Acetylenmischgas für Eisenbahnbeleuchtung. Vortrag, gehalten von Chemiker Albert Guilbert-Paris auf dem II. Acetylenkongress am 23. Mai in Budapest. Acetylenmischgas für Eisenbahnbeleuchtung. In dem Laboratorium der französischen Westbahn wurden im Laufe des vorigen Jahres eine Reihe Versuche angestellt, zum Zwecke, die für Eisenbahnwaggonbeleuchtung günstigste Mischung von Acetylen mit anderen Gasen zu finden. Es handelte sich darum, die Oelgasbeleuchtung der Waggons der Westbahn durch ein Acetylenmischgas zu ersetzen, das bei höherer Leuchtkraft nicht teurer als Oelgas ist. Es wurden sechs Brenner angewendet und zwar fünf Manchester-(Fischschwanz-)Brenner und ein Schnitt-(Schmetterlings-)Brenner. Die beigefügten graphischen Darstellungen (Fig. 1 bis 4) geben den Verbrauch dieser Brenner bei verschiedenem Grasdruck anAusserdem wurden bei einigen Versuchen auch Bray-Brenner benutzt, die jedoch aus später angegebenen Gründen wieder aufgegeben wurden.. Die Buchstaben u, f, p, m, n, r bezeichnen die Brenner. Textabbildung Bd. 313, S. 83 Fig. 1. Textabbildung Bd. 313, S. 83 Fig. 2. Brenner u. Dieser Brenner hatte von allen bei den Versuchen benutzten Brennern den grössten Gasverbrauch und zwar bei einem Druck von 9 bis 20 mm Wassersäule 20 bis 35 l (Fig. 1). Dieser Brenner ist in den Wagen I. Klasse der französischen Westbahn in Gebrauch. Brenner f ist ein Manchesterbrenner, dessen Gasverbrauch bei 14 bis 40 mm Druck 15 bis 30 l beträgt (Fig. 1). Textabbildung Bd. 313, S. 83 Fig. 3. Brenner p ist ein Schnitt-(Schmetterlings-)Brenner mit einem Gasverbrauch von 16 bis 35 l bei einem Druck von 16 bis 45 mm (Fig. 2). Die Leuchtkraft dieses Brenners ist in gewissen Fällen grösser, als die eines Manchesterbrenners von gleichem Gasverbrauch. Textabbildung Bd. 313, S. 83 Fig. 4. Brenner m ist ein Manchesterbrenner mit einem Gasverbrauch von 17 bis 30 l bei 20 bis 45 mm Druck (Fig. 3). Seine Leuchtkraft ist schwach. Brenner n wies von allen benutzten Brennern den geringsten Gasverbrauch auf und zwar 12 bis 24 l bei einem Druck von 20 bis 50 mm (Fig. 2). Brenner r ist ein Manchesterbrenner, dessen Leistungen zwischen denjenigen der Brenner u und f liegen. Sein Gasverbrauch beträgt 14 bis 30 l bei einem Druck von 10 bis 25 mm (Fig. 4). Bray-Brenner. Die mit dem Bray-Brenner angestellten Versuche ergaben die Thatsache, dass bei gleichem Gasverbrauch ihre Leuchtkraft die gleiche oder etwas geringere ist, als diejenige der Manchesterbrenner. Man sah davon ab, mit Brennern von grösserem Gasverbrauch als der des Brenners u, Versuche anzustellen, da dieser Brenner für Oelgas, also des von allen untersuchten Gasen am wenigsten Leuchtkraft aufweisenden Gases, der geeignetste ist. Desgleichen sah man von Versuchen mit kleineren Brennern als n aus dem Grunde ab, weil dieser selbst mit den leuchtkräftigsten der untersuchten Mischgase eine nur ungenügende Lichtmenge ergab. Photometrische Versuche. Als Normalmass wurde wegen der Leichtigkeit ihrer Anwendung und der Gleichmässigkeit ihres Lichtes die Sternkerze gewählt, deren Lichtstärke während der Versuche wiederholt und in Zwischenräumen von einigen Tagen mittels einer eigens für den Zweck konstruierten Carcellampe festgestellt wurde. Diese Kontrolluntersuchungen wurden stets von zwei verschiedenen Experimentatoren ausgeführt und ergaben jedesmal übereinstimmende Resultate, nämlich 1 Carcel – 6,6 Kerzen, also 0,152 Carcel für 1 Kerze. Zu diesen Versuchen wurde