von
Armstrong erfundene
Apparate, welche zunächst bestimmt waren, das für seineWassersäulenmaschinen
[* 2] erforderliche
Wasser unter einem starken
Druck zu sammeln und gleichsam für besondere (unterbrochene)
Arbeiten vorrätig zu
halten. Gewöhnlich besteht ein solcher Akkumulator aus einem senkrecht stehenden
Cylinder, in welchen ein mit mächtigen
Gewichten belasteter
Kolben (dicht wie bei einer
Pumpe)
[* 3] taucht. Zum
Füllen dieses Kraftmagazins benutzt man
Dampfmaschinen,
[* 4] welche
Druckwasser in den
Cylinder des Akkumulators pumpen und dessen
Kolben nebst den
Gewichten in die
Höhe treiben,
so daß die in längerer Zeit von der
Pumpe verrichtete
Arbeit aufgespeichert wird, um nachher zu intensiverer, allerdings
dem entsprechend kürzerer Arbeitsleistung verwendet zu werden. Einen sehr kompendiösen und doch wirksamen Akkumulator von
Lecointe zeigt unsre Abbildung. A ist der Preßcylinder und B der
Kolben; ersterer ist auch außerhalb
abgedreht, um der
Röhre C als
Führung zu dienen, auf deren untern
Ring
eine Anzahl Belastungsscheiben G gelegt werden kann. C ist mit B durch drei Stangen E und den Kreuzkopf
[* 6] D verbunden. Dieser
Akkumulator ist für hydraulische Ölpressen bestimmt, er steht zwischen diesen und der Injektionspumpe, und das von letzterer
kommende Wasser wird durch das Rohr K eingeführt und ebenso durch die Röhren
[* 7] I I I in die Cylinder der
betreffenden Arbeitspresse geleitet. Hat der Kolben B seinen höchsten Hub erreicht, ohne daß die Arbeitspressen ein entsprechendes
Wasserquantum verbrauchen, so tritt das Injektionswasser durch eine am untern Ende dieses Kolbens angebrachte Bohrung B' seitwärts
ins Freie, ohne schädlich zu wirken.
Beim Aufwärtsgehen des Kolbens stößt die auf dem Kreuzkopf D vorhandene Scheibe H nach entsprechender
Zeit an das Gewicht P, wodurch die Auslösung des Saugventils der betreffenden Injektionspumpen bewirkt wird. Der konstant erhaltene
Druck bei diesem Akkumulator beträgt 100 kg pro QZentimeter oder fast 100 Atmosphären. Die Akkumulatoren finden vielfache Verwendung,
so zum Betrieb hydraulischer Kräne (ganz besonders der Gieß- und Ingotkräne in Bessemerwerken), zum
Betrieb hydraulischer Pressen (in Öl-, Papier-, Zucker-, Pulverfabriken, in Eisenbahnwerkstätten zum Aufziehen der Räder auf
die Achsen etc.), der Schmiedepressen zum Schmieden in Gesenken etc. Bei einem Akkumulator der vorbeschriebenen Konstruktion
bleibt der ausgeübte Druck immer konstant, wenn man nicht etwa die Belastung ändert.
Häufig ist es aber (besonders bei hydraulischen Pressen) erwünscht, den Druck variieren zu lassen. Um nun dabei die sehr
umständliche Belastungsänderung zu vermeiden, hat Heinrich in Prag
[* 8] einen Akkumulator ersonnen, bei welchem man mit Hilfe einer
Steuerungsvorrichtung verschiedene Wasserpressungen erreichen kann. Das Prinzip dieses Akkumulators beruht
darauf, daß ein konstantes Belastungsgewicht auf einen großen oder einen kleinen Kolbenquerschnitt oder auf die Differenz
beider wirksam gemacht wird.
