralsMehrsieb-maschinen zu bezeichnen sind.

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Abb. 634» Drehknotenfänger, System Vorth

Abb. 63 5 stellt eine Langsiebmaschine moderner Ausführung darund 2166.636 gewährt in Auf- und Grundriß einen Einblick in eine solche Maschine von Ban-ning & Seybold.

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Rechts sehen wir die Bütte a mit den in ihr sich drehenden Rührern. Von da fließt derStoff, durch eigene Apparate (Regulatoren) abgemessen, zu einem Kasten hindern er mit dem durch das Langsieb s abgeflossenen Sieb-wafferverdünnt wird und dann weiter über den Sandfangb (siehe den Grundriß) rinnt.

Der hier gereinigte Stoff wird in den Knotenfängern c knotenfrei gemacht, gelangt durch eine Rohrleitung zu dem Auflaufkasten d und von diesem über das sogenannte Siebleder bei d„ das die Verbindung mit der Siebpartie herstellt, auf diese, wobei durch stellbare Lineale und andere Vorrichtungen die Stärke des Papiers geregelt wird.

Das Sieb s schreitet wagrecht oder geneigt ununterbrochen in der Richtung des Stoffauflaufö fort (hier von rechts gegen links) mit einer unter Umständen bis

auf 3 Meter in der Sekunde gesteigerten Geschwindigkeit (Schnelläufer) und nimmt den aufgeflossenen Stoff mit.

Damit dieser nicht seitlich abfließe sind Deckelriemen f vorgesehen, einer rechts, einer links auf dem Sieb s aufliegend, nach der Breite einstellbar, um eine verschiedene Breite der Papierschicht zu erzielen. Um die Reibung zwischen den Deckelriemen und dem Sieb auszuschließen, erhalten erstere eine Längsbewegung, deren Geschwindigkeit jener des Siebes gleich ist.

Solcherart kann das Wasser, das in reichem Maße die Stoffasern begleiten muß, nur nach unten durch die Siebmaschen abfließen und wird in Rinnen e3 gesammelt, aus denen es in Sammelgefäße b₃ geleitet wird. Von dort entnimmt einerseits eine Pumpenanlage b₂ das Verdünnungöwasser für den auf den Sandfang frisch zufließenden Stoff bei av anderseits fließt der Überschuß gegen b₃ ab, um in einem Stoffänger tunlichst von den noch nutzbaren Stoffen befreit und dann in Flußläufe oder sonstwohin abgelassen zu werden. Damit der Stoff auf dem Siebe nicht allzu rasch entwässert werde und die Fasern ihre Leichtbeweglichkeit nicht verlieren, sind die das Langsieb stützenden Kupferwalzen (Registerwalzen), die in dem durch Sprengwerke e₇ abgesteiften Siebrahmen e₂ gelagert sind, vorerst eng aneinander und erst später in größeren Zwischenräumen angebracht. Man bedarf nämlich zunächst noch der Leichtbeweglichkeit der Fasern, um sie durch Rüttelung des Siebtisches recht wirr durcheinander zu bringen, zu verfilzen, was für die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Papiere von größter Bedeutung ist. Soll dies möglich sein, so darf der Tisch e₂ nicht unveränderlich starr aufgebaut werden, sondern er ist bei e₃ an einen starren Teil des Gestells gelenkig angeschlossen und bei e₄ in der Höhenrichtung stellbar aufgehängt. In diesem Teile des Siebrahmens sind aber auch noch lotrechte Zapfen e₆ vorgesehen, um die eine wagrecht hin und her gehende Bewegung des Siebtisches eingeleitet wird, die Schüttelung, die für die Beschaffenheit des Papiers sehr bedeutungsvoll ist. Zu diesem Zweck greift an einer Seite ein Schubstangenkurbeltrieb e₆ an, der es leicht möglich macht, Hub und Hubzahl den jeweiligen Bedürfnissen anzupassen, je nach Faserart und Papierqualität. Hat man diesen Zweck erreicht, so folgt eine raschere Entwässerung, um die Fasern verfilzt festzuhalten, und zwar kann das Wasser durch die erwähnte Weiterstellung der Registerwalzen leichter absickern, außerdem aber wird es allmählich künstlich auf verschiedene Art entzogen. So wird der Papierstoff, während er sich auf dem Sieb befindet, durch Absaugen schonend entwässert. Das Sieb mit dem auf ihm befindlichen Papierstoff streicht über wagrecht unmittelbar unter dem Sieb angeordnete Saugkästen g, Kaufmannsche Apparate. Diese sind knapp bis an das Sieb s mit Wasser gefüllt, das während deö Betriebs entweder durch natürliches Gefäll oder durch Pumpen aus den Saugkästen nach unten gegen b₃ abgeleitet wird. Hierbei preßt der äußere Luftdruck Wasser aus der sehr nassen Papierschicht von oben nach unten in die Saugkästen nach. Wenn man die Papieroberfläche betrachtet, sieht man sie vor den Saugkästen wässerig glänzen, über ihnen aber matt werden, ein Beweis für die erste kräftige und doch schonende Entwässerung. Anstatt der Saugkästen verwendet man neuestens auch Saugwalzen, wie jene von Millspaugh.

Die Papierfabrikation

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Unsere Abb. 636 zeigt vier Saugkästen, um recht vorsichtig arbeiten zu können. Zwischen dem zweiten und dritten Saugkasten g, also dort, wo die Papierschicht noch sehr weich ist, legt sich oben eine Siebwalze h, Egoutteur oder Dandyroll genannt, auf diese und wälzt sich auf ihr ab. Hierbei bildet sich die Oberfläche der Siebwalze h auf der Papierschicht ab. Ist die Walze h mit gleichmäßig feinem Siebgewebe überzogen, so wird auch die Papieroberfläche verhältnismäßig glatt und gleichmäßig ausfallen; besitzt aber die Siebwalze Erhöhungen irgendwelcher Art, zum Beispiel Drahtstickereien, so drücken diese bei dem Abwälzen des Egoutteurs die weiche Papiermaffe teilweise seitlich fort, eS entstehen, wenn auch verschwommene, so doch recht deutliche Abbildungen durch dünnere Papierstellen. Es sind dies die echten Wasserzeichen, die unverwischbar dem Papier eigentümlich sind.

Die weiche, zarte, durch fortwährenden Stoffauflauf und ununterbrochene Siebbewegung endlos gebildete sogenannte Papierbahn muß nun vom Sieb frei gemacht und zur weiteren Behandlung geleitet werden. Zu diesem Behuf wird das Sieb mit der darauf liegenden Papierbahn p durch eine Walzenpresse i, durch die Gautschpresse, unter sanftem Druck geleitet. In dieser wird die Papierschicht so weit entwässert und dadurch so weit verfestigt, daß sie über eine kurze Strecke sich frei weiterbewegt, bis sie sich wieder schutzbedürftig an eine Stütze, den endlosen Naßfilz, auf der Zeichnung strichpunktiert angedeutet, und über Leit-, sowie Spannwalzen geführt, schmiegt. Der Naßfilz führt die Papierbahn nunmehr weiter, und zwar zur ersten Naßpresse kv deren Walzen schon kräftiger drücken und die Bahn weiter entwässern. Hierbei ist daS Sieb s für die fortgeschrittene Bahn p überflüssig. Es kehrt um die untere Gautschwalze i über Leit- und Spannwalzen gegen den Stoffauflauf bei dt zurück zur wagrechten Brustwalze e₈. Auf dem Wege dahin wird es gereinigt, abgespritzt und dergleichen, um dem Fabrikationsvorgang von neuem dienen zu können.

Beginnt die erste Naßpreffe kx schon mit etwas kräftigerem Druck zu entwässern, so steigert sich der Druck noch in zwei folgenden Naßpreffen k₂ und k₃. Die Bahn p wird nach dem Verlassen der ersten Naßpresse kt von ihrem Naß-(Leg-)Filz durch eine Leitrolle etwas emporgehoben und dann dem zweiten Naßfilz übergeben, der die Papierbahn durch die zweite Naßpreffe k₂ leitet. Aus dieser wird dann die Bahn p so gegen die dritte Naßpreffe k₃ geführt, daß sie, wie in der Nähe von k₃ zu erkennen ist, gewendet in die dritte Naßpresse k₃ gelangt, auch wieder von einem Filz begleitet, der aber über Leitwalzen stark emporgeführt und deshalb Steigfilz benannt wird. Das Wenden geschieht, um beiderseits tunlichst dasselbe Aussehen, dieselbe Beschaffenheit zu erlangen; es wird damit ein Kunstgriff der Handpapiermacherei, das Umlegen bereits abgepreßter Bogen, mechanisch geübt.

Der weitere Wassergehalt (unterhalb 50 Prozent etwa) kann nur durch Zufuhr von Wärme entfernt werden. Man muß dies tun, weil Wasser in großer Menge wohl unerläßlich für den Beginn der Papiererzeugung ist, aber im fertigen Papier nur dem Feuchtigkeitsgehalt der uns umgebenden Atmosphäre entsprechen darf, so daß das Papier lufttrocken ist. Dieser Zustand ist durch S.d.T.I.

Aufhängen des noch feuchten Papiers, ähnlich wie wir es für das Trocknen der Wäsche tun, erzielbar; es wird sogar tatsächlich bei manchen, allerdings wenigen, in Bogen geschöpften Papieren und bei Pappen so verfahren. Es ist anerkannt, daß das Papier, auf solche Weise behandelt, ungemein geschont, aber auch, wie an der Luft trocknende Wäsche, infolge ungleichmäßigen Schrumpfens, leicht wellig und runzlig und daher für viele Zwecke schlecht verwendbar wird. Deshalb versuchte man das Papier während der Lufttrocknung zu spannen, was immerhin Erfolge zeitigt, aber an Raschheit der Arbeit, dann bezüglich des Kostenpunkts und der Güte des Fertigpapiers mit der Trocknung an geheizten Flächen, die das feuchte Papier unmittelbar berühren, nicht wettzueifern vermag. Dazu kommt dann noch, daß solche geheizte Metallflächen drehbar angeordnet und der endlosen Erzeugung des Papiers leicht angepaßt werden können. In den meisten Papiermaschinen benutzt man daher heute noch große, eiserne, außen blank bearbeitete, drehbare und durch Dampf geheizte T r o ck e n t r o m m e l n n, an die sich die noch feuchte Papierbahn tunlichst anschmiegt, meist durch Trockenfilze m angedrückt, die durch Leitwalzen geführt und gespannt werden. Aber auch das beständige Trocknen der Trockenfilze muß bedacht werden, weil diese einen Teil des auf dem Papier verdampften Wassers aufnehmen. Hierfür sind hoch oben vier Trockenzylinder o und unten zwei Zylinder ox vorgesehen. Auch an elektrisch erzeugte Wärme wird für das Trocknen ernstlich gedacht.