das Foucault'sche Photometer verwendet. Ergebnisse der Versuche. Textabbildung Bd. 313, S. 84 Fig. 5. Dieser Brenner liefert 1 Carcel auf 18 l Leuchtgas und 50% Acetylen. Normalverbrauch zwischen 20 und 26 l. Druck 0,8 auf 1,2 cm Wasser, liefert 8 bis 11 Kerzen; Manchesterbrenner u der Gasfabrik. Es wurde festgestellt, dass die Intensität einer Gasflamme von einem bestimmten Gasverbrauch ab sehr schnell wächst, um nach Erreichung eines Maximums im gleichen Verhältnis abzunehmen, wie der Gasverbrauch zunimmt. (Bei dem Brenner m ist dieses Maximum eingetragen und durch die vier Kurven gekennzeichnet.) Die Abnahme der Intensität der Flamme trotz des steigenden Gasverbrauches fand statt, ohne dass ein Ausströmen unverbrannten Gases bemerkt worden wäre. Eine Erklärung der Leuchtkraftabnahme ist darin zu finden, dass bei steigender Temperatur der Flamme das Gas schneller verbrennt und schneller nach den Brennermündungen strömt. (? D. Ref.) Textabbildung Bd. 313, S. 84 Fig. 6. Dieser Brenner liefert 1 Carcel auf 17 l Leuchtgas und Acetylen. 50% Normalverbrauch, 22 bis 26 l auf 2,4 oder 3 cm Wasser, liefert 10½ bis 13 Kerzen; Schmetterling-(Schnitt-)Brenner p. Oelgas. Als Grundlage für den Vergleich der Leuchtkraft der verschiedenen Gase und Mischungen diente das Oelgas. Der auf der mittleren Kurve des Brenners u angegebene Normalverbrauch von 22 1 für 0,8 Carcel ergibt, dass man unter günstigen Bedingungen gearbeitet hat und dass der Brenner u von allen Brennern der für Oelgas geeignetste ist. Mischung von Oelgas mit 25% Acetylen. Während mehrere Experimentatoren die Leuchtkraft dieser Mischung als dreimal grösser wie die des reinen Oelgases angaben, fand man bei den hier erörterten Versuchen, dass dieselbe nur doppelt so gross, wie die des Oelgases ist. Sie ist beinahe gleich, vielleicht sogar geringer, als die einer Mischung von Steinkohlengas mit 50% Acetylen. Auch für die Acetylen-Oelgasmischung erwies sich der Brenner u als der beste. Mischung von Steinkohlengas mit Acetylen. Man benutzte anfangs Mischungen mit 35, 50 und 60% Acetylenzusatz. Nachher, als der Vergleich der mittleren Kurven, die man von diesen Mischungen und den verschiedenen Brennern bekam, voraussehen liess, dass, um eine Beleuchtung von annähernd 0,8 Carcel zu erzeugen, das vorteilhafteste Verhältnis zwischen 40 und 50% Acetylen liegt, so beschränkte man die Versuche auf eine Mischung von 60% Steinkohlengas und 40% Acetylen. Man stellte zunächst fest, dass die Mischungen mit 40 und 50% Acetylen unter gewöhnlichem Druck verbrannt, die gleiche Lichtstärke entwickelten, als wenn sie zwei Tage vorher auf 9 kg verdichtet und sodann wieder expandiert wurden. Die Fig. 5 bis 9 zeigen dieses Resultat für die 50%ige Mischung deutlich. Fernere, auf den Figuren nicht angegebene Versuche ergaben das gleiche Resultat hinsichtlich der Mischung mit 40% Acetylen. Der Vergleich der Brenner hat dargethan, dass die Brenner n und p, gutes Funktionieren vorausgesetzt, mit der 50%igen Acetylenmischung eine Lichtstärke von nicht unter 1 Carcel zu erzeugen im stände sind. Die Brenner f, n und m können mit derselben Mischung 0,8 Carcel leisten; der Brenner r ergibt eine die anderen Brenner weit übertreffende Leistung, da er bei 0,8 Carcel ebenso gut funktionierte, wie bei 1 Carcel. Bei den anderen Brennern wurde die Leistung geringer, wenn die Lichtstärke der Flamme unter 1 Carcel sank. Mischungen von gleichen Mengen Stickstoff und Acetylen (Fig. 6 bis 9)Der Stickstoff wurde hergestellt, indem man über in einer eisernen Quecksilberflasche befindliche Holzkohle Luft streichen liess. Die aus der Flasche austretenden Gase gingen durch eine mit Pottasche gefüllte Waschflasche, wodurch die Kohlensäure zurückgehalten wurde. Wiederholte Analysen ergaben, dass der auf diese Weise erzeugte Stickstoff einen geringen Teil Kohlenoxyd und sehr minimale Teile Sauerstoff und Kohlensäure enthielt.. Die Leuchtkraft dieser Mischung ist fast die gleiche als die des Oelgases. Die mit grösster Sorgfalt gemachten Experimente fielen bei den verschiedenen Brennern ganz übereinstimmend aus. Textabbildung Bd. 313, S. 85 Fig. 7. Dieser Brenner liefert 1 Carcel auf 21 l 50% Leuchtgas und 50% Acetylen. Normalverbrauch 19 bis 25 l auf 2 oder 3 cm Wasser, liefert 6,5 bis 8 Kerzen; Manchesterbrenner f. Mischung von gleichen Mengen Wasserstoff und Acetylen. Es war sehr interessant, die durch eine Mischung gleicher Teile Wasserstoff und Acetylen erzeugte Wirkung zu beobachten, weil der Wasserstoff ein nichtleuchtendes Gas ist, welches jedoch bei seiner Verbrennung eine starke hohe Hitze entwickeltDer Wasserstoff wurde durch Auflösen von Zink in Salzsäure hergestellt und zweimal gewaschen.. Die Ergebnisse der Versuche waren ungünstige, denn sie bewiesen die Minderwertigkeit dieser Mischung gegenüber der Mischung gleicher Teile Acetylen und Steinkohlengas. Textabbildung Bd. 313, S. 85 Fig. 8. Dieser Brenner liefert 1 Carcel auf 21 l 50% Leuchtgas und 50% Acetylen. Normalverbrauch 20 bis 24 l auf 2,5 bis 3,5 cm Wasser, liefert 6,5 bis 7,5 Kerzen; Manchesterbrenner m. Textabbildung Bd. 313, S. 85 Fig. 9. Dieser Brenner liefert 8/10 Carcel auf 24 l Leuchtgas, Acetylen 50%. Normalverbrauch 15 bis 19 l auf 2,5 bis 3,5 cm Wasser, liefert 4 bis 5 Kerzen; Manchesterbrenner n. Ohne dass hier den Ursachen der Minderwertigkeit der verschiedenen Mischungen nachgeforscht werden soll, ist festzustellen, dass die überall leicht und billig erhaltbare Acetylen-Steinkohlengasmischung die entschieden vorteilhafteste ist. Zu erwähnen ist noch, dass während der ganzen Dauer der Versuche (es wurden im Laufe mehrerer Monate etwa 700 Experimente gemacht) es nicht ein einziges Mal nötig war, die Brenner mit der Nadel zu reinigen, weil sich keine Ablagerungen an den Brennermündungen bildeten. Kurze Uebersicht der erhaltenen Resultate. Textabbildung Bd. 313, S. 86 Fig. 10. Dieser Brenner liefert 1 Carcel auf 17 l per Stunde. Normalverbrauch 16 bis 25 l auf 1 oder 2 cm Wasser, liefert 6 bis 9 Kerzen; Eingeschalteter (?) Brenner r von mittlerem Verbrauch. Die Versuche ergaben, dass zur Erzeugung einer Leuchtkraft von 0,8 oder 1 Carcel mit dem Brenner r eine Mischung von Steinkohlengas mit 40 bis 50% Acetylen verwendet werden muss. Selbstverständlich sind diese Zahlen Grenzwerte, denn eine Mischung, die 42 oder 47% Acetylen enthält, würde die fast gleichen Resultate ergeben; die Unterschiede werden nur unbedeutend sein. Was die Brenner betrifft, so stellten die Versuche fest, dass bei obigen Mischungen die Schnitt-(Schmetterlings-)Brenner die Manchesterbrenner bei gleichem Verbrauch und Druck wesentlich übertreffen, wenn es sich um mittleren Verbrauch handelt; bei geringem Gasverbrauch sprang diese Ueberlegenheit sofort in die Augen. Es ist deshalb nicht erforderlich, die Ersetzung der Schnitt brenn er durch Manchesterbrenner zu berücksichtigen. Sollte diese Auswechselung aber dennoch