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Geballte Kraft

Hans Dominik: Geballte Kraft - Kapitel 10
Quellenangabe
typereport
authorHans Dominik
titleGeballte Kraft
publisherWilhelm Limpert-Verlag
year1941
correctorJosef Muehlgassner
senderwww.gaga.net
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projectid17c92e68
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Der Trommelanker (1872)

Von seinem Konstruktionsbüro spricht Dr. Siemens in den nächsten Jahren. Sein Prokurist Karl Haase findet diese Bezeichnung viel zu gewichtig und nennt es nur »das Zeichenzimmer«. In der Tat ist es nur ein zweifenstriges Zimmer, in dem jetzt schon fünf Zeichner über ihre Reißbretter gebeugt arbeiten. Der Chef dieses Büros, Herr von Hefner-Alteneck, der lange, blonde Bayer, hat sich seinen Platz in dem kleinen Vorzimmer gesucht. Dort sitzt er, die Beine angezogen und auf den Knien eine kleines Reißbrett, auf dem er jene Konstruktionen entwirft, die seinem Namen in der technischen Welt bald einen guten Klang verschaffen und ihn zu einem von Jahr zu Jahr mehr geschätzten Mitarbeiter der Firma machen.

Schwachstromapparate sind es zunächst, Glockensignalwerke für Eisenbahnen, Schiffskommandoapparate, Wasserstandsfernmelder und dergleichen mehr. Doch bald kommt von Hefner-Alteneck auch an die Dynamomaschine, die in der Zwischenzeit ihre Form kaum verändert hat. Noch immer wird der Doppel-T-Anker mit ungeteiltem Eisen verwendet, und wohl oder übel muß man das heroische und für die Isolation so gefährliche Mittel der Wasserkühlung anwenden, um die Erhitzung des Ankereisens in erträglichen Grenzen zu halten.

Die erste Dynamomaschine mit Trommelanker nach Friedrich von Hefner-Alteneck, 1872

Das mag nun zur Not angehen, so lange es sich um ortsfeste Maschinen handelt, denen man ständig Frischwasser zuführen kann, aber das Bild ändert sich, sobald das Militär Interesse für die Dynamo und das Bogenlicht zeigt. Da werden ortsbewegliche Maschinen benötigt, mit denen man in der Gegend herumfahren und bald hier, bald dort ein Objekt anstrahlen kann.

Von Hefner-Alteneck findet eine Lösung für diese Aufgabe. Er konstruiert eine Wechselstrommaschine, deren bewegte Spulen kein Eisen enthalten und daher auch nicht heiß werden. Um die feststehenden Elektromagnete dieser Maschine zu erregen, braucht man freilich Gleichstrom, und dafür ist eine Gleichstromdynamo unentbehrlich. Aber diese kann klein gehalten werden, da der Strombedarf der Elektromagnete nicht bedeutend ist, und ihre Erwärmung bleibt daher so gering, daß man ohne Wasserkühlung auskommt. So kann man das Ganze auf ein Fahrzeug setzen, und die bewaffnete Macht bekundet alsbald lebhaftes Interesse für diese ersten Beleuchtungswagen.

So findet zum Beispiel im Sommer 1868 eine Bogenlichtbeleuchtung auf dem Tegeler Schießplatz bei Berlin statt, für die ein derartiges von einer Lokomobile angetriebenes Maschinenaggregat den Strom liefert. Werner Siemens schreibt darüber am 10. Juli an Bruder Wilhelm nach London:

»Heute abend machen wir wieder Beleuchtungsversuche mit der dynamo-elektrischen Maschine auf dem Artillerieschießplatz. Bei den letzten Versuchen beleuchtete der Apparat auf 2500 Schritt eine Scheibe so hell, daß man mit den Gewehren danach schießen konnte und von 10 Schuß 9 Treffer hatte. Heute wird mit Kanonen nach elektrisch beleuchtetem Ziele geschossen.«

Im März 1869 macht auch die bayrische »Geniebesatzungskommision« in München mit der neuen Maschine Beleuchtungsversuche. Allerdings hat sie sich nicht zur Beschaffung einer Dampflokomobile aufgeschwungen, sondern läßt die Dynamo durch 50 Pioniere drehen. Die Rechnung 10 Menschenkräfte = 1 Pferdekraft ist sogar ziemlich richtig, doch es fällt den braven Landsern schwer, während der bei finsterer Nacht angestellten Versuche immer im richtigen Takt zu bleiben. Zwar ist der Beleuchtungseffekt trotzdem ganz befriedigend, aber die Herren Militärs kommen doch zu dem Schluß, daß die Sache in der Form für den Feldgebrauch noch nicht recht praktisch ist und fassen für weitere Unternehmungen die Beschaffung einer Lokomobile ins Auge.