In die Trockenzylinder tritt der Dampf durch ihre hohlen Zapfen ein, beziehungsweise aus. Die große Zahl der Trockenzylinder, wie sie unsere Abb. 635 zeigt, erscheint auf den ersten Blick als ein unerhörter Aufwand. Und doch hat dieser Aufwand seine guten Gründe. Gewiß kann man mit weniger, ja unter Umständen sogar mit einem Trockenzylinder (Einzylindermaschinen) auskommen, doch ist hierbei ein weitaus größeres Temperaturgefäll, energischere, fast plötzliche Trocknung und demnach eine Mißhandlung des Papiers kaum zu umgehen. Bei der beschriebenen Maschine will man die Trocknung noch nicht vollständig in den zwei großen Trockentrommelbatterien bewirken, sondern noch einen Teil der Feuchtigkeit belassen, um das Papier noch etwas feucht durch zweiwalzige Glättwerke qv q₂/ die Feuchtglätten, zu schicken und unter kräftigem Walzendruck vorstehende Faserenden in die Papieroberfläche niederzulegen.

Erfahrungsgemäß wird das Papier bei einer solchen Behandlung so trocken und warm, daß eine Kühlung sich empfiehlt, ja unter Umständen ein Nachfeuchten. Zu diesem Zweck ist der Kühlzylinder r eingeschaltet, den die Bahn p umschlingt. Dadurch ist diese befähigt, durch ein mehrwalziges Trockenglättwerk t zu gehen, in dem dem Papier besondere Glätte erteilt werden kann. Das Papier zieht, die Walzenumfänge t wiederholt S-förmig zur Hälfte umschlingend, zwischen den unter hohem Druck sich aneinander legenden Walzen hindurch, um hochgeglättet auszutreten.

Die Erfahrung zeigte, daß es bis zu einem gewissen Grad wirtschaftlich vorteilhaft ist, auf der Papiermaschine sehr breite Bahnen zu erzeugen. Heute ist man schon zu Bahnen von mehr als 4 Meter Breite gelangt, die durch Längs-schneider, Kreisscheren, in schmälere Bahnen zerschnitten werden.

Jede durch die Längsschneider erzielte Bahn wird dann auf einen Haspel, meist aber um je eine Wickelstange v gewickelt und dann für die weitere Verwendung aufgespeichert.

Unsere Abb. 635 zeigt die Langsiebmaschine als einen mit zahllosen Gliedern ausgestatteten mechanischen Riesen, dessen ungeheure, neuestens auch elektrisch bewegte Gliederzahl den Wunsch nach Vereinfachung hervorrief.

Die Rundsiebmaschine erfüllt durch die ungleich einfachere Siebanordnung jenen Wunsch in weitgehendem Maße. Denken wir uns die vorbereitenden Teile, Bütte, Sandfang, Knotenfang und dergleichen, ganz ähnlich wie bei der Langsiebmaschine und den genügend verdünnten Stoff gegen ein Iylindersieb geleitet, das sich langsam in einem Stofftrog a (Abb. 637) dreht, zum Teil in den Stoff eintauchend. Der Stoff legt sich umso mehr an das Rundsieb, als auch in dessen Innerem Wasser, das aus dem Stofftrog eindringt, während die Fasern außen zurückgehalten werden, entweder durch natürliches Gefäll oder mittels Pumpen durch den hohlen Zapfen abgesaugt wird,so daß ein geringer Überdruck des Stoffes von außen gegen das Rundsieb sich ergibt. In Abb. 637 ist das im Troge a sich drehende, oben über den Rand emporreichende Rundsieb ebenso weggelassen wie der Naßfilz, um andere wichtige Teile nicht zu verdecken. Die Leitwalzen sind sichtbar.

Die an diesem Rundsieb sich festlegende Faserschicht ist der Beginn der Papierbahn, die auch hier endlos ausfällt, da der mit einem gleichförmigen Siebgewebe überzogene Zylinder während seiner Drehung ununterbrochen die Faserschicht annimmt. Diese wird bei der Drehung auf einer Seite aus dem Stoff gehoben und rückt gegen den oberen Scheitel deö Rundsiebs. Dort legt sich eine mit Filz überzogene oder von einem solchen umfaßte Walze (Gausschwalze) b an. Die Stoff-(Papier-)Schicht geht an den Filz über und wird von ihm, der im Einklang mit der Bezeichnung bei der Langsiebmaschine als Naßfilz zu benennen ist, gegen Walzenpressen mitgenommen. Auch die weitere Trocknung und die sonstigen Arbeiten könnten dann gleich jenen bei der Langsiebmaschine erledigt werden. In Abb. 637 ist aber eine Abänderung angedeutet, die auf der Rundsiebmaschine Pappen von bestimmter Bogengröße gewinnen läßt. Die dünne, vom Rundsieb abgenommene Papierschicht wird hier nämlich um die obere der nicht mit einem Naßfilz umzogenen Walzen c stramm anliegend unter dem Druck geführt, den die aus der Abbildung ersichtliche, durch Hebel übertragene Gewichtsbelastung veranlaßt. Die Papierschicht wickelt sich in Lagen übereinander, die dann eine immer dicker werdende Pappeschicht ergeben. Ist die gewünschte Dicke erreicht, was durch ein Klingelzeichen angezeigt wird, so wird die Schicht durch ein in der Längsrichtung des Zylinders geführtes Messer in Gestalt eines Bogens abgeschnitten. Die Bogenbreite ist also von der Länge, die Bogenlänge von dem Umfang der Walze c abhängig, weshalb diese als Formatwalze bezeichnet wird. Der Filz kehrt um die untere der Walzen c, dann um Leit-, sowie Spannwalzen, an der Filzwäsche und Trocknung vorüber, zur Gautschwalze b zurück.

Begrenzte Bogen sind auf der Rundsiebmaschine auch noch auf andere Weise zu erzielen. Macht man nämlich das Rundsieb im Stofftrog a nicht ununterbrochen, sondern fügt man parallel zur Achse Metallstreifen ein, die rechteckige

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Abb. 636. Schematische Zeichnung einer Langsiebmaschine von Banning & Seybold

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Abb. 637. Rundsiebpappenmaschrne

Siebflächen schaffen, so werden die Stoffablagerungen am Rundsieb jenen gemäß stattfinden, und es werden also begrenzte Bogen mit unscharfen Rändern wie beim Handschöpfen entstehen. Solche Bogen bieten auf den ersten Blick ganz das Aussehen handgeschöpfter Papiere, werden sogar als solche verkauft, trotzdem sie auch nicht annähernd deren vorzügliche Eigenschaften besitzen. Es fehlt eben die bei der Iylindersiebmaschine nicht zu erreichende vollkommene Verfilzung, wie sie die Herstellung des Papiers mit der Hand und die Langsiebmaschinenarbeit durch das Schütteln des Siebes bietet.

Mehrsiebmaschinen für die Herstellung mehrfacher Papiere, zum Beispiel der neuestens beliebt gewordenen, aus zwei verschiedenen Schichten (etwa gefärbt und ungefärbt) bestehenden Duplexpapiere, dann für Pappen, Kartons und dergleichen fallen ebenfalls wesentlich einfacher aus, wenn sie auf dem Prinzip der Rundsiebmaschine fußen. Wegen der Dopplung reicht auch meist jene Papierfestigkeit aus, die die Rundsiebmaschine ergibt.

Mit Hilfe der vorstehend geschilderten Maschinen und Maßnahmen gewinnt man heute mit großer Sicherheit die größten Mengen von Papier jeder gewünschten Qualität, wie man es noch vor kurzer Zeit kaum zu ahnen wagte. Eine Erzeugung von jährlich zehn Millionen Kilogramm Papier in einer Fabrik bedeutet keineswegs etwas übermäßig Großes. Doch ist das Papier, so wie es in der geschilderten Weise geliefert wird, durchaus nicht immer unmittelbar für die weitere Verwendung geeignet. Insbesondere erfordern ungeheure Mengen von Schreibpapieren noch gewisse Nacharbeiten.

Durch das Anliegen an glatten Metallflächen in der Papiermaschine, besonders an den Trockenzylindern, wird allerdings schon eine wesentlich glattere Oberfläche erreicht als bei dem Handschöpfen. Doch ist man mit der „Maschinenglätte" heute meist nicht zufrieden, und man hat daher besondere Walzenglättwerke, Kalander (Abb. 638), konstruiert. Sie zeigen im großen und ganzen denselben Ausbau wie das Trockenglättwerk t aus unserer Abb. 636. Wir finden dort abwechselnd hochpolierte Hartgußwalzen mit Walzen, deren Körper aus Fasern unter ungemein hohen Pressendrücken hergestellt worden ist, so daß solche Stoffwalzen hart und doch bis zu einem gewissen Grad nachgiebig sind. Dadurch, daß alle Walzen unter hohen Pressungen auseinander liegen und das Papier von Walze zu Walze, 8-sörmig sich krümmend, geführt wird, glätten sich die Oberflächen des Papiers. Aber auch die Reibung wirkt hier mit. Gleiten der Walzen-umfänge kommt fast unausbleiblich vor, wenn es auch nicht beabsichtigt ist. Hierbei aber werden die Faserenden niedergedrückt, wie etwa mit dem Fingernagel oder einem Glättbein. Ja unter Umständen werden die Umfänge der Glättwalzen zwangläufig mit verschiedener Umfangsgeschwindigkeit versehen, um besonders schöne Reibungs-(Friktions-)Glätte zu erzielen. Bei verschiedenen Buntpapieren zum Beispiel wird auch das Handglätten mit dem Stein, dem eine hin und her gehende Bewegung erteilt wird, nachgeahmt. Auch erfolgt das Glätten zwischen Iinkplatten, die das Papier zwischen sich nehmen und durch ein Glättwerk mit zwei Walzen geschickt werden.