stattfinden, so ist der Brenner r als Ersatz der Schnittbrenner zu empfehlen, der 14 bis 25 l Gas bei einem Druck von 10 bis 20 mm verbraucht und bei Anwendung der Mischung von 60% Steinkohlengas und 40% Acetylen eine Helligkeit von 0,8 Carcel pro 18 l und von 1 Carcel pro 17 l bei Verwendung einer aus gleichen Teilen Steinkohlengas und Acetylen bestehenden Mischung ergibt (Fig. 10). Herstellungskosten. Die Herstellungskosten von 1 cbm Acetylen berechnen sich wie folgt: Das Calciumkarbid kostet in Paris 650 Frcs. die 1000 kg und hat einen Gehalt von 300 l Acetylen pro kg; demnach stellt sich der Rohstoffpreis des Acetylens auf 2,17 Frcs. Dem Herstellungspreise des Acetylens hat man denjenigen der Herstellung des Oelgases zu Grunde gelegt, welches die Compagnie de l'Ouest fabriziert. Derselbe beträgt 0,3035 Frcs. per cbm und dürfte für Acetylen jedenfalls das Maximum darstellen. Der Herstellungspreis des gebrauchsfertigen Acetylens beläuft sich mithin auf: Calciumkarbid 2,1700 Frcs. Herstellung 0,3035 „ –––––––––––– 2,4735 Frcs. Hierzu sind noch die Kosten der Verdichtung zu rechnen, die ebenso hoch angenommen werden können, wie bei der Verdichtung von Oelgas, d.h. 0,2245 Frcs. Diese Preise liegen den Tabellen I bis IV zu Grunde. Der Minimalpreis per Brenner und Stunde sowohl für 0,8 Carcel als auch für 1 Carcel ist bei allen Brennern und Mischungen merklich höher als der Preis der Brenner und Stunde des Brenners u, in dem Oelgas verbrannt wurde. Preistabelle: Intensität Oelgas 75% Oelgas25% Acetylen 60% Stein-kohlengas40% Acetylen 50% Stein-kohlengas50% Acetylen 0,8 Carcel 0,01785 Frcs. 0,02511 Frcs. 0,02347 Frcs. 0,02304 Frcs. 1        „ 0,02272   „ 0,02612   „ 0,02738   „ 0,02611   „ Diese Zahlen beweisen eklatant, dass es nicht richtig ist zu behaupten, der heutige Preis des Karbids verbiete, eine Mischung von Steinkohlengas mit Acetylen für Waggonbeleuchtung anzuwenden. Die vorteilhafte Leuchtkraft der untersuchten Mischungen bot Veranlassung, auch mit grösseren Brennern Versuche anzustellen und es wurde ein Manchesterbrenner gewählt, der bei einem Druck von 54 bis 70 mm 81 bis 96 l Gas konsumierte. Die Ergebnisse dieser Versuche waren die folgenden: Intensität Oelgas Mischgas von gleichen Teilen Acetylen undSteinkohlengas 2 Carcel 0,0446 0,040 Verbrauch 55 l Verbrauch 26 6. Die Rechnung ergibt, dass bei einem Preis von 443,25 Frcs. per Tonne Karbid der Preis einer Mischung von gleichen Teilen Acetylen und Oelgas unter Zugrundelegung einer Lichtstärke von 0,8 Carcel derselbe ist wie der des reinen Oelgases; legt man 1 Carcel zu Grunde, so tritt diese Preisgleichheit bei einem Preise von 531,15 Frcs. per Tonne Karbid ein. Hinsichtlich der Explodierbarkeit der Mischungen von gleichen Mengen Acetylen und anderen Gasen, ergeben die Arbeiten von Berthelot und Vieille, dass die Explosionsgefahr bei der Mischung von gleichen Teilen Acetylen und Wasserstoff bei einer Verdichtung auf 4,5 kg und bei einer Mischung von gleichen Teilen Acetylen und Steinkohlengas bei einer Verdichtung auf 6,5 kg beginnt. Ferner haben noch unveröffentlichte Versuche Vieille's ergeben, dass die Explosionsgrenze einer Mischung gleicher Mengen Acetylen und Oelgas bedeutend weiter liegt, als wie diese heut allgemein angenommen wird. Tabelle I. Oelgas. I. Herstellungskosten des auf 9 kg komprimierten Cubikmeters Oelgas. Preis des Kubikmeters Gas (Rohstoff    und Herstellung) 0,5868 Frcs. Verdichtung auf 9 kg 0,2245 „ –––––––––––– zusammen 0,8113 Frcs. II. Herstellungskosten per Brenner und Stunde. Verbrauch in lper Stunde Leuchtkraft Herstellungspreis perBrenner und Stunde in Kerzen in Carcels Mit dem Manchesterbrenner u. 20 4,8 0,73         0,01623 Frcs. 22 5,3 0,80 0,01785   „ 25 6,1 0,92 0,02028   „ 28 6,6 1,00 0,02272   „ 30 7,3 1,10 0,02434   „ 35 8,5 1,24 0,02840   „ Mit dem Schmetterlings-(Schnitt-)Brenner p. 15 3,2 0,40         0,01217 Frcs. 20 4,0 0,61 0,01623   „ 25 4,8 0,73 0,02028   „ 29 5,3 0,80 0,02353   „ 35 6,1 0,92 0,02840   „ Tabelle II. Mischung von 75% Oelgas mit 25% Acetylen. I. Herstellungskosten des Kubikmeters der auf 9 kg komprimierten Mischung. 75% Oelgas à 0,8113 Frcs. 0,6085 Frcs. 25% Acetylen à 2,4735 Frcs. 0,6184 „ Verdichtung auf 9 kg 0,2245 „ –––––––––––– zusammen 1,4514 Frcs. II. Herstellungskosten per Brenner und Stunde. Verbrauch in lper Stunde Leuchtkraft Herstellungspreis perBrenner und Stunde in Kerzen in Carcels Mit dem Manchesterbrenner u. 18   6,6 1,00         0,02612 Frcs. 20   8,0 1,21 0,02903   „ 25 10,5 1,59 0,03628   „ 30 12,7 1,92 0,04354   „ 35 14,7 2,23 0,05080   „ 37 15,4 2,34 0,05370   „ Mit dem Schmetterlings-(Schnitt-)Brenner p.    17,3   5,3 0,80         0,02511 Frcs. 19   6,6 1,00 0,02757   „ 25   9,8 1,48 0,03628   „ 30 12,0 1,82 0,04354   „ 35 14,0 2,12 0,05080   „ Tabelle III. Mischung von 60% Leuchtgas mit 40% Acetylen. I. Herstellungskosten des Kubikmeters der auf 9 kg komprimierten Mischung. 60% Leuchtgas à 0,1500 Frcs. 0,0900 Frcs. 40% Acetylen à 2,4735 Frcs. 0,9894 „ Verdichtung auf 9 kg 0,2245 „ –––––––––––– zusammen 1,3039 Frcs. II. Herstellungskosten per Brenner und Stunde. Verbrauch in lper Stunde Leuchtkraft Herstellungspreis perBrenner und Stunde in Kerzen in Carcels Mit dem Manchesterbrenner u. 18   5,3 0,80         0,02347 Frcs. 21   6,6 1,00 0,02738   „ 25   8,4 1,27 0,03259   „ 30 10,3 1,56 0,03912   „ 35 12,1 1,84 0,04563   „ 40 14,0 2,12 0,05215   „   Verbrauch in lper Stunde Leuchtkraft Herstellungspreis perBrenner und Stunde in Kerzen in Carcels Mit dem Manchesterbrenner r. 15     4,47 0,68        0,01956 Frcs. 18   5,3 0,80 0,02347   „ 20   5,8 0,88 0,02608   „ 24   6,6 1,00 0,03129   „ 30   7,5 1,14 0,03912   „ 35     8,15 1,24 0,04563   „ 40   8,7 1,32 0,05215   „ Mit dem Schmetterlings-(Schnitt-)Brenner p.    17,5   5,3 0,80        0,02281 Frcs.    19,5   6,6 1,00 0,02542   „ 25   8,9 1,35 0,03259   „ 30 10,3 1,56 0,03912   „ 35 11,5 1,74 0,04563   „ Tabelle IV. Mischung von 50% Leuchtgas mit 50% Acetylen. I. Herstellungskosten des Kubikmeters der auf 9 kg komprimierten Mischung. 50% Leuchtgas à 0,1500 Frcs. 0,0750 Frcs. 50% Acetylen à 2,4735 Frcs. 1,2367 „ Verdichtung auf 9 kg 0,2245 „ –––––––––––– zusammen 1,5362 Frcs. II. Herstellungskosten per Brenner und Stunde. Verbrauch in lper Stunde Leuchtkraft Herstellungspreis perBrenner und Stunde in Kerzen in Carcels Mit dem Manchesterbrenner u. 18   6,6 1,00         0,02765 Frcs. 20   8,0 1,21 0,03072   „ 25 10,8 1,64 0,03840   „ 30 13,3 2,00 0,04608   „ 35 15,7 2,38 0,05377   „ 40 18,0 2,73 0,06145   „ Mit dem Manchesterbrenner r. 15   5,3 0,80         0,02304 Frcs. 17   6,6 1,00 0,02611   „ 20   8,0 1,21 0,03072   „ 25   9,5 1,43 0,03840   „ 30 10,4 1,58 0,04608   „ 35 11,2 1,70 0,05377   „ Mit dem Schmetterlings-(Schnitt-)Brenner p. 17   6,6 1,00         0,02611 Frcs. 20   9,4 1,42 0,03072   „ 25 12,5 1,90 0,03840   „ 30 14,8 2,25 0,04608   „ 35 16,8 2,55 0,05377   „