elektromagnetischen Radmotor von Kuhlo wirken drei Elektromagnete E (Textfig. 5) auf eine durch 3 nicht teilbare Anzahl (z. B.
sieben) eiserne Anker a, welche auf dem Umfang eines eisernen Rades R befestigt sind. Ein isolierter Metallring b ist durch
Sägeschnitte in eine Anzahl (z. B. 21) voneinander getrennter Metallstücke zerlegt, von
welcher das 1., 4., 7. u. s. f. mit dem Drahtanfang des ersten Elektromagnets, das 2., 5., 8. u. s. f.
mit demjenigen des zweiten, das 3., 6., 9. u. s. f. mit dem Drahtanfang des dritten Elektromagnets verbunden ist; die Drahtenden
der drei Elektromagnete stehen mit der einen, die Achse des Rades R mit der andern der beiden Klemmschrauben
k1 und k2 in leitender Verbindung.
Die Achse trägt einen Metallarm c mit einem metallenen Röllchen r an seinem Ende, welches, indem es während der Drehung
des Rades über die Metallstücke des Ringes b hinrollt, den bei k1 und k2 eintretenden Strom der Reihe nach um den
ersten, zweiten, dritten Elektromagnet herumsendet. Indem jeder Elektromagnet den ihm nächsten Anker a anzieht, wird das Rad in
rasche Umdrehung versetzt. Ein einziges Flaschenelement genügt, um mittels dieser Maschine einen kleinen Zimmerspringbrunnen
zu betreiben; vier Bunsensche Elemente reichen aus zum Betrieb einer Nähmaschine.
Jacobi hat 1839 eine elektromagnetische Maschine gebaut, welche eine Arbeit von ¾-1 Pferdekraft zu leisten
vermochte und ein kleines Ruderschiff auf der Newa bei St. Petersburg in Bewegung setzte. Wird eine elektromagnetische Maschine
durch eine galvanische Batterie betrieben, so hat die von ihr geleistete Arbeit ihre Quelle in der Verbindung des Zinks mit der
Schwefelsäure innerhalb der Batterie und kann daher höchstens derjenigen Arbeit gleichkommen, welche die
bei der Auflösung des Zinks entwickelte Wärme leisten könnte.
Zur Erzeugung einer Pferdekraft müßte in der Stunde mindestens 1 kg Zink aufgelöst werden, und die Kosten dafür sowie für
die gleichzeitig verbrauchten Säuren würden diejenigen für das Brennmaterial einer gleichstarken Dampfmaschine
wenigstens um das 20fache übersteigen. Wegen dieser unverhältnismäßig hohen Kosten ist niemals daran zu denken, den Strom
einer galvanischen Batterie als Arbeitskraft in größerm Betrieb zu verwenden. Dagegen kann es von Vorteil sein, den durch
Wasser- oder Dampfkraft in einer dynamoelektrischen (oder magnetelektrischen) Maschine erzeugten elektrischen Strom nach einer
in der Entfernung aufgestellten elektromagnetischen (dynamoelektrischen) Maschine zu leiten und hiermit die Arbeitskraft von
einem Ort, wo sie billig oder bequem zu haben ist, nach einem Ort zu übertragen, wo man sie braucht (»elektrische Kraftübertragung«).
Bei der elektrischen Eisenbahn von Siemens z. B. geht der Strom, den eine große, fest aufgestellte Dampfmaschine
durch Umdrehung einer dynamoelektrischen Maschine erzeugt, durch einen Draht, welcher mittels Kontaktrollen auf einer Drahtleitung
schleift, in die Drahtwindungen einer dynamoelektrischen Maschine, welche unter dem Boden des Wagens angebracht ist; indem diese,
jetzt als elektromagnetische Kraftmaschine wirkend, in Umdrehung gerät und mittels Riemenscheiben die Triebräder in Bewegung
setzt, rollt der Wagen mit Lokomotivgeschwindigkeit
das Geleise entlang.
Während die Versuche, den Elektromagnetismus zur Übertragung von Arbeitskräften zur verwerten, sich noch in ihren Anfängen bewegen, hat
die Anwendung von Elektromagneten zum Zeichengeben in die Ferne (Telegraphieren) eine um so höhere Ausbildung erlangt. Indem
man nämlich durch die Drahtwindungen eines entfernten Elektromagnets mittels einer dahin geführten Drahtleitung
einen galvanischen Strom sendet und denselben wieder unterbricht, kann man den Eisenkern nach Belieben magnetisch und wieder
unmagnetisch machen, so daß derselbe durch Anziehen und Loslassen seines Ankers verabredete Zeichen gibt oder eine zeichengebende
Vorrichtung in Bewegung setzt. Genaueres hierüber s. Telegraph.