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Die langen Papierbahnen gestalten wohl die wirtschaftlich außerordentlich vorteilhafte ununterbrochene Erzeugung, sind aber für die unmittelbare Verwendung meist nicht geeignet. Man teilt sie deshalb quer, und zwar am besten in die gewöhnlich gebrauchten Längen, Bogen, mit Hilfe von Querschneidmaschinen.

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Abb. 638. Kalander von Voith

Diese erhalten am Eingang die Wickel mit den langen Bahnen von der Papiermaschine oder von den Kalandern. Die Bahnen werden dann selbsttätig, gewöhnlich mehrere gleichzeitig, der Bogenlänge entsprechend, durch eine selbstöffnende undschließende.

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Abb. 6zy. Streichmaschinenanlage von Flinsch

hin und her bewegte Presse abgezogen, einen Augenblick geklemmt und hierauf knapp neben der Klemmstelle, auf einem Untern effer ruhend, durch ein schwingend bewegtes, scharf an dem Untermeffer vorüberstreichendes Obermeffer abgetrennt, worauf nach Öffnen der Presse und Vorziehen der Bogenlängen das Querschneiden, fortwährend sich wiederholend, folgt.

Auch kann man durch Schiefstellung der Messer gegen die Längsrichtung des Papiers schiefe Schnitte erzielen, wie sie zum Beispiel in der Briefhüllenfabrikation gebraucht werden. Dagegen gestatten die Beschneidmaschinen, hohe Stöße von Papier richtig rechtwinklig nacheinander zu beschneiden.

Verwandt mit dem Glätten ist das Prägen. Walzen, auf denen ein Muster hoch angearbeitet ist, wirken mit nachgiebigeren Walzen unter Druck zusammen, während sie das zu prägende Papier zwischen sich nehmen und bei ihrer Drehung weiter führen. Unter dem Druck werden einzelne Papierstellen verdichtet, auch gekrümmt. Hierher gehört auch die Erzeugung geprägter, unechter Wasserzeichen, die jedoch, in Wasser gelegt, mehr oder weniger bald verschwinden, da das nur zusammengedrückt gewesene, nicht tatsächlich verdünnte Papier wieder aufquillt. Auch auf Jinkplatten können Prägemuster aufgeklebt und durch ein zweiwalziges Glättwerk auf das aufgegebene Papier übertragen werden. Nicht selten wird mit dem Prägen ein Ausschneiden verbunden, um spitzenartige und dergleichen Muster hervorzurufen.

Im Stoff gefärbte Papiere wurden schon kurz besprochen. Man kann aber auch auf das fertige weiße Papier Farbe auftragen. Entweder zieht man das Papier durch eine Farbenlösung, oder man trägt dickere Farbe auf und verstreicht sie: gestrichene Papiere. Das Streichen kann mit Bürsten, von Hand oder durch Maschinen geschehen. Eine gangbare Streichmaschine der Firma Flinsch in Offenbach zeigt Abb. 639. Durch Walzen, Bürsten, Tücher und dergleichen, die von einem Farbentrog ununterbrochen mit Farbe versehen werden, geht diese an das von einer Wickelrolle ablaufende Papier über, das sich dann an die Umfläche eines großen Zylinders schmiegt. Es ist dies in Abb. 639 im Vordergrund erkennbar. Während des Anliegens an der zentralen, sich drehenden Trommel werden über die gefärbte Fläche Bürsten parallel zur Achse des Zylinders hin und her bewegt, um die ausgetragene Farbe wiederholt zu verstreichen. Trocknen kann man unter den vorliegenden Umständen nicht anders als durch Aufhängen der nassen, gefärbten Bahn. Hierfür sehen wir in der Abb. 639 eine Aushängemaschine und in dieser Stäbe angewendet, auf die sich die gestrichenen Bahnen nach dem Verlassen des Streichzylinders legen. Die Hängestäbe werden vorerst schräg auswärts geführt und wandern dann in wagrechter Ebene langsam weiter, während die gefärbte Bahn in langen Falten herabhängt. Der Weg für das Stabwandern, manchmal mehrfach gekrümmt, ist derart zu bemessen, daß die Farbe bis zum Verlassen des Trockenapparates angetrocknet ist. Links vorn in Abb. 639 ist der Hängestab-, Ablege- und Papierrollapparat angedeutet, der das fertige Buntpapier aufrollt.

Ähnlich vorgefärbtes, grundiertes Papier bildet vielfach das Anfangsprodukt für die Herstellung von Tapeten, die noch gemustert werden. Ein Beispiel hierfür ist die Druckmaschine von Flinsch (Abb. 640), Druckwalzen werden mit der bezüglichen erhöhten Zeichnung ausgestattet und mittels Farbwalzen mit Farbe versehen. Sie wälzen sich auf dem grundierten Papier ab, das sich an den aus der Abbildung ersichtlichen zentralen Zylinder schmiegt, wodurch das Papier das Muster empfängt.

Ist dies aus mehreren Einzelmustern zusammengesetzt,so werden die Musterteile auf mehrere Walzen verteilt.

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Abb. 640. Tapetendruckmaschine von Flinsch

Man geht hierbei bis zu dreißig, die so genau zu drucken haben, daß ein folgender Druck den vorangegangenen inkeinerWeisestört, weil ja zwischen den einzelnen Teildruk-kcnvon einem Trocknen keine Rede sein kann. Bei dem für die teuersten Tapeten auch noch heute angewendeten Modelhanddruck trocknet man nach jedem Druck, so daß hier S.d.T.i.

auch ein Übergreifen aufeinander folgender Drucke möglich ist. Bei den Velourstapeten werden auf einzelne klebrig gemachte Stellen feine, kurze Wollfäserchen aufgestäubt; hierbei kann auch in verschiedenen Farben aufgestäubt werden.

Verwandt mit diesem Streichen und Drucken der Papiere ist das Aufträgen anderer Substanzen auf das fertige Papier. So wird das tierisch zu leimende Papier durch ein Leimbad gezogen und einer ähnlichen Aufhänge- und Trockenmaschine übergeben, wie wir sie in Abb. 639 finden, falls man in endloser Bahn leimt. Geschieht dies in einzelnen Bogen, wie auch manchmal das Färben, so benutzt man hierfür besondere Rahmentrockenmaschinen. In diesen nehmen Rahmen je einen Bogen auf und führen ihn, oft in mehreren Höhenstufen, in und dann aus dem Trockenraum, wenn die Bogen trocken geworden sind.

Auch die in neuerer Zeit stark gebrauchten photographischen Papiere, wie etwa die Zelloidinpapiere, bedürfen ähnlicher Auftrag-, Trockenmaschinen und dergleichen, die dem besonderen Material anzupassen sind.

Ebenso nützt man bei der Erzeugung wasserdichter Papiere nach Bedarf die beschriebenen Trockenverfahren aus, nachdem jene Arbeiten getan worden sind, die das Rohpapier wasserundurchlässig zu machen haben. Hierfür sind zwei Verfahren üblich: einerseits das sogenannte Pergamentieren, anderseits das Imprägnieren mit wasserabstoßenden Mitteln.

Nach dem ersten Verfahren erhält man das vegetabilische Pergament oder Pergamentpapier, so benannt, weil dieses Papier in manchen Eigenschaften dem tierischen Pergament ähnelt. DaS Rvhpapier, meist von Rollen abgehend, wird durch ein Bad aus verdünnter Schwefelsäure gezogen, gewaschen und von jeder Spur von Säure befreit. Durch die Schwefelsäure wird der Zellstoff chemisch verändert und die Bahn wasserundurchlässig.

Pergamyn, imitiertes Pergament, ist besonders gemahlenes Zellstoffpapier. Taucht man Papier in flüssige Fette, öle. Teer und dergleichen, so wird das Papier wasserabstoßend imprägniert. Besonders für Dachpappe sind solche Verfahren in Anwendung. Die Rohpappe in Bahnen oder Bogen wird in ein heißes Teerbad getaucht und dann noch mit grobkörnigem Sande bestreut, der durch den erstarrenden Teer an die Pappe geklebt wird. Unvermeidlich ist es, daß bei allen diesen Arbeiten Fehler vorkommen und einzelne Bogen minderwertig oder unbrauchbar werden. Deshalb folgt zum Schluß meist genaue Einzeldurchsicht, bei der jeder Bogen durch viele Hände wandert, bis er gezählt, geordnet, gewogen und verpackt, in jenen Zustand gelangt, der ihn gebrauchsfertig macht. Papierprüfungsanstalten untersuchen die Eigenschaften des Papiers und geben Urteile über seinen Gebrauchswert.

Die Kautschukindustrie

Von Dr. Albert Neuburger

er Kautschuk war den Ureinwohnern Amerikas jedenfalls schon seit alten Zeiten bekannt, und von ihnen haben wir auch das Wort „Kautschuk" übernommen^ das sich von der Bezeichnung „cahuchu" ableitet, mit dem die Indianer des Amazonenstroms den Saft gewisser Pflanzen bezeichneten, den sie in cin-gedicktem Zustand in verschiedenartigster Weise verwendeten. In der Wissenschaft und Technik redet man allgemein von „Kautschuk"; die übrigen Bezeichnungen, insbesondere das Wort „Gummi", sollten möglichst bald aus dem Sprachgebrauch verschwinden, da es auch andere Dinge, die mit dem Kautschuk absolut nichts zu tun haben — es sei nur das Gummiarabikum erwähnt — bezeichnet. Fernandos d'Oviodo y Valdas berichtet im Jahre 1535 von dem Ballspiel der Indianer und den von ihnen dazu verwendeten elastischen Bällen. Genaueres darüber teilt der Spanier Antonio Herrera gelegentlich seiner Beschreibung der zweiten Reise des Kolumbus mit. Er gebraucht auch zuerst das Wort „Gummi" und erzählt von Bäumen, die nach dem Anbohren eine Milch liefern, die sich in weißes Gummi verwandelt und angenehm riecht. Als nach Kolumbus die spanischen Eroberer den amerikanischen Kontinent überschwemmten, ergab sich die erste bekannte technische Anwendung des Kautschuks: Sie bestrichen damit ihre Leinenmäntel, uin sich gegen den Regen zu schützen.