Bewundernswert bleibt bei dieser langsamen Entwicklung – man könnte schon fast von einer Stagnation sprechen – der Optimismus von Werner Siemens. Am 7. April 1869 schreibt er an einen seiner Brüder:

»Es ist gegenwärtig eine große dynamo-elektrische Maschine fertig geworden, welche mit einer Lokomobile von 8 Pferdekräften kombiniert ist. Sie ist zu militärischen Beleuchtungszwecken bestimmt und gibt ein so brillantes elektrisches Licht, wie wohl kaum bisher erzielt ist. Man wird wohl künftig alle Festungen, Hafenbatterien und Kriegsdampfer mit solchen Apparaten versehen, um in der Nacht den Feind beleuchten und beschießen zu können.«

Anders sieht von Hefner-Alteneck die Dinge an. Den wurmt es schon lange, daß man mit dem Gleichstrominduktor nicht recht vom Fleck kommt, und um die Jahreswende von 1871 auf 1872 nimmt er ihn sich noch einmal vor, um sein konstruktives Talent daran zu versuchen. Da lebt in Paris ein gewisser Zénobe Theophile Gramme. Der Mann ist ursprünglich Modelltischler gewesen und hat vor einem Jahr eine Gleichstromdynamo geschaffen, die während des Betriebes nicht so heiß wird. Zwar munkelt man, daß er die Idee dazu dem italienischen Physiker Antonio Pacinotti gestohlen haben soll, aber das ändert nichts an der Tatsache, daß seine Maschine gut ist, oder zum mindesten doch besser als der Induktor mit dem Doppel-T-Anker. Einen ringförmigen Anker, den Pacinottischen Ring, hat die Maschine von Gramme.

Das wird man sich merken müssen, denkt Herr von Hefner-Alteneck, während er das kleine Reißbrett auf seinen Knien balanciert, eine Skizze nach der anderen entwirft und das Gezeichnete wieder mit dem Gummi wegwischt. Der Ring hat Vorteile, muß er zugeben, aber er hat auch seine Nachteile. Drei Viertel des auf ihn gewickelten Kupferdrahtes werden nicht induziert und bilden nur einen schädlichen Widerstand. Nur ein Viertel ist wirklich nutzbar. Während von Hefner-Alteneck diese Gedanken formt, arbeitet seine Rechte auf dem Brett weiter, und wie eine Inspiration überkommt es ihn dabei.

Rastlos gleitet der Bleistift über das Papier. Das Bild eines Zylinders entsteht. Soll es doch wieder ein Doppel-T-Anker werden? Dann müßten jetzt die beiden Nuten für die Windungen eingezeichnet werden. Doch nichts dergleichen geschieht. Der Bleistift führt nur gerade Striche auf dem Zylindermantel aus. Eine zusammenhängende achsiale Drahtwindung, die den Zylinder auf seinem ganzen Umfang gleichmäßig bedeckt, entsteht unter der Hand des Zeichnenden. Als ein trommelartiges Gebilde stellt sich das Ganze schließlich dar. Gerötet ist das Gesicht des Konstrukteurs, als er nun den Stift beiseite legt und sein Werk betrachtet, als er noch einmal durchdenkt, was er eben zu Papier brachte. Etwas vollkommen Neues hat er geschaffen. Wie unter einem inneren Zwange hat er es entworfen, und erst jetzt kommen ihm die Vorzüge des Entwurfes voll zum Bewußtsein.

Vermieden sind in dieser Skizze die nutzlosen Windungen des Grammeschen Ringes, der sich bei Hefners Skizze zu einem Zylinder schließt. Vermieden sind auch die Nachteile des Doppel-T-Ankers, der nur einen kleinen Teil des Zylinderumfanges mit der Wicklung belegt. Bessere Wirkungen muß diese neue Anordnung ergeben als der alte Siemens-Induktor, bessere aber auch als die Grammesche Ringmaschine.

