MKL1888:Akkumulatoren

Akkumulatoren, von Armstrong erfundene Apparate, welche zunächst bestimmt waren, das für seine Wassersäulenmaschinen erforderliche Wasser unter einem starken Druck zu sammeln und gleichsam für besondere (unterbrochene) Arbeiten vorrätig zu halten. Gewöhnlich besteht ein solcher Akkumulator aus einem

Akkumulatoren.

senkrecht stehenden Cylinder, in welchen ein mit mächtigen Gewichten belasteter Kolben (dicht wie bei einer Pumpe) taucht. Zum Füllen dieses Kraftmagazins benutzt man Dampfmaschinen, 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 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 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 A. 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 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, der in seinen Cylinder eingelassen wird. Vgl. Rühlmann, Allgemeine Maschinenlehre, Bd. 1 und 2 (2. Aufl., Braunschw. 1875); Tellkampf, Hydraulische Hebevorrichtungen in England (in der „Zeitschrift des Architekten- und Ingenieurvereins für Hannover“ 1857). – Über galvanische A. s. Galvanische Batterie.

Akkumulatoren 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 in Gebrauch getreten sind. Bei der gewöhnlichen Anordnung der A. dienen Belastungsgewichte als Kraftträger. Diese Gewichte richten sich nach der Größe der zu leistenden Arbeit und werden dadurch vielfach so außerordentlich schwer, daß sie bei einigermaßen schneller Arbeit, infolge der dann zur Wirkung gelangenden lebendigen Kraft, die heftigsten Stöße verursachen und oft große Zerstörungen anrichten. Um diese Wirkungen zu vermeiden und ein ruhiges, schnelles Arbeiten der A. 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-A. geschaffen, welche sich als äußerst zweckmäßig erwiesen haben.

Ein Luftdruckakkumulator, der seit 1890 als Ersatz für einen Gewichtsakkumulator auf dem Bochumer Verein für Bergbau und Gußstahlfabrikation in Bochum in Betrieb sich befindet, und zwar mit einem Wasserdruck bis 500 Atmosphären, ist in nebenstehender Figur im Längenschnitt dargestellt. Der Hauptsache nach besteht dieser Akkumulator von Prött und Seelhoff aus dem Wassercylinder D mit dem 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 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 Mariotteschen Gesetze 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-A. die schweren Belastungsstücke aufgelegt oder abgenommen werden müssen. Bei den Luftdruck-A. 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. Die in dem Luftcylinder A und den Luftkesseln befindliche Luft bekommt gewöhnlich eine Spannung von 50 Atmosphären und wird mittels einer Druckpumpe durch das Rohr c gespeist. Der Kolben C erhält bei den größten Ausführungen einen Durchmesser von 22,5 cm und eine Länge von 4 m; der Kolben B dagegen einen Durchmesser von 72 cm bei gleicher Länge. Die Fläche des Kolbens B ist daher fast zehnmal größer als die des Kolbens C, weshalb bei 50 Atmosphären Druck im Luftcylinder der Wasserdruck 500 Atmosphären beträgt. 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 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 Füllung Luft durch den Kolben entweichen würde. Zur Beobachtung des Ölstandes dienen Schaugläser bei n und zum Nachfüllen das Gefäß G, das sowohl unten bei n als oben bei i mit dem Behälter A in

Luftdruckakkumulator.

Verbindung gesetzt und abgeschlossen werden kann. Um den Akkumulator beim höchsten Kolbenstand selbstthätig auszurücken, ist derselbe mit einem schellenartig um den Kolben C gelegten Arm m versehen, 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 Kolben B 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-A. 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 u. dgl.).

[Elektrotechnik.]^{[WS 1]} Trotz vielfacher Versuche, mittels andrer Metallplatten als Blei Sekundärelemente für die Aufspeicherung elektrischer Energie zu erlangen und namentlich das Gewicht der A. für eine bestimmte Energieaufnahme zu verringern, stehen zur Zeit die Blei-A. 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 A. sind die nach Tudors System 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 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 neuerdings auftretenden Correnz-A. sind lediglich nach dem Faure-Verfahren hergestellt. Als besondere Eigentümlichkeit sehen wir hier das Bleisuperoxyd durch Bleigitterrahmen zusammengehalten. Auch Gottfried Hagen fertigt ähnliche A.

Wenn einigermaßen sachgemäß gefertigt, ist der Nutzeffekt der Blei-A. 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 A. nicht so sorgsam behandelt werden können wie etwa in einem wissenschaftlichen Laboratorium, werden im allgemeinen 75 Proz. Nutzeffekt garantiert, jedoch je nach der Behandlung nicht immer erreicht, allerdings aber auch manchmal überschritten. Das Gewicht der A. spielt eine Hauptrolle, wenn sie zu Transportzwecken (elektrische Eisenbahnen, Schiffe etc.) verwendet werden sollen; man ist gezwungen, sie möglichst leicht zu machen. Anderseits werden an diese A. zeitweise gerade die außerordentlichsten Anforderungen gestellt, so z. B. eine erhöhte Energieabgabe beim Anfahren elektrischer Wagen. Nun sind aber A. 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 A. 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 A. bei diesen Betrieben in hervorragendem Maße bewährt hätten. Ein zweiter Mißstand bei A. 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 A. Gelatine-A.

Anmerkungen (Wikisource)

1. Vgl. im Hauptteil: Galvanische Batterie, S. 873.