Der französische Gelehrte de la Condamine, dem wir auch die Entdeckung des Chinabaums verdanken, überreichte nach einem längeren Aufenthalt in Südamerika 1736 der französischen Akademie eine Abhandlung, in der er nachwies, daß der Kautschuk der eingedickte Milchsaft eines in Brasilien wachsenden Baumes sei. Er übersandte gleichzeitig einige Rollen der schwärzlichen Kautschukmaffe. Besonders hob er hervor, daß aus der Masse zum Beispiel Lichter gemacht werden können, die ohne Docht ziemlich hell brennen, und daß man damit Leinwandstoffe so dicht machen könne wie Wachstuch. Er erzählt des weiteren, daß daraus auch wasserdichte Schuhe hergestellt werden, und daß die Eingeborenen den Saft über aus Erde hergestellten Kernen formen. Auch von birnenförmigen Flaschen erzählt er, in deren Hals eine hölzerne Röhre befestigt wird, aus der die Flüssigkeit herauöspritzt, wenn man auf die Flasche drückt. De la Condamine benutzte mit Kautschuk überzogene und dadurch wasserdicht gewordene Stoffe, um seine wissenschaftlichen Instrumente vor dem Regen zu schützen.

Zahlreiche Botaniker fanden auf ihren Forschungsreisen Pflanzen, die den so interessanten Stoff lieferten. Die erste technische Verwendung schlugen Heriffant und Marquer im Jahre 1763 vor, nachdem sie die für die Verarbeitung überaus wichtige Eigenschaft des Kautschuks, sich in Terpentin, Öl und Äther zu lösen, erkannt hatten. Der aus den Kautschukpflanzen gewonnene Saft verdickte sich nämlich innerhalb kurzer Zeit, so daß er in forinbarem Zustand nicht nach Europa transportiert werden konnte. Durch die Entdeckung der Löslichkeit war die Möglichkeit gegeben, ihn auch fern von seinem Gewinnungsort in jede gewünschte Form zu bringen, und bereits im Jahre 1768 fabrizierte Marquer die erste Kautschukröhre, indem er einen dünnen langen Wachszylinder mit Kautschuklösung bestrich. Wenn das Lösungsmittel verdunstet war, wiederholte er daö Überstreichen des auf dem Wachözylinder gebildeten dünnen Kautschukhäutchens so lange, bis das Rohr die nötige Dicke erlangt hatte. Dann wurde das Ganze in kochendes Wasser geworfen, wobei das Wachs ausschmolz, und das Kautschukröhrchen war fertig. Wenige Jahre später, 1772, beobachtete der englische Chemiker Priestley, der Entdecker des Sauerstoffs, daß der Kautschuk

Bleistiftstriche auswischt, und daß sich damit das Papier von Schmutz reinigen läßt; er empfahl ihn daher den Künstlern zum Gebrauch beim Zeichnen. Obschon 1791 Groffart eine einfachere Art zur Herstellung von Kautschukröhren entdeckte, die darin bestand, daß man die Lösung um einen festen Dorn preßte, der dann herausgezogen wurde, so führte sich doch die Verwendung des Kautschuks zunächst nicht recht ein und blieb auf die von Priestley empfohlene Methode der Vertilgung von Bleistiftstrichen beschränkt. Dies rührte daher, daß die Kautschukwaren nicht gleichmäßig in bezug auf ihre Elastizität blieben, sondern sich mit der Temperatur veränderten, so daß sie bei warmem Wetter weich und sehr elastisch waren, bei kaltem Wetter jedoch hart und spröde wurden, und daß sie ferner infolge der raschen Verdunstung des Lösungsmittels nur in kleinen Dimensionen angefertigt werden konnten. Auch war ein richtiges Vcrwendungs-gebiet noch nicht vorhanden.

Im Laufe der Zeit lernte man aus kleinen zerschnittenen Kautschukteilchen durch mäßiges Erwärmen und starkes Kneten größere und dickere Kautschuk-massen herzustellen. Man lernte aus diesen Blöcken dünne Platten zu fabrizieren, man konstruierte Reißwölfe und Knetwölse, man entdeckte die Löslichkeit des Kautschuks in Benzin und Benzol und lernte diese Lösungen zur Herstellung wasserdichter Stoffe zu verwenden. Auch das Walzen der Kautschukblöcke und das Auswalzen des Kautschuks auf Stoffe kam in Aufnahme, so daß man gegen das Jahr 1840 schon über ein ziemliches Maß von Kenntnissen verfügte. Aber immer noch waren die Fabrikate in der Kälte hart und spröde, in der Wärme elastisch, weich und klebrig.

Erst im Jahre 1844 tritt eine durchgreifende Änderung ein, so daß wir dieses Jahr als das Geburtsjahr der modernen Kautschukindustrie bezeichnen können. In diesem Jahre gelangten zu derselben wichtigen Entdeckung gleichzeitig zwei Männer, ohne daß der eine vom andern etwas wußte. In demselben Jahre meldeten Thomas Hancock in England und Charles Goodyear in Amerika Patente aus jene Prozedur an, die unter der Bezeichnung ,, Vulkanisieren" des Kautschuks eine so außerordentliche Bedeutung erlangen sollte, und aus der die Entwicklung unserer modernen Kautschukindustrie beruht. Der eigentliche Begründer dieser Industrie ist jedoch Charles Goodyear, der während eines seiner vielfachen Aufenthalte im Schuldgefängnis die Grundidee zu seiner Behandlungsart des Kautschuks faßte. Schon vor der Entdeckung des Vulkanisierens hatte Goodyear den Schwefel zum Zwecke der Vervollkommnung der Kautschukprodukte verwendet, doch hatte die Anwendung immer bei niederer Temperatur stattgefunden, weil man damals annahm, daß der Kautschuk durch Erhitzung verdorben würde, indem er in einen klebrigen Zustand überging. Der Zufall fügte eS, daß eines TageS ein Stück des mit Schwefel behandelten Kautschuks aus einen glühenden Ofen fiel und dort merkwürdigerweise nicht klebrig, sondern lederartig wurde. Goodyear erkannte sofort die Bedeutung dieser Tatsache, aber nicht weniger als fünf Jahre dauerten Goodyears Versuche, die dann am 15. Juni 1844 zur Entnahme eines Patents führten, das aber auch nur lediglich eine Etappe bildete. Erst im Jahre 1852 war Goodyear so weit, daß er auch hornartige Fabrikate, die vorher noch ziemlich mangelhaft gewesen waren, auf den Markt zu bringen vermochte. Wie gering zu jener Zeit der Bedarf an Gummiartikeln war, mag man daraus ersehen, daß die Lizenz, die Goodyear für sein Verfahren zur Fabrikation von Gummischuhen bezog, etwa zwei Pfennig für das Paar betrug. Aus seinen finanziellen Nöten riß ihn erst die endlich vollkommen geglückte Fabrikation von Hartgummiwaren, deren Einführung durch die Londoner Weltausstellung deS Jahres 1851 ermöglicht wurde.

Der Weg, den Goodyear gewiesen hat, ist für die Fabrikation von Weichgummiwaren sowohl wie von Hartgummiwaren im großen und ganzen bis heute der gleiche geblieben, obschon es bis heute noch nicht gelungen ist, die Frage, was denn eigentlich Kautschuk ist, im chemischen Sinne vollkommen befriedigend zu beantworten. Der Kautschuk besteht aus einer chemischen Verbindung von Kohlenstoff und Wasserstoff, deren chemische Natur, deren innerer Aufbau jedoch erst jüngst erforscht ist, ein Umstand, der es auch erklärt, warum wir uns über das so verschiedenartige Verhalten der verschiedenen Kautschuksorten bis vor kurzem keine Rechenschaft zu geben vermochten, und warum es erst unlängst gelungen ist, das so außerordentlich bedeutsame Problem der Darstellung künstlichen Kautschuks zu lösen.

Als Ausgangömaterial für die Gewinnung des Kautschuks dient der Milchsaft gewisser Pflanzen, und zwar fast ausschließlich solcher, die in den tropischen Ländern vorkommen. Auch einheimische Pflanzen liefern einen Milchsaft, aus dem Kautschuk gewonnen werden kann, so zum Beispiel der gewöhnliche Kopfsalat. Es ist nicht ausgeschlossen, daß man in vielleicht nicht allzuferner Zeit auf solche, heute noch infolge der geringen Sastmenge, die sie liefern, unbenutzte Pflanzenarten infolge des großen Kautschukbedarfs zurückzugreifen gezwungen sein wird. Man hat daher bereits versucht, gewisse Kautschukbäume bei uns zu akklimatisieren.

Gegenwärtig entstammt das Rohmaterial aus der Klaffe der Euphorbiazeen oder Wolfsmilchgewächse, die in Mexiko, Peru, Bolivia, Westafrika, im Kongostaat, in Ostaftika und Sumatra, auf Borneo, in Neuguinea usw. vorkommen. Schneidet man mit dem Messer in eines dieser Gummigewächse hinein, so fließt ein der Ziegenmilch ähnlicher Saft, „Latex" genannt, heraus, aus dem sich die feste Masse des Kautschuks abscheidet, der im Anfang weiß ist und erst allmählich seine Farbe ändert. Die Menge des gelieferten Saftes ist je nach der Natur und dem Alter der Pflanze verschieden und hängt auch von der Jahreszeit ab. Die Güte ist von der Art der Pflanze, vom Klima, von der Beschaffenheit des Bodens und von noch einer Reihe anderer Faktoren abhängig. Der beste Kautschuk ist der sogenannte „Para" von der Mündung deS Amazonenstroms, der von der daselbst wachsenden „Hevea brasiliensis“ stammt. Früher wurde dieser Baum einfach umgehauen, um den Saft zu gewinnen. Der steigende Wert deS Kautschuks veranlaßte die Regierung, dieses Vorgehen zu verbieten, und es werden jetzt nur noch kleine Einschnitte ringsherum um den Stamm des Baumes gemacht. Unter jeden Einschnitt wird dann mit Lehm ein kleines Blechgefäß geklebt, in dem sich allmählich 300 Kubikzentimeter Latex sammeln. Während des

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Abb. 641. Wie der Kautschuk als Rohgummi in de» Handel kommt

Ausfließens des Saftes muß der Einschnitt von Zeit zu Zeit gereinigt werden, da sich in ihm der Säst verdickt. Hundertfünfzig Bäume geben bei je einer Anzapfung etwa 45 Liter Latex, aus denen 20 Kilogramm Kautschuk gewonnen werden. Da man in jeder Saison etwa jeden Baum zwanzigmal anzapfen kann, so gibt die genannte Anzahl von Bäumen etwa 300 Kilogramm Kautschuk. Man hat vergeblich versucht, die Hevea brasiliensis auch nach andern Klimaten zu verpflanzen. Andere Bäume wieder, die andere Kautschukarten liefern, wie zum Beispiel der Manihot Glaziovii, ließen sich besser verpflanzen.