Von Hefner nimmt das Blatt von dem Reißbrett ab und spannt einen neuen Bogen auf. Bisher hat er nur skizziert, jetzt beginnt er mit Dreieck und Zirkel sorgsam zu konstruieren. Was bisher nur erfinderische Idee war, gewinnt nun auf dem Papier in allen Einzelheiten feste Gestalt. Ein vielteiliger Kollektor fügt sich der Ankertrommel an. Zahlen, neben die einzelnen Drahtwindungen geschrieben, lassen den Verlauf der Wicklung genau erkennen.

Ganz von der neuen Idee besessen, völlig in seine Arbeit versunken, hat der Konstrukteur weder Auge noch Ohr für seine Umgebung. Er hört es kaum, daß der Oberingenieur Frischen in seinem gewohnten Eiltempo an ihm vorbei in das Zeichenzimmer gestürzt kommt und die allerschnellste Anfertigung von ein paar Schaltungsschemen auf Pausleinwand fordert. Er sieht die Mechaniker nicht, die an ihm vorbeikommen, um sich aus dem Büro große, auf Pappe geklebte Werkzeichnungen zu holen. All sein Sinnen und Denken konzentriert sich auf die neue Konstruktion, die dicht vor seinen Augen auf dem kleinen Brett entsteht.

Die Stunden verfließen darüber. Schon bricht die frühe Dämmerung des Januartages herein. Das Faktotum! des Zeichenzimmers, ein Herr Caesar, den seine Kollegen nur Julius nennen, stellt eine brennende Öllampe vor ihn auf den Tisch, richtet bei der Gelegenheit eine Frage an von Hefner und bekommt nur einen stummen, aber unmißverständlichen Wink, daß er schleunigst verduften möge.

»Der »Lange« ist heute ungemütlich«, referiert Julius Caesar über das Vorkommnis im Zeichenzimmer. Eifriger klappern daraufhin dort die Reißschienen und Winkel, häufiger klirren die Tuschnapfdeckel. Schlechte Laune beim »Langen«, außerdem jeden Augenblick neuer Besuch von »F. I.«, dem Oberingenieur Frischen, zu erwarten, da heißt es Arbeitseifer entwickeln, um jeden Grund zu einem Donnerwetter aus dem Wege zu räumen. Schon hat die Uhr die sechste Abendstunde verkündet, aber hier denkt noch niemand daran, Feierabend zu machen. Die Zeichnungen für Frischen müssen ja noch fertig werden, und von Hefner hat bei seiner Arbeit überhaupt das Gefühl für Zeit und Raum verloren.

Wieder öffnet sich die Tür, aber diesmal ist es nicht Frischen, von dem man nie recht weiß, ob er sie mit den Füßen, den Ellbogen oder dem Kopf aufstößt. Es ist der »Alte«, der Chef selbst, Herr Dr. Siemens, der zu dieser späten Zeit noch eintritt. Er will in sein »Konstruktionsbüro«, um sich die Zeichnung einer »Unipolarmaschine« zu holen, wirft im Vorbeigehen einen Blick auf die Arbeit von Hefners und verhält seinen Schritt. Jetzt beugt er sich, die Brille rückend, über das kleine Brett; während er seiner Zigarre einige kräftige Stöße entlockt, betrachtet er die Zeichnung und ist sofort davon gefesselt. Eine Weile herrscht Schweigen, indes er sich in die Details der Konstruktion vertieft, dann kommt es zwischen Werner Siemens und von Hefner-Alteneck zu Rede und Gegenrede.

Der Doktor hat eigentlich ganz andere Dinge im Kopf. Seit langem sitzt er selbst ja schon an dem Entwurf einer ganz eigenartigen Dynamomaschine, der sogenannten Unipolarmaschine, die ohne einen Kollektor arbeiten und einen vollkommenen Gleichstrom liefern soll. Ein Sorgenkind ist dies Problem für ihn, dem er jede freie Stunde widmet, und das trotz aller Bemühungen nicht recht vom Fleck kommt. Hier auf dem Brett von Hefners sieht er jetzt etwas ganz anderes, und schnell fühlt er sich in den fremden Gedankengang ein, macht hier eine sachliche Bemerkung, schlägt dort noch eine kleine Abänderung vor und ist völlig in die Sache vertieft, als auch noch Frischen dazukommt und ebenfalls seine Meinung äußert.