Wegen der letztern Wirkungsweise heißt der Akkumulator Differentialakkumulator. Ein Akkumulator ist wegen des kolossalen
Gewichts ein sehr kostspieliger Apparat, deshalb wendet man in neuerer Zeit häufig Dampfakkumulatoren an,
bei welchen statt des Gewichts ein großer, in einem Cylinder dicht anschließend beweglicher Kolben vorhanden ist. Dieser steht
mit dem Kolben des Wassercylinders in Verbindung und bekommt den nötigen Druck durch Dampf,
[* 9] der in seinen Cylinder eingelassen
wird.
haben in neuerer Zeit einen erweiterten Wirkungskreis gefunden, indem sie einmal
in den Bessemereien als Kraftsammler für die hydraulischen Apparate zur Bewegung der Gießpfannen, der Konverter etc. und sodann
in Hochdruckwasserleitungen anstatt der Windkessel als Druckregler
[* 13] in Gebrauch getreten sind. Bei der gewöhnlichen Anordnung
der Akkumulatoren dienen Belastungsgewichte als Kraftträger. Diese Gewichte richten sich nach der Größe der zu
leistenden Arbeit und werden dadurch vielfach
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mehr
so außerordentlich schwer, daß sie bei einigermaßen schneller Arbeit, infolge der dann zur Wirkung gelangenden lebendigen
Kraft,
[* 15] die heftigsten Stöße verursachen und oft große Zerstörungen anrichten. Um diese Wirkungen zu vermeiden und ein ruhiges,
schnelles Arbeiten der Akkumulatoren ohne jede Gefahr für irgend welche Konstruktionsteile herbeizuführen, hat man in neuester
Zeit statt der schwerfälligen Gewichte die Preßluft in Anwendung gebracht und damit die Luftdruck-Akkumulatoren geschaffen, welche sich
als äußerst zweckmäßig erwiesen haben.
Ein Luftdruckakkumulator, der seit 1890 als Ersatz für einen Gewichtsakkumulator auf dem BochumerVerein fürBergbau
[* 16] und Gußstahlfabrikation
in Bochum
[* 17] in Betrieb sich befindet, und zwar mit einem Wasserdruck bis 500 Atmosphären, ist in nebenstehender
[* 14]
Figur im Längenschnitt dargestellt. Der Hauptsache nach besteht dieser Akkumulator von Prött und Seelhoff aus dem Wassercylinder
O mit dein Plungerkolben C und dem Luftcylinder A mit dem Kolben B. Der Wassercylinder hängt in einer Vertiefung des Fußbodens,
getragen von der runden Fußplatte E, die zugleich mittels der drei Anker
[* 18] S einen dreieckigen Holm F zum
Tragen des Luftcylinders A aufnimmt.
Durch das Rohr a gelangt das Druckwasser von einer Druckpumpe in den Wassercylinder D und bringt den Kolben C und somit auch
den mit C fest verbundenen Kolben B zum Steigen. Hierdurch erhält die in dem Luftcylinder eingeschlossene
Luft eine Spannung, welche bei der Abwärtsbewegung der Kolben wie eine Gewichtsbelastung zur Wirkung kommt. Bei diesem Vorgang
wird, dem MariotteschenGesetze zufolge, die Zunahme der Luftpressung um so größer, je kleiner der Luftbehälter ist, weil
hierbei eine schnelle Verminderung des Luftraums stattfindet.
Die dadurch entstehenden großen Ungleichmäßigkeiten können auf zweierlei Weise vermieden werden, nämlich
durch Anwendung sehr großer Luftbehälter oder besonderer Luftdruckapparate, welche den Druck im Luftcylinder derart regeln,
daß er möglichst gleich bleibt. Der Einfachheit halber verdient die erste Anordnung den Vorzug und kommt allein hier in
Betracht. Zur Beschaffung großer Luftbehälter erhält nicht nur der Luftcylinder große Dimensionen,
sondern eine Verbindung mit einer Anzahl (gewöhnlich vier) großen Luftkesseln vermittelst des Rohres r. Diese Luftkessel
bekommen einen Inhalt von 7,5 cbm, d. h. eine solche Größe, daß bei dem vollen, 3 m betragenden Hub des Akkumulators zwischen
dem Anfangs- und Enddruck nur ein Unterschied von 10 Proz. auftritt.
Für manche Fälle ist es erwünscht, eine verhältnismäßig schnelle Zu-, bez. Abnahme
des Druckes hervorbringen zu können, zu welchem Zweck bei Gewichts-Akkumulatoren die schweren Belastungsstücke aufgelegt oder abgenommen
werden müssen. Bei den Luftdruck-Akkumulatoren genügt dazu ein Absperren des Rohres r von den Behältern, wodurch beim
Steigen des Wasserkolbens der Wasserdruck zunimmt, oder
man entläßt zum Zweck der Druckverminderung etwas Luft durch ein
Druckreduzierventil.