Der Latex wird nicht sich selbst überlasten, sondern man führt seine Gerinnung durch besondere Mittel herbei. Als solche Mittel sind zu erwähnen: die künstliche trockene oder feuchte Wärme, die natürliche Wärme des Erdbodens oder des menschlichen Körpers, das Verdunstenlaffen, das Abschöpfen nach Wafferzusatz, die chemische Zersetzung durch bestimmte Mineralien oder Pflanzenstoffe, das Schlagen und endlich die Reinigung und gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Vornahme mehrerer der genannten Prozeduren.

Am Amazonenstrom bedient man sich des Räucherns, das sich für den Latex der Hevea brasiliensis als besonders vorteilhaft zeigt. Der Räucherapparat, Fumeiro, gleicht einem Henkeltopf ohne Boden. Man entzündet unter ihm ein Feuer aus den Nüssen der Uricapalme. Dann taucht der Arbeiter einen Holzstab in den Latex ein, auf dem sich inzwischen oben ein dünnes Häutchen gebildet hat, das an dem Holzinstrument haften bleibt. Dieses wird in den Rauch gehalten und so lange gedreht, bis der Latex so weit eingetrocknet ist, daß er ein dünnes Häutchen bildet. Dann wird der Stab wieder eingetaucht und die Prozedur so lange wiederholt, bis sich ein dicker Klumpen Kautschuk gebildet hat, der etwa 10 bis 12 Kilogramm wiegt (Abb. 641). Das Räuchern des Kautschuks kann nicht auf maschinellem Wege vorgenommen werden. Die an den Stöcken gebildeten Klumpen, die sogenannten Brote, kommen in den Handel und ebenso die aus abgetropftem Latex bestehenden Reste, die sogenannten „Negerköpfe". In verschiedenen Gegenden Afrikas schneidet man die die Milch liefernde Schlingpflanze an, daß der Saft in Blechgefäße fließen kann. Das Verdicken des Saftes

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geschieht am Kongo und in Angola vielfach durch die Wärme des menschlichen Körpers in der Weise, daß sich die Neger den Saft auf die Arme schmieren und ihn hier eintrocknen lassen, worauf sie ihn in langen Fäden wieder abziehen. In Peru, in Senegambien, auf Madagaskar usw. kocht man den Saft mit Pflan-zenftoffen, wodurch er oft einen unangenehmen Geruch annimmt.

Die beste Methode, den Latex zum Gerinnen zu bringen, ist das Räuchern, weil mit ihm eine Desinfektion verbunden ist. An der südlichen Grenze der Kautschukzone in Afrika reißt man die Sträucher aus, zerkleinert sie und läßt, nachdem die Milch ausgeflossen ist, das Ganze faulen. Die moderne Chemie sucht nach wissenschaftlich durchgearbeiteten Methoden. Diese Methoden beeinflussen aber, da sie auf der Beimischung chemischer Stoffe beruhen, die Qualität des Kautschuks ungünstig.

Es gibt nur eine einzige Methode der Verarbeitung des Kautschuks, die in dessen Eigenschaften begründet ist, und zwar das Kneten. Der Kautschuk läßt sich nämlich weder gießen noch durch sonstige mechanische Verfahren in seiner Form ändern. Auch ist er zu stark mit Fremdkörpern aller Art, wie Sand, Pflanzenteilen, Steinen, Wasser, Erde usw., die von der primitiven Art der Gewinnung herrühren, verunreinigt. Es handelt sich also zunächst darum, ihn zu reinigen, wozu vier Manipulationen nötig sind. Die erste besteht im Erweichen und Waschen, was dadurch geschieht, daß man ihn mit Wasser und Dampf aufkocht. Dann folgt das Zerreißen oder Zerschneiden, das entweder mit der Hand vorgenommen wird oder mittels Schneidemaschinen oder endlich durch mit Rinnen versehene Walzen. Hierbei wird der Kautschuk mit Wasser berieselt, um ihn nochmals möglichst von mechanischen Verunreinigungen zu befreien, und gemischt (Abb. 642), Nun folgt als dritte Manipulation das eigentliche Walzen, das mit einem nochmaligen Waschen verbunden ist und zugleich den Zweck hat, wieder eine zusammenhängende Kautschukmaffe herzustellen. Zu diesem Zwecke

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Abb. 642. Blick in das Harburger Mischwalzwerk der Vereinigten Gummiwarenfabriken

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kommen die Kautschukstückchen zwischen gußeiserne, sich außerordentlich rasch drehende Walzen (Abb. 642), in denen die Masse vollkommen auseinandergequetscht, aber auch gleichzeitig derartig zusammengewalzt wird, daß ein zusammenhängendes Fell entsteht, das man zum Trocknen aufhängt. Nach dem vierten Prozeß, dem der Trocknung, ist die Verarbeitung des Rohkautschuks beendet.

Um die Menge des Kautschuks zu vermehren, vermischt man ihn mit Schlämmkreide; um das Gewicht zu vergrößern, fügt man Schwerspat zu oder Harze und. Öl und Faktis, ein mit Schwefel behandeltes Öl. Auch bereits einmal verwendeter Kautschuk wird beigemengt, beziehungsweise mit Hilfe von Walzen eingepreßt. In diesem Stadium der Verarbeitung erfolgt auch das Färben. Die bunten Gummibälle sind, wie man beim Zerreißen sehen kann, durchaus nicht in der Masse durchgefärbt, sondern nur mit einem Überzug von Lackfarbe versehen. Soll der Kautschuk in der Masse durchgefärbt werden, so werden die Farbstoffe in den Kautschuk mittels Walzen hineingeknetet.

Aus den auf die genannte Weise erhaltenen Fellen oder Platten werden die verschiedenen Wcichgummiartikel hergestellt, wie zum Beispiel Sauger, Schläuche, chirurgische Artikel und dergleichen. Die Verarbeitung ist fast durchweg Handarbeit. Man schneidet die einzelnen Teile der Gegenstände — eventuell unter Zuhilfenahme einer Schablone — mit einem Messer oder einer Schere aus, bestreicht die miteinander zu verklebenden Flächen mit Benzin oder einer dünnen Kautschuklösung und klebt sie, erforderlichenfalls über Holzformen, aneinander. Abb. 643 stellt eine Maschine zum Gummieren der Einlagen von Gummiradreifen dar. Auf der Rolle A ist die Baumwolleinlage aufgerollt. Sie läuft bei B zunächst über eine Hartgummiwalze und wird, wenn sie diese verläßt, von dem Arbeiter mit einer Schicht des in Benzin gelösten Gummi bestrichen. Sie bewegt sich dann weiter über den durch heiße Luft erwärmten Tisch T. Unter dem Einfluß der Wärme verdunstet das Benzin, und es ergibt sich auf dem Gewebe eine gleichmäßige Gummischicht. Das fertige Produkt läuft dann nach hinten über die Walze F, um sich schließlich auf der Rolle C aufzurollen.

Der Radiergummi wird wie folgt hergestellt: Man läßt den weichen Gummiteig die Prozesse des Mischens und Walzens durchmachen, wobei ihm ein gewisser Prozentgehalt von fein gemahlenem Bimsstein oder Schmirgel zugesetzt wird, um ihm die nötige Schärfe zu geben. Dieser Brei erhält dann durch Einpressen in Formen die Gestalt, in der er als Radiergummi in den Handel kommt. Nach dieser kurzen Beschreibung zu urteilen, erscheint die Herstellung eines guten Radiergummis eine sehr einfache Sache zu sein, in Wirklichkeit ist sie aber außerordentlich schwierig. So hat zum Beispiel ein Fabrikant von Radiergummi hundertundfünfundsiebzig verschiedene Mischungen Herstellen und durchprobieren müssen, ehe es ihm gelang, einen Gummi zu erhalten, der gut radiert, ohne das Papier zu sehr anzugreifen, der weich und biegsam ist, aber keine Neigung zeigt, selbst bei Benutzung des weichsten Bleistifts das Papier zu beschmutzen. Interessant ist auch die Fabrikation von Gummischläuchen. Der Gummi wird auf Baumwollenstoff zu einer dünnen Schicht ausgewalzt und

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Die letzte Fahrt eines Königs der kalifornischen Wälder

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drehbar über einen mit Zinkblech beschlagenen Tisch gehängt. Man nimmt einen Stock und legt ihn auf die unteren Kanten des Stoffes. Durch einfaches Umdrehen gewinnt man einen Halt und kann den Stoff mit dem auf ihm liegenden Gummi abwickeln, bis man das vordere Ende auf dem Tisch ausbreiten kann. An die eine Seite des Streifens wird mit einem leichten Pinselstrich Naphtha gestrichen, wodurch der Stoff am Zinktisch festklebt. Auf die vordere Kante des Gummis legt man einen Draht, dessen Dicke der lichten Weite des herzustellenden Schlauchs entspricht, und der mit einer dünnen Schicht Seife bestrichen und mit einem feinen Zementpulver bestreut ist. Um den Draht wird die vordere Kante der Gummihaut herumgelegt und drei- bis viermal um ihn herumgewickelt. Das auf dem Tisch aufgeklebte Stück wird abgeschnitten und dann beiseite gelegt, um später mit einem Kammgarntuch umwickelt und in ein Gefäß zur Vulkanisierung gepackt zu werden. Sind die von den Drähten abzustreifenden Schläuche sehr lang, so werden sie auch wohl mit Luft aufgeblasen, wodurch sie sich von den Drähten ablösen. Die so hergestellten Schläuche haben keine Naht und sind daher viel haltbarer wie die mit Naht. Ebenfalls nahtlos sind die Schläuche, die mittels einer Maschine in ähnlicher Weise hergestellt werden wie Bleirohre (vgl. Seite 553 dieses Bandes). Der Kautschukbrei wird in einen mit Dampf geheizten Zylinder gebracht und aus diesem durch ein enges Loch herausgepreßt, in das von innen her ein Dorn hineinragt. Andere Gegenstände, wie zum Beispiel Gummipfropfen und die bekannten durchbrochenen Matten, werden in der Weise hergestellt, daß man den gereinigten Rohkausschuk in eiserne Formen einpreßt.

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Abb. 643. Apparat zum Gummieren der Stoffeinlagen von Radreifen

Das Vulkanisieren besteht in einer Behandlung des Kautschuks oder der fertigen Kautschukwaren mit Schwefel in einer Weise, daß Schwefel der Kautschukmasse einverleibt wird. Man unterscheidet ein Heißvulkanisieren und ein Kaltvulkanisieren. Die Heißvulkanisation besteht darin, daß man die zu vulkanisierenden Gegenstände in ein Bad von geschmolzenem Schwefel bringt, der auf 135 Grad Celsius erhitzt ist, und daß man sie so lange darin läßt, bis sie gleichmäßig etwa 12 Prozent davon aufgenommen haben. Man kann jedoch die Vulkanisierung für bestimmte Zwecke so weit treiben, daß der Schwefelgehalt auf 35 Prozent ansteigt. Die aus dem Schwefelbad kommenden Kautschukgegenstände werden zunächst von mechanisch anhaftendem Schwefel befreit und dann nochmals auf 30 bis 40 Grad erwärmt.

Die kalte Vulkanisation besteht darin, daß die fertig geformten Gegenstände je nach ihrer Wandstärke verschieden lange Zeit in ein Gemisch von 5 bis 6 Prozent S.d.T.I.

Chlorschwefel und Schwefelkohlenstoff eingetaucht werden. Das Eintauchen wird eventuell zwei- bis dreimal wiederholt. — Durch das Vulkanisieren wird der Kautschuk unempfindlich gegen den Wechsel der Temperatur und gegen chemische Einflüsse, er verliert seine Klebrigkeit und erhält eine außerordentlich große Elastizität.

Die Fabrikation der Hartgummiwaren unterscheidet sich im Prinzip von der der Weichgummiwaren nur dadurch, daß die Kautschukmischungen mit 30 bis 60 Prozent Schwefel vermischt werden. Der Brei wird stark erhitzt, bis er zu einer zähen und schwarzen Masse geworden ist. Es findet eine längere Vulkanisierung statt, die fünf bis sechs Stunden lang dauern kann. Vor dieser Vulkanisierung wird die zähe schwarze Masse in den zu erzielenden Gegenständen entsprechende Formen gepreßt (Abb. 644). Nach dem Vulkanisieren kann man die Gegenstände auf der Drehbank bearbeiten. Durch Behandlung mit Bimsstein erhalten sie den bekannten schönen Glanz. Die Hartgummiwaren sind meist von schwarzer oder roter Farbe. Diese Farben widerstehen der Vulkanisier-hitze.

Infolge der Entwicklung der Elektrotechnik und des Automobilismus ist der Bedarf an Kautschuk ganz beträchtlich gestiegen, und das natürliche Kautschukvorkommen kann den Bedarf nicht decken; man hat daher zunächst vergeblich nach Ersatzstoffen für den Kautschuk gesucht. Dabei hat sich ergeben, daß man für gewisse Zwecke den alten Kautschuk nach verschiedenen Methoden einer Art von Regenerationö- oder Umformungsprozeß zu unterwerfen vermag. So ist es zum Beispiel möglich, aus Kautschukabfällen feste Massen zu erhalten, die sowohl als Gummireifen wie auch zur Herstellung verschiedenartiger Kautschukprodukte Verwendung finden können. Des weiteren lassen sich aus gewissen ölen kautschukähnliche Massen gewinnen, die zwar den Kautschuk nicht durchweg

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Abb. 644. Formen der Hartgummisachen mittels Spindelpressen

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zu erreichen vermögen, die aber für einzelne Zwecke recht wohl an seine Stelle treten können. Die Produkte dieser Verfahren wären wahrscheinlich schon in umfangreicherem Maße verwendet worden, wenn nicht später wieder eine Überproduktion an Kautschuk und in ihrem Gefolge ein Sinken des Preises eingetreten wäre, das die Verwendung von Ersatzstoffen der letztgenannten Art nicht mehr nötig macht. Hingegen wird Regenerativkautschuk immer noch weiter verwendet. Insbesondere wird dem Weichgummi für gewisse Zwecke Regenerat zugesetzt.

Des weiteren begann man mit Versuchen, wirklichen Kautschuk auf künstlichem synthetischen Wege herzustellen. Lange Zeit erfolglos, bis es endlich im Jahre 1910 zwei Erfindern, Dr. Fritz Hofmann in Elberfeld und Professor Dr. C. Harnes in Kiel, zugleich gelang, das Problem vollkommen unabhängig voneinander zu lösen. Destilliert man Kautschuk, so geht zwischen 30 und 40 Grad eine Anzahl von Produkten über, unter denen sich in ziemlich geringer Menge das „Isopren" befindet. Schon früher glaubte man, daß dieses so spärlich sich findende Destillationsprodukt zum Kautschuk in nahen Beziehungen stehen müsse, eine Ansicht, die vielfach bekämpft wurde. Harries erkannte, daß dieses Isopren das Ausgangsmaterial zur Gewinnung künstlichen Kautschuks abgeben könne, und er fand, daß es beim Erhitzen mit Eisessig bei einer Temperatur von etwas über loo Grad ein Produkt ergibt, das tatsächlich und zweifellos Kautschuk ist.

Als Ausgangsprodukt für die Darstellung des künstlichen Kautschuks dient tatsächlich das Isopren, ein aus dem Steinkohlenteer gewinnbarer, aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehender Körper von der chemischen Formel C₅H₈. Auch der Kautschuk zeigt die gleiche Zusammensetzung C₅H₈, wie man durch eingehende Untersuchungen festgestellt hatte. Die gleiche chemische Zusammensetzung des Isoprens und des Kautschuks ließen, da hier zwei vollkommen verschiedene Körper vorlagen, darauf schließen, daß eine „Polymerisation" vorliege, daß also aus dem Isopren durch Iusammenlagerung seiner Moleküle zu einem neuen Molekül ein neuer Körper von gleicher Zusammensetzung, aber von anderen Eigenschaften, daß aus ihm Kautschuk entstehen könne. Dafür sprach auch der Umstand, daß sich das Isopren, wenn man es eine Anzahl von Jahren stehen läßt, ganz von selbst in Kautschuk umwandelt. Es gelang den eben erwähnten beiden Chemikern, Professor Harries und Dr. Hofmann, diesen Umwandlungsprozeß dadurch ganz beträchtlich abzukürzen, daß sie das Isopren in der Wärme behandelten. Auch noch aus anderen Körpern, dem Butadien und dem Methylisopren, konnte Kautschuk erhalten werden. Bereits im Jahre 1909 entstand in Deutschland die erste Fabrik zur Herstellung künstlichen Kautschuks. Wenn dieser auch nicht alle Eigenschaften des natürlichen zeigte, so war er doch immerhin ein brauchbares Produkt, das man dem natürlichen Kautschuk zumischen und mit ihm zugleich verarbeiten konnte, wodurch sich eine Streckung erzielen ließ. Dieser erste künstliche Kautschuk war nicht aus Isopren hergestellt, sondern auS dem bereits erwähnten Methylisopren. Er zeigte nicht alle Eigenschaften, die man erwünscht und erhofft hatte. Auch war das Ausgangsprodukt zu teuer.

Da gingen nun zunächst die Elberfelder Farbwerke insofern bahnbrechend vor, als sie als Ausgangsprodukt für die Synthese Azeton verwendeten. Das

Azeton kann aus Alkohol gewonnen werden, der entweder durch Gärung oder aus Kalziumkarbid oder aus Zellstoff oder aus den Ablaugen der Zellstoff-fabrikation, den sogenannten „Sulfitlaugen", erzeugt wird. Durch die Verwendung des Alkohols, beziehungsweise des Azetons fällt also zunächst das Hemmnis der begrenzten Erzeugungsmöglichkeiten weg. Bereits im Jahre 1918 konnten nach der Mitteilung von Geheimrat Duisberg im Monat 600 000 Kilogramm Azeton hergestellt werden. Es kann keinem Zweifel unterliegen, daß sich diese Erzeugung Deutschlands durch Vergrößerung der Werke und Erschließung neuer Quellen für die Alkoholproduktion noch weiter steigern läßt.

Die Badische Anilin- und Sodafabrik hat im Benzol ein weiteres Rohmaterial zur Erzeugung künstlichen Kautschuks gefunden, das durch einen verhältnismäßig einfachen chemischen Prozeß in das bereits erwähnte Butadien übergeführt werden kann. Bei der Überführung des Benzols in Butadien entsteht als Nebenprodukt Äthylen.

Des weiteren hat man bereits vor dem Krieg Isopren nach einem von Holt gefundenen Verfahren aus Pentanen dargestellt, die bei der Destillation des Petroleums als Nebenprodukt abfallen. Es handelt sich hierbei um drei Pentane, das Jsopentan, das Normalpentan und das Tetramethylpentan. Nach Holt gelingt es, diese drei im Erdöl enthaltenen Pentane „mit den billigsten Hilfsmitteln und mit vorzüglichen Ausbeuten" zunächst in reines Trimethyläthylen überzuführen. Aus Trimethyläthylen kann dann Isopren erzeugt werden. Holt weist darauf hin, daß die Vereinigten Staaten im Jahre 1913 allein imstande gewesen sind, 310000 Tonnen Pentan zu liefern, wobei angenommen ist, daß das Rohpetroleum nur die geringe Menge von 1 Prozent an verwertbaren Pentanen enthält. 310000 Tonnen Pentan liefern nach den Ausführungen von Holt ungefähr die gleiche Menge an künstlichem Kautschuk.

Als weitere Ausgangsprodukte für die Erzeugung des künstlichen Kautschuks stehen dann noch der Amylalkohol, sowie das Kalziumkarbid zur Verfügung, das man gar nicht erst in Alkohol umzuwandeln braucht, um Isopren zu erhalten, sondern das sich auf dem Weg über das Azetylen in Isopren umwandeln läßt.

Während des Weltkriegs setzte die Fabrikation des künstlichen Kautschuks in Deutschland von neuem und mit neuen Hilfsmitteln, sowie vor allem auch mit neuen Ausgangsprodukten ein. Infolgedessen war auch das Erzeugnis ein von dem der ersten Fabrikationsperiode wesentlich verschiedenes. Es wurde sowohl Hartgummi wie Weichgummi erzeugt, von denen der letztere auch zur Bereifung von Kraftwagen, insbesondere als Vollgummi für Lastkraftwagen, Verwendung fand. Der erzeugte Gummi ließ sich wie das Naturprodukt vulkanisieren. Er zeigte einen derartigen Widerstand gegen den Durchgang des elektrischen Stromes, daß er genau wie jener für Jsolationszwecke in der Elektrotechnik Verwendung finden konnte. Besonders nützlich erwies er sich für die Zwecke der Luftschiffahrt, wurden doch massenhaft Ballone unter Verwendung von künstlichem Gummi hergestellt. Am Beginn des Jahres 1918 vermochte die deutsche Industrie des künstlichen Kautschuks etwa den achten Teil des Friedensbedarfs an Rohkautschuk zu decken, der sich im Jahre 1913 auf 20 497 Tonnen im Werte von rund

126 Millionen Mark belaufen hatte. Am Beginn des Jahres 1919 war die Produktion so weit gesteigert, daß die deutschen Fabriken etwa den sechsten Teil des wirklichen Bedarfs deckten.

Was nun die Eigenschaften des künstlichen Kautschuks anbetrifft, so wies schon in einer im April 1918 gemachten Mitteilung Geheimrat Duisberg daraus hin, „daß die Gummiwarensabriken, die unser Material bisher noch nicht in Händen gehabt hatten, erst lernen müssen, damit umzugehen und fertig zu werden". Es ergaben sich seinen Aussührungen zufolge noch verschiedene Schwierigkeiten, insbesondere fehlten die „Elastikatoren", das heißt jene Bestandteile, die die Elastizität des Gummis hervorbringen.

Professor Tschirch in Bern hat nachgewiesen, daß der natürliche Para-Kaut-schuk, wenn man ihn in Chloroform quellen läßt und dann mit Chloroform extrahiert, unter dem Mikroskop ein seines schwammartiges Netzwerk zeigt. Dieses Netzwerk ist der „Schwellkörper" des natürlichen Kautschuks, dem Tschirch eine große Bedeutung für die technische Verwertung dieses Produktes zuschreibt. Auch der aus Isopren auf synthetischem Wege hergestellte Kautschuk zeigt einen derartigen Schwellkörper, doch ist dessen Struktur eine andere. Vor allem repräsentiert sich der Schwellkörper des künstlichen Kautschuks nicht in Gestalt eines Netzwerks. Professor Tschirch sieht nun in der Natur und Struktur des Schwellkörpers den Grund für den Unterschied zwischen beiden Kautschukarten. Er sieht darin die Ursache, warum der natürliche Kautschuk, um einen Ausdruck der Praktiker zu gebrauchen, „nerviger" ist als der auf künstlichem Wege erzeugte. Durch diese wertvollen Untersuchungen von Professor Tschirch dürfte der Weg gezeigt sein, auf dem sich die weitere Entwicklung vollziehen muß. Vielleicht gelingt es, das Verfahren der Herstellung deö künstlichen Kautschuks so zu leiten, daß dabei ein Schwellkörper gebildet wird, der dem des Naturprodukts gleicht.

Aber selbst wenn dieses nicht der Fall sein sollte, hat der künstliche Kautschuk während des Krieges in so hohem Maße als Ersatz für den natürlichen gedient, daß er feine Daseinsberechtigung erwiesen hat. Insbesondere sind es die sogenannten „Hartgummiartikel", bei denen die Natur deö Schwellkörpers kaum eine Rolle spielen dürfte.

Auf Grund der vorstehenden Ausführungen kann die Frage der Herstellung des künstlichen Kautschuks und die Möglichkeit seiner Fabrikation im großen als durchaus gelöst betrachtet werden.

Die Holzindustrie

Von Ober-und Geh. Regierungsrat Max Geitel

ie wertvollste Eigenschaft des Holzes besteht in seiner leichten Bearbeitbarkeit. Es kommt noch hinzu, daß das Holz mit einem geringen Gewicht eine hohe Festigkeit vereinigt und die Wärme schlecht leitet. Setzt man das Holz der Einwirkung des Wasserdampfs aus, so läßt es sich leicht biegen und zu kunstvoll geschweiften Möbeln, zu Fässern usw. verarbeiten. Auch nimmt es,

hohem Druck ausgesetzt, kunstvolle Musterung an. Diesen hohen Tugenden stehen aber auch einige wenig lobenswerte Eigenschaften gegenüber. Hier ist die geringe Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und ein starker Hang zum Verfaulen, sowie seine Entflammbarkeit zu nennen, Eigenschaften, denen die moderne Technik durch geeignete Tränkung (Imprägnierung) entgegenzutreten sucht.

Wird der sonst so geduldige Stoff der abwechselnden Einwirkung von Feuchtigkeit und Trockenheit, von Wärme und Kälte ausgesetzt, so gibt er seinem Unbehagen durch „Quellen" oder durch „Schwinden" Ausdruck und erhöht oder vermindert sein Volumen in höchst unerwünschter Weise. Das „Quellen" hat zur Folge, daß Teile, die man als leicht beweglich und leicht entfernbar betrachtet hatte, plötzlich sich jeder Art der Bewegung beharrlich widersetzen, und das Schwinden hat die nicht minder unangenehme Nebenerscheinung, daß das sonst in schöner glatter Fläche daliegende Brett die höchst unästhetische und störende Form einer Mulde annimmt, sich „wirft". Man nennt diese Tätigkeit des Holzes das „Arbeiten" des Holzes und wirkt ihr auf verschiedene Art mit mehr oder weniger Erfolg entgegen. In erster Linie ist hier das scharfe Trocknen deS Holzes zu nennen, das ihm dauernd die Lust am „Arbeiten" versalzen soll. Dann sind hier die schützenden Überzüge mit Farbe, Lack usw. zu nennen, und schließlich legt man das Holz in Fesseln, indem man eö- „armiert". Dieses Armieren besteht meist darin, daß man an den Stirnseiten des Holzes Querleisten anbringt, deren Faserrichtung senkrecht zu der der übrigen Holzteile verläuft, und die in die Stirnseiten mittels Feder (eines fortlaufenden Ansatzes) und Nute eingelassen werden. Vielfach begegnet man dem „Werfen" des Holzes auch dadurch, daß man es in mehreren Lagen übereinander legt und diese mittels besonders kräftiger und widerstandsfähiger Klebstoffe unter Druck (Sperrholz) vereinigt, wobei die Fasern der einzelnen Lagen senkrecht zueinander verlaufen. Für die Holzindustrie ist die Eigenschaft des Holzes von Wert, daß es sich spalten, hobeln, schneiden und polieren läßt, und daß eS, in der Längsrichtung durchschnitten, die reizvoll

wirkende Maserung aufweist.

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Die Holzindustrie

HDieGewinnung des Holzes Noch heute wird das Holz im überwiegenden Maße in derselben Weise wie vor Jahrhunderten geschlagen und unter den größten Schwierigkeiten zu Tal, zu den Abfuhrwegen, zu dem Strome hinabgebracht, der es dem Bestimmungsort

Abb. 646. Drahtseilbahn im Usambaragebirge. Ausgeführt von Adolf Bleichert & Co.

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zuführt. Die Technik hat aber ihren Weg auch in das stille Waldtal gefunden, wo die Bäume zur Zeit des Winters, wenn sie nicht im Safte stehen, gefällt werden. Abb. 645 zeigt eine Holzfällmaschine, die sich während des Weltkriegs gut bewährt hat und aus einem Benzinmotor von 5 Pferdekräften und einem Rahmen besteht, der das aus einzelnen scharfen Kettengliedern zusammengesetzte Sägeblatt trägt. Diese Kettensäge läuft an vier Rollen, wird durch eine biegsame Welle angetrieben und in der aus der Abbildung ersichtlichen Weise gegen den zu fällenden Stamm gelegt.

Ist nun der Riese des Waldes zu Fall gebracht, so erwächst die schwierige Ausgabe, ihn unter äußerster Anstrengung vonMensch und Tier fortzuschaffen. Wenn es sich mit der Rentabilität verträgt, so erfolgt der Transport derHöl-zer tunlichst unter Benutzung mit

Lokomotiven betriebener Waldbahnen. Unsere Kunstbeilage gibt die letzte Fahrt eines Königs der kalifornischen Wälder wieder, und Abb. 646stelltdievonder Firma Adolf Blei-chert & Co. in Leipzig im Usambara-gebirge erbaute Drahtseilbahn, die steilste Bahn der Erde, dar. Steht für den Transport der Holzstämme ein Flußlauf zur Verfügung, so überläßt man es entweder den Stämmen, ihren Weg selbststromabwärts zu suchen, oder man vereinigt sie zu flachen oder bündelförmig gestalteten,

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Abb. 648. Maschine zum Spalten des Feuerholzes

durch starke Ketten zusammengefaßten Flößen, die sogar den Anforderungen einer Überseefahrt genügen (Abb. 647),

Das nächste Ziel der Baumstämme ist meist die an einem Strome gelegene, mittels Wasser- oder Dampfmotors betriebene Sägemühle. Zur Überführung der auf dem Rücken des Flusses angelangten Stämme zu den Lagerplätzen und später zu den Sägen dienen schiefe Ebenen, auf denen die Stämme mittels starker Windewerke emporgezogen werden. Auch bedient man sich hin und wieder weit in die Wälder hinausgeführter Kettenzüge, die die Stämme schnell, sicher und trocken zur Sägemühle befördern.

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Maschine zum Schneiden von Holzpflasterblocken. Tagesleistung: 240000 Blöcke

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Ein erheblicher Teil des im Walde geschlagenen Holzes dient als Feuerungömate-rial. Abb. 648 stellt eine Maschine zum Holzspalten dar, und zwar in voller Tätigkeit. Die vorn in die Maschine eingeschobenen Holzblöcke werden von zwei Transportwalzen erfaßt und Messern zugeführt, die mit größter Schnelligkeit die Blöcke zerschneiden.

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Abb. 650. Stationäres Voll- oder Bundgatter

In der Sägemühle werden die Baumstämme auf Sägewerken, den sogenannten Sägegattern, entweder zu vierkantigen Balken oder zu Brettern zersägt. Abb. 650 stellt ein großes Voll- oder Bundgatter von C. L. P. Fleck Söhne in Berlin-Reinickendorf dar. Wir sehen hier, wie die durch eine Kurbelstange senkrecht auf und nieder bewegten Sägen den Baumstamm, der auf zwei kleinen Wagen den Sägen entgegengeführt wird, in Bretter zersägen. Die oberhalb und unterhalb des Stammes angebrachten geriffelten Walzen dienen zu dessen sicherer Führung. Sollen aus dem Stamm Balken gesägt werden, so werden die Sägen entsprechend voneinander entfernt.