Von Hefner liebt die Überfälle des Oberingenieurs in seine eigene Domäne nicht sonderlich, und gelegentlich gibt er seinem Unmut darüber in einer mäßig groben bayrischen Weise offenen Ausdruck. Auch jetzt klingt aus ihrer Unterhaltung ein gewisser Gegensatz heraus. In zugespitzten Pointen faßt der Hannoveraner Frischen seine Ansicht zusammen, breit bajuwarisch antwortet von Hefner darauf. Seine volle Seelenruhe bewahrt Dr. Siemens bei dieser Diskussion. Jeder bessere Vorschlag findet ein offenes Ohr bei ihm, und mit wunderbarem Gleichmut, ja meist in liebenswürdiger Form gleicht er sich widerstrebende Meinungen mit kurzen Worten aus. Durch alles So und So der Konstruktionsideen dringt immer wieder sein ermunterndes »Vorwärts«.

Vorwärts! Das ist das Ergebnis, zu dem man noch in dieser Abendstunde kommt. Sofort, so schnell jedenfalls, wie nur möglich, soll die neue Dynamo nach den Plänen von Hefners gebaut werden. Daß sie gegenüber dem Bisherigen einen Fortschritt bedeutet, darüber sind sich ja die drei, die diesen Beschluß hier fassen, einig. Was sie wirklich leistet, wird man erst sehen können, wenn sie in Stahl und Kupfer Wirklichkeit geworden ist. –

Eifrig sind in den nächsten Tagen die Zeichner an ihren Reißbrettern damit beschäftigt, die Konstruktion von Hefners in Werkzeichnungen umzusetzen. Sogar der Oberingenieur Frischen, der es nach einem Ausspruch von Julius Caesar immer »lausig eulig« hat, muß sich in diesen Tagen mit seinen Schaltungsschemen ein wenig gedulden. Dann beginnt die Arbeit in den Werkstätten. Gußmodelle fertigen die Modelltischler an. In der Dreherei wird die stählerne Achse für die neue Maschine fertiggemacht und der zylindrische Ankerkörper abgedreht, und bald kommt auch der Tag, da dieser Anker einem bewährten Wickelmeister zur Herstellung der ersten Trommelwicklung übergeben werden kann. Noch einmal verstreichen zweimal 24 Stunden, dann steht die Dynamomaschine von Hefners zum Angehen fertig auf dem Prüfstand.

Ihr Erfinder hätte seine Schöpfung gern allein geprüft, aber wie das nun einmal so ist – man weiß ja nie, wo Dr. Siemens zu irgendeiner Zeit in seinem großen Betrieb steckt –, unerwartet erscheint er plötzlich, als die Maschine eben läuft. Sie läuft gut und ruhig, denn die Mechaniker haben sich im Laufe der letzten Jahre schon zu recht tüchtigen Maschinenbauern entwickelt, aber vergeblich blickt Werner Siemens auf das Meßinstrument. Dessen Zeiger rückt und rührt sich nicht von der Stelle; die neue Maschine gibt keinen Strom.

Herr von Hefner verliert seine bayrische Ruhe. Er läuft hin und her, rückt an den Kollektorbürsten, verstellt sie, versucht es auf diese und auf jene Weise und hat doch keinen Erfolg. Die Maschine bleibt stromlos. Auf ein Zeichen von Werner Siemens wird die Transmission ausgerückt, der rotierende Anker kommt wieder zur Ruhe.