Um bei diesen hohen Pressungen ein Entweichen der Luft und eine Betriebsstörung überhaupt zu verhindern, wird der untere
Teil des Gefäßes A bis zur Höhe ww mit einer Flüssigkeit (Öl oder Glycerin) gefüllt, welche die Stopfbüchse
[* 19] des hohlen Kolbens
B bedeckt und zugleich in einen Hohlraum fließt, der in dem Kolben B durch Einsetzen eines Blechcylinders
gewonnen wird und infolge einer Ausfüllung mit Öl vollkommen luftdicht wird, während ohne diese FüllungLuft durch den Kolben
entweichen würde. Zur Beobachtung des Ölstandes dienen Schaugläser bei n und zum Nachfüllen das Gefäß
[* 20] G, das sowohl unten
bei n als oben bei i mit dem Behälter A inVerbindung gesetzt und abgeschlossen werden kann. Um denAkkumulator
beim höchsten Kolbenstand selbstthätig auszurücken, ist derselbe mit einem schellenartig um den Kolben C gelegten Arm mversehen, der mittels der Zugstange p die Akkumulatorpumpe oder die Wasserzuleitung
durch einen Ventilschluß außer Betrieb setzt. Im Fall diese Ausrückung versagen sollte, tritt das Druckwasser
in dem Augenblick aus den Bohrungen bei oo aus, wo der Kolben eine darunter angebrachte Liderung überschreitet. Beim Sinken
der KolbenB und C, die durch einen Keil zusammengehalten werden, setzt sich der Kolben B zur Vermeidung heftiger Stöße auf
hölzerne Pufferringe h auf, welche den Kolben C umgeben. Statt der Druckluft kann man auch flüssige Kohlensäure
direkt in den Cylinder oder ein Gefäß mit flüssiger Kohlensäure derart mit den Cylinder in Verbindung bringen, daß sich beim
Steigen der Kolben die gasförmige Kohlensäure verdichtet und beim Heruntergehen wieder entwickelt.
Dieser Luftdruckakkumulator besitzt den Gewichts-Akkumulatoren gegenüber in erster Linie den Vorteil eines vollkommen
ruhigen und stoßfreien Ganges und damit der Zulässigkeit großer Geschwindigkeit ohne Gefahr der Beschädigung. Ferner zeichnet
er sich durch geringes Gewicht aus und gestattet demgemäß eine weitgehende Verwendung in allen Fällen, in welchen bedeutende
Drucke notwendig sind (zum Vernieten von Brückenteilen, als hydraulische Presse, als Durchstoßmaschine,
Schere
[* 21] u. dgl.).
Trotz vielfacher Versuche, mittels andrer Metallplatten als Blei
[* 22] Sekundärelemente für
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mehr
die Aufspeicherung elektrischer Energie zu erlangen und namentlich das Gewicht der Akkumulatoren für eine bestimmte Energieaufnahme zu
verringern, stehen zur Zeit die Blei-Akkumulatoren noch immer obenan. Die Leistungsfähigkeit ist zwar in hohem Grade ausgebildet (man
kann bis zu 85 Proz. der eingeleiteten Energie wiedererlangen, auch ist ihre Haltbarkeit eine angemessene),
die Fabriken übernehmen gegen einen mäßigen Prozentsatz (7 - 10 Proz.) die vollkommene Instandhaltung
und eventuelle Erneuerung, allein ihr Gewicht ist noch ein ganz erhebliches.
Die bekanntesten und verbreitetsten Akkumulatoren sind die nach TudorsSystem gebauten, bei denen eine Kombination des Plantéschen und
Faureschen Verfahrens zur Ausführung gelangt. Nach Faure werden die positiven Platten dadurch hergestellt,
daß man eine passende Bleiplatte mit Bleisuperoxyd überzieht, und durch geeignete Konstruktion der Bleiplatte (Rippen, Höhlungen
etc.) sucht man das Bleisuperoxyd möglichst fest und innig mit ihr zu verbinden und das Herausfallen des Superoxyds zu vermeiden.