Wenn es sich darum handelt, Bretter von besonderer Feinheit zu schneiden, so

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wird die Zahl der Sägen entsprechend erhöht. Die Furniere, das sind die aus seltenen und kostbaren Hölzern geschnittenen feinsten, zum Überziehen der Möbel dienenden Bretter, schneidet man oft mittels maschinell bewegter horizontaler Einzelsägen. Hierbei wird jedes Holzblatt einzeln vom Block abgeschnitten, damit man nach jedem Schnitt das Aussehen des Holzes prüfen kann.

Abb. 649 stellt eine zur Herstellung von Furnieren und Brettern neuerdings vielfach benutzte Rundschälmaschine von C. L. P. Fleck Söhne in Berlin-Reinicken-dors dar. Bei dieser wird das Furnier durch ein langes Messer in Gestalt eines Spanes von dem Rundholz abgeschält. Sehr verbreitet ist die Kreissäge und die Bandsäge. Erstere (Abb. 651) besitzt ein kreisförmiges Sägeblatts an dessen Umfang die Zähne angebracht sind. Bei der Bandsäge (Abb. 652) besteht das Sägeblatt in einem Stahlband, das über zwei maschinell angetriebene Scheiben gelegt ist. Eine interessante Sägemaschine stellt die letzte Kunstbeilage dieses Bandes dar. Sie ist imstande, täglich 240000 Stück Holzpflasterblöcke zu schneiden. — Die aus den Lagerplätzen

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Abb. 652. Bandsäge

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lagernden Balken und Bretter nehmen einen erheblichen Raum ein, was dazu zwingt, eine Aufstapelung desHolz-materials vorzunehmen. Abb. 653 stellt einen zumAus-stapeln von Bohlen dienenden fahrbaren Auszug dar.

Die Zahl der verschiedenen Holzbearbeitungsmaschinen ist eine sehr erhebliche. Hier sind zunächst zu nennen die Holzdrehbänke oder Drechselbänke, die den Metalldreh-bänkengleichemBei den Holzhobelmaschinen nimmt ein

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Abb. 654. Kopiermaschine für Schuhleisten und ähnliche Gegenstände

schnellro-tierendes Messer den Span ab.

Auch in der Holzindustrie hat sich das Bedürfnis herausge-stellt,nach einem Modell eine Anzahl von Gegenständen zu kopieren.

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Abb. 654 stellt eine Kopiermaschine

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Abb. 655 zeigt eine ebenfalls von der vorgenannten Firma gebaute eigenartige Maschine. Sie führt mit Recht den Namen einer Universaltischlereimaschine, dient sie doch zum Abrichthobeln, Fügen, zum Schneiden von Nuten und Federn, zum Falzen und Kehlen, zum Dickhobeln, Fräsen, zum Lang-und Quersägen, Bohren und Langlochbohren, Zapfenschneiden, Schlitzen, Kan-nelieren usw.

Für Stab- und Tafelparkettfußböden wird in erster Linie Eichenholz verwendet, außerdem auch noch die Hölzer der Buche, des Ahorns und der Esche. Mit eingelegter Arbeit verzierte Parkettböden werden aus Mahagoni-, Nußbaum-, Ahorn- und Schwarzeichenholz hergestellt. Letzteres wird aus Eichenstämmen gewonnen, die lange Zeit hindurch im Wasser oder in der Erde gelegen haben. Die für die Stab- und Parkettfußbodenfabrikation dienenden Hölzer gelangen zu den Fabriken meist in vorgearbeitetem, gesägtem Zustand, und es besteht ihre erste Behandlung in einem Trockenprozeß. Dieser vollzieht sich bei einer Tem-

Abb. 65Z. Universaltischlereimaschine

peratur von 50 bis 60 Grad Celsius, meist unter Benutzung von Dampfheizung. Das Buchenholz wird vor dem Trockenprozeß noch gekocht, wobei es eine schöne rote Färbung annimmt. Die für die Stabfußböden bestimmten Stäbe werden auf besonderen Abricht-Hobel-Maschinen gehobelt und mit Nuten versehen.

Bei dem Tafelparkett muß man die sogenannte Blindholztafel und die eigentliche, auf diese aufgeleimte Zierholztafel unterscheiden. Die erstere bedingt die Güte des Fußbodens, insofern sie berufen ist, eine Gewähr gegen das Werfen der einzelnen Tafeln zu bieten, zu welchem Zweck sie aus mehreren übereinander-geleimten Holzlagen besteht, deren Faserrichtung senkrecht zueinander verläuft.

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Das für Bierfässer be-nutzteHolzist meist Eichenholz, das gut abgelagert ist, so daß es lufttrocken ist. Die Dauben werden mittels zweier Kreissägen genau auf die richtige Länge

Abb. 657. Faßwinde

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gebracht und gelangen hierauf in die Daubenhobelmaschine. Diese hat die Ausgabe zu erfüllen^ die gespaltenen und deshalb mehr oder weniger windschiefen Dauben so zu bearbeiten, daß die Holzfaser in keiner Weise zerschnitten wird. Nunmehr müssen die Dauben an ihren Längsseiten so beschnitten und abgeschrägt werden, daß sie sich zu einem walzenförmigen Körper zusammenbringen lassen; dies geschieht aus der sogenannten Fügemaschine. Jetzt sind die Dauben so weit vorbereitet, daß sie zum Faßkörper zusammengesetzt werden können. Hierzu dient die in Abb.6;6 dargestellte Aussatzform; in diese werden die Dauben ausrecht nebeneinander gestellt und am unteren Ende mit zwei starken schmiedeisernen Reifen, den sogenannten Arbeitsreisen, die nur als Hilsswerkzeuge dienen, zusammengehalten. Ist diese provisorische Zusammensetzung erfolgt, so gelangt das so vorbereitete Faß in eine Kammer, in der es der Einwirkung heißen Dampfes oder siedenden Wassers

ausgesetzt wird, infolgedessen die Dauben biegsam werden. Hat diese Biegsamkeit sich in dem erforderlichen Maße eingestellt, so wird der Faßrumpf zu der sogenannten Faßwinde (Abb. 657) geschafft, um hier mittels eines Seiles auch an seinem oberen Ende zusammengezogen und provisorisch mit Arbeitsreisen versehen zu werden. Nunmehr hat das Faß bereits die allgemeine Faßform angenommen, und man geht jetzt dazu über, die Arbeitöreifen anzuziehen. Dieses geschieht aus der in unserer Abb. 658 dargestellten Reisenanziehmaschine. Diese Maschine ist

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Abb. 660. Kvptorplpressung „Die Wartburg"

in den Fußboden derartig eingebaut, daß die das Faß tragende Fläche in der gleichen Höhe wie der Fußboden liegt. Die Maschine faßt mit Klauen über die Arbeitsreifen. Die Klauen sind an einem Kreuz angebracht, das mittels der in unserer Abb. 658 unter dem Fußboden sichtbaren Schraube abwärts bewegt wird, sobald die Schraube durch den rechts sichtbaren Riemenantrieb in Drehung versetzt wird. Die Klauen ziehen dann die Arbeitöreifen schnell und kräftig nach dein Faßbauch hin, wobei die Fugen zwischen den Dauben sich hermetisch schließen. Hierauf wird der Faßkörper einem Trockenprozeß unterworfen, wodurch erreicht wird, daß die nunmehr der Faßform entsprechend gebogenen Dauben ihre Form beibehalten und wieder zu einem Faß zusammengesetzt werden können, nachdem die Arbeitsreifen entfernt sind. Besondere Maschinen dienen noch zum Einschneiden der die Böden aufnehmenden Nuten, zum Bearbeiten der Böden, zum Bohren der Spundlöcher, zum Biegen und Vernieten der aus Metall bestehenden Bandreifen usw. Für den Böttcher bleibt nur noch das Zusammenfügen der fertig vorbereiteten Einzelteile und das Abputzen des Fasses übrig. Ist das Faß an seinem ganzen Umfang sauber abgeputzt, so werden schließlich die richtigen Reifen aufgezogen, und zwar mit Hilfe einer Maschine, die im wesentlichen dieselbe Konstruktion besitzt wie die in Abb. 658 dargestellte. Die vorstehend beschriebenen Maschinen für Faßfabrikation entstammen der Maschinenfabrik Gebrüder Schmaltz in Offenbach a. M.

Die H 0 l z w 0 l l e hat sich als Verpackungsmaterial für feine, zerbrechliche Gegenstände, als Füllmaterial für Polster und Betten (Ersatz des Roßhaars), als Filtermaterial, als Stallstreu usw. die weitestgehende Verbreitung erworben. In den Holzwollemaschinen wird das Holz in einen Kasten fest eingespannt und von darunter weggleitenden Messern zu Holzwollfäden verarbeitet.

Die Firma B. Harraß in Böhlen in Thüringen verbindet unter Anwendung von hohem Druck eine Anzahl übereinandergelegter dünner Furniere zu einer Platte (Koptoxyl), die, wie Abb. 659 zeigt, prachtvolle künstlerische Wirkungen erzielt. Durch Auf- oder Einpressen anderer, ausgeschnittener Furnierplatten

können auf der Koptoxylplatte Ornamente und Darstellungen der verschiedensten Art angebracht werden (Abb. 660). Die über Z000 Jahre alte, bereits den Ägyptern bekannte Jntarsie ist eine Flächenverzierung, ein aus Holz, Perlmutter, Elfenbein oder Metall in Holz eingelegtes Ornament oder eine bildliche Darstellung. Als Beispiel des Hochstandes dieser in Deutschland von den hervorragenden Marketeuren (Jntarsienschneidern) Augsburgs und Nürnbergs Sebal-dus Beck und Wilhelm Beheim gepflegten Kunst geben wir in Abb. 661 ein Zigarettenetui mit Schwarzwaldlandschaft wieder, das den Werkstätten der Süddeutschen Intarsien- und Holzmosaikfabrik A.G. vorm. Heinrich Hochheimer in Münster a. N. bei Stuttgart entstammt.

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Abb. 661. Jntarsienbild: Schwarzwalddorf auf einem Zigarettenetui

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