Bringt man in die Drahtspule
[* ]
(Fig. 1) einen Stahlstab, so wird derselbe zwar nicht
so leicht und so rasch magnetisch wie ein Stab aus weichem Eisen; er behält aber seinen Magnetismus auch, nachdem der Strom
unterbrochen ist, und ist nun zu einem dauernden Magnet geworden. Die Magnetisierung des Stahlstabes wird befördert, wenn
man ihn in der Drahtrolle einigemal bis an die Enden hin- und herschiebt und den Strom öffnet, wenn er
sich wieder in der Mitte der Rolle befindet. Noch vorteilhafter ist es, den Stahlstab an den Polen eines starken Elektromagnets
zu streichen, indem man die eine Hälfte, von der Mitte angefangen, 10-20mal über den Nordpol, die andre
ebenso oft über den Südpol des Elektromagnets hinführt.
[* ]
^[Abb.: Fig. 5. Elektromagnetischer Radmotor von Kuhlo.]
[* ] (griech.), die Benutzung der Elektrizität bei der Gewinnung der Metalle aus ihren Erzen. Abgesehen
von den sehr zahlreichen Verhältnissen, in welchen die Elektrizität in der Hüttenkunde dieselbe oder
eine ähnliche Verwendung finden kann wie in andern Zweigen der Technik, bieten sich hier noch besondere Gelegenheiten zur
vorteilhaften Verwertung. Eine Maschine zur Trennung magnetischer und unmagnetischer Erze wurde von Siemens u. Halske gebaut
und in die Praxis eingeführt. Dieselbe
[* ]
(Fig. 1) besteht aus einer etwas schief liegenden,
mit einem messingenen Schraubengewinde bb versehenen Achse aa; um das Schraubengewinde ist eine feststehende Messingröhre
cc gelegt, welche nach obenhin aufgeschnitten und umgebogen und mit einem Abstreifer dd versehen ist, der sich tangential
von innen an einen das Ganze umgebenden magnetischen Hohlcylinder ee anlegt.
Dieser Hohlcylinder besteht aus Eisenscheiben, die nebeneinander liegen und durch zwischenliegende Messingringe
voneinander getrennt sind. Außerhalb sind diese Eisenscheiben durch Eisenstangen verbunden, so daß sie also eigentümlich
gestellte Hufeisenmagnete werden, deren ringförmige Pole die innere Wand des Hohlcylinders bilden. Die Magnetisierung wird
durch isolierte Drähte hervorgebracht, welche vor Anbringung der äußern Eisenstangen zwischen die Scheiben gewickelt
werden. Die ersten Zwischenräume erhalten nur wenig Windungen, die folgenden mehr, und am Ende sind sie vollgewickelt. Durch
den die Windungen durchlaufenden elektrischen Strom entsteht nun infolge entsprechender Anordnung der Windungen eine regelmäßige
Folge von Nord- und Südpolen, und der
mehr
Hohlcylinder bietet also eine glatte Röhrenfläche dar, die aus lauter ringförmigen, nebeneinander liegenden Nord- und Südpolen
besteht. An einem Ende ist der Cylinder durch eine durchlöcherte Scheibe ff mit der Achse des Apparats verbunden, und am andern
lagert er an der feststehenden innern Messingröhre. Das zu trennende Material wird dem erstern Ende des
Hohlcylinders zugeführt und durchläuft dann langsam den etwas schräg stehenden rotierenden Cylinder. Es muß hierbei die
rotierenden ringförmigen Magnetpole passieren, welche die magnetischen Teile festhalten und mit in die Höhe nehmen, wo sie
durch den Abstreifer in die feststehende innere Messingröhre geworfen werden, aus welcher sie die Schraube
heraus befördert.
Wenn nun gleich am Anfang ein sehr starker Magnetismus vorhanden wäre, so würde hier gleich das magnetische Material in zu
großer Masse festsitzen; der ganze Raum würde gefüllt werden, und die Trennung würde schon entweder hier bei dem ersten
Ringe ganz vor sich gehen, oder wenn dies nicht ginge, würde der Apparat das nicht leisten können, was
er soll; darum ist die Einrichtung getroffen, daß der Magnetismus erst allmählich in voller Stärke auftritt, so daß beim
Durchgang des Erzes durch den rotierenden Hohlcylinder immer stärker werdende magnetische Kräfte auf die magnetischen Teile
des Gemisches wirken. Wie stark der Strom zu machen ist, hängt von der Natur des Erzes und dem Grade der
Röstung desselben ab. Der magnetisierende Strom wird von einer kleinen dynamoelektrischen Maschine geliefert, und die Stromstärke
wird dadurch reguliert, daß man die stromerzeugende Maschine so schnell dreht, daß man das gewünschte Scheidungsverhältnis
bekommt.