Die Zahl der dahin zielenden Verfahren und Patente ist sehr groß. Immerhin ist es unter alleiniger Anwendung
dieses Verfahrens nicht ganz leicht, dauerhafte positive Platten herzustellen. Es bildet sich nämlich auf der Oberfläche
der Bleiplatte, also zwischen dem Blei und dem künstlich aufgetragenen Superoxyd, durch die Schwefelsäure
[* 24] verursacht, eine
Schicht von Bleisulfat, welches die Superoxydschicht allmählich vom Blei loslöst. Um dies zu vermeiden
und die Superoxydschicht mit der Bleiplatte innigst zu verbinden, werden die positiven Platten Tudorschen Systems zunächst
als reine Bleiplatten 3 Monate nach dem Plantéschen Verfahren behandelt, bis sich eine genügend starke und tiefe natürliche
Superoxydschicht gebildet hat. Auf diese wird dann das künstliche Bleisuperoxyd aufgetragen. Hierdurch
wird die Bildung von Bleisulfat auf der Bleioberfläche vereitelt und die Haltbarkeit ungemein vergrößert. Die in Deutschland
[* 25] neuerdings auftretenden Correnz-Akkumulatoren sind lediglich nach dem Faure-Verfahren hergestellt. Als besondere Eigentümlichkeit sehen
wir hier das Bleisuperoxyd durch Bleigitterrahmen zusammengehalten. Auch GottfriedHagen
[* 26] fertigt ähnliche Akkumulatoren.
Wenn einigermaßen sachgemäß gefertigt, ist der Nutzeffekt der Blei-Akkumulatoren bei sämtlichen Systemen so ziemlich
der gleiche, und sie unterscheiden sich im wesentlichen nur durch ihre Haltbarkeit. Wie bereits erwähnt, kann der Nutzeffekt
bis zu 85 Proz. betragen. Im großen praktischen Betrieb, wo die Akkumulatoren nicht so
sorgsam behandelt werden können wie etwa in einem wissenschaftlichen Laboratorium,
[* 27] werden im allgemeinen 75 Proz.
Nutzeffekt garantiert, jedoch je nach der Behandlung nicht immer erreicht, allerdings aber auch manchmal überschritten.
Das Gewicht der Akkumulatoren spielt eine Hauptrolle, wenn sie zu Transportzwecken (elektrische Eisenbahnen, Schiffe
[* 28] etc.) verwendet werden
sollen; man ist gezwungen, sie möglichst leicht zu machen. Anderseits werden an diese Akkumulatoren zeitweise
gerade die außerordentlichsten Anforderungen gestellt, so z. B. eine erhöhte Energieabgabe
beim Anfahren elektrischer Wagen. Nun sind aber um so leistungsfähiger und haltbarer, je weniger eine bestimmte Energie-Entnahme
pro Sekunde überschritten wird, da bei einer erhöhten Stromabgabe durch die starke Gasentwickelung zu leicht das Bleisuperoxyd
losgelöst wird, und so sehen wir die Forderung hoher Entladung und großer Energie-Aufnahmefähigkeit
mit der Forderung eines möglichst geringen Gewichts im geraden Gegensatz; kein Wunder daher,
daß die Konstruktion von Akkumulatoren zum
Betrieb elektrischer Bahnen, Boote etc. mit ganz erheblichen Schwierigkeiten zu kämpfen hat.
In der That kann man bis heute noch nicht behaupten, daß sich die Akkumulatoren bei diesen Betrieben
in hervorragendem Maße bewährt hätten. Ein zweiter Mißstand bei Akkumulatoren für Transportzwecke liegt darin, daß die Elemente
sehr geschüttelt werden und die Säure leicht überschießt. Man hat dies durch sehr hohe Kasten zu vermeiden gesucht. Eine
bemerkenswerte Neuerung aber nach dieser Richtung hat sich die Firma Örlikon patentieren lassen. Es wird
die verdünnte Schwefelsäure durch Zusatz von Wasserglas in geringer Menge in einen gallertartigen Zustand übergeführt. Man
nennt die so hergestellten Akkumulatoren Gelatine-Akkumulatoren.