»Schöbler soll kommen«, sagt Dr. Siemens. Schöbler ist sein alter Laboratoriumsdiener. An dem Ton und an der knappen Form, in der Werner Siemens den Befehl erteilt, ist immer noch der ehemalige Offizier zu erkennen. »Halt, Behrendes!« ruft er einem Mechaniker zu, der sich aufmacht, den Gewünschten zu holen. »Schöbler soll ein Bunsen mitbringen, das grüne Galvanometer und Schaltdraht.«

Der Mechaniker Behrendes trabt los, während Dr. Siemens die Brille auf die Stirn schiebt und sich in die Ankerzeichnung vertieft. Erst folgt er den Linien der Zeichnung mit dem Finger, dann langt er einen kurzen Bleistift aus der Westentasche und macht hier und dort ein Fragezeichen auf der Zeichnung. Dabei legt sich seine Stirn in tiefe Querfalten, und ein paar halblaute Worte, nur dem neben ihm stehenden von Hefner verständlich, kommen von seinen Lippen. »Hier könnte der Kerl sich verschaltet haben ... da auch ... vielleicht auch da ...«

Dann erscheint Schöbler, wie immer in einem abgetragenen Arbeitshemd, die Ärmel aufgekrempelt und mit einer vorgebundenen Schürze, deren Säureflecke auf langjährigen Umgang mit Bunsenelementen schließen lassen.

»Prüfschaltung, Schöbler!« befiehlt Dr. Siemens.

Schöbler kennt sein Geschäft. Nach einer knappen Minute reicht er dem Chef die beiden freien Drahtenden der Schaltung. Der beugt sich über die Maschine, tastet den Kollektor mit den Drähten ab, bringt sie bald hier, bald dort an ein paar Lamellen. Immer tiefer werden dabei die Falten auf seiner Stirn, neue dicke Kreuze malt er auf die Ankerzeichnung; endlich richtet er sich auf.

»Total verschaltet! Kein Wunder, daß die Maschine nicht funktioniert! Welcher Schlauberger hat das gekonnt?« Er hört kaum auf den Namen, der ihm genannt wird. Schon überlegt er weiter und wendet sich dann an Herrn von Hefner:

»Geben Sie den Anker an Hoffmann III. Der versteht es, Zeichnungen zu lesen; der soll die Sache in Ordnung bringen.« –

Karl Hoffmann, jetzt noch einfacher Schlosser, in späteren Jahren erfolgreicher Maschinenkonstrukteur und Oberingenieur der Firma, braucht zwei volle Tage, um die Fehlschaltung zu beseitigen. Wieder läuft danach die Maschine, und jetzt leistet sie das Erwartete. Der Fortschritt gegenüber dem Doppel-T-Anker ist unbestreitbar. Werner Siemens schreibt darüber am 12. April nach London:

»Die Maschine von Hefner geht recht gut und bildet sicher einen großen Fortschritt. Sie geht mit weit geringerer Arbeitskraft und ist auch eine bessere elektromagnetische (Arbeits-) Maschine, wie ich je gesehen habe. Doch hat sie noch viele Mucken, die erst abgesehen werden wollen.«

Und am 13. Mai über das gleiche Thema:

»Hefners kleine rotierende Maschine arbeitet sowohl als elektro-magnetische (Arbeits-) wie als elektro-dynamische Maschine ausgezeichnet, obschon noch manches unklar an ihr ist. Besonders wichtig ist, daß theoretisch bei dieser rotierenden oder gleitenden Maschine der Nutzeffekt mit den Dimensionen zu- und nicht wie bei anderen abnimmt. Das kleine Dingelchen gebraucht als elektro-dynamische Maschine etwa ¾ Pferdekraft. Als elektro-magnetische ist sie noch nicht gemessen, doch scheint sie mit 4 Bunsen gut 1/20 Pferdekraft zu geben. Frei rotiert sie so schnell, daß sie einen Ton gibt. Ich glaube, wir werden damit bald das Problem der elektrischen Equipagen aufnehmen können. Vielleicht haben wir eine zum nächsten Jahr fertig, um damit in Wien herumzukutschieren.«

Die Mucken, von denen Werner Siemens hier spricht, sind von verschiedener Art. Es gibt erhebliche Schwierigkeiten mit dem Kollektor, der nun erst 12teilig, bald 24- und schließlich 56teilig als ein neues Konstruktionselement auftritt, für das die beste Ausführungsform erst entwickelt werden muß. Vor allen Dingen aber zeigt auch die Hefner-Dynamo die gleiche auf die Dauer unerträgliche Erhitzung des Ankereisens wie der alte Induktor. Aus heute unerfindlichen Gründen hat man sich immer noch nicht zu einer radikalen Unterteilung des Ankereisens entschlossen, die allein Abhilfe schaffen kann. Nach wie vor müssen die Dynamomaschinen während des Betriebes mit Wasser gekühlt werden.

In dieser kritischen Situation versucht es Herr von Hefner mit einem Trick, der seine Fähigkeit als Konstrukteur zwar in ein glänzendes Licht stellt, aber für die folgerichtige Entwicklung doch einen Umweg und daher letzten Endes einen unnötigen Aufenthalt bedeutet. Er stellt auch das zylindrische Ankereisen fest und läßt nur die Ankerwicklung, die auf einen Hohlzylinder aus dünnem Neusilberblech aufgebracht wird, rotieren.

Mit einem Schlage ist danach die Erhitzung des Ankereisens verschwunden. Diese neue Maschine scheint das Ideal zu sein und erregt auf der Wiener Ausstellung des Jahres 1873 allgemeines Aufsehen. Von Hefner selbst berichtet darüber an Siemens Brothers in London:

»Unsere neueste Einrichtung besteht aus einer großen Maschine mit alleinrotierenden Drähten. Dieselbe gibt bei 380 Touren der Drähte pro Minute und bei einem Verbrauch von 9 bis 10 Pferden an Licht 14 000 Normalkerzen und bedarf bei dieser Stromstärke, respektive Tourenzahl noch keiner künstlichen Kühlung mit Wasser ...

Die Vorteile der neuen Maschine vor der kombinierten Maschine resümieren also in bedeutend stärkerer Wirkung (14 000 gegen 1800 NK), besserer Ausnützung der Betriebskraft (1400 gegen 300 NK pro Pferdekraft), geringerer Tourenzahl (380 gegen 600, respektive 1600), Wegfall der lästigen Wasserkühlung, endlich Anwendung nur einer einzigen Maschine ...« –

Die alte in der Markgrafenstraße damals oft gehörte Redensart »Bei Gott und den Mechanikern ist kein Ding unmöglich« scheint sich bei der Dynamo mit feststehendem Ankereisen wieder einmal bewahrheitet zu haben. Aber es ist eben Mechaniker- und nicht Maschinenbauerarbeit. Wenn man wirklich widerstandsfähige, allen Beanspruchungen einer oft rauhen Praxis gewachsene Maschinen haben will, so müssen Ankereisen und Ankerwicklung unbedingt ein kompaktes Ganzes bilden und daher auch gemeinsam rotieren. Unaufhaltsam bricht sich diese Erkenntnis Bahn, und im Jahre 1874 zieht man die Konsequenzen daraus.

Eine für galvanoplastische Zwecke gebaute Dynamo erhält einen Anker, der nicht mehr aus massivem Eisen besteht. Der zylindrische Ankerkörper ist aus verhältnismäßig dünnem, um die Maschinenachse gewickeltem Eisendraht hergestellt. Der Erfolg ist unverkennbar; die Erhitzung verschwindet bis auf einen Bruchteil der bisher immer beobachteten Stärke. Daß sie überhaupt noch in fühlbarem Maße auftritt, ist auf die fehlende Isolierung der Eisendrähte gegeneinander zurückzuführen, infolge deren immer noch Induktionsströme, wenn auch stark geschwächt, in dem Ankerkörper verlaufen können. Der neue Weg aber ist damit endlich eingeschlagen und wird nun zielbewußt weiter beschritten. Schon im Jahre 1875 geht man dazu über, den zylindrischen Ankerkörper aus einzelnen kreisförmigen Eisenblechscheiben aufzubauen, die auf einer Seite mit Papier beklebt und dadurch sicher voneinander isoliert sind. Im Laufe von neun Jahren ist aus jenem physikalischen Apparat, den Dr. Siemens im Dezember 1866 einem Freundeskreis vorführte, wirklich eine Stromerzeugermaschine geworden, auf der sich eine neue Technik, die Starkstromtechnik, gründen wird. Das »Dynamokonto« der Firma, im Januar 1867 angelegt und bisher immer noch passiv, wird nun bald aktiv werden.

Schaltung von Bogenlampen unter Verwendung von Transformatoren

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