W. Siemens benutzte seit 1880 den dynamoelektrischen Strom zur Schmelzung von schwer flüssigen Metallen,
namentlich Platin, Iridium, Stahl und Eisen etc. Der Apparat
[* ]
(Fig. 2) besteht aus einem gewöhnlichen Schmelztiegel T,
welcher
in ein metallisches Gefäß H unter Ausfüllung des Zwischenraums mit einem schlechten Wärmeleiter eingesetzt ist. Durch den
Boden des Schmelztiegels ist ein Stab von Eisen, Platin oder von Gaskohle eingeführt. Der Deckel des Schmelztiegels
nimmt die negative Elektrode, einen Cylinder von gepreßter Kohle von vergleichsweise beträchtlichen Abmessungen, auf. An dem
einen Ende A eines in der Mitte unterstützten Balkens AB ist die negative Elektrode durch einen aus Kupfer hergestellten Streifen
aufgehängt, während am andern Ende B des Balkens ein hohler Cylinder von weichem Eisen befestigt ist, welcher sich vertikal
in der Drahtspule S frei bewegen kann.
Durch ein Lauf- oder Gleitgewicht G kann das Übergewicht des nach der Drahtspule hin liegenden Balkenarms so verändert werden,
daß es die magnetische Kraft, mit welcher der hohle Eisencylinder in die Solenoidrolle S hineingezogen
wird, ausgleicht. Ein Ende der Drahtspule ist mit dem positiven, das andre Ende mit dem negativen Pol des elektrischen Bogens
verbunden. Der Widerstand der als Solenoid wirkenden Drahtrolle ist so bemessen, daß die Kraft, mit welcher sie auf den Eisencylinder
anziehend wirkt, der elektromotorischen Kraft zwischen beiden Elektroden oder mit andern Worten dem Widerstand des zwischen den
Elektroden in dem Schmelztiegel sich entwickelnden elektrischen Lichtbogens selbst proportional ist.
Der Widerstand des Bogens wird dadurch bestimmt und nach Belieben innerhalb der Grenzen, welche die Kraftquelle zuläßt, festgestellt,
daß man das Gewicht auf dem Balken verschiebt. Vergrößert sich aus irgend welchem Grunde der Widerstand
des Bogens, so gewinnt der durch die Drahtspule gehende Strom an Kraft, die magnetische Anziehung überwindet das entgegenstehende
Gewicht und verursacht dadurch, daß die negative Elektrode tiefer in den Schmelztiegel eintaucht, eine Verminderung des Wi-
[* ]
^[Abb.: Fig. 1. Maschine zur Trennung magnetischer von unmagnetischen Erzen.
Fig. 2. Apparat zum Schmelzen
von Metallen.]
mehr
derstandes des Lichtbogens, während, wenn der Widerstand unter die gewünschte Grenze sinkt, das Gewicht den Eisencylinder
in die Spule zurücktreibt, wodurch sich die Länge des Bogens so lange vergrößert, bis das Gleichgewicht zwischen den wirkenden
Kräften wiederhergestellt ist. Diese automatische Regulierung ist für die Erlangung vorteilhafter Ergebnisse der elektrischen
Schmelzung von großer Wichtigkeit. Eine andre wichtige Bedingung besteht darin, daß das zu schmelzende
Material den positiven Pol des Bogens bildet, da an diesem die Wärme hauptsächlich erzeugt wird.
Der elektrische Strom wird durch eine nur mit 4 Pferdekräften betriebene dynamoelektrische Maschine geliefert. Der elektrische
Schmelztiegel kann mit 1 Pfd. für den Betrieb der Dynamomaschine verbrauchter
Kohle nahezu 1 Pfd. Gußstahl schmelzen, während 2½-3 Ton. Koks verbraucht werden, um 1 Ton. Stahl in Schmelztiegeln in dem zu
Sheffield benutzten gewöhnlichen Gebläsofen zu schmelzen. Andre Vorteile, welche zu gunsten des elektrischen Verfahrens sprechen,
sind:
1) daß der erreichbare Hitzegrad theoretisch unbegrenzt ist, während der höchste erreichbare
Hitzegrad der Schmelzöfen nur 2500-2800° beträgt;
2) daß die Schmelzung in einer vollkommen neutralen Atmosphäre vor sich geht;
3) daß das Verfahren im Laboratorium ohne viel Vorbereitung und unter den Augen des Beobachters vorgenommen werden kann;
4) daß bei Benutzung der gewöhnlichen schwer schmelzbaren Materialien die praktisch erreichbare
Grenze der Hitze sehr hoch liegt, da im elektrischen Schmelzofen das schmelzende Material eine höhere Temperatur als der Schmelztiegel
selbst hat, während im gewöhnlichen Verfahren die Temperatur des Schmelztiegels diejenige des darin geschmolzenen Materials
übersteigt. Sehr wichtig verspricht auch die Benutzung der chemischen Wirkung des elektrischen Stroms in der
Metallurgie zu werden. In Harzer Hüttenwerken hat man dynamoelektrische Maschinen zur Zersetzung von Kupferlösungen aufgestellt,
von denen jede bei einem Verbrauch von 10 Pferdekräften 250-300 kg sehr reines Kupfer ausfällt. Auch zur Entsilberung von
silberhaltigem Blei, zur Bearbeitung von Kobaltnickelerzen und zur Gewinnung von Zink ist die Elektrizität benutzt